CN106840025B - 管状部件内圆度仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种管状部件内圆度仪，包括支撑定心机构、激光周向扫描测距机构；其中，所述支撑定心机构，用于提供对激光周向扫描测距机构在待测量管状部件中的定位和支撑；所述激光周向扫描测距机构，用于对待测量管状部件内壁的进行扫描，获得测量值。所述支撑定心机构包括：基准板、定心电机、主动带轮、同步带、从动带轮、中轴、主锥齿轮以及径向伸缩机构。本发明中定心电机能够将运动传递到基准板端面上呈120°分布的三个从锥齿轮上，每个从锥齿轮驱动一个丝杆螺母副，螺母产生直线运动，螺母推拉支撑腿沿基准板的径向伸缩，能够通过三个周向分布的支撑腿实现在管状部件内壁的支撑与定心。
Description
技术领域
本发明涉及管状部件的内圆圆度自动测量，属于测量仪器领域，具体地，涉及一种可以实现管状部件内自动定心支撑与内径自动扫描测量的圆度仪。
背景技术
管状部件在工业领域中广泛存在，在很多应用场合对管状部件的内轮廓有一定的精度要求，例如气缸、油缸、液压缸、炮筒、油漆管道装配与焊接等。一般情况下，管状部件内圆的圆度由加工过程和制造方法予以保障，满足不同的圆度公差要求。加工制造完成后复检时，一般需要专用的测量器具。检测圆度一般使用三坐标测量仪、激光跟踪仪等高精度的仪器设备进行检测。例如日本三丰的ContracerCV-3200/4500高精度轮廓测量仪、RA-120圆度仪等，这些设备往往比较庞大，难以到达现场进行测量，例如最小型的RA-10也有26kg的重量，结构形式为台式。但是，在很多场合需要进行现场测量，例如液压支架检修时、油气管道铺设前在堆场堆积时，因此对于这种大型的需要工程现场进行测量的应用场合，非常有必要寻找便携式的测量技术方案。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种管状部件内圆圆度仪。
本发明提供的一种管状部件内圆度仪，包括支撑定心机构、激光周向扫描测距机构；
其中，所述支撑定心机构，用于提供对激光周向扫描测距机构在待测量管状部件中的定位和支撑；
所述激光周向扫描测距机构，用于对待测量管状部件内壁的进行扫描，获得测量值。
优选地，所述支撑定心机构包括：基准板、定心电机、主动带轮、同步带、从动带轮、中轴、主锥齿轮以及径向伸缩机构；
定心电机安装在基准板上，定心电机通过主动带轮、同步带和从动带轮驱动中轴转动，中轴的两端分别通过轴承支撑安装在基准板和支撑板的上；
支撑板设置在基准板上；主锥齿轮安装在中轴的一端，与径向伸缩机构的从锥齿轮啮合；所述定心电机驱动径向伸缩机构伸缩，实现定心支撑。
优选地，径向伸缩机构的数量为三个；三个所述径向伸缩机构沿所述基准板的周向均匀分布；
所述支撑腿形成的支撑面与基准板的轴线垂直。
优选地，所述径向伸缩机构包括从锥齿轮、丝杆、轴承、轴承座、传动螺母、弹簧滑柱以及支撑腿；
其中，从锥齿轮安装在丝杆一端，丝杆两端分别通过轴承和轴承座支撑固定在基准板上；
传动螺母下边缘的半圆孔卡设在弹簧滑柱上，能够沿所述弹簧滑柱滑动；传动螺母连接支撑腿，能够推或者拉支撑腿。
优选地，支撑腿嵌入在基准板的安装槽中，两个压板压在安装槽的槽口上方形成安装孔；传动螺母直线运动时拨动支撑腿能够在所述安装孔中沿基准板的径向伸缩；
传动螺母卡入到支撑腿的安装槽中止转；传动螺母的左侧面抵住方形槽的内壁，传动螺母的右侧通过弹簧滑柱上的压簧推支撑腿。
优选地，所述激光周向扫描测距机构包括：安装板、激光测距传感器、棱镜、转盘、压盘、传动带、带轮、转镜电机及支撑杯；
激光测距传感器通过安装板固定在基准板上，激光测距传感器的出射光与基准板的轴线平行，支撑杯设置在基准板上；
转盘与支撑杯同心安装，通过压盘压在支撑杯的支撑环面上；转盘能够在压盘和支撑杯的支撑环面之间转动；
棱镜安装在转盘上，转镜电机依次通过传动带、带轮带动转盘转动，以实现棱镜的周向旋转。
优选地，支撑板通过立柱、连接所述基准板；
环形的扳手通过端盖螺母固定在三个立柱的末端。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明中定心电机安装通过同步带和同步带轮将运动传递到基准板中心的中轴上，中轴上的主的锥齿轮与三个从锥齿轮啮合，将运动传递到基准板端面上呈120°分布的三个从锥齿轮上，每个从锥齿轮驱动一个丝杆螺母副，螺母产生直线运动，螺母推拉支撑腿沿基准板的径向伸缩，能够通过三个周向分布的支撑腿实现在管状部件内壁的支撑与定心；
2、本发明中激光测距传感器通过安装板安装在基准板上，保证激光测距传感器的出射激光平行于安装板的轴线，支撑杯通过一个圆环台阶精密安装在基准板上，保证支撑杯的轴线与基准板的轴线平行，支撑杯的中心同心安装转盘，转盘端面上安装棱镜，激光测距传感器的出射激光经棱镜反射后沿支撑杯径向射出到达光装部件内壁，转盘通过传动带由转镜电机转动，能够实现周向扫描；
3、本发明采用三组支撑腿支撑定位，并且支撑腿的运动与传动系统是分离的，支撑腿在基准板上伸缩，与基准板可以实现很高的装配精度，而传动系统仅仅产生推拉力，降低了传动精度；
4、本发明中传动螺母与支撑腿之间采用弹性连接，即传动螺母拉动支撑腿回缩时刚性连接，推动支撑腿伸出支撑时传动螺母与支撑腿之间有一个压簧，压簧可以自动补偿零件制造误差、传动误差等，使得三个支撑腿都可以紧紧贴合到管状部件内壁上，实现精密定位；
5、本发明中激光周向扫描测距机构采用转动棱镜的方法来实现周向扫描，棱镜转动具有结构紧凑简单，相比较于转动激光测距传感器避免了尺寸大、电缆缠绕等缺点；
6、本发明中棱镜将激光测距传感器的出射激光反射到管状部件内壁，可以有效利用并灵活调整激光测距传感器的测量范围，这是因为激光测距传感器都有一个最近测量距离和最远测量距离，通过调整棱镜和激光测距传感器之间的距离可以很方便的实现测量范围调整。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中三腿支撑的结构示意图；
图3为本发明中弹性支撑腿的结构示意图；
图4为本发明测量原理的结构示意图。
图中：1为棱镜；2为转盘；3为安装板；4为激光测距传感器；5为支撑杯；6为基准板；7为把手螺母；8为立柱；9为支撑板；10为固定螺母；11为把手；12为端盖螺母；13为主动带轮；14为定心电机；15为同步带；16为从动带轮；17为轴承；18为中轴；19为主锥齿轮；20为从锥齿轮；21为弹簧滑柱；22为传动螺母；23为丝杆；24为支撑腿；25为压板；26为轴承；27为轴承座；28为转镜电机；29为压盘；30为传动带；31为带轮；32为径向伸缩机构；33为压簧；34为管状部件；35为激光光路；36为支撑面。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本实施例中，如图1所示，本发明提供的管状部件内圆度仪，包括：棱镜1，转盘2，安装板3，激光测距传感器4，支撑杯5，基准板6，把手螺母7，立柱8，支撑板9，固定螺母10，把手11，端盖螺母12，主动带轮13，定心电机14，同步带15，从动带轮16，轴承17，中轴18，主锥齿轮19，从锥齿轮20，弹簧滑柱21，传动螺母22，丝杆23，支撑腿24，压板25，轴承26，轴承座27，转镜电机28，压盘29，传动带30，带轮31。
激光测距传感器4通过安装板3固定在基准板6上，激光测距传感器4的出射光与基准板6的轴线平行，支撑杯5通过圆环形台阶定位在基准板6上；转盘2与支撑杯5同心安装，使用压盘29以一定的力压在支撑杯5的支撑环面上，转盘2能够在压盘29和支撑杯5的支撑环面之间转动，棱镜1安装在转盘2上，转镜电机28通过传动带30、带轮31带动转盘2转动，以实现棱镜1的周向旋转；
定心电机14安装在基准板6上，经由主动带轮13、同步带15和从动带轮16驱动中轴18转动，中轴18的两端分别通过轴承17支撑安装在基准板6和支撑板9的中心孔上；支撑板9通过周向三个均布的立柱8、把手螺母7和固定螺母10安装固定在基准板上；主锥齿轮19安装在中轴18的一端，与从锥齿轮20啮合，从锥齿轮20安装在丝杆23一端，丝杆23两端分别通过轴承25和轴承座26支撑固定在基准板6上，传动螺母22下边缘的半圆孔卡设弹簧滑柱21上，起到止转作用，传动螺母22连接支撑腿24，能够推或者拉支撑腿24；以上从锥齿轮20、丝杆23、传动螺母22、弹簧滑柱21、支撑腿24共有三组，在基准板6的端面上呈120°径向分布，主锥齿轮19同时与三个从锥齿轮20啮合，同时推拉三个支撑腿的伸缩，实现定心支撑；环形的扳手11通过端盖螺母12固定在三个立柱8的末端，便于携带和搬运。
如图2所示，周向三腿支撑定心机构包括三组径向伸缩机构32，在基准板6的端面上呈120°辐射状分布。每个径向伸缩机构32包括基准板6，主锥齿轮19，从锥齿轮20，丝杆23，传动螺母22，支撑腿24，压板25，轴承座27。
主锥齿轮19啮合从锥齿轮20，从而能够转动丝杆23，支撑腿24嵌入在基准板6的方形的安装槽中，两个压板25压在安装槽口上方，支撑腿24可以在基准板6的方形槽及压板25形成的方形的安装孔中沿基准板6的径向伸缩，传动螺母22卡入到支撑腿24的方型槽中止转，传动螺母22直线运动时拨动支撑腿24伸缩。三组径向伸缩机构32的从锥齿轮20同时与主锥齿轮19啮合，三组支撑腿24可以同步伸缩，在不同直径的管状部件内壁实现定心支撑。
如图3所示，径向伸缩机构32中传动螺母22与支撑腿24之间采用弹性连接方式，传动螺母22的左侧面抵住方形槽的内壁，两者刚性接触，传动螺母22的右侧通过弹簧滑柱21上的压簧33推支撑腿24，两者弹性接触，当支撑腿24缩回时能够快速收回，当支撑腿24进行支撑定心时，由于压簧33的作用可以自动补偿零件制造误差、传动误差带来的支撑长度差异，不能确保圆度仪与管状部件的轴线共线，但是可以保证两者轴线平行。
如图4所示，本发明提供的管道部件内圆度仪工作时由三个支撑腿24支撑在管状部件34的内壁上，保证基准板6的端面与管状部件34的轴线垂直，垂直于基准板6端面的激光测距传感器4的出射光线经由棱镜1反射后到达管状部件34的内壁，光路35在棱镜1反射前光线与支撑面36垂直，在棱镜1反射之后光线与支撑面平行，两段距离之和就是激光测距传感器4的测量值，从其中减去反射前的距离即棱镜1距离激光测距传感器4光线出射口的安装距离就可以得到管状部件34的半径，与棱镜1转过180°后测量的半径相加即为管状部件34的直径。由于周向定心支撑机构可以保证圆度仪轴线与管状部件34的内圆轴线平行而非共线，因此利用这种方法直接测量得到的半径经过逐点连线可以得到内圆轮廓，对内圆轮廓拟合后可以得到真实半径。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (6)
1.一种管状部件内圆度仪，其特征在于，包括支撑定心机构、激光周向扫描测距机构；
其中，所述支撑定心机构，用于提供对激光周向扫描测距机构在待测量管状部件中的定位和支撑；
所述激光周向扫描测距机构，用于对待测量管状部件内壁的进行扫描，获得测量值；
所述支撑定心机构包括：基准板、定心电机、主动带轮、同步带、从动带轮、中轴、主锥齿轮以及径向伸缩机构；
定心电机安装在基准板上，定心电机通过主动带轮、同步带和从动带轮驱动中轴转动，中轴的两端分别通过轴承支撑安装在基准板和支撑板的上；
支撑板设置在基准板上；主锥齿轮安装在中轴的一端，与径向伸缩机构的从锥齿轮啮合；所述定心电机驱动径向伸缩机构伸缩，实现定心支撑。
2.根据权利要求1所述的管状部件内圆度仪，其特征在于，径向伸缩机构的数量为三个；三个所述径向伸缩机构沿所述基准板的周向均匀分布；
所述支撑板形成的支撑面与基准板的轴线垂直。
3.根据权利要求1所述的管状部件内圆度仪，其特征在于，所述径向伸缩机构包括从锥齿轮、丝杆、轴承、轴承座、传动螺母、弹簧滑柱以及支撑腿；
其中，从锥齿轮安装在丝杆一端，丝杆两端分别通过轴承和轴承座支撑固定在基准板上；
传动螺母下边缘的半圆孔卡设在弹簧滑柱上，能够沿所述弹簧滑柱滑动；传动螺母连接支撑腿，能够推或者拉支撑腿。
4.根据权利要求3所述的管状部件内圆度仪，其特征在于，支撑腿嵌入在基准板的安装槽中，两个压板压在安装槽的槽口上方形成安装孔；传动螺母直线运动时拨动支撑腿能够在所述安装孔中沿基准板的径向伸缩；
传动螺母卡入到支撑腿的安装槽中止转；传动螺母的左侧面抵住方形槽的内壁，传动螺母的右侧通过弹簧滑柱上的压簧推支撑腿。
5.根据权利要求1所述的管状部件内圆度仪，其特征在于，所述激光周向扫描测距机构包括：安装板、激光测距传感器、棱镜、转盘、压盘、传动带、带轮、转镜电机及支撑杯；
激光测距传感器通过安装板固定在基准板上，激光测距传感器的出射光与基准板的轴线平行，支撑杯设置在基准板上；
转盘与支撑杯同心安装，通过压盘压在支撑杯的支撑环面上；转盘能够在压盘和支撑杯的支撑环面之间转动；
棱镜安装在转盘上，转镜电机依次通过传动带、带轮带动转盘转动，以实现棱镜的周向旋转。
6.根据权利要求1所述的管状部件内圆度仪，其特征在于，支撑板通过立柱、连接所述基准板；
环形的扳手通过端盖螺母固定在三个立柱的末端。
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