一種用于汽車玻璃檢測的三坐標測量機的定位夾具的制作方法

專利名稱：一種用于汽車玻璃檢測的三坐標測量機的定位夾具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種夾具裝置，特別是涉及一種用于汽車玻璃檢測的三坐標測量機的定位夾具。
背景技術：
三坐標測量機(Coordinate Measuring Machine,簡稱“CMM”)是指在一個六面體的空間范圍內，能夠表現幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器，又稱為三坐標測量儀或三坐標量床。它設有可作三個方向移動的探測器，可在三個相互垂直的導軌上移動，以接觸或非接觸等方式傳送訊號，三個軸的位移測量系統(如光學尺)經數據處理器或計算機等計算出待測工件的各點坐標(X軸、Y軸、Z軸)。三坐標測量機廣泛應用于汽車、電子、五金、塑膠、模具等行業中，可以對待測工件的尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測，從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務。三坐標測量機在測量前一般包括三個主要步驟:一是預定位，即待測工件通過定位夾具固定在某一位置上；二是三坐標測量機對定位后的待測工件預設坐標軸；三是三坐標測量機對待測工件開始采點探測。其中，定位夾具的功能是對待測工件進行定位和固定，以便于三坐標測量機對待測工件進行預設坐標軸的方向。在玻璃行業的三坐標測量中，現有技術的定位夾具結構包括:一平整的夾具定位板，其上設有點狀陣列排列的定位孔；以及四根支撐柱，支撐柱由一支撐座和一支撐桿組成，支撐座可以通過定位孔與夾具定位板固定，支撐桿的一端是球形或弧面，能與待測工件點接觸，支撐桿的另一端與支撐座以螺紋方式旋接，能調節支撐桿上下移動。以矩形汽車天窗的三坐標測量為例，生產廠商需要通過大批量地對天窗玻璃產品進行三坐標測量，了解產品與設計尺寸是否存在差異。測量時，天窗玻璃的預定位包括如下步驟:1、操作人員或機械手臂首先將天窗玻璃放置于三根非直線排列的支撐柱之上，天窗玻璃與支撐柱的端點為點接觸，根據三點確定一個面的原理，天窗玻璃可以放置于三根支撐柱上；2、對第四根支撐柱進行微調，使之與天窗玻璃接觸，并使天窗玻璃在Z軸方向(SP垂直與夾具定位板的方向)保持固定不動，這是由于天窗玻璃并非是平面的，是有一定曲面的；3、預設待測工件的三坐標軸，即垂直與夾具定位板的方向為Z軸，天窗玻璃的長邊方向和短邊方向可以分別設置為X軸和Y軸；4、三坐標測量機采集天窗玻璃的各個點，并與計算機中的產品設計圖紙進行比較。當測量完第一塊天窗玻璃后，操作人員或機械手臂從定位夾具上取走該天窗玻璃，并放置下一塊天窗玻璃進行測量。然而，由于第二塊天窗玻璃的位置不可能恰好落入上一塊設置好的坐標軸位置，既X軸方向和Y軸方向與原先的設置會有一定偏差，因此不得不通過手動微調天窗玻璃的擺放位置，使第二塊天窗玻璃的坐標軸與第一塊的預設坐標軸相一致。整個調整過程需要花費一個小時左右的工時，費時費力，而且由于是手動調整，對操作技術的要求高，且仍不能保證較高的精確度。由上可知，現有技術的缺陷在于，每次測試工件前，都需要對待測工件的擺放位置進行繁瑣的人工校對和反復調整，從而直接導致工作效率低，預設坐標軸準確度差，測量成本偏高。中國專利號為200820033568.3的實用新型公開了一種三坐標測量裝置，它利用夾具定位板與三個定位銷首先對一個零件夾具進行定位，零件夾具配合設于其上方的夾持定位柱再對待測工件進行定位。該實用新型雖然通過雙重定位的方式一定程度上減少了待測工件位置的反復調整，但是由于該實用新型中的實施方式只適用于定位平面結構的工件，不適用于汽車天窗一類帶有弧度或形狀不規則的產品，所以為適應每種待測工件的形狀，就必須選擇或設計制作一種零件夾具。顯然這不符合柔性制造趨勢，而且設計或選擇合適的零件夾具同樣需要較長的時間和較多的精力。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種用于三坐標測量機的定位夾具，它在首件待測工件預定位完成后，能免去后續待測工件的預定位步驟，減少反復調整工序的人力和時間，提高工作效率和測量精度。本實用新型的原理在于，利用定位裝置，使待測工件每次或多次放置并固定在定位夾具的支撐桿上時，其位置不會發生變化，從而保證首次待測工件的預設三標軸可以用于后續的待測工件，同時也省略了后續預定位的步驟。本實用新型的目的可采用以下技術方案來實現。依據本實用新型提出的一種三坐標測量機的定位夾具，其至少包括夾具定位板以及固定設置于夾具定位板之上的支撐柱，所述夾具定位板上設有分別位于待測工件相鄰兩側的第一定位裝置和第二定位裝置。本實用新型的目的還采用以下技術措施進一步實現。前述的定位夾具，其中所述第一定位裝置的下端固定在所述夾具定位板之上，并與待測工件的一側形成線接觸。前述的定位夾具，其中所述第一定位裝置為兩根以上的擋柱，擋柱與待測工件的一側均形成接觸點，所述接觸點位于一直線上。前述的定位夾具，其中擋柱上設有一夾鉗，該夾鉗具有用于與待測工件相接觸的夾甜頭。前述的定位夾具，其中所述擋柱與待測工件接觸的區域為弧面結構。前述的定位夾具，其中所述第一定位裝置為一根擋柱，所述擋柱與待測工件的一側具有至少兩個分離的接觸點，所述接觸點位于一直線上。前述的定位夾具，其中所述擋柱與待測工件接觸的區域為波浪結構。前述的定位夾具，其中所述擋柱與待測工件接觸的一面為平面。前述的定位夾具，其中所述擋柱與所述夾具定位板通過螺紋方式連接。前述的定位夾具，其中所述第二定位裝置與待測工件的另一側有一個以上的接觸點。[0027]前述的定位夾具，其中所述第二定位裝置為一根擋柱，所述擋柱下端固定在所述夾具定位板之上。前述的定位夾具，其中所述第二定位裝置為一根擋柱，所述擋柱設置在一滑軌裝置之上，所述滑軌裝置固定在所述夾具定位板之上。前述的定位夾具，其中所述擋柱與待測工件接觸的一面為弧面結構。前述的定位夾具，其中所述夾具定位板上設有形狀相同，且呈點狀陣列排列的定位孔。前述的定位夾具，其中所述定位孔為螺紋孔。前述的定位夾具，其中所述夾具定位板為一塊上表面平整的金屬板。前述的定位夾具，其中所述夾具定位板由金屬鋁制成。前述的定位夾具，其中所述支撐柱為三根以上。前述的定位夾具，其中所述支撐柱與待測工件接觸的上端為球形或圓弧狀結構。前述的定位夾具，其中所述支撐柱下端與一支撐座連接，所述支撐座固定在所述夾具定位板之上。前述的定位夾具，其中所述支撐柱的下端為外螺紋結構，與所述定位孔或支撐座螺紋連接。利用上述定位夾具進行的三坐標測量中，由于上述定位夾具可對待測工件的三個方向進行定位，并保持狀態不變，進而保證各待測工件與所述定位夾具的相對位置一致。因而，在后續各次的測量過程中可直接以前面測量中已建立的坐標系為基準直接進行測量讀數，而不再需要對重新放置的待測產品進行預定位操作。這可以極大地節約每次的測量時間。

圖1是根據本實用新型實施例的定位夾具的立體結構圖，其中待測量的天窗玻璃已被定位在其上；圖2是圖1定位夾具另一視角的結構圖，其中待測量的天窗玻璃已除去；圖3是圖1定位夾具中的支撐柱的立體結構圖；圖4為圖1定位夾具中的第一定位裝置的立體結構圖；圖5是圖1定位夾具中的第二定位裝置的立體結構圖。
具體實施方式
圖1是一個天窗玻璃8 (待測工件)設置在定位夾具上的狀態示意圖，圖2是定位夾具的示意圖。如圖1、圖2，天窗玻璃8大致為具有四個圓角的矩形，其包括兩長邊及兩短邊(未標示)。所述定位夾具包括用于承載/支撐天窗玻璃8的支撐柱23、與所述長邊相接觸的第一定位裝置30，及與所述短邊相接觸的第二定位裝置40。其中，所述第一定位裝置30包括兩個相距一定距離的擋柱，分別與所述天窗玻璃8的一長邊上的兩點/處相接觸，第二定位裝置40為一根擋柱，與所述天窗玻璃8的一短邊相接觸，第一定位裝置30與第二定位裝置40能共同保證所述天窗玻璃8在平面內被唯一定位。當然，在其它實施例中，第二定位裝置40為兩根擋柱與第一定位裝置30為一根擋柱；或者第一定位裝置30、第二定位裝置40都為一根擋柱，但其中的至少一個與天窗玻璃8為線接觸，也可實現上述功能。在本實施例中，定位夾具還包括夾具定位板10 ;支撐柱23、第一定位裝置30與第二定位裝置40均固定/安裝在夾具定位板10的上表面，從而使它們成為一個整體。該夾具定位板10可以為一塊上表面平整的金屬板，比如鋁板。夾具定位板10的上表面上設有多個螺紋孔(在其它實施例中，螺紋孔也可替換為其它具有安裝功能〈比如過盈裝配〉的定位孔)，對應的，支撐柱23與第二定位裝置40通過螺栓/螺釘安裝在夾具定位板10的螺紋孔。另外，螺紋孔在所述上表面緊密并呈矩陣式排布，因而支撐柱23與第二定位裝置40固定在夾具定位板10上的位置可變換，從而使得該定位夾具可用于定位不同尺寸的天窗玻璃8。另外，雖然在本實施例中第一定位裝置30是焊接或一體形成在夾具定位板10，但在其它實施例，它同樣也可以是以螺紋方式安裝在夾具定位板10上。支撐柱23的數目為三根以上(本實施例為四個)。支撐柱23與所述夾具定位板10垂直，其與待測工件(即天窗玻璃8)接觸的上端為球形或弧狀結構，如圖3所示，一方面可減小支撐柱23與天窗玻璃8之間的接觸面積，使它們之間為點接觸，從而有利于提高多個支撐柱23整體對天窗玻璃8的定位精確度；另一方面也可防止支撐柱23對天窗玻璃8的損傷。支撐柱23可直接安裝在夾具定位板10上(比如可在支撐柱的下端設置外螺紋結構，進而直接連接夾具定位板10的螺紋孔)，也可間接安裝在夾具定位板10上。在本實施例中，所述支撐柱23的下端與一支撐座22連接，所述支撐座固定在所述夾具定位板之上，如圖3所示。支撐座22整體呈立方體狀，其底部焊接或一體形成在一安裝板21的中間，而暴露安裝板21四角的螺紋孔；支撐座22的頂表面形成螺紋孔，相應的，支撐柱23底端表面設有外螺紋，從而使得支撐柱23可通過其旋入螺紋孔的深度而控制其高度，進而實現對天窗玻璃8高度的控制。其中，安裝板21為矩形薄片，其四角均設有螺紋孔(未標示)，通過穿過該孔的螺栓即可將其安裝至夾具定位板10。所述第一定位裝置30和第二定位裝置40的下端固定在所述夾具定位板10之上，并與待測工件的一側形成點接觸。作為一種實施方式，所述第一定位裝置30至少有兩根以上的擋柱與待測工件相接觸。為避免對待測工件的接觸破壞，所述擋柱與待測工件接觸的區域可以為弧面結構。在本實施例中，請參考圖4，并結合圖1與圖2所示，第一定位裝置30為兩根擋柱，每根擋柱由兩部分組成，上部為夾鉗，下部為固定部31，夾鉗包括可相對固定部31運動的擋桿(旋動螺桿)34 ;所述擋桿34運動的方向與所述天窗玻璃8的長邊垂直，從而使其端面340可靠近或遠離所述長邊，實現與天窗玻璃8的接觸與定位。所述固定部31可通過焊接或一體形成的方式與所述夾具定位板10固定連接；在其他實施例中，也可以與安裝板21類似的可拆卸結構(比如螺紋連接)替換固定部31。為實現對擋桿34運動的控制，還設置有板狀件32及柄部33。所述板狀件32由單片板經剪切、彎折等加工工藝形成，包括平坦的基部320，及分別位于基部320兩側并自基部320向上突出的擋桿安裝部324與柄部安裝部322。其中，基部320四角設有螺紋孔，并通過螺栓或螺釘以表面貼附的方式安裝在固定部31的上表面。擋桿安裝部324由兩平行板組成，兩平行板內各開設有一孔，該兩孔共線并組成了安裝孔；擋桿34的末端部342套在該安裝孔內。柄部安裝部322也由兩平行板組成，兩平行板內各開設有一相對的孔，柄部322的一端開設有一孔，一樞軸330穿過上述三孔將柄部33以可轉動地方式安裝在柄部安裝部322。柄部33整體呈板狀，它的一部分與擋桿34相連，使得柄部33在繞樞軸330轉動時可帶動擋桿34 (在垂直長邊方向上)移動。需注意的是，為使得柄部33的轉動能順利轉化為擋桿34的直線運動，須得保證兩者間的連接可吸收其它方向的運動。除柄部33外，本實施例中還在擋桿34的端部(與長邊的接觸端)設置夾鉗頭(旋動螺桿)345以實現與待測工件的可動接觸。與夾鉗頭345直接相連的螺栓347 (圖4中面朝旋動夾鉗頭345的面上)開設有內螺紋孔，夾鉗頭345利用其末端設置的外螺紋在螺栓347內旋動，從而實現其前端面340與天窗玻璃8之間距離的控制。在其它實施例中，可單獨采用旋動夾甜頭345，而不設直柄部33。在其它實施例中，所述第一定位裝置30可僅為一根擋柱(其形狀與圖4中結構不同，特別是其與待測工件的接觸部分)。為實現與待測工件為線接觸或同一直線上兩點以上的多點接觸，所述擋柱與待測工件的一側具有至少兩個分離的接觸點，所述接觸點位于一直線上。作為一個較佳的實施方式，所述擋柱之與待測工件接觸的區域可以為波浪(弧形)結構。不僅如此，為方便與待測工件的接觸，上述擋柱與待測工件接觸的一面可設置為一平面，而不再是多點接觸。第二定位裝置40與待測工件的另一側有一個以上的接觸點。在本實施例中，所述第二定位裝置為一根擋柱45，如圖5所示，所述擋柱45與待測工件接觸的一面為弧面結構。作為一種簡便的方式，所述擋柱45下端可直接固定在所述夾具定位板10之上。但為增加擋柱45活動的靈活性及活動的連續性，本實施例中，所述擋柱45設置在一滑軌裝置之上，所述滑軌裝置固定在所述夾具定位板10之上。所述滑軌裝置可包括一滑軌和一滑塊，其中所述擋柱45的下端固定在所述滑塊上，所述滑軌與所述滑塊配合，用于限定所述擋柱45的運動軌跡。作為一個具體實施例，如圖5所示，滑軌43大體呈條狀，其長度的延伸方向與天窗玻璃8長邊的方向平行；在滑軌43的上表面沿其長度延伸方向開設有滑槽。滑塊44安裝在上述滑槽內，并可沿滑槽滑動，進而帶動擋柱45移動，使其靠近或遠離天窗玻璃8的短邊，實現對擋柱45位置的控制。在擋柱45移動到合適位置后(比如接觸到天窗玻璃8的短邊)，可將擋柱45鎖定在該處，以避免它的誤移動；鎖定的方法可以是設置在滑塊44上的螺釘與滑軌43的固定等，或其它常用的方式，這里不一一描述。滑軌43可通過塊體42與安裝部41固定在夾具定位板10。具體的，滑軌43下表面的兩端分別固定在相隔的塊體42上，并借助與塊體42固定相連的安裝部安裝在夾具定位板10。其中，所述安裝部41為相隔的兩個，每個呈板狀，其四角處設有螺紋孔，以方便通過螺栓或螺釘將其固定在夾具定位板10上。塊體42的數量為兩個，分別固定在安裝部41上，其可以起到加高擋柱45高度的作用，以使得第二定位裝置40整體的高度與其它定位裝置相當(但并不要求三個定位裝置的高度相等；比如，天窗玻璃8定位后，第一定位裝置30、第二定位裝置40的高度會大于支撐柱23，以使得第一定位裝置30、第二定位裝置40能接觸并限位天窗玻璃8的側緣，參圖1)。容易理解的是，本實施例中提供第一定位裝置30、第二定位裝置40的結構可互相替換。即，將第一定位裝置30處的結構替換為第二定位裝置40，或將第二定位裝置40處的結構替換為第一定位裝置30，也完全可實現其原先的作用。說明一點，在本實施例中，不論是用于承載天窗玻璃8的支撐柱23，還是對天窗玻璃8的側緣進行限位的第一定位裝置30、第二定位裝置40，它們的主體結構都為桿狀，這使得被定位后的天窗玻璃8 (如圖1所示)的大部分暴露在外，從而為測量設備的探頭提供移動至天窗玻璃8各位置處的空間和路徑，方便了后續測量的進行。以下將結合上述定位裝置對天窗玻璃的形狀測量過程進行介紹。這里的形狀測量目的在于檢測具體產品的制造尺寸偏差，并據此篩選出次品。在實際過程中，通常是將同一批次生產出的多個產品逐個進行測量。其主要過程如下:首先，將一個天窗玻璃放置在定位夾具上；其中，支撐柱23支撐在天窗玻璃8的下表面，第一定位裝置30、第二定位裝置40分別接觸天窗玻璃8的長邊與短邊。在這個過程中，為保證天窗玻璃8位置放置的合適，可配合調整支撐柱23的高度、第一定位裝置30擋桿34的移動或旋動，及第二定位裝置40擋柱45的滑動；在必要時，也可調整支撐柱23的安裝板21、第二定位裝置40的安裝部41在夾具定位板10上鎖定的位置。天窗玻璃8被正確放置后，鎖定各定位裝置的狀態。不僅如此，還可以固定裝置將天窗玻璃8以該狀態鎖定在定位裝置上，防止在后續的測量中天窗玻璃8發生移動。然后，利用三坐標測量儀對已定位的天窗玻璃進行測量。比如，可以以天窗玻璃8上表面中心作為原點，以所述長邊平行的方向作為X軸、以所述短邊平行的方向作為Y軸、以厚度方向(即豎直方向)作為Z軸，建立坐標系；則在測量中獲得的各數據均是在該坐標系內該原點的相對值。根據獲得的各點數據，即可分析出產品實際形狀偏差狀況。一個天窗玻璃測量結束后，將其自定位夾具上取下，進行后一個天窗玻璃的測量。由于該天窗玻璃的位置與上個相同，因而，不必重新建立坐標系，而直接以之前的坐標系測量讀數即可。雖然本實用新型已以較佳實施例披露如上，但本實用新型并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本實用新型的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
權利要求1.一種用于汽車玻璃檢測的三坐標測量機的定位夾具，包括夾具定位板以及固定設置于夾具定位板之上的支撐柱，其特征在于，所述夾具定位板上設有分別位于待測工件相鄰兩側的第一定位裝置和第二定位裝置。
2.如權利要求1所述的定位夾具，其特征在于，所述第一定位裝置的下端固定在所述夾具定位板之上，并與待測工件的一側形成線接觸。
3.如權利要求2所述的定位夾具，其特征在于，所述第一定位裝置為兩根以上的擋柱，擋柱與待測工件的一側均形成接觸點，所述接觸點位于一直線上。
4.如權利要求3所述的定位夾具，其特征在于，所述擋柱上設有一夾鉗，該夾鉗具有用于與待測工件相接觸的夾鉗頭。
5.如權利要求3所述的定位夾具，其特征在于，所述擋柱與待測工件接觸的區域為弧面結構。
6.如權利要求2所述的定位夾具，其特征在于，所述第一定位裝置為一根擋柱，所述擋柱與待測工件的一側具有至少兩個分離的接觸點，所述接觸點位于一直線上。
7.如權利要求6所述的定位夾具，其特征在于，所述擋柱與待測工件接觸的區域為波浪結構。
8.如權利要求7所述的定位 夾具，其特征在于，所述擋柱與待測工件接觸的一面為平面。
9.如權利要求3至8任一所述的定位夾具，其特征在于，所述擋柱與所述夾具定位板通過螺紋方式連接。
10.如權利要求1至8任一所述的定位夾具，其特征在于，所述第二定位裝置與待測工件的另一側有一個以上的接觸點。
11.如權利要求10所述的定位夾具，其特征在于，所述第二定位裝置為一根擋柱，所述擋柱下端固定在所述夾具定位板之上。
12.如權利要求10所述的定位夾具，其特征在于，所述第二定位裝置為一根擋柱，所述擋柱設置在一滑軌裝置之上，所述滑軌裝置固定在所述夾具定位板之上。
13.如權利要求12所述的定位夾具，其特征在于，所述擋柱與待測工件接觸的一面為弧面結構。
14.如權利要求1所述的定位夾具，其特征在于，所述夾具定位板上設有形狀相同，且呈點狀陣列排列的定位孔。
15.如權利要求14所述的定位夾具，其特征在于，所述定位孔為螺紋孔。
16.如權利要求14所述的定位夾具，其特征在于，所述夾具定位板為一塊上表面平整的金屬板。
17.如權利要求16所述的定位夾具，其特征在于，所述夾具定位板由金屬鋁制成。
18.如權利要求1所述的定位夾具，其特征在于，所述支撐柱為三根以上。
19.如權利要求18所述的定位夾具，其特征在于，所述支撐柱與待測工件接觸的上端為球形或圓弧狀結構。
20.如權利要求18或19所述的定位夾具，其特征在于，所述支撐柱下端與一支撐座連接，所述支撐座固定在所述夾具定位板之上。
21.如權利要求18或19所述的定位夾具，其特征在于，所述支撐柱的下端為外螺紋結構，與所述定位孔 或支撐座螺紋連接。
專利摘要一種用于汽車玻璃檢測的三坐標測量機的定位夾具，包括夾具定位板以及固定設置于夾具定位板之上的支撐柱。另外，所述夾具定位板上設有分別位于待測工件相鄰兩側的第一定位裝置和第二定位裝置。利用支撐柱以及第一、第二定位裝置，使待測工件每次或多次放置并固定在定位夾具的支撐桿上時，其位置不會發生變化，從而保證首次待測工件的預設三標軸可以用于后續的待測工件，同時也省略了后續預定位的步驟。
文檔編號G01B21/00GK202974225SQ201220698960
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者石鵬, 盧沿成 申請人:法國圣戈班玻璃公司