專利名稱：排輥成形erw焊管的曲率半徑在線測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種計量技術(shù)領(lǐng)域的裝置，特別是一種排輥成形焊管 的曲率半徑在線測量裝置。
背景技術(shù)：
高頻直縫電阻焊(簡稱ERW)管具有精度高、壁厚均勻、橢圓度小、焊 縫質(zhì)量可靠且內(nèi)毛刺小、沖擊韌性好等優(yōu)點，發(fā)展異常迅猛，在石油、石 化、天然氣、建筑、電力、礦山、煤炭、城市管網(wǎng)等工業(yè)領(lǐng)域中得到非常 廣泛的應(yīng)用。排輥成形是生產(chǎn)焊管的核心工藝，鋼板在排輥成型過程中其 曲率半徑是一個連續(xù)的變化過程，只有隨時控制圓弧曲率半徑的變化過程, 才能提高產(chǎn)品的圓度和降低殘余應(yīng)力的大小。但是由于生產(chǎn)設(shè)備的限制， 空間的狹小，以及必須實現(xiàn)在線檢測的要求，目前還沒有在線測量這種不 斷變化的圓弧曲率半徑的檢測儀器。因此，迫切要求檢測系統(tǒng)能夠連續(xù)測 量加工過程中連續(xù)變化的曲率半徑，并能根據(jù)檢測的結(jié)果來控制排輥成形 過程。任意形狀凹凸曲面的曲率半徑一般多采用R樣板測量。由于R樣板采 用的是比較測量法，所以無法測出工件幾何形狀的精確值。此外，采用該 方法還具有以下缺陷(1)不可能制成具有連續(xù)R值的樣板，因而也不 易進行非標準圓弧的精確測量；(2)不易制成很大的樣板，對于船體、 汽車覆蓋件等大型模具的曲率半徑的測量也顯得無能為力；(3)不能實 現(xiàn)在線測量。中國專利授權(quán)公告號為CN 2551969Y的專利"一種曲率半徑測量裝 置"描述到在三角形檢測支架上加裝球柵尺結(jié)構(gòu)，其中所述球柵尺由導 桿和裝有變送器的滑塊構(gòu)成，在導桿上套裝一壓縮彈簧，在導桿前端安裝 一檢測輪，檢測輪同軸位置設(shè)一旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器、滑塊上的變送 器分別接至計算機中計數(shù)卡。這種測量裝置的不足之處是(1)由于其 檢測支架采用三角形結(jié)構(gòu)，因此只能測量內(nèi)徑曲率，無法實現(xiàn)外表面曲率半徑的測量，適用范圍不大；(2)可視性差，無法實現(xiàn)在線檢測；(3) 沒有保證三角形支架的垂直度的機構(gòu)，測量時只能靠目觀U，存在人為因素， 精度較差。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種排輥成形ERW焊管的曲率半徑在線測量裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、精度高、可在線檢測 內(nèi)外表面的曲率半徑。為達到上述目的，本實用新型采用了以下的技術(shù)方案提供一種排輥成形ERW焊管的曲率半徑在線測量裝置，其包括測量 支架、檢測指示表、檢測端輸出端口和測量值輸出端口。其中，所述測量支架為圓筒結(jié)構(gòu)，通過一次性整體線切割加工而得， 在其內(nèi)部中心沿軸向設(shè)有一通孔，并在該通孔的一端設(shè)有一凹槽，以在該 端部形成兩個等高的支點；所述檢測指示表設(shè)有套桿和固定在該套桿上的 顯示面板， 一檢測探頭通過設(shè)置在該套桿內(nèi)的彈簧結(jié)構(gòu)與顯示面板數(shù)據(jù)連 接并在套桿內(nèi)往復移動，所述套桿從所述凹槽的相對端配合裝入并固定于 所述測量支架的通孔中，檢測探頭向外突出于所述支點；所述檢測端輸出 端口設(shè)于所述檢測指示表上，并通過數(shù)據(jù)線與所述測量值輸出端口相連 接。優(yōu)選地，測量支架的所述通孔為階梯孔，其中，所述套桿固定在大直 徑孔內(nèi)，所述檢測探頭位于小直徑孔內(nèi)。測量支架的所述凹槽可為任意形狀的凹槽，優(yōu)選為易于加工成形的圓 弧槽。進一步地，所述測量支架在其大直徑孔的孔壁處向測量支架的外部徑 向設(shè)有一螺紋通孔，檢測指示表的所述套桿由穿過該螺紋通孔的一緊固螺 釘固定在測量支架內(nèi)。所述檢測探頭優(yōu)選為球面檢測探頭。此外，所述檢測指示表優(yōu)選為電子數(shù)顯指示表，所述檢測端輸出端口 優(yōu)選為RS232串口輸出端口，所述測量值輸出端口優(yōu)選為設(shè)有PLC芯片 和LCD液晶顯示屏的PLC控制器，其可通過螺紋連接、套箍固定等方式連接固定在所述電子數(shù)顯指示表上。從而，所述RS232串口數(shù)據(jù)輸出端口 將電子數(shù)顯指示表的測量值，輸送到PLC芯片，隨后，所述PLC控制器 內(nèi)置的PLC芯片，通過己經(jīng)設(shè)置的程序可將測量值直接轉(zhuǎn)換為曲率半徑， 之后通過LCD液晶顯示屏直接顯示出曲率半徑數(shù)據(jù)。采用上述結(jié)構(gòu)的本實用新型曲率半徑在線測量裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比， 具有如下優(yōu)越性(1) 本實用新型曲率半徑在線測量裝置可以測量焊管內(nèi)外表面的曲 率半徑；(2) 本實用新型曲率半徑在線測量裝置可保證測量時，測量裝置與 測量表面的橫截面保持垂直，從而測量精度高，可達0.01mm;(3) 本實用新型曲率半徑在線測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作方 便，并且便于攜帶從而可以實現(xiàn)在線測量。


圖1為本實用新型優(yōu)選實施例中測量支架結(jié)構(gòu)的截面示意圖； 圖2為本實用新型優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為采用本實用新型優(yōu)選實施例測量內(nèi)表面曲率半徑的示意圖； 圖4為采用本實用新型優(yōu)選實施例測量外表面曲率半徑的示意圖； 圖5為采用本實用新型優(yōu)選實施例測量內(nèi)表面曲率半徑的原理圖； 圖6為采用本實用新型優(yōu)選實施例測量外表面曲率半徑的原理圖。 附圖標記說明1測量支架 11小直徑孔12大直徑孔 13圓弧槽13'， 13〃支點 14螺紋孔2電子數(shù)顯指示表 21檢測探頭22套桿 23電子數(shù)顯指示表顯示面板3 RS232串口數(shù)據(jù)輸出端口4 PLC控制器5緊固螺釘 6數(shù)據(jù)線7焊管具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的說明。首先參見圖l和圖2，本實用新型優(yōu)選的曲率半徑在線測量裝置由測 量支架1、檢測指示表、檢測端輸出端口和測量值輸出端口組成，其中， 在該優(yōu)選實施例中，檢測指示表優(yōu)選為電子數(shù)顯指示表2，檢測端輸出端 口優(yōu)選為RS232串口數(shù)據(jù)輸出端口 3，而測量值輸出端口優(yōu)選為PLC控制 器4。如圖1所示，優(yōu)選的測量支架1為一體成形的圓筒形式，其內(nèi)部中心 沿軸向設(shè)有一階梯狀的通孔11， 12，并在該測量支架1位于小直徑孔11 的一端設(shè)有一凹槽，在此優(yōu)選為圓弧槽13。由于該圓弧槽13的設(shè)置，在 該端部形成了兩個等高的支點13'， 13〃 ，用于在測量曲率半徑時將測量 裝置支撐在被測表面上。圖2清楚示出了該優(yōu)選曲率半徑在線測量裝置的整體結(jié)構(gòu)及連接方 式。電子數(shù)顯指示表2設(shè)有一套桿22、顯示面板23，以及一可動的檢測 探頭21，優(yōu)選為球面檢測探頭。該檢測探頭21通過設(shè)置在套桿22內(nèi)的彈 簧結(jié)構(gòu)(未示)與電子數(shù)顯指示表3的顯示面板23數(shù)據(jù)連接，并可在套 桿22內(nèi)往復移動。將該電子數(shù)顯指示表3裝入測量支架1的通孔11， 12 內(nèi)，其中套桿22基本位于大直徑孔12內(nèi)，檢測探頭21基本位于小直徑 孔11內(nèi)，通過將一緊固螺釘5穿過在大直徑孔22孔壁處向測量支架1的 外部徑向設(shè)置的一螺紋通孔14，而將電子數(shù)顯指示表3固定在測量支架1 中。RS232串口數(shù)據(jù)輸出端口 3設(shè)置在電子數(shù)顯指示表2上，并通過數(shù)據(jù) 線6與PLC控制器4相連接。此外，為了便于攜帶該測量裝置以實現(xiàn)在線 測量，可通過螺紋連接、套箍固定等方式將該PLC控制器4連接固定在所 述電子數(shù)顯指示表2上，在該優(yōu)選實施例中，PLC控制器4是通過套箍方 式固定在電子數(shù)顯指示表2的一端。下面參照附圖4-6來詳細說明采用本實用新型優(yōu)選曲率半徑在線測量 裝置來測量焊管內(nèi)外圓周表面曲率半徑的工作原理和實施過程。在測量裝置處于初始狀態(tài)時，如果將測量裝置豎直放置在一水平平面 上，電子數(shù)顯指示表2的指示數(shù)值應(yīng)該歸零。在測量時，將測量裝置的測量支架放置在焊管7的被測圓弧表面(圖中只示出部分)，通過兩支點13'，13〃保證測量裝置與焊管7的被測圓弧表面垂直，隨后即可進行測量。值 得一提的是，兩支點13'， 13〃之間的距離越小，即圓弧槽的弦長越小， 垂直度越容易保證。如圖3和圖5所示，將測量裝置放置在焊管7的被測內(nèi)表面，電子數(shù) 顯指示表2的檢測探頭21可活動地在套桿22內(nèi)移動并與被測表面接觸， 直至電子數(shù)顯指示表2的指示數(shù)值保持恒定。已知測量支架1的兩個支點 13'， 13〃之間圓弧的弦長為2L，需要用檢測探頭21測量的高度為H (H 即為電子數(shù)顯指示表2的顯示值)，將測得的H值通過RS232串口輸出 端口 3輸送至PLC控制器4的PLC芯片，通過程序?qū)崿F(xiàn)曲率半徑的計算， 并由LCD液晶直接顯示所得的曲率半徑值。假設(shè)所測曲率半徑值為R，由圖5可知，計算曲率半徑可依據(jù)如下關(guān) 系式<formula>formula see original document page 8</formula> 則曲率半徑R可以求解出<formula>formula see original document page 8</formula>在用該優(yōu)選曲率半徑在線測量裝置來測量焊管7的外表面曲率半徑時 與上述測量內(nèi)表面曲率半徑相似，只需將測量裝置如圖4所示放置，并且 由圖6可知，上述關(guān)系式(1)和(2)同樣適用?？梢?，由于本實用新型曲率半徑在線測量裝置采用了一體成形且具有 通孔和圓弧槽結(jié)構(gòu)的測量支架，并將帶有可動檢測探頭的指示表放置于該 測量支架的通孔內(nèi)并固定，有效地保證了測量裝置與被測圓弧表面相互垂 直，從而保證了測量的精確性。此外，由于采用了電子數(shù)顯的指示表和PLC 控制器，將電子測量的高效集成在其中，進一步實現(xiàn)了測量的準確性。本實用新型的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點已揭示如上，然而可以理解，在本 實用新型的創(chuàng)作思想下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對上述結(jié)構(gòu)作各種變化和 改進，但都屬于本實用新型的保護范圍。上述實施例的描述是例示性的而 不是限制性的，本實用新型的保護范圍由權(quán)利要求所確定。
權(quán)利要求1. 排輥成形ERW焊管的曲率半徑在線測量裝置，包括測量支架、檢測指示表、檢測端輸出端口和測量值輸出端口，其特征在于所述測量支架為圓筒結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部中心沿軸向設(shè)有一通孔，并在該通孔的一端設(shè)有一凹槽，以在該端部形成兩個等高的支點；所述檢測指示表設(shè)有套桿和固定在該套桿上的顯示面板，一檢測探頭通過設(shè)置在該套桿內(nèi)的彈簧結(jié)構(gòu)與顯示面板數(shù)據(jù)連接并在套桿內(nèi)往復移動，所述套桿從所述凹槽的相對端配合裝入并固定于所述測量支架的通孔中，檢測探頭向外突出于所述支點；所述檢測端輸出端口設(shè)于所述檢測指示表上，并通過數(shù)據(jù)線與所述測量值輸出端口相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲率半徑在線測量裝置，其特征在于，測量 支架的所述通孔為階梯孔，其中，所述套桿固定在大直徑孔內(nèi)，所述檢測 探頭位于小直徑孔內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的曲率半徑在線測量裝置，其特征在于，測量支架的所述凹槽為圓弧槽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲率半徑在線測量裝置，其特征在于，所述 測量支架在其大直徑孔的孔壁處向測量支架的外部徑向設(shè)有一螺紋通孔， 檢測指示表的所述套桿由穿過該螺紋通孔的一緊固螺釘固定在測量支架 內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的曲率半徑在線測量裝置，其特征在于，所述檢測探頭為球面檢測探頭。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的曲率半徑在線測量裝置，其特征在于，所述 檢測指示表為電子數(shù)顯指示表。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的曲率半徑在線測量裝置，其特征在于，所述 檢測端輸出端口為RS232串口輸出端口。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的曲率半徑在線測量裝置，其特征在于，所述 測量值輸出端口為PLC控制器，該PLC控制器設(shè)有PLC芯片和LCD液晶 顯示屏。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的曲率半徑在線測量裝置，其特征在于，所述 PLC控制器連接固定在所述電子數(shù)顯指示表上。
專利摘要提供一種排輥成形ERW焊管的曲率半徑在線測量裝置，包括測量支架、檢測指示表、檢測端輸出端口和測量值輸出端口；其中，所述測量支架為圓筒結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部中心沿軸向設(shè)有通孔，并在該通孔的一端設(shè)有凹槽，以在該端部形成兩個等高的支點；所述檢測指示表設(shè)有套桿和固定在該套桿上的顯示面板，一檢測探頭通過設(shè)置在該套桿內(nèi)的彈簧結(jié)構(gòu)與顯示面板數(shù)據(jù)連接并在套桿內(nèi)往復移動，所述套桿從所述凹槽的相對端配合裝入并固定于所述測量支架的通孔中，檢測探頭向外突出于所述支點。本實用新型可以在保證測量裝置與被測圓弧表面垂直的基礎(chǔ)上，高精度地測量焊管的內(nèi)外表面曲率半徑，測量精度可達0.01mm，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作方便，并且便于攜帶以實現(xiàn)在線測量。
文檔編號G01B5/213GK201083486SQ200720073038
公開日2008年7月9日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者彭穎紅, 李大永, 萇群峰, 韓建增 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;上海交通大學