CN204769996U - 一种校直装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供一种校直装置,所述校直装置包括机床、以及设置在所述机床上的举升机构和校正机构,所述校直装置还包括设置在所述机床上的检测机构;其中,所述检测机构包括检测小车,所述检测小车的运动轨迹与工件的轴向方向平行,所述检测小车上设置有对工件表面距离进行检测的第一位移传感器。通过该校直装置,能够通过检测机构检测工件的准直度,改善了人工检测中,由于检测误差较大所造成的准直精度不高的问题,通过准直度检测精度的提高,以及根据计算得到的校正位置和校正量进行校正,提高了准直校正的精度,从而提高了工件的校直效率和使用性能,也提高了工件修复检测线的生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及领域机械加工领域,特别涉及一种校直装置。
背景技术
对于钻具之类的杆形工件,其在使用过程中由于受到压、弯、扭等载荷作用,易于发生弯曲变形。这种状况的出现,不但会影响钻具的正常使用和无损检测,还会降低钻具的抗疲劳强度,引发钻具断裂等事故。因此,需要按时对钻具进行修复,在修复过程中,采用校直工艺对钻具存在的弯曲变形进行校正。钻具的校直对于确保后续检测工序的正常进行、以及对于延长钻具的使用寿命都具有十分重要的意义。
目前钻具的弯曲度和校直后的准直度主要靠人工目测,其校直效果完全依赖人的主观和经验判断,导致操作人员劳动强度大,另外由于钻具的尺寸较大,人眼在判断时的判断能力受限,对准直的判断存在误差较大的问题,从而导致钻具的校直效率低下且校直精度难以保证,严重制约着钻具修复检测线的生产效率。
实用新型内容
本实用新型提供一种校直装置,用于解决现有技术中通过人工对校直的准直度进行检测所造成的校直精度较差的问题。
为了解决上述技术问题,本实用新型实施例提供了一种校直装置:所述校直装置包括机床、以及设置在所述机床上的举升机构和校正机构,所述校直装置还包括设置在所述机床上的检测机构;其中,
所述检测机构包括检测小车,所述检测小车的运动轨迹与工件的轴向方向平行,所述检测小车上设置有对工件表面距离进行检测的第一位移传感器。
优选地,第一位移传感器的数目为3或3个以上,各个第一位移传感器分布在一个圆形的圆周上,所述圆形的直径大于工件的横截面的直径,在检测小车沿工件的轴向方向移动过程中,各个第一位移传感器分别检测对应的工件表面距离。
优选地,所述校直装置还包括滚轮,所述滚轮设置在工件的两端,所述滚轮带动工件围绕其轴向方向转动。
优选地,第一位移传感器的数目为1个,在轴心点位置检测过程中,所述滚轮带动工件围绕其轴向方向转动,第一位移传感器获取工件转动过程中对应的工件表面距离。
优选地,所述滚轮设置在工件的两端,所述滚轮的支撑高度与第一位移传感器的检测高度对应。
优选地,所述校正机构包括垫块和压机模块,所述垫块和压机模块能够沿工件的轴向方向移动,
所述垫块包括第一垫块和第二垫块,在校正时根据校正位置,第一垫块和第二垫块移动至校正位置的两侧,在校正过程中对工件的下方进行支撑;
所述压机模块包括压机、压头以及第二位移传感器,压头在压机的驱动下上下移动,第二位移传感器设置在压头的两侧,对压头的上下位置进行检测;
所述压机模块在校正过程中移动至对应的校正位置,并根据校正量,使得压头校正的距离等于所述校正量;
其中,所述校正位置为工件中弯曲最大的位置;所述校正量对应于所述校正位置的弯曲程度。
优选地,所述垫块在移动至校正位置的两侧之后,所述举升机构能够向下移动并脱离工件,工件在下降过程中接触滚轮,所述滚轮根据确定的旋转角,带动工件旋转对应的角度,使得工件的弯曲点位于高位。
优选地,所述滚轮的支撑高度等于或高于所述垫块的支撑高度,且两个支撑高度之间的差值满足:工件在压头的作用下发生形变时,工件下方的所述垫块将成为工件的支撑点。
优选地,所述校直装置还包括校正块,校正块为圆柱形,固定在机床的一端,校正块的轴线和理想工件位置的轴线为同一条直线,校正块用于对检车小车的位置进行校准,检测小车在移动过程中可以穿过校正块。
优选地,所述第一位移传感器和所述第二位移传感器均为激光传感器
本实用新型的有益效果包括:
本实用新型实施例中,校直装置中包括检测机构,检测机构中设置有传感器,通过对工件的表面形状进行检测,可以确定工件的准直情况,并通过工件的表面形状的检测计算对应的校正位置和校正量,校正机构通过计算得到的校正位置和校正量对工件进行校正,通过该校直装置,能够通过检测机构检测工件的准直度,改善了人工检测中,由于检测误差较大所造成的准直精度不高的问题,本实用新型中,通过准直度检测精度的提高,以及根据计算得到的校正位置和校正量进行校正,提高了准直校正的精度,从而提高了工件的校直效率和使用性能,也提高了工件修复检测线的生产效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种校直装置的结构示意图;
图2为第一位移传感器13的设置示意图。
其中,1-机床,2-举升缸,3-滚轮,4-检测小车,5-压机,6-压头,7-第二位移传感器,8-垫块,9-工件,10-校正块,11-控制机构,12-数据线,13-第一位移传感器。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案,下面结合附图对本实用新型实施例提供的校直装置进行详细描述。本实用新型实施例提供的校直装置用于对杆形工件进行校直,尤其是钻具之类的工件。
本实用新型实施例提供一种校直装置,所述校直装置包括机床、以及设置在所述机床上的举升机构和校正机构,所述校直装置还包括设置在所述机床上的检测机构;其中,所述检测机构包括检测小车,所述检测小车的运动轨迹与工件的轴向方向平行,所述检测小车上设置有对工件表面距离进行检测的第一位移传感器。
请参阅图1,为本实用新型实施例提供的一种校直装置的结构示意图,如图1所示,本实用新型实施例提供的校直装置中,检测机构包括检测小车4以及设置在检测小车4上的第一位移传感器13,所述检测小车4的运动轨迹与工件9的轴向方向平行,第一位移传感器13用于检测工件9表面与所述第一位移传感器13之间的距离,即工件9表面距离。通过检测机构可以获取工件9轴心点位置,从而进一步根据轴心点位置确定工件9的校正位置及对应的校正量。
本实用新型实施例中,通过对工件轴向不同位置对应的轴心点位置进行检测,可以获取工件的准直度,其中,当工件的准直较好时,工件不同位置的轴心点位于一条直线上,当工件发生弯曲时,工件不同位置的轴心点与一条直线偏离较远。
当工件的准直度不符合要求时,需要对工件进行准直校正,通过工件不同位置的轴心点位置,可以获取工件中发生弯曲最大的位置,并将其作为校正位置,并通过弯曲的程度,获取校正位置对应的校正量,从而通过工件的轴心点位置,确定工件的准直度,获取校正所需的校正位置和校正量。其中,通过检测机构对准直度进行检测,可以提高校直的精度,通过校正位置和校正量的确定,可以提高校正的效率,也使得校正的效果更加良好,在提高工件使用性能的同时,也提高了工件的校直效率。
本实用新型实施例中,第一位移传感器13的数目为3或3个以上,各个第一位移传感器13分布在一个圆形的圆周上,所述圆形的直径大于工件的横截面的直径,在检测小车4沿工件9的轴向方向移动过程中,各个第一位移传感器13分别检测对应的工件表面距离。下面结合一个具体的示例进行说明。
请参阅图2,为第一位移传感器13的设置示意图,如图2所示,第一位移传感器13的数目为3个,3个第一位移传感器13分布在圆A1的圆周上,优选地,3个第一位移传感器13均匀分布在圆周上,一个第一位移传感器13位于正上方,另外两个分别位于左下和右下位置。例如,可以在检测小车4上方设置一个圆形的校正环,3个第一位移传感器13按照间隔的圆心角为120度的方式固定在校正环上,检测过程中,随着检测小车4的移动,工件9从校正环中通过。上述用校正环固定3个第一位移传感器13的方式仅为举例说明,校正环的中心为理想轴心,即没有发生弯曲的工件9在检测过程中,工件9的中心将和检测小车4的理想中心重合。需要说明的是,由于工件9的弯曲,其沿轴向方向的轴心点位置的波动可能较大,为了防止在检测小车4移动过程中检测机构不与工件9发生触碰,需要将A1的直径设置的较大,可以生产中工件9的具体情况对A1的直径进行设置。
举升机构可以通过气缸驱动,其能够再高点和低点两个点之间来回移动,在检测过程中,举升机构位于高点并对工件9进行支撑,检测完毕之后,举升机构移动至低点,脱离工件9。举升机构的高点位置被设置为,在举升机构在高点位置情况下,当理想工件9放置于举升机构时,理想工件9的轴心线与检测小车4的理想中心重合,在检测小车4移动过程中,其理想中心均落在上述理想工件9的轴心线上。举升机构可以是举升缸2,其驱动的气缸可以是液压气缸或气动气缸。
所述圆形A1的直径大于工件9的横截面A2的直径,在检测小车4沿工件9的轴向方向移动过程中,三个第一位移传感器13分别检测对应的工件9表面距离,控制机构11根据各个第一位移传感器13分别获取对应的工件9表面的长度,计算工件9的轴心点位置,并随着检测小车4沿工件9的轴向方向移动过程,记录轴向不同位置对应的轴心点位置,从而根据轴向不同位置对应的轴心点位置获取对应的校正位置和校正量。如图所示,如果工件9为理想准直,则三个第一位移传感器13对应的工件9表面距离相同,计算出来的轴心点位置应该在O2,如果工件9发生完全弯曲,则轴心点的位置会偏离O2,例如,实际中工件9的圆心位置为O1,在校正过程中,需要将校正位置的圆心O1旋转到高点,即旋转到O2的正上方,从而使得校正机构方便对校正位置进行校正。可以采用滚轮3带动工件9进行旋转。其中,滚轮3中包括两个并排设置的旋转轮,工件9放置在两个旋转轮的中间并由两个旋转轮共同支撑,两个旋转轮一个为主动轮一个为被动轮,主动轮旋转时带动工件9旋转,被动轮在工件9的带动下发生旋转。
下面对根据三个第一位移传感器13分别检测的工件9表面距离来计算工件9轴心点位置的过程进行说明:如图1所示,三个第一位移传感器13分别检测工件9表面距离,从而根据对应的工件9表面距离计算工件9表面圆周上的3个点C1、C2、和C3的坐标,3个点的坐标分别为(x1,y1)、(x1,y1)、以及(x1,y1)。其中,如图1所示,设定理想中心O2的坐标为(0,0),校正环的直径为R,即三个第一位移传感器13的坐标为B1(0,R),B2当三个第一位移传感器13分别检测工件9表面距离为D1,D2,D3时,可以得到C1、C2、和C3的坐标分别为(0,(R-D1))、以及
然后,可采用三点定圆的方法,通过C1、C2、和C3的坐标,计算工件9轴心点的坐标位置:三点定圆的公式如下:
(x1-x0)2+(y1-y0)2=r2;
(x2-x0)2+(y2-y0)2=r2;
(x3-x0)2+(y3-y0)2=r2;
其中,r为工件9的横截面的半径,(x0,y0)为工件9轴心点的坐标位置,通过解上述方程组,便可以确定工件9轴心点的坐标位置。
本实用新型实施例中,如果工件9表面出现磨损,则可能出现误差,为了减小误差的出现,也可以设置3个以上的第一位移传感器13。例如,设置4个第一位移传感器13,其均匀分布在校正环的圆周上,这样,可以获取工件9表面四个点的位置,通过组合,分别取其中3个点,通过3点定圆获得对应的轴心点位置,可以得到4个轴心点位置,通过4个点进行对比,可以判断工件9表面是否出现磨损,如果计算得到的4个轴心点位置差别较大,则说明出现磨损,可以由人工进行干预,例如,由人工选择3个点进行轴心点位置的计算。
具体地,如图1所示,本实用新型实施例中,所述校直装置还包括滚轮3,所述滚轮3用于根据控制机构11的控制,带动工件9围绕其轴向方向转动。在确定校正位置之后,可以根据校正位置对应的轴线点的坐标(x0,y0)确定滚轮3需要带动工件9旋转的旋转角为通过将工件9旋转a0,可以将其校正位置的圆心O1旋转到高点,即旋转到O2的正上方,从而使得工件9上方的压头6可以对校正位置进行校正。
上述示例为优选的实施方式,此外,检测机构也可以采用的其他的方式对工件9的轴心点位置进行检测,例如,可以通过一个第一位移传感器13配合工件9的沿其中心轴的旋转来获取对应的轴心点位置。
具体地,本实用新型实施例还提供另一种第一位移传感器13的设置方式,其中,第一位移传感器13的数目为1个,在轴心点位置检测过程中,所述滚轮3带动工件9围绕其轴向方向转动,第一位移传感器13获取工件9转动过程中对应的工件9表面距离;控制中心根据第一位移传感器13获取的工件9表面距离,计算工件9的轴心点位置,并随着检测小车4沿工件9的轴向方向移动过程中,记录轴向不同位置对应的轴心点位置,从而根据轴向不同位置对应的轴心点位置获取对应的校正位置和校正量。
具体地,当工件9发生弯曲时,随着工件9的旋转,第一位移传感器13将测量得到工件9表面距离的一个最大距离和一个最小距离,最大距离和最小距离之间的差值越大,则说明工件9弯曲的约厉害,因此,通过第一位移传感器13检测最大距离和最小距离之间的差值,可以检测到工件9弯曲最大的地方,并将弯曲最大的地方作为校正位置。此时,在不具体计算轴心点位置的情况下,可以得到校正位置。其中,所述滚轮设置在工件的两端,所述滚轮的支撑高度与第一位移传感器的检测高度对应,即滚轮3带动工件9转动时,工件9的表面位于第一位移传感器13的检测范围内。其中,滚轮的支撑高度是指工件位于滚轮之上时工件的高度。
此外,使得检测小车对应于检测位置,通过使得B1位置的第一位移传感器13测量的工件表面距离为最小,可以使得校正位置的弯曲点位于高点。
如图1所示,所述校正机构包括垫块8和压机模块,所述垫块8和压机模块能够在控制机构11的控制下,沿工件9的轴向方向移动,所述垫块8包括第一垫块和第二垫块,在校正时根据校正位置,第一垫块和第二垫块移动至校正位置的两侧,用于在校正过程中对工件9的下方进行支撑;所述压机模块包括压机5、压头6、以及第二位移传感器7,压头6能够在压机5的驱动下上下移动,第二位移传感器7设置在压头6的两侧,用于对压头6的上下位置进行检测;所述压机模块沿工件9的轴向方向移动至对应的校正位置,并根据控制机构11发送的校正量,使得压头6校正的距离等于所述校正量。
具体地,在校正过程中,压机5驱动压头6向下移动,在接触到工件9时,第二位移传感器7记录压头6的第一伸出量,第一伸出量加上校正量,即为校正后压头6的第二伸出量,压机5驱动压头6继续向下移动,并伸出至第二伸出量,从而完成工件9的校正。
本实用新型实施例中,所述垫块8在移动至校正位置的两侧之后,所述举升机构向下移动脱离工件9,工件9在下降过程中接触滚轮3,所述滚轮3根据确定的旋转角,带动工件9旋转对应的角度,使得工件9的弯曲点位于高位。
本实用新型实施例中,所述校直装置还包括校正块10,校正块10为圆柱形,固定在机床1的一端,其校正块10的轴线和理想工件9位置的轴线为同一条直线,这里的理想工件9是指检测过程中没有发生弯曲的工件9。校正块10用于对检车小车的位置进行校准,具体地,检测小车4可以移动穿过校正块10,如果校正块10不是位于检测小车4的校正环的中心,则说明检测小车4的位置出现偏移,需要进行校准。
本实用新型实施例中,所述第一位移传感器13和所述第二位移传感器7均为激光传感器。控制机构11通过数据线12分别与压机、检测小车4、举升机构、第一位移传感器13、第二位移传感器7、以及滚轮3进行连接。
类似地,校正机构上也设置有驱动模块,在确定校正位置之后,驱动模块将驱动校正机构移动至对应的校正位置,也就是将压头移动到校正位置的正上方,将垫块移动到校正位置的下方的两侧,从而对校正位置进行校正。通过校正位置的校正,将使得工件局部发生塑性形变,从而完成工件的校直。
下面结合一个具体的示例对本实用新型实施例提供的校直装置进行说明。当需要对一个工件9进行校正时,将工件9穿过校正小车的校正环放置在举升机构上,举升机构的初始位置为高点,检测从而从工件9的一端移动到另一端,从而对整个工件9的弯曲程度进行检测,在确定弯曲最大的位置之后,将该位置确定为校正位置,并根据工件9在校正位置的轴心位置确定旋转角,举升机构向下移动,工件9接触到滚轮3,并脱离举升机构,滚轮3按照确定的旋转角,带动工件9旋转对应的角度,从而将工件9的校正位置旋转到高点,压机5带动压头6移动至高点的上方,压机5驱动压头6向下伸出,在压头6接触到工件9时,通过第二位移传感器7记录压头6的第一伸出量,第一伸出量加上校正量,即为校正后压头6的第二伸出量,压机5驱动压头6继续向下移动,并使得压头6的伸出量为第二伸出量,在压头6伸出量从第一伸出量变为第二伸出量的过程中,工件9将发生塑性形变,由于工件9的形变,工件9将与垫块8接触,并受到垫块8向上的作用力,其中,垫块8的支撑高度等于或低于滚轮3的支撑高度,然而,两者支撑高度的差值较小,其差值将使得在滚轮3带动工件9旋转确定的旋转角的过程中,垫块8不与工件9接触,并且在工件9校直的过程中,当工件9发生形变时,由于工件9在校正位置向下形变,则工件9将与校正位置两侧的垫块8接触,从而垫块8在校正过程中起到对工件9侧支撑作用。
在一次校正过程完成之后,控制机构11控制检测小车4再次对工件9的准直度进行检测,如果其准直度依然不符合要求,则继续对工件9进行校直,如果符合要求,则记录工件9的最终准直度。
本实用新型实施例涉及的工件9为在受力情况下能够发生塑性形变的杆形工件,尤其是一种钻具,尤其是一种钻杆,钻杆的尺寸较大,长度可以达到近10米,人工判断准直度时误差较大,通过上述校直装置,可以达到良好的校直效果。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式,然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种校直装置,所述校直装置包括机床、以及设置在所述机床上的举升机构和校正机构,其特征在于,所述校直装置还包括设置在所述机床上的检测机构;其中,
所述检测机构包括检测小车,所述检测小车的运动轨迹与工件的轴向方向平行,所述检测小车上设置有对工件表面距离进行检测的第一位移传感器。
2.如权利要求1所述的校直装置,其特征在于,第一位移传感器的数目为3或3个以上,各个第一位移传感器分布在一个圆形的圆周上,所述圆形的直径大于工件的横截面的直径,在检测小车沿工件的轴向方向移动过程中,各个第一位移传感器分别检测对应的工件表面距离。
3.如权利要求1所述的校直装置,其特征在于,所述校直装置还包括滚轮,所述滚轮设置在工件的两端,所述滚轮带动工件围绕其轴向方向转动。
4.如权利要求3所述的校直装置,其特征在于,第一位移传感器的数目为1个,在轴心点位置检测过程中,所述滚轮带动工件围绕其轴向方向转动,第一位移传感器获取工件转动过程中对应的工件表面距离。
5.如权利要求4所述的校直装置,其特征在于,所述滚轮设置在工件的两端,所述滚轮的支撑高度与第一位移传感器的检测高度对应。
6.如权利要求5所述的校直装置,其特征在于,所述校正机构包括垫块和压机模块,所述垫块和压机模块能够沿工件的轴向方向移动,
所述垫块包括第一垫块和第二垫块,在校正时根据校正位置,第一垫块和第二垫块移动至校正位置的两侧,在校正过程中对工件的下方进行支撑;
所述压机模块包括压机、压头以及第二位移传感器,压头在压机的驱动下上下移动,第二位移传感器设置在压头的两侧,对压头的上下位置进行检测;
所述压机模块在校正过程中移动至对应的校正位置,并根据校正量,使得压头校正的距离等于所述校正量;
其中,所述校正位置为工件中弯曲最大的位置;所述校正量对应于所述校正位置的弯曲程度。
7.如权利要求6所述的校直装置,其特征在于,所述滚轮的支撑高度等于或高于所述垫块的支撑高度,且两个支撑高度之间的差值满足:工件在压头的作用下发生形变时,工件下方的所述垫块将成为工件的支撑点。
8.如权利要求1所述的校直装置,其特征在于,所述校直装置还包括校正块,校正块为圆柱形,固定在机床的一端,校正块的轴线和理想工件位置的轴线为同一条直线,校正块用于对检车小车的位置进行校准,检测小车在移动过程中可以穿过校正块。
9.如权利要求6所述的校直装置,其特征在于,所述第一位移传感器和所述第二位移传感器均为激光传感器。
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