CN110108190A - 小口径身管测径仪 - Google Patents
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Abstract
小口径身管测径仪属于身管内径测量技术领域,目的在于无法实现对小口径身管内径的便携式高精度检测的问题。本发明包括:套筒;两个沿径向设置并关于套筒轴线对称的测量头,测量头设置在套筒的一端,每个测量头的一端分别穿过套筒并相对套筒沿径向滑动配合;同轴设置在套筒内的调整杆,调整杆与测量头相对应位置为楔形面,楔形面和两个测量头的另一端接触,沿轴向抽拉调整杆推动测量头相对套筒沿径向滑动运动;以及设置在套筒另一端的数显结构,通过数显结构显示拉杆相对套筒抽拉位移。本发明将直径测量转换为调整杆的径向位移量,采用机械式读数和数显式读数并用的形式,提高工作效率的同时也能减少人工误差。整体机械结构简单、可靠性高、便携性强、造价低。
Description
技术领域
本发明属于身管内径测量技术领域,具体涉及一种小口径身管测径仪。
背景技术
小口径身管的内径测量是测量领域的重点方向,它直接决定了身管的使用性能。比如小口径身管(25mm~37mm)在制作完成后,需要检测其各方面的尺寸精度是否达标。或者小口径身管在使用后,需要检测其内壁是否损伤或者存有异物。对于一些小口径身管内径的检测,需要保证检测精度达到0.01mm。
目前国内已经具有比较成熟的身管内径光电检测技术,大多采用点测量方法:位移传感器加上步进电机的旋转扫描进而实现对整个截面参数的测量,具有测量速度快,测量精度高的特点。对于小孔径检测来说,微型传感器造价昂贵,精度达标但量程在5mm以下;光电检测方法中的传感器都在40mm以上,很难实现对小口径身管内径(25mm~37mm)的便捷式高精度测量。
发明内容
本发明的目的在于提出一种小口径身管测径仪,解决现有技术中存在的无法实现对小口径身管内径的便携式高精度检测的问题。
为实现上述目的,本发明的小口径身管测径仪包括:
套筒;
两个沿径向设置并关于套筒轴线对称的测量头,所述测量头设置在套筒的一端,每个所述测量头的一端分别穿过所述套筒并相对套筒沿径向滑动配合;
同轴设置在所述套筒内的调整杆,所述调整杆与所述测量头相对应位置为楔形面,所述楔形面和两个所述测量头的另一端接触,沿轴向抽拉调整杆推动测量头相对套筒沿径向滑动运动;
以及设置在所述套筒另一端的数显结构,通过所述数显结构显示拉杆相对套筒抽拉位移。
所述测径仪还包括两个回位簧片,每个测量头通过一个回位簧片限制保证测量头一端部和调整杆的楔形面接触;每个所述测量头和调整杆接触一端设置有径向通孔,所述回位簧片一端固定在套筒内侧壁上,另一端和测量头上的径向通孔滑动配合。
所述测径仪还包括定位导向结构,所述定位导向结构包括:
同轴套在所述套筒外侧的多个定位支撑环;
以及测量导头,两个所述测量导头沿径向设置并关于套筒轴线对称,每个所述测量导头一端和所述套筒螺纹连接,另一端和所述身管内壁滑动配合。
每个测量导头与套筒内部滑动配合的一端的端部结构为弧面或凸台或凹槽。
两个所述测量导头和两个测量头交错设置。
所述套筒包括通过螺纹连接的头部套筒和拉杆套筒;所述测量头和头部套筒沿径向滑动配合,所述拉杆套筒上设置有刻度线。
所述定位支撑环的数量为三个,一个所述定位支撑环位于头部套筒远离拉杆套筒的一端,另两个定位支撑环位于拉杆拉杆套筒的两端,三个所述定位支撑环外圆周位于同于圆柱面上。
所述调整杆包括:
楔形杆,所述楔形杆为外圆周剖面为楔形面的杆体,所述楔形杆和测量头一端接触配合;
通过卡槽和所述楔形杆同轴连接的拉杆;
以及设置在楔形杆和拉杆连接位置处的球形体,所述球形体位于调整杆的轴线上。
所述数显结构包括:
固定在调整杆中的拉杆上的主尺;
设置在主尺和拉杆固定位置之间的固定垫片;
通过固定机构固定在套筒上的卡尺连接座;
通过螺栓连接在卡尺连接座上的副尺,所述主尺相对所述副尺滑动配合;
通过螺栓连接在所述卡尺连接座上的数显仪,所述数显仪的主栅和副栅分别固定在主尺和副尺上。
所述固定机构包括:
通过螺栓固定连接在套筒上的螺栓座;
穿过螺栓座和卡尺连接座螺纹连接的调节螺栓;
以及调节弹簧,所述调节弹簧位于卡尺连接座和螺栓座之间并套在所述调节螺栓上。
本发明的有益效果为:本发明的小口径身孔测径仪通过测量头和楔形杆的垂直装配,将小口径身管测径仪内径测量头的径向位移转换成楔形杆的轴向位移。与楔形杆刚性连接的拉杆上固定着-10mm~10mm量程的主尺,副尺用调节螺栓部件连接在3m长的拉杆套筒上,通过调节螺栓使副尺位置与主尺位置对齐。数显仪主栅和副栅分别固定在主尺和副尺内,能够实现精确数显。
根据实际待测身管情况,选择不同的测量头、测量导头和定位支撑环,每个小口径身管测径仪测量量程为3.5mm,进而实现对小口径身管内径的高精度测量,测量精度达到0.01mm,测量深度0~3m。
本发明采用机械式读数和数显式读数并用的形式,提高工作效率的同时也能减少人工误差。整体机械结构简单、可靠性高、便携性强、造价低。
附图说明
图1为本发明的小口径身管测径仪校正图;
图2为本发明的小口径身管测径仪测量图;
图3为图1的A-A剖视图;
图4为本发明的小口径身管测径仪对内表面有凹槽的身管进行测量时截面图;
图5为本发明的小口径身管测径仪对内表面有凸台的身管进行测量时截面图;
图6为本发明的小口径身管测径仪中数显结构示意图;
图7为本发明的小口径身管测径仪中数显结构后视角结构示意图;
图8为本发明的小口径身管测径仪测量原理简图;
其中:1、套筒,101、头部套筒,102、拉杆套筒,2、测量头,3、调整杆,301、楔形杆,302、拉杆,303、球形体,4、回位簧片,5、数显结构,501、主尺,502、固定垫片,503、卡尺连接座,504、副尺,505、数显仪,506、螺栓座,507、调节螺栓,508、调节弹簧,6、定位导向结构,601、定位支撑环,602、测量导头,7、标准校核筒,8、非标身管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
参见附图1和附图2,本发明的小口径身管测径仪包括:
套筒1;
两个沿径向设置并关于套筒1轴线对称的测量头2,所述测量头2设置在套筒1的一端,每个所述测量头2的一端分别穿过所述套筒1并相对套筒1沿径向滑动配合;
同轴设置在所述套筒1内的调整杆3,所述调整杆3与所述测量头2相对应位置为楔形面,所述楔形面和两个所述测量头2的另一端接触,沿轴向抽拉调整杆3推动测量头2相对套筒1沿径向滑动运动;
以及设置在所述套筒1另一端的数显结构5,通过所述数显结构5显示拉杆302相对套筒1抽拉位移。
所述测径仪还包括两个回位簧片4,每个测量头2通过一个回位簧片4限制保证测量头2一端部和调整杆3的楔形面接触;每个所述测量头2和调整杆3接触一端设置有径向通孔,所述回位簧片4一端固定在套筒1内侧壁上,另一端和测量头2上的径向通孔滑动配合。
所述测径仪还包括定位导向结构6,所述定位导向结构6包括:
同轴套在所述套筒1外侧的多个定位支撑环601;
以及测量导头602,两个所述测量导头602沿径向设置并关于套筒1轴线对称,每个所述测量导头602一端和所述套筒1螺纹连接,另一端和所述身管内壁滑动配合。
每个测量导头602与套筒1内部滑动配合的一端的端部结构为弧面或凸台或凹槽。两个测量头2通过孔间隙配合在头部套筒101的上下两方。两个测量导头602用螺纹和圆柱销固定在头部套筒101上。两个测量头2和两个测量导头602位于同一圆截面。根据不同的身管内径,会匹配不同的测量头2和测量导头602。参见附图3,如果身管内壁为无凹槽凸台测量内径选用端面为弧面的测量导头602;参见附图4,如果身管内壁带有凹槽,测量凹槽直径时,测量头2伸入到凹槽内和凹槽滑动配合,测量导头602选用端面带凸台结构;参见附图5,如果身管内壁到有凸台,测量凸台直径时,测量头2端面设置为凹槽结构,测量头2端部的凹槽结构和身管内壁的凸台滑动配合,,测量导头602选用端面为凹槽的形式。
针对同一身孔进行测量时,选用一个测量导头602,身孔不同深度的内径误差在3.5mm内,即测量导头602在身孔不同深度时与身孔配合间隙不同。
两个所述测量导头602和两个测量头2交错设置。
所述套筒1包括通过螺纹连接的头部套筒101和拉杆套筒102;所述测量头2和头部套筒101沿径向滑动配合,所述拉杆套筒102上设置有刻度线。
所述定位支撑环601的数量为三个,一个所述定位支撑环601位于头部套筒101远离拉杆套筒102的一端,另两个定位支撑环601位于拉杆302拉杆套筒102的两端,三个所述定位支撑环601外圆周位于同于圆柱面上。
所述调整杆3包括:
楔形杆301,所述楔形杆301小尺寸端圆柱体、大尺寸端圆柱体以及连接在小尺寸端圆柱体和大尺寸端圆柱体之间的外圆周剖面为楔形面的杆体,所述楔形杆301和测量头2一端接触配合;
通过卡槽和所述楔形杆301同轴连接的拉杆302;所述拉杆302可以是一段可以是多段,多段单体的连接方式与楔形杆301和拉杆302之间的连接方向相同;
以及设置在楔形杆301和拉杆302连接位置处的球形体303,所述球形体303位于调整杆3的轴线上。
楔形杆301和拉杆302通过卡槽同轴心连接。楔形杆301和拉杆302的轴心之间嵌有一个球形体303,将楔形杆301和拉杆302的面接触变为点接触来降低误差。三个定心支撑环分别位于头部套筒101头部和尾部以及拉杆套筒102的中部,使小口径身管测径仪和小口径身管同轴心。
参见附图6和附图7,所述数显结构5包括:
固定在调整杆3中的拉杆302上的主尺501;
设置在主尺501和拉杆302固定位置之间的固定垫片502;
通过固定机构固定在套筒1上的卡尺连接座503;
通过螺栓连接在卡尺连接座503上的副尺504,所述主尺501相对所述副尺504滑动配合;
通过螺栓连接在所述卡尺连接座503上的数显仪505,所述数显仪505的主栅和副栅分别固定在主尺501和副尺504上。
所述固定机构包括:
通过螺栓固定连接在套筒1上的螺栓座506;
穿过螺栓座506和卡尺连接座503螺纹连接的调节螺栓507;
以及调节弹簧508,所述调节弹簧508位于卡尺连接座503和螺栓座506之间并套在所述调节螺栓507上。
参见附图8,采用本发明进行测量的过程为:手推调整身管内径径向位移变化量,测量头2径向位移变为楔形杆301的轴向位移量,拉杆302和楔形杆301同步运动轴向位移量通过卡尺部分人工读取或数显显示获得轴向位移值。具体过程为:
测量前先根据所测非标身管8直径选用匹配的标准校核筒7。用标准校核筒7进行标定,调整拉杆302上的主尺501零点与副尺504零点重合。当把小口径身管测径仪放入标准校核筒7后,靠定位支撑环601的作用,使得小口径身管测径仪轴线与标准校核筒7轴线同轴,测量头2轴线与小口径身管测径仪轴线垂直,并且与测量导头602相互垂直的处于同一平面。测量导头602可以卡在凹槽或者凸台上用以引导测量头2的运动方向。回位簧片4使测量头2回位。一手握住拉杆套筒102的a处,一手握住拉杆302的b处,推动拉杆302使其沿轴线向前移动,直到测量头2紧紧抵在所测身管内壁上,此时通过调节螺栓507使副尺504的零点与拉杆302上的主尺501零点对齐,然后按下数显仪505的归零按钮,完成校准。
测量非标身管8时,将小口径身管测径仪放入非标身管8内,根据拉杆套筒102上的刻度值记录测量深度。测量头2在回位簧片4的作用下,紧紧抵在楔形杆301上。测量导头602卡住凹槽或者凸台保证随其运动。工作人员一手握住拉杆套筒102的a处,一手握住拉杆302的b处,先往外拉动拉杆302一小段距离,再推动拉杆302使其沿轴线向前移动,进而带动楔形杆301轴向移动,推动测量头2产生向外的径向位移。当非标身管8内径的尺寸偏大时,测量头2径向位移和楔形杆301以及拉杆302轴向移动偏大,进而使拉杆302其上的主尺501同副尺504产生一个正相对位移,通过人工读取以及数显仪505直接显示获得正位移值X,减少人工的劳动强度,提高工作效率。如果非标身管8内径的尺寸偏小时,测量头2径向位移和楔形杆301以及拉杆302轴向移动偏小,进而使拉杆302其上的主尺501同副尺504产生一个负相对位移,通过人工读取以及数显仪505直接显示获得负位移值X。推动小口径身管测径仪在非标身管8内继续轴向移动,依次测量不同深度的身管对应的调整杆3运动位移值X。
根据调整杆3运动的位移值X通过公式计算获得对应身管内径值D2。
式中:D1为标准校核筒7直径;
D3为楔形杆301小尺寸端圆柱体直径;
D4为楔形杆301大尺寸端圆柱体直径;
L为楔形杆301楔形段轴长;
X为主、副尺零点相对位移值,可能是正数可能是负数。
Claims (10)
1.小口径身管测径仪,其特征在于,包括:
套筒(1);
两个沿径向设置并关于套筒(1)轴线对称的测量头(2),所述测量头(2)设置在套筒(1)的一端,每个所述测量头(2)的一端分别穿过所述套筒(1)并相对套筒(1)沿径向滑动配合;
同轴设置在所述套筒(1)内的调整杆(3),所述调整杆(3)与所述测量头(2)相对应位置为楔形面,所述楔形面和两个所述测量头(2)的另一端接触,沿轴向抽拉调整杆(3)推动测量头(2)相对套筒(1)沿径向滑动运动;
以及设置在所述套筒(1)另一端的数显结构(5),通过所述数显结构(5)显示拉杆(302)相对套筒(1)抽拉位移。
2.根据权利要求1所述的小口径身管测径仪,其特征在于,所述测径仪还包括两个回位簧片(4),每个测量头(2)通过一个回位簧片(4)限制保证测量头(2)一端部和调整杆(3)的楔形面接触;每个所述测量头(2)和调整杆(3)接触一端设置有径向通孔,所述回位簧片(4)一端固定在套筒(1)内侧壁上,另一端和测量头(2)上的径向通孔滑动配合。
3.根据权利要求1或2所述的小口径身管测径仪,其特征在于,所述测径仪还包括定位导向结构(6),所述定位导向结构(6)包括:
同轴套在所述套筒(1)外侧的多个定位支撑环(601);
以及测量导头(602),两个所述测量导头(602)沿径向设置并关于套筒(1)轴线对称,每个所述测量导头(602)一端和所述套筒(1)螺纹连接,另一端和所述身管内壁滑动配合。
4.根据权利要求3所述的小口径身管测径仪,其特征在于,每个测量导头(602)与套筒(1)内部滑动配合的一端的端部结构为弧面或凸台或凹槽。
5.根据权利要求3所述的小口径身管测径仪,其特征在于,两个所述测量导头(602)和两个测量头(2)交错设置。
6.根据权利要求3所述的小口径身管测径仪,其特征在于,所述套筒(1)包括通过螺纹连接的头部套筒(101)和拉杆套筒(102);所述测量头(2)和头部套筒(101)沿径向滑动配合,所述拉杆套筒(102)上设置有刻度线。
7.根据权利要求6所述的小口径身管测径仪,其特征在于,所述定位支撑环(601)的数量为三个,一个所述定位支撑环(601)位于头部套筒(101)远离拉杆套筒(102)的一端,另两个定位支撑环(601)位于拉杆(302)拉杆套筒(102)的两端,三个所述定位支撑环(601)外圆周位于同于圆柱面上。
8.根据权利要求1或2所述的小口径身管测径仪,其特征在于,所述调整杆(3)包括:
楔形杆(301),所述楔形杆(301)为外圆周剖面为楔形面的杆体,所述楔形杆(301)和测量头(2)一端接触配合;
通过卡槽和所述楔形杆(301)同轴连接的拉杆(302);
以及设置在楔形杆(301)和拉杆(302)连接位置处的球形体(303),所述球形体(303)位于调整杆(3)的轴线上。
9.根据权利要求1或2所述的小口径身管测径仪,其特征在于,所述数显结构(5)包括:
固定在调整杆(3)中的拉杆(302)上的主尺(501);
设置在主尺(501)和拉杆(302)固定位置之间的固定垫片(502);
通过固定机构固定在套筒(1)上的卡尺连接座(503);
通过螺栓连接在卡尺连接座(503)上的副尺(504),所述主尺(501)相对所述副尺(504)滑动配合;
通过螺栓连接在所述卡尺连接座(503)上的数显仪(505),所述数显仪(505)的主栅和副栅分别固定在主尺(501)和副尺(504)上。
10.根据权利要求9所述的小口径身管测径仪,其特征在于,所述固定机构包括:
通过螺栓固定连接在套筒(1)上的螺栓座(506);
穿过螺栓座(506)和卡尺连接座(503)螺纹连接的调节螺栓(507);
以及调节弹簧(508),所述调节弹簧(508)位于卡尺连接座(503)和螺栓座(506)之间并套在所述调节螺栓(507)上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190809 |