专利名称：一种管材壁厚测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试管材壁厚的装置，主要应用于高分子材料的分析测试领域。
背景技术：
随着塑料管材行业的迅速发展，其应用领域不断扩大，目前已被广泛应用在城市 给排水、建筑给排水、热水供应、供热采暖、建筑雨水排水、城市燃气、农业排灌、化工流体输 送以及电线、电缆护套管等领域。在塑料管材的研制开发以及生产中，能对其进行准确的性 能评价对于管材在使用中的安全可靠性来说是至关重要的。在对管材的性能评价项目中， 有大量的项目需要对管材壁厚进行测量并同时找出壁厚的最小值，进行试验时需要采集大 量数据，因此需要大量试样，对如此多的试样测量其壁厚且要准确地找出每根试样的最小 壁厚值，若使用常规测量方法不但效率低，还很难找到最小壁厚值。目前常用壁厚测量装置 都是手持量具，用这种量具测量管材壁厚只能是选点测量，无法做到连续测量，在一个试样 上找到壁厚最小值是很困难的，而且由于是手持操作，效率很低。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种管材壁厚测量装置，该管材壁厚测量装 置可以消除由于管材的形状误差而带来的测量误差，且操作简便，效率较高。测量的同时， 可以通过数据线将测量数据输入计算机，自动记录测量结果，分辨率可达0.001毫米。本发明的目的是提供一种管材壁厚测量装置，其包括千分表、测量摇臂、底座。其中所述千分表下端为测量杆，测量杆下端安装有千分表测量头。所述的测量摇 臂包括平行的上臂和下臂，上臂和下臂同侧的一端由一垂直杆固定相连。下臂另一端的上 表面安装有固定测量头，上臂另一端垂直固定有所述的千分表。千分表的测量杆穿过测量 摇臂上臂，其下端的千分表测量头与下臂上的固定测量头相对齐；所述测量摇臂垂直杆的 下部对应于下臂的后端安装有重锤。重锤优选安装在所述测量摇臂下臂向后的延长线上。所述底座上安装有V形支座、导柱及滑块。所述V形支座为一横截面呈V字形，开 口向上的长槽，其底部固定在底座上。所述固定安装可采用现有技术中常用各种固定安装 方法等，如焊接、铆接、螺栓连接、螺钉连接等，优选螺栓或螺钉连接的方式，便于拆卸。所述 V形支座的中心线优选同底座中心线重合。所述导柱为两个，与V形支座相对、以V形支座 中心线为对称线垂直固定安装在底座上，两个导柱上端有横梁相连，横梁正中设有通孔；所 述滑块的横截面呈“C”字形结构，其开放端的两侧相对应的设置有水平通孔，以上所述的测 量摇臂的垂直杆上设置有与其对应的水平通孔，将测量摇臂的垂直杆插入滑块的开放端， 将通孔相对，通过轴销使测量摇臂与滑块连接；所述滑块封闭端开有两个垂直通孔，滑块通 过垂直通孔套在导柱上作无间隙的上下滑动，滑块上两个垂直通孔中间固定有升降螺杆， 升降螺杆向上穿过导柱间横梁上的通孔，在横梁以上升降螺杆通过螺纹连接有第一手轮， 旋转第一手轮能够使滑块带着测量摇臂沿着导柱上下移动。测量时被测管材放置于V型支座的槽内，其轴线同V型支座的中心线平行，并将测量摇臂下臂置于被测管材中。以上所述测量摇臂上优选安装有重锤。所述测量摇臂的下臂向后的延长线上安装 有第一螺杆，第一螺杆上安装有第一重锤。在重锤的作用下产生一定失衡力矩使测量摇臂 绕轴销转动，此时固定测量球头有升高趋势。所述滑块的通孔向外设置有带内螺纹的水平通孔，旋入锁紧螺母对滑块进行锁紧。在对管材进行壁厚测量，找出最小值的同时，还要求有高的工作效率。本发明的管材壁厚测量装置还可包含有管材复合运动驱动体系。其可以对位于支 座上的管材试样进行摩擦驱动、使管材在转动的同时也作轴向移动。此时对于管材上任意 点而言，是在作有规律的螺旋运动，待测管材正是在这种螺旋运动状态下通过壁厚测量点， 从而形成“地毯式”连续测量，大量的测量数据可被采集，从众多的数据中找出最小值，即可 得到管材的最小壁厚值。本发明的管材壁厚测量装置的管材复合运动驱动系统，所述管材复合运动驱动系 统包括摩擦驱动轮、驱动轮安装板。所述摩擦驱动轮安装于驱动轮安装板上，所述驱动轮安 装板为一水平板，其中部为中空结构，所述摩擦驱动轮水平安装于此中空结构内，其轴安装 在中空结构的内边缘上。所述驱动轮安装板中部的中空结构优选为方孔，方孔内边缘纵轴 线方向上打孔，摩擦驱动轮的轴安装在孔中。所述的驱动轮安装板的一外侧边与V型支座的一侧顶边通过铰链板铰接，所述驱 动轮安装板能够搭盖在V型支座的槽口。被测管材放置于V型支座的槽内，其轴线同V型 支座的中心线平行，管材顶部突出于V型支座的上端面。摩擦驱动轮压在被测管材上，摩擦 驱动轮的轴线与被测管材的轴线成锐角夹角，该夹角优选为5° 15°。驱动摩擦驱动轮 转动，被测管材由摩擦驱动在V型支座槽内做往复螺旋式复合运动。为了使被测管材能很好的被摩擦驱动轮以摩擦力带动进行复合运动，即能在较小 的驱动力下很好的随动，摩擦驱动轮对被测管材需要一定的压紧力。管材的规格不同，表面 质地不同，所需的压紧力也不同。为了能更好的驱动被测管材运动，所述驱动轮安装板上与 V型支座铰接侧边相对的另一侧边上安装有与V型支座的纵轴垂直的第二螺杆，第二螺杆 上安装有第二重锤；通过旋转第二重锤调节其在第二螺杆上的位置，来调节摩擦驱动轮对 被测管材的压紧力。所述摩擦驱动轮可以由电动驱动；或者由手动驱动。所述摩擦驱动轮轴的一端连接有软轴，软轴的另一端安装在第二手轮的轴上，第 二手轮由垂直于底座的支柱支撑。所述软轴采用现有技术中可作软轴的材料，如钢丝绳 等。摩擦驱动轮的轴与软轴连接方式可用a 焊接；b 弹簧夹头收紧；c 铆接收紧等连接 方式。通过转动第二手轮来手动驱动摩擦驱动轮。为了方便手动转动手轮，手轮上可安装 有手柄。或者可以在第二手轮处安装有驱动电机，由电动驱动摩擦驱动轮。由于摩擦驱动 轮的轴线与被测管材的纵轴线有一个α夹角，当转动第二手轮，通过软轴带动摩擦驱动轮 转动，压在下面的被测管材便可作复合螺旋运动。本发明的管材壁厚测量装置在使用时，先要校准千分表的零点，然后根据被测管 材的规格通过调整滑块在导柱上的位置调好测量摇臂的高度，即可进行测量；如有必要，可 将所述千分表(1)通过数据输出线联到计算机上，在测量的同时可对测量数据进行自动跟踪、记录和处理。本发明用一个包括测量摇臂、千分表组成的浮动测量机构跟踪管材壁厚的同时对 管材壁厚进行测量的装置，这个装置可以消除由于管材的形状误差而带来的测量误差，且 操作简便。本发明的管材壁厚测量装置再与管材复合运动驱动系统组合起来，可以快速对 管材进行“地毯式”连续壁厚测量，从而很容易找出壁厚的最小值；由于这是一种自动磨擦 驱动装置，与操作者的操作手法无关，因此排除了操作者的个体差异的影响，可使测量结果 更可靠。使用本发明的管材壁厚测量装置可以显著提高测试结果的准确性，并可以大大提 高工作效率，有推广应用的前景。
图1为本发明管材壁厚测量装置结构示意图。图2为本发明管材壁厚测量装置的管材复合运动驱动体系俯视结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明的管材壁厚测量装置，包括千分表1、测量摇臂2、底座7。所述千分表1下端为测量杆，测量杆下端安装有千分表测量头3 ；所述的测量摇臂 2包括平行的上臂和下臂，上臂和下臂同侧的一端由一垂直杆固定相连，下臂另一端的上表 面安装有固定测量头4，上臂另一端垂直固定有所述的千分表1，千分表1的测量杆穿过测 量摇臂2上臂，其下端的千分表测量头3与下臂上的固定测量头4相对齐。所述测量摇臂 2下臂向后的延长线上安装有第一螺杆3，第一螺杆3上安装有第一重锤13。所述底座7上安装有V形支座6、导柱10及滑块11。所述V形支座6为一横截面 呈V字形，开口向上的长槽，其底部由螺栓固定在底座7上。所述V形支座的中心线同底座 中心线重合。所述导柱10为两个，与V形支座相对、以V形支座6中心线为对称线垂直固定 安装在底座7上，两个导柱10上端有横梁相连，横梁正中设有通孔；所述滑块11的横截面 呈“C”字形结构，其开放端的两侧相对应的设置有水平通孔，以上所述的测量摇臂2的垂直 杆上设置有与其对应的水平通孔，将测量摇臂2的垂直杆插入滑块11的开放端，将通孔相 对，通过轴销12使测量摇臂2与滑块11连接；所述滑块11封闭端开有两个垂直通孔，滑块 11通过垂直通孔套在导柱10上作无间隙的上下滑动，滑块11上两个垂直通孔中间固定有 升降螺杆8，升降螺杆8向上穿过导柱10间横梁上的通孔，在横梁以上升降螺杆8通过螺纹 连接有第一手轮9，旋转第一手轮9能够使滑块11带着测量摇臂2沿着导柱10上下移动。 所述滑块11的通孔向外设置有带内螺纹的水平通孔，旋入锁紧螺母对滑块11进行锁紧。测量时被测管材5放置于V型支座6的槽内，其轴线同V型支座6的中心线平行， 并将测量摇臂2下臂置于被测管材5中。如图2所示，本发明的管材壁厚测量装置，包括管材复合运动驱动系统，所述管材 复合运动驱动系统包括摩擦驱动轮17、驱动轮安装板16。所述摩擦驱动轮17安装于驱动 轮安装板16上，所述驱动轮安装板16为一水平板，板中间为方孔。方孔内边缘纵轴线方向 上打孔，摩擦驱动轮6的轴安装在孔中。所述的驱动轮安装板16的一外侧边与V型支座6 的一侧顶边通过铰链板19铰接，所述驱动轮安装板16能够搭盖在V型支座6的槽口 ；被测 管材5放置于V型支座6的槽内，其轴线同V型支座6的中心线平行，管材顶部突出于V型支座6的上端面；摩擦驱动轮17压在被测管材5上，摩擦驱动轮17的轴线与被测管材5的 轴线成10°夹角；驱动摩擦驱动轮17转动，被测管材5由摩擦驱动在V型支座6槽内做往 复螺旋式复合运动。所述驱动轮安装板16上与V型支座6铰接侧边相对的另一侧边上安装有与V型 支座6的纵轴垂直的第二螺杆15，第二螺杆15上安装有第二重锤14 ；通过旋转第二重锤14 调节其在第二螺杆15上的位置，来调节摩擦驱动轮17对被测管材5的压紧力。所述摩擦驱动轮17轴的一端连接有软轴18，软轴18的另一端安装在第二手轮20 的轴上，第二手轮20由垂直于底座7的支柱支撑。所述第二手轮20上安装有手柄21，通过 摇动手柄21手动驱动摩擦驱动轮17。本发明的另一个实施方式是在所述第二手轮20处安装有驱动电机，摩擦驱动轮 17可由驱动电机驱动。将所述千分表1通过数据输出线联到计算机上，在测量的同时可对测量数据进行 自动跟踪、记录和处理。本发明的管材壁厚测量装置的操作步骤如下1.千分表测量头3与固定测量球头4接触，并有约0. 3 0. 5毫米预压紧量；2.轻轻按压千分表1板上置零按钮，此时置零完成；3.根据被测管材5规格，旋转手轮9使测量摇臂2处于适当高度，以使千分表测量 杆纵轴线垂直于管材横轴线；4.旋动第一重锤13，在重锤的作用下产生一定失衡力矩使测量摇臂3绕轴销12 转动，此时固定测量球头4有升高趋势；5.通过搬动第二重锤14抬起驱动轮安装板16，使摩擦驱动轮17抬起；将被测管 材5放在V形支座6的V形槽内，松开第二重锤14使摩擦驱动轮17压紧被测管材5 ；并将 测量摇臂2的安装有固定测量球头4的下臂置于被测管材5中；6.握住第二手轮20上的手柄21并摇动，摩擦驱动轮17将转动，同时被测管材5 作往复螺旋式复合运动；也可通过驱动电机带动摩擦驱动轮转动；7.若驱动摩擦力不够大，可顺时针旋转第二重锤14，使其离被测管材5远些，便可 使摩擦驱动轮17压得更紧，增加驱动摩擦力。8.可以从千分表显示器上直接读数，或由数据输出线输出到计算机上，在测量的 同时可对测量数据进行自动跟踪、记录和处理。本发明的管材壁厚测量装置对管材进行可靠定位，用一个浮动测量机构跟踪管材 壁厚的同时对管材壁厚进行测量。测量的同时，可以通过数据线将测量数据输入计算机，自 动记录测量结果，分辨率可达0. 001毫米。在此基础上组合管材复合运动驱动体系，可以快 速对管材进行“地毯式”连续壁厚测量，从而很容易找出壁厚的最小值；由于这是一种自动 磨擦驱动体系，与操作者的操作手法无关，因此排除了操作者的个体差异的影响，可使测量 结果更可靠。
权利要求
1.一种管材壁厚测量装置，包括千分表(1)、测量摇臂O)、底座(7)，其特征在于所述千分表(1)下端为测量杆，测量杆下端安装有千分表测量头(3)；所述的测量摇臂(2)包括平行的上臂和下臂，上臂和下臂同侧的一端由一垂直杆固定相连，下臂另一端的上 表面安装有固定测量头G)，上臂另一端垂直固定有所述的千分表(1)，千分表(1)的测量 杆穿过测量摇臂(2)上臂，其下端的千分表测量头(3)与下臂上的固定测量头(4)相对齐； 所述测量摇臂(2)垂直杆的下部对应于下臂的后端安装有第一重锤(13)；所述底座(7)上安装有V形支座(6)、导柱(10)及滑块(11)；所述V形支座(6)为一 横截面呈V字形，开口向上的长槽，其底部固定在底座(7)上；所述导柱(10)为两个，与V 形支座相对、以V形支座(6)中心线为对称线垂直固定安装在底座(7)上，两个导柱(10) 上端有横梁相连，横梁正中设有通孔；所述滑块(11)的横截面呈“C”字形结构，其开放端的 两侧相对应的设置有水平通孔，以上所述的测量摇臂O)的垂直杆上设置有与其对应的水 平通孔，将测量摇臂⑵的垂直杆插入滑块(11)的开放端，将通孔相对，通过轴销(12)使 测量摇臂⑵与滑块(11)连接；所述滑块(11)封闭端开有两个垂直通孔，滑块(11)通过 垂直通孔套在导柱(10)上作无间隙的上下滑动，滑块(11)上两个垂直通孔中间固定有升 降螺杆(8)，升降螺杆(8)向上穿过导柱(10)间横梁上的通孔，在横梁以上升降螺杆(8)通 过螺纹连接有第一手轮(9)，旋转第一手轮(9)能够使滑块(11)带着测量摇臂( 沿着导 柱(10)上下移动；测量时被测管材(5)放置于V型支座(6)的槽内，其轴线同V型支座(6)的中心线平 行，并将测量摇臂(2)下臂置于被测管材(5)中。
2.根据权利要求1所述的管材壁厚测量装置，其特征在于所述测量摇臂(2)下臂向后的延长线上安装有第一螺杆(3)，第一螺杆(3)上安装有第 一重锤(13)。
3.根据权利要求1所述的管材壁厚测量装置，其特征在于所述滑块(11)的通孔向外设置有带内螺纹的水平通孔，旋入锁紧螺母对滑块(11)进 行锁紧。
4.根据权利要求1所述的管材壁厚测量装置，其特征在于包括管材复合运动驱动系统，所述管材复合运动驱动系统包括摩擦驱动轮(17)、驱 动轮安装板(16)，所述摩擦驱动轮(17)安装于驱动轮安装板(16)上，所述驱动轮安装板 (16)为一水平板，其中部为中空结构，所述摩擦驱动轮(17)水平安装于此中空结构内，其 轴安装在中空结构的内边缘上；所述的驱动轮安装板(16)的一外侧边与V型支座(6)的一 侧顶边通过铰链板(19)铰接，所述驱动轮安装板(16)能够搭盖在V型支座(6)的槽口 ；被 测管材( 放置于V型支座(6)的槽内，管材顶部突出于V型支座(6)的上端面；摩擦驱动 轮(17)压在被测管材( 上，摩擦驱动轮(17)的轴线与被测管材(5)的轴线成锐角夹角； 驱动摩擦驱动轮(17)转动，被测管材(5)由摩擦驱动在V型支座(6)槽内做往复螺旋式复 合运动。
5.根据权利要求4所述的管材壁厚测量装置，其特征在于所述驱动轮安装板(16)上与V型支座(6)铰接侧边相对的另一侧边上安装有与V型 支座(6)的纵轴垂直的第二螺杆(15)，第二螺杆(1 上安装有第二重锤(14)；通过旋转第 二重锤(14)调节其在第二螺杆(1 上的位置，来调节摩擦驱动轮(17)对被测管材(5)的压紧力。
6.根据权利要求4所述的管材壁厚测量装置，其特征在于所述驱动轮安装板(16)中部的中空结构为方孔，方孔内边缘纵轴线方向上打孔，摩擦 驱动轮(17)的轴安装在孔中。
7.根据权利要求4所述的管材壁厚测量装置，其特征在于所述摩擦驱动轮(17)轴的一端连接有软轴(18)，软轴(18)的另一端安装在第二手轮 (20)的轴上，第二手轮00)由垂直于底座(7)的支柱支撑；通过转动第二手轮00)来驱 动摩擦驱动轮(17)。
8.根据权利要求7所述的管材壁厚测量装置，其特征在于所述第二手轮OO)处安装有驱动电机，摩擦驱动轮(17)由驱动电机驱动。
9.根据权利要求4所述的管材壁厚测量装置，其特征在于所述摩擦驱动轮(17)的轴线与被测管材(5)的纵轴线成5° 15°夹角。
10.根据权利要求1 9之任一项所述的管材壁厚测量装置，其特征在于将所述千分表(1)通过数据输出线联到计算机上，在测量的同时可对测量数据进行自 动跟踪、记录和处理。
全文摘要
本发明提供一种管材壁厚测量装置。该装置包括千分表(1)、测量摇臂(2)、底座(7)。所测量摇臂(2)包括平行的上臂和下臂，下臂上安装有固定测量头(4)，上臂固定千分表(1)，千分表测量头(3)与下臂上固定测量头(4)相对齐；所述测量摇臂(2)下臂后端安装有重锤；所述底座(7)上安装有V形支座(6)、导柱(10)；所述滑块(11)带动测量摇臂(2)在导柱(10)上滑动。测量时被测管材(5)放置于V型支座(6)内，测量摇臂(2)下臂置于被测管材(5)中。本装置对管材壁厚进行跟踪测量，可消除管材形状误差而带来的测量误差，且操作简便。在此基础上组合管材复合运动驱动体系，可对管材进行快速连续壁厚测量。
文档编号G01B5/06GK102052885SQ200910235928
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者刘玉春, 孙佳文, 李晓林, 武志军 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院