[发明专利]自定心孔测量单元

说明书

技术领域

本发明涉及中空构件内的孔径的测量。具体而言，本发明针对的是一种自定心孔测量单元。

背景技术

众所周知，中空构件的精确的孔测量提供了分析构件及它们作为部分所形成的设备的重要数据。该数据在发电机转子孔、涡轮机轴孔等的制造与维护中是非常可取的。例如，初始孔径的读数可以用来确定孔是否已经构造成适当的规格。此外，通过在使用过程中定期进行孔测量测试可以发现孔蠕变或高应力区域。

然而，用于测量孔径的公知技术具有局限性。

发明内容

目前的孔测量装置受限于若干种方式。作为一个示例，它们不能测量具有某些几何形状的孔的整个长度。因此，它们可能受限于测量不包括瓶颈或横截面直径变化的孔。它们还可能受限于小于某些总长度的孔。目前的孔测量装置还不能精确地测量这样的孔，即，所述孔在孔本身之内包括不规则的表面，比如在例行缺陷修正步骤过程中所造成的凹痕。

此外，常规的孔测量单元被限制于在孔内特定的线性位置围绕孔径的三个测量点。虽然要认识到的是，三个点是生成一个圆所需的最少数量的点，但是加入更多的数据点进行分析将会产生实际孔径的更精确的“最佳拟合”读数。

最后，常规的孔测量单元还必须特意布置成用于单一的孔径。这些单元不能动态地适应不同直径的孔，更不用说具有可变直径的单一孔了。

鉴于此，本发明提供了一种自定心孔测量单元，其能够对各种几何形状和状况的孔执行精确的孔测量。

在一实施例中，一种孔测量单元可以包括：纵长主体，具有第一端和第二端；第一调整机构，设置在所述第一端附近，所述第一调整机构扩张或收缩至相对直径；第二调整机构，设置在所述第二端附近，所述第二调整机构扩张或收缩至相对直径；以及测量部，与所述主体相关联，所述测量部适于测量中空构件的孔的内直径。当所述纵长主体插入中空构件的孔中时，所述第一与第二调整机构可扩张以将所述纵长主体大致定心于所述孔内，使得所述测量部可以测量所述孔的内直径。

所述第一调整机构可以包括绕着所述纵长主体固定定位的固定轴环、构造成绕着所述纵长主体为滑动关系的滑动轴环以及将所述第一固定轴环连接至所述第一滑动轴环的三个臂，所述臂各自铰接成集体地构成三角形以形成相对直径。所述滑动轴环朝向所述固定轴环的滑动可以增加所述第一调整机构的相对直径，而所述滑动轴环远离所述固定轴环的滑动可以减小所述第一调整机构的相对直径。在其他布置中，这可以是相反的。

所述第一调整机构还可以包括与每个铰接臂相关联的轮，所述轮以相对直径定位在所述臂的铰链处。

所述孔测量单元还可以包括线性致动器，其将所述第一调整机构的滑动轴环联接至所述纵长主体，使得所述线性致动器使所述滑动轴环相对于所述纵长主体移动。所述线性致动器可以是气动操作的磁耦合无杆缸(magnetically coupled rodless cylinder)，或者其他类型的致动器，比如螺杆驱动的致动器。

所述第一调整机构和所述第二调整机构可以是可分立调整的，所述调整机构能够形成两个不同的相对直径，使得所述纵长构件保持定心于具有可变直径的孔中。在这种情况下，可以有两个线性致动器。

所述测量部可以包括至少一个光电距离传感器，其旋转约360°周期以感测与所述中空构件的内孔直径相关的距离。所述光电距离传感器可在每个周期中为了总共至少四个距离读数而获取至少四个读数。所述孔测量单元还可以包括带有显示器的数据收集与处理计算机，其中，所述至少四个距离读数被收集并被拟合成最佳拟合圆，最佳拟合圆的尺寸显示在所述显示器上。

所述测量部可以包括两个光电距离传感器，所述光电距离传感器分别旋转至少180°周期，每个光电距离传感器在每个周期中获取至少两个距离读数。

所述测量部可以测量中空构件的孔径至约1/1000”的公差范围内。

在本发明的另一实施例中，一种测量中空轴的内孔直径的方法可以包括：将包括第一调整机构、第二调整机构以及测量部的纵长测量装置插入到内孔中，所述调整构件可调整至相对直径；调整所述第一调整机构与第二调整机构的相对直径，使得所述调整机构分别以它们的相对直径抵接着内孔，以便将所述纵长测量装置大致定心于孔内；以及启动所述测量部，以在邻近测量部的区域中获取所述内孔的多个测量读数。

所述方法还可以包括使所述纵长测量装置沿着内孔长度移动，以及启动所述测量部以在邻近测量部的区域中获取所述内孔的第二多个测量读数。

所述移动步骤可以包括调整所述调整机构中至少一个的相对直径。