附接到管道、导管或筒形工件的角度测量装置的制作方法

1.本公开大体上涉及一种角度测量装置，该角度测量装置附接到管道、导管或筒形工件。


背景技术：

2.为了让操作员将工件弯曲到期望的角度，操作员必须知道工件的某些特性，并且利用上述标准，操作员确定必要的弯曲操作以在工件中实现目标弯曲角度。
3.安装管道、导管或筒形工件的机械或电气应用通常需要使管道、导管和筒形工件弯曲，以适应在已有几何结构周围的安装。通过使用任意数量的不同的可用弯曲机，使管道、导管或筒形工件弯曲。管道、导管或筒形工件被弯曲到安装几何结构所需的精确角度。在弯曲期间和/或在弯曲之后，对这些角度进行测量。
4.美国公开第us-2021-0276064-a1号公开了一种弯曲机及其使用方法，该弯曲机被构造用以在弯曲操作中使管道、导管或筒形工件弯曲。该弯曲机包括回弹组件，该回弹组件具有与控制系统通信的一对传感器。每个传感器都可以是惯性测量单元，例如加速度计或陀螺仪。在使用中，管道、导管或筒形工件被插入在弯曲靴的沟槽内并被夹紧构件夹紧。传感器定位在管道、导管或筒形工件的两端处，或定位到与管道、导管和筒形工件的任意一端一起旋转的部件上。需要在安装位置将传感器与平行于管道、导管或筒形工件的中心线的线成一直线地准确地配接。


技术实现要素：

5.在本公开的一个方面中，提供了一种将电气部件定位在筒形工件上的角度测量装置。所述装置包括：上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体以可枢转方式联接在一起；以及间隔开的磁性元件，所述磁性元件安装到所述上壳体的上表面；以及偏置构件，所述偏置构件联接到所述壳体。所述偏置构件被构造用以将所述壳体偏置到闭合位置。
6.在本公开的一个方面中，提供了一种用于将电气部件定位在筒形工件上的角度测量装置。所述角度测量装置包括以可枢转方式联接在一起的上壳体和下壳体。所述下壳体的上表面具有：第一表面部分；第二表面部分，所述第二表面部分从所述第一表面部分延伸到所述下壳体的侧表面，所述第二表面部分的轮廓不同于所述第一表面部分的轮廓；以及第三表面部分，所述第三表面部分从所述第一表面部分延伸到所述下壳体的相反的侧表面，所述第三表面部分的轮廓不同于所述第一表面部分的轮廓。所述第一表面部分具有恒定的半径。所述上壳体的下表面面向所述下壳体的上表面，并且所述上壳体的下表面具有：第一表面部分；第二表面部分，所述第二表面部分从所述上壳体的第一表面部分延伸到所述上壳体的侧表面，所述上壳体的第二表面部分的轮廓不同于所述上壳体的第一表面部分的轮廓；以及第三表面部分，所述第三表面部分从所述第一表面部分延伸到所述上壳体的相反的侧表面。所述上壳体的第一表面部分具有恒定的半径。所述上壳体的第三表面部分的轮廓不同于所述上壳体的第一表面部分的轮廓。
附图说明
7.图1描绘了结合本公开的特征的角度测量装置的透视图；
8.图1a描绘了在弯曲操作之前弯曲机和安装在弯曲机中的工件的截面图，角度测量装置安装在工件上；
9.图2至图6描绘了角度测量装置的前平面图；
10.图7描绘了角度测量装置的后平面图；
11.图8描绘了角度测量装置的侧立视图；
12.图9描绘了移除了磁性元件和磁体通道的角度测量装置的透视图；
13.图10描绘了移除了磁性元件和磁体通道的角度测量装置的顶平面图；
14.图11至图13描绘了根据第一实施例、第二实施例和第三实施例的角度测量装置的截面图；
15.图14至图21描绘了角度测量装置的前平面图，其中工件以各种位置附接到该角度测量装置；
16.图22描绘了角度测量装置的上夹具的底平面图；和
17.图23描绘了角度测量装置的下夹具的顶平面图。
具体实施方式
18.虽然本公开可能易受不同形式的实施例的影响，但是在附图中示出了具体实施例并且在本文中将详细描述具体实施例，且应理解，本公开将被视为对本公开的原理的例证，并且不旨在将本公开限制于如本文所示和所描述的实施例。因此，除非另有说明，否则本文所公开的特征可以组合在一起以形成为简洁起见未另外示出的附加组合。将进一步认识到，在一些实施例中，在本公开的范围内，可以消除和/或用替代元件代替附图中通过示例示出的一个或多个元件。
19.公开了一种角度测量装置20(参见图1)，其用于附接到管道、导管或筒形工件(在本文中称为“工件22”)。角度测量装置20能够用于将电气部件24(诸如数字式多轴量角器/角规或传感器)定位在工件22上。工件22具有外筒形表面26和由内筒形表面28限定的中央通路。由内筒形表面28限定的通路在工件22的相反的端部30、32之间延伸。工件22的中心线34限定在端部30、32之间。角度测量装置20能够用于将电气部件24定位成接近端部30、32中的一个端部，或者定位成接近与工件22的任一个端部30、32一起旋转的部件，以便回弹补偿。美国公布第us-2021-0276064-a1号中公开了角度测量装置20适合于用于弹簧回弹补偿的安装的示例，并且在图1a中示出了该安装的示例。角度测量装置20将电气部件24与平行于工件22的中心线34的线成一直线准确地配接。
20.角度测量装置20能够在各种位置附接到工件22，并且能够附接到不同直径的工件22。例如，角度测量装置20能够附接到具有2.5”直径(在图14至图17中示出)至4”直径(在图15至图20中示出)的工件22尺寸。角度测量装置20适合于与刚性电气导管或电气金属管件(emt)一起使用。
21.如图1所示，角度测量装置20具有在枢轴40处连接在一起的上夹具36和下夹具38。上夹具36相对于下夹具38绕枢轴40枢转。设置偏置构件42以将上夹具36和下夹具38偏置到闭合位置。参见图2，从角度测量装置20的前端到角度测量装置20的后端限定了竖直中心轴
线ca。
22.如图1和图2所示，上夹具36由上壳体44形成，上壳体44具有上表面46和相反的下表面48、前端表面50、相反的后端表面52以及在表面48、50、52之间延伸的第一和第二侧表面54、56。上壳体44由塑料诸如聚碳酸酯形成。在上壳体44的中点处限定了平面p1，并且平面p1从前端表面50延伸到后端表面52。前端表面50可以是弯曲的。侧表面54、56大体上彼此平行；然而，每个侧表面54、56都可以向内或向外弯曲。后端表面52是大体上平面的。
23.上表面46的前部部分60从前端表面50延伸长度l1(参见图8)，前部部分60具有：中央表面分段62；第一表面分段64，该第一表面分段64从中央表面分段62的一侧延伸到第一侧表面54；以及第二表面分段66，该第二表面分段66从中央表面分段62的另一侧延伸到第二侧表面56。中央表面分段62相对于平面p1是凹的，第一表面分段64相对于平面p1是凸的，并且第二表面分段62相对于平面p1是凸的。
24.如图3所示，中央表面分段62沿其长度的所有截面都具有恒定的半径r1，使得纵向中心线lc1由形成半径r1的假想圆的中心限定。纵向中心线lc1平行于平面p1并且与中心轴线ca对齐。第一表面分段64沿其长度的所有截面都具有恒定的半径r2，使得纵向中心线lc2由形成半径r2的假想圆的中心限定。第二表面分段66沿其长度的所有截面都具有恒定的半径r3，使得纵向中心线lc3由形成半径r3的假想圆的中心限定。半径r2和半径r3是相同的。半径r1显著大于半径r2、r3。纵向中心线lc2、lc3彼此平行，在竖直方向上位于平面p1的上方，并且相对于平面p1在竖直方向上彼此对齐。在一实施例中，纵向中心线lc2、lc3在竖直方向上位于平面p1的下方或与平面p1对齐。纵向中心线lc2、lc3平行于中央表面分段62的纵向中心线lc1，并且在竖直方向上位于中央表面分段62的纵向中心线lc1的下方。纵向中心线lc2、lc3与纵向中心线lc1是等间隔的。
25.上表面46具有从前部部分60延伸到后端表面52的后部部分68。后部部分68可以是平面的或基本上是平面的。
26.参见图9和图10，纵向延伸的凹部70、72形成在前部分段60中，并且彼此间隔开。凹部70部分地沿着第一表面分段64和中央表面分段62延伸。凹部72部分地沿着第二表面分段66和中央表面分段62延伸。凹部70、72可以具有相同的长度。在一实施例中，每个凹部70都具有底壁74和侧壁76，底壁74相对于平面p1以一定角度延伸，侧壁76从底壁74的下端相对于平面p1以一定角度延伸到中央表面分段62。在如所示出的实施例中，每个底壁74都从接近相应的侧壁54、56的高点延伸到接近中央表面分段62的中点但与该中点隔开的低点。每个凹部70、72进一步由在底壁74的前端处的前壁78和在底壁74的后端处的后壁80形成。
27.如图8和图11所示，磁体安装在每个凹部70、72内，该磁体包括磁体通道86和磁性元件96。每个磁体通道86都为大致u形，具有平坦的底壁88和从底壁88的相反的两侧向上延伸的侧壁90、92。安装在凹部70中的磁体通道86的底壁88邻接抵靠凹部70的底壁74，并且附着到该凹部70的底壁74，而安装在凹部70中的磁体通道86的侧壁92邻接抵靠凹部70的侧壁76。安装在凹部72中的磁体通道86的底壁88邻接抵靠凹部72的底壁74，并且附着到该凹部72的底壁74，而安装在凹部72中的磁体通道86的侧壁92邻接抵靠凹部72的侧壁76。如图2所示，每个侧壁90的上拐角94都限定平面p2，当从角度测量装置20的前方观察时，平面p2在竖直方向上位于中央表面分段62以及第一和第二表面分段64、66的上方。参见图6，拐角94彼此间隔开距离z。
28.平面p2平行于平面p1。安装在凹部70中的磁体通道86的侧壁90、92的上端90a、92a限定平面p3，该平面p3相对于平面p2成α1的角度。平面p3可以与中央表面分段62大致相切。安装在凹部72中的磁体通道86的侧壁90、92的上端90a、92a限定平面p4，该平面p4相对于平面p2成α2的角度。平面p4可以与中央表面分段62大致相切。角度α1、α2由相交线形成，并且是全等的。角度α1、α2可以在约0度至约45度的范围内。在优选实施例中，角度α1、α2为17度。图6中的距离y示出了当如图14和图18所示将角度测量装置20放置在工件22的外径上时磁性元件96的理想切向接触点。距离y取决于不同的工件22尺寸和磁性元件96的角度而变化。
29.磁性元件96安装在各磁体通道86内。每个磁性元件96的上表面96a都与平面p3、p4齐平或略低于平面p3、p3。角度α1、α2提供了接近工件22的优化的磁体材料量。这与磁性元件96的功能直接相关。至少一个磁性元件96安置在各磁体通道86内，并且例如通过粘合剂附着到每个磁体通道86。此外，磁性元件96的磁性性质用于将磁性元件96锚固在磁体通道86内。合适的磁性元件96的示例是由cms magnetics销售的钕通道磁体。磁体通道86是导电的(conductive)，并且将来自磁性元件96的背面的磁力向前重定向，以使磁性元件96的单个面上的有效可用的力增加一倍。
30.图12和图13示出了磁性元件96的替代实施例，其中图12所示的替代实施例将磁性元件96的相似的元件用百位为二的相似的附图标记标识，而图13所示的替代实施例将磁性元件96的相似的元件用百位为三的相似的附图标记标识。在如图12所示的另一个实施例中，每个磁体通道286的侧壁290、292的上端290a、292a和每个磁性元件296的上表面296a以与中央表面分段62相同的半径弯曲。在如图13所示的另一个实施例中，当从角度测量装置20的前方观察时，每个磁体通道386的侧壁390、392的上端390a、392a在竖直方向上位于由中央表面分段62限定的曲面的下方。至少一个磁性元件396安置在每个磁体通道386内。每个磁性元件396都具有在上端390a、392a上方延伸的圆化的上表面396a。
31.磁性元件96、296、396与工件22的中心线34对齐，以提供跨越多个管半径的磁力的高质量对齐(quality alignment)。对于各种半径的工件尺寸，磁性元件96、296、396以优化方式相互成角度。
32.如图2和图8所示，下表面48的前部部分100从前端表面50延伸长度l2，下表面48的前部部分100具有：中央表面分段102；第一表面分段104，该第一表面分段104从中央表面分段102的一侧延伸到第一侧表面54；以及第二表面分段106，该第二表面分段106从中央表面分段102的另一侧延伸到第二侧表面56。中央表面分段102相对于平面p1是凹的，第一表面分段104相对于平面p1是凸的，并且第二表面分段106相对于平面p1是凸的。
33.如图4所示，中央表面分段102沿其长度的所有截面都具有恒定的半径r4，使得纵向中心线lc4由形成半径r4的假想圆的中心限定。纵向中心线lc4平行于平面p1，并且与纵向中心线lc1和中心轴线ca在竖直方向上对齐。第一表面分段104沿其长度的所有截面都具有恒定的半径r5，使得纵向中心线lc5由形成半径r5的假想圆的中心限定。第二表面分段106沿其长度的所有截面都具有恒定的半径r6，使得纵向中心线lc6由形成半径r6的假想圆的中心限定。半径r5和r6是相同的。半径r4显著大于半径r5、r6。纵向中心线lc5、lc6彼此平行，在竖直方向上位于平面p1的下方，并且相对于平面p1在竖直方向上彼此对齐。在一实施例中，纵向中心线lc5、lc6在竖直方向上位于平面p1的上方或与平面p1对齐。纵向中心线lc5、lc6平行于中央表面分段102的纵向中心线lc4，并且在竖直方向上位于中央表面分段
62的纵向中心线lc4的上方。纵向中心线lc5、lc6与纵向中心线lc4是等间隔的。
34.参见图8，下表面48具有从前部部分100延伸到后端表面52的后部部分108。后部部分108可以是平面的或基本上是平面的。
35.如图1和图2所示，下夹具38由以下部分形成：下壳体110，该下壳体具有上表面112和相反的下表面114；前端表面116；相反的后端表面118；以及第一和第二侧表面120、122，该第一和第二侧表面在表面114、116、118之间延伸。下壳体110由塑料诸如聚碳酸酯形成。在下壳体110的中点处限定平面p1’，并且平面p1’从前端表面116延伸到后端表面118。上壳体44的下表面48面向下壳体110的上表面112。
36.如图4所示，当从侧面观察时，前端表面116从上表面112朝向下表面114弯曲。下表面114是平面的或基本上是平面的。侧表面120、122大致彼此平行；然而，每个侧表面120、122都可以向内或向外弯曲。
37.如图2和图8所示，上表面112的前部部分124从前端表面116延伸长度l3，该上表面112的前部部分124具有：中央表面分段126；第一表面分段128，该第一表面分段128从中央表面分段126的一侧延伸到第一侧表面120；以及第二表面分段130，该第二表面分段130从中央表面分段126的另一侧延伸到第二侧表面122。中央表面分段126相对于平面p1’是凹的，第一表面分段128相对于平面p1’是凸的，并且第二表面分段130相对于平面p1是凸的。
38.如图5所示，中央表面分段126沿其长度的所有截面都具有恒定的半径r7，使得纵向中心线lc7由形成半径r7的假想圆的中心限定。纵向中心线lc7平行于平面p1’。第一表面分段128沿其长度的所有截面都具有恒定的半径r8，使得纵向中心线lc8由形成半径r8的假想圆的中心限定。第二表面分段130沿其长度的所有截面都具有恒定的半径r9，使得纵向中心线lc9由形成半径r9的假想圆的中心限定。半径r8和半径r9是相同的。半径r7显著大于半径r8、r9。纵向中心线lc8、lc9彼此平行，在竖直方向上位于平面p1’上方，并且相对于平面p1’在竖直方向上彼此对齐。纵向中心线lc8、lc9平行于纵向中心线lc7，并且在竖直方向上位于纵向中心线lc7上方。纵向中心线lc8、lc9与纵向中心线lc7是等间隔的。纵向中线lc7与纵向中线lc1、纵向中线lc4和中心轴线ca在竖直方向上对齐。如图6所示，距离w示出了当如图16和图20所示将角度测量装置20附接到工件22时，由表面128、130提供的角度测量装置20的接触点之间的距离。
39.参见图8，上表面112的中间部分132从前部部分124延伸长度l4，当从侧面观察时，上表面112的中间部分132是弯曲的。中间部分132从前部部分124向下弯曲至枢轴40。因此，如图8所示，当上夹具36和下夹具38闭合时，当从侧面观察时，在上夹具36和下夹具38之间提供了空间134。
40.上表面112的后部部分136从枢轴40延伸到后端表面118。后部部分132可以是平面或基本上平面的，并且与平面p1’平行或基本上平行。
41.作为示例，r1为1.435”，r4为1.275”，r5和r6为0.47”，而r7为1.5”。半径r2和r3使得这些表面在磁体通道86、286、386的拐角94下方。
42.图14至图17是附接到2.5’工件22的角度测量装置20的图示。图18至图21是附接到4’工件22的角度测量装置20的图示。
43.在如图14和图18所示的第一位置，工件22的外表面26使用磁性元件96、296、396与角度测量装置20接合。工件22的外表面26坐置抵靠磁体通道86、286、386，并且工件22的外
表面26可以具有与磁性元件96、296、396的点接触。在一些实施例中，外表面26接近中央表面分段62。在一些实施例中，中央表面分段62被倒圆，使得外表面26与其有接触。磁性元件96、296、396将角度测量装置20保持到工件22的外表面26。在该第一位置，除了将下夹具38相对于上夹具36定位以提供整洁的外观之外，不使用偏置构件42。
44.在如图15和图19所示的第二位置，角度测量装置20位于由工件22的内表面28限定的通路内，并且内表面28使用磁性元件96、296、396与角度测量装置20接合。内表面28以点接触的方式坐置抵靠磁体通道86、286、386的拐角94。在一些实施例中，磁体通道86、286、386的拐角94在工件22所坐置抵靠的位置是圆化的。磁性元件96、296、396将角度测量装置20保持到工件22的内表面28。在该位置，除了将下夹具38相对于上夹具36定位以最小化工件22内的角度测量装置20的尺寸并且提供整洁的外观之外，不使用偏置构件42。
45.在如图16和图20所示的第三位置，上夹具36定位在工件22的外表面26上，而下夹具38定位在由内表面28限定的中央筒形通路内。在该第三位置，偏置构件42将上夹具36和下夹具38偏置到闭合位置，以将角度测量装置20夹持在工件22上。取决于工件22的直径，工件22的外表面26接合抵靠表面分段102、104、106中的一个或多个分段。如图16所示，外表面26接合抵靠所有的表面分段102、104、106，而如图20所示，外表面26接合抵靠表面分段104、106。工件22的内表面28接合抵靠表面分段128、130。与表面分段128、130的接合产生了简单的相反的点夹持，这种点夹持在各种小的加载位置下产生稳定的保持。
46.在如图17和图21所示的第四位置，上夹具36定位在由工件22的内表面28限定的通路内，而下夹具38定位在工件22的外表面26上。在该第四位置，偏置构件42将夹具偏置到闭合位置，以将角度测量装置20夹持在工件22上。工件22的内表面28接合抵靠表面分段104、106，而外表面26接合抵靠中央表面分段126。
47.枢轴40包括：第一和第二耳部138、140，该第一和第二耳部138、140从上夹具36的上壳体44向下延伸；第一和第二耳部142、144，该第一和第二耳部142、144从下夹具38的下壳体110向上延伸；以及枢轴销146。耳部138、140在前部部分100的后方从上壳体44的下表面48向下延伸。耳部142、144在中间部分132的后方从下壳体110的上表面112向上延伸。第一耳部138邻接抵靠第一耳部142，第二耳部140邻接抵靠第二耳部144，并且在成对的耳部138、142与成对的耳部140、144之间提供了空间。枢轴销146延伸穿过成对的耳部138、142，穿过所述空间并且穿过成对的耳部140、144。
48.在一实施例中，偏置构件42由两个并排的弹簧148、150提供。每个弹簧都具有：盘绕分段152，该盘绕分段152缠绕在枢轴销146上；上支腿154，该上支腿154与上夹具36的下表面48的后部部分108接触；和下支腿156，该下支腿156与下夹具38的下表面48的后部部分108接触。双弹簧148、150产生均匀的加载分布并且维持角度测量装置20与工件22同轴。双弹簧148、150还阻止上夹具36和下夹具38的扭转。
49.参见图7和图22，上支腿154、156与上突起164、166接合，该上突起164、166从上夹具36的后部部分108的下表面48向下延伸。上突起164、166与上壳体44的后端52间隔开。如图7所示，上支腿154定位在上突起164、166之间。参见图7和图23，盘绕分段152与从下夹具38的下壳体110的后部部分136的上表面112向上延伸的前突起168、170接合。下支腿156与从下夹具38的下壳体110的后部部分136的上表面112向上延伸的后突起172、174接合。后突起172、174位于前突起168、170与下壳体110的后端118之间。如图7所示，下支腿156定位在
下突起172、174之间。突起164、166、168、170、172、174防止双弹簧148、150扭转，将双弹簧148、150相对于上夹具36和下夹具38适当地定位，并且使双弹簧148、150沿所期望的方向施加力。其它偏置构件也在本发明的范围内。例如，偏置构件42可以是穿过每一个夹具36、38的可旋转紧固件，当该可旋转紧固件旋转时使夹具36、38移动到闭合位置。另一个示例是，带子、链条以及诸如此类可以绕夹具36、38的外表面放置并且被紧固以使夹具36、38移动到闭合位置。与上夹具36的上表面46以及下夹具38的下表面114接合的夹具可以用于使夹具36、38移动到闭合位置。
50.凹部176(参见图8)设置在耳部138、144前面、在下表面48的前部部分100中。凹部176部分地沿着第一表面分段104、沿着中央表面分段102的宽度并且部分地沿着第二表面分段106延伸。凹部176位于空间134的上方。当以图16和图20所示的第三位置将工件22安装到角度测量装置20时，工件22的端部上的任何毛刺都定位在凹部176内。当以图17和图21所示的第四位置将工件22安装到角度测量装置20时，工件22的端部上的任何毛刺都定位在空间134内。这提供了工件22与角度测量装置20的改进的接合。
51.腔体178形成在上壳体44内，用于容纳电子部件180，诸如电池、传感器诸如惯性测量单元，例如美国公布第us-2021-0276064-a1号中公开的加速度计或陀螺仪；以及控制器等其它电子部件180。角度测量装置20能够无线地传送数据，或者通过电线联接到usb端口182来传送数据。后端表面52提供了一区域，在该区域中设置控制按钮，诸如电源按钮184和复位按钮186。
52.受益于前述描述和相关附图中所呈现的教导，本领域技术人员将想到本文所阐述的本公开的与这些公开的实施例相关的许多修改和其它实施例。因此，应理解，本公开并不限于本文公开的特定实施例，并且应理解，修改和其它实施例也旨在被包含在本公开的范围内。此外，虽然先前描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例组合的背景下描述了示例实施例，但是应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以通过替代实施例提供元件和/或功能的不同组合。就此而言，例如，在本公开的范围内，还考虑了与上面明确描述的那些不同的元件和/或功能组合。虽然本文中使用了特殊术语，但是仅从普遍的描述性的意义来使用它们，而不是出于限制的目的。
53.尽管相对于附图示出和描述了特定实施例，但是可以想象，本领域技术人员可以在不脱离所附权利要求收的精神和范围的情况下设计各种修改。因此，应当理解，本公开和所附权利要求的范围不限于相对于附图示出和讨论的特定实施例，并且修改和其它实施例旨在被包括在本公开和附图的范围内。此外，虽然先前描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例组合的上下文中描述了示例实施例，但是应当理解，在不脱离本公开和所附权利要求的范围的情况下，替代实施例可以提供元件和/或功能的不同组合。