CN103453823B - 一种管道几何尺寸的测量机 - Google Patents
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Abstract
一种管道几何尺寸的测量机，其属于测量设备技术领域。这种测量机包括设置在操作平台上的管道夹持装置、测量装置和控制箱，管道夹持装置采用主轴箱机构和尾架机构支承待测管道，测量装置在操作平台上设置两条平行于管道夹持装置轴线的两个导轨，测量构架经测量构架驱动机构驱动在导轨上移动，在测量构架上设有游标卡尺夹具、LVDT位移计夹具、划线笔夹具和测厚仪夹具。在工作时采用电动或手动调整待测管道和测量构架的位置，测量待测管道各部位的几何尺寸或划线。该装置能综合完成管道的划线标定、任意截面直径测量、任意位置厚度测量、管道截面椭圆度测量等四项工作。具有足够高的工作可靠性，操作方便，提高定位精度、测量效果和工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道几何尺寸的测量机，其属于测量设备技术领域。
背景技术
为了确定管道的极限承载力，需要知道管道不同位置的实际几何尺寸，如任意截面直径和椭圆度、任意位置处的壁厚等。目前，这些测量工作都是使用相应仪器单独完成，尚无一个统一的测量平台，不仅效率低，而且无法精确定位、缺少测量结果分析的基准，制约了冻土区埋地管道或深水海底管道等在复杂荷载作用下的失效模式和破坏机理研究。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种管道几何尺寸的测量机，该测量机应具有集成性能好、控制精度高、可靠性好、以及操作简单等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管道几何尺寸的测量机，它包括设置在操作平台上的管道夹持装置和控制箱，它还包括设置在操作平台上的测量装置，所述管道夹持装置采用主轴箱机构和尾架机构支承待测管道，主轴箱机构包含主轴箱、环向标尺、卡盘和主轴驱动手轮，主轴驱动手轮经主轴箱中的减速齿轮组驱动设有卡盘的主轴旋转，尾架机构包含顶尖、尾架、顶尖锁紧装置和尾架手轮，尾架手轮经螺纹传动机构驱动顶尖作轴向移动；所述测量装置设置在管道夹持装置的一侧，在操作平台上设置两条平行于管道夹持装置轴线的两个导轨和一个轴向标尺，测量构架经测量构架驱动机构驱动在导轨上移动，在测量构架上设有游标卡尺夹具、LVDT位移计夹具、划线笔夹具和测厚仪夹具；在工作时，操作控制箱的开关或采用手动调整待测管道和测量构架的位置，调整安装在测量构架上测量工具的测量位置，用测量工具测量夹持在管道夹持装置上待测管道各部位的几何尺寸，调整安装在测量构架上划线笔的位置，用划线笔在待测管道上划线。
所述测量构架驱动机构采用丝杠驱动固定在测量构架下部的丝杠滚珠螺母，丝杠的一端连接一个步进电机，另一端连接一个丝杠驱动手轮。
所述控制箱上设有电源控制开关、步进电机左行启停开关、步进电机右行启停开关、电源指示灯、步进电机左行指示灯、步进电机右行指示灯、转速调节旋钮和转速旋钮启停开关。
所述游标卡尺夹具上安装测量待测管道直径的数显游标卡尺，LVDT位移计夹具上安装测量待测管道椭圆度的线性可变差动变压器，测厚仪夹具上安装测量待测管道壁厚的数字超声测厚仪。
本发明的有益效果是：这种管道几何尺寸的测量机包括设置在操作平台上的管道夹持装置、测量装置和控制箱，管道夹持装置采用主轴箱机构和尾架机构支承待测管道，测量装置在操作平台上设置两条平行于管道夹持装置轴线的两个导轨，测量构架经测量构架驱动机构驱动在导轨上移动，在测量构架上设有游标卡尺夹具、LVDT位移计夹具、划线笔夹具和测厚仪夹具。在工作时采用电动或手动调整待测管道和测量构架的位置，测量待测管道各部位的几何尺寸或划线。该装置能综合完成管道的划线标定、任意截面直径测量、任意位置厚度测量、管道截面椭圆度测量等四项工作。具有足够高的工作可靠性，操作方便，提高定位精度、测量效果和工作效率。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
图1是一种管道几何尺寸的测量机的布置图。
图2是测量构架的结构图。
图3是在测量构架上安装了测量工具和划线笔的结构图。
图4是控制箱的操作面板示意图。
图中：1、操作平台，2、主轴箱，3、环向标尺，4、卡盘，5、待测管道，6、顶尖，7、尾架，8、顶尖锁紧装置，9、尾架手轮，10、主轴驱动手轮，11、丝杠驱动手轮，12、导轨，13、丝杠，13a、丝杠滚珠螺母，14、轴向标尺，15、测量构架，16、步进电机，17、控制箱，18、游标卡尺夹具，19、LVDT位移计夹具，20、划线笔夹具，21、测厚仪夹具，22、游标卡尺，23、划线笔，24、LVDT位移计，25、测厚仪，26、电源控制开关，27、步进电机左行指示灯，28、电源指示灯，29、步进电机右行指示灯，30、转速调节旋钮，31、转速旋钮启停开关，32、步进电机左行启停开关，33、步进电机右行启停开关，34、夹具位置固定旋钮，35、工具位置固定旋钮，36、游标卡尺上夹紧结构，37、游标卡尺下夹紧结构。
具体实施方式
图1、2、3示出了一种管道几何尺寸的测量机的布置图。图中，管道几何尺寸的测量机包括设置在操作平台1上的管道夹持装置、测量装置和控制箱17，管道夹持装置采用主轴箱机构和尾架机构支承待测管道5，主轴箱机构包含主轴箱2、环向标尺3、卡盘4和主轴驱动手轮10，主轴驱动手轮10经主轴箱2中的减速齿轮组驱动设有卡盘4的主轴旋转，尾架机构包含顶尖6、尾架7、顶尖锁紧装置8和尾架手轮9，尾架手轮9经螺纹传动机构驱动顶尖6作轴向移动。测量装置设置在管道夹持装置的一侧，在操作平台1上设置两条平行于管道夹持装置轴线的两个导轨12和一个轴向标尺14，测量构架15经测量构架驱动机构驱动在导轨12上移动，测量构架驱动机构采用丝杠13驱动固定在测量构架15下部的丝杠滚珠螺母13a，丝杠13的一端连接一个步进电机16，另一端连接一个丝杠驱动手轮11。在测量构架15上设有游标卡尺夹具18、LVDT位移计夹具19、划线笔夹具20和测厚仪夹具21。
在工作时，操作控制箱17的开关或采用手动调整待测管道5和测量构架15的位置，釆用游标卡尺上夹紧结构36和游标卡尺下夹紧结构37，或釆用夹具位置固定旋钮34和工具位置固定旋钮35，调整安装在测量构架15上游标卡尺夹具18、LVDT位移计夹具19和测厚仪夹具21的测量位置，测量夹持在管道夹持装置上待测管道5各部位的几何尺寸；釆用夹具位置固定旋钮34和工具位置固定旋钮35，调整安装在测量构架15上划线笔23的位置，用划线笔23在待测管道5上划线。游标卡尺夹具18上安装数显游标卡尺测量待测管道5的直径，LVDT位移计夹具19上安装线性可变差动变压器测量待测管道5的椭圆度，测厚仪夹具21上安装数字超声测厚仪测量待测管道5的壁厚。
图4示出了控制箱的操作面板示意图。控制箱17上设有电源控制开关26、步进电机左行启停开关32、步进电机右行启停开关33、电源指示灯28、步进电机左行指示灯27、步进电机右行指示灯29、转速调节旋钮30和转速旋钮启停开关31，操作者可通过控制箱17上的控制开关和旋钮控制调整机构的运行。
采用上述技术方案，管道几何尺寸的测量机在操作平台1上设有交流变频调速的步进电机16，步进电机16通过丝杠滚珠螺母13a和丝杠13直接驱动测量构架15沿导轨12移动，并通过固定在测量构架15上的划线笔23、数显游标卡尺22、超声数字测厚仪25、LVDT位移计24来完成管道表面轴向方向上的网格划线以及任意截面的直径测量、任意位置的壁厚测量和任意截面的椭圆度测量。管道夹持装置通过两端的卡盘4和顶尖6将管道固定，通过主轴箱2上的主轴驱动手轮10经主轴箱2中的减速齿轮组驱动卡盘4，让待测管道5沿环周进行360度全方位旋转，并配合测量构架15上的划线笔来完成待测管道5环周方向上的划线工作。
该装置能综合完成管道的划线标定、任意截面直径测量、任意位置厚度测量和管道截面椭圆度测量等四项工作，具有足够高的工作可靠性，操作方便，提高测量的效果和工作效率。
该管道几何尺寸的测量机的主要技术指标如下：工作电压三相交流380V±10%，频率50HZ，功率6KW；环境温度：-10℃～40℃、湿度低于95%，无水珠凝结；步进电机转速范围：200～3000rpm；轴向标尺长度：3500mm；环向标尺：360度；可测管道长度范围：2500mm-3100mm；顶尖活动范围：0-300mm。
Claims (4)
1.一种管道几何尺寸的测量机，它包括设置在操作平台（1）上的管道夹持装置和控制箱（17），其特征在于：它还包括设置在操作平台（1）上的测量装置，所述管道夹持装置采用主轴箱机构和尾架机构支承待测管道（5），主轴箱机构包含主轴箱（2）、环向标尺（3）、卡盘（4）和主轴驱动手轮（10），主轴驱动手轮（10）经主轴箱（2）中的减速齿轮组驱动设有卡盘（4）的主轴旋转，尾架机构包含顶尖（6）、尾架（7）、顶尖锁紧装置（8）和尾架手轮（9），尾架手轮（9）经螺纹传动机构驱动顶尖（6）作轴向移动；所述测量装置设置在管道夹持装置的一侧，在操作平台（1）上设置两条平行于管道夹持装置轴线的两个导轨（12）和一个轴向标尺（14），测量构架（15）经测量构架驱动机构驱动在导轨（12）上移动，在测量构架（15）上设有游标卡尺夹具（18）、LVDT位移计夹具（19）、划线笔夹具（20）和测厚仪夹具（21）；在工作时，操作控制箱（17）的开关或采用手动调整待测管道（5）和测量构架（15）的位置，调整安装在测量构架（15）上测量工具的测量位置，用测量工具测量夹持在管道夹持装置上待测管道（5）各部位的几何尺寸，调整安装在测量构架（15）上划线笔（23）的位置，用划线笔（23）在待测管道（5）上划线；在操作平台（1）上设有交流变频调速的步进电机（16），步进电机（16）通过丝杠滚珠螺母（13a）和丝杠（13）直接驱动测量构架（15）沿导轨（12）移动，并通过固定在测量构架（15）上的划线笔（23）、数显游标卡尺（22）、超声数字测厚仪（25）、LVDT位移计（24）来完成管道表面轴向方向上的网格划线以及任意截面的直径测量、任意位置的壁厚测量和任意截面的椭圆度测量；管道夹持装置通过两端的卡盘（4）和顶尖（6）将管道固定，通过主轴箱（2）上的主轴驱动手轮（10）经主轴箱（2）中的减速齿轮组驱动卡盘（4），让待测管道（5）沿环周进行360度全方位旋转，并配合测量构架（15）上的划线笔来完成待测管道（5）环周方向上的划线工作。
2.根据权利要求1所述的一种管道几何尺寸的测量机，其特征在于：所述测量构架驱动机构采用丝杠（13）驱动固定在测量构架（15）下部的丝杠滚珠螺母（13a），丝杠（13）的一端连接一个步进电机（16），另一端连接一个丝杠驱动手轮（11）。
3.根据权利要求1所述的一种管道几何尺寸的测量机，其特征在于：所述控制箱（17）上设有电源控制开关（26）、步进电机左行启停开关（32）、步进电机右行启停开关（33）、电源指示灯（28）、步进电机左行指示灯（27）、步进电机右行指示灯（29）、转速调节旋钮（30）和转速旋钮启停开关（31）。
4.根据权利要求1所述的一种管道几何尺寸的测量机，其特征在于：所述游标卡尺夹具（18）上安装测量待测管道（5）直径的数显游标卡尺，LVDT位移计夹具（19）上安装测量待测管道（5）椭圆度的线性可变差动变压器，测厚仪夹具（21）上安装测量待测管道（5）壁厚的数字超声测厚仪。
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