CN114674214A - 一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于液胀管的测量技术领域，尤其是涉及一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，包括测量台，测量台的上安装有两个机械臂和控制面板，机械臂包括固定在测量台上的吊臂、吊臂的另一端安装有夹持手，两个机械臂通过夹持爪固定有液胀管，液胀管的外侧配合有磁性测量装置，内部滚动连接有内径测量机构，内径测量机构包括管套、隔板、第一接线柱、导线、线圈、瓷管、金属杆、滑片、第二接线柱、铁球和第一弹簧。本发明可智能操作，对液胀管的连续高效的测量，且测量时，测量壁厚的同时利用电流的变化实现内径的测量，便于综合测量结果有助于准确分析液胀管的加工质量，便于后续及时调整和优化液胀工艺。

Description

一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置

技术领域

本发明属于液胀管的测量技术领域，尤其是涉及一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置。

背景技术

管材充液成形工艺是实现空心结构零件的重要加工工艺之一，现在利用管材充液成形获得的空心结构零件已广泛应用在航空航天及汽车等新兴工业领域。现有的航空航天用管材，其精度和质量要求较高，而管材在加工时，采用管式充液成形的方法加工管材，采用板式充液成型的方法加工管材，但管材的变形后极易造成成形后的零件壁厚分布非常不均匀，需要对成型后的液胀管进行壁厚检测，来判断充液成型的质量。

现有的管类零件用壁厚检测装置，常见的外部测量装置有超声波或霍尔探头等测量装置，这类测量装置为手持式，只能测量较小尺寸的部件，需要通过手动移动探头或管件才能进行测量，且不能实现大量的连续测量，另外由于充液成型的管件其成型区多为异形，单纯的壁厚测量并不能作为成型管合格的标准，需要结合壁厚所在位置的内径来综合分析判断；公开号为CN103278114B的专利提出了一种超声波管壁测厚装置，选择在管壁内侧设置转动装置进行连续的移动式测量，且能够适应水下测量，但对于异形的液胀管来说，即使长度较长，在内部设置测量装置由于形状一直在变化，依然无法得到准确的测量结果，为此，我们提出一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，包括测量台，所述测量台的上安装有两个机械臂和控制面板，所述机械臂包括固定在测量台上的吊臂、吊臂的另一端安装有夹持手，所述夹持手上安装有两个夹持爪，两个机械臂通过夹持爪固定有液胀管，所述液胀管的外侧配合有磁性测量装置，内部滚动连接有内径测量机构，所述内径测量机构包括管套、隔板、第一接线柱、导线、线圈、瓷管、金属杆、滑片、第二接线柱、铁球和第一弹簧，所述隔板固定设置于管套的内部，将管套的内部等分，瓷管为两个，并通过第一弹簧连接于隔板的两侧，两个所述瓷管上均缠绕有线圈，两个所述线圈互相远离的一端均连接有第一接线柱，且第一接线柱安装在瓷管上，所述金属杆有两根，分别位于隔板的两侧，且卡嵌在管套的内壁上，两个所述金属杆互相远离的一端均安装有滑片，互相靠近的一端均安装有第二接线柱，所述第一接线柱和第二接线柱上均连接有导线，两个所述瓷管远离隔板的一端均转动连接有铁球，且铁球与液胀管的内壁滚动相连。

在上述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中，所述吊臂具有六个自由度，吊臂和夹持手通过电线与控制面板相连。

在上述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中，所述磁性测量装置包括固定在测量台上的支撑板，支撑板上滑动配合有横杆，横杆远离支撑板的一端安装有支撑环，所述支撑环上滑动连接有两个滑环，且两个滑环之间连接有弧形杆，所述弧形杆，侧边连接有弧形齿条，弧形齿条的齿设置在外侧面，并通过齿啮合有传动齿轮，所述传动齿轮的中心轴杆连接有旋转电机，且旋转电机固定在支撑板上，两个所述滑环相对的一侧均弹性连接有磁性测量探头，旋转电机的控制端和磁性测量探头的输出端均通过电线与控制面板电性相连。

在上述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中，所述磁性测量探头包括电磁圈和测量头本体，测量头本体卡嵌在电磁圈的内部，所述电磁圈的外侧套接有连接管，连接管固定在滑环上，连接管的内部安装有第二弹簧，并通过第二弹簧与电磁圈的端部相连 。

在上述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中，所述横杆远离支撑环的一端开设有螺纹孔，螺纹孔内配合有丝杆，支撑板内开设有空腔，丝杆转动安装于空腔内，且丝杆的一端延伸至支撑板外，并连接有转动电机，且转动电机固定在支撑板上，转动电机的控制端通过电线与控制面板电性相连。

在上述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中，所述管套的两端分别安装有第一线束固定块和第二线束固定块，与第一接线柱相连的导线穿过第一线束固定块，并连接有第一管堵头，与第二接线柱相连的导线穿过第二线束固定块，并连接有第二管堵头。

在上述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中，所述第一管堵头和第二管堵头上均开设有穿线孔，且穿线孔内安装有引导轮。

在上述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中，同一侧的所述导线延伸至液胀管外侧的一端缠绕有收卷轴，所述收卷轴竖向设置，且下端连接有减速电机，所述减速电机固定在测量台上，且控制端通过电线与控制面板相连。

在上述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中，两个所述电磁圈上设置有进线柱和出线柱，且与第一接线柱相连的导线分别与同侧电磁圈的进线柱相连接，电磁圈的出线柱通过电线与控制面板相连。

在上述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中，所述控制面板内安装有电流测量模块和处理器，电流测量模块用于测量导线输入和输出电流的大小，处理器用于控制整个装置的运行，以及根据测量电流的大小计算内径，并根据磁性测量装置测量到的壁厚，综合内径和壁厚结果综合分析液胀管的质量。

与现有的技术相比，一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置的优点在于：

1、通过设置的控制面板，可以提前录入设定的工艺流程程序，实现智能操作，工作效率高，测量时，可以通过内径测量机构输出电流的变化来测量成型区的内径，磁性测量探头可以测量液胀管的壁厚配合后可用于整个液胀管成型区的周向尺寸测量，不仅丰富了壁厚测量装置的功能性，能够对液胀管件进行连续的壁厚和内径测量，且测量结果准确可靠，并对超过允许误差值的地方进行标记，另外通过壁厚和内径的测量结果，可综合分析液胀管的加工质量，主要适用于异形区对称的液胀管，便于后续及时调整和优化液胀工艺；

2、通过设置在内径测量机构内的电磁圈、滑片、第一和第二接线柱、导线、弹簧和瓷管的配合，可根据管壁内径的变化，实现电流通过电阻大小的调节，再配合控制面板内处理器的分析可获得准确的液胀管成型区的内径尺寸；

3、通过设置在液胀管两端的第一管堵头和第二管堵头，利用控制面板根据横杆的移动距离，控制减速电机的转动，使液胀管两端的收卷轴将导线收卷或外放相应的长度，第一管堵头和第二管堵头上设置有引导轮，保证导线的顺畅移动，保证内径测量机构的竖直，进一步保证测量结果的准确性；

4、通过设置在测量头本体外的电磁圈所接收到的电流大小，来控制电磁圈的磁强，从而保证无论第一弹簧的状态，均可稳妥的带着铁球滚动，保证内径测量结果的准确性。

附图说明

图1是本发明提供的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置的结构示意图；

图2是本发明提供的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置的俯视图；

图3是本发明提供的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中内径测量机构的结构示意图；

图4是图2中的A处放大图；

图5是本发明提供的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中弧形杆和弧形齿条的结构示意图；

图6是本发明提供的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中磁性测量装置和和内径测量机构与液胀管的配合结构示意图；

图7是本发明提供的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置第一管堵头的结构示意图；

图8是本发明提供的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置中磁性测量探头的结构示意图。

图中：1测量台、2机械臂、21吊臂、22夹持手、23夹持爪、3液胀管、4磁性测量装置、41支撑板、42横杆、43支撑环、44滑环、45弧形杆、46弧形齿条、47传动齿轮、48旋转电机、49磁性测量探头、491电磁圈、492测量头本体、493连接管、494第二弹簧、410丝杆、411转动电机、5内径测量机构、51管套、52隔板、53第一接线柱、54导线、55线圈、56瓷管、57金属杆、58滑片、59第二接线柱、510铁球、511第一弹簧、6控制面板、7第一线束固定块、8第二线束固定块、9第一管堵头、10第二管堵头、11引导轮、12收卷轴、13减速电机。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例一

如图1-6所示，一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，包括测量台1，测量台1的上安装有两个机械臂2和控制面板6，机械臂2包括固定在测量台1上的吊臂21，吊臂21具有六个自由度，吊臂21和夹持手22通过电线与控制面板6相连，吊臂21的另一端安装有夹持手22，夹持手22上安装有两个夹持爪23，两个机械臂2通过夹持爪23固定有液胀管3，液胀管3的外侧配合有磁性测量装置4，磁性测量装置4包括固定在测量台1上的支撑板41，支撑板41上滑动配合有横杆42，横杆42远离支撑板41的一端安装有支撑环43，支撑环43上滑动连接有两个滑环44，且两个滑环44之间连接有弧形杆45，弧形杆45，侧边连接有弧形齿条46，弧形齿条46的齿设置在外侧面，并通过齿啮合有传动齿轮47，传动齿轮47的中心轴杆连接有旋转电机48，且旋转电机48固定在支撑板41上，两个滑环44相对的一侧均弹性连接有磁性测量探头49，磁性测量探头49为超声波测量探头或霍尔探头，旋转电机48的控制端和磁性测量探头49的输出端均通过电线与控制面板6电性相连，横杆42远离支撑环43的一端开设有螺纹孔，螺纹孔内配合有丝杆410，支撑板41内开设有空腔，丝杆410转动安装于空腔内，且丝杆410的一端延伸至支撑板41外，并连接有转动电机411，且转动电机411固定在支撑板41上，转动电机411的控制端通过电线与控制面板6电性相连；

液胀管3的内部滚动连接有内径测量机构5，内径测量机构5包括管套51、隔板52、第一接线柱53、导线54、线圈55、瓷管56、金属杆57、滑片58、第二接线柱59、铁球510和第一弹簧511，隔板52固定设置于管套51的内部，将管套51的内部等分，瓷管56为两个，并通过第一弹簧511连接于隔板52的两侧，两个瓷管56上均缠绕有线圈55，两个线圈55互相远离的一端均连接有第一接线柱53，且第一接线柱53安装在瓷管56上，金属杆57有两根，分别位于隔板52的两侧，且卡嵌在管套51的内壁上，两个金属杆57互相远离的一端均安装有滑片58，互相靠近的一端均安装有第二接线柱59，第一接线柱53和第二接线柱59上均连接有导线54，两个瓷管56远离隔板52的一端均转动连接有铁球510，且铁球510与液胀管3的内壁滚动相连，导线54延伸至液胀管3外侧的一端均与控制面板6电性相连，控制面板6内安装有电流测量模块和处理器，电流测量模块用于测量导线54输入和输出电流的大小，处理器用于控制整个装置的运行，以及根据测量电流的大小计算内径，并根据磁性测量装置4测量到的壁厚，综合内径和壁厚结果综合分析液胀管3的质量。

测量前，根据液胀管3的理论变形进行3D建模，然后进行理论试验，得出壁厚和内径电流变化的理论数据曲线；测量时，在控制面板6的处理器中录入工艺流程的程序，将液胀管3插入支撑环43中，启动流程，利用机械臂2将液胀管3的两端固定，此时液胀管3轴线的高度应该与支撑环43的轴线在同一水平面内，将内径测量机构5放入液胀管3中，连接好导线54，此时两个瓷管56在第一弹簧511的作用下顶在液胀管3的内壁上，将支撑环43移动至测量起始端，磁性测量探头49吸引同侧的铁球510，启动转动电机411带动丝杆410转动，通过螺纹的配合，可实现横杆42的水平移动，支撑环43移动的过程中，内径测量机构5随着水平移动，当移动到液胀管3的异性区域时，铁球510在第一弹簧511的作用下始终与管壁相抵，瓷管56外伸时，滑片58与线圈55接触的位置内移，第一接线柱53引入的电流所通过的线圈55变短，即电阻变小，输出的电流逐渐增大，瓷管56内缩时，则通过的电阻变大，输出电流变小，根据电流的输出大小可以根据判断出异形区内的宽度或直径尺寸，驱动旋转电机48，可驱动传动齿轮47，通过齿的啮合带动弧形齿条46在支撑环43内转动，磁性测量探头49随之旋转，内径测量机构5也旋转，故而可以对异形区的整个周向尺寸进行全方位的测量，且测量结果准确可靠，通过壁厚和内径的测量结果可以综合分析液胀管3的加工质量，便于后续及时调整和优化液胀工艺，测量过程中检测量数据与理论数据进行实施比较，当实测结果与理论结果之间的数值差距大于允许误差值后，会发出信号给工作人员，并对误差点进行记录，主要适用于异形区对称的液胀管3。

实施例二

参照图2和7，在实施例一的基础上，管套51的两端分别安装有第一线束固定块7和第二线束固定块8，与第一接线柱53相连的导线54穿过第一线束固定块7，并连接有第一管堵头9，与第二接线柱59相连的导线54穿过第二线束固定块8，并连接有第二管堵头10，第一管堵头9和第二管堵头10上均开设有穿线孔，且穿线孔内安装有引导轮11。同一侧的导线54延伸至液胀管3外侧的一端缠绕有收卷轴12，收卷轴12竖向设置，且下端连接有减速电机13，减速电机13固定在测量台1上，且控制端通过电线与控制面板6相连。

使用时，在液胀管3的两端分别设置第一管堵头9和第二管堵头10，然后利用控制面板6根据转动电机411转动后横杆42的移动距离，控制减速电机13的转动，使液胀管3两端的收卷轴12将导线54收卷或外放相应的长度，第一管堵头9和第二管堵头10上设置有引导轮11，保证导线54的顺畅移动，该结构的设置，能够保证内径测量机构5的竖直，进一步保证测量结果的准确性。

实施例三

参照图1和8，在实施例一的基础上，磁性测量探头49包括电磁圈491和测量头本体492，测量头本体492卡嵌在电磁圈491的内部，电磁圈491的外侧套接有连接管493，连接管493固定在滑环44上，连接管493的内部安装有第二弹簧494，并通过第二弹簧494与电磁圈491的端部相连，两个电磁圈491上设置有进线柱和出线柱，且与第一接线柱53相连的导线54分别与同侧电磁圈491的进线柱相连接，电磁圈491的出线柱通过电线与控制面板6相连。

测量头本体492卡嵌在电磁圈491内，且电磁圈491的进线柱连接第二接线柱59上的导线54，随着输出电流的增大和减小，电磁圈491的磁性进行相应变化，电流较小时，电磁圈491的磁性较小，此时第一弹簧511将瓷管56外推，较小的磁性也能带着铁球510滚动，电流较大时，电磁圈491的磁性增强，此时第一弹簧511被压缩，弹力加上第一弹簧511的回复力，会将铁球510较紧的抵在液胀管3的管壁上，此时具有较强磁性的电磁圈491能够实现铁球510的滚动，保证磁性测量探头49稳定的带着铁球510的滚动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，包括测量台（1），其特征在于，所述测量台（1）的上安装有两个机械臂（2）和控制面板（6），所述机械臂（2）包括固定在测量台（1）上的吊臂（21）、吊臂（21）的另一端安装有夹持手（22），所述夹持手（22）上安装有两个夹持爪（23），两个机械臂（2）通过夹持爪（23）固定有液胀管（3），所述液胀管（3）的外侧配合有磁性测量装置（4），内部滚动连接有内径测量机构（5），所述内径测量机构（5）包括管套（51）、隔板（52）、第一接线柱（53）、导线（54）、线圈（55）、瓷管（56）、金属杆（57）、滑片（58）、第二接线柱（59）、铁球（510）和第一弹簧（511），所述隔板（52）固定设置于管套（51）的内部，将管套（51）的内部等分，瓷管（56）为两个，并通过第一弹簧（511）连接于隔板（52）的两侧，两个所述瓷管（56）上均缠绕有线圈（55），两个所述线圈（55）互相远离的一端均连接有第一接线柱（53），且第一接线柱（53）安装在瓷管（56）上，所述金属杆（57）有两根，分别位于隔板（52）的两侧，且卡嵌在管套（51）的内壁上，两个所述金属杆（57）互相远离的一端均安装有滑片（58），互相靠近的一端均安装有第二接线柱（59），所述第一接线柱（53）和第二接线柱（59）上均连接有导线（54），两个所述瓷管（56）远离隔板（52）的一端均转动连接有铁球（510），且铁球（510）与液胀管（3）的内壁滚动相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，其特征在于，所述吊臂（21）具有六个自由度，吊臂（21）和夹持手（22）通过电线与控制面板（6）相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，其特征在于，所述磁性测量装置（4）包括固定在测量台（1）上的支撑板（41），支撑板（41）上滑动配合有横杆（42），横杆（42）远离支撑板（41）的一端安装有支撑环（43），所述支撑环（43）上滑动连接有两个滑环（44），且两个滑环（44）之间连接有弧形杆（45），所述弧形杆（45），侧边连接有弧形齿条（46），弧形齿条（46）的齿设置在外侧面，并通过齿啮合有传动齿轮（47），所述传动齿轮（47）的中心轴杆连接有旋转电机（48），旋转电机（48）固定在支撑板（41）上，两个所述滑环（44）相对的一侧均弹性连接有磁性测量探头（49），旋转电机（48）的控制端和磁性测量探头（49）的输出端均通过电线与控制面板（6）电性相连。

4.根据权利要求3所述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，其特征在于，所述磁性测量探头（49）包括电磁圈（491）和测量头本体（492），测量头本体（492）卡嵌在电磁圈（491）的内部，所述电磁圈（491）的外侧套接有连接管（493），连接管（493）固定在滑环（44）上，连接管（493）的内部安装有第二弹簧（494），并通过第二弹簧（494）与电磁圈（491）的端部相连 。

5.根据权利要求3所述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，其特征在于，所述横杆（42）远离支撑环（43）的一端开设有螺纹孔，螺纹孔内配合有丝杆（410），支撑板（41）内开设有空腔，丝杆（410）转动安装于空腔内，且丝杆（410）的一端延伸至支撑板（41）外，并连接有转动电机（411），且转动电机（411）固定在支撑板（41）上，转动电机（411）的控制端通过电线与控制面板（6）电性相连。

6.根据权利要求1所述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，其特征在于，所述管套（51）的两端分别安装有第一线束固定块（7）和第二线束固定块（8），与第一接线柱（53）相连的导线（54）穿过第一线束固定块（7），并连接有第一管堵头（9），与第二接线柱（59）相连的导线（54）穿过第二线束固定块（8），并连接有第二管堵头（10）。

7.根据权利要求6所述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，其特征在于，所述第一管堵头（9）和第二管堵头（10）上均开设有穿线孔，且穿线孔内安装有引导轮（11）。

8.根据权利要求1所述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，其特征在于，同一侧的所述导线（54）延伸至液胀管（3）外侧的一端缠绕有收卷轴（12），所述收卷轴（12）竖向设置，且下端连接有减速电机（13），所述减速电机（13）固定在测量台（1）上，且控制端通过电线与控制面板（6）相连。

9.根据权利要求4所述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，其特征在于，两个所述电磁圈（491）上设置有进线柱和出线柱，且与第一接线柱（53）相连的导线（54）分别与同侧电磁圈（491）的进线柱相连接，电磁圈（491）的出线柱通过电线与控制面板（6）相连。

10.根据权利要求1所述的一种用于液胀管的成型区壁厚测量装置，其特征在于，所述控制面板（6）内安装有电流测量模块和处理器，电流测量模块用于测量导线（54）输入和输出电流的大小，处理器用于控制整个装置的运行，以及根据测量电流的大小计算内径，并根据磁性测量装置（4）测量到的壁厚，综合内径和壁厚结果综合分析液胀管（3）的质量。

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