螺紋產品的檢測裝置和檢測方法

2023-11-04 02:49:12

專利名稱：螺紋產品的檢測裝置和檢測方法
螺紋產品的檢測裝置和檢測方法技術領域本項發明是螺紋產品檢測設備。另外，發明還包括在此檢測設備上可實施的螺紋產品的檢測方法。
技術背景在本章的描述和下文的相關內容中，"螺紋產品"是泛指任何一種在其長 度方向上至少有一段外螺紋的產品，例如一種螺絲或雙頭螺栓。一個螺紋產品自其最初成型時就可能帶有螺紋缺陷，如果缺陷屬於重要 類別，影響螺紋的功能，則需將螺紋產品做報廢處理。有些缺陷，例如螺旋 線斜度的角度錯誤，很典型地是來自於螺紋的成型工序，而其它缺陷，如輪 廓形狀的不規則，可在螺紋成型後出現，例如，由生產過程中的產品碰撞產 生的缺陷，或者，在表面塗裝過程中由於工料放置不當而產生的缺陷。為識別並分揀出有螺紋缺陷的螺紋產品，目前已有了多種不同的自動檢 測方法。在所謂的"通規"檢測方法中，是將一個環規擰緊固定到待檢螺紋產品 的螺紋段上從而實現檢測的。這種方法可以在待檢螺紋段上實現圓周方向的 完整檢測，因此，可檢測出位於圓周上的缺陷，但此方法由於環規的擰緊和 鬆開需要一定的時間，檢測速度極為緩慢。另外，有時環規在待檢螺紋產品 上的擰入困難會導致將無缺陷產品也錯誤地判定為廢品。在夾具咬合方法中，通過將兩個或多個帶有待檢螺紋凹形印的夾具和螺 紋產品咬合起來做檢測。將螺紋產品做旋轉運動，可以在其圓周方向進行完 整檢測。無論是"通規"還是夾具咬合的檢測方法，都需要準備大量的檢測工具 (如前面兩種方法的環規和夾具)，要根據不同的待檢螺距、螺紋產品的直徑 來準備數量眾多的檢測工具。另外，這兩種方法中的檢具的磨損率都比較高， 在使用中需要進行高頻次的檢査和更換。在光學方法中，觀測裝置提供一個影像，例如，待檢螺紋產品的縱向輪 廓拍照影像或雷射掃描影像。影像經過處理，通過一個專用的檢查方式與一 個樣件輪廓做對比。也可以增加觀測裝置的數量，以獲得分布在圓周上的多個縱向輪廓的圖像，但這樣會使檢測設備變得更複雜並增大設備的體積。另 外一種替代方法，是使螺紋產品轉動，從同一個觀測裝置上獲得多個輪廓， 不過此方法的處理時間會更長。另外，在一般情況下，由於待檢螺紋產品上 存在與產品無關的雜質微粒，光學方法也會產生錯誤的檢測結果。螺紋產品生產商對所提供螺紋產品的不斷降低缺陷率的需求，和當前按 照百萬分比計算廢品率的產品訂單需求，要求開發更精細和快速的檢測螺紋 產品的裝置和方法，採用已知檢測方法的基準，並避免上述檢測方法中的不 利因素。發明內容因此，本項發明的基礎技術問題是，發明一臺螺紋產品檢測裝置和方法， 對螺紋產品的螺紋段沿著整個圓周方向進行簡單而快速的檢測。 本項發明的第一部分，螺紋產品的螺紋檢測裝置發明包括 一個檢測機構，用以接收自由旋轉的螺紋產品。這個檢測機構包括壓輥 工具和至少一個檢測輥，檢測輥的外輪廓是基準螺紋，圍繞一個旋轉軸線旋轉，壓輥工具和至少一個檢測輥可相互定位，以確定檢測機構的工作設置，在 工作中壓輥工具和檢測輥與螺紋產品做側面配合接觸； 電機控制螺紋產品和至少 一個檢測輥之間的旋轉； 檢測工具用於檢測壓輥工具和至少一個檢測輥之間的相對位置。 通過發明的裝置，螺紋產品的螺紋缺陷檢測被轉化為檢測輥和壓輥工具 之間相對位置的檢測。如果螺紋沒有缺陷，在檢測機構的工作操作中，這些 產品將處於一個相對正確和已知的位置，這是典型的螺紋產品中徑功能。而 如果螺紋有缺陷，檢測輥的基準螺紋無法正確重合螺紋產品的螺紋，因此， 在與螺紋產品相接觸時或在沿著螺紋圓周進行檢測期間，檢測輥和壓輥工具 不會處於正確的相對位置上，在實現相對位置的同時也確定檢測輥和螺紋銷 之間的旋轉。實際相對位置相對於正確相對位置的偏移程度也代表了所檢測 缺陷的嚴重程度。因此，本項發明裝置的優勢是可以對螺紋產品的螺紋段在所有圓周上進 行簡單而高精度的檢測。另外，由於檢測是通過檢測輥和螺紋產品之間的相 對旋轉來進行的，所以，極大地縮短了檢測時間。此發明裝置上實現的檢測 速度完全可以運用到螺紋產品的生產線上，不會影響生產速度。另外，輥子作為檢測工具的使用使檢測裝置具有很高的靈活性，例如，可以使用同一個輥子來檢測螺紋一致但直徑不同的產品。 發明裝置的主要性能在下文中有說明。本項發明的第二部分，發明包括檢測螺紋產品螺紋的方法，其檢測步驟 包括a) 將壓輥工具和至少一個檢測輥與一個自由旋轉的螺紋產品做側面 配合接觸，檢測輥圍繞一個自身軸線旋轉，其外圍是基準螺紋；b) 在上述螺紋產品和至少一個檢測輥之間確定一個旋轉；c) 在上述b)中，檢測壓輥工具和至少一個檢測輥的相對位置。本檢測方式的基準在發明裝置上，具有與上述其它檢測方法類似的優勢， 特別是與其它方法在整個螺紋圓周上實現螺紋完整檢測的可能性方面相比 較，其檢測時間大大縮減。發明的檢測方法性能在下文中有說明。本項發明的更多性能和優勢在下文中有明確說明，下文是裝置所實現的優秀實踐的描述，還有以下圖紙做參考


圖1是本項發明的螺紋產品螺紋檢測裝置的剖面圖的一個部分側面視 圖，非工作狀態；圖2是圖1裝置的頂視圖；圖3是圖1裝置剖面圖的部分側視圖，工作狀態； 圖4是圖1裝置的頂視圖，是圖3中所表示的工作狀態；圖5是圖1中比例放大的螺紋產品一個零件和檢測裝置檢測輥的視圖。
具體實施方式
在圖1-4中，100表示本項發明的螺紋檢測裝置。檢測裝置100包括一個檢測機構1，用於接收一個螺紋產品200，例如是 一個螺絲或雙頭螺栓，進行螺紋檢測。螺紋產品200被一個專用的支撐結構 300支撐在檢測結構1中，可自由轉動。檢測機構1包括壓輥工具2和一個檢測輥3，檢測輥圍繞一個X-X軸線 轉動，其外圍是一個基準螺紋30，基準是根據待檢螺紋產品200的螺紋性能 要求來制定的。壓輥工具2和檢測輥3是可以相互定位的，以便確定檢測機 構1的一個工作設置狀態(圖3和4)，在工作狀態中，二者與螺紋產品200形成側面接觸。特別是，在檢測機構l的工作設置狀態中，檢測輥3的基準螺紋30與螺紋產品200的至少一個螺紋段形成接觸。另外，檢測裝置100還包括電機4，用以控制螺紋產品200和檢測輥3 之間的轉動，檢測工具5用以檢測壓輥工具2和檢測輥3之間的相對位置變壓輥工具2包括至少一個壓輥21，旋轉軸線為Y1-Y1，與檢測輥3的旋 轉軸線平行。由於這些性能，在檢測機構1的工作狀態中，當螺紋產品200 和檢測輥3之間形成轉動時，可以很好地避免螺紋產品200和壓輥工具2之 間的滑動。為完善本發明的工作性能，還採用了第二個壓輥22，其轉動軸線為 Y2-Y2，實際上與檢測輥的轉動軸線X-X是平行的。這樣就很大程度上提高了 螺紋產品200與壓輥工具2的接觸面積，能更好地避免上述的滑動。發明更為可取的一點是，檢測輥3聯結在自己的一個轉動軸33上，轉動 軸是可拆除的，以便使用不同的檢測輥3對各種類型或各種高度的基準螺紋 30進行檢測。另外，檢測輥3與轉動軸33是同軸向活動聯結的，這使檢測輥3與螺紋 產品200在到達側面配合時的相互配合變得更為簡易。基準螺紋30可以是直接刻制在檢測輥3上，如本方案中的圖5所示。或 者，也可以將固定或非固定的標準線螺旋纏繞到原本光滑的輥子上而製成基 準螺紋。無論哪種方式，基準螺紋30都包括其主體部分31和凹陷部分32，它們 所對應的分別是牙峰和牙谷(見圖5)。通過正確確定基準螺紋主體部分31 和凹陷部分32的尺寸，可以確定基準螺紋30在檢測中對待檢螺紋上可能存 在的缺陷的靈敏度。特別是，對應牙峰的主體部分31可以對牙谷中可能存在 的多餘材料進行公差的測定主體部分越小，檢測就更敏感。相反的是，凹 陷部分32的寬度可以測定由可能的損傷導致的螺紋牙峰上的材料過多其寬 度越小，檢測就越敏感。確定檢測輥3和壓輥21、 22的尺寸時要考慮到這些部件的質量，以便在 使用檢測裝置100時，所產生的慣性與電機4和可接受尺寸相適配。另外， 檢測輥3的高度應該根據待檢螺紋產品200的螺紋段的高度來選擇。在檢測機構1的工作設置中，壓輥工具2與其本身特殊形狀和檢測輥3 不相關，可以就位到螺紋產品200的對側(圖3和4)。這樣，在檢測中可以確保螺紋產品200具備更好的穩定性，還可以保證螺紋缺陷檢測中的理想檢測條件，螺紋缺陷檢測是通過檢測壓輥工具2和檢測輥3之間的相對位置的變化來進行的，對此，請參閱下文中使用本發明方法所做檢測的明確描述。將檢測機構1調整至工作設置狀態，需將壓輥工具2和檢測輥3的相對 位置進行簡單的調整，即沿著圖1和2中標有雙箭頭Z的預定方向、在一個 與檢測輥3的轉動軸線X-X成正交的平面上，對這兩個工具中的一個或兩個在本文所示中，檢測輥3有一個固定位置，而壓輥工具2安裝在一個活 動滑塊6上，滑塊可以沿著Z方向平移至一個專用的板7上，板7垂直於檢 測輥3的X-X轉動軸線。活動滑塊6的平移由一個常規類型的軌條8做導向。 活動滑塊6的移動是由常規的促動器9控制的，例如，電氣、電磁、氣動或 液壓促動器。通過促動器9，可調整壓輥部件對螺紋產品200和檢測輥3所 發出的推動力。電機4屬於常規類型，是可以選擇的，例如，可以選擇直流電機、交流 電機、步進電機、無刷電機、氣動電機。如本文中所示，電機4作用在壓輥21和22的其中一個上，例如單獨作 用於壓輥21。在此情況下，在壓輥21和壓輥22之間可能需要插入傳動工具 23，以將電機轉矩直接傳送至壓輥22。當電機4與活動滑塊6上安裝的部件聯結後，如圖所示，板7上可預留 一個開口 71，大小合適，以便在活動滑塊6的運動中避免電機4和板7之間 的幹涉。在本文的說明中，檢測工具5用於檢測壓輥工具2和檢測輥3之間在Z 方向上的距離。檢測工具5可以包含用於直接或間接檢測直線距離的品牌良 好的一套模擬或數字系統。最理想的系統，要根據這些系統的精度性能、可 靠性和細密性來做選擇，例如千分表、雷射測距儀、電容轉換器、線性轉換 器、光學尺。例如，在所示的圖例中(圖2和4)檢測工具5是由一個雷射測距儀組 成的，包括一個雷射源51，聯結在活動滑塊6上，和一個反射器52，固定聯 結在支撐檢測輥3的結構上。反射器52的位置在Z方向上是可以調整的，可通過一個螺絲結構53調 整。因此，在檢測不同直徑的螺紋產品200時，可以調節雷射測距儀，使激 光源51和反射器52在檢測機構1中的工作設置中保持一個理想的檢測距離。檢測裝置100還包括一個檢查單元(未在圖中標識)，檢査單元接收來自檢査工具5的輸入信號，指示檢測輥3和壓輥工具2在Z方向上的距離，並 在此輸入信號的基礎上，給出一個所檢測螺紋產品200合格或報廢的輸出信號。在檢測裝置100沒有用圖例表示的另外一種工作設置中，可使用更多的 檢測輥3。這種檢測方式可以很大程度地降低螺紋產品200為做整個圓周檢 測而做的旋轉值，此方式隨之也提高了檢測速度。例如，用兩個檢測輥3檢 測只需旋轉18(T即可，而只使用一個檢測輥時則需要旋轉360。。與上文描述不同的更多檢測方法變化還有壓輥工具2不可旋轉，例如， 檢測一個尺寸合適的凹型表面；檢測輥3在原位運動或移向壓輥工具2的一 個壓輥；電機4不作用在檢測輥3而作用在壓輥21和22的其中一個上。現在，參考圖1-4，用上述檢測裝置100對本發明的檢測方法進行描述。圖1和2是帶有檢測機構1的檢測裝置100的非工作設置圖，圖中壓輥 工具2和檢測輥3是相互定位的，以便在二者中間可容納下待檢測的螺紋產 品200。在檢測方式的第一階段，壓輥工具2和檢測輥3與螺紋產品200做側面 配合，螺紋產品在配合之前位於檢測機構1的一個專用位置上。在第一階段，在與檢測輥3的轉動軸線X-X成正交的平面上，沿著一個 預定方向Z移動壓輥工具2和/或檢測輥3。按照裝置1實現的最優檢測方式 和上文所述的內容，檢測輥3是固定的，則需要移動壓輥工具2。這個步驟結束之後，檢測機構位於其工作位置上(見圖3和圖4)。在此 工作狀態下，壓輥工具2和檢測輥3與螺紋產品200實現側面配合，其配合 距離在Z方向上，距離大小取決於螺紋產品200的直徑，也有可能取決於螺 紋上存在的缺陷。螺紋上的缺陷會導致檢測輥3的基準螺紋30和螺紋產品 200的螺紋配合不佳，或者，在某些較為極端的情況下，是無法配合的。另外，在工作狀態下，壓輥工具2和檢測輥3與螺紋產品200是通過一 個預定推力被保持側面配合的。在檢測裝置100的最優實踐中以及上述描述 中，這個推力是由活動滑塊6的促動器9產生的。在方法的下一個步驟中，將確定螺紋產品200和檢測輥3之間的轉動。 以檢測裝置100的最優實踐及上述描述為例，壓輥工具2是由壓輥21和22 組成的，在此階段，通過聯接到壓輥21上的電機4使壓輥21轉動。壓輥21 的轉動通過傳動工具23直接傳送給壓輥22。在檢測機構l (圖4)的工作狀態中，當壓輥21和22與螺紋產品200、檢測輥3實現接觸後，壓輥21和22 的轉動會通過此接觸被傳送至螺紋產品200和檢測輥3。當然，接觸旋轉的 傳動原理仍然有效，運動鏈的機動部件可以是壓輥22或檢測輥3，或者是， 根據檢測裝置100的配置要求，在存在傳動工具23的情況下可以是其一個部 件。旋轉步驟的實施方式實現了對螺紋產品200的全圓周方向的檢査。特別 是，如果只用一個檢測輥3，旋轉步驟要保證螺紋產品200做至少360。的旋 轉。而如果使用更多的檢測輥3，螺紋產品200的旋轉值也可低於360。，在 此情況下，實際旋轉值要根據所用檢測輥的數量按比例計算。所發明的檢測方法還包括一個檢測壓輥工具2和檢測輥3之間相對位置 的歩驟。以檢測裝置100的良好實踐和上述描述為例，這個步驟是檢測壓輥 工具2和檢測輥3在Z方向上的距離，Z是活動滑塊6的滑動方向，上面安 裝有壓輥21和22。在基準距離的一個預定公差範圍內對一個距離做的檢測，是所檢螺紋產 品200上是否存在缺陷的一項指標。相對於被檢測出的缺陷數目，對基準距 離和公差範圍寬度所做的選擇可確定檢測方法的敏感性。檢測方法還包括一個信號產生階段。當上述檢測距離在預定公差範圍內 時，就會產生一個接受被檢螺紋產品200的信號，或者相反地，如果檢測距 離在公差範圍之外，則產生一個報廢被檢螺紋產品200的信號。
權利要求
1.螺紋產品的檢測裝置(100)，包括一個檢測機構(1)，用於接收自由旋轉的螺紋產品(200)，此檢測機構(1)包括壓輥工具(2)和至少一個檢測輥(3)，檢測輥的外輪廓是基準螺紋(30)，圍繞一個旋轉軸線(X-X)旋轉，壓輥工具(2)和至少一個檢測輥(3)可相互定位，以確定檢測機構(1)的工作設置，在工作中壓輥工具和檢測輥與螺紋產品(200)實現側面配合；電機(4)控制螺紋產品(200)和至少一個檢測輥(3)之間的旋轉；檢測工具(5)用以檢測壓輥工具(2)和至少一個檢測輥(3)之間的相對位置。
2. 根據權利要求l所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的壓輥 工具(2)包括至少一個壓輥(21)，壓輥(21)的選擇軸線為(Y1-Y1)，實際 上其軸線是與所述的至少一個檢測輥(3)的旋轉軸線(X-X)是平行的。
3. 根據權利要求l所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的壓輥 工具(2)包括兩個壓輥(21， 22)，它們有各自的旋轉軸線(Y1-Yl， Y2-Y2)， 實際上與所述的至少一個檢測輥(3)的旋轉軸線(X-X)是平行的。
4. 根據權利要求l、 2或3所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100) 的壓輥工具(2)和所述的至少一個檢測輥(3)是可定位的，以便於在工作設 置中處於螺紋產品(200)的相對面。
5. 根據權利要求4所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的壓輥 工具(2)禾n/或至少一個檢測輥(3)，在與檢測輥(3)的旋轉軸線(X-X)成 正交的一個平面上，沿著一個預定的方向(Z)是活動的。
6. 根據權利要求5所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的檢測 工具(5)用於檢測壓輥工具(2)和檢測輥(3)之間在所述的預定方向(Z) 上的距離。
7. 根據權利要求6所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的至少 一個檢測輥(3)有一個固定位置，壓輥工具(2)安裝在一個活動滑塊(6)上， 可以沿著所述的預定方向(Z)進行平移。
8. 根據權利要求6所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的壓輥 工具(2)有一個固定的位置，而所述的至少一個檢測輥(3)安裝在活動滑塊(6)上，可以沿著所述的預定方向(Z)進行平移。
9. 根據權利要求2或3所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的電機(4)作用於所述的至少一個壓輥(21)上。
10. 根據權利要求1、 2或3所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100) 的電機(4)作用於所述的至少一個檢測輥(3)上。
11. 根據權利要求l所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的電 機(4)作用於螺紋產品(200)上。
12. 根據權利要求1、 2或3所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100) 的檢測輥(3)是以可拆卸的方式安裝在其自己的轉動軸(33)上的。
13. 根據權利要求12所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的檢測 輥(3)以同軸活動的方式安裝在其自己的轉動軸(33)上。
14. 根據權利要求l所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的基 準螺紋(30)是在檢測輥(3)上整體地製成的。
15. 根據權利要求l所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的基 準螺紋(30)是在檢測輥(3)上通過螺旋纏繞標準線而製成的。
16. 根據權利要求14或15所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100) 的基準螺紋(30)包括一些主體部分(31)，對應的是螺紋的牙峰。
17. 根據權利要求16所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的基 準螺紋(30)包括一些凹陷部分(32)，對應的是螺紋的牙谷。
18. 根據權利要求l所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)的檢 測工具(5)是根據機構選擇的，包括千分表、雷射測距儀、電容轉換器、線 性轉換器、光學尺。
19. 根據權利要求l所述的螺紋產品的檢測裝置，檢測裝置(100)還包 括一個檢測單元，用於接收來自檢測工具(5)的輸入信號，並輸出一個接收或 報廢所檢螺紋產品(200)的信號。
20. 螺紋產品的檢測方法，包括以下步驟a) 將壓輥工具(2)和至少一個檢測輥(3)與螺紋產品(200)做側面 配合接觸，檢測輥(3)的外輪廓是基準螺紋(30)，圍繞自己的一 個旋轉軸線(X-X)旋轉；b) 確定螺紋產品(200)和至少一個檢測輥(3)之間的旋轉；c) 在步驟b)中檢測壓輥工具(2)和至少一個檢測輥(3)的相對位置。
21. 根據權利要求20所述的螺紋產品的檢測方法，步驟a)包括在與檢 測輥(3)的轉動軸線X-X成正交的平面上，沿著一個預定方向Z運動壓輥工具(2)和/或至少一個檢測輥(3)。
22. 根據權利要求21所述的螺紋產品的檢測方法，步驟C)包括沿著所述的預定方向(Z)檢測壓輥工具(2)和至少一個檢測輥(3)之間的距離。
23. 根據權利要求20、21或22所述的螺紋產品的檢測方法，壓輥工具(2) 包括至少一個壓輥(21)，步驟b)包括旋轉至少一個壓輥(21)。
24. 根據權利要求20、 21或22所述的螺紋產品的檢測方法，步驟b)包 括旋轉至少一個檢測輥(3)。
25. 根據權利要求20、 21或22所述的螺紋產品的檢測方法，步驟b)包 括旋轉至少一個螺紋產品(200)。
26. 根據權利要求20或22所述的螺紋產品的檢測方法，還包括以下步驟: dl)如果在步驟c)中所檢測的距離在預定的公差範圍內，則生成一個接收螺紋產品(200)的信號，或者d2)如果在步驟c)中所檢測的距離在預定公差範圍之外，則生成一個報 廢螺紋產品(200)的信號。
全文摘要
螺紋產品的檢測裝置(100)包括一個檢測機構(1)，用以接收自由旋轉的螺紋產品(200)。檢測機構(1)包括壓輥工具(2)和至少一個檢測輥(3)，檢測輥的外輪廓是基準螺紋(30)，圍繞一個旋轉軸線(X-X)旋轉。壓輥工具(2)和至少一個檢測輥(3)可相互定位，以確定檢測機構(1)的工作設置，在工作中壓輥工具和檢測輥與螺紋產品(200)做側面配合接觸；電機部分控制螺紋產品(200)和至少一個檢測輥(3)之間的旋轉；檢測工具(5)用以檢測壓輥工具(2)和至少一個檢測輥(3)之間的相對位置。文中也對本檢測裝置(100)檢測螺紋產品的方法做了描述。
文檔編號G01B5/20GK101270969SQ20081000748
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月12日 優先權日2007年3月23日
發明者維格諾 斯蒂維諾 申請人:義大利希皮埃(Cpa)檢測設備有限公司