专利名称：螺纹产品的检测装置和检测方法
螺纹产品的检测装置和检测方法技术领域本项发明是螺纹产品检测设备。另外，发明还包括在此检测设备上可实施的螺纹产品的检测方法。
技术背景在本章的描述和下文的相关内容中，"螺纹产品"是泛指任何一种在其长 度方向上至少有一段外螺纹的产品，例如一种螺丝或双头螺栓。一个螺纹产品自其最初成型时就可能带有螺纹缺陷，如果缺陷属于重要 类别，影响螺纹的功能，则需将螺纹产品做报废处理。有些缺陷，例如螺旋 线斜度的角度错误，很典型地是来自于螺纹的成型工序，而其它缺陷，如轮 廓形状的不规则，可在螺纹成型后出现，例如，由生产过程中的产品碰撞产 生的缺陷，或者，在表面涂装过程中由于工料放置不当而产生的缺陷。为识别并分拣出有螺纹缺陷的螺纹产品，目前已有了多种不同的自动检 测方法。在所谓的"通规"检测方法中，是将一个环规拧紧固定到待检螺纹产品 的螺纹段上从而实现检测的。这种方法可以在待检螺纹段上实现圆周方向的 完整检测，因此，可检测出位于圆周上的缺陷，但此方法由于环规的拧紧和 松开需要一定的时间，检测速度极为缓慢。另外，有时环规在待检螺纹产品 上的拧入困难会导致将无缺陷产品也错误地判定为废品。在夹具咬合方法中，通过将两个或多个带有待检螺纹凹形印的夹具和螺 纹产品咬合起来做检测。将螺纹产品做旋转运动，可以在其圆周方向进行完 整检测。无论是"通规"还是夹具咬合的检测方法，都需要准备大量的检测工具 (如前面两种方法的环规和夹具)，要根据不同的待检螺距、螺纹产品的直径 来准备数量众多的检测工具。另外，这两种方法中的检具的磨损率都比较高， 在使用中需要进行高频次的检査和更换。在光学方法中，观测装置提供一个影像，例如，待检螺纹产品的纵向轮 廓拍照影像或激光扫描影像。影像经过处理，通过一个专用的检查方式与一 个样件轮廓做对比。也可以增加观测装置的数量，以获得分布在圆周上的多个纵向轮廓的图像，但这样会使检测设备变得更复杂并增大设备的体积。另 外一种替代方法，是使螺纹产品转动，从同一个观测装置上获得多个轮廓， 不过此方法的处理时间会更长。另外，在一般情况下，由于待检螺纹产品上 存在与产品无关的杂质微粒，光学方法也会产生错误的检测结果。螺纹产品生产商对所提供螺纹产品的不断降低缺陷率的需求，和当前按 照百万分比计算废品率的产品订单需求，要求开发更精细和快速的检测螺纹 产品的装置和方法，采用已知检测方法的基准，并避免上述检测方法中的不 利因素。发明内容因此，本项发明的基础技术问题是，发明一台螺纹产品检测装置和方法， 对螺纹产品的螺纹段沿着整个圆周方向进行简单而快速的检测。 本项发明的第一部分，螺纹产品的螺纹检测装置发明包括 一个检测机构，用以接收自由旋转的螺纹产品。这个检测机构包括压辊 工具和至少一个检测辊，检测辊的外轮廓是基准螺纹，围绕一个旋转轴线旋转，压辊工具和至少一个检测辊可相互定位，以确定检测机构的工作设置，在 工作中压辊工具和检测辊与螺纹产品做侧面配合接触； 电机控制螺纹产品和至少 一个检测辊之间的旋转； 检测工具用于检测压辊工具和至少一个检测辊之间的相对位置。 通过发明的装置，螺纹产品的螺纹缺陷检测被转化为检测辊和压辊工具 之间相对位置的检测。如果螺纹没有缺陷，在检测机构的工作操作中，这些 产品将处于一个相对正确和已知的位置，这是典型的螺纹产品中径功能。而 如果螺纹有缺陷，检测辊的基准螺纹无法正确重合螺纹产品的螺纹，因此， 在与螺纹产品相接触时或在沿着螺纹圆周进行检测期间，检测辊和压辊工具 不会处于正确的相对位置上，在实现相对位置的同时也确定检测辊和螺纹销 之间的旋转。实际相对位置相对于正确相对位置的偏移程度也代表了所检测 缺陷的严重程度。因此，本项发明装置的优势是可以对螺纹产品的螺纹段在所有圆周上进 行简单而高精度的检测。另外，由于检测是通过检测辊和螺纹产品之间的相 对旋转来进行的，所以，极大地縮短了检测时间。此发明装置上实现的检测 速度完全可以运用到螺纹产品的生产线上，不会影响生产速度。另外，辊子作为检测工具的使用使检测装置具有很高的灵活性，例如，可以使用同一个辊子来检测螺纹一致但直径不同的产品。 发明装置的主要性能在下文中有说明。本项发明的第二部分，发明包括检测螺纹产品螺纹的方法，其检测步骤 包括a) 将压辊工具和至少一个检测辊与一个自由旋转的螺纹产品做侧面 配合接触，检测辊围绕一个自身轴线旋转，其外围是基准螺纹；b) 在上述螺纹产品和至少一个检测辊之间确定一个旋转；c) 在上述b)中，检测压辊工具和至少一个检测辊的相对位置。本检测方式的基准在发明装置上，具有与上述其它检测方法类似的优势， 特别是与其它方法在整个螺纹圆周上实现螺纹完整检测的可能性方面相比 较，其检测时间大大縮减。发明的检测方法性能在下文中有说明。本项发明的更多性能和优势在下文中有明确说明，下文是装置所实现的优秀实践的描述，还有以下图纸做参考
图1是本项发明的螺纹产品螺纹检测装置的剖面图的一个部分侧面视 图，非工作状态；图2是图1装置的顶视图；图3是图1装置剖面图的部分侧视图，工作状态； 图4是图1装置的顶视图，是图3中所表示的工作状态；图5是图1中比例放大的螺纹产品一个零件和检测装置检测辊的视图。
具体实施方式
在图1-4中，100表示本项发明的螺纹检测装置。检测装置100包括一个检测机构1，用于接收一个螺纹产品200，例如是 一个螺丝或双头螺栓，进行螺纹检测。螺纹产品200被一个专用的支撑结构 300支撑在检测结构1中，可自由转动。检测机构1包括压辊工具2和一个检测辊3，检测辊围绕一个X-X轴线 转动，其外围是一个基准螺纹30，基准是根据待检螺纹产品200的螺纹性能 要求来制定的。压辊工具2和检测辊3是可以相互定位的，以便确定检测机 构1的一个工作设置状态(图3和4)，在工作状态中，二者与螺纹产品200形成侧面接触。特别是，在检测机构l的工作设置状态中，检测辊3的基准螺纹30与螺纹产品200的至少一个螺纹段形成接触。另外，检测装置100还包括电机4，用以控制螺纹产品200和检测辊3 之间的转动，检测工具5用以检测压辊工具2和检测辊3之间的相对位置变压辊工具2包括至少一个压辊21，旋转轴线为Y1-Y1，与检测辊3的旋 转轴线平行。由于这些性能，在检测机构1的工作状态中，当螺纹产品200 和检测辊3之间形成转动时，可以很好地避免螺纹产品200和压辊工具2之 间的滑动。为完善本发明的工作性能，还采用了第二个压辊22，其转动轴线为 Y2-Y2，实际上与检测辊的转动轴线X-X是平行的。这样就很大程度上提高了 螺纹产品200与压辊工具2的接触面积，能更好地避免上述的滑动。发明更为可取的一点是，检测辊3联结在自己的一个转动轴33上，转动 轴是可拆除的，以便使用不同的检测辊3对各种类型或各种高度的基准螺纹 30进行检测。另外，检测辊3与转动轴33是同轴向活动联结的，这使检测辊3与螺纹 产品200在到达侧面配合时的相互配合变得更为简易。基准螺纹30可以是直接刻制在检测辊3上，如本方案中的图5所示。或 者，也可以将固定或非固定的标准线螺旋缠绕到原本光滑的辊子上而制成基 准螺纹。无论哪种方式，基准螺纹30都包括其主体部分31和凹陷部分32，它们 所对应的分别是牙峰和牙谷(见图5)。通过正确确定基准螺纹主体部分31 和凹陷部分32的尺寸，可以确定基准螺纹30在检测中对待检螺纹上可能存 在的缺陷的灵敏度。特别是，对应牙峰的主体部分31可以对牙谷中可能存在 的多余材料进行公差的测定主体部分越小，检测就更敏感。相反的是，凹 陷部分32的宽度可以测定由可能的损伤导致的螺纹牙峰上的材料过多其宽 度越小，检测就越敏感。确定检测辊3和压辊21、 22的尺寸时要考虑到这些部件的质量，以便在 使用检测装置100时，所产生的惯性与电机4和可接受尺寸相适配。另外， 检测辊3的高度应该根据待检螺纹产品200的螺纹段的高度来选择。在检测机构1的工作设置中，压辊工具2与其本身特殊形状和检测辊3 不相关，可以就位到螺纹产品200的对侧(图3和4)。这样，在检测中可以确保螺纹产品200具备更好的稳定性，还可以保证螺纹缺陷检测中的理想检测条件，螺纹缺陷检测是通过检测压辊工具2和检测辊3之间的相对位置的变化来进行的，对此，请参阅下文中使用本发明方法所做检测的明确描述。将检测机构1调整至工作设置状态，需将压辊工具2和检测辊3的相对 位置进行简单的调整，即沿着图1和2中标有双箭头Z的预定方向、在一个 与检测辊3的转动轴线X-X成正交的平面上，对这两个工具中的一个或两个在本文所示中，检测辊3有一个固定位置，而压辊工具2安装在一个活 动滑块6上，滑块可以沿着Z方向平移至一个专用的板7上，板7垂直于检 测辊3的X-X转动轴线。活动滑块6的平移由一个常规类型的轨条8做导向。 活动滑块6的移动是由常规的促动器9控制的，例如，电气、电磁、气动或 液压促动器。通过促动器9，可调整压辊部件对螺纹产品200和检测辊3所 发出的推动力。电机4属于常规类型，是可以选择的，例如，可以选择直流电机、交流 电机、步进电机、无刷电机、气动电机。如本文中所示，电机4作用在压辊21和22的其中一个上，例如单独作 用于压辊21。在此情况下，在压辊21和压辊22之间可能需要插入传动工具 23，以将电机转矩直接传送至压辊22。当电机4与活动滑块6上安装的部件联结后，如图所示，板7上可预留 一个开口 71，大小合适，以便在活动滑块6的运动中避免电机4和板7之间 的干涉。在本文的说明中，检测工具5用于检测压辊工具2和检测辊3之间在Z 方向上的距离。检测工具5可以包含用于直接或间接检测直线距离的品牌良 好的一套模拟或数字系统。最理想的系统，要根据这些系统的精度性能、可 靠性和细密性来做选择，例如千分表、激光测距仪、电容转换器、线性转换 器、光学尺。例如，在所示的图例中(图2和4)检测工具5是由一个激光测距仪组 成的，包括一个激光源51，联结在活动滑块6上，和一个反射器52，固定联 结在支撑检测辊3的结构上。反射器52的位置在Z方向上是可以调整的，可通过一个螺丝结构53调 整。因此，在检测不同直径的螺纹产品200时，可以调节激光测距仪，使激 光源51和反射器52在检测机构1中的工作设置中保持一个理想的检测距离。检测装置100还包括一个检查单元(未在图中标识)，检査单元接收来自检査工具5的输入信号，指示检测辊3和压辊工具2在Z方向上的距离，并 在此输入信号的基础上，给出一个所检测螺纹产品200合格或报废的输出信号。在检测装置100没有用图例表示的另外一种工作设置中，可使用更多的 检测辊3。这种检测方式可以很大程度地降低螺纹产品200为做整个圆周检 测而做的旋转值，此方式随之也提高了检测速度。例如，用两个检测辊3检 测只需旋转18(T即可，而只使用一个检测辊时则需要旋转360。。与上文描述不同的更多检测方法变化还有压辊工具2不可旋转，例如， 检测一个尺寸合适的凹型表面；检测辊3在原位运动或移向压辊工具2的一 个压辊；电机4不作用在检测辊3而作用在压辊21和22的其中一个上。现在，参考图1-4，用上述检测装置100对本发明的检测方法进行描述。图1和2是带有检测机构1的检测装置100的非工作设置图，图中压辊 工具2和检测辊3是相互定位的，以便在二者中间可容纳下待检测的螺纹产 品200。在检测方式的第一阶段，压辊工具2和检测辊3与螺纹产品200做侧面 配合，螺纹产品在配合之前位于检测机构1的一个专用位置上。在第一阶段，在与检测辊3的转动轴线X-X成正交的平面上，沿着一个 预定方向Z移动压辊工具2和/或检测辊3。按照装置1实现的最优检测方式 和上文所述的内容，检测辊3是固定的，则需要移动压辊工具2。这个步骤结束之后，检测机构位于其工作位置上(见图3和图4)。在此 工作状态下，压辊工具2和检测辊3与螺纹产品200实现侧面配合，其配合 距离在Z方向上，距离大小取决于螺纹产品200的直径，也有可能取决于螺 纹上存在的缺陷。螺纹上的缺陷会导致检测辊3的基准螺纹30和螺纹产品 200的螺纹配合不佳，或者，在某些较为极端的情况下，是无法配合的。另外，在工作状态下，压辊工具2和检测辊3与螺纹产品200是通过一 个预定推力被保持侧面配合的。在检测装置100的最优实践中以及上述描述 中，这个推力是由活动滑块6的促动器9产生的。在方法的下一个步骤中，将确定螺纹产品200和检测辊3之间的转动。 以检测装置100的最优实践及上述描述为例，压辊工具2是由压辊21和22 组成的，在此阶段，通过联接到压辊21上的电机4使压辊21转动。压辊21 的转动通过传动工具23直接传送给压辊22。在检测机构l (图4)的工作状态中，当压辊21和22与螺纹产品200、检测辊3实现接触后，压辊21和22 的转动会通过此接触被传送至螺纹产品200和检测辊3。当然，接触旋转的 传动原理仍然有效，运动链的机动部件可以是压辊22或检测辊3，或者是， 根据检测装置100的配置要求，在存在传动工具23的情况下可以是其一个部 件。旋转步骤的实施方式实现了对螺纹产品200的全圆周方向的检査。特别 是，如果只用一个检测辊3，旋转步骤要保证螺纹产品200做至少360。的旋 转。而如果使用更多的检测辊3，螺纹产品200的旋转值也可低于360。，在 此情况下，实际旋转值要根据所用检测辊的数量按比例计算。所发明的检测方法还包括一个检测压辊工具2和检测辊3之间相对位置 的歩骤。以检测装置100的良好实践和上述描述为例，这个步骤是检测压辊 工具2和检测辊3在Z方向上的距离，Z是活动滑块6的滑动方向，上面安 装有压辊21和22。在基准距离的一个预定公差范围内对一个距离做的检测，是所检螺纹产 品200上是否存在缺陷的一项指标。相对于被检测出的缺陷数目，对基准距 离和公差范围宽度所做的选择可确定检测方法的敏感性。检测方法还包括一个信号产生阶段。当上述检测距离在预定公差范围内 时，就会产生一个接受被检螺纹产品200的信号，或者相反地，如果检测距 离在公差范围之外，则产生一个报废被检螺纹产品200的信号。
权利要求
1.螺纹产品的检测装置(100)，包括一个检测机构(1)，用于接收自由旋转的螺纹产品(200)，此检测机构(1)包括压辊工具(2)和至少一个检测辊(3)，检测辊的外轮廓是基准螺纹(30)，围绕一个旋转轴线(X-X)旋转，压辊工具(2)和至少一个检测辊(3)可相互定位，以确定检测机构(1)的工作设置，在工作中压辊工具和检测辊与螺纹产品(200)实现侧面配合；电机(4)控制螺纹产品(200)和至少一个检测辊(3)之间的旋转；检测工具(5)用以检测压辊工具(2)和至少一个检测辊(3)之间的相对位置。
2. 根据权利要求l所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的压辊 工具(2)包括至少一个压辊(21)，压辊(21)的选择轴线为(Y1-Y1)，实际 上其轴线是与所述的至少一个检测辊(3)的旋转轴线(X-X)是平行的。
3. 根据权利要求l所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的压辊 工具(2)包括两个压辊(21， 22)，它们有各自的旋转轴线(Y1-Yl， Y2-Y2)， 实际上与所述的至少一个检测辊(3)的旋转轴线(X-X)是平行的。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100) 的压辊工具(2)和所述的至少一个检测辊(3)是可定位的，以便于在工作设 置中处于螺纹产品(200)的相对面。
5. 根据权利要求4所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的压辊 工具(2)禾n/或至少一个检测辊(3)，在与检测辊(3)的旋转轴线(X-X)成 正交的一个平面上，沿着一个预定的方向(Z)是活动的。
6. 根据权利要求5所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的检测 工具(5)用于检测压辊工具(2)和检测辊(3)之间在所述的预定方向(Z) 上的距离。
7. 根据权利要求6所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的至少 一个检测辊(3)有一个固定位置，压辊工具(2)安装在一个活动滑块(6)上， 可以沿着所述的预定方向(Z)进行平移。
8. 根据权利要求6所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的压辊 工具(2)有一个固定的位置，而所述的至少一个检测辊(3)安装在活动滑块(6)上，可以沿着所述的预定方向(Z)进行平移。
9. 根据权利要求2或3所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的电机(4)作用于所述的至少一个压辊(21)上。
10. 根据权利要求1、 2或3所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100) 的电机(4)作用于所述的至少一个检测辊(3)上。
11. 根据权利要求l所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的电 机(4)作用于螺纹产品(200)上。
12. 根据权利要求1、 2或3所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100) 的检测辊(3)是以可拆卸的方式安装在其自己的转动轴(33)上的。
13. 根据权利要求12所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的检测 辊(3)以同轴活动的方式安装在其自己的转动轴(33)上。
14. 根据权利要求l所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的基 准螺纹(30)是在检测辊(3)上整体地制成的。
15. 根据权利要求l所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的基 准螺纹(30)是在检测辊(3)上通过螺旋缠绕标准线而制成的。
16. 根据权利要求14或15所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100) 的基准螺纹(30)包括一些主体部分(31)，对应的是螺纹的牙峰。
17. 根据权利要求16所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的基 准螺纹(30)包括一些凹陷部分(32)，对应的是螺纹的牙谷。
18. 根据权利要求l所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)的检 测工具(5)是根据机构选择的，包括千分表、激光测距仪、电容转换器、线 性转换器、光学尺。
19. 根据权利要求l所述的螺纹产品的检测装置，检测装置(100)还包 括一个检测单元，用于接收来自检测工具(5)的输入信号，并输出一个接收或 报废所检螺纹产品(200)的信号。
20. 螺纹产品的检测方法，包括以下步骤a) 将压辊工具(2)和至少一个检测辊(3)与螺纹产品(200)做侧面 配合接触，检测辊(3)的外轮廓是基准螺纹(30)，围绕自己的一 个旋转轴线(X-X)旋转；b) 确定螺纹产品(200)和至少一个检测辊(3)之间的旋转；c) 在步骤b)中检测压辊工具(2)和至少一个检测辊(3)的相对位置。
21. 根据权利要求20所述的螺纹产品的检测方法，步骤a)包括在与检 测辊(3)的转动轴线X-X成正交的平面上，沿着一个预定方向Z运动压辊工具(2)和/或至少一个检测辊(3)。
22. 根据权利要求21所述的螺纹产品的检测方法，步骤C)包括沿着所述的预定方向(Z)检测压辊工具(2)和至少一个检测辊(3)之间的距离。
23. 根据权利要求20、21或22所述的螺纹产品的检测方法，压辊工具(2) 包括至少一个压辊(21)，步骤b)包括旋转至少一个压辊(21)。
24. 根据权利要求20、 21或22所述的螺纹产品的检测方法，步骤b)包 括旋转至少一个检测辊(3)。
25. 根据权利要求20、 21或22所述的螺纹产品的检测方法，步骤b)包 括旋转至少一个螺纹产品(200)。
26. 根据权利要求20或22所述的螺纹产品的检测方法，还包括以下步骤: dl)如果在步骤c)中所检测的距离在预定的公差范围内，则生成一个接收螺纹产品(200)的信号，或者d2)如果在步骤c)中所检测的距离在预定公差范围之外，则生成一个报 废螺纹产品(200)的信号。
全文摘要
螺纹产品的检测装置(100)包括一个检测机构(1)，用以接收自由旋转的螺纹产品(200)。检测机构(1)包括压辊工具(2)和至少一个检测辊(3)，检测辊的外轮廓是基准螺纹(30)，围绕一个旋转轴线(X-X)旋转。压辊工具(2)和至少一个检测辊(3)可相互定位，以确定检测机构(1)的工作设置，在工作中压辊工具和检测辊与螺纹产品(200)做侧面配合接触；电机部分控制螺纹产品(200)和至少一个检测辊(3)之间的旋转；检测工具(5)用以检测压辊工具(2)和至少一个检测辊(3)之间的相对位置。文中也对本检测装置(100)检测螺纹产品的方法做了描述。
文档编号G01B5/20GK101270969SQ20081000748
公开日2008年9月24日 申请日期2008年3月12日 优先权日2007年3月23日
发明者维格诺 斯蒂维诺 申请人:意大利希皮埃(Cpa)检测设备有限公司