专利名称：用于检测螺纹垂直度的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测螺纹垂直度的方法与装置，更具体地，涉及一种用于检测滤清器上托板内螺纹垂直度的方法与装置。
背景技术：
在产品生产工序之间或产品最终检查时经常需要测量螺纹(包括内螺纹或外螺纹)中心线相对于指定平面之间的垂直度。例如，在车辆燃油滤清器领域，对滤清器上托板螺孔中心线与橡胶圈安装面之间的垂直度具有一定要求。这主要是为了在滤清器安装时，避免橡胶圈受力不均勻而导致密封差，出现抱圈和漏油现象。因此垂直度这个指标非常重要，需要对上托板零件进行全部检验。目前通用测量方法是将上托板螺纹拧在一带锥度的螺杆上，用百分表的测头接触上托板橡胶圈安装面，转动上托板，通过百分表指示的变动量来计算垂直度。这是以螺孔中心线为基准线，测量橡胶圈安装面相对基准线的垂直度，即以测量橡胶圈安装面跳动代替测量垂直度。这种测量方法虽广泛应用，但对于大批量生产中工序间或产品最终检查，该方法存在以下缺陷一是效率低，将滤清器上托板安装在检测台上和从检测台拆卸滤清器上托板均为人工操作，并且在把螺纹拧上后，还需要将上托板缓慢转动至少一周，记下百分表指示的变动量；二是准确度不高，当螺孔有加工误差，不在上托板的几何中心时，百分表转动一周形成的圆周，不是以上托板几何中心为中心，这也会引入测量带来的误差。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于检测样品的螺纹垂直度的装置。根据一实施方案，用于检测样品的螺纹垂直度的装置包括样品夹，用于安装固定样品；定位元件，具有与所述样品的螺纹相配合的螺纹；实现竖直运动和绕竖直轴旋转运动的机构，其被配置为移动所述定位元件，以使所述定位元件与所述样品配合；二维转动机构，其被配置为绕在与所述竖直轴垂直的平面中的两相互垂直的轴转动所述定位元件；激光器，其被配置为向检测器发射与所述定位元件共轴的激光光束；以及所述检测器，其被配置为检测由所述激光器发出的激光光束。该装置还包括二维平动机构，该二维平动机构被配置为沿所述两相互垂直的轴移动所述定位元件。上述装置通过实现竖直运动和绕竖直轴旋转运动的机构实现了定位元件与样品的自动配合，提高了检测率；并且实现了对垂直度检测的自动光学检测。通过二维平动机构，该装置可以消除因样品的定位中心与螺纹中心线不同心而引起的系统误差，使得测量值更准确。优选地，所述实现竖直运动和绕竖直轴旋转运动的机构包括提供旋转运动的电机和提供竖直运动的气缸。优选地，所述二维转动机构包括第一转轴、第二转轴和托架，并且所述定位元件安装在所述第一转轴和所述第二转轴的垂直交叉点处。
优选地，所述检测器为面阵CXD (面阵电荷耦合元件)。优选地，所述二维平动机构包括分别沿所述两相互垂直的轴延伸的滑轨、分别沿所述滑轨滑动的滑块、以及支撑所述滑轨和滑块的底板。优选地，所检测的样品具有内螺纹，以及所述定位元件为具有外螺纹的锥度螺杆。更优选地，所述样品为滤清器上托板，该滤清器上托板包括螺孔和橡胶圈安装面，以及所述样品夹还包括挡环，用于在检测过程中通过所述挡环的端面压在所述橡胶圈安装面上。优选地，所述样品具有外螺纹，以及所述定位元件为带内螺纹的中空管。根据本发明的另一方面，提供了用上述装置检测滤清器上托板螺孔相对于橡胶圈安装面的垂直度的方法，该方法包括以下步骤(1)将滤清器上托板放置在样品夹上；(2)通过实现竖直运动和绕竖直轴旋转运动的机构的作用将一锥度螺杆旋进螺孔中，同时挡环压在橡胶圈安装面上；(3)通过二维转动机构使得锥度螺杆倾斜以与螺孔中心线共轴；以及(4)用检测器检测由激光器发射出的与锥度螺杆的中心线共轴的激光光束。根据本发明的另一方面，提供了用上述装置检测样品的螺孔相对于指定安装面的垂直度的方法，该方法包括以下步骤(1)将样品放置在样品夹上；(2)通过实现竖直运动和绕竖直轴旋转运动的机构的作用将一锥度螺杆旋进样品的螺孔中；(3)通过二维转动机构使得锥度螺杆倾斜以与螺孔中心线共轴；以及(4)用检测器检测由激光器发射出的与锥度螺杆的中心线共轴的激光光束。从下面结合附图对实施方案的详细描述，将更完整地理解本发明。
图1示出了滤清器上托板1的立体图。图2示出了用于测量滤清器上托板的螺孔相对于橡胶圈安装面的垂直度的装置的局部立体图。图3示出了图2的局部俯视示意图，其中滤清器上托板的螺孔的中心位置0’与橡胶圈安装面的中心位置0不同心。图4示出了在图3所示的中心位置0’与中心位置0不同心的情况下所述装置的锥度螺杆歪斜，其中所述装置不包括二维平动机构。图5示出了本发明的装置的二维平动机构的放大立体图。
具体实施例方式以下通过测量滤清器上托板内螺纹垂直度为例来介绍本发明的用于检测螺纹垂直度的方法与装置。然而，本领域技术人员应理解，以下描述和附图仅是示例性的，并不限制本发明的保护范围。本发明的保护范围应由权利要求确定。本发明的方法和装置不仅可以检测内螺纹相对于基准平面的垂直度，而且可以检测外螺纹相对于基准平面的垂直度。图1示出了滤清器上托板1的立体图。滤清器上托板1包括螺孔2和橡胶圈安装面3。图2示出了装置20的局部立体图，该装置用于测量滤清器上托板1的螺孔2相对于橡胶圈安装面3的垂直度。装置20包括用于安装固定滤清器上托板1的夹具(未示出)、与螺孔2配合的锥度螺杆5、用于将锥度螺杆5旋进螺孔2的竖直和旋转运动机构9，17、能够发射与锥度螺杆5共轴的激光光束的激光器10和用于检测所述激光光束的检测器11。所述夹具可以包括挡环4。在测量过程中，挡环4压在滤清器上托板1的橡胶圈安装面3上，通过挡环4的端面，将滤清器上托板1固定起来。竖直和旋转运动机构9，17包括提供绕竖直轴(Z)旋转运动(ω)的电机9以及提供竖直运动(Z)的气缸17。在电机9和气缸17的共同作用下，锥度螺杆5旋入螺孔2直至无法运动。检测器11可以为面阵(XD，其安装在激光器10的正下方。装置20还包括同转动中心的二维转动机构，该二维转动机构提供锥度螺杆5绕水平面内的相互垂直的X轴和Y轴旋转。该二维转动机构包括第一转轴6、第二转轴7以及托架8。锥度螺杆5安装在转轴6和7的垂直交叉点处，形成共同转动中心Α。在气缸17和电机9运动过程中，如果螺孔2相对橡胶圈安装面3有垂直度误差，则所述二维转动机构将使锥度螺杆5以及与锥度螺杆5同轴的激光器10绕X轴和Y轴旋转(旋转角分别为θ，φ)，保证锥度螺杆5能够顺利拧进螺孔2。安装在托架8上的面阵CCD检测由激光器10发射的激光光束。取决于锥度螺杆5的倾斜角度，激光光束在面阵CCD上有不同的信号位置。根据信号位置以及转动轴的几何关系，可以计算出倾斜值的大小，即可得到滤清器上托板1的螺孔2的中心线与橡胶圈安装面3之间的垂直度。下表列出了锥度螺杆5可能进行的运动的细节。
权利要求
1.一种用于检测样品的螺纹垂直度的装置，其特征在于，该装置包括样品夹，用于安装固定样品；定位元件，具有与所述样品的螺纹相配合的螺纹；实现竖直运动和绕竖直轴旋转运动的机构，其被配置为移动所述定位元件，以使所述定位元件与所述样品配合；二维转动机构，其被配置为分别绕在与所述竖直轴垂直的平面中的两相互垂直的轴转动所述定位元件；激光器，其被配置为向检测器发射与所述定位元件共轴的激光光束；以及所述检测器，其被配置为检测由所述激光器发出的激光光束；二维平动机构，该二维平动机构被配置为沿所述两相互垂直的轴移动所述定位元件。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述实现竖直运动和绕竖直轴旋转运动的机构包括提供旋转运动的电机和提供竖直运动的气缸。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述二维转动机构包括第一转轴、第二转轴和托架，并且所述定位元件安装在所述第一转轴和所述第二转轴的垂直交叉点处。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测器为面阵CCD。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述二维平动机构包括分别沿所述两相互垂直的轴延伸的滑轨、分别沿所述滑轨滑动的滑块、以及支撑所述滑轨和滑块的底板。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所检测的样品具有内螺纹，以及所述定位元件为具有外螺纹的锥度螺杆；或者所述样品具有外螺纹，以及所述定位元件为带内螺纹的中空管。
7.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述样品为滤清器上托板，该滤清器上托板包括螺孔和橡胶圈安装面，以及所述装置还包括挡环，用于在检测过程中通过所述挡环的端面压在所述橡胶圈安装面上。
8.—种检测样品的螺孔相对于指定安装面的垂直度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)将样品放置在样品夹上；(2)通过实现竖直运动和绕竖直轴旋转运动的机构的作用将一锥度螺杆旋进样品的螺孔中；(3)通过二维转动机构和二维平动机构使得锥度螺杆倾斜以与螺孔中心线共轴；以及(4)用检测器检测由激光器发射出的与锥度螺杆的中心线共轴的激光光束。
9.一种检测滤清器上托板的螺孔相对于橡胶圈安装面的垂直度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)将滤清器上托板放置在样品夹上；(2)通过实现竖直运动和绕竖直轴旋转运动的机构的作用将一锥度螺杆旋进滤清器上托板的螺孔中，同时挡环压在橡胶圈安装面上；(3)通过二维转动机构和二维平动机构使得锥度螺杆倾斜以与螺孔中心线共轴；以及(4)用检测器检测由激光器发射出的与锥度螺杆的中心线共轴的激光光束。
全文摘要
本发明提供了一种用于检测螺纹垂直度的装置，该装置包括样品夹，用于安装固定样品；定位元件，具有与所述样品的螺纹相配合的螺纹；竖直运动和绕竖直轴旋转运动的机构，其被配置为移动所述定位元件，以使所述定位元件与所述样品配合；二维转动机构，其被配置为绕在与所述竖直轴垂直的平面中的两相互垂直的轴转动所述定位元件；激光器，其被配置为向检测器发射与所述定位元件共轴的激光光束；所述检测器，其被配置为检测由所述激光器发出的激光光束；二维平动机构，该二维平动机构被配置为沿所述两相互垂直的轴移动所述定位元件。本发明还提供了一种检测滤清器上托板螺孔相对于橡胶圈安装面的垂直度的方法。
文档编号G01B11/26GK102384729SQ20111022563
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者张涛, 石中成 申请人:合肥威尔燃油系统有限责任公司