一种旋转吹气清洁机构，包括固定底座以及设置在固定底座上的定位机构、旋转机构和清洁机构；固定底座上开设有旋转气孔、定位气孔、清洁气孔、卡盘打开/关闭气孔以及卡盘定位脚清洁气孔；定位机构设置在固定底座上开设的凹槽中，包括嵌入在定位柱顶端的压入式球头柱塞，定位柱与压盖之间安装圆线螺旋弹簧；旋转机构包括椭圆形截面的中空芯轴，中空芯轴的外周上套设上转体和下转体，上转体沿径向开设有若干个凹槽并分别安装叶片；清洁机构包括气管支架，通过气管支架支承依次相连的气嘴转接件、螺纹接头和喷嘴，喷嘴对准卡盘支撑面。本发明能够实现对零点快换卡盘的360°旋转吹气清洁，效果好，效率高。
1.一种旋转吹气清洁机构，其特征在于：包括固定底座(8)以及设置在固定底座(8)上的定位机构、旋转机构和清洁机构；所述的固定底座(8)上开设有旋转气孔、定位气孔、清洁气孔、卡盘打开/关闭气孔以及卡盘定位脚清洁气孔；所述的旋转气孔用于为旋转机构提供旋转动力，定位气孔用于控制旋转机构运动后能够停在特定位置，清洁气孔用于为卡盘清洁提供气源，卡盘打开/关闭气孔用于控制卡盘的夹紧或者松开，卡盘定位脚清洁气孔用于对卡盘定位脚进行清洁；所述的定位机构设置在固定底座(8)上开设的凹槽中，包括嵌入在定位柱(19)顶端的压入式球头柱塞(18)，定位柱(19)与压盖(21)之间安装圆线螺旋弹簧(20)；所述的旋转机构包括椭圆形截面的中空芯轴(4)，中空芯轴(4)的外周上套设上转体(6)和下转体(7)，上转体(6)沿径向开设有若干个凹槽并分别安装叶片(23)，叶片(23)将中空芯轴(4)与上转体(6)之间的空间分割成许多密封腔，密封腔两侧叶片(23)的伸出长度不同，通过作用在两侧叶片(23)上的气体压力差驱动旋转机构旋转，快换卡盘(3)安装在中空芯轴(4)的上方；所述的清洁机构包括气管支架(12)，通过气管支架(12)支承依次相连的气嘴转接件(13)、螺纹接头(14)和喷嘴(15)，所述的喷嘴(15)对准卡盘支撑面，气嘴转接件(13)与提供气源的气管(11)相连接。
2.根据权利要求1所述的旋转吹气清洁机构，其特征在于：所述的叶片(23)尾部安装有压缩弹簧(22)，压缩弹簧(22)支承在顶丝(5)上，通过顶丝(5)将上转体(6)与叶片(23)之间的密封腔封闭。
3.根据权利要求1所述的旋转吹气清洁机构，其特征在于：中空芯轴(4)的上端直径大于上转体(6)的外径，形成一个迷宫密封结构，防止加工碎屑进入旋转机构内。
4.根据权利要求1所述的旋转吹气清洁机构，其特征在于：中空芯轴(4)与上转体(6)之间设置第一深沟球轴承(16)，中空芯轴(4)与下转体(7)之间设置第二深沟球轴承(17)。
5.根据权利要求4所述的旋转吹气清洁机构，其特征在于：所述的第一深沟球轴承(16)、上转体(6)、下转体(7)以及第二深沟球轴承(17)自下而上依次套在中空芯轴(4)上，并通过螺钉将上转体(6)和下转体(7)进行固连。
6.根据权利要求1所述的旋转吹气清洁机构，其特征在于：所述的气管支架(12)与旋转机构的上转体(6)相连，气管支架(12)具有多种尺寸规格，能够根据快换卡盘(3)的尺寸规格进行更换。
7.根据权利要求1所述的旋转吹气清洁机构，其特征在于：叶片(23)通过气体压力差驱动旋转时，旋转速度通过安装在旋转气孔上的速度控制阀(10)进行控制。
一种旋转吹气清洁机构
技术领域
[0001] 本发明属于数控加工领域，具体涉及一种旋转吹气清洁机构。
背景技术
[0002] 随着人工成本的日渐攀升，实现生产的自动化能够降低对人员的依赖，零点定位系统为企业的自动化改造提供了精度高且操作简单的平台。零点快换卡盘是目前数控加工行业应用最广泛的一类零点定位系统，其重复定位精度能够达到2μm以内，为数控加工行业的自动化改造提供了技术条件。但目前数控加工自动化改造面临的一个棘手问题是零点快换卡盘的自动清洁，如果自动化加工过程中零点快换卡盘清洁不够彻底，轻则定位不准导致加工出的工件尺寸超差，重则会导致夹具夹紧、松开失败，进而引起工件飞出等危险事件发生。
[0003] 目前业界普遍采用的零点快换卡盘清洁方式是固定式清洁，即在卡盘四个支撑面外围固定四个清洁喷嘴，待加工完后对卡盘进行吹气清洁。但是这种清洁方式存在清洁死角，清洁不够彻底，清洁时需要四个喷嘴吹气清洁，比较浪费压缩空气，清洁时间长、效率低。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种旋转吹气清洁机构，实现对零点快换卡盘的360°旋转吹气清洁，清洁效果好，清洁效率高。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：包括固定底座以及设置在固定底座上的定位机构、旋转机构和清洁机构；所述的固定底座上开设有旋转气孔、定位气孔、清洁气孔、卡盘打开/关闭气孔以及卡盘定位脚清洁气孔；所述的旋转气孔用于为旋转机构提供旋转动力，定位气孔用于控制旋转机构运动后能够停在特定位置，清洁气孔用于为卡盘清洁提供气源，卡盘打开/关闭气孔用于控制卡盘的夹紧或者松开，卡盘定位脚清洁气孔用于对卡盘定位脚进行清洁；所述的定位机构设置在固定底座上开设的凹槽中，包括嵌入在定位柱顶端的压入式球头柱塞，定位柱与压盖之间安装圆线螺旋弹簧；所述的旋转机构包括椭圆形截面的中空芯轴，中空芯轴的外周上套设上转体和下转体，上转体沿径向开设有若干个凹槽并分别安装叶片，叶片将中空芯轴与上转体之间的空间分割成许多密封腔，密封腔两侧叶片的伸出长度不同，通过作用在两侧叶片上的气体压力差驱动旋转机构旋转，快换卡盘安装在中空芯轴的上方；所述的清洁机构包括气管支架，通过气管支架支承依次相连的气嘴转接件、螺纹接头和喷嘴，所述的喷嘴对准卡盘支撑面，气嘴转接件与提供气源的气管相连接。
[0006] 所述的叶片尾部安装有压缩弹簧，压缩弹簧支承在顶丝上，通过顶丝将上转体与叶片之间的密封腔封闭。所述中空芯轴的上端直径大于上转体的外径，形成一个迷宫密封结构，防止加工碎屑进入旋转机构内。中空芯轴与上转体之间设置第一深沟球轴承，中空芯轴与下转体之间设置第二深沟球轴承。所述的第一深沟球轴承、上转体、下转体以及第二深沟球轴承自下而上依次套在中空芯轴上，并通过螺钉将上转体和下转体进行固连。所述的气管支架与旋转机构的上转体相连，气管支架具有多种尺寸规格，能够根据快换卡盘的尺寸规格进行更换。叶片通过气体压力差驱动旋转时，旋转速度通过安装在旋转气孔上的速度控制阀进行控制。
[0007] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：该机构能够对零点快换卡盘进行360°旋转吹气清洁，清洁无死角，清洁过程只需要一路气源，相比于传统固定清洁方式能减少至少一半压缩空气的消耗，采用模块化结构设计，通用性强，适用于不同结构零点快换卡盘的清洁。本发明的清洁效率高，能够减小由于清洁导致的机床停机时间，提高机床使用率，应用该机构更加便于实现数控加工的自动化改造，未来的应用范围广泛。
附图说明
[0008] 图1本发明的整体结构示意图；
[0009] 图2本发明主视的结构剖视示意图；
[0010] 图3本发明俯视的结构剖视示意图；
[0011] 附图中：1-夹具座；2-定位齿；3-快换卡盘；4-中空芯轴；5-顶丝；6-上转体；7-下转体；8-固定底座；9-定位脚清洁气管接头；10-速度控制阀；11-气管；12-气管支架；13-气嘴转接件；14-螺纹接头；15-喷嘴；16-第一深沟球轴承；17-第二深沟球轴承；18-压入式球头柱塞；19-定位柱；20-圆线螺旋弹簧；21-压盖；22-压缩弹簧；23-叶片；24-排气腔；25-进气腔；26-夹紧/松开气管接头；27-定位气管接头；28-清洁气管接头。
具体实施方式
[0012] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0013] 参见图1-3，本发明能够对零点快换卡盘实现360°无死角清洁，这种旋转吹气清洁机构在结构上包括固定底座8、定位机构、旋转机构以及清洁机构。
[0014] 固定底座8外围排布有六个通气孔，依次为第一旋转气孔、定位气孔、清洁气孔、卡盘打开/关闭气孔、卡盘定位脚清洁气孔、第二旋转气孔。第一旋转气孔是给旋转机构提供旋转动力，定位气孔是用于控制旋转机构运动后每次都能停在特定位置，清洁气孔是给卡盘清洁提供气源，卡盘打开/关闭气孔是控制卡盘的夹紧、松开，卡盘定位脚清洁气孔是用来对卡盘定位脚进行清洁，第二旋转气孔是给旋转机构提供旋转动力。
[0015] 定位机构包括压入式球头柱塞18、定位柱19、圆线螺旋弹簧20、压盖21和固定底座8。其中，压入式球头柱塞18嵌入到定位柱19的顶端，用于减小定位时定位机构作用在旋转机构上的摩擦阻力，保障其定位的可靠性；圆线螺旋弹簧20装在定位柱19跟压盖21之间，最后将它们统一装入固定底座8的凹槽里，形成一个弹簧-气缸顶伸机构，用于旋转定位，避免旋转机构与上下料机械手干涉。
[0016] 旋转机构包括中空芯轴4、上转体6、下转体7、第一深沟球轴承16、顶丝5、压缩弹簧22、叶片23、第二深沟球轴承17。叶片23沿上转体7径向依次装入其凹槽内，再从上转体7外侧孔向内依次装入压缩弹簧22，然后用顶丝5堵住孔，叶片23将中空芯轴4跟上转体6之间的空间分割成许多小密封腔。中空芯轴4外壁部分是椭圆形结构，依次将第一深沟球轴承16、上转体6、下转体7、第二深沟球轴承17自下而上套在中空芯轴上，并用螺钉固定住上转体6跟下转体7。工作时压缩气体通过进气腔25进入密封腔体，由于中空芯轴4是椭圆形结构，腔体两侧叶片伸出长度不同，因此会形成多个体积变化的密封腔，此时压缩气体作用在相邻两个叶片上的压力不同，在压力差的作用下将压缩空气的压力能转换成旋转机械能，实现机构的旋转，旋转速度通过速度控制阀10控制。中空芯轴4上端直径尺寸大于上转体7外径，形成一个迷宫密封结构，能够有效防止加工碎屑进入旋转机构内。
[0017] 清洁机构包括气管11、气管支架12、气嘴转接件13、螺纹接头14以及喷嘴15，气管支架12跟旋转机构的上转体6相连，气嘴转接件13、螺纹接头14、喷嘴15依次串联组装起来，喷嘴15位置需要对准卡盘Z支撑面，气管11连通旋转机构跟喷嘴15用于压缩气体的传送。其中气管支架12具有各种尺寸规格，能够很好地适应不同尺寸结构的零点快换卡盘。
[0018] 本发明的工作过程如下所示：
[0019] 首先，根据所使用电极座大小选配合适的气管支架12，使清洁机构在保证不与电极座及毛坯干涉的情况下，尽量靠近旋转中心，确保清洁效果。将整个机构组装好之后安装在机床工作台上，接通气路，控制卡盘将标准检具夹紧，并进行打表调节，调节整套机构的安装精度，精度要求与机床X、Y轴平行度误差在2μm以内，Z向的平面度误差在2μm以内。
[0020] 其次，检测各路气路控制功能是否正常：①、给定位气管接头27处气路通气解除旋转定位，然后给两个速度控制阀10处气路通气，检查旋转机构能否平稳旋转，并且调整速度控制阀10的旋钮，根据实际加工情况将旋转机构调整到合适转速，调整好转速后关闭定位气管接头27处气路，检查旋转机构能否正确定位，定位后关闭速度控制阀10处气路；②、接通清洁气管接头28处气路，检查高效喷嘴15处气口喷出的压缩气体能否满足清洁要求；③、连续通断加紧/松开气管接头26处气路，检查卡盘夹紧/松开功能是否正常；④、接通定位脚清洁气管接头9处气路，检查卡盘支撑面处所有小孔气路是否通畅无堵塞。
[0021] 最后，编制旋转清洁机构在数控机床自动化生产单元内的自动清洁程序，并进行自动化生产单元动作调试，保证整个自动化单元动作连贯。
[0022] 旋转清洁机构具体工作流程为：①、机床加工完成后，定位气管接头27处气源通气，解除旋转定位；②、速度控制阀10处气路通气，旋转结构开始旋转；③、清洁气管接头28处气路通气，高效喷嘴开始吹气，旋转清洁零点快换卡盘表面切屑、油污；④、清洁完毕后定位气管接头27处气路断气，打开旋转定位，间隔2秒后清洁气管接头28处气路、速度控制阀10处气路同时断气，结构停止旋转。⑤、打开定位脚清洁气管接头9处气路进行定位脚吹气，打开加紧/松开气管接头处气路松开卡盘，机器人进行换料，换料完成后同时关闭定位脚清洁气管接头9、加紧/松开气管接头26处的气路，机床开始加工，进入下一个循环。
[0023] 本发明能够实现对零点快换卡盘的360°旋转吹气清洁，能够有效清洁传统清洁方式不能清洁到的地方，清洁效果更好；本发明采用模块化设计，可以针对不同尺寸规格的卡盘、电极座选配相应的部件进行匹配，通用性更强；本发明能够提高自动化单元的整体稳定性，更加便于自动化方案的实施；与传统清洁方式相比，本发明清洁效率更高，能够节省机床的停机等待时间，提高生产效率，增加收益。
