CN202195804U - 用于检测样品的螺纹垂直度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于检测样品的螺纹垂直度的装置，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。

Description

用于检测样品的螺纹垂直度的装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于检测样品的螺纹垂直度的装置，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匀而导致密封差，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。 

实用新型内容

根据本实用新型，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CCD(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。 

从下面结合附图对实施方案的详细描述，将更完整地理解本实用新型。 

附图说明

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O’与橡胶圈安装面的中心位置O不同心。 

图4示出了在图3所示的中心位置O’与中心位置O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示出了本实用新型的装置的二维平动机构的放大立体图。 

具体实施方式

以下通过测量滤清器上托板内螺纹垂直度为例来介绍本实用新型的用于检测螺纹垂直度的装置。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，并不限制本实用新型的保护范围。本实用新型的保护范围应由权利要求确定。本实用新型的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CCD，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A。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， 

)，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。 

其中，锥度螺杆5的竖直运动和绕Z轴转动使得锥度螺杆5自动旋入滤清器上托板1的螺孔2中；锥度螺杆5绕X轴和Y轴的转动使得锥度螺杆5的轴线与螺孔2的中心线重合，从而激光器8发射出的激光光束与螺孔2的中心线重合。应理解，锥度螺杆5的上述运动是同步实现的。 

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2的中心位置O’与橡胶圈安装面3的中心位置O不同心(例如在橡胶圈安装面3放置在挡环4上时)，例如偏移了(x，y)。假如锥度螺杆5的轴心位于图3的中心位置O，则在锥度螺杆5向螺孔2插入过程中必然受到X和Y方向的推力。在这种情况下，如果托架8下面是固定不动的，那么锥度螺杆5在X、Y方向的推力作用下必然会歪斜。歪斜时，激光光束打在面阵CCD上的点将不在中心，如图4中面阵CCD上的点B。点B不在中心，不仅是由垂直度误差造成的，而且还包括不同心造成的误差。为了保证测量准确度，后者造成的误差应该避免。 

本实用新型的装置20还可包括二维平动机构。如图2所示，所述二维平动机构可以包括安装在托架8下方的X向滑块12、X向滑轨13、Y向滑块14、Y向滑轨15以及底板16。X向滑块12相对于X向滑轨 13滑动；X向滑轨13固定在Y向滑块14上；Y向滑块14相对于Y向滑轨15滑动；Y向滑轨15固定在底板16上；而底板16由气缸17支撑。 

图5示出了二维平动机构的放大立体图。如图所示，X向滑块12和Y向滑块14可以实现正交方向的移动。在锥度螺杆5受到X、Y方向的推力时，该力会使得X向滑块12和Y向滑块14分别沿X向滑轨13和Y向滑轨14移动；当没有推力时，滑块将静止。当没有推力时，这时锥度螺杆5的轴心已经推到螺孔2的中心位置O’，从而可以实现对同心度的补偿，提高测量准确度。 

下表列出了锥度螺杆5在上述实施方案中可能进行的运动的细节。 

其中，锥度螺杆5的X向和Y向运动实现了对同心度的补偿；如上所述，锥度螺杆5的竖直运动和绕Z轴转动使得锥度螺杆5自动旋入滤清器上托板1的螺孔2中；锥度螺杆5绕X轴和Y轴的转动使得锥度螺杆5的轴线与螺孔2的中心线重合，从而激光器8发射出的激光光束与螺孔2的中心线重合。应理解，锥度螺杆5的上述运动是同步实现的。 

可以理解，根据本实用新型，滤清器上托板仅仅是样品的一个优选实施例。本实用新型装置可以用来检测各种样品。 

如前所述，上述实施方案仅是对本实用新型的举例，本实用新型并不限于这些实施方案。本领域技术人员应理解，在检测外螺纹中心线相对于指定平面的垂直度时，可以用具有与外螺纹配合的内螺纹的元件(例如带内螺纹的中空管)替代上述锥度螺杆。另外，本领域技术人员应理解，可以在不脱离本实用新型的精神的情况下对各实施方 案进行各种改进和替换等。 

Claims (8)

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1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。

7.根据权利要求6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.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所检测的样品具有外螺纹，以及所述定位元件为带内螺纹的中空管。

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