CN115523856A - 一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，包括安装在工作平台上的装卡组件和测量组件，并在工作平台下部安装支撑组件，另外，本发明还提供了进行核用锆合金管材冷轧芯棒的测量方法，该方法将芯棒采用装卡组件固定后，采用测量组件进行测量，得到芯棒的测量数据。本发明通过搭建核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，对不同长度的芯棒进行装卡，适用于不同长度的芯棒，进而使激光测径仪能够测量不同长度芯棒在不同位置的直径、圆度、锥度数据，实现芯棒每处的直径、圆度和锥度进行连续、准确的测量，结构简单、设计合理且使用效果好，有效解决现有检测技术中无法连续准确测量及效率较低的问题。

Description

一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于管材冷轧用芯棒尺寸测量技术领域，具体涉及一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置及测量方法。

背景技术

为满足核反应堆内苛刻的工况使用要求，核用锆合金管材一般在冷轧管机上采取多道次冷轧的方式成型，这种方式具有单道次变形量大（约60%~80%）、生产效率高、表面质量好、管材性能优异的特点。锆合金管材冷轧过程中内径尺寸和表面质量由芯棒控制，芯棒的直径、圆度和跳动会直接影响所轧制管材的尺寸和内表面质量。因此，每次的芯棒加工后和使用前均需对芯棒不同位置的直径、圆度和锥度等数据进行测量，确保芯棒实际的尺寸满足设计和使用要求。目前采用的传统测量方法为人工定点测量，测量时使用直尺确定测量位置，使用外径千分尺测量直径，人工测量的方法测量误差较大、效率较低，无法实现连续测量。

公开号为CN204359239U的专利中公开了一种用于测量芯棒外径的装置，包括测量架、百分表、顶尖以及两个带孔销轴；所述测量架包括竖架、上横架以及下横架；所述上横架的一端与所述竖架焊接固定，所述上横架另一端与一个带孔销轴焊接固定；所述百分表设置在于所述上横架一端焊接固定的带孔销轴中，所述顶尖设置在与所述下横架一端焊接固定的带孔销轴中。该芯棒测径装置无法准确确定测量位置，使用时只能测量芯棒一个固定径向的直径，无法获得芯棒圆度数据，且测量精度达不到要求，仅应用于芯棒加工过程中的直径监控。

公开号为CN109470156A的专利中公开了一种导线直径自动激光测径装置及应用方法，包括底座、旋转测量机构、电推杆、导线架、导线输送带和导线输送带底板，旋转测量机构包括动力机构、旋转轮和激光测径仪，动力机构驱动旋转轮转动，在旋转轮中心设有通孔，导线通过通孔，激光测径仪与旋转轮固定安装，激光测径仪包括激光发射器和激光接收器，激光发射器发射的激光经过导线然后被激光接收器接收，导线输送带输送放置在导线输送带底板上的导线至导线架，电推杆与导线架连接并控制导线架在旋转轮轴向方向上移动。该激光测径仪通过旋转能够测量线材不同径向位置的直径，但因芯棒形状不同于线材，且该装置无法准备确定测量位置，因此该装置无法应用于芯棒测量。

公开号为CN205426080U的专利中公开了一种检测圆柱直径的激光测量装置，包括激光测径仪、万能测量台，其特征在，还包括支撑架，所述的支撑架结构为V型支架，由于采用了旋转角度测量台和V型的支撑架，因此能够调节被测物的摆放角度，减少人为操作产生的不确定因素。该激光测径装置仅能测量同一径向位置的直径，无法应用于芯棒测量，无法准确确定测量位置和芯棒直径。

因此，现有检测技术中无法准确按照设计数据对芯棒直径、圆度和锥度进行连续、准确的测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置。该装置搭建核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，对不同长度的芯棒进行装卡，适用于不同长度的芯棒，进而使激光测径仪能够测量不同长度芯棒在不同位置的直径、圆度、锥度数据，实现芯棒每处的直径、圆度和锥度进行连续、准确的测量结构简单、设计合理且使用效果好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，该装置包括设置在工作平台上的装卡组件，所述装卡组件包括对应设置在工作平台上的活动车床尾座和固定车床尾座，所述活动车床尾座下部设置有供活动车床尾座朝向固定车床尾座移动的直线导轨，所述装卡组件旁侧设置有测量组件，所述测量组件包括固定在工作平台上的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上安装有在滚珠丝杠上移动的激光测径仪，所述工作平台下部安装有支撑组件。

上述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述活动车床尾座和固定车床尾座的同轴度不大于0.02mm，所述活动车床尾座下部还安装有用于在直线导轨上移动的线性滑块。

上述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述活动车床尾座上安装有第一顶针和尾座锁紧器，所述固定车床尾座上安装有带分度盘的第二顶针，所述分度盘的最小分度为5°。

上述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述激光测径仪包括通过支架连接的激光发生器和激光接收器，所述激光测径仪连接有显示器和拖链，所述测量组件还包括固定在工作平台上的光栅尺。

上述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述激光测径仪与滚珠丝杠上的滑块螺母连接，所述滑块螺母通过伺服电机驱动。

上述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述工作平台为50mm铸铁板。

上述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述激光测径仪一侧固定安装有接近开关，所述活动车床尾座上设有与接近开关相适配的金属监测器。

上述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述支撑组件包括对工作平台进行支撑的多脚底架，所述底架的每根支撑腿底部均安装有调整地脚。

另外，本发明还提供了一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将芯棒一端顶在固定车床尾座的第二顶针上，然后根据被测芯棒的长度手动调整活动车床尾座位置，用车床尾座的第一顶针把芯棒固定后，采用尾座锁紧器锁紧芯棒，得到待检测芯棒和装置；

步骤二、将步骤一中得到的待检测芯棒和装置中的激光测径仪沿芯棒轴向移动，测量指定位置的芯棒直径，同时光栅尺配合激光测径仪精确确定芯棒的测量位置，然后通过固定车床尾座上的分度盘转动芯棒，采用激光测径仪测量芯棒不同径向的直径，获得芯棒圆度，得到芯棒的测量数据。

本发明将芯棒装卡在活动车床尾座和固定车床尾座之间，即可采用激光测径仪测量芯棒直径，同时配合光栅尺得到芯棒每个位置的直径，并且通过设置指针分度盘转动芯棒，获得芯棒圆度，得到芯棒的整体测量数据，实现芯棒直径、圆度和锥度进行连续、准确的测量。

上述的方法，其特征在于，步骤一中所述待检测芯棒和装置中芯棒的中心位置与光栅尺的中心位置对应。通过使芯棒与光栅尺平行，且芯棒的中心与光栅尺的中心处于相同位置，便于采用光栅尺对芯棒各个部位进行检测。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过设置工作平台，为装卡组件和测量组件提供安装空间，通过设置活动车床尾座和固定车床尾座组成的装卡组件，对不同长度的芯棒进行装卡，适用于不同长度的芯棒，进而使激光测径仪能够测量不同长度芯棒在不同位置的直径、圆度、锥度数据，通过在活动车床尾座下部设置有供活动车床尾座朝向固定车床尾座移动的直线导轨，限定活动车床尾座的运动方向，人工推动其在工作平台的直线导轨上移动，便于装卡，通过滚珠丝杠和安装有在滚珠丝杠上移动的激光测径仪组成测量组件，对装卡的芯棒进行测量，并且保证滚珠丝杠与装卡的芯棒平行，使激光测径仪沿滚珠丝杠直线运动，实现芯棒每处的直径、圆度和锥度进行连续、准确的测量结构简单、设计合理且使用效果好。

2、本发明驱动系统驱动激光测径仪沿着芯棒轴向移动，使得激光测径仪能够根据需求测量芯棒不同轴向位置的直径。

3、本发明测量过程中芯棒轴向位置固定，但周向可以转动任意角度，使得激光测径仪可以测得芯棒同一截面不同径向的直径。

4、光栅尺随激光测径仪轴向一起移动，可准确测量激光测径仪的测量位置，实现芯棒直径和轴向测量位置的连续、同步准确测量,也可应用于其它合金管材冷轧芯棒的测量。

综上所述，本发明设计新颖合理、其结构简单、设计合理、使用方便、实用性强，解决了现有检测技术中无法连续准确测量的难题，检测精度及检测效率高，能够有效解决现有测量技术中芯棒难以准确测量及效率较低的问题，便于推广和使用。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明核用锆合金管材冷轧芯棒测量装置的主视图。

图2是本发明核用锆合金管材冷轧芯棒测量装置的附视图。

图3是本发明核用锆合金管材冷轧芯棒测量装置的左视图。

附图标记说明：

1—工作平台；	2—活动车床尾座；	2-1—第一顶针；
			2-2—尾座锁紧器；	3—固定车床尾座；	3-1—分度盘；
3-2—第二顶针；	4—直线导轨；	5—滚珠丝杠；
			6—激光测径仪；	6-1—支架；	6-2—激光发生器；
6-3—激光接收器；	6-4—显示器；	6-5—拖链；
			7—光栅尺；	8—伺服电机；	9—直线轨道；
10—接近开关；	11—多脚底架；	12—调整地脚。

具体实施方式

本发明的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置通过实施例1进行详细描述。

实施例1

如图1、图2和图3所示，本实施例的核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置包括设置在工作平台1上的装卡组件，所述装卡组件包括对应设置在工作平台1上的活动车床尾座2和固定车床尾座3，所述活动车床尾座2下部设置有供活动车床尾座2朝向固定车床尾座3移动的直线导轨4，所述装卡组件旁侧设置有测量组件，所述测量组件包括固定在工作平台1上的滚珠丝杠5，所述滚珠丝杠5上安装有在滚珠丝杠5上移动的激光测径仪6，所述工作平台1下部安装有支撑组件。

需要说明的是，通过设置工作平台1，为装卡组件和测量组件提供安装空间，通过设置活动车床尾座2和固定车床尾座3组成的装卡组件，对不同长度的芯棒进行装卡，适用于不同长度的芯棒，进而使激光测径仪6能够测量不同长度芯棒在不同位置的直径、圆度、锥度数据，通过在活动车床尾座2下部设置有供活动车床尾座2朝向固定车床尾座3移动的直线导轨4，限定活动车床尾座2的运动方向，人工推动其在工作平台1的直线导轨4上移动，便于装卡，通过滚珠丝杠5和安装有在滚珠丝杠5上移动的激光测径仪6组成测量组件，对装卡的芯棒进行测量，并且保证滚珠丝杠5与装卡的芯棒平行，使激光测径仪6沿滚珠丝杠5直线运动，实现芯棒每处的直径、圆度和锥度进行连续、准确的测量。

需要说明的是，激光测径仪6包括激光发生器6-2和激光接收器6-3，激光发生器6-2发射的激光通过芯棒然后被所述激光接收器6-3接收。

需要说明的是，激光测径仪6为MIKROMETRY公司生产的MDL-060激光测径仪或三丰公司生产的LSM-506S激光测径仪。

本实施例中，活动车床尾座2和固定车床尾座3的同轴度不大于0.02mm，所述活动车床尾座2下部还安装有用于在直线导轨4上移动的线性滑块。通过控制活动车床尾座2和固定车床尾座3的同轴度，保证了装夹的芯棒保持水平，减少测试误差，通过设置线性滑块便于活动车床尾座2平稳的在直线导轨4上移动。

如图1和图2所示，本实施例中，所述活动车床尾座2上安装有第一顶针2-1和尾座锁紧器2-2，所述固定车床尾座3上安装有带分度盘3-1的第二顶针3-2，所述分度盘3-1的最小分度为5°。通过活动车床尾座2的第一顶针2-1固定住芯棒后由尾座锁紧器2-2进行锁死，防止活动车床尾座2前后移动，进而使被测量芯棒固定后防止前后移动，减少轴向位置的测量误差，但通过分度盘3-1使芯棒圆周方向转动，测量过程中手动转动芯棒，带指针的分度盘3-1可直接读出芯棒的旋转角度，测量芯棒的圆度和跳动。

如图2和图3所示，本实施例中，激光测径仪6包括通过支架6-1连接的激光发生器6-2和激光接收器6-3，所述激光测径仪6连接有显示器6-4和拖链6-5，所述测量组件还包括固定在工作平台1上的光栅尺7。通过光栅尺7配合激光测径仪6实现精确定位，且光栅尺7的动端和激光测径仪6固定安装，光栅尺7的动头固定安装在所述激光测径仪6上，激光测径仪6从光栅尺7的原点开始移动，轴向定位精度≤0.05mm，进而可以使激光测径仪6精确测量指定位置的直径、圆度、锥度数据，激光测径仪6的激光发射器和激光接收器6-3通过激光器安装支架6-1上下放置，激光发射器和激光接收器6-3的中心线与床尾座和车床尾座的中心轴线垂直，光栅尺7测量的距离数据经信号线传输在显示器6-4上实时显示，显示器6-4主要用于测量软件人机交互界面、相关参数设置及测量结果的显示，拖链6-5采用封闭式塑料结构，激光测径仪6测量的外径和信号传输线封装在拖链6-5，对激光测头运动的线路起到保护作用，避免线路与底座摩擦损坏；光栅尺7精确测量激光测径仪6轴向移动的距离，激光测径仪6测量的外径和信号传输线封装在拖链6-5中。

如图2所示，本实施例中，激光测径仪6与滚珠丝杠5上的滑块螺母连接，所述滑块螺母通过伺服电机8驱动，所述工作平台1上设置有供滑块螺母沿直线运动的直线轨道9。通过伺服电机8驱动滚珠丝杠5旋转，从而驱动滑块螺母沿直线轨道9移动，伺服电机8反转时，驱动滑块螺母反方向移动，滚珠丝杠5具有控制精度高的特点，与滑块相连接，所述滑块螺母上固定安装激光测径仪6；本实施例仅为各种传动机构传动方案中的优选方案，其目在于使精确控制激光测径仪6沿芯棒轴向移动，以准确测量芯棒不同位置的直径、圆度和锥度，测量完毕后激光测径仪6返回测量起始点。

本实施例中，工作平台1为50mm铸铁板。通过采用50mm铸铁板有效避免温度变化对平台平面度的影响，其平整度≤0.02mm/1000mm，有效保证测量精度，铸铁板仅为各种材质的优选方案，其他材质如大理石平台可能实现相同功能。

如图1和图2所示，本实施例中，激光测径仪6一侧固定安装有接近开关10，所述活动车床尾座2上设有与接近开关10相适配的金属监测器。接近开关10在激光测径仪6一侧固定安装，其目的是避免激光测径仪6轴向移动时撞到车床尾座，起到安全保护的作用。

本实施例中，支撑组件包括对工作平台1进行支撑的多脚底架11，所述底架的每根支撑腿底部均安装有调整地脚12。

本发明的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量方法通过实施例2进行详细描述。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将芯棒一端顶在固定车床尾座3的第二顶针3-2上，然后根据被测芯棒的长度手动调整活动车床尾座2位置，用车床尾座2的第一顶针2-1把芯棒固定后，采用尾座锁紧器2-2锁紧芯棒，得到待检测芯棒和装置；

步骤二、选择手动或自动测量模式，驱动系统驱动激光测径仪6沿芯棒轴向移动，激光测径仪6测量指定位置的芯棒直径，同时光栅尺7配合激光测径仪6精确确定芯棒的测量位置，激光测径仪6和光栅尺7测得的数据通过信号线在激光测径仪6的显示器6-4显示，通过固定车床尾座3上的带指针分度盘3-1转动被测芯棒，激光测径仪6测量芯棒不同径向的直径，获得芯棒圆度，芯棒不同位置的尺寸测量完毕后，伺服电机8反转，带动滚珠丝杠5反转，驱动激光测径仪6返回测量原点，生成测量数据报表。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，该装置包括设置在工作平台（1）上的装卡组件，所述装卡组件包括对应设置在工作平台（1）上的活动车床尾座（2）和固定车床尾座（3），所述活动车床尾座（2）下部设置有供活动车床尾座（2）朝向固定车床尾座（3）移动的直线导轨（4），所述装卡组件旁侧设置有测量组件，所述测量组件包括固定在工作平台（1）上的滚珠丝杠（5），所述滚珠丝杠（5）上安装有在滚珠丝杠（5）上移动的激光测径仪（6），所述工作平台（1）下部安装有支撑组件。

2.根据权利要求1所述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述活动车床尾座（2）和固定车床尾座（3）的同轴度不大于0.02mm，所述活动车床尾座（2）下部还安装有用于在直线导轨（4）上移动的线性滑块。

3.根据权利要求1所述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述活动车床尾座（2）上安装有第一顶针（2-1）和尾座锁紧器（2-2），所述固定车床尾座（3）上安装有带分度盘（3-1）的第二顶针（3-2），所述分度盘（3-1）的最小分度为5°。

4.根据权利要求1所述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述激光测径仪（6）包括通过支架（6-1）连接的激光发生器（6-2）和激光接收器（6-3），所述激光测径仪（6）连接有显示器（6-4）和拖链（6-5），所述测量组件还包括固定在工作平台（1）上的光栅尺（7）。

5.根据权利要求1所述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述激光测径仪（6）与滚珠丝杠（5）上的滑块螺母连接，所述滑块螺母通过伺服电机（8）驱动，所述工作平台（1）上设置有供滑块螺母沿直线运动的直线轨道（9）。

6.根据权利要求1所述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述的工作平台（1）为50mm铸铁板。

7.根据权利要求1所述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述激光测径仪（6）一侧固定安装有接近开关（10），所述活动车床尾座（2）上设有与接近开关（10）相适配的金属监测器。

8.根据权利要求1所述的一种核用锆合金管材冷轧芯棒的测量装置，其特征在于，所述支撑组件包括对工作平台（1）进行支撑的多脚底架（11），所述底架的每根支撑腿底部均安装有调整地脚（12）。

9.一种利用如权利要求1~8中任一权利要求所述的装置进行核用锆合金管材冷轧芯棒的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将芯棒一端顶在固定车床尾座（3）的第二顶针（3-2）上，然后根据被测芯棒的长度手动调整活动车床尾座（2）位置，用车床尾座（2）的第一顶针（2-1）把芯棒固定后，采用尾座锁紧器（2-2）锁紧芯棒，得到待检测芯棒和装置；

步骤二、将步骤一中得到的待检测芯棒和装置中的激光测径仪（6）沿芯棒轴向移动，测量指定位置的芯棒直径，同时光栅尺（7）配合激光测径仪（6）精确确定芯棒的测量位置，然后通过固定车床尾座（3）上的分度盘（3-1）转动芯棒，采用激光测径仪（6）测量芯棒不同径向的直径，获得芯棒圆度，得到芯棒的测量数据。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤一中所述待检测芯棒和装置中芯棒的中心位置与光栅尺（7）的中心位置对应。

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