专利名称：一种用于汽车玻璃检测的三坐标测量机的定位夹具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种夹具装置，特别是涉及一种用于汽车玻璃检测的三坐标测量机的定位夹具。
背景技术：
三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine,简称“CMM”)是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三坐标量床。它设有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统(如光学尺)经数据处理器或计算机等计算出待测工件的各点坐标(X轴、Y轴、Z轴)。三坐标测量机广泛应用于汽车、电子、五金、塑胶、模具等行业中，可以对待测工件的尺寸、形状和形位公差进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务。三坐标测量机在测量前一般包括三个主要步骤:一是预定位，即待测工件通过定位夹具固定在某一位置上；二是三坐标测量机对定位后的待测工件预设坐标轴；三是三坐标测量机对待测工件开始采点探测。其中，定位夹具的功能是对待测工件进行定位和固定，以便于三坐标测量机对待测工件进行预设坐标轴的方向。在玻璃行业的三坐标测量中，现有技术的定位夹具结构包括:一平整的夹具定位板，其上设有点状阵列排列的定位孔；以及四根支撑柱，支撑柱由一支撑座和一支撑杆组成，支撑座可以通过定位孔与夹具定位板固定，支撑杆的一端是球形或弧面，能与待测工件点接触，支撑杆的另一端与支撑座以螺纹方式旋接，能调节支撑杆上下移动。以矩形汽车天窗的三坐标测量为例，生产厂商需要通过大批量地对天窗玻璃产品进行三坐标测量，了解产品与设计尺寸是否存在差异。测量时，天窗玻璃的预定位包括如下步骤:1、操作人员或机械手臂首先将天窗玻璃放置于三根非直线排列的支撑柱之上，天窗玻璃与支撑柱的端点为点接触，根据三点确定一个面的原理，天窗玻璃可以放置于三根支撑柱上；2、对第四根支撑柱进行微调，使之与天窗玻璃接触，并使天窗玻璃在Z轴方向(SP垂直与夹具定位板的方向)保持固定不动，这是由于天窗玻璃并非是平面的，是有一定曲面的；3、预设待测工件的三坐标轴，即垂直与夹具定位板的方向为Z轴，天窗玻璃的长边方向和短边方向可以分别设置为X轴和Y轴；4、三坐标测量机采集天窗玻璃的各个点，并与计算机中的产品设计图纸进行比较。当测量完第一块天窗玻璃后，操作人员或机械手臂从定位夹具上取走该天窗玻璃，并放置下一块天窗玻璃进行测量。然而，由于第二块天窗玻璃的位置不可能恰好落入上一块设置好的坐标轴位置，既X轴方向和Y轴方向与原先的设置会有一定偏差，因此不得不通过手动微调天窗玻璃的摆放位置，使第二块天窗玻璃的坐标轴与第一块的预设坐标轴相一致。整个调整过程需要花费一个小时左右的工时，费时费力，而且由于是手动调整，对操作技术的要求高，且仍不能保证较高的精确度。由上可知，现有技术的缺陷在于，每次测试工件前，都需要对待测工件的摆放位置进行繁琐的人工校对和反复调整，从而直接导致工作效率低，预设坐标轴准确度差，测量成本偏高。中国专利号为200820033568.3的实用新型公开了一种三坐标测量装置，它利用夹具定位板与三个定位销首先对一个零件夹具进行定位，零件夹具配合设于其上方的夹持定位柱再对待测工件进行定位。该实用新型虽然通过双重定位的方式一定程度上减少了待测工件位置的反复调整，但是由于该实用新型中的实施方式只适用于定位平面结构的工件，不适用于汽车天窗一类带有弧度或形状不规则的产品，所以为适应每种待测工件的形状，就必须选择或设计制作一种零件夹具。显然这不符合柔性制造趋势，而且设计或选择合适的零件夹具同样需要较长的时间和较多的精力。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于三坐标测量机的定位夹具，它在首件待测工件预定位完成后，能免去后续待测工件的预定位步骤，减少反复调整工序的人力和时间，提高工作效率和测量精度。本实用新型的原理在于，利用定位装置，使待测工件每次或多次放置并固定在定位夹具的支撑杆上时，其位置不会发生变化，从而保证首次待测工件的预设三标轴可以用于后续的待测工件，同时也省略了后续预定位的步骤。本实用新型的目的可采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种三坐标测量机的定位夹具，其至少包括夹具定位板以及固定设置于夹具定位板之上的支撑柱，所述夹具定位板上设有分别位于待测工件相邻两侧的第一定位装置和第二定位装置。本实用新型的目的还采用以下技术措施进一步实现。前述的定位夹具，其中所述第一定位装置的下端固定在所述夹具定位板之上，并与待测工件的一侧形成线接触。前述的定位夹具，其中所述第一定位装置为两根以上的挡柱，挡柱与待测工件的一侧均形成接触点，所述接触点位于一直线上。前述的定位夹具，其中挡柱上设有一夹钳，该夹钳具有用于与待测工件相接触的夹甜头。前述的定位夹具，其中所述挡柱与待测工件接触的区域为弧面结构。前述的定位夹具，其中所述第一定位装置为一根挡柱，所述挡柱与待测工件的一侧具有至少两个分离的接触点，所述接触点位于一直线上。前述的定位夹具，其中所述挡柱与待测工件接触的区域为波浪结构。前述的定位夹具，其中所述挡柱与待测工件接触的一面为平面。前述的定位夹具，其中所述挡柱与所述夹具定位板通过螺纹方式连接。前述的定位夹具，其中所述第二定位装置与待测工件的另一侧有一个以上的接触点。[0027]前述的定位夹具，其中所述第二定位装置为一根挡柱，所述挡柱下端固定在所述夹具定位板之上。前述的定位夹具，其中所述第二定位装置为一根挡柱，所述挡柱设置在一滑轨装置之上，所述滑轨装置固定在所述夹具定位板之上。前述的定位夹具，其中所述挡柱与待测工件接触的一面为弧面结构。前述的定位夹具，其中所述夹具定位板上设有形状相同，且呈点状阵列排列的定位孔。前述的定位夹具，其中所述定位孔为螺纹孔。前述的定位夹具，其中所述夹具定位板为一块上表面平整的金属板。前述的定位夹具，其中所述夹具定位板由金属铝制成。前述的定位夹具，其中所述支撑柱为三根以上。前述的定位夹具，其中所述支撑柱与待测工件接触的上端为球形或圆弧状结构。前述的定位夹具，其中所述支撑柱下端与一支撑座连接，所述支撑座固定在所述夹具定位板之上。前述的定位夹具，其中所述支撑柱的下端为外螺纹结构，与所述定位孔或支撑座螺纹连接。利用上述定位夹具进行的三坐标测量中，由于上述定位夹具可对待测工件的三个方向进行定位，并保持状态不变，进而保证各待测工件与所述定位夹具的相对位置一致。因而，在后续各次的测量过程中可直接以前面测量中已建立的坐标系为基准直接进行测量读数，而不再需要对重新放置的待测产品进行预定位操作。这可以极大地节约每次的测量时间。
图1是根据本实用新型实施例的定位夹具的立体结构图，其中待测量的天窗玻璃已被定位在其上；图2是图1定位夹具另一视角的结构图，其中待测量的天窗玻璃已除去；图3是图1定位夹具中的支撑柱的立体结构图；图4为图1定位夹具中的第一定位装置的立体结构图；图5是图1定位夹具中的第二定位装置的立体结构图。
具体实施方式
图1是一个天窗玻璃8 (待测工件)设置在定位夹具上的状态示意图，图2是定位夹具的示意图。如图1、图2，天窗玻璃8大致为具有四个圆角的矩形，其包括两长边及两短边(未标示)。所述定位夹具包括用于承载/支撑天窗玻璃8的支撑柱23、与所述长边相接触的第一定位装置30，及与所述短边相接触的第二定位装置40。其中，所述第一定位装置30包括两个相距一定距离的挡柱，分别与所述天窗玻璃8的一长边上的两点/处相接触，第二定位装置40为一根挡柱，与所述天窗玻璃8的一短边相接触，第一定位装置30与第二定位装置40能共同保证所述天窗玻璃8在平面内被唯一定位。当然，在其它实施例中，第二定位装置40为两根挡柱与第一定位装置30为一根挡柱；或者第一定位装置30、第二定位装置40都为一根挡柱，但其中的至少一个与天窗玻璃8为线接触，也可实现上述功能。在本实施例中，定位夹具还包括夹具定位板10 ;支撑柱23、第一定位装置30与第二定位装置40均固定/安装在夹具定位板10的上表面，从而使它们成为一个整体。该夹具定位板10可以为一块上表面平整的金属板，比如铝板。夹具定位板10的上表面上设有多个螺纹孔(在其它实施例中，螺纹孔也可替换为其它具有安装功能〈比如过盈装配〉的定位孔)，对应的，支撑柱23与第二定位装置40通过螺栓/螺钉安装在夹具定位板10的螺纹孔。另外，螺纹孔在所述上表面紧密并呈矩阵式排布，因而支撑柱23与第二定位装置40固定在夹具定位板10上的位置可变换，从而使得该定位夹具可用于定位不同尺寸的天窗玻璃8。另外，虽然在本实施例中第一定位装置30是焊接或一体形成在夹具定位板10，但在其它实施例，它同样也可以是以螺纹方式安装在夹具定位板10上。支撑柱23的数目为三根以上(本实施例为四个)。支撑柱23与所述夹具定位板10垂直，其与待测工件(即天窗玻璃8)接触的上端为球形或弧状结构，如图3所示，一方面可减小支撑柱23与天窗玻璃8之间的接触面积，使它们之间为点接触，从而有利于提高多个支撑柱23整体对天窗玻璃8的定位精确度；另一方面也可防止支撑柱23对天窗玻璃8的损伤。支撑柱23可直接安装在夹具定位板10上(比如可在支撑柱的下端设置外螺纹结构，进而直接连接夹具定位板10的螺纹孔)，也可间接安装在夹具定位板10上。在本实施例中，所述支撑柱23的下端与一支撑座22连接，所述支撑座固定在所述夹具定位板之上，如图3所示。支撑座22整体呈立方体状，其底部焊接或一体形成在一安装板21的中间，而暴露安装板21四角的螺纹孔；支撑座22的顶表面形成螺纹孔，相应的，支撑柱23底端表面设有外螺纹，从而使得支撑柱23可通过其旋入螺纹孔的深度而控制其高度，进而实现对天窗玻璃8高度的控制。其中，安装板21为矩形薄片，其四角均设有螺纹孔(未标示)，通过穿过该孔的螺栓即可将其安装至夹具定位板10。所述第一定位装置30和第二定位装置40的下端固定在所述夹具定位板10之上，并与待测工件的一侧形成点接触。作为一种实施方式，所述第一定位装置30至少有两根以上的挡柱与待测工件相接触。为避免对待测工件的接触破坏，所述挡柱与待测工件接触的区域可以为弧面结构。在本实施例中，请参考图4，并结合图1与图2所示，第一定位装置30为两根挡柱，每根挡柱由两部分组成，上部为夹钳，下部为固定部31，夹钳包括可相对固定部31运动的挡杆(旋动螺杆)34 ;所述挡杆34运动的方向与所述天窗玻璃8的长边垂直，从而使其端面340可靠近或远离所述长边，实现与天窗玻璃8的接触与定位。所述固定部31可通过焊接或一体形成的方式与所述夹具定位板10固定连接；在其他实施例中，也可以与安装板21类似的可拆卸结构(比如螺纹连接)替换固定部31。为实现对挡杆34运动的控制，还设置有板状件32及柄部33。所述板状件32由单片板经剪切、弯折等加工工艺形成，包括平坦的基部320，及分别位于基部320两侧并自基部320向上突出的挡杆安装部324与柄部安装部322。其中，基部320四角设有螺纹孔，并通过螺栓或螺钉以表面贴附的方式安装在固定部31的上表面。挡杆安装部324由两平行板组成，两平行板内各开设有一孔，该两孔共线并组成了安装孔；挡杆34的末端部342套在该安装孔内。柄部安装部322也由两平行板组成，两平行板内各开设有一相对的孔，柄部322的一端开设有一孔，一枢轴330穿过上述三孔将柄部33以可转动地方式安装在柄部安装部322。柄部33整体呈板状，它的一部分与挡杆34相连，使得柄部33在绕枢轴330转动时可带动挡杆34 (在垂直长边方向上)移动。需注意的是，为使得柄部33的转动能顺利转化为挡杆34的直线运动，须得保证两者间的连接可吸收其它方向的运动。除柄部33外，本实施例中还在挡杆34的端部(与长边的接触端)设置夹钳头(旋动螺杆)345以实现与待测工件的可动接触。与夹钳头345直接相连的螺栓347 (图4中面朝旋动夹钳头345的面上)开设有内螺纹孔，夹钳头345利用其末端设置的外螺纹在螺栓347内旋动，从而实现其前端面340与天窗玻璃8之间距离的控制。在其它实施例中，可单独采用旋动夹甜头345，而不设直柄部33。在其它实施例中，所述第一定位装置30可仅为一根挡柱(其形状与图4中结构不同，特别是其与待测工件的接触部分)。为实现与待测工件为线接触或同一直线上两点以上的多点接触，所述挡柱与待测工件的一侧具有至少两个分离的接触点，所述接触点位于一直线上。作为一个较佳的实施方式，所述挡柱之与待测工件接触的区域可以为波浪(弧形)结构。不仅如此，为方便与待测工件的接触，上述挡柱与待测工件接触的一面可设置为一平面，而不再是多点接触。第二定位装置40与待测工件的另一侧有一个以上的接触点。在本实施例中，所述第二定位装置为一根挡柱45，如图5所示，所述挡柱45与待测工件接触的一面为弧面结构。作为一种简便的方式，所述挡柱45下端可直接固定在所述夹具定位板10之上。但为增加挡柱45活动的灵活性及活动的连续性，本实施例中，所述挡柱45设置在一滑轨装置之上，所述滑轨装置固定在所述夹具定位板10之上。所述滑轨装置可包括一滑轨和一滑块，其中所述挡柱45的下端固定在所述滑块上，所述滑轨与所述滑块配合，用于限定所述挡柱45的运动轨迹。作为一个具体实施例，如图5所示，滑轨43大体呈条状，其长度的延伸方向与天窗玻璃8长边的方向平行；在滑轨43的上表面沿其长度延伸方向开设有滑槽。滑块44安装在上述滑槽内，并可沿滑槽滑动，进而带动挡柱45移动，使其靠近或远离天窗玻璃8的短边，实现对挡柱45位置的控制。在挡柱45移动到合适位置后(比如接触到天窗玻璃8的短边)，可将挡柱45锁定在该处，以避免它的误移动；锁定的方法可以是设置在滑块44上的螺钉与滑轨43的固定等，或其它常用的方式，这里不一一描述。滑轨43可通过块体42与安装部41固定在夹具定位板10。具体的，滑轨43下表面的两端分别固定在相隔的块体42上，并借助与块体42固定相连的安装部安装在夹具定位板10。其中，所述安装部41为相隔的两个，每个呈板状，其四角处设有螺纹孔，以方便通过螺栓或螺钉将其固定在夹具定位板10上。块体42的数量为两个，分别固定在安装部41上，其可以起到加高挡柱45高度的作用，以使得第二定位装置40整体的高度与其它定位装置相当(但并不要求三个定位装置的高度相等；比如，天窗玻璃8定位后，第一定位装置30、第二定位装置40的高度会大于支撑柱23，以使得第一定位装置30、第二定位装置40能接触并限位天窗玻璃8的侧缘，参图1)。容易理解的是，本实施例中提供第一定位装置30、第二定位装置40的结构可互相替换。即，将第一定位装置30处的结构替换为第二定位装置40，或将第二定位装置40处的结构替换为第一定位装置30，也完全可实现其原先的作用。说明一点，在本实施例中，不论是用于承载天窗玻璃8的支撑柱23，还是对天窗玻璃8的侧缘进行限位的第一定位装置30、第二定位装置40，它们的主体结构都为杆状，这使得被定位后的天窗玻璃8 (如图1所示)的大部分暴露在外，从而为测量设备的探头提供移动至天窗玻璃8各位置处的空间和路径，方便了后续测量的进行。以下将结合上述定位装置对天窗玻璃的形状测量过程进行介绍。这里的形状测量目的在于检测具体产品的制造尺寸偏差，并据此筛选出次品。在实际过程中，通常是将同一批次生产出的多个产品逐个进行测量。其主要过程如下:首先，将一个天窗玻璃放置在定位夹具上；其中，支撑柱23支撑在天窗玻璃8的下表面，第一定位装置30、第二定位装置40分别接触天窗玻璃8的长边与短边。在这个过程中，为保证天窗玻璃8位置放置的合适，可配合调整支撑柱23的高度、第一定位装置30挡杆34的移动或旋动，及第二定位装置40挡柱45的滑动；在必要时，也可调整支撑柱23的安装板21、第二定位装置40的安装部41在夹具定位板10上锁定的位置。天窗玻璃8被正确放置后，锁定各定位装置的状态。不仅如此，还可以固定装置将天窗玻璃8以该状态锁定在定位装置上，防止在后续的测量中天窗玻璃8发生移动。然后，利用三坐标测量仪对已定位的天窗玻璃进行测量。比如，可以以天窗玻璃8上表面中心作为原点，以所述长边平行的方向作为X轴、以所述短边平行的方向作为Y轴、以厚度方向(即竖直方向)作为Z轴，建立坐标系；则在测量中获得的各数据均是在该坐标系内该原点的相对值。根据获得的各点数据，即可分析出产品实际形状偏差状况。一个天窗玻璃测量结束后，将其自定位夹具上取下，进行后一个天窗玻璃的测量。由于该天窗玻璃的位置与上个相同，因而，不必重新建立坐标系，而直接以之前的坐标系测量读数即可。虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求1.一种用于汽车玻璃检测的三坐标测量机的定位夹具，包括夹具定位板以及固定设置于夹具定位板之上的支撑柱，其特征在于，所述夹具定位板上设有分别位于待测工件相邻两侧的第一定位装置和第二定位装置。
2.如权利要求1所述的定位夹具，其特征在于，所述第一定位装置的下端固定在所述夹具定位板之上，并与待测工件的一侧形成线接触。
3.如权利要求2所述的定位夹具，其特征在于，所述第一定位装置为两根以上的挡柱，挡柱与待测工件的一侧均形成接触点，所述接触点位于一直线上。
4.如权利要求3所述的定位夹具，其特征在于，所述挡柱上设有一夹钳，该夹钳具有用于与待测工件相接触的夹钳头。
5.如权利要求3所述的定位夹具，其特征在于，所述挡柱与待测工件接触的区域为弧面结构。
6.如权利要求2所述的定位夹具，其特征在于，所述第一定位装置为一根挡柱，所述挡柱与待测工件的一侧具有至少两个分离的接触点，所述接触点位于一直线上。
7.如权利要求6所述的定位夹具，其特征在于，所述挡柱与待测工件接触的区域为波浪结构。
8.如权利要求7所述的定位 夹具，其特征在于，所述挡柱与待测工件接触的一面为平面。
9.如权利要求3至8任一所述的定位夹具，其特征在于，所述挡柱与所述夹具定位板通过螺纹方式连接。
10.如权利要求1至8任一所述的定位夹具，其特征在于，所述第二定位装置与待测工件的另一侧有一个以上的接触点。
11.如权利要求10所述的定位夹具，其特征在于，所述第二定位装置为一根挡柱，所述挡柱下端固定在所述夹具定位板之上。
12.如权利要求10所述的定位夹具，其特征在于，所述第二定位装置为一根挡柱，所述挡柱设置在一滑轨装置之上，所述滑轨装置固定在所述夹具定位板之上。
13.如权利要求12所述的定位夹具，其特征在于，所述挡柱与待测工件接触的一面为弧面结构。
14.如权利要求1所述的定位夹具，其特征在于，所述夹具定位板上设有形状相同，且呈点状阵列排列的定位孔。
15.如权利要求14所述的定位夹具，其特征在于，所述定位孔为螺纹孔。
16.如权利要求14所述的定位夹具，其特征在于，所述夹具定位板为一块上表面平整的金属板。
17.如权利要求16所述的定位夹具，其特征在于，所述夹具定位板由金属铝制成。
18.如权利要求1所述的定位夹具，其特征在于，所述支撑柱为三根以上。
19.如权利要求18所述的定位夹具，其特征在于，所述支撑柱与待测工件接触的上端为球形或圆弧状结构。
20.如权利要求18或19所述的定位夹具，其特征在于，所述支撑柱下端与一支撑座连接，所述支撑座固定在所述夹具定位板之上。
21.如权利要求18或19所述的定位夹具，其特征在于，所述支撑柱的下端为外螺纹结构，与所述定位孔 或支撑座螺纹连接。
专利摘要一种用于汽车玻璃检测的三坐标测量机的定位夹具，包括夹具定位板以及固定设置于夹具定位板之上的支撑柱。另外，所述夹具定位板上设有分别位于待测工件相邻两侧的第一定位装置和第二定位装置。利用支撑柱以及第一、第二定位装置，使待测工件每次或多次放置并固定在定位夹具的支撑杆上时，其位置不会发生变化，从而保证首次待测工件的预设三标轴可以用于后续的待测工件，同时也省略了后续预定位的步骤。
文档编号G01B21/00GK202974225SQ201220698960
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者石鹏, 卢沿成 申请人:法国圣戈班玻璃公司