翻转变位装置、翻转变位方法及加工设备

摘要

本申请公开了一种翻转变位装置、翻转变位方法及加工设备，涉及机械加工设备技术领域。翻转变位装置包括基座、翻转夹具、举升翻转模组、定位模组、测距传感器和控制模组；举升翻转模组用于举升翻转夹具和驱动翻转夹具绕第一水平方向旋转变位，翻转夹具沿第一水平方向的至少一端的外周面包括绕第一水平方向设置的多个定位平面，每个定位平面上均设有可拆卸的第一定位平板组件，第一定位平板组件上设有第一定位孔；定位模组用于伸入第一定位孔中并与第一定位平板组件形成面配合；多个测距传感器分别用于定位平面上的不同点位进行测量；控制模组用于协调工作。本申请公开的翻转变位装置加工精度高、磨损少、寿命长、维护成本低。

权利要求

1.一种翻转变位装置，其特征在于，包括：

基座（100）；

翻转夹具（200），卧式设置于所述基座（100）上，用于装夹卧式加工的工件（1000）；

举升翻转模组（600），设置于所述基座（100）上，用于沿竖直方向（Z）举升所述翻转夹具（200）和驱动所述翻转夹具（200）绕第一水平方向（X）旋转变位，其中，所述翻转夹具（200）沿所述第一水平方向（X）的至少一端的外周面包括绕所述第一水平方向（X）设置的多个定位平面（210），每个所述定位平面（210）上均设有可拆卸的第一定位平板组件（220），所述第一定位平板组件（220）上设有第一定位孔（2201）；

定位模组（300），可拆卸地设置于所述基座（100）与所述定位平面（210）对应的一侧，所述定位模组（300）用于伸入所述第一定位孔（2201）中并与所述第一定位平板组件（220）的表面形成面配合；

测距传感器（700），所述基座（100）与所述定位平面（210）对应的一侧沿第二水平方向（Y）间隔设有多个所述测距传感器（700），多个所述测距传感器（700）分别用于对朝向所述基座（100）的所述定位平面（210）上的不同点位进行测量，用以获取所述定位平面（210）上不同点位至预设基准面的距离；和控制模组，分别电性连接所述举升翻转模组（600）、所述定位模组（300）和所述测距传感器（700），所述控制模组被配制为协调所述举升翻转模组（600）、所述定位模组（300）和所述测距传感器（700）之间的工作。

2.根据权利要求1所述的翻转变位装置，其特征在于，所述翻转夹具（200）位于所述第一水平方向（X）的两端的外周面均绕所述第一水平方向（X）设置的多个定位平面（210），每个所述定位平面（210）上均设有可拆卸的所述第一定位平板组件（220）；

所述基座（100）沿所述第一水平方向（X）的两侧均设置有所述定位模组（300）和多个所述测距传感器（700）。

3.根据权利要求1或2所述的翻转变位装置，其特征在于，所述定位模组（300）包括：第二定位平板组件（310），设置于所述基座（100）的上表面，所述第二定位平板组件（310）上设有第二定位孔（3101），所述第二定位平板组件（310）用于与所述第一定位平板组件（220）形成面配合，用以实现所述翻转夹具（200）的水平定位以及限制所述翻转夹具（200）绕所述第一水平方向（X）的翻转；

定位驱动组件（320），设置于所述基座（100）上并位于所述第二定位平板组件（310）的下方；

定位销轴（330），穿过所述第二定位孔（3101）设置并与所述定位驱动组件（320）连接，其中，所述定位驱动组件（320）用于驱动所述定位销轴（330）沿所述竖直方向（Z）伸出所述第二定位孔（3101）与所述第一定位孔（2201）配合，用以限制所述翻转夹具（200）的在水平面的移动以及限制所述翻转夹具（200）绕所述第一水平方向（X）的翻转；和第一限位组件（340），设置于所述基座（100）或所述定位驱动组件（320）上，所述第一限位组件（340）用于限制所述定位销轴（330）沿所述竖直方向（Z）的伸缩行程。

4.根据权利要求3所述的翻转变位装置，其特征在于，所述第一限位组件（340）包括：第一限位支架（341），设置于所述基座（100）或所述定位驱动组件（320）上；

第一限位传感器（342），设置于所述第一限位支架（341）上并与所述控制模组电性连接；和第二限位传感器（343），设置于所述第一限位支架（341）上并与所述控制模组电性连接；

其中，所述第一限位传感器（342）和所述第二限位传感器（343）沿所述竖直方向（Z）分布，所述第一限位传感器（342）位于所述第二限位传感器（343）的上方；所述定位驱动组件（320）的输出端设有第一触发件（344），所述第一触发件（344）用于触发所述第一限位传感器（342）或所述第二限位传感器（343）。

5.根据权利要求1所述的翻转变位装置，其特征在于，所述翻转变位装置还包括缓冲模组（400），所述缓冲模组（400）包括：弹性缓冲座（410），活动设置于所述基座（100）上；和

缓冲驱动组件（420），设置于所述基座（100）上并连接所述弹性缓冲座（410），所述缓冲驱动组件（420）驱动所述弹性缓冲座（410）沿所述竖直方向（Z）上升，以托住所述翻转夹具（200）并随所述翻转夹具（200）同步下降。

6.根据权利要求5所述的翻转变位装置，其特征在于，所述弹性缓冲座（410）沿所述竖直方向（Z）由上至下包括依次设置的支撑板（411）、弹性件（412）和支撑轴（413）；

其中，所述弹性件（412）的一端与所述支撑板（411）的底部连接，另一端与所述支撑轴（413）连接，所述支撑轴（413）远离所述弹性件（412）的一端与所述缓冲驱动组件（420）连接。

7.根据权利要求5所述的翻转变位装置，其特征在于，所述缓冲模组（400）还包括第二限位组件（430），所述第二限位组件（430）包括：第二限位支架（431），设置于所述基座（100）或所述缓冲驱动组件（420）上；

第三限位传感器（432），设置于所述第二限位支架（431）上并与所述控制模组电性连接；和第四限位传感器（433），设置于所述第二限位支架（431）上并与所述控制模组电性连接；

其中，所述第三限位传感器（432）和所述第四限位传感器（433）沿所述竖直方向（Z）分布，所述第三限位传感器（432）位于所述第四限位传感器（433）的上方；所述缓冲驱动组件（420）的输出端设有第二触发件（434），所述第二触发件（434）用于触发所述第三限位传感器（432）或所述第四限位传感器（433）。

8.根据权利要求1所述的翻转变位装置，其特征在于，所述翻转变位装置还包括夹紧模组（500），所述夹紧模组（500）包括：夹紧驱动组件（510），设置于所述基座（100）上；和

压紧臂机构（520），设置于所述夹紧驱动组件（510）；

当所述翻转夹具（200）下降至所述基座（100），且所述定位模组（300）与所述定位平面（210）形成面配合时，所述夹紧驱动组件（510）用于驱动所述压紧臂机构（520）伸入所述翻转夹具（200）内对所述翻转夹具（200）施加压力，以使所述定位模组（300）与所述第一定位平板组件（220）的表面紧密接触。

9.一种翻转变位方法，其特征在于，应用于根据权利要求1‑8中任一项所述的翻转变位装置，所述翻转变位方法包括步骤：通过所述翻转夹具（200）将工件（1000）进行卧式装夹；

通过所述举升翻转模组（600）举升所述翻转夹具（200）至预设高度，并驱动所述翻转夹具（200）绕所述第一水平方向（X）转动预设角度进行变位，以使其中一个所述定位平面（210）朝向所述基座（100）；

通过多个所述测距传感器（700）分别对所述定位平面（210）上在所述第二水平方向（Y）上的不同点位进行测量，并获取所述定位平面（210）上不同点位至预设基准面的距离；

在所有点位至所述预设基准面的距离在预设范围值内的情况下，所述举升翻转模组（600）托起所述翻转夹具（200）下降；

通过所述定位模组（300）伸入相应的所述第一定位孔（2201），以对所述翻转夹具（200）进行定位和导向，当所述翻转夹具（200）下降至所述定位模组（300）与相应的所述第一定位平板组件（220）的表面形成面配合时，则完成定位；

所述举升翻转模组（600）继续下降至初始位置并与所述翻转夹具（200）分离。

10.一种加工设备，其特征在于，包括数控机床及根据权利要求1‑8中任一项所述的翻转变位装置，所述翻转变位装置设置于所述数控机床。

说明书

翻转变位装置、翻转变位方法及加工设备

技术领域

[0001] 本申请涉及机械加工设备技术领域，具体地，涉及一种翻转变位装置、翻转变位方法及加工设备。

背景技术

[0002] 在大型机械零件的专用机床加工领域，若零件被加工区间跨距长、分布在两端多个不同位置，则通常需要采用可翻转的工作台或其他翻转装置，实现工件的位置变换，便于
机床对工件进行加工。

[0003] 传统的方式则需要借助吊车或叉车辅助作业，以变换工件的装夹方位，实现不同位置的加工。显然这样操作效率度，并且存在很大的安全隐患。若采用定制的五轴加工中心
对大型机械零件进行加工，结构复杂并且设备的成本大。

[0004] 为解决上述问题，专利申请号为CN202220549057.7，申请日为2022年3月14日的中国专利提供了一种翻转自定位结构及工装夹具，但是该翻转自定位结构中通过装夹筒装夹
工件，并通过举升翻转模组驱动装夹筒带动工件完成翻转变位。然而在实际使用过程中，由
于翻转机构中采用摩擦轮与装夹筒外周面的翻转板驱动配合，所以翻转筒在长时间工作后
翻转筒的转动的角度误差会累积越大，单纯依靠两个定位基准面进行自动定位，长期作业
容易磨损定位基准面，从而造成翻转筒卡死的问题，影响工作效率，增加维护成本。

发明内容

[0005] 本申请的目的在于提供一种翻转变位装置、翻转变位方法及加工设备，用以解决现有技术中存在的不足。

[0006] 为达上述目的，第一方面，本申请提供了一种翻转变位装置，包括：

[0007] 基座；

[0008] 翻转夹具，卧式设置于所述基座上，用于装夹卧式加工的工件；

[0009] 举升翻转模组，设置于所述基座上，用于沿竖直方向举升所述翻转夹具和驱动所述翻转夹具绕第一水平方向旋转变位，其中，所述翻转夹具沿所述第一水平方向的至少一
端的外周面包括绕所述第一水平方向设置的多个定位平面，每个所述定位平面上均设有可
拆卸的第一定位平板组件，所述第一定位平板组件上设有第一定位孔；

[0010] 定位模组，可拆卸地设置于所述基座与所述定位平面对应的一侧，所述定位模组用于伸入所述第一定位孔中并与所述第一定位平板组件的表面形成面配合；

[0011] 测距传感器，所述基座与所述定位平面对应的一侧沿第二水平方向间隔设有多个所述测距传感器，多个所述测距传感器分别用于对朝向所述基座的所述定位平面上的不同
点位进行测量，用以获取所述定位平面上不同点位至预设基准面的距离；和

[0012] 控制模组，分别电性连接所述举升翻转模组、所述定位模组和所述测距传感器，所述控制模组被配制为协调所述举升翻转模组、所述定位模组和所述测距传感器之间的工
作。

[0013] 作为上述技术方案的进一步改进：

[0014] 结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述翻转夹具位于所述第一水平方向的两端的外周面均绕所述第一水平方向设置的多个定位平面，每个所述定位平面上均设有
可拆卸的所述第一定位平板组件；

[0015] 所述基座沿所述第一水平方向的两侧均设置有所述定位模组和多个所述测距传感器。

[0016] 结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述定位模组包括：

[0017] 第二定位平板组件，设置于所述基座的上表面，所述第二定位平板组件上设有第二定位孔，所述第二定位平板组件用于与所述第一定位平板组件形成面配合，用以实现所
述翻转夹具的水平定位以及限制所述翻转夹具绕所述第一水平方向的翻转；

[0018] 定位驱动组件，设置于所述基座上并位于所述第二定位平板组件的下方；

[0019] 定位销轴，穿过所述第二定位孔设置并与所述定位驱动组件连接，其中，所述定位驱动组件用于驱动所述定位销轴沿所述竖直方向伸出所述第二定位孔与所述第一定位孔
配合，用以限制所述翻转夹具的在水平面的移动以及限制所述翻转夹具绕所述第一水平方
向的翻转；和

[0020] 第一限位组件，设置于所述基座或所述定位驱动组件上，所述第一限位组件用于限制所述定位销轴沿所述竖直方向的伸缩行程。

[0021] 结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述第一限位组件包括：

[0022] 第一限位支架，设置于所述基座或所述定位驱动组件上；

[0023] 第一限位传感器，设置于所述第一限位支架上并与所述控制模组电性连接；和

[0024] 第二限位传感器，设置于所述第一限位支架上并与所述控制模组电性连接；

[0025] 其中，所述第一限位传感器和所述第二限位传感器沿所述竖直方向分布，所述第一限位传感器位于所述第二限位传感器的上方；所述定位驱动组件的输出端设有第一触发
件，所述第一触发件用于触发所述第一限位传感器或所述第二限位传感器。

[0026] 结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述翻转变位装置还包括缓冲模组，所述缓冲模组包括：

[0027] 弹性缓冲座，活动设置于所述基座上；和

[0028] 缓冲驱动组件，设置于所述基座上并连接所述弹性缓冲座，所述缓冲驱动组件驱动所述弹性缓冲座沿所述竖直方向上升，以托住所述翻转夹具并随所述翻转夹具同步下
降。

[0029] 结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述弹性缓冲座沿所述竖直方向由上至下包括依次设置的支撑板、弹性件和支撑轴；

[0030] 其中，所述弹性件的一端与所述支撑板的底部连接，另一端与所述支撑轴连接，所述支撑轴远离所述弹性件的一端与所述缓冲驱动组件连接。

[0031] 结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述缓冲模组还包括第二限位组件，所述第二限位组件包括：

[0032] 第二限位支架，设置于所述基座或所述缓冲驱动组件上；

[0033] 第三限位传感器，设置于所述第二限位支架上并与所述控制模组电性连接；和

[0034] 第四限位传感器，设置于所述第二限位支架上并与所述控制模组电性连接；

[0035] 其中，所述第三限位传感器和所述第四限位传感器沿所述竖直方向分布，所述第三限位传感器位于所述第四限位传感器的上方；所述缓冲驱动组件的输出端设有第二触发
件，所述第二触发件用于触发所述第三限位传感器或所述第四限位传感器。

[0036] 结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述翻转变位装置还包括夹紧模组，所述夹紧模组包括：

[0037] 夹紧驱动组件，设置于所述基座上；

[0038] 压紧臂机构，设置于所述夹紧驱动组件；

[0039] 当所述翻转夹具下降至所述基座，且所述定位模组与所述定位平面形成面配合时，所述夹紧驱动组件用于驱动所述压紧臂机构伸入所述翻转夹具内对所述翻转夹具施加
压力，以使所述定位模组与所述第一定位平板组件的表面紧密接触。

[0040] 为达上述目的，第二方面，本申请还提供了一种翻转变位方法，应用于上述第一方面提供的翻转变位装置，所述翻转变位方法包括步骤：

[0041] 通过所述翻转夹具将工件进行卧式装夹；

[0042] 通过所述举升翻转模组举升所述翻转夹具至预设高度，并驱动所述翻转夹具绕所述第一水平方向转动预设角度进行变位，以使其中一个所述定位平面朝向所述基座；

[0043] 通过多个所述测距传感器分别对所述定位平面上在所述第二水平方向上的不同点位进行测量，并获取所述定位平面上不同点位至预设基准面的距离；

[0044] 在所有点位至所述预设基准面的距离在预设范围值内的情况下，所述举升翻转模组托起所述翻转夹具下降；

[0045] 通过所述定位模组伸入相应的所述第一定位孔，以对所述翻转夹具进行定位和导向，当所述翻转夹具下降至所述定位模组与相应的所述第一定位平板组件的表面形成面配
合时，则完成定位；

[0046] 所述举升翻转模组继续下降至初始位置并与所述翻转夹具分离。

[0047] 为达上述目的，第三方面，本申请还提供了一种加工设备，包括数控机床及根据上述第一方面提供的翻转变位装置，所述翻转变位装置设置于所述数控机床。

[0048] 相比于现有技术，本申请的有益效果：

[0049] 本申请提供了一种翻转变位装置、翻转变位方法及加工设备，其中，翻转变位装置在举升翻转模组沿竖直方向举升翻转夹具并驱动翻转夹具翻转预设角度后，使其中一个定
位平面朝向基座，再通过在基座上沿第二水平方向间隔设置的多个测距传感器对该定位平
面上的不同点位进行测量，用以获取该定位平面上不同点位至预设基准面的距离；当不同
点位至预设基准面的距离不在预设范围值内时，说明此时朝向基座的定位平面与基准面存
在较大的夹角（即角度误差大），从而可通过控制摸组控制举升翻转模组驱动翻转夹具转
动，以进行角度的调整；当不同点位至预设基准面的距离达到预设范围值内时，说明此时朝
向基座的定位平面与基准面的角度复合要求，从而可通过控制摸组控制举升翻转模组驱动
翻转夹具整体下降，再通过定位模组伸入第一定位孔中并与第一定位平板组件的表面形成
面配合，实现翻转夹具的导向和定位。由此，本申请提供的翻转变位装置翻转变位精度高，
提高加工精度，同时高定位精度可减少了对定位平面的磨损，确保翻转变位装置能够长期
稳定运行，延长使用寿命，提高工作效率。并且第一定位平板组件和定位模组均可拆卸设
置，后期只需针对性的进行更换，极大地降低了后期维护成本。

[0050] 本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

[0051] 附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此
不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提
下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

[0052] 图1示出了本申请实施例提供的一种翻转变位装置的立体结构示意图；

[0053] 图2示出了图1中A处的局部放大结构示意图；

[0054] 图3示出了图1所示翻转变位装置中基座的工作台与定位模组、缓冲模组以及夹紧模组的装配结构示意图；

[0055] 图4示出了本申请实施例提供的一种定位模组的立体结构示意图；

[0056] 图5示出了本申请实施例提供的一种缓冲模组的立体结构示意图；

[0057] 图6示出了本申请实施例提供的一种夹紧模组的立体结构示意图；

[0058] 图7示出了图1所示翻转变位装置中基座的底座与举升组件的装配结构示意图；

[0059] 图8示出了图1所示翻转变位装置中举升翻转模组的翻转托盘组件的结构示意图。

[0060] 附图标记说明：

[0061] 100、基座；101、镂空避让区；110、底座；120、工作台；

[0062] 200、翻转夹具；210、定位平面；211、夹紧腔；220、第一定位平板组件；2201、第一定位孔；2202、第一定位面；221、第一定位衬板；222、第一定位衬套；230、翻转板；240、外齿圈；

[0063] 300、定位模组；310、第二定位平板组件；3101、第二定位孔；3102、第二定位面；311、第二定位衬板；312、第二定位衬套；320、定位驱动组件；330、定位销轴；340、第一限位
组件；341、第一限位支架；342、第一限位传感器；343、第二限位传感器；344、第一触发件；
350、第三定位衬套；

[0064] 400、缓冲模组；410、弹性缓冲座；411、支撑板；412、弹性件；413、支撑轴；420、缓冲驱动组件；430、第二限位组件；431、第二限位支架；432、第三限位传感器；433、第四限位传
感器；434、第二触发件；

[0065] 500、夹紧模组；510、夹紧驱动组件；520、压紧臂机构；521、压紧座；522、压紧臂杆；530、解压传感器；

[0066] 600、举升翻转模组；610、举升组件；611、举升电机；612、齿轮箱；613、升降机；620、翻转托盘组件；621、托盘架；6210、轮槽；622、托轮；623、导向板；624、翻转驱动机构；630、驱
动齿轮；640、摇臂；

[0067] 700、测距传感器；

[0068] 1000、工件；

[0069] X、第一水平方向；Y、第二水平方向；Z、竖直方向。

具体实施方式

[0070] 以下结合附图对本申请实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。

[0071] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0072] 在本申请实施例中，需要理解的，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

[0073] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。

[0074] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情
况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0075] 下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本申请。

[0076] 实施例

[0077] 请参阅图1、图2及图3，本实施例提供了一种翻转变位装置，用于装夹卧式加工的工件1000。其中，工件1000为棱柱形的桁架结构，例如塔式起重机用的标准节。

[0078] 翻转变位装置包括基座100、翻转夹具200、举升翻转模组600、定位模组300、测距传感器700和控制模组（图未示）。基座100设置于地基上，翻转夹具200卧式设置于基座100
上，翻转夹具200与基座100为接触配合，即翻转夹具200可相对基座100分离，翻转夹具200
沿第一水平方向X设有贯穿的装夹腔（图未示），装夹腔用于装夹卧式加工的工件1000。

[0079] 举升翻转模组600设置于基座100上，举升翻转模组600位于翻转夹具200的下方。在本实施例中，在基座100的中部设置有镂空避让区101，举升翻转模组600收容于该镂空避
让区101，从而使得整个翻转变位装置更为紧凑。

[0080] 举升翻转模组600用于沿竖直方向Z举升翻转夹具200，也即是说，举升翻转模组600可举升翻转夹具200沿竖直方向Z升降，从而使得翻转夹具200与基座100分离或接触。同
时举升翻转模组600可驱动翻转夹具200绕第一水平方向X旋转，从而实现翻转夹具200的翻
转变位，其中，第一水平方向X通过翻转夹具200的旋转轴线。需要说明的，翻转夹具200举升
的高度大于翻转夹具200旋转时的最大半径，从而可以避免翻转夹具200与基座100发生干
涉。

[0081] 进一步的，如图2所示，翻转夹具200沿第一水平方向X的至少一端的外周面包括绕第一水平方向X设置的多个定位平面210，每个定位平面210上均设有可拆卸的第一定位平
板组件220，第一定位平板组件220上设有第一定位孔2201。定位模组300可拆卸地设置于基
座100与定位平面210对应的一侧，定位模组300用于伸入第一定位孔2201中并与第一定位
平板组件220的表面形成面配合，用于对翻转夹具200进行导向和定位。

[0082] 基座100与定位平面210对应的一侧沿第二水平方向Y间隔设有多个测距传感器700，多个测距传感器700分别用于对朝向基座100的定位平面210上的不同点位进行测量，
用以获取定位平面210上不同点位至预设基准面的距离。

[0083] 可选地，测距传感器700可选择为激光传感器或红外传感器。

[0084] 上述第一水平方向X和第二水平方向Y均位于同一水平面内并且在水平面内相交。在本实施例中，第一水平方向X与第二水平方向Y相互垂直。

[0085] 控制模组分别电性连接举升翻转模组600、定位模组300和测距传感器700，控制模组被配制为协调举升翻转模组600、定位模组300和测距传感器700之间的工作。在本实施例
中，控制摸组可获取所有测距传感器700的测量数据，并对测量数据进行处理，控制模组还
可根据测量数据控制举升翻转模组600和定位模组300的动作，使得举升翻转模组600和定
位模组300的动作相互协同，用以完成翻转夹具200的翻转和定位。可选地，控制模组可选择
为PLC控制模组。

[0086] 请参阅图1、图2及图3，在本实施例中，翻转夹具200位于第一水平方向X的两端的外周面均绕第一水平方向X设置的多个定位平面210，每个定位平面210上均设有可拆卸的
第一定位平板组件220。同时基座100位于第一水平方向X上的两侧均设置有两个定位模组
300和两个测距传感器700，从而基座100上一共设置有四个定位模组300和四个测距传感器
700，对应的每个定位平面210上设有两个第一定位平板组件220。应当理解的，上述仅是举
例说明，不作为本申请保护范围的限制。

[0087] 进一步的，位于翻转夹具200同一端的定位平面210绕第一水平方向X均匀分布，并且翻转轴线至同端的两相邻的两个定位平面210垂线的夹角为C，其中，C=180°和C＝180°－
360°/n，n＞2（n为翻转夹具200一端的定位平面210的个数）。在本实施例中，示出了翻转夹
具200一端的定位平面210的个数为4个，此时C=90°，从而翻转夹具200的两端一共有8个定
位平面210。应当理解的，上述仅是举例说明，不作为本申请保护范围的限制。

[0088] 为了更清楚地描述本实施例中定位模组300的结构方案，下文对多个定位模组300和多个第一定位平板组件220均择一进行描述。具体如下：

[0089] 请参阅图2，上述第一定位平板组件220包括第一定位衬板221和第一定位衬套222，第一定位衬板221通过螺钉可拆卸地安装在对应的定位平面210上，第一定位衬板221
远离定位平面210的一面为第一定位面2202。第一定位衬套222嵌装在第一定位衬板221上，
第一定位衬套222通过螺钉与定位平面210可拆卸连接，第一定位衬套222上设有所述第一
定位孔2201。

[0090] 请一并参阅图1、图2、图3及图4，上述定位模组300包括第二定位平板组件310、定位驱动组件320、定位销轴330和第一限位组件340。其中，第二定位平板组件310设置于基座
100的上表面，第二定位平板组件310上设有第二定位孔3101，第二定位孔3101用于与相应
的第一定位平板组件220上的第一定位孔2201对应。第二定位平板组件310还用于与第一定
位平板组件220的第一定位衬板221形成面配合，用以实现翻转夹具200的水平定位以及限
制翻转夹具200绕第一水平方向X的翻转。

[0091] 定位驱动组件320设置于基座100上并位于第二定位平板组件310的下方。定位销轴330穿过第二定位孔3101设置并与定位驱动组件320连接。定位驱动组件320用于驱动定
位销轴330沿竖直方向Z伸出第二定位孔3101与朝向基座100的第一定位孔2201进行配合，
用以限制翻转夹具200的在水平面的移动以及限制翻转夹具200绕第一水平方向X的翻转。
第一限位组件340设置于基座100或定位驱动组件320上，第一限位组件340用于限制定位销
轴330沿竖直方向Z的伸缩行程。

[0092] 可以理解的，当举升翻转模组600驱动翻转夹具200下降至靠近基座100时，朝向基座100的第一定位平板组件220的第一定位孔2201与对应的第二定位平板组件310上的第二
定位孔3101对齐，此时定位销轴330在定位驱动组件320的驱动下伸出并插入第一定位孔
2201中，用以为翻转夹具200的下降提供导向作用，防止翻转夹具200下降时出现偏移；再当
举升翻转模组600驱动翻转夹具200下降至基座100上时，第一定位平板组件220与对应的第
二定位平板组件310的表面相抵接，从而形成面配合。

[0093] 第二定位平板组件310包括第二定位衬板311和第二定位衬套312，第二定位衬板311通过螺钉可拆卸地安装在基座100上，第二定位衬板311远离基座100的一面为第二定位
面3102，第一定位面2202和第二定位面3102通过接触形成面配合。其中，可以理解的第一定
位面2202和第二定位面3102均具有较高的加工精度。第二定位衬套312嵌装在第二定位衬
板311上，第二定位衬套312通过螺钉与基座100可拆卸连接，第二定位衬套312上设有所述
第二定位孔3101。

[0094] 进一步的，定位模组300还包括第三定位衬套350，第三定位衬套350设置于基座100的下表面，定位销轴330穿过第三定位衬套350与定位驱动组件320连接。第二定位衬套
312和第三定位衬套350均用于为定位销轴330提供导向作用。

[0095] 定位驱动组件320可输出直线往复运动，可选地，定位驱动组件320可选择为油缸、气缸、电动缸、电动推杆、直线电机或丝杆电机等。应当理解的，上述仅是举例说明，不作为
本申请保护范围的限制。

[0096] 第一限位组件340包括第一限位支架341、第一限位传感器342和第二限位传感器343。第一限位支架341设置于基座100或定位驱动组件320上，本实施例中，第一限位支架
341设置于定位驱动组件320上。第一限位传感器342和第二限位传感器343均设置于第一限
位支架341上并分别电性连接控制模组，第一限位传感器342和第二限位传感器343沿竖直
方向Z分布，第一限位传感器342位于第二限位传感器343的上方。定位驱动组件320的输出
端设有第一触发件344，在本实施例中，定位驱动组件320的输出端包括输出轴，第一触发件
344设置于定位驱动组件320的输出轴上。其中，第一触发件344用于触发第一限位传感器
342或第二限位传感器343。

[0097] 可以理解的，定位驱动组件320驱动定位销轴330上升，从而会带动第一触发件344一并上升，当第一触发件344触发第一限位传感器342时，控制模组获取第一限位传感器342
反馈的信号并根据该信号控制定位驱动组件320停止，即说明定位销轴330上升至预设高
度。当定位驱动组件320驱动定位销轴330下降时，在第一触发件344触发第二限位传感器
343时，控制模组获取第二限位传感器343反馈的信号并根据该信号控制定位驱动组件320
停止，即说明定位销轴330下降至初始位置，此时定位销轴330端部的端面与第二定位衬套
312的第二定位面3102平齐或者低于第二定位面3102。

[0098] 进一步的，定位销轴330的端部设置为锥台形，便于定位销轴330顺利插入第一定位孔2201中。

[0099] 可选地，第一限位传感器342和第二限位传感器343均可选择为接近开关或行程开关。在一些实施例中，第一限位传感器342和第二限位传感器343还可替换为机械限位块。

[0100] 请一并参阅图1、图2、图3及图5，翻转变位装置还包括缓冲模组400，缓冲模组400的数量可以设置为多个。在本实施例中，缓冲模组400设置有四个，基座100在位于第一水平
方向X上的两侧分别布置有两个缓冲模组400。缓冲模组400用于缓冲下降的翻转夹具200，
防止翻转夹具200下降过快或者与基座100产生冲击，起到保护作用，提高装置的可靠性。

[0101] 为了更清楚地描述本实施例中缓冲模组400的结构方案，下文对多个缓冲模组400择一进行描述。具体的，缓冲模组400沿竖直方向Z包括依次设置的弹性缓冲座410和缓冲驱
动组件420。其中，弹性缓冲座410活动设置于基座100上；缓冲驱动组件420设置于基座100
上并连接弹性缓冲座410，缓冲驱动组件420驱动弹性缓冲座410沿竖直方向Z上升，以托住
翻转夹具200并随翻转夹具200同步下降，从而为翻转夹具200提供缓冲支撑，减少翻转夹具
200下降后的冲击力。

[0102] 弹性缓冲座410沿竖直方向Z由上至下包括依次设置的支撑板411、弹性件412和支撑轴413；其中，支撑板411的上表面用于托住翻转夹具200朝向基座100的定位平面210，弹
性件412的一端与支撑板411的底部连接，另一端与支撑轴413的轴端面连接，支撑轴413远
离弹性件412的一端与缓冲驱动组件420连接。

[0103] 可选地，弹性件412的数量可设置多个，弹性件412可选择为弹簧件。

[0104] 可选地，缓冲驱动组件420可输出直线往复运动，可选地，缓冲驱动组件420可选择为油缸、气缸、电动缸、电动推杆、直线电机或丝杆电机等。应当理解的，上述仅是举例说明，
不作为本申请保护范围的限制。

[0105] 缓冲模组400还包括第二限位组件430，第二限位组件430用于限制弹性缓冲座410在竖直方向Z上的升降行程。具体的，第二限位组件430包括第二限位支架431、第三限位传
感器432和第四限位传感器433。第二限位支架431设置于基座100或缓冲驱动组件420上，在
本实施例中，第二限位支架431设置于缓冲驱动组件420上。第三限位传感器432设置于第二
限位支架431上并与控制模组电性连接；第四限位传感器433设置于第二限位支架431上并
与控制模组电性连接。其中，第三限位传感器432和第四限位传感器433沿竖直方向Z分布，
第三限位传感器432位于第四限位传感器433的上方；缓冲驱动组件420的输出端设有第二
触发件434，第二触发件434用于触发第三限位传感器432或第四限位传感器433。需要说明
的，本实施例中第二限位组件430的结构方案以及工作原理与上述第一限位组件340一致，
在此不再详细赘述。

[0106] 请一并参阅图1、图2、图3及图6，翻转变位装置还包括夹紧模组500，夹紧模组500可设置多个。在本实施例中，缓冲模组400设置有四个，基座100在位于第一水平方向X的两
侧分别布置有两个缓冲模组400。夹紧模组500用于夹紧下降后并完成定位的翻转夹具200，
用以防止工件1000在加工过程中翻转夹具200出现偏移，从而保障加工精度。

[0107] 具体的，夹紧模组500包括夹紧驱动组件510和压紧臂机构520，夹紧驱动组件510设置于基座100上；压紧臂机构520设置于夹紧驱动组件510。进一步的，翻转夹具200的定位
平面210上设有夹紧腔211，其中，夹紧腔211的腔口可供压紧臂机构520伸入，并且夹紧腔
211的腔口的宽度小于夹紧腔211内腔的宽度，从而在夹紧腔211的内腔靠近腔口的一侧形
成腔底壁。

[0108] 由此，当翻转夹具200下降至基座100，且定位模组300与定位平面210形成面配合时，夹紧驱动组件510可驱动压紧臂机构520从夹紧腔211的腔口伸入夹紧腔211的内腔中，
此时夹紧驱动组件510可通过压紧臂机构520对夹紧腔211的腔底壁进行抵压，即可对翻转
夹具200施加压力，以使定位模组300与第一定位平板组件220的表面紧密接触，实现对翻转
夹具200的夹持。当工件1000完成加工需要进行变位时，夹紧模组500先解除对翻转夹具200
的夹持，之后通过举升翻转模组600举升翻转夹具200，从而使得压紧臂机构520从夹紧腔
211的腔口脱出。

[0109] 可选地，夹紧驱动组件510可输出直线往复运动，可选地，夹紧驱动组件510可选择为油缸、气缸、电动缸、电动推杆、直线电机或丝杆电机等。应当理解的，上述仅是举例说明，
不作为本申请保护范围的限制。

[0110] 压紧臂机构520包括压紧座521、压紧臂杆522和解压传感器530，压紧座521设置于夹紧驱动组件510上，压紧臂杆522的中部与压紧座521枢转连接，压紧臂杆522的一端与夹
紧驱动组件510的输出轴枢转连接，压紧臂杆522的另一端用于与夹紧腔211的腔底壁相抵
接。由此，压紧臂杆522的设置构成一个杠杆结构，通过在夹紧驱动组件510的驱动下，压紧
臂杆522的另一端绕与压紧座521的枢转处摆动；当夹紧驱动组件510驱动压紧臂杆522下摆
时，压紧臂杆522的另一端与夹紧腔211的腔底壁解除抵接；当夹紧驱动组件510驱动压紧臂
杆522上摆时，压紧臂杆522的另一端与夹紧腔211的腔底壁形成抵接。解压传感器530设置
于压紧座521上并与控制模组电性连接。其中，在解压传感器530与解除抵接状态的压紧臂
杆522感应配合时，则判断保压紧臂杆522处于解除抵接状态（此时压紧臂机构520可正常出
入夹紧腔211的腔口），否者通过控制模组控制举升翻转模组600不执行举升翻转夹具200的
动作，同时可发出报警信号，防止出现误操作，导致装置损坏。可选地，解压传感器530为行
程开关或接触传感器。

[0111] 请参阅图1、图3及图7，上述基座100包括底座110和工作台120，工作台120设置于底座110并位于底座110上的上方，工作台120的中部镂空，底座110对应镂空区设置向下凹
陷的凹槽。工作台120和底座110组装后在中部形成了所述镂空避让区101。

[0112] 请参阅图1、图7及图8，上述举升翻转模组600包括举升组件610和翻转托盘组件620，举升组件610设置于基座100并位于镂空避让区101内，翻转托盘组件620设置于举升组
件610并位于举升组件610的上方，翻转夹具200位于翻转托盘组件620上放，举升组件610通
过举升翻转托盘组件620用以托起翻转夹具200沿竖直方向Z升降，并且翻转托盘组件620可
驱动翻转夹具200绕第一水平方向X旋转。

[0113] 具体的，举升组件610包括设置于底座110上的举升电机611、多个齿轮箱612和多个升降机613，多个齿轮箱612沿第二水平方向Y依次分布，两相邻的齿轮箱612之间通过联
轴器连接，多个升降机613均匀分布于齿轮箱612的两侧，其中一个齿轮箱612与两侧的一个
升降机613传动连接，每个升降机613均与翻转托盘组件620连接。举升电机611的电机轴与
位于首位的齿轮箱612传动连接。由此，通过举升电机611输出动力驱动所述升降机613同步
升降，从而驱动翻转托盘组件620沿竖直方向Z升降。

[0114] 在一些实施例中，举升组件610还可选择为油缸、气缸、电动缸、电动推杆、直线电机或丝杆电机等。应当理解的，上述仅是举例说明，不作为本申请保护范围的限制。

[0115] 翻转托盘组件620包括托盘架621、托轮622、导向板623、翻转驱动机构624。托盘架621的底部与所有升降机613连接，并且托盘架621可收容于镂空避让区101内。托盘架621的
四周面设有多个导向板623，导向板623与镂空避让区101侧壁面滑动配合，从而确保托盘架
621升降时更稳定。

[0116] 进一步的，托盘架621的两侧设有轮槽6210，轮槽6210沿第二水平方向Y延伸，每个轮槽6210沿第二水平方向Y设置有多个托轮622。翻转夹具200的外周面对应每个轮槽6210
设有环形的翻转板230。当翻转托盘组件620被举升组件610举升时，翻转板230的外圆面与
相应的轮槽6210中的所有托轮622滚动接触。翻转驱动机构624设置于托盘架621中，翻转驱
动机构624通过驱动齿轮630或摩擦轮与翻转夹具200传动配合。可以理解的，翻转夹具200
的外周面设置有与驱动齿轮630啮合的外齿圈240，或者翻转夹具200的外周面设置有与摩
擦轮摩擦配合的摩擦环。可选地，翻转驱动机构624可选择为电机。

[0117] 在本实施例中，翻转驱动机构624通过驱动齿轮630与翻转夹具200的上的外齿圈240啮合传动，从而驱动翻转夹具200绕第一水平方向X旋转。其中，托盘架621上对应设置有
可沿竖直方向Z摆动的摇臂640，摇臂640和托盘架621之间还设有复位件，复位件用于驱动
摇臂640向靠近外齿圈240的方向摆动。驱动齿轮630设置于摇臂640上，由此通过摇臂640可
吸收翻转托盘组件620被举升组件610举升时驱动齿轮630与外齿圈240接触时冲击力，同时
可保证驱动齿轮630与外齿圈240在传动时始终保持啮合，提高传动的可靠性。可选地，复位
件为扭簧。

[0118] 请参阅图1至图8，进一步的，本实施例还一并提供了一种翻转变位方法，应用于上述提供的翻转变位装置。其中，翻转变位方法包括步骤：

[0119] S100：通过翻转夹具200将工件1000进行卧式装夹。

[0120] S200：通过举升翻转模组600举升翻转夹具200至预设高度，并驱动翻转夹具200绕第一水平方向X转动预设角度进行变位，以使其中一个定位平面210朝向基座100。

[0121] 在本实施中，在举升翻转夹具200时，夹紧模组500要解除对翻转夹具200的夹持。同时，定位模组300中的定位销轴330要退出第一定位孔2201。然后举升组件610举升翻转夹
具200至指定的高度，翻转托盘组件620中的翻转驱动机构624驱动翻转夹具200翻转90°后
停止。需要说明的，在本实施例中，翻转夹具200每次翻转的角度均为90°，并且翻转方向保
持不变。

[0122] S300：通过多个测距传感器700分别对定位平面210上在第二水平方向Y上的不同点位进行测量，并获取定位平面210上不同点位至预设基准面的距离。

[0123] S400：在所有点位至预设基准面的距离在预设范围值内的情况下，举升翻转模组600托起翻转夹具200下降。否者需要通过翻转托盘组件620中的翻转驱动机构624驱动翻转
夹具200正向或反向转动调整转动的角度，直到所有点位至预设基准面的距离在预设范围
值内停止驱动。

[0124] 在一些实施例中，为了提高精度基准面至定位平面210的预设范围值设置的应相对较窄，确保第一定位面2202和对应的第二定位面3102保持近似平行。

[0125] S500：通过定位模组300伸入相应的第一定位孔2201，以对翻转夹具200进行定位和导向，当翻转夹具200下降至定位模组300与相应的第一定位平板组件220的表面形成面
配合时，则完成定位。

[0126] 在一些实施例中，定位模组300中的定位销轴330还可在翻转夹具200下降至定位模组300与相应的第一定位平板组件220的表面形成面配合时再伸入对应的第一定位孔
2201中，以对翻转夹具200进行定位和止转。

[0127] 在本实施例中，还需通过夹紧模组500对翻转夹具200进行夹持，防止工件1000加工时翻转夹具200移动，从而提高加工精度。当然在举升翻转夹具200时，夹紧模组500要解
除对翻转夹具200的夹持。

[0128] S600：举升翻转模组600继续下降至初始位置并与翻转夹具200分离。用以确保翻转夹具200稳定承放在基座100上，便于定位和固定。

[0129] 还需要说明的，上述步骤S600和步骤S500没有先后之分，也可以是步骤S600执行在步骤S500之前，还可以是步骤S500和步骤S600同步进行。

[0130] 进一步的，本实施例还一并提供了一种加工设备，加工设备包括数控机床及上述提供的翻转变位装置，翻转变位装置设置于数控机床，数控机床可对工件1000进行钻孔、镗
孔、铣削中的至少一种作业。

[0131] 相比于现有技术，本实施例提供的翻转变位装置翻转变位精度高，提高加工精度，同时高定位精度可减少了对定位平面210的磨损，确保翻转变位装置能够长期稳定运行，延
长使用寿命，提高工作效率。并且第一定位平板组件220和定位模组300均可拆卸设置，后期
只需针对性的进行更换，极大地降低了后期维护成本。

[0132] 以上结合附图详细描述了本申请实施例的可选实施方式，但是，本申请实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请实施例的技术构思范围内，可以对本申请实
施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请实施例的保护范围。

[0133] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请实施例对
各种可能的组合方式不再另行说明。

[0134] 此外，本申请实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请实施例的思想，其同样应当视为本申请实施例所公开的内容。