CN104501759A - 一种螺旋焊接钢管测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种螺旋焊接钢管测量仪，包括：外部支撑框架机构、固定在所述外部支撑框架机构上的至少两个分布在被测螺旋焊接钢管外周的压力随动机构、与所述压力随动机构连动以测量被测螺旋焊接钢管表面外径的钢绳张紧机构。上述方案提出了一种螺旋焊接钢管测量仪 , 可以安装在现有螺旋焊管生产线上以实现钢管的即时在线周长或直径测量。

Description

一种螺旋焊接钢管测量仪

技术领域

本发明涉及一种冶金、钢铁、钢管、焊接钢管、油气输送领域的机械，尤其是涉及一种螺旋焊接钢管测量仪。

背景技术

在冶金、钢铁、钢管、焊接钢管、油气输送领域中广泛应用到螺旋焊接钢管,用于石油天然气、低压流体的传输，也用作结构件使用。

在现有技术中，螺旋焊接钢管的外直径精度是用于评价螺旋焊接钢管的一个重要指标，因此在螺旋焊接钢管生产线上就需要实时对螺旋焊接钢管的外直径（或外周长）进行测量。现有技术中广泛采用人工测量和激光测量两种方式。

人工测量方式存在着效率低且精度低、不能做到连续测量的问题。

激光测量方式精度高、可以连续测量钢管直径，但是在大直径钢管的测量上难度较大，且且多为离线式，无法在生产线上在线测量。企业如果采用激光测量方式投资也会非常巨大，甚至达到或超过钢管主体生产设备的投资。因此极少有企业采用这种方法控制螺旋焊接钢管的直径精度。

发明内容

针对当前的螺旋焊接钢管在线测量手段无法满足精度、效率、投资成本的需要的问题，提出了一种螺旋焊接钢管测量仪。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种螺旋焊接钢管测量仪，包括：外部支撑框架机构、固定在所述外部支撑框架机构上的至少两个分布在被测螺旋焊接钢管外周的压力随动机构、与所述压力随动机构连动以测量被测螺旋焊接钢管表面外径的钢绳张紧机构；

其中所述每一压力随动机构包括贴合在被测螺旋焊接钢管表面转动的随动轮、钢绳轮、用于将所述随动轮压向所述被测螺旋焊接钢管表面的弹簧压紧机构；其中所述随动轮为万向球式结构，与钢绳轮刚性连接；所述弹簧压紧机构通过弹簧将随动轮紧压在被测螺旋焊接钢管表面以使被测螺旋焊接钢管在做螺旋运动时所述随动轮随所述被测螺旋焊接钢管转动；所述钢绳张紧机构包括：钢丝绳、位移传感器、张紧弹簧机构；所述钢丝绳绕过每一压力随动机构中的钢绳轮并固定在所述张紧弹簧机构上，所述位移传感器设置在张紧弹簧机构上以测量所述钢丝绳的长度变化。

其中，包括了四个压力随动机构，且四个压力随动机构均匀的分布在被测螺旋焊接钢管的外周；且所述钢丝绳绕在四个压力随动机构的钢绳轮上。

其中，所述四个压力随动机构成十字形分布，两个压力随动机构沿竖直方向分布，两个压力随动机构沿水平方向分布。

其中，还包括用于将所述沿水平方向分布的压力随动机构固定在所述外部支撑框架机构的水平调节机构，以及用于将所述沿竖直方向分布的压力随动机构固定在所述外部支撑框架机构的竖直调节机构。

其中，所述竖直调节机构包括丝杆和螺母；在外部支撑框架机构的上横梁和下横梁上分别设有一个螺母，且丝杠套接在所述螺母上并沿竖直方向延伸；所述沿竖直方向分布的压力随动机构固定在丝杠上。

其中，所述水平调节机构包括丝杆和螺母；丝杠套接在所述螺母上并沿水平方向延伸，所述沿水平方向分布的压力随动机构固定在丝杠上。

其中，还包括用于相对于外部支撑框架机构上下调节所述水平调节机构高度的第二调节机构，所述第二调节机构包括设置在外部支撑框架机构的左纵梁和右纵梁上的沿竖直方向延伸的丝杠，以及能够相对于所述丝杠上下调节的焊有螺母的焊接座，且所述水平调节机构的螺母也固定在所述带螺母的焊接座上。

其中，还包括用于调节所述外部支撑框架机构相对于螺旋焊接钢管水平位置的导轨调节机构位，所述导轨调节机构位包括设置在外部支撑框架机构下方的导轨、螺旋升降机、锁定把手。

本发明的技术方案具有以下优势：

上述方案提出了一种螺旋焊接钢管测量仪,可以安装在现有螺旋焊管生产线上以实现钢管的即时在线周长（直径）测量。

附图说明

通过下面结合附图对本发明的一个优选实施例进行的描述，本发明的技术方案及其技术效果将变得更加清楚，且更加易于理解。其中：

图1为本发明实施例的螺旋焊接钢管测量仪的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为压力随动机构的局部放大图；

图4为另一种水平调节机构或竖直调节机构的示意图；

图5为另一种形式的钢绳张紧机构的示意图；

附图标记说明

1：钢丝绳；

2：被测螺旋焊接钢管；

3：螺母；

4：丝杆；

5：丝杆；

6：螺母；

7：外部支撑框架机构；

8：钢绳轮；

9：弹簧压紧机构；

10：张紧弹簧机构；

11：位移传感器；

12：随动轮;

13：带螺母的焊接座；

14：丝杠；

15：螺旋升降机；

16：导轨；

17：锁定把手。

具体实施方式

以下将结合所附的附图对本发明的一个优选实施例进行描述。

下面结合附图1、图2、图3、图4、图5对本发明实施例进行进一步说明。

本发明实施例的螺旋焊接钢管测量仪结构如图1-图5所示的，包括：外部支撑框架机构7、固定在所述外部支撑框架机构7上的至少两个压力随动机构、与所述压力随动机构连动以测量被测螺旋焊接钢管表面2外径的钢绳张紧机构、用于调节所述压力随动机构的调节机构、导轨调节机构。

如图1、图2、图3所示的，外部支撑框架机构7为一个框。其中所述每一压力随动机构都通过调节机构固定在该外部支撑框架机构7上。

其中压力随动机构包括贴合在被测螺旋焊接钢管表面2转动的随动轮12、钢绳轮8、用于将所述随动轮12压向所述被测螺旋焊接钢管2表面的弹簧压紧机构9。如图3所示的，其中所述随动轮12为万向球式结构，与钢绳轮8通过钢架刚性连接。被测螺旋焊接钢管在做螺旋运动时，弹簧压紧机构9通过弹簧施加压力，使随动轮12能够紧压在钢管表面，随着螺旋焊接钢管进行旋转。随动轮12的结构可以有效保障无论钢管采用何种螺旋角度旋转前进，随动轮12都能有效跟踪钢管的运动。

其中该钢绳张紧机构包括：钢丝绳1、位移传感器11、张紧弹簧机构10。钢丝绳1绕过压力随动机构中的钢绳轮8，由于钢绳轮8和与其刚性连接的随动轮12在弹簧压紧机构9的压紧力作用下紧贴在被测螺旋焊接钢管2的表面，当钢管的直径发生变化时，钢绳轮8也随之发生相对于被测螺旋焊接钢管2的径向位移，从而导致沿钢绳轮8绕制的钢丝绳1的围成的封闭图形的周长发生相应变化，这一变化直接反应了被测螺旋焊接钢管2周长（也就是直径）的变化。该变化被位移传感器11测量采集到并输出为信号，经后续转化可以在显示终端实时显示出来。

如图1所示的为本发明实施例的一个优选结构，包括了四个压力随动机构，且四个压力随动机构均匀的分布在被测螺旋焊接钢管2的外周。如图1所示的，钢丝绳1绕在四个压力随动机构的钢绳轮8上以形成一个四边形。具体的，四个压力随动机构成十字形分布，两个压力随动机构沿竖直方向分布，两个压力随动机构沿水平方向分布。

如图1所示的，还包括用于将所述沿水平方向分布的压力随动机构固定在所述外部支撑框架机构的水平调节机构，以及用于将所述沿竖直方向分布的压力随动机构固定在所述外部支撑框架机构的竖直调节机构。如图1所示的，其中所述竖直调节机构包括丝杆5和螺母6，在外部支撑框架机构7的上横梁和下横梁上分别设有一个螺母6，且丝杠5套接在所述螺母6上并沿竖直方向延伸，该沿竖直方向分布的压力随动机构固定在丝杠5上。如图1所示的，其中所述水平调节机构包括丝杆4和螺母3，且丝杠4套接在所述螺母3上并沿水平方向延伸，该沿水平方向分布的压力随动机构固定在丝杠4上。这是由于被测螺旋焊接钢管2产品有着不同的直径系列，因此需要通过水平调节机构和竖直调节机构来调节四个压力随动机构之间的距离。

如图2所示的，还包括用于相对于外部支撑框架机构7上下调节该水平调节机构高度的第二调节机构，该第二调节机构包括设置在外部支撑框架机构7的左纵梁和右纵梁上的沿竖直方向延伸的丝杠14，以及能够相对于所述丝杠14上下调节的焊有螺母的焊接座13，且所述水平调节机构的螺母3也固定在所述焊有螺母的焊接座13上。

如图2所示的，还包括导轨调节机构位，所述导轨调节机构位包括设置在外部支撑框架机构7下方的导轨16、螺旋升降机15、锁定把手17，以调节所述外部支撑框架机构7相对于螺旋焊接钢管的水平位置，适应各种不同型号的螺旋焊接钢管机器，并适应不同螺距的螺旋焊接钢管的生产要求。

本发明实施例的为机电一体化设备，该设备可在线安装在现有的大部分螺旋焊接钢管生产线上，实现钢管的即时在线周长（直径）测量。该设备由压力随动机构，压力随动机构的调节机构，钢绳张紧机构，外部支撑框架机构，导轨调节机构组成。其中钢丝绳绕过压力随动机构的钢绳轮，在张紧弹簧的作用下，当钢绳轮发生相对于钢管的径向位移时，钢丝绳也会发生位移，此时可由位移传感器测量钢绳位移量变化，该位移量的变化直接反应了钢管周长（直径）的变化。该位移量的变化可以通过后续的信号输出和转化，最终在显示终端上实时的显示出来。

同时压力随动机构的调节机构可以根据不同型号的被测螺旋焊接钢管2的管型直径来从水平和竖直方向上调节压力随动机构，从而满足多型号生产的要求。导轨调节机构位于外部支撑框架机构7的下方，以调节整个测量系统相对于钢管的轴向位置，以适应不同螺距的螺旋焊接钢管的生产要求。

本领域的普通技术人员应该认识到，本设备中的使用的材料不受限，可以是钢材也可以是塑料、橡胶等其他非金属材料。本设备中的压力随动机构的调节机构，不限于使用螺旋运动机构进行调节，也可以是图4所示的简单的由衬套和轴组成的滑动机构，或者是其他的可以在水平、竖直方向上进行调节的机构。本机构中的钢绳张紧机构，不限于采用钢丝绳1，位移传感器11和张紧弹簧机构10的组成形式，也可以采用图5所示的拉线盒式编码器将钢丝绳、张紧弹簧、位移传感器集成到一体的形式，也可以采用浮动气缸或者浮动液压缸和钢丝绳、传感器组合的形式。本结构中的随动轮不限于采用万向球式结构，也可以采用其它任何可实现此功能的机械机构，例如万向轮式结构，或接触式滑板结构等。

对于所属技术领域的技术人员而言，随着技术的发展，本发明构思可以不同方式实现。本发明的实施方式并不仅限于以上描述的实施例，而且可在权利要求的范围内进行变化。

Claims (8)

1.一种螺旋焊接钢管测量仪，其特征在于，包括：外部支撑框架机构、固定在所述外部支撑框架机构上的至少两个分布在被测螺旋焊接钢管外周的压力随动机构、与所述压力随动机构连动以测量被测螺旋焊接钢管表面外径的钢绳张紧机构；

其中所述每一压力随动机构包括贴合在被测螺旋焊接钢管表面转动的随动轮、钢绳轮、用于将所述随动轮压向所述被测螺旋焊接钢管表面的弹簧压紧机构；其中所述随动轮为万向球式结构，与钢绳轮刚性连接；所述弹簧压紧机构通过弹簧将随动轮紧压在被测螺旋焊接钢管表面以使被测螺旋焊接钢管在做螺旋运动时所述随动轮随所述被测螺旋焊接钢管转动；所述钢绳张紧机构包括：钢丝绳、位移传感器、张紧弹簧机构；所述钢丝绳绕过每一压力随动机构中的钢绳轮并固定在所述张紧弹簧机构上，所述位移传感器设置在张紧弹簧机构上以测量所述钢丝绳的长度变化。

2.根据权利要求1所述的螺旋焊接钢管测量仪，其特征在于，包括了四个压力随动机构，且四个压力随动机构均匀的分布在被测螺旋焊接钢管的外周；且所述钢丝绳绕在四个压力随动机构的钢绳轮上。

3.根据权利要求2所述的螺旋焊接钢管测量仪，其特征在于，所述四个压力随动机构成十字形分布，两个压力随动机构沿竖直方向分布，两个压力随动机构沿水平方向分布。

4.根据权利要求3所述的螺旋焊接钢管测量仪，其特征在于，还包括用于将所述沿水平方向分布的压力随动机构固定在所述外部支撑框架机构的水平调节机构，以及用于将所述沿竖直方向分布的压力随动机构固定在所述外部支撑框架机构的竖直调节机构。

5.根据权利要求4所述的螺旋焊接钢管测量仪，其特征在于，其中所述竖直调节机构包括丝杆和螺母；在外部支撑框架机构的上横梁和下横梁上分别设有一个螺母，且丝杠套接在所述螺母上并沿竖直方向延伸；所述沿竖直方向分布的压力随动机构固定在丝杠上。

6.根据权利要求4所述的螺旋焊接钢管测量仪，其特征在于，所述水平调节机构包括丝杆和螺母；且丝杠套接在所述螺母上并沿水平方向延伸，所述沿水平方向分布的压力随动机构固定在丝杠上。

7.根据权利要求6所述的螺旋焊接钢管测量仪，其特征在于，还包括用于相对于外部支撑框架机构上下调节所述水平调节机构高度的第二调节机构，所述第二调节机构包括设置在外部支撑框架机构的左纵梁和右纵梁上的沿竖直方向延伸的丝杠，以及能够相对于所述丝杠上下调节的焊有螺母的焊接座，且所述水平调节机构的螺母也固定在所述焊有螺母的焊接座上。

8.根据权利要求1所述的螺旋焊接钢管测量仪，其特征在于，还包括用于调节所述外部支撑框架机构相对于螺旋焊接钢管的水平位置的导轨调节机构位，所述导轨调节机构位包括设置在外部支撑框架机构下方的导轨、螺旋升降机、锁定把手。