本发明公开了一种气浮式孔类零件定位装置，在孔类零件的自动装夹和卸料过程中释放了冗余的约束，有效避免了因过定位或冲击载荷造成工件和夹具损伤，且使用方便、结构简单、成本低，在工业自动化领域具有广泛的推广意义。
1.一种气浮式孔类零件定位装置，其特征在于：包括底座（400）、外罩（100）、二自由度托架（300）和主定位销（500）；
所述二自由度托架（300）设置在底座（400）上，所述外罩（100）设置在底座（400）上，并且罩住二自由度托架（300），所述外罩（100）上设置有主通孔（101）和压缩空气通孔（104），所述主定位销（500）设置在二自由度托架（300）上，所述主定位销（500）的顶端通过主通孔（101）伸出，所述主通孔（101）的孔壁上设置有周向的活塞环安装槽，所述活塞环安装槽内设置有活塞环（200），所述活塞环（200）的外壁上设置有周向的气槽（201），所述气槽（201）与压缩空气通孔（104）连通，所述气槽（201）与主通孔（101）孔壁构成一密闭气腔，所述活塞环（200）内设置有若干与气槽（201）连通的活塞腔（202），所述活塞腔（202）内设置有活塞（203），所述活塞腔（202）的出口设置在活塞环（200）的内壁上，所述活塞（203）的一端通过出口伸出活塞腔（202）。
2.根据权利要求1所述的一种气浮式孔类零件定位装置，其特征在于：所述二自由度托架（300）还设置有副定位销（600），所述外罩（100）上设置有副通孔（102），所述副定位销（600）的顶端通过副通孔（102）伸出。
3.根据权利要求2所述的一种气浮式孔类零件定位装置，其特征在于：所述二自由度托架（300）包括底层托板（301）、中层托板（302）和顶层托板（303），所述底层托板（301）设置在底座（400）上，所述中层托板（302）通过第一直线导轨（304）设置在底层托板（301）上，所述顶层托板（303）通过第二直线导轨（305）设置在中层托板（302）上，所述主定位销（500）和副定位销（600）设置在顶层托板（303）上，所述第一直线导轨（304）沿X轴延伸，所述第二直线导轨（305）沿Y轴延伸。
4.根据权利要求3所述的一种气浮式孔类零件定位装置，其特征在于：所述第一直线导轨（304）的两端和第二直线导轨（305）的两端均设置有限位装置，第一直线导轨（304）的两端的限位装置用以对中层托板（302）进行限位，第二直线导轨（305）的两端的限位装置用以对顶层托板（303）进行限位，所述外罩（100）上设置有与限位装置对应的限位调节通孔（103），穿过限位调节通孔（103）可对限位装置进行调节。
5.根据权利要求4所述的一种气浮式孔类零件定位装置，其特征在于：所述限位装置为限位螺钉（306）。
6.根据权利要求1所述的一种气浮式孔类零件定位装置，其特征在于：所述活塞腔（202）为回转体空腔，所述活塞腔（202）的出口均匀分布在活塞环（200）的内壁上。
7.根据权利要求1所述的一种气浮式孔类零件定位装置，其特征在于：所述气槽（201）的上下侧均设置有密封圈（204）。
一种气浮式孔类零件定位装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种气浮式孔类零件定位装置，属于加工设备技术领域。
背景技术
[0002] 自动装夹与自动卸料是自动化加工领域内的重要课题。工件在开始加工前，为了使工件处于正确的位置并确保在加工过程始终保持正确的位置，必须对工件进行定位和夹紧，其中夹紧这一步骤通常会对工件的六个自由度进行完全限定，从而实现完全定位。传统加工过程中，只需在加工前后通过肉眼对准、手工操作完成上料和下料，然而在自动化控制过程中，该过程必须由机器（通常是机械臂）完成，而机械臂在夹持工件时，往往也需要用夹具对工件进行夹紧（完全定位），这就产生了一个问题：如何避免过定位的产生。
[0003] 常用的消除过定位的方法主要有两种。第一种是通过在上下料过程中引入基于视觉传感器或力觉传感器的闭环控制，以确保装夹误差不至于引发过大的装夹作用力，这种方法的缺点在于成本高、实施难度大；第二种方法是在上料前松开夹具，主动释放工件自由度，这种方法的缺点在于无法避免上料时（机械臂上的）夹具夹紧过程中产生的位置偏差。由此可见，市面上还缺乏一种精度高、成本低，且广泛适用于孔类零件自动装夹场合的定位装置。
发明内容
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气浮式孔类零件定位装置。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] 一种气浮式孔类零件定位装置，包括底座、外罩、二自由度托架和主定位销；
[0007] 所述二自由度托架设置在底座上，所述外罩设置在底座上，并且罩住二自由度托架，所述外罩上设置有主通孔和压缩空气通孔，所述主定位销设置在二自由度托架上，所述主定位销的顶端通过主通孔伸出，所述主通孔的孔壁上设置有周向的活塞环安装槽，所述活塞环安装槽内设置有活塞环，所述活塞环的外壁上设置有周向的气槽，所述气槽与压缩空气通孔连通，所述气槽与主通孔孔壁构成一密闭气腔，所述活塞环内设置有若干与气槽连通的活塞腔，所述活塞腔内设置有活塞，所述活塞腔的出口设置在活塞环的内壁上，所述活塞的一端通过出口伸出活塞腔。
[0008] 所述二自由度托架还设置有副定位销，所述外罩上设置有副通孔，所述副定位销的顶端通过副通孔伸出。
[0009] 所述二自由度托架包括底层托板、中层托板和顶层托板，所述底层托板设置在底座上，所述中层托板通过第一直线导轨设置在底层托板上，所述顶层托板通过第二直线导轨设置在中层托板上，所述主定位销和副定位销设置在顶层托板上，所述第一直线导轨沿X轴延伸，所述第二直线导轨沿Y轴延伸。
[0010] 所述第一直线导轨的两端和第二直线导轨的两端均设置有限位装置，第一直线导轨的两端的限位装置用以对中层托板进行限位，第二直线导轨的两端的限位装置用以对顶层托板进行限位，所述外罩上设置有与限位装置对应的限位调节通孔，穿过限位调节通孔可对限位装置进行调节。
[0011] 所述限位装置为限位螺钉。
[0012] 所述活塞腔为回转体空腔，所述活塞腔的出口均匀分布在活塞环的内壁上。
[0013] 所述气槽的上下侧均设置有密封圈。
[0014] 本发明所达到的有益效果：本发明在孔类零件的自动装夹和卸料过程中释放了冗余的约束，有效避免了因过定位或冲击载荷造成工件和夹具损伤，且使用方便、结构简单、成本低，在工业自动化领域具有广泛的推广意义。
附图说明
[0015] 图1为本发明的结构示意图。
[0016] 图2为二自由度托架的结构示意图。
[0017] 图3为外罩的结构示意图。
[0018] 图4为活塞环的结构示意图。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0020] 如图1所示，一种气浮式孔类零件定位装置，包括底座400、外罩100、二自由度托架300和主定位销500。
[0021] 底座400为板状的圆形底座，如图2所示的二自由度托架300设置在底座400上，二自由度托架300包括底层托板301、中层托板302和顶层托板303，底层托板301设置在底座400上，中层托板302通过第一直线导轨304设置在底层托板301上，顶层托板303通过第二直线导轨305设置在中层托板302上，第一直线导轨304沿X轴延伸，第二直线导轨305沿Y轴延伸，第一直线导轨304的两端和第二直线导轨305的两端均设置有限位装置，第一直线导轨
304的两端的限位装置用以对中层托板302进行限位，第二直线导轨305的两端的限位装置用以对顶层托板303进行限位，限位装置采用常见的限位螺钉306，第一直线导轨304的两端的限位螺钉306通过侧板307与底层托板301的侧边固定，第二直线导轨305的两端的限位螺钉306通过侧板307与中层托板302的侧边固定，主定位销500设置在顶层托板303上，如果加工孔类零件需要限制Z轴旋转方向上的自由度，则可在顶层托板303上再设置副定位销600。
[0022] 如图3所示，外罩100为底部开口的中空圆柱体结构，外罩100的顶面可给孔类零件提供平面定位，外罩100设置在底座400上，并且罩住二自由度托架300，外罩100上开有主通孔101、压缩空气通孔104以及与限位螺钉306对应的限位调节通孔103，穿过限位调节通孔103可对限位螺钉306进行调节，主定位销500的顶端通过主通孔101伸出，如果设有副定位销600，则外罩100上还开有副通孔102，副定位销600的顶端通过副通孔102伸出，主定位销
500和副定位销600的顶端均设有倒角。
[0023] 主通孔101的孔壁上设置有周向的活塞环安装槽，活塞环安装槽内设置有活塞环200，如图4所示，活塞环200的外壁上设置有周向的气槽201，气槽201与压缩空气通孔104连通，气槽201的上下侧均设置有密封圈204，气槽201与主通孔101孔壁构成一密闭气腔，活塞环200内设置有若干与气槽201连通的活塞腔202，活塞腔202为回转体空腔，活塞腔202内设置有活塞203，活塞腔202的出口均匀设置在活塞环200的内壁上，活塞203的一端通过出口伸出活塞腔202，伸出活塞腔202的活塞203端部正对主定位销500侧壁。
[0024] 上述装置的工作过程如下：在使用之前，先使用工具（如扳手等）穿过限位调节通孔103可对限位装置进行调节，限定主定位销500在XOY平面内平移浮动的程度，通过压缩空气通孔104向气槽201内通入压缩空气，在压缩空气的作用下，每个活塞203受相同的压力，并在压力作用下伸出活塞腔202、端部抵住主定位销500侧壁，如果主定位销500受到其他外力，可在XOY平面内一定程度平移浮动，引起活塞203压缩一定位移，使主定位销500受到活塞203的反向作用力，当外力撤销后回复原来位置。在使用过程中，主定位销500用于对孔类零件中心孔作配合定位，副定位销600用于对有需要限制Z轴旋转方向自由度的孔类零件作定位，上料时，定位误差会使孔类零件带动主定位销500在XOY平面内作顺从浮动，避免了过定位的产生以及冲击载荷造成工件和夹具损伤，孔类零件被机械臂夹持离开后，主定位销500回复初始位置。
[0025] 上述装置在对孔类零件进行定位时，从外罩100通入压缩空气，在主定位销500轴的四周形成均布的弹性回复力，从而允许孔类零件在X和Y方向上作一定程度的顺从浮动和弹性回复，释放了在这两个方向的自由度，避免了过定位的产生以及冲击载荷造成工件和夹具损伤。该装置使用方便、结构简单、成本低，在工业自动化领域具有广泛的推广意义。
[0026] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
