一种金属管件弯曲回弹测量装置
阅读说明：本技术 一种金属管件弯曲回弹测量装置 (Metal pipe bending resilience measuring device ) 是由 蒋兰芳 林姚辰 黄新敏 张树有 李恒 范家成 于 2019-10-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种金属管件弯曲回弹测量装置,包括安装在工作台上的定位模块和处理中心、与所述的定位模块相对安装的测量机构；所述的定位模块包括升降机构和安装在升降机构上的支撑机构；所述的处理中心与测量机构信号相连；本发明模块化设计,操作简单灵活,测量精度高,通用性强。(The invention discloses a metal pipe bending resilience measuring device, which comprises a positioning module, a processing center and a measuring mechanism, wherein the positioning module and the processing center are arranged on a workbench, and the measuring mechanism is arranged opposite to the positioning module; the positioning module comprises a lifting mechanism and a supporting mechanism arranged on the lifting mechanism; the processing center is connected with the measuring mechanism through signals; the invention has the advantages of modular design, simple and flexible operation, high measurement precision and strong universality.)
技术领域
本发明涉及一种金属弯管弯曲精度测量装置，具体涉及一种金属管件弯曲回弹测量机构。
背景技术
金属管件通过确定合理的支点和受力点并施加一定的弯矩或弯曲力，使之弯曲成型。管件弯曲成型过程中，弯曲变形区外侧受切向拉应力，管壁减薄，甚至拉裂；内侧受切向压应力，管壁增厚，甚至失稳起皱；两者的合力产生径向向内的压应力，使截面扁化畸变，甚至塌陷。卸载后，由于弯管内部存在残余应力，及弹性变形的回复，产生回弹现象。可见，管件弯曲成型过程中容易出现拉裂、起皱、截面畸变和回弹等问题，是一个多成型缺陷的复杂成型过程。
金属弯管应用于不同的领域时，对其成形性能指标，如壁厚减薄率、壁厚增厚率、褶皱度、椭圆度和回弹精度等，都有相应的标准或要求。每根金属管件弯曲成型后，都要对其进行相关成形性能指标的测量。其中，外形成形回弹精度，可借助3D全局坐标测量仪等专用设备进行测量，但是成本高，还需要设计专门的夹具。也可采用手工定位测量，但是精度不高、效率低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种操作简单、模块化程度高、操作效率高的金属管件弯曲回弹测量装置。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种金属管件弯曲回弹测量装置，包括安装在工作台上的定位模块和处理中心、与所述的定位模块相对安装的测量机构；所述的定位模块包括升降机构和安装在升降机构上的支撑机构；所述的处理中心与测量机构信号相连；
所述的测量机构包括横梁、导轨、滑块、红外测距仪、气缸缸体、缸体上盖、缸体下盖和气缸活塞；其中所述的横梁的两端分别与缸体上盖相连；所述的缸体上盖的底部安装有气缸缸体，所述的气缸缸体底部安装有缸体下盖；所述的气缸活塞穿过缸体下盖底部后安装在气缸缸体内；所述的气缸活塞底部与操作台固连；所述的横梁底部安装有导轨，所述的导轨的底部活动安装有滑块，所述的滑块上安装有红外测距仪。
所述的支撑机构包括L型底座、夹板、支架导轨和托盘；其中所述的托盘上安装有支架导轨，所述的支架导轨上安装有L型底座；所述的L型底座上安装有夹板，且所述的L型底座与夹板连接处内置有扭簧；
所述的升降机构包括工作台和丝杠，所述的工作台安装在操作台上，所述的工作台上安装有外壳，所述的外壳内安装有2块轴承、1个蜗轮和1个蜗杆，且所述的蜗轮安装在2块轴承之间；所述的蜗轮与蜗杆螺纹连接；所述的外壳上安装有上盖子，所述的工作台下方安装有丝杠螺母；所述的丝杠从上往下依次穿过上盖子、外壳内的轴承和蜗轮、工作台、丝杠螺母；且所述的丝杠上套装有丝杠保护套；所述的蜗轮与丝杠螺纹连接；所述的蜗杆与把手通过内六角螺母固连；所述的把手上安装有锁紧装置，且所述的锁紧装置安装在外壳外侧壁面。
所述的测量机构中横梁的底部开设有用于安装导轨的第一燕尾槽，所述的滑块的上表面中间开设有第二燕尾槽，所述的导轨的上端和下端分别开设有燕尾；所述的滑块的第二燕尾槽与导轨的下端燕尾配合相连；所述的导轨的上端燕尾与横梁的第一燕尾槽配合相连。
所述的缸体上盖的上部一侧开设有螺纹孔，所述的横梁的两端加工有螺纹，所述的横梁上的螺纹和缸体上盖上的螺纹孔螺合相连。
所述的缸体上盖的底部安装有上盖安装平台，所述的上盖安装平台上均布开设有1个以上的上盖螺钉安装孔；所述的缸体下盖的上部安装有下盖安装平台，所述的下盖安装平台上均布开设有1个以上的下盖螺钉安装孔；所述的气缸缸体的上端安装在缸体上盖的上盖安装平台内并通过螺钉与上盖螺钉安装孔拧紧相连，所述的气缸缸体的下端安装在缸体下盖的下盖安装平台内并通过螺钉与下盖螺钉安装孔拧紧相连。
所述的缸体下盖的底部中间开设有气缸活塞安装孔；所述的气缸活塞的上端穿过气缸活塞安装孔后安装在气缸缸体内，所述的气缸活塞的底部与操作台固连。
所述的滑块的下底面中间安装有有圆柱形红外测距仪安装台，所述的安装台上开设有2个红外测距仪螺纹安装孔；所述的红外测距仪与滑块上圆柱形红外测距仪安装台的红外测距仪螺纹安装孔通过螺钉固连。
所述的导轨为等尺寸1块以上导轨段拼装组合而成。
所述的导轨为空心结构。
所述的气缸缸体上开设有两个换气孔。
所述的支撑机构中的支架导轨的内端开设有第四通孔，外端开设有用于安装L型底座的矩形槽；
所述的托盘的上表面安装有1个以上的安装柱，所述的安装柱的上端加工有螺纹；所述的托盘的下表面中心开设有与升降机构上的丝杠上的螺纹连接用的螺纹孔；所述的托盘的外周安装有用于调整水平度的基准线；所述的安装柱穿过支架导轨的第四通孔后其上的螺纹与锁紧螺母的内螺纹螺合相连；
所述的L型底座的上表面开设有夹板的安装平台和第四安装孔，所述的L型底座底部中间安装有底座安装柱，所述的底座安装柱的外端加工有螺纹；所述的夹板与L型底座安装平台上的第四安装孔通过销铰接连接；所述的底座安装柱穿过支架导轨的矩形槽后其上的螺纹与锁紧螺母的内螺纹螺合相连。
所述的升降机构中锁紧装置的端面上开设有1个以上的槽，所述的槽中安装有卡块，所述的锁紧装置的四周开设有1个以上用于与外壳固连的第一安装孔；所述的锁紧装置的中间开设有把手穿过用的第一通孔。
所述的外壳包括安装平台，所述的安装平台上安装有安装轴承和蜗轮的安装腔，所述的外壳的安装腔内中间开设有安装丝杠用的第二通孔；所述的安装腔的侧边开设有安装蜗杆用的第二安装孔，所述的安装平台上开设有与工作台固连用的第三通孔，所述的安装平台利用第三通孔与工作台之间通过螺钉固连。
所述的上盖子周边设置有1个以上的第三安装孔，所述的上盖子利用第三通孔与外壳之间通过螺钉固连。
所述的丝杠的上端开设有与支撑机构配合的螺纹。
所述的处理中心与红外测距仪无线信号相连，所述的处理中心为计算机处理系统，通过无线接收测量的数据并显示，利用计算机处理系统计算出所测数据与实际要求的数据间的差距，计算出回弹精度。
本发明的有益效果如下：
(1)导轨为组合式，可以根据红外测距仪测量所需的运动行程，来增加或减少导轨的个数，横梁的长度也可根据需要更换长度，使适合不同弯曲半径和弯曲角度的回弹精度测量，操作简单灵活，通用性强。
(2)支架导轨与托盘的安装角度可任意调整，从而可以适合任意弯曲角度的弯管的回弹精度测量；由于外端加工有矩形槽，使L型底座在支架导轨上的安装位置可调，从而可以适合不同弯曲半径的弯管的回弹精度测量。
(3)导轨设计成空心结构，托盘采用框架型镂空设计，减少自重，可提高机构的稳定性；同时轻量化可以减少导轨、托盘的变形，提高装置的测量精度。
(4)摇动把手来带动蜗杆，传动至蜗轮，再传动至丝杠，调节丝杠的高度使符合要求后，将卡块卡入锁紧装置的其中一个槽中，从而使丝杠保持在一个高度不动，以提高测量精度。把手与蜗杆固连，蜗杆与蜗轮、蜗轮与丝杠之间螺纹传动，结构稳定。蜗轮的上下两侧均设置有轴承，可提高机构运行稳定性，同时减少磨损。
(5)通过控制气缸缸体的两个换气孔，即可实现气缸缸体的上下移动，从而可以调整回弹精度测量机构的上下位置。滑块在导轨底部滑动，带动红外测距仪在导轨的移动，从而可以实现测量机构的水平位置的调整。
(6)扭簧提供夹紧力，使夹板夹紧待测量的弯管，防止弯管滑动，提高测量精度。上盖子安装于外壳上方，通过螺钉固连，以防止灰尘等杂物进入蜗轮的安装腔内，可以提高机构的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1中测量机构的放大结构示意图
图3是图1中支撑机构的放大结构示意图
图4是图1中升降机构的放大结构示意图
图5是图4中涡轮，丝杠，蜗杆之间的局部放大图；
图6是图2中横梁的放大结构示意图；
图7是图2中导轨的放大结构示意图；
图8是图2中滑块的放大剖视图；
图9是图2中缸体上盖的放大剖视图；
图10是图2中缸体下盖的放大剖视图；
图11是图3中托盘的放大剖视图；
图12是图3中L型底座放大剖视图；
图13是图4中锁紧装置的结构示意图；
图14是是图4中外壳的结构示意图；
图15是是图4中丝杠的结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明型。
本实施例的一种金属管件弯曲回弹测量装置，如图1-15所示，包括安装在工作台302上的定位模块和处理中心4、与所述的定位模块相对安装的测量机构1；所述的定位模块包括升降机构3和安装在升降机构3上的支撑机构2；所述的处理中心4与测量机构信号相连；
所述的测量机构1包括横梁11、导轨12、滑块13、红外测距仪14、气缸缸体15、缸体上盖16、缸体下盖17和气缸活塞18；其中所述的横梁11的两端分别与缸体上盖16相连；所述的缸体上盖16的底部安装有气缸缸体15，所述的气缸缸体15底部安装有缸体下盖17；所述的气缸活塞18穿过缸体下盖17底部后安装在气缸缸体15内；所述的气缸活塞18底部与操作台固连；所述的横梁11底部安装有导轨12，所述的导轨12的底部活动安装有滑块13，所述的滑块13上安装有红外测距仪14。
所述的支撑机构2包括L型底座21、夹板22、支架导轨23和托盘24；其中所述的托盘24上安装有支架导轨23，所述的支架导轨23上安装有L型底座21；所述的L型底座21上安装有夹板22，且所述的L型底座21与夹板22连接处内置有扭簧211，来提供夹紧力；
所述的升降机构3包括工作台302和丝杠31，所述的工作台302安装在操作台上，所述的工作台302上安装有外壳38，所述的外壳38内安装有2块轴承34、1个蜗轮32和1个蜗杆33，且所述的蜗轮32安装在2块轴承34之间；所述的蜗轮32与蜗杆33螺纹连接；所述的外壳38上安装有上盖子39，所述的工作台302下方安装有丝杠螺母35；所述的丝杠31从上往下依次穿过上盖子39、外壳38内的轴承34和蜗轮32、工作台302、丝杠螺母35；且所述的丝杠31上套装有丝杠保护套303；所述的蜗轮32与丝杠31螺纹连接；所述的蜗杆33与把手36通过内六角螺母固连；所述的把手36上安装有锁紧装置37，且所述的锁紧装置37安装在外壳38外侧壁面。
所述的测量机构1中横梁11的底部开设有用于安装导轨12的第一燕尾槽111，所述的滑块13的上表面中间开设有第二燕尾槽131，所述的导轨12的上端和下端分别开设有燕尾121；所述的滑块13的第二燕尾槽131与导轨12的下端燕尾121配合相连；所述的导轨12的上端燕尾121与横梁11的第一燕尾槽111配合相连。
所述的缸体上盖16的上部一侧开设有螺纹孔161，所述的横梁11的两端加工有螺纹112，所述的横梁11上的螺纹112和缸体上盖16上的螺纹孔161螺合相连。
所述的缸体上盖16的底部安装有上盖安装平台162，所述的上盖安装平台162上均布开设有2个上盖螺钉安装孔163；所述的缸体下盖17的上部安装有下盖安装平台172，所述的下盖安装平台172上均布开设有4个下盖螺钉安装孔173；所述的气缸缸体15的上端安装在缸体上盖16的上盖安装平台162内并通过螺钉与上盖螺钉安装孔163拧紧相连，所述的气缸缸体15的下端安装在缸体下盖17的下盖安装平台172内并通过螺钉与下盖螺钉安装孔173拧紧相连。
所述的缸体下盖17的底部中间开设有气缸活塞安装孔171；所述的气缸活塞18的上端穿过气缸活塞安装孔171后安装在气缸缸体15内，所述的气缸活塞18的底部与操作台固连。
所述的滑块13的下底面中间安装有有圆柱形红外测距仪安装台132，所述的安装台132上开设有2个红外测距仪螺纹安装孔133；所述的红外测距仪14与滑块13上圆柱形红外测距仪安装台132的红外测距仪螺纹安装孔133通过螺钉固连。
所述的导轨12为等尺寸1块以上导轨段拼装组合而成。
所述的导轨12为空心结构。
所述的气缸缸体15上开设有两个换气孔151。
所述的支撑机构2中支架导轨23的内端开设有第四通孔231，外端开设有用于安装L型底座21的矩形槽232；
所述的托盘24的上表面安装有3个的安装柱241，所述的安装柱241的上端加工有螺纹；所述的托盘24的下表面中心开设有与升降机构3上的丝杠31上的螺纹连接用的螺纹孔242；所述的托盘24的外周安装有用于调整水平度的基准线243；所述的安装柱241穿过支架导轨23的第四通孔231后其上的螺纹与锁紧螺母25的内螺纹螺合相连；
所述的L型底座21的上表面开设有夹板22的安装平台211和第四安装孔212，所述的L型底座21底部中间安装有底座安装柱213，所述的底座安装柱213的外端加工有螺纹；所述的夹板22与L型底座21安装平台211上的第四安装孔212通过销铰接连接；所述的底座安装柱213穿过支架导轨23的矩形槽232后其上的螺纹与锁紧螺母25的内螺纹螺合相连。
所述的升降机构3中锁紧装置37的端面上开设有3个的槽371，所述的槽371中安装有卡块301，卡块301卡入锁紧装置37的其中一个槽271中，固定把手36的位置，从而使丝杠31保持在一个高度不动；所述的锁紧装置37的四周开设有4个用于与外壳38固连的第一安装孔372；所述的锁紧装置37的中间开设有把手36穿过用的第一通孔373。
所述的外壳38包括安装平台384，所述的安装平台384上安装有安装轴承34和蜗轮32的安装腔381，所述的外壳38的安装腔381内中间开设有安装丝杠31用的第二通孔382；所述的安装腔381的侧边开设有安装蜗杆33用的第二安装孔383，所述的安装平台384上开设有与工作台302固连用的第三通孔385，所述的安装平台384利用第三通孔385与工作台302之间通过螺钉固连。
所述的上盖子39周边设置有4个的第三安装孔391，所述的上盖子39利用第三通孔391与外壳38之间通过螺钉固连。
所述的丝杠31的上端开设有与支撑机构配合的螺纹311。
所述的处理中心4与红外测距仪14无线信号相连，所述的处理中心4为计算机处理系统，通过无线接收测量的数据并显示，利用计算机处理系统计算出所测数据与实际要求的数据间的差距，计算出回弹精度。
安装调试时，先安装调试支撑机构2。首先将3个支架导轨23均布安装于所述的托盘24上，然后根据所需支撑定位的金属弯管5的弯曲角度，调节支架导轨23在托盘24上的位置，预紧；其次，将L型底座21安装于所述的支架导轨23上，同时将夹板22安装于两侧的L型底座21上，再根据所需支撑定位的金属弯管5的弯曲半径，初步调节L型底座21在支架导轨23上的位置，预紧；再将所需测量的金属弯管5放置在L型底座21上，调整支架导轨23的安装角度和L型底座21的安装位置，使所需测量的金属弯管5的弯曲段放置在中间的L型底座21上，两个直线段分别位于另外两个夹板22的L型底座21上，使夹板22夹紧金属弯管5；调整完毕后，L型底座21的底座安装柱213上的螺纹与锁紧螺母25拧紧。
然后调试升降机构3。将支撑机构2通过托盘24下表面中心的螺纹孔242与升降机构3的丝杠31的螺纹311配合连接。摇动把手36，把手36和蜗杆33相连，蜗杆33和蜗轮32通过螺纹传动，蜗轮32和丝杠31通过螺纹传动，从而调节与丝杠连接的支撑机构2的高度和弯管弯曲中心角的朝向；当支撑机构2到达一定高度且弯管5所需测量的弯曲中心角位置正对测量机构1后，将卡块301卡入锁紧装置37的一个槽371中，从而使支撑机构2保持在一个高度不动，以提高测量精度。
再调节测量机构1。先分别调节两侧气缸缸体15的高度，同时滑动滑块13，使红外测距仪14对准托盘24的基准线243，使横梁11、导轨12均处于水平状态；然后同时调节两侧气缸缸体15，使红外测距仪14的高度与所需测量的金属弯管5的中心线高度一致。然后调节导轨12的长度，使导轨12的长度满足红外测距仪14的运动行程。
调试完成后开始测量。滑块13从所需测量的金属弯管5的一侧滑行到另一侧，同时红外测距仪14扫描金属弯管5的弯曲内侧中心线上的距离，即可测量出金属弯管5的弯曲半径和弯曲角度，并将数据传输到处理中心4，与实际所要求的弯管5的弯曲半径和弯曲角度进行对比，即可得到该弯管5的弯曲半径回弹值和弯曲角度回弹值，即弯曲回弹精度。
本实施例的一种金属管件弯曲回弹测量装置，其中导轨为组合式，可以根据红外测距仪测量所需的运动行程，来增加或减少导轨的个数，横梁的长度也可根据需要更换长度，使适合不同弯曲半径和弯曲角度的回弹精度测量，操作简单灵活，通用性强。第二支架导轨与托盘的安装角度可任意调整，从而可以适合任意弯曲角度的弯管的回弹精度测量；由于外端加工有矩形槽，使L型底座在支架导轨上的安装位置可调，从而可以适合不同弯曲半径的弯管的回弹精度测量。第三导轨设计成空心结构，托盘采用框架型镂空设计，减少自重，可提高机构的稳定性；同时轻量化可以减少导轨、托盘的变形，提高装置的测量精度。第四摇动把手来带动蜗杆，传动至蜗轮，再传动至丝杠，调节丝杠的高度使符合要求后，将卡块卡入锁紧装置的其中一个槽中，从而使丝杠保持在一个高度不动，以提高测量精度。把手与蜗杆固连，蜗杆与蜗轮、蜗轮与丝杠之间螺纹传动，结构稳定。蜗轮的上下两侧均设置有轴承，可提高机构运行稳定性，同时减少磨损。第五通过控制气缸缸体的两个换气孔，即可实现气缸缸体的上下移动，从而可以调整回弹精度测量机构的上下位置。滑块在导轨底部滑动，带动红外测距仪在导轨的移动，从而可以实现测量机构的水平位置的调整。第六扭簧提供夹紧力，使夹板夹紧待测量的弯管，防止弯管滑动，提高测量精度。上盖子安装于外壳上方，通过螺钉固连，以防止灰尘等杂物进入蜗轮的安装腔内，可以提高机构的使用寿命。