无动力夹紧零点定位系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无动力夹紧零点定位系统，工作台立板的两侧均固定安装有母板，母板的四周固定安装有油缸部件，子板的四周与油缸部件的对应位置处固定安装有定位环，子板通过导向销一或者导向销二与母板导向定位。本发明有效的解决了氮气弹簧在高温高压下的密封问题，温度变化控制稳定，润滑性好，结构设计简单合理，制造成本低；利用高压密封氮气弹簧设计出的无动力夹紧零点定位系统，自身不需要附加外部动力源，但却可以提供出恒定动力，实现重复定位，定位精度高，保压夹紧，无泄漏，稳定性高，夹紧力大而且可调，节约油、电等能源且无污染，大大降低了成本，安全性极高。
【专利说明】
无动力夹紧零点定位系统
技术领域
[0001]本发明涉及夹紧定位元件技术领域，尤其涉及一种无动力夹紧零点定位系统。【背景技术】
[0002]随着科学技术的不断进步，工业领域对夹紧定位元件的要求越来越高。现有技术中使用的常规夹紧定位元件，定位精度无法保证，夹紧力小，在工作时需要不停的补充动力，浪费能源，普通的弹簧产生的弹性力随着压缩量的增加成正比增加而不能在工作过程中保持恒定压力，且伸缩行程小，很多的工艺需要恒定的夹紧力，而且普通弹簧使用的次数越多，本身的性能就会越来越低，其弹簧力也会随之降低，从而会导致锁紧力缓慢的减小。 常规的夹紧定位元件给工艺设计要求带来了非常大的影响和限制，不能满足工艺需求，导致直接影响广品质量和效率，造成生广成本大幅提尚。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种无动力夹紧零点定位系统，解决夹紧定位过程中无法重复定位，定位精度低，压力变化、泄漏、不稳定和浪费能源的问题；自身不需要附加外部动力源，但却可以提供出恒定动力的问题；氮气弹簧在高温高压下的密封、稳定性控制、润滑、节省能源以及降低成本的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:无动力夹紧零点定位系统，包括定位环、子板、工作台、母板和油缸部件，工作台立板的两侧均固定安装有母板，母板的四周固定安装有油缸部件，子板的四周与油缸部件的对应位置处固定安装有定位环，子板通过导向销一或者导向销二与母板导向定位；油缸部件包括氮气弹簧、油缸活塞和油缸，油缸安装在母板内且通过油缸体油封密封，油缸活塞的活塞体与油缸的内腔间隙配合且通过油缸活塞体油封密封，油缸活塞的活塞杆与油缸的上部间隙配合且通过油缸活塞杆油封密封，油缸活塞的活塞体将油缸的内腔分为油缸有杆腔和油缸无杆腔，若干个所述的氮气弹簧环绕放置在油缸有杆腔内，母板上设有油孔且油孔与油缸无杆腔连通，油缸上设有基准锥面、到位基准面、检气孔、排尘气孔，检气孔的下端与母板的气孔连通并通过板式油封密封，上端与油缸的到位基准面连通，排尘气孔的下端与母板的气孔连通并通过板式油封密封，上端与油缸上部的内腔连通且位于油缸活塞杆油封的上方，油缸的上部安装有钢球，油缸活塞的活塞杆上部与钢球相对应处设有钢球位；定位环的内腔与钢球相对应处设有钢球位，定位环的底面设有到位基准面，定位环的到位基准面处开设T型槽，定位环与油缸的基准锥面相接触，定位环与油缸之间设有金属密封圈；氮气弹簧包括氮气缸活塞、氮气缸和氮气缸端盖，氮气缸的底部螺纹连接有氮气缸端盖且通过0型圈密封，氮气缸端盖上安装有单向充气阀，氮气缸活塞为空腔结构，氮气缸活塞的活塞杆与氮气缸的上部间隙配合且通过氮气缸活塞杆油封密封，氮气缸和氮气缸活塞的内腔充有氮气。
[0005]进一步的，导向销一固定安装在母板的底侧。
[0006]进一步的，导向销二固定安装在母板的侧面。
[0007]进一步的，子板的顶部固定安装有吊环。
[0008]进一步的，油缸活塞的活塞杆与油缸的上部之间设有防尘圈且位于排尘气孔的上端与油缸活塞杆油封之间。
[0009]进一步的，氮气缸活塞的活塞杆与氮气缸的上部通过两个上下排布的氮气缸活塞杆油封密封。
[0010]本发明有效的解决了氮气弹簧在高温高压下的密封问题，温度变化控制稳定，夹紧力恒定，且夹紧力的变化随行程变化小，润滑性好，结构设计简单合理，制造成本低，氮气的化学性质不活泼，常温下很难跟其他物质发生反应，不易发生爆炸与泄露现象；利用高压密封氮气弹簧设计出的无动力夹紧零点定位系统，自身不需要附加外部动力源，但却可以提供出恒定动力，实现重复定位，定位精度高，减少加工精度误差，避免了栗站出现问题导致工件加工出现报废、机床撞伤等等一系列严重后果，安全性极高，保压夹紧，无泄漏，稳定性高，夹紧力大而且可调，节约油、电等能源且无污染，体积小巧，节约空间，寿命长可减少维修次数，减少了零部件，提高了可靠性，大大降低了成本。【附图说明】
[0011]图1是本发明结构示意图；
[0012]图2是本发明夹紧定位处结构示意图；
[0013]图3是A-A向视图；
[0014]图4是氮气弹簧结构示意图。
[0015]其中:1.钢球，2.基准锥面，3.定位环，4.防尘圈，5.检气孔，6.氮气弹簧，7.油缸活塞体油封，8.油孔，9.油缸活塞，10.油缸体油封，11.油缸，12.板式油封，13.排尘气孔，14.油缸活塞杆油封，15.到位基准面，16.金属密封圈，17.T型槽，18.子板，19.工件， 20.导向销一，21.工作台，22.母板，23.导向销二，24.吊环，25.氮气缸活塞，26.氮气缸， 27.氮气缸活塞杆油封，28.单向充气阀，29.氮气缸端盖，30.0型圈，31.油缸部件。【具体实施方式】
[0016]如图1-图4所示，无动力夹紧零点定位系统，包括定位环3、子板18、工作台21、母板22和油缸部件31，工作台21立板的两侧均固定安装有母板22,母板22的四周固定安装有油缸部件31，子板18的四周与油缸部件31的对应位置处固定安装有定位环3,子板18 通过导向销一 20或者导向销二23与母板22导向定位，导向销一 20固定安装在母板22的底侧，导向销二23固定安装在母板22的侧面，子板18的顶部固定安装有吊环24 ;油缸部件 31包括氮气弹簧6、油缸活塞9和油缸11，油缸11安装在母板22内且通过油缸体油封10 密封，油缸活塞9的活塞体与油缸11的内腔间隙配合且通过油缸活塞体油封7密封，油缸活塞9的活塞杆与油缸11的上部间隙配合且通过油缸活塞杆油封14密封，油缸活塞9的活塞体将油缸11的内腔分为油缸有杆腔和油缸无杆腔，若干个所述的氮气弹簧6环绕放置在油缸有杆腔内，母板22上设有油孔8且油孔8与油缸无杆腔连通，油缸11上设有基准锥面 2、到位基准面15、检气孔5、排尘气孔13,检气孔5的下端与母板22的气孔连通并通过板式油封12密封，上端与油缸11的到位基准面15连通，排尘气孔13的下端与母板22的气孔连通并通过板式油封12密封，上端与油缸11上部的内腔连通且位于油缸活塞杆油封14的上方，油缸活塞9的活塞杆与油缸11的上部之间设有防尘圈4且位于排尘气孔13的上端与油缸活塞杆油封14之间，油缸11的上部安装有钢球1，油缸活塞9的活塞杆上部与钢球 1相对应处设有钢球位；定位环3的内腔与钢球1相对应处设有钢球位，定位环3的底面设有到位基准面15,定位环3的到位基准面15处开设T型槽17,定位环3与油缸11的基准锥面2相接触且定位环3产生轻微形变，利于定位精度，定位环3与油缸11之间设有金属密封圈16 ;氮气弹簧6包括氮气缸活塞25、氮气缸26和氮气缸端盖29,氮气缸26的底部螺纹连接有氮气缸端盖29且通过0型圈30密封，氮气缸端盖29上安装有单向充气阀28,氮气缸活塞25为空腔结构，氮气缸活塞25的活塞杆与氮气缸26的上部间隙配合且通过两个上下排布的氮气缸活塞杆油封27密封，氮气缸26和氮气缸活塞25的内腔充有氮气；工件 19固定在子板18的一侧，通过吊环24将子板18吊至相应位置处通过导向销一 20或者导向销二23后，水平移动子板18,排尘气孔13吹气清洁到位基准面15处的灰尘，油缸无杆腔中的油从油孔8回油，氮气弹簧6拉伸复位，带动油缸活塞9向下运动，同时，钢球1从油缸活塞9活塞杆的钢球位进入定位环3的钢球位，定位环3紧贴着油缸部件31的基准锥面2 在径向上扩张变形，同时XY轴被强力定位，当定位环3的到位基准面15与油缸部件31的到位基准面15接触时，Z轴即被定位，通过基准锥面2和到位基准面15完成XYZ三轴的定位，并且实现了重复定位，定位精度极高，同时，基准锥面2的角度接近直角，因此夹紧力受切削加工时的推力影响较小，可确保稳定的夹紧，而且，基准锥面2 —致了切削加工时的颤振，可提高高速切削、重切削加工时的加工条件，从而子板18通过定位环3和油缸部件31 夹紧定位至母板22的一侧，检气孔5通气做气密性检测，合格后，加工工件19,在整个夹紧的过程中，无需任何附加外部动力源，依然能够保持恒定动力，无泄漏，稳定性高，夹紧力大而且可调，节约油、电等能源且无污染，大大降低了成本，安全性极高；工件19加工完成后， 启动供油系统，从油孔8进油至油缸无杆腔，氮气弹簧6压缩，油缸活塞9向上运动，同时， 钢球1从定位环3的钢球位回到油缸活塞9活塞杆的钢球位，定位环3与油缸部件31之间分呙，从而松开子板18。
[0017] 以下为现有技术与采用本发明后在耗能以及成本的对比，以100台栗站为例:
[0018] 现有液压栗站:栗站成本35000元/年+年用电448000元/年+年用油216000 元/年=总成本699000元/年；
[0019] 采用本发明的气动栗站:栗站成本8000元/年+年用电0元/年+年用油8640/ 年=总成本16640元/年；
[0020]按5年计算:
[0021] 现有液压栗站五年总成本3355000元-采用本发明的气动栗站五年总成本51200 元=五年节省总成本3303800元。
[0022] 本发明在整个研发过程中，通过了数次性能测试以及可靠性测试，解决了长期困扰本领域研发人员的一大难题。
[0023] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.无动力夹紧零点定位系统，其特征在于:包括定位环(3)、子板(18)、工作台(21)、母 板(22)和油缸部件(31)，工作台(21)立板的两侧均固定安装有母板(22)，母板(22)的四 周固定安装有油缸部件(31)，子板(18)的四周与油缸部件(31)的对应位置处固定安装有 定位环(3)，子板(18)通过导向销一(20)或者导向销二(23)与母板(22)导向定位；油缸部件(31)包括氮气弹簧(6)、油缸活塞(9)和油缸(11)，油缸(11)安装在母板(22) 内且通过油缸体油封(10)密封，油缸活塞(9)的活塞体与油缸(11)的内腔间隙配合 且通过油缸活塞体油封(7)密封，油缸活塞(9)的活塞杆与油缸(11)的上部间隙配合且通 过油缸活塞杆油封(14)密封，油缸活塞(9)的活塞体将油缸(11)的内腔分为油缸有杆腔 和油缸无杆腔，若干个所述的氮气弹簧(6)环绕放置在油缸有杆腔内，母板(22)上设有油 孔(8)且油孔(8)与油缸无杆腔连通，油缸(11)上设有基准锥面(2)、到位基准面(15)、检 气孔(5)、排尘气孔(13)，检气孔(5)的下端与母板(22)的气孔连通并通过板式油封(12) 密封，上端与油缸(11)的到位基准面(15)连通，排尘气孔(13)的下端与母板(22)的气孔 连通并通过板式油封(12)密封，上端与油缸(11)上部的内腔连通且位于油缸活塞杆油封 (14)的上方，油缸(11)的上部安装有钢球(1)，油缸活塞(9)的活塞杆上部与钢球(1)相 对应处设有钢球位；定位环(3)的内腔与钢球(1)相对应处设有钢球位，定位环(3)的底面设有到位基准 面(15)，定位环(3)的到位基准面(15)处开设T型槽(17)，定位环(3)与油缸(11)的基 准锥面⑵相接触，定位环(3)与油缸(11)之间设有金属密封圈(16);氮气弹簧(6)包括氮气缸活塞(25)、氮气缸(26)和氮气缸端盖(29)，氮气缸(26)的 底部螺纹连接有氮气缸端盖(29)且通过0型圈(30)密封，氮气缸端盖(29)上安装有单向 充气阀(28)，氮气缸活塞(25)为空腔结构，氮气缸活塞(25)的活塞杆与氮气缸(26)的上 部间隙配合且通过氮气缸活塞杆油封(27)密封，氮气缸(26)和氮气缸活塞(25)的内腔充 有氮气。2.根据权利要求1所述的无动力夹紧零点定位系统，其特征在于:所述的导向销一 (20)固定安装在母板(22)的底侧。3.根据权利要求1所述的无动力夹紧零点定位系统，其特征在于:所述的导向销二(23)固定安装在母板(22)的侧面。4.根据权利要求1所述的无动力夹紧零点定位系统，其特征在于:所述子板(18)的顶 部固定安装有吊环(24)。5.根据权利要求1所述的无动力夹紧零点定位系统，其特征在于:所述油缸活塞(9) 的活塞杆与油缸(11)的上部之间设有防尘圈(4)且位于排尘气孔(13)的上端与油缸活塞 杆油封(14)之间。6.根据权利要求1所述的无动力夹紧零点定位系统，其特征在于:所述的氮气缸活塞 (25)的活塞杆与氮气缸(26)的上部通过两个上下排布的氮气缸活塞杆油封(27)密封。
【文档编号】F15B15/20GK105983864SQ201510039781
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月27日
【发明人】姜雨, 田鹏, 刘东哲, 张健, 刘宇, 孔祥政
【申请人】大连光洋科技集团有限公司