專利名稱：用于檢測螺紋垂直度的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測螺紋垂直度的方法與裝置，更具體地，涉及一種用于檢測濾清器上托板內(nèi)螺紋垂直度的方法與裝置。
背景技術(shù)：
在產(chǎn)品生產(chǎn)工序之間或產(chǎn)品最終檢查時(shí)經(jīng)常需要測量螺紋(包括內(nèi)螺紋或外螺紋)中心線相對(duì)于指定平面之間的垂直度。例如，在車輛燃油濾清器領(lǐng)域，對(duì)濾清器上托板螺孔中心線與橡膠圈安裝面之間的垂直度具有一定要求。這主要是為了在濾清器安裝時(shí)，避免橡膠圈受力不均勻而導(dǎo)致密封差，出現(xiàn)抱圈和漏油現(xiàn)象。因此垂直度這個(gè)指標(biāo)非常重要，需要對(duì)上托板零件進(jìn)行全部檢驗(yàn)。目前通用測量方法是將上托板螺紋擰在一帶錐度的螺桿上，用百分表的測頭接觸上托板橡膠圈安裝面，轉(zhuǎn)動(dòng)上托板，通過百分表指示的變動(dòng)量來計(jì)算垂直度。這是以螺孔中心線為基準(zhǔn)線，測量橡膠圈安裝面相對(duì)基準(zhǔn)線的垂直度，即以測量橡膠圈安裝面跳動(dòng)代替測量垂直度。這種測量方法雖廣泛應(yīng)用，但對(duì)于大批量生產(chǎn)中工序間或產(chǎn)品最終檢查，該方法存在以下缺陷一是效率低，將濾清器上托板安裝在檢測臺(tái)上和從檢測臺(tái)拆卸濾清器上托板均為人工操作，并且在把螺紋擰上后，還需要將上托板緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)至少一周，記下百分表指示的變動(dòng)量；二是準(zhǔn)確度不高，當(dāng)螺孔有加工誤差，不在上托板的幾何中心時(shí)，百分表轉(zhuǎn)動(dòng)一周形成的圓周，不是以上托板幾何中心為中心，這也會(huì)引入測量帶來的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于檢測樣品的螺紋垂直度的裝置。根據(jù)一實(shí)施方案，用于檢測樣品的螺紋垂直度的裝置包括樣品夾，用于安裝固定樣品；定位元件，具有與所述樣品的螺紋相配合的螺紋；實(shí)現(xiàn)豎直運(yùn)動(dòng)和繞豎直軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，其被配置為移動(dòng)所述定位元件，以使所述定位元件與所述樣品配合；二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其被配置為繞在與所述豎直軸垂直的平面中的兩相互垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述定位元件；激光器，其被配置為向檢測器發(fā)射與所述定位元件共軸的激光光束；以及所述檢測器，其被配置為檢測由所述激光器發(fā)出的激光光束。該裝置還包括二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)，該二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)被配置為沿所述兩相互垂直的軸移動(dòng)所述定位元件。上述裝置通過實(shí)現(xiàn)豎直運(yùn)動(dòng)和繞豎直軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了定位元件與樣品的自動(dòng)配合，提高了檢測率；并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)垂直度檢測的自動(dòng)光學(xué)檢測。通過二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)，該裝置可以消除因樣品的定位中心與螺紋中心線不同心而引起的系統(tǒng)誤差，使得測量值更準(zhǔn)確。優(yōu)選地，所述實(shí)現(xiàn)豎直運(yùn)動(dòng)和繞豎直軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)包括提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)和提供豎直運(yùn)動(dòng)的氣缸。優(yōu)選地，所述二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸和托架，并且所述定位元件安裝在所述第一轉(zhuǎn)軸和所述第二轉(zhuǎn)軸的垂直交叉點(diǎn)處。
優(yōu)選地，所述檢測器為面陣CXD (面陣電荷耦合元件)。優(yōu)選地，所述二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)包括分別沿所述兩相互垂直的軸延伸的滑軌、分別沿所述滑軌滑動(dòng)的滑塊、以及支撐所述滑軌和滑塊的底板。優(yōu)選地，所檢測的樣品具有內(nèi)螺紋，以及所述定位元件為具有外螺紋的錐度螺桿。更優(yōu)選地，所述樣品為濾清器上托板，該濾清器上托板包括螺孔和橡膠圈安裝面，以及所述樣品夾還包括擋環(huán)，用于在檢測過程中通過所述擋環(huán)的端面壓在所述橡膠圈安裝面上。優(yōu)選地，所述樣品具有外螺紋，以及所述定位元件為帶內(nèi)螺紋的中空管。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用上述裝置檢測濾清器上托板螺孔相對(duì)于橡膠圈安裝面的垂直度的方法，該方法包括以下步驟(1)將濾清器上托板放置在樣品夾上；(2)通過實(shí)現(xiàn)豎直運(yùn)動(dòng)和繞豎直軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)的作用將一錐度螺桿旋進(jìn)螺孔中，同時(shí)擋環(huán)壓在橡膠圈安裝面上；(3)通過二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得錐度螺桿傾斜以與螺孔中心線共軸；以及(4)用檢測器檢測由激光器發(fā)射出的與錐度螺桿的中心線共軸的激光光束。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用上述裝置檢測樣品的螺孔相對(duì)于指定安裝面的垂直度的方法，該方法包括以下步驟(1)將樣品放置在樣品夾上；(2)通過實(shí)現(xiàn)豎直運(yùn)動(dòng)和繞豎直軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)的作用將一錐度螺桿旋進(jìn)樣品的螺孔中；(3)通過二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得錐度螺桿傾斜以與螺孔中心線共軸；以及(4)用檢測器檢測由激光器發(fā)射出的與錐度螺桿的中心線共軸的激光光束。從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施方案的詳細(xì)描述，將更完整地理解本發(fā)明。


圖1示出了濾清器上托板1的立體圖。圖2示出了用于測量濾清器上托板的螺孔相對(duì)于橡膠圈安裝面的垂直度的裝置的局部立體圖。圖3示出了圖2的局部俯視示意圖，其中濾清器上托板的螺孔的中心位置0’與橡膠圈安裝面的中心位置0不同心。圖4示出了在圖3所示的中心位置0’與中心位置0不同心的情況下所述裝置的錐度螺桿歪斜，其中所述裝置不包括二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖5示出了本發(fā)明的裝置的二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)的放大立體圖。
具體實(shí)施例方式以下通過測量濾清器上托板內(nèi)螺紋垂直度為例來介紹本發(fā)明的用于檢測螺紋垂直度的方法與裝置。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，以下描述和附圖僅是示例性的，并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求確定。本發(fā)明的方法和裝置不僅可以檢測內(nèi)螺紋相對(duì)于基準(zhǔn)平面的垂直度，而且可以檢測外螺紋相對(duì)于基準(zhǔn)平面的垂直度。圖1示出了濾清器上托板1的立體圖。濾清器上托板1包括螺孔2和橡膠圈安裝面3。圖2示出了裝置20的局部立體圖，該裝置用于測量濾清器上托板1的螺孔2相對(duì)于橡膠圈安裝面3的垂直度。裝置20包括用于安裝固定濾清器上托板1的夾具(未示出)、與螺孔2配合的錐度螺桿5、用于將錐度螺桿5旋進(jìn)螺孔2的豎直和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)9，17、能夠發(fā)射與錐度螺桿5共軸的激光光束的激光器10和用于檢測所述激光光束的檢測器11。所述夾具可以包括擋環(huán)4。在測量過程中，擋環(huán)4壓在濾清器上托板1的橡膠圈安裝面3上，通過擋環(huán)4的端面，將濾清器上托板1固定起來。豎直和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)9，17包括提供繞豎直軸(Z)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(ω)的電機(jī)9以及提供豎直運(yùn)動(dòng)(Z)的氣缸17。在電機(jī)9和氣缸17的共同作用下，錐度螺桿5旋入螺孔2直至無法運(yùn)動(dòng)。檢測器11可以為面陣(XD，其安裝在激光器10的正下方。裝置20還包括同轉(zhuǎn)動(dòng)中心的二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供錐度螺桿5繞水平面內(nèi)的相互垂直的X軸和Y軸旋轉(zhuǎn)。該二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)軸6、第二轉(zhuǎn)軸7以及托架8。錐度螺桿5安裝在轉(zhuǎn)軸6和7的垂直交叉點(diǎn)處，形成共同轉(zhuǎn)動(dòng)中心Α。在氣缸17和電機(jī)9運(yùn)動(dòng)過程中，如果螺孔2相對(duì)橡膠圈安裝面3有垂直度誤差，則所述二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)將使錐度螺桿5以及與錐度螺桿5同軸的激光器10繞X軸和Y軸旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)角分別為θ，φ)，保證錐度螺桿5能夠順利擰進(jìn)螺孔2。安裝在托架8上的面陣CCD檢測由激光器10發(fā)射的激光光束。取決于錐度螺桿5的傾斜角度，激光光束在面陣CCD上有不同的信號(hào)位置。根據(jù)信號(hào)位置以及轉(zhuǎn)動(dòng)軸的幾何關(guān)系，可以計(jì)算出傾斜值的大小，即可得到濾清器上托板1的螺孔2的中心線與橡膠圈安裝面3之間的垂直度。下表列出了錐度螺桿5可能進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測樣品的螺紋垂直度的裝置，其特征在于，該裝置包括樣品夾，用于安裝固定樣品；定位元件，具有與所述樣品的螺紋相配合的螺紋；實(shí)現(xiàn)豎直運(yùn)動(dòng)和繞豎直軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，其被配置為移動(dòng)所述定位元件，以使所述定位元件與所述樣品配合；二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其被配置為分別繞在與所述豎直軸垂直的平面中的兩相互垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述定位元件；激光器，其被配置為向檢測器發(fā)射與所述定位元件共軸的激光光束；以及所述檢測器，其被配置為檢測由所述激光器發(fā)出的激光光束；二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)，該二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)被配置為沿所述兩相互垂直的軸移動(dòng)所述定位元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述實(shí)現(xiàn)豎直運(yùn)動(dòng)和繞豎直軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)包括提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)和提供豎直運(yùn)動(dòng)的氣缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸和托架，并且所述定位元件安裝在所述第一轉(zhuǎn)軸和所述第二轉(zhuǎn)軸的垂直交叉點(diǎn)處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述檢測器為面陣CCD。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)包括分別沿所述兩相互垂直的軸延伸的滑軌、分別沿所述滑軌滑動(dòng)的滑塊、以及支撐所述滑軌和滑塊的底板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所檢測的樣品具有內(nèi)螺紋，以及所述定位元件為具有外螺紋的錐度螺桿；或者所述樣品具有外螺紋，以及所述定位元件為帶內(nèi)螺紋的中空管。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述樣品為濾清器上托板，該濾清器上托板包括螺孔和橡膠圈安裝面，以及所述裝置還包括擋環(huán)，用于在檢測過程中通過所述擋環(huán)的端面壓在所述橡膠圈安裝面上。
8.—種檢測樣品的螺孔相對(duì)于指定安裝面的垂直度的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將樣品放置在樣品夾上；(2)通過實(shí)現(xiàn)豎直運(yùn)動(dòng)和繞豎直軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)的作用將一錐度螺桿旋進(jìn)樣品的螺孔中；(3)通過二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)使得錐度螺桿傾斜以與螺孔中心線共軸；以及(4)用檢測器檢測由激光器發(fā)射出的與錐度螺桿的中心線共軸的激光光束。
9.一種檢測濾清器上托板的螺孔相對(duì)于橡膠圈安裝面的垂直度的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將濾清器上托板放置在樣品夾上；(2)通過實(shí)現(xiàn)豎直運(yùn)動(dòng)和繞豎直軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)的作用將一錐度螺桿旋進(jìn)濾清器上托板的螺孔中，同時(shí)擋環(huán)壓在橡膠圈安裝面上；(3)通過二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)使得錐度螺桿傾斜以與螺孔中心線共軸；以及(4)用檢測器檢測由激光器發(fā)射出的與錐度螺桿的中心線共軸的激光光束。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于檢測螺紋垂直度的裝置，該裝置包括樣品夾，用于安裝固定樣品；定位元件，具有與所述樣品的螺紋相配合的螺紋；豎直運(yùn)動(dòng)和繞豎直軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，其被配置為移動(dòng)所述定位元件，以使所述定位元件與所述樣品配合；二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其被配置為繞在與所述豎直軸垂直的平面中的兩相互垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述定位元件；激光器，其被配置為向檢測器發(fā)射與所述定位元件共軸的激光光束；所述檢測器，其被配置為檢測由所述激光器發(fā)出的激光光束；二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)，該二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)被配置為沿所述兩相互垂直的軸移動(dòng)所述定位元件。本發(fā)明還提供了一種檢測濾清器上托板螺孔相對(duì)于橡膠圈安裝面的垂直度的方法。
文檔編號(hào)G01B11/26GK102384729SQ20111022563
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者張濤, 石中成 申請(qǐng)人:合肥威爾燃油系統(tǒng)有限責(zé)任公司