专利名称：容栅式数显焊接棱角度错边量检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种焊接对接纵缝棱角度、错边量测量的专用测量仪器，特别是一种在压力容器制造过程中用来测量对接纵缝A类焊接接头棱角度、错边量、焊缝余高、壳体局部凹坑深度、鼓包高度以及估测65°±5°焊缝坡口角度等的检测仪器。
背景技术：
现有的焊接对接纵缝A类焊接接头棱角度、错边量测量是以原宁波量具一厂为代表生产的机械式刻线量具。其存在的不足有(1)仅设定几个不同标准公称直径作为中尺基准位置，当实测工件的公称直径与设定的几个标准公称直径不同时，仍按设定的标准公称直径为基准，存在原理性零位误差，测量精度较差。(2)被检容器公差直径一般以内径作为检测基准，当在其外测进行棱角度、错边量等测量时，需要加上相应壁厚的修正值。同样，当实际直径与公称直径差异较大，或为非标容器时，也需要加上相应的修正值，其给定的修正值不但使用不方便，而且也存在误差。(3)由于零位刻度固定，以及刻线的刻度误差，存在视觉误差和累积误差。因此，现有的测量工具就难以对于类似于压力容器对接纵缝A类焊接接头棱角度、错边量、焊缝余高等进行精确、便捷的测量。
发明内容
本实用新型是通过下述技术方案实现的1.在水平测尺定尺基体和动尺基体以及垂直测尺定尺基体和动尺基体上配置容栅传感器，其中，水平动尺由水平右动尺和水平左动尺组成。水平右动尺和水平左动尺的动尺基体上配置容栅传感器与大规模集成电路芯片及液晶显示器等封装在一起组成的容栅传感器动栅数显单元，直接显示内、外测量爪偏离其设计极限位置的数值。在水平测尺的定尺基体上配备容栅传感器定栅。
在垂直测尺定尺的定尺基体上配置容栅传感器与大规模集成电路芯片及液晶显示器等封装在一起组成的容栅传感器动栅数显单元，直接显示测量的弦高值或弦高的变化值。或者是将定尺基体上的动栅数显单元的液晶显示器与尺体分离，利用接插件、电缆线将集成电路芯片输出的测量信号输送到远离尺体的液晶数显装置，分离显示测量数值。
2.根据不同公称直径工件的测量要求，设计容栅式数显焊接棱角度、错边量检测仪的水平测尺的动尺和定尺基体，以及垂直测尺的动尺和定尺基体，并做成固定测量爪和活动测量爪两种不同形式。
3.根据不同测量要求，设计容栅式数显焊接棱角度、错边量检测仪，可以把水平测尺和垂直测尺测量数据通过容栅传感器的动栅数显单元接口，电缆线送入计算机或打印机中，进行数据处理、打印和显示。
本发明的优点在于1.结构合理，原理性误差小，使用电气方式置零，没有零位误差，测量精度高、使用方便，效率高。
2.显示直观，避免了机械刻线式测量工具的视觉误差。
3.可以在测量范围内任意位置置零，不但可以测量工件被测参数的绝对量值，而且可以进行比较测量和相对测量，减少了量值的累积误差。
4.具有数据保持功能，或者在远离检测仪器水平测尺和垂直测尺的容栅传感器动、定栅的检测部分直接显示测量值，特别适合难以直接读出测量值的工件测量。
5.可以任意调节水平动尺，很方便的调节内测量爪或外测量爪间的距离(即弦长)，以保证检测仪器的原理性误差降低到最低限度。同时，由于是数字显示，避免了机械式测量工具水平尺和垂直中尺由于刻线或读数不准确而造成的误差，可以从测量显示值中直接读出或计算出棱角度、错边量等技术参数值，不需要修正值。
6.具有把测量数据送入计算机或打印机进行数据处理的接口，通过对测量数据处理，打印或显示出有关统计图表，便于工序质量管理和质量控制。
附图1为本实用新型的实施例1结构示意图。
附图2为本实用新型的实施例1的A-A剖视结构示意图。
附图3为本实用新型的实施例1的B-B剖视结构型式I示意图。
附图4为本实用新型的实施例1的B-B剖视结构型式II示意图。
附图5为本实用新型的实施例1垂直动测尺55°测端示意图。
附图6为本实用新型的实施例1垂直动测尺65°测端示意图。
附图7为本实用新型的实施例2结构示意图。
附图8为本实用新型的实施例3结构示意图。
附图9为本实用新型的实施例4结构示意图。
附图10为本实用新型的实施例5结构示意图。
附图11为本实用新型的实施例5的C-C剖视结构示意图。
附图12为搪玻璃反应罐A类焊接接缝结构示意图，用以作为本实用新型的测量实例。
附图中，1-水平右动尺，2-置零按键，3-公/英制转换按键，4-拉手，5-液晶显示器，6-垂直定测尺I，7-垂直动测尺55°测端，8-水平定尺，9-水平左动尺，10-外测量爪(10-1-左外测量爪，10-2-右外测量爪)，11-内测量爪(11-1-左内测量爪，11-2-右内测量爪)，12-紧固螺钉，13-容栅传感器动栅数显单元接口，14-垂直动测尺65°测端，15-垂直动测尺，16-水平动尺基体，17-水平定尺基体，18-塞铁，19-容栅传感器定栅，20-塑料罩壳有机玻璃或透明塑料面板，21-容栅传感器动栅数显单元，22-塑料罩壳，23-垂直定尺基体(23-1-矩形垂直定尺基体，23-2-燕尾槽形垂直定尺基体)，24-垂直动尺基体(24-1-矩形垂直动尺基体，24-2-燕尾槽形垂直动尺基体)，25-水平测杆，26-计算机或打印机，27-电缆线，28-垂直定测尺II，29-检测部分接插件，30-显示部分接插件，31-液晶显示装置，32-电源开关，33一数据保持/数据输出按键，34-容栅传感器动栅单元。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作详细说明。
实施例1，如附图1~附图6所示。水平定尺(8)由水平定尺基体(17)和粘贴其上的容栅传感器定栅(19)组成。水平左动尺(9)及水平右动尺(1)由水平动尺基体(16)和安装其上的容栅传感器动栅数显单元(21)以及紧固螺钉(12)组成。容栅传感器动栅数显单元(21)由液晶显示器(5)、置零按键(2)、公/英制转换按键(3)、集成电路芯片、传感器动栅数显单元接口(13)和电池等组成。水平左动尺(9)和水平右动尺(1)外面装防尘塑料罩壳(22)，水平左动尺(9)和水平定尺(8)，水平右动尺(1)和水平定尺(8)间平稳滑动由塞铁(18)来调节。拉动水平左动尺(9)或水平右动尺(1)的拉手(4)，可以改变内测量爪(11-1，11-2)以及外测量爪(10-1，10-2)间距离。
本实施例1垂直动测尺(15)两端分别有垂直动测尺55°测端(7)和65°测端(14)，垂直动测尺(15)由垂直动尺基体24(24-1-矩形垂直动尺基体，24-2-燕尾槽形垂直动尺基体)和粘贴其上的容栅传感器定栅(19)组成。垂直定测尺I(6)由垂直定尺基体(23)(23-1-矩形垂直定尺基体，23-2-燕尾槽形垂直定尺基体)和装在其上的容栅传感器动栅数显单元(21)以及紧固螺钉(12)组成。垂直动测尺(15)和垂直定测尺I(6)间由紧固螺钉(12)调整塞铁(18)状态来调节两者能否相对移动。
本实施例1水平左动尺(9)和水平右动尺(1)上下各有一对测量爪，外测量爪(10-1，10-2)主要用于外测量，内测量爪(11-1，11-2)主要用于内测量。垂直测量尺主要用于测量弦长为一对可以调节或不可以调节的内测量爪(11-1，11-2)或外测量爪(10-1.10-2)间距离的圆弧的弦高，并根据弦高法来测量焊接棱角度、错边量、焊缝余高、壳体局部凹坑深度、鼓包高度等被测参数。
实施例2，如附图7所示。其垂直定测尺I(6)、垂直动测尺(15)、外测量爪(10-1，10-2)、内测量爪(11-1，11-2)结构与实施例1完全相同。所不同的是，将水平定尺(8)改为水平测杆(25)，取消了水平右动尺(1)和水平左动尺(9)，水平测杆仅起支撑垂直定测尺作用。其次外测量爪(10-1，10-2)间距离以及内测量爪(11-1，11-2)间距离固定。
实施例3，如附图8所示。其垂直定测尺I(6)、垂直动测尺(15)、水平定尺(8)、水平右动尺(1)和水平左动尺(9)等结构与实施例1完全相同，所不同的是可以把测量数据通过容栅传感器动栅数显单元接口(13)，由电缆线(27)送入计算机或打印机(26)进行数据处理、打印或显示。
实施例4，如附图9所示。其垂直定测尺I(6)、垂直动测尺(15)等结构与实施例2完全相同，所不同的是可以把测量数据通过容栅传感器动栅数显单元接口(13)，由电缆线(27)送入计算机或打印机(26)进行数据处理、打印或显示。
实施例5，如附图10、11所示。其垂直动测尺(15)和水平测杆(25)等结构与实施例2完全相同，所不同的是实施例5的垂直定测尺II(28)的垂直定尺基体(23-1-矩形垂直定尺基体，23-2-燕尾槽形垂直定尺基体)上安装的容栅传感器动栅单元(34)，其上没有液晶显示器(5)，液晶显示器(5)是安装在与垂直动测尺(15)和垂直定测尺II(28)相分离的，通过检测部分接插件(29)、显示部分接插件(30)、电缆线(27)相连接的液晶数显装置(31)中，实现测量值的分离显示，以解决难以直接读出测量数值场合的测量难题。
如附图10所示，液晶数显装置(31)是由显示部分接插件(30)、液晶显示器(5)、电源开关(32)、置零按键(2)、公/英制转换按键(3)、数据保持/数据输出按键(33)及电池等组成。
下面以搪玻璃反应罐加工过程中焊接接头A类焊缝棱角度、错边量等测量为例，叙述本实用新型的测量实施过程，附图12中，Dg为压力容器公称直径，h为压力容器壁厚。
为了适应不同位置、不同尺寸、不能直接读出测量数据等不同测量要求的需要，我们设计了实施例1~5计五种不同型式的棱角度、错边量检测仪器，其测量过程具体如下
1.当被检压力容器的公称直径Dg≥3L(L为两内测量爪(11-1，11-2)或两外测量爪(10-1，10-2)间的距离，即弦长)时，用图1和图7所示的实施例1和实施例2进行测量。
对于实施例1，操作方法是拉动水平左测尺(9)至最左边，使内测量爪(11-1)和外测量爪(10-1)处于设计时的标准极限位置，揿下其置零按键(2)。拉动水平右测尺(1)至最右边，使内测量爪(11-2)和外测量爪(10-2)处于设计时的标准极限位置，揿下其置零按键(2)。
若进行外测量，将测量仪器垂直放置在平板上，调节垂直动测尺(15)使外测量爪(10-1，10-2)的爪尖以及垂直动测尺55°测端(7)三点在同一水平直线上，揿下垂直定测尺I(6)的置零按键(2)，根据设计加工反应罐的公称直径Dg、板材厚度以及设计的两测量爪间的极限距离L，以 为圆半径，L为弦长，计算理论弦高(此数值在工艺卡片上已注明)。拉动垂直动测尺(15)，使其垂直定测尺I(6)上的液晶显示器(5)显示值与计算的理论弦高值相等，再次揿下垂直定测尺I(6)的置零按键(2)，液晶显示器(5)显示值为零。筒外将检测仪器横跨被检焊缝与简体相贴，如附图12，平移检测仪器，使垂直动测尺55°测端(7)与焊缝最高点相接触，此时，垂直定测尺I(6)的液晶显示器(5)显示值e3即为焊缝的棱角度。同理，平移检测仪器，使垂直动测尺55°测端(7)与焊缝左侧相接触，读出垂直定测尺I(6)上的液晶显示器(5)显示值e1，再平移检测仪器，使垂直动测尺55°测端(7)与焊缝右侧相接触，读出垂直定测尺I(6)上的液晶显示器(5)显示值e2，则e1-e2的绝对值为焊缝的错边量，e1-e3和e2-e3中绝对值较大者为焊缝余高。将检测仪沿筒体环向放置，按棱角度测量相同的方法，用垂直动测尺55°测端(7)与凹坑(或鼓包)的中心点接触，其垂直固定测尺I(6)上的液晶显示器(5)显示值e4，再平移检测仪器，使垂直动测尺55°测端(7)与边缘点接触，其垂直定测尺I(6)上的LCD显示器(5)显示值为e5，则e4-e5的绝对值即为凹坑(或鼓包)的深度(或高度)。将检测仪器沿简体环向放置，分别用垂直动测尺55°测端(7)和65°测端(14)插入坡口，若一端插入，另一端无法插入，则表示坡口角度范围在55°~65°范围内。否则，表示坡口角度过大或过小。
若进行内测量，将检测仪器垂直放置在平板上，调节垂直动测尺(15)使外测量爪(10-1，10-2)的爪尖以及垂直动测尺65测端(14)三点在同一水平直线上，揿下垂直固定测尺I(6)的置零按键(2)，根据设计加工反应罐的公称直径Dg以及设计的两测量爪间的极限距离L(即弦长)，以 为圆半径，L为弦长，计算理论弦高(此数值在工艺卡片上已注明)。拉动垂直动测尺(15)，使垂直定测尺I(6)上的液晶显示器(5)显示值与计算的理论弦高值相等，再次揿下垂直定测尺I(6)的置零按键(2)，液晶显示器(5)显示值为零。筒内将检测仪器横跨被检焊缝与筒体相贴，如附图12，平移检测仪器，使垂直动测尺65°测端(14)与焊缝最高点相接触，此时，垂直定测尺I(6)上的液晶显示器(5)显示值e3即为焊缝的棱角度。同理，平移检测仪器，使垂直动测尺65°测端(14)与焊缝左侧相接触，读出此时垂直定测尺I(6)上的液晶显示器(5)显示值e1，再平移检测仪器，使垂直动测尺65°测端(14)与焊缝右侧相接触，读出此时垂直定测尺I(6)上的液晶显示器(5)显示值e2，则e1-e2的绝对值为焊缝的错边量，e1-e3和e2-e3中绝对值较大者为焊缝余高。凹坑(或鼓包)测量，坡口角度估测与进行外测量时相同。
对于实施例2，操作方法与实施例1基本相同。所不同的是，实施例2没有水平左动尺(9)和水平右动尺(1)，两内测量爪(11-1，11-2)间的距离及外测量爪(10-1，10-2)间的距离固定。
2.当被检压力容器的公称直径Dg＜3L时，用图1的实施例1进行。
其操作方法是拉动水平左动尺(9)至最左边，使内测量爪(11-1)和外测量爪(10-1)处于设计时极限位置，揿下其置零按键(2)，此时，水平左动尺(9)上的液晶显示器(5)显示值为零。拉动水平右动尺(1)至最右边，使内测量爪(11-2)和外测量爪(10-2)处于设计时的标准极限位置，揿下其置零按键(2)，此时，水平右动尺(9)上的液晶显示器(5)显示值为零。向右拉动水平左动尺(9)和向左拉动水平右动尺(1)使它们在液晶显示器(5)上显示的数值的绝对值相等。并确保两内测量爪(11-1，11-2)和两外测量爪(10-1，10-2)间的距离L(即弦长)，满足Dg≥3L。旋紧紧固螺钉(12)，使水平右动尺(1)和水平左动尺(9)不能移动。此时，两内测量爪(11-1，11-2)或两外测量爪(10-1，10-2)间的距离L即为待测工件的弦长，计算被测工件的理论弦高(此数值在工艺卡片上已注明)，然后，按照上述Dg≥3L实施例1的操作方法，先利用平板校准两内测量爪(11-1，11-2)或两外测量爪(10-1，10-2)和垂直动测尺65°测端(14)或垂直动测尺55°测端(7)在同一水平直线上。再按照Dg≥3L时同样的操作方法分别测量棱角度、错边量等有关技术参数。
3.当需要把测量数据送入计算机或打印机进行数据处理时，用附图8和附图9实施例3和实施例4进行。其操作方法与实施例1和实施例2相同。由于使用了计算机或打印机(26)对测量数据处理，可以打印和显示有关统计报表，为工序质量管理和质量控制提供了及时可靠的技术支持。
4.若在测量过程中读数不方便，或者需要远距离显示时，可使用本实用新型如图10所示的实施例5，可以从分离显示的液晶数显装置(31)上直接读出测量值。测量时，移动垂直动测尺(15)，其位移量在安装在垂直定测尺II(28)上的容栅传感器动栅上转换成电信号，并经集成电路芯片处理。驱动液晶显示、公/英制转换、数据保持/数据输出、置零信号直接从集成电路芯片的管脚引出，经导线、检测部分接插件(29)、27~34芯的电缆线(27)、显示部分接插件(30)送到液晶数显装置(31)上，通过液晶显示器(5)显示测量数值，实现测量的分离显示。从显示部分接插件(30)引出置零、公/英制转换、数据保持/数据输出等信号至相应功能按键(2、3、33、32)上，就可以实现相应功能的测量。其测量方法与实施例1和实施例2相同。所不同的是能够从分离显示的液晶数显装置(31)上观察或操纵测量过程。
5.实施例1，2，3，4的容栅传感器动栅数显单元(21)若选择安装具有置零、公/英制转换、数据保持/数据输出功能的集成电路芯片，并相应地增加这些功能键，就可以构成具有这些相应功能的容栅传感器动栅数显单元(21)，并相应地实现这些功能的测量。
权利要求1.一种由水平测尺和垂直测尺和液晶显示器等组成的容栅式数显焊接棱角度、错边量检测仪，其特征是(1)其水平测尺由测量量爪间的距离可调和测量量爪间的距离固定两种形式；其测量量爪间距离可调型式的水平测尺由水平定尺(8)和水平左动尺(9)和水平右动尺(1)组成；水平定尺(8)是由水平定尺基体(17)和粘贴在其上面的容栅传感器定栅(19)组成。水平左动尺(9)和水平右动尺(1)是由水平动尺基体(16)和配置在其上面的容栅传感器动栅数显单元(21)构成的；其测量量爪间距离固定型式的水平测尺是由水平测杆(25)和固定的内测量爪(11-1，11-2)及外测量爪(10-1，10-2)组成；(2)其垂直测尺是由垂直动测尺(15)和垂直定测尺I(6)或垂直定测尺II(28)组成；垂直动测尺(15)两端分别有垂直动尺55°测端(7)和垂直动尺65°测端(14)，用来估测焊缝的坡口角度；垂直测尺尺体有垂直定尺I和垂直动尺I以及垂直定尺II和垂直动尺II两种形式垂直定尺I是由矩形定尺基体(23-1)和配置在它上面的容栅传感器动栅数显单元(21)或容栅传感器动栅单元(34)组成；垂直动尺I是由矩形动尺基体(24-1)和粘贴在其上面的容栅传感器定栅(19)组成；垂直定尺II是由燕尾槽形垂直定尺基体(23-2)和配置在它上面的容栅数显单元(21)或容栅传感器动栅单元(34)组成；垂直动尺II是由燕尾槽形垂直动尺基体(24-2)和粘贴在其上面的容栅传感器定栅(19)组成；(3)其测量值的数字显示有直接显示、分离显示以及通过容栅传感器动栅数显单元接口(13)把显示数字送入计算机或打印机进行数据处理后打印或显示三种型式水平左动尺(9)和水平右动尺(1)中的水平动尺基体(16)上配置容栅传感器动栅数显单元(21)，测量中，水平左动尺(9)或水平右动尺(1)相对于水平定尺(8)相对运动，其位移量分别由水平左动尺(9)和水平右动尺(1)上的液晶显示器(5)显示其值，实现测量值的直接显示。同理，垂直定测尺(6)上配置容栅传感器动栅数显单元(21)，测量中，垂直定测尺I(6)和垂直动测尺(15)相对运动，其位移量由垂直定测尺I(6)上的液晶显示器(5)显示其值，实现测量值的直接显示；垂直定尺基体(23-1或23-2)上配置容栅传感器动栅单元(34)，测量中，垂直动测尺(15)和垂直定测尺II(28)相对运动，其位移量由容栅传感器动栅单元(34)通过检测部分接插件(29)和显示部分接插件(30)、电缆线(27)传送到与之相连接的液晶显示装置(31)，再由液晶显示装置(31)的液晶显示器(5)显示其值，实现测量值的分离显示；在直接显示测量中，可以把水平左动尺(9)和水平右动尺(1)相对于水平测尺(8)运动，其位移量通过容栅数显单元接口(13)送入计算机或打印机(26)，对测量数据进行处理、显示和打印；同理，可以把垂直定测尺(6)相对于垂直动测尺(15)的相对运动，其位移量通过容栅传感器动栅数显单元接口(13)送入计算机或打印机(26)，对测量数据进行处理、显示和打印。
2.按权利要求1所述的容栅式数显焊接棱角度、错边量检测仪，其特征是拉动水平左动尺(9)和水平右动尺(1)可以使两内测量爪(11-1，11-2)间的距离或两外测量爪(10-1，10-2)间的距离任意调节，直接测量并显示公称直径为非标尺寸产品的焊接棱角度、错边量等技术参数值，不需要修正值，使仪器测量的原理性误差降低到最低限度。
3.按权利要求1所述的容栅式数显焊接棱角度、错边量检测仪，其特征是容栅传感器动栅数显单元(21)上装有置零按键(2)和公/英制转换按键(3)，液晶显示装置(31)上装有置零按键(2)和公/英制转换按键(3)、数据保持/数据输出按键(33)、电源开关(32)，可以实现对被测参数绝对测量和相对测量。
专利摘要本实用新型公开了一种用以测量焊接接头A类焊缝棱角度和错边量的容栅式数显焊接棱角度错边量检测仪，由水平测尺和垂直测尺以及液晶显示器等组成，特别适用于压力容器焊接接头A类焊缝棱角度和错边量等参数的检测；它的特征在于垂直定测尺和垂直动测尺间的位移量以及水平定尺和水平左动尺或水平右动尺间的位移量可以直接由液晶显示器显示；或在测量难以直接读数的工件时，可以以分离显示的方式显示测量值；或通过容栅传感器动栅数显单元的接口把测量值送入计算机或打印机进行数据处理、打印和显示；水平测尺有测量爪间距离可调和固定两种形式，以满足不同工件的测量的要求。可实现被测参数的绝对值、相对值测量。
文档编号G01B11/26GK2555494SQ02247620
公开日2003年6月11日 申请日期2002年8月9日 优先权日2002年8月9日
发明者马修水, 徐科军, 时小山 申请人:安徽大学, 合肥工业大学