CN110744331A - 自锁型浮动支撑装置和定位治具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自锁型浮动支撑装置，包括：主架、支撑柱、浮动弹性件、以及锁定单元；锁定单元包括：自锁传感器、锁紧件、以及驱动件；驱动件电连接自锁传感器；自锁传感器跟随支撑柱移动并且当自锁传感器检测到支撑柱达到稳定状态时，自锁传感器发送锁定电信号给驱动件，驱动件带动锁紧件动作以将支撑柱锁紧。同时，本发明还提供一种定位治具。本发明的有益效果为：支撑柱为浮动式设置并且能够顺应工件的表面形状而自行调整伸出量，让支撑柱能够精确地贴合工件的表面。利用自锁传感器判断支撑柱是否已经达到稳定状态，从而控制锁定单元是否进入到锁紧状态，达到自动化判断锁紧的效果，自动化程度高。

Description

自锁型浮动支撑装置和定位治具

技术领域

本发明涉及工业制造设备技术领域，特别是涉及一种自锁型浮动支撑装置，以及一种定位治具。

背景技术

在工业制造中，在加工工件时，需要对工件进行定位。对于一些比较大的工件，比如平板电脑或者类似的工件，在加工定位时要求平面度较高。而在实际操作中，很多加工工艺存在局限性，在加工定位时难以满足平面度需求。对于工件定位，一般采用的原则是，根据六点定位原理控制的三点形成一个平面，单工件比较大时三点形成一个面同时也需要多个点的辅助定位。基于三点形成一个平面的定位原则，定位治具会设置三个固定点作为定位的基准点。同时，为了避免因为避空而导致加工时出现晃动，定位治具还会设置辅助支撑点。

对于辅助支撑点，传统的设置是，固定设置的支撑柱、或者真空吸嘴、又或者可往上顶起的气缸。然而，这些传统的辅助支撑点依然存在支撑不稳定的问题，原因在于，工件的胚料平面度会受到很多因素导致变形不一，这些传统的辅助支撑点均是按照预设的伸出量或者支撑高度设置的，而工件的外形轮廓的高度数值是浮动的。因此，传统的辅助支撑点无法精确地贴合到工件的表面。

发明内容

基于此，本发明提供一种自锁型浮动支撑装置，支撑柱为浮动式设置并且能够顺应工件的表面形状而自行调整伸出量，让支撑柱能够精确地贴合工件的表面。并且，利用自锁传感器判断支撑柱是否已经达到稳定状态，从而控制锁定单元是否进入到锁紧状态，达到自动化判断锁紧的效果，自动化程度高。

一种自锁型浮动支撑装置，包括：

主架；

滑动连接主架的支撑柱；

连接在主架与支撑柱之间的浮动弹性件；浮动弹性件用于为支撑柱提供浮起的驱动力；以及

连接支撑柱的锁定单元；锁定单元包括：连接支撑柱的自锁传感器、连接支撑柱的锁紧件、以及连接锁紧件的驱动件；驱动件电连接自锁传感器；自锁传感器跟随支撑柱移动并且当自锁传感器检测到支撑柱达到稳定状态时，自锁传感器发送锁定电信号给驱动件，驱动件带动锁紧件动作以将支撑柱锁紧。

上述自锁型浮动支撑装置，工作时，先将工件放置于预设的位置使得工件挤压支撑柱，支撑柱下沉并且迫使浮动弹性件变形。接着，启动自锁传感器，自锁传感器检测支撑柱已经达到稳定状态后发送锁定电信号给锁定单元的驱动件，驱动件带动锁紧件动作以将支撑柱锁紧，此时，支撑柱紧贴工件的表面并且转变为固定的支撑点。通过上述设计，支撑柱为浮动式设置并且能够顺应工件的表面形状而自行调整伸出量，让支撑柱能够精确地贴合工件的表面。并且，利用自锁传感器判断支撑柱是否已经达到稳定状态，从而控制锁定单元是否进入到锁紧状态，达到自动化判断锁紧的效果，自动化程度高。

在其中一个实施例中，自锁型浮动支撑装置还包括：解锁弹性件；解锁弹性件连接锁紧件；解锁弹性件用于为锁紧件提供解锁的驱动力。在自锁传感器未发出锁紧电信号给驱动件时，解锁弹性件驱动锁紧件打开，使得支撑柱处于自由浮动的状态，使得工件与支撑柱接触时，利用工件带动支撑柱下沉，确保工件的表面与支撑柱贴合。

在其中一个实施例中，解锁弹性件为弹簧、弹片、或者弹性胶块、或者相斥的磁铁组中的一种或多种。解锁弹性件可以根据设备的空间、弹性力的大小需求选择合适的弹性器件。

在其中一个实施例中，浮动弹性件为弹簧、弹片、或者弹性胶块、或者相斥的磁铁组中的一种或多种。浮动弹性件可以根据设备的空间、弹性力的大小需求选择合适的弹性器件。

在其中一个实施例中，自锁传感器包括：加速度传感器、测速传感器、或者位移传感器中的一种或多种。当支撑柱进入到稳定状态时，支撑柱静止，因此，可以通过检测其加速度、速度、或者位移等物理参数以判断其状态。

在其中一个实施例中，锁紧件包括：套设支撑柱的弹簧套筒、连接弹簧套筒的拉紧阀、以及连接拉紧阀的拉杆；弹簧套筒呈倒锥形设置；主架设有收容弹簧套筒的收紧槽；收紧槽呈倒锥形设置；拉杆连接驱动件。当驱动件接收到自锁传感器的锁紧电信号时，驱动件带动拉杆下沉，拉杆通过拉紧阀将弹簧套筒压向主架的收紧槽，利用弹簧套筒和收紧槽的倒锥形设置，使得弹簧套筒收拢，从而将支撑柱咬住，达到锁紧支撑柱的目的。

在其中一个实施例中，驱动件包括：气缸、电机、或电磁铁中的一种或多种。利用气缸、电机、或者电磁铁均可以直接带动锁紧件动作。

在其中一个实施例中，驱动件包括：连接锁紧件的活动阀、电连接自锁传感器的电磁阀、连接电磁阀的第一气嘴、以及连接电磁阀的第二气嘴；主架内设有供活动阀滑动的滑道；活动阀将滑道划分为靠近支撑柱的第一气腔和远离支撑柱的第二气腔；第一气嘴连通第一气腔；第二气嘴连通第二气腔。采用气腔式的设置，也可以带动锁紧件工作。

在其中一个实施例中，主架设有矩形的底座。矩形的底座有利于将自锁型浮动支撑装置安装到定位治具或者工作台上时，更容易找到主架的安装固定点。

同时，还提供一种定位治具。

一种定位治具，包括上述任一实施例的的自锁型浮动支撑装置。上述定位治具，采用了自锁型浮动支撑装置。工作时，先将工件放置于预设的位置使得工件挤压支撑柱，支撑柱下沉并且迫使浮动弹性件变形。接着，启动自锁传感器，自锁传感器检测支撑柱已经达到稳定状态后发送锁定电信号给锁定单元的驱动件，驱动件带动锁紧件动作以将支撑柱锁紧，此时，支撑柱紧贴工件的表面并且转变为固定的支撑点。通过上述设计，支撑柱为浮动式设置并且能够顺应工件的表面形状而自行调整伸出量，让支撑柱能够精确地贴合工件的表面。并且，利用自锁传感器判断支撑柱是否已经达到稳定状态，从而控制锁定单元是否进入到锁紧状态，达到自动化判断锁紧的效果，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明的一种实施例的自锁型浮动支撑装置的示意图；

图2为图1所示的自锁型浮动支撑装置的分解示意图；

图3为图1所示的自锁型浮动支撑装置的俯视图；

图4为图3所示的自锁型浮动支撑装置的A-A向剖视图；

图5为图3所示的自锁型浮动支撑装置的B-B向剖视图；

图6为本发明的一种实施例的定位治具的示意图；

图7为图6所示的定位治具的使用状态图。

附图中各标号的含义为：

1000-定位治具；

100-自锁型浮动支撑装置；

10-主架，11-底座，111-螺孔，12-收紧槽，13-滑道，131-第一气腔，132-第二气腔；

20-支撑柱，21-容置槽；

30-浮动弹性件；

40-锁定单元，41-自锁传感器，42-锁紧件，421-弹簧套筒，422-拉紧阀，423-拉杆，43-驱动件，431-活动阀，432-第一气嘴，433-第二气嘴；

50-解锁弹性件；

200-基板；

300-支撑块；

400-锁紧气缸；

2000-工件。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1至图5所示，其为本发明的一种实施例的自锁型浮动支撑装置100。

如图1和图3所示，该自锁型浮动支撑装置100包括：主架10、滑动连接主架10的支撑柱20、连接在主架10与支撑柱20之间的浮动弹性件30、以及连接支撑柱20的锁定单元40。其中，主架10作为支撑结构使用，支撑柱20用于接触工件，浮动弹性件30用于为支撑柱20提供浮起的驱动力，锁定单元40用于检测支撑柱20的状态并且锁紧支撑柱20。

下文，在图1的基础上，结合图2至图5，对本实施例的自锁型浮动支撑装置100做进一步的说明。

如图2、图4、以及图5所示，在本实施例中，主架10呈倒置的T形设置。主架10的上端为圆柱状，其用于收容支撑柱20、浮动弹性、以及锁定单元40的部分器件。主架10的下端为矩形的底座11，并且还设有四个一一对应分布在矩形的四个角的螺孔111，可以配合螺钉进行安装固定。矩形的底座11有利于将自锁型浮动支撑装置100安装到定位治具或者工作台上时，更容易找到主架10的安装固定点。

如图2所示，在本实施例中，支撑柱20为圆柱状，在其他实施例中，也可以根据不同的应用场景设置不同形状的支撑柱20，并不仅限于本实施例所展示的圆柱状。

如图2和图4所示，在本实施例中，浮动弹性件30位于支撑柱20与主架10之间。为了便于安装和提高安装的紧凑性，在本实施例中，支撑柱20的底端开设有能够收容浮动弹性件30的容置槽21。

此外，如图2所示，在本实施例中，该浮动弹性件30为弹簧，其一端连接支撑柱20，另一端连接主架10。可以理解地，在其他实施例中，浮动弹性件30也可以是弹片、或者弹性胶块、又或者是其他类型的弹性器件，又或者是相斥的磁铁组，利用磁性斥力实现弹性浮动的效果。浮动弹性件30可以根据设备的空间、弹性力的大小需求选择合适的弹性器件。

如图2、图4、以及图5所示，在本实施例中，锁定单元40包括：连接支撑柱20的自锁传感器41、连接支撑柱20的锁紧件42、以及连接锁紧件42的驱动件43。其中，驱动件43电连接自锁传感器41。自锁传感器41跟随支撑柱20移动并且当自锁传感器41检测到支撑柱20达到稳定状态时，自锁传感器41发送锁定电信号给驱动件43，驱动件43带动锁紧件42动作以将支撑柱20锁紧。

当支撑柱20进入到稳定状态时，支撑柱20静止，因此，可以通过检测其加速度、速度、或者位移等物理参数以判断其状态。因此，对于自锁传感器41的选择，可以有多种。

例如，在本实施例中，如图2和图4所示，该自锁传感器41为连接在支撑柱20的底端的位移传感器，通过检测支撑柱20的位移变化以判断支撑柱20是否进入稳定状态，即支撑柱20已相对主架10静止。当支撑柱20的位移不再变化时，则可以判断支撑柱20已经进入了稳定状态。

又例如，在其他实施例中，该自锁传感器41也可以为连接支撑柱20的加速度传感器。当支撑柱20进入到稳定状态时，其加速度为零。需要说明的是，当支撑柱20为匀速状态时，其加速度也为零，其会产生误判，但是基于本方案的应用场景，该误判的情况可以忽略。

又例如，在其他实施例中，该自锁传感器41也可以为连接支撑柱20的速度传感器。当支撑柱20进入到稳定状态时，其速率为零。

对于锁紧件42，也可以有多种不同的设置。例如，采用斜楔结构、或者磁吸结构、或者咬合结构等。

如图2、图4和图5所示，其展示了一种利用咬合结构设计的锁紧件42。该锁紧件42包括：套设支撑柱20的弹簧套筒421、连接弹簧套筒421的拉紧阀422、以及连接拉紧阀422的拉杆423。其中，弹簧套筒421呈倒锥形设置，相应地，主架10设有收容弹簧套筒421的收紧槽12，并且收紧槽12呈倒锥形设置。拉杆423连接驱动件43。当驱动件43接收到自锁传感器41的锁紧电信号时，驱动件43带动拉杆423下沉，拉杆423通过拉紧阀422将弹簧套筒421压向主架10的收紧槽12，利用弹簧套筒421和收紧槽12的倒锥形设置，使得弹簧套筒421收拢，从而将支撑柱20咬住，达到锁紧支撑柱20的目的。

对于驱动件43，可以分为直接驱动式或者间接驱动式。例如，直接驱动式设计的结构包括：气缸、电机、或电磁铁。而间接驱动式设计的结构则可以通过构建气腔结构。例如，如图2、图4和图5所示，采用气腔式的设置，也可以带动锁紧件42工作。在本实施例中，驱动件43包括：连接锁紧件42的活动阀431、电连接自锁传感器41的电磁阀(图未示)、连接电磁阀的第一气嘴432、以及连接电磁阀的第二气嘴433。主架10内设有供活动阀431滑动的滑道13。活动阀431将滑道13划分为靠近支撑柱20的第一气腔131和远离支撑柱20的第二气腔132。第一气嘴432连通第一气腔131，第二气嘴433连通第二气腔132。通过电磁阀控制第一气嘴432和第二气嘴433的进出的气量，从而控制第一气腔131和第二气腔132的气压比，达到带动活动阀431移动的目的。例如，当电磁阀控制第一气嘴432进气并且第二气嘴433放气时，第一气腔131内的气压增大，迫使活动阀431下移以带动锁紧件42进入锁紧状态。例如，在本实施例中，活动阀431带动拉杆423下沉。相反地，当电磁阀控制第一气嘴432放气并且第二气嘴433进气时，第二气腔132内的气压增大，迫使活动阀431上移以带动锁紧件42进入解锁状态。例如，在本实施例中，活动阀431带动拉杆423上升。

此外，如图2、图4、以及图5所示，在本实施例中，自锁型浮动支撑装置100还可以包括：连接锁紧件42的解锁弹性件50。解锁弹性件50用于为锁紧件42提供解锁的驱动力。在自锁传感器41未发出锁紧电信号给驱动件43时，解锁弹性件50驱动锁紧件42打开，使得支撑柱20处于自由浮动的状态，使得工件与支撑柱20接触时，利用工件带动支撑柱20下沉，确保工件的表面与支撑柱20贴合。

如图2和图4所示，在本实施例中，解锁弹性件50位于主架10与活动阀431之间。此外，如图2所示，在本实施例中，该解锁弹性件50为弹簧，其一端连接主架10，另一端连接活动阀431。可以理解地，在其他实施例中，解锁弹性件50也可以是弹片、或者弹性胶块、又或者是其他类型的弹性器件，又或者是相斥的磁铁组，利用磁性斥力实现弹性浮动的效果。解锁弹性件50可以根据设备的空间、弹性力的大小需求选择合适的弹性器件。

结合图4和图5，对上述的自锁型浮动支撑装置100的工作原理做简要的说明。

在自锁传感器41处于关闭状态时，锁紧件42为解锁状态，支撑柱20在浮动弹性件30的支持下可以上下浮动。此处，设置了解锁弹性件50，其能够确保锁紧件42处于解锁状态。例如，在本实施例中，弹性锁紧件42将活动阀431往上拉，从而将弹簧套筒421抬起。当然，在省去锁紧件42的情况下，支撑柱20在浮动弹性件30的作用下可以克服重力作用并且浮起。

接着，将工件放置于支撑柱20后启动自锁传感器41，支撑柱20在工件的压迫下，保持与工件的表面紧贴并且自行下移。当支撑柱20停止下移后，进入到静止的稳定状态。此时，自锁传感器41检测到支撑柱20进入稳定状态并且发送锁紧电信号给驱动件43。驱动件43带动锁紧件42将支撑柱20锁住。例如，在本实施例中，自锁传感器41通过连接在主架10外侧的连接器将锁定电信号发送给电磁阀，电磁阀控制第一气嘴432进气并且第二气嘴433放气，第一气腔131内的气压增大，活动阀431下移，拉杆423跟随活动阀431下移的同时，利用拉紧阀422将弹簧套筒421压向主架10上的收紧槽12，使得弹簧套筒421收拢以咬合支撑柱20，达到锁定支撑柱20的目的。

若在非使用状态时，支撑柱20为锁定状态并且未设置自锁传感器41，则需要先将支撑柱20解锁，使得支撑柱20变为可浮动，在放置工件后，通过人工判断工件是否已经达到了稳定状态，在人工判断工件进入稳定状态后，让支撑柱20回复到锁定状态，这样的工作方式，需要依赖人工判断，无法达到高自动化的目的。相比之下，在本实施例中，只需要在放置工件前将自锁传感器41关闭，在放置工件后，将自锁传感器41启动则可实现工件的自动化定位。

补充说明的是，上文对于自锁型浮动支撑装置100的说明是基于竖直放置的状态进行描述的，但是并不等于将自锁型浮动支撑装置100的使用放置限制在竖直放置。

上述自锁型浮动支撑装置100，工作时，先将工件放置于预设的位置使得工件挤压支撑柱20，支撑柱20下沉并且迫使浮动弹性件30变形。接着，启动自锁传感器41，自锁传感器41检测支撑柱20已经达到稳定状态后发送锁定电信号给锁定单元40的驱动件43，驱动件43带动锁紧件42动作以将支撑柱20锁紧，此时，支撑柱20紧贴工件的表面并且转变为固定的支撑点。通过上述设计，支撑柱20为浮动式设置并且能够顺应工件的表面形状而自行调整伸出量，让支撑柱20能够精确地贴合工件的表面。并且，利用自锁传感器41判断支撑柱20是否已经达到稳定状态，从而控制锁定单元40是否进入到锁紧状态，达到自动化判断锁紧的效果，自动化程度高。

如图6和图7所示，其为本发明的一种实施例的定位治具1000。

该定位治具1000，包括上述实施例的的自锁型浮动支撑装置100。

例如，如图6所示，在本实施例中，该定位治具1000包括：基板200、连接在基板200上的三个支撑块300、三个自锁型浮动支撑装置100、以及三个锁紧气缸400。三个支撑块300呈三角形分布于基板200上，并且构成定位工件的基准面。三个自锁型浮动支撑装置100呈三角形分布于基板200上，并且构成支撑工件的浮动的辅助支撑点。三个锁紧气缸400呈三角形分布基板200的外侧，如图7所示，当自锁型浮动支撑装置100进入锁定状态后，锁紧气缸400的压紧块抵压于工件2000上。

上述定位治具1000，采用了自锁型浮动支撑装置100。工作时，先将工件放置于预设的位置使得工件挤压支撑柱20，支撑柱20下沉并且迫使浮动弹性件30变形。接着，启动自锁传感器41，自锁传感器41检测支撑柱20已经达到稳定状态后发送锁定电信号给锁定单元40的驱动件43，驱动件43带动锁紧件42动作以将支撑柱20锁紧，此时，支撑柱20紧贴工件的表面并且转变为固定的支撑点。通过上述设计，支撑柱20为浮动式设置并且能够顺应工件的表面形状而自行调整伸出量，让支撑柱20能够精确地贴合工件的表面。并且，利用自锁传感器41判断支撑柱20是否已经达到稳定状态，从而控制锁定单元40是否进入到锁紧状态，达到自动化判断锁紧的效果，自动化程度高。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自锁型浮动支撑装置，其特征在于：包括：

主架；

滑动连接所述主架的支撑柱；

连接在所述主架与所述支撑柱之间的浮动弹性件；所述浮动弹性件用于为所述支撑柱提供浮起的驱动力；以及

连接所述支撑柱的锁定单元；所述锁定单元包括：连接所述支撑柱的自锁传感器、连接所述支撑柱的锁紧件、以及连接所述锁紧件的驱动件；所述驱动件电连接所述自锁传感器；所述自锁传感器跟随所述支撑柱移动并且当所述自锁传感器检测到所述支撑柱达到稳定状态时，所述自锁传感器发送锁定电信号给所述驱动件，所述驱动件带动所述锁紧件动作以将所述支撑柱锁紧。

2.根据权利要求1所述的自锁型浮动支撑装置，其特征在于，还包括：解锁弹性件；所述解锁弹性件连接所述锁紧件；所述解锁弹性件用于为所述锁紧件提供解锁的驱动力。

3.根据权利要求2所述的自锁型浮动支撑装置，其特征在于，所述解锁弹性件为弹簧、弹片、或者弹性胶块、或者相斥的磁铁组中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的自锁型浮动支撑装置，其特征在于，所述浮动弹性件为弹簧、弹片、或者弹性胶块、或者相斥的磁铁组中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的自锁型浮动支撑装置，其特征在于，所述自锁传感器包括：加速度传感器、测速传感器、或者位移传感器中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的自锁型浮动支撑装置，其特征在于，所述锁紧件包括：套设所述支撑柱的弹簧套筒、连接所述弹簧套筒的拉紧阀、以及连接所述拉紧阀的拉杆；所述弹簧套筒呈倒锥形设置；所述主架设有收容所述弹簧套筒的收紧槽；所述收紧槽呈倒锥形设置；所述拉杆连接所述驱动件。

7.根据权利要求1所述的自锁型浮动支撑装置，其特征在于，所述驱动件包括：气缸、电机、或电磁铁中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的自锁型浮动支撑装置，其特征在于，所述驱动件包括：连接所述锁紧件的活动阀、电连接所述自锁传感器的电磁阀、连接所述电磁阀的第一气嘴、以及连接所述电磁阀的第二气嘴；所述主架内设有供所述活动阀滑动的滑道；所述活动阀将所述滑道划分为靠近所述支撑柱的第一气腔和远离所述支撑柱的第二气腔；所述第一气嘴连通所述第一气腔；所述第二气嘴连通所述第二气腔。

9.根据权利要求1所述的自锁型浮动支撑装置，其特征在于，所述主架设有矩形的底座。

10.一种定位治具，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的自锁型浮动支撑装置。

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