Устройство для контроля внутреннего диаметра трубы Советский патент 1993 года по МПК G01B5/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения внутреннего диаметра и отклонений формы сечений длинномерных труб, а также других длинномерных цилиндрических изделий.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности использования его для измерения малых диаметров длинномерных труб.

На фиг,1 показан общий вид устройства для контроля внутреннего диаметра трубы; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг.З - общий вид ползуна со штангой; на фиг.4 ползун с датчиками касания и перемещения, соединенный с карданным подвесом; на фиг.5 - кольцо механизма центрирования ползуна; на фиг.б - втулка механизма центрирования; на фиг.7 - датчик перемещения.

Устройство содержит основание 1, установленные на нем передвижные стойки 2, 3, 4с регулируемыми опорными роликами 5 и 6, привод 7 вращения контролируемой трубы 8, состоящий из электродвигателя 9, связанного с редуктором 10, в котором встроен датчик углового положения контролируемой трубы 8 с ведущим роликом 11, ползун 12, размещенный внутри трубы 8, связанный

VI

ю

00 О

К

карданным подвесом 13 со штангой 14, на которой закреплена втулка 15, привод 16. со встроенным в него датчиком осевого пере- мещения ползуна 12, имеющий электродвигатель 17 и ведущий ролик 18. Свободный конец штанги 14 удерживается стойкой 19.

Механизм центрирования ползуна 12 относительно оси контролируемой трубы 8 состоит из кольца 20, установленного на конце корпуса 1 ползуна 12, который жестко соединен с карданным подвесом 13, и втулки, торец которой срезан двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, выполненной в виде полукольца 22 с кольцом крепления 23, представляющих одно целое и установленных на втором конце корпуса 21 ползуна 12. Причем кольцо 20 и полукольцо 22 выполнены таким образом, что их наружные диаметры меньше минимально возможного внутреннего диаметра контролируемой трубы 8. Карданный подвес 13 содержит втулку 24, соединительное кольцо 2.5, штифты 26. На торце втулки 24 расположен электрический разъем, позволяющий соединить датчик перемещения 27 с электрическим кабелем 28. В корпусе 21 ползуна 12 установлен датчик касания, выполненный в виде цилиндрического ШТОКЕ 29, подпружиненного датчиком перемещения 27. Шток 29 имеет возможность осевого перемещения в корпусе 21 ползуна 12 в пределах, определяемых возможным разбросом внутренних диаметров контролируемых труб. Концы штока 29.выполнены в виде полусфер для обеспечения точечного касания с одной стороны с контролируемой трубой 8, а с другой - с упругой консольной тензобалкой в виде пластины 30 датчика перемещения 27. На консольную упругую пластину 30 нанесены осесимметрично с двух сторон четыре тензорезистора 31 и контактные площадки на изоляционной основе 32. Упругая консольная тензобалка 3.0 датчика перемещения 27 жестко крепится, например, с помощью винтового соединения к корпусу 21 ползуна 12, подпружини- вая при этом свободным концом шток 29. Ось штока 29 ориентирована в корпусе 21 перпендикулярно плоскости среза полукольца 22 и. находится на одной оси с осью последнего (полукольца 22). Консольная тензобалка 30 выполнена из упругогб материала, например титана. Фиксация штифтов 26 в корпусе 21 осуществляется с помощью обжимающих колец 33.

. Устройство содержит также блок обра ботки сигналов 34, снимаемых с датчиков.

Блок обработки 23 соединен с датчиками с

помощью кабельных соединений, одно из

которых показано на фиг.З, позиция 28. Блок обработки сигналов может быть снабжен цифровыми устройствами отсчета координат осевого и .углового перемещения

ползуна 12 и соответствующей им величины диаметра контролируемой трубы 8.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений на основа0 нии 1 устанавливаются передвижные стойки 2, 4 на расстоянии, несколько меньшем длины контролируемой трубы 8, а стойка 3 - примерно на одинаковом расстоянии от стоек 2 и 4, На опорные ролики 5, 6 и ведущий

5. ролик 11 привода вращения 7 укладывается контролируемая труба 8, в которую вводится ползун. 12, передвигаемый посредством штанги 14с помощью привода осевого перемещения 16.

0 В стандартном состоянии ползун 12 неподвижен и под действием собственного веса лежит на кольце 20 и полукольце 22, прилегающих нижними частями образующих тороидальных поверхностей к внутрен5 ней цилиндрической поверхности контролируемой трубы 8. Штанга 14 одним концом опирается на внутреннюю поверхность трубы 8 посредством втулки 15, а другим концом - на ведущий ролик 18 привода

0 16 осевого перемещения. При этом карданный подвес 13 демпфирует влияние возможных смещений оси штанги 14 относительно оси ползуна 12, предотвращая тем самым осевой перекос последнего. Датчик касания

5 29 под действием усилия подпружиниваю- щей упругой консольной пластины 30 датчика перемещения 27 соприкасается внешней сферической поверхностью с внутренней поверхностью трубы 8. Электрический сиг0 нал с тензорезисторов 31, включенных, например, по мостовой схеме, поступает через разъем 26 и кабель 28 в блок обработки сигналов 34. Одновременно с этим в блок обработки сигналов 34 поступают сигналы с

5 датчиков осевого и углового положения контролируемой трубы 8, В результате на цифровых табло блока обработки сигналов 34 индицируются одновременно значения контролируемого внутреннего диаметра трубы

0 8, угловая и линейная координаты положения трубы 8.

В динамическом режиме включается электродвигатель 9 и посредством редуктора 10 и ведущего ролика 11 поворачивает на

5 заданный угол контролируемую трубу 8. Датчик касания 29 занимает новое положение в корпусе 21 ползуна 12, при этом уровень сигнала, снимаемого с датчика перемещения, изменяется и устанавливается в соответствии с текущим значением контролируемого диаметра трубы 8. На цифровых табло угловой координаты трубы 8 и диаметра устанавливаются новые значения этих величин.

По завершении цикла измерений, свя- занных с изменением углового положения контролируемой трубы 8, включается электродвигатель 17 привода 16 осевого перемещения и с помощью ведущего ролика 18 перемещает штангу 14 и связанный с ней ползун 12 в продольном направлении. При этом с датчика осевого перемещения в блок обработки сигналов 34 поступает сообщение о новой линейной координате трубы 8. В заданном новом продольном положении трубы 8 повторяется цикл угловых перемещений трубы посредством привода 7 и измерений текущих значений диаметров контролируемой трубы 8. Причем изменение сигнала, поступающего с датчика 27 в блок 34 обработки сигналов, свидетельствует об изменении контролируемого диаметра. В блоке 34 обработки сигналов может быть встроен программатор, задающий все этапы полного цикла измерений и управля- ющий работой привода 16 осевого перемещения и привода 7 вращения контролируемой трубы 8,

ф о р мула изобретения Устройство для контроля внутреннего диаметра трубы, содержащее основание, размещенные на нем стойки с опорными роликами, привод для вращения трубы, ползун, предназначенный для размещения в полости трубы с возможностью осевого перемещения и фиксации, механизм центрирования ползуна, механизм слежения за измэнением внутреннего диаметра трубы в виде датчика касания и связанного с ним датчика перемещения и блок обработки сигналов, соединенный с датчиком перемещений, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых диаметров труб, оно снабжено закрепленным на ползуне карданным подвесом, с которым связан механизм центрирования ползуна, выполненный в виде закрепленного на одном его конце кольца, жестко связанного с карданным подвесом, и установленный на другом его конце втулки, торец которой срезан двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, датчик перемещения выполнен в виде упругой, консольно закрепленной на ползуне и пропущенной через кольцо тензобалки, на рабочих поверхностях которой осесимметрично размещены тензоре- зисторы, которые соединены с блоком обработки сигналов, а датчик касания выполнен в виде размещенного в диаметральной плоскости втулки штока с полусферическими торцами, один из которых предназначен для взаимодействия с консольным концом тензобалки, а другой - для взаимодействия с поверхностью контролируемой трубы, при этом ось штока перпендикулярна продольной оси втулки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения внутреннего диаметра и отклонений формы сечений длинномерных труб, а также других длинномерных цилиндрических изделий. Цель изобретения - расширение диапазона контролируемых диаметров труб. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве между ползуном и штангой установлен узел развязки в виде карданного подвеса, причем механизм фиксации оси ползуна выполнен в виде кольца с диаметром, меньшим контролируемого диаметра трубы, установленного на конце корпуса ползуна, жестко соединенного с карданным подвесом, и полукольца, установленного на другом конце ползуна, датчик касания выполнен в виде подпружиненного штока с возможностью осевого перемещения и установлен в корпусе ползуна перпендикулярно плоскости среза полукольца на одной оси с ним, датчик перемещения выполнен в виде закрепленной одним концом в корпусе ползуна упругой консольной тензобалки в форме пластины, продольная ось которой расположена параллельно оси корпуса, а на обеих поверхностях ее оеесимметрично укреплены четыре тензорезйстора, при этом свободный конец консольной балки подпру- жинивает внутренний конец штока, выполненный в виде полусферы . 7 ил.

/Zsy/W //7////Y/S///////

fflue./

26 24 К

20

20

0U8.5

Редактор

Составитель Е.Колесник

Техред М.Моргентал Корректор М.Самборская

w

Фиг.3 « 2Э 22

7

22

22ФагБ

Фиг