CN201083486Y

CN201083486Y - 排辊成形erw焊管的曲率半径在线测量装置

Info

Publication number: CN201083486Y
Application number: CNU2007200730387U
Authority: CN
Inventors: 韩建增; 苌群峰; 李大永; 彭颖红
Original assignee: Shanghai Jiaotong University; Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Jiaotong University; Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2017-07-27

Abstract

提供一种排辊成形ERW焊管的曲率半径在线测量装置，包括测量支架、检测指示表、检测端输出端口和测量值输出端口；其中，所述测量支架为圆筒结构，在其内部中心沿轴向设有通孔，并在该通孔的一端设有凹槽，以在该端部形成两个等高的支点；所述检测指示表设有套杆和固定在该套杆上的显示面板，一检测探头通过设置在该套杆内的弹簧结构与显示面板数据连接并在套杆内往复移动，所述套杆从所述凹槽的相对端配合装入并固定于所述测量支架的通孔中，检测探头向外突出于所述支点。本实用新型可以在保证测量装置与被测圆弧表面垂直的基础上，高精度地测量焊管的内外表面曲率半径，测量精度可达0.01mm，其结构简单、成本低、操作方便，并且便于携带以实现在线测量。

Description

排辊成形ERW焊管的曲率半径在线测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种计量技术领域的装置，特别是一种排辊成形焊管的曲率半径在线测量装置。

背景技术

高频直缝电阻焊(简称ERW)管具有精度高、壁厚均匀、椭圆度小、焊缝质量可靠且内毛刺小、冲击韧性好等优点，发展异常迅猛，在石油、石化、天然气、建筑、电力、矿山、煤炭、城市管网等工业领域中得到非常广泛的应用。排辊成形是生产焊管的核心工艺，钢板在排辊成型过程中其曲率半径是一个连续的变化过程，只有随时控制圆弧曲率半径的变化过程，才能提高产品的圆度和降低残余应力的大小。但是由于生产设备的限制，空间的狭小，以及必须实现在线检测的要求，目前还没有在线测量这种不断变化的圆弧曲率半径的检测仪器。因此，迫切要求检测系统能够连续测量加工过程中连续变化的曲率半径，并能根据检测的结果来控制排辊成形过程。

任意形状凹凸曲面的曲率半径一般多采用R样板测量。由于R样板采用的是比较测量法，所以无法测出工件几何形状的精确值。此外，采用该方法还具有以下缺陷：(1)不可能制成具有连续R值的样板，因而也不易进行非标准圆弧的精确测量；(2)不易制成很大的样板，对于船体、汽车覆盖件等大型模具的曲率半径的测量也显得无能为力；(3)不能实现在线测量。

中国专利授权公告号为CN 2551969Y的专利“一种曲率半径测量装置”描述到：在三角形检测支架上加装球栅尺结构，其中所述球栅尺由导杆和装有变送器的滑块构成，在导杆上套装一压缩弹簧，在导杆前端安装一检测轮，检测轮同轴位置设一旋转编码器，旋转编码器、滑块上的变送器分别接至计算机中计数卡。这种测量装置的不足之处是：(1)由于其检测支架采用三角形结构，因此只能测量内径曲率，无法实现外表面曲率半径的测量，适用范围不大；(2)可视性差，无法实现在线检测；(3)没有保证三角形支架的垂直度的机构，测量时只能靠目测，存在人为因素，精度较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种排辊成形ERW焊管的曲率半径在线测量装置，其结构简单、精度高、可在线检测内外表面的曲率半径。

为达到上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

提供一种排辊成形ERW焊管的曲率半径在线测量装置，其包括测量支架、检测指示表、检测端输出端口和测量值输出端口。

其中，所述测量支架为圆筒结构，通过一次性整体线切割加工而得，在其内部中心沿轴向设有一通孔，并在该通孔的一端设有一凹槽，以在该端部形成两个等高的支点；所述检测指示表设有套杆和固定在该套杆上的显示面板，一检测探头通过设置在该套杆内的弹簧结构与显示面板数据连接并在套杆内往复移动，所述套杆从所述凹槽的相对端配合装入并固定于所述测量支架的通孔中，检测探头向外突出于所述支点；所述检测端输出端口设于所述检测指示表上，并通过数据线与所述测量值输出端口相连接。

优选地，测量支架的所述通孔为阶梯孔，其中，所述套杆固定在大直径孔内，所述检测探头位于小直径孔内。

测量支架的所述凹槽可为任意形状的凹槽，优选为易于加工成形的圆弧槽。

进一步地，所述测量支架在其大直径孔的孔壁处向测量支架的外部径向设有一螺纹通孔，检测指示表的所述套杆由穿过该螺纹通孔的一紧固螺钉固定在测量支架内。

所述检测探头优选为球面检测探头。

此外，所述检测指示表优选为电子数显指示表，所述检测端输出端口优选为RS232串口输出端口，所述测量值输出端口优选为设有PLC芯片和LCD液晶显示屏的PLC控制器，其可通过螺纹连接、套箍固定等方式连接固定在所述电子数显指示表上。从而，所述RS232串口数据输出端口将电子数显指示表的测量值，输送到PLC芯片，随后，所述PLC控制器内置的PLC芯片，通过已经设置的程序可将测量值直接转换为曲率半径，之后通过LCD液晶显示屏直接显示出曲率半径数据。

采用上述结构的本实用新型曲率半径在线测量装置与现有技术相比，具有如下优越性：

(1)本实用新型曲率半径在线测量装置可以测量焊管内外表面的曲率半径；

(2)本实用新型曲率半径在线测量装置可保证测量时，测量装置与测量表面的横截面保持垂直，从而测量精度高，可达0.01mm；

(3)本实用新型曲率半径在线测量装置结构简单、成本低、操作方便，并且便于携带从而可以实现在线测量。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例中测量支架结构的截面示意图；

图2为本实用新型优选实施例的结构示意图；

图3为采用本实用新型优选实施例测量内表面曲率半径的示意图；

图4为采用本实用新型优选实施例测量外表面曲率半径的示意图；

图5为采用本实用新型优选实施例测量内表面曲率半径的原理图；

图6为采用本实用新型优选实施例测量外表面曲率半径的原理图。

附图标记说明

1测量支架 11小直径孔

12大直径孔 13圆弧槽

13′，13″支点 14螺纹孔

2电子数显指示表 21检测探头

22套杆 23电子数显指示表显示面板

3RS232串口数据输出端口 4PLC控制器

5紧固螺钉 6数据线

7焊管

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

首先参见图1和图2，本实用新型优选的曲率半径在线测量装置由测量支架1、检测指示表、检测端输出端口和测量值输出端口组成，其中，在该优选实施例中，检测指示表优选为电子数显指示表2，检测端输出端口优选为RS232串口数据输出端口3，而测量值输出端口优选为PLC控制器4。

如图1所示，优选的测量支架1为一体成形的圆筒形式，其内部中心沿轴向设有一阶梯状的通孔11，12，并在该测量支架1位于小直径孔11的一端设有一凹槽，在此优选为圆弧槽13。由于该圆弧槽13的设置，在该端部形成了两个等高的支点13′，13″，用于在测量曲率半径时将测量装置支撑在被测表面上。

图2清楚示出了该优选曲率半径在线测量装置的整体结构及连接方式。电子数显指示表2设有一套杆22、显示面板23，以及一可动的检测探头21，优选为球面检测探头。该检测探头21通过设置在套杆22内的弹簧结构(未示)与电子数显指示表3的显示面板23数据连接，并可在套杆22内往复移动。将该电子数显指示表3装入测量支架1的通孔11，12内，其中套杆22基本位于大直径孔12内，检测探头21基本位于小直径孔11内，通过将一紧固螺钉5穿过在大直径孔22孔壁处向测量支架1的外部径向设置的一螺纹通孔14，而将电子数显指示表3固定在测量支架1中。

RS232串口数据输出端口3设置在电子数显指示表2上，并通过数据线6与PLC控制器4相连接。此外，为了便于携带该测量装置以实现在线测量，可通过螺纹连接、套箍固定等方式将该PLC控制器4连接固定在所述电子数显指示表2上，在该优选实施例中，PLC控制器4是通过套箍方式固定在电子数显指示表2的一端。

下面参照附图4-6来详细说明采用本实用新型优选曲率半径在线测量装置来测量焊管内外圆周表面曲率半径的工作原理和实施过程。

在测量装置处于初始状态时，如果将测量装置竖直放置在一水平平面上，电子数显指示表2的指示数值应该归零。在测量时，将测量装置的测量支架放置在焊管7的被测圆弧表面(图中只示出部分)，通过两支点13′，13″保证测量装置与焊管7的被测圆弧表面垂直，随后即可进行测量。值得一提的是，两支点13′，13″之间的距离越小，即圆弧槽的弦长越小，垂直度越容易保证。

如图3和图5所示，将测量装置放置在焊管7的被测内表面，电子数显指示表2的检测探头21可活动地在套杆22内移动并与被测表面接触，直至电子数显指示表2的指示数值保持恒定。已知测量支架1的两个支点13′，13″之间圆弧的弦长为2L，需要用检测探头21测量的高度为H(H即为电子数显指示表2的显示值)，将测得的H值通过RS232串口输出端口3输送至PLC控制器4的PLC芯片，通过程序实现曲率半径的计算，并由LCD液晶直接显示所得的曲率半径值。

假设所测曲率半径值为R，由图5可知，计算曲率半径可依据如下关系式：

R²＝L²+(R-H)² (1)

则曲率半径R可以求解出：

R = \frac{L^{2} + H^{2}}{2 H} - - - (2)

在用该优选曲率半径在线测量装置来测量焊管7的外表面曲率半径时与上述测量内表面曲率半径相似，只需将测量装置如图4所示放置，并且由图6可知，上述关系式(1)和(2)同样适用。

可见，由于本实用新型曲率半径在线测量装置采用了一体成形且具有通孔和圆弧槽结构的测量支架，并将带有可动检测探头的指示表放置于该测量支架的通孔内并固定，有效地保证了测量装置与被测圆弧表面相互垂直，从而保证了测量的精确性。此外，由于采用了电子数显的指示表和PLC控制器，将电子测量的高效集成在其中，进一步实现了测量的准确性。

本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，但都属于本实用新型的保护范围。上述实施例的描述是例示性的而不是限制性的，本实用新型的保护范围由权利要求所确定。

Claims

1.排辊成形ERW焊管的曲率半径在线测量装置，包括测量支架、检测指示表、检测端输出端口和测量值输出端口，其特征在于：

所述测量支架为圆筒结构，在其内部中心沿轴向设有一通孔，并在该通孔的一端设有一凹槽，以在该端部形成两个等高的支点；

所述检测指示表设有套杆和固定在该套杆上的显示面板，一检测探头通过设置在该套杆内的弹簧结构与显示面板数据连接并在套杆内往复移动，所述套杆从所述凹槽的相对端配合装入并固定于所述测量支架的通孔中，检测探头向外突出于所述支点；

所述检测端输出端口设于所述检测指示表上，并通过数据线与所述测量值输出端口相连接。

2.根据权利要求1所述的曲率半径在线测量装置，其特征在于，测量支架的所述通孔为阶梯孔，其中，所述套杆固定在大直径孔内，所述检测探头位于小直径孔内。

3.根据权利要求1或2所述的曲率半径在线测量装置，其特征在于，测量支架的所述凹槽为圆弧槽。

4.根据权利要求3所述的曲率半径在线测量装置，其特征在于，所述测量支架在其大直径孔的孔壁处向测量支架的外部径向设有一螺纹通孔，检测指示表的所述套杆由穿过该螺纹通孔的一紧固螺钉固定在测量支架内。

5.根据权利要求4所述的曲率半径在线测量装置，其特征在于，所述检测探头为球面检测探头。

6.根据权利要求5所述的曲率半径在线测量装置，其特征在于，所述检测指示表为电子数显指示表。

7.根据权利要求6所述的曲率半径在线测量装置，其特征在于，所述检测端输出端口为RS232串口输出端口。

8.根据权利要求7所述的曲率半径在线测量装置，其特征在于，所述测量值输出端口为PLC控制器，该PLC控制器设有PLC芯片和LCD液晶显示屏。

9.根据权利要求8所述的曲率半径在线测量装置，其特征在于，所述PLC控制器连接固定在所述电子数显指示表上。