CN103336056B - 龙门式钢管超声探伤机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种龙门式钢管超声探伤机，其特征在于包括控制系统，龙门架、探伤小车、旋转辊道装置、上料装置及下料装置，旋转辊道装置用于驱动待检钢管旋转，上料装置包括上料台架及单支翻料装置，单支翻料装置将待检钢管逐一装入拨料装置；下料装置包括下料台架及拨料装置，下料台架设有倾斜的台架片，拨料装置将待检钢管装入旋转辊道装置进行旋转检测，并将检测完成后钢管导入下料台架。本发明设置自动的上料装置及下料装置与其他部件协同动作，实现钢管的自动超声探伤检测，缩短检测过程的吊装准备及检测后将钢管吊离的时间，提高检测效率，减轻工人的劳动强度。

Description

龙门式钢管超声探伤机

技术领域

本发明涉及一种利用超声波探测钢管制造缺陷的设备，尤其是涉及一种龙门式钢管超声探伤机，用于钢管厂检测大直径钢管的质量。

背景技术

在钢管的制造过程中，无论是无缝钢管还是焊管，由于原料中的夹渣或材质疏松等问题，钢管成型后会产生裂纹、沙眼等缺陷，为确保钢管产品的质量，减少使用中的安全隐患，需要用超声波探伤设备对钢管进行检测。目前，对于大直径钢管的超声波探伤检测，通常需要将钢管吊入到水槽中，由驱动装置驱动钢管在水槽中转动，然后由超声探头进行探伤，这样的探伤操作过程需要一根一根的进行吊装、检测，整个检测过程的吊装准备及检测后将钢管吊离的时间较长，降低了检测效率，同时工人的劳动强度大。

发明内容

本申请人针对上述的问题，进行了研究改进，提供一种龙门式钢管超声波探伤机，实现钢管的自动超声探伤检测，提高检测效率，减轻工人的劳动强度。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种龙门式钢管超声探伤机，包括：

控制系统，

龙门架，固定安装在地基上，其上部设有横梁，导轨设置在横梁上；

探伤小车，可移动地安装在龙门架的横梁上，由驱动机构驱动沿横梁上的导轨移动；涡流探头及超声探头分别通过升降机构连接探伤小车；

旋转辊道装置，设置在龙门架的横梁下方，与横梁上的导轨平行设置，用于驱动待检钢管旋转；所述旋转辊道装置包括多个滚轮机构，所述滚轮机构包括底座，两个滚轮座设置在所述底座的上部，滚轮可转动安装在所述滚轮座上，所述底座的下部设有驱动轴，所述驱动轴通过链轮链条机构连接所述滚轮，各滚轮机构的驱动轴通过十字万向轴连接，并通过十字万向轴连接动力驱动装置；

上料装置，设置在旋转辊道装置的一侧，包括上料台架及单支翻料装置，上料台架包括上料台支架，水平上料段及倾斜上料段设置在上料台支架上；单支翻料装置设置在上料台支架上，单支翻料装置将待检钢管逐一装入拨料装置；

下料装置，设置在旋转辊道装置的另一侧，包括下料台架及拨料装置，下料台架设有倾斜的台架片，所述台架片的下端设的挡料块；拨料装置设置在单支翻料装置与下料台架之间，拨料装置将待检钢管装入旋转辊道装置进行旋转检测，并将检测完成后钢管导入下料台架。

进一步的：

所述单支翻料装置包括翻料爪及挡料杆，所述翻料爪铰接在所述上料台架的倾斜上料段的下端，所述翻料爪由两个翻料臂及一个翻料摆臂构成，两个所述翻料臂与一个所述翻料摆臂连接成“Y”形结构，所述翻料摆臂的下端与翻料气缸的活塞杆铰接，所述翻料气缸的缸体铰接在翻料气缸尾座上；所述挡料杆垂直设置在所述上料台架的倾斜上料段的下端，所述挡料杆可滑动安装在导向盒中，挡料杠杆的中部铰接在所述上料台支架上，所述挡料杠杆的一端与所述挡料杆的下端铰接，所述挡料杠杆的另一端与挡料气缸的活塞杆铰接，所述挡料气缸的缸体铰接在挡料气缸尾座上。

两个所述翻料臂之间的夹角为120°。

所述拨料装置包括铰接在所述下料台架上端的拨料臂，拨料臂包括拨料部及连杆部，所述拨料部与所述连杆部呈直角连接，所述连杆部的下端与拨料气缸的活塞杆铰接，所述拨料气缸的缸体铰接在拨料气缸尾座上；所述拨料部的中部设有开口，小挡板的中部铰接在所述开口处，小挡板的一端与小气缸的活塞杆铰接，所述小气缸的缸体铰接在所述拨料臂的连杆部。

所述滚轮机构的底座上部设有水平导柱，两个滚轮座可滑动安装在所述导柱上，两个滚轮座分别与两根连杆铰接，两根连杆的端部铰接并与推拉杆铰接，推拉杆与电动液压油缸的活塞杆铰接，各所述滚轮机构的连杆通过推拉杆连接。

在旋转辊道装置的一端设有轴线垂直的挡轮，所述滚轮机构的两个滚轮的轴线倾斜于待检钢管轴线，使转动的滚轮驱动旋转的待检钢管向挡轮方向运动。

所述探伤小车包括小车架，所述小车架由横板及竖板构成，横截面呈“7”字形结构，所述小车架的上部横板上设有轴线垂直的上挡轮及轴线水平的上滚轮，所述小车架竖板的下部设有轴线垂直的下挡轮及轴线水平的下滚轮；所述小车架竖板的上部设有轴线水平的驱动齿轮，所述驱动齿轮连接减速器及驱动电机；垂直的升降导柱设置在所述小车架的竖板上，升降架通过滑块滑动连接所述升降导柱，丝杆驱动机构连接所述升降架，升降气缸的缸体固定连接所述升降架，升降气缸的活塞杆连接导向座，探头架设置在所述导向座的下端。

所述探头架上设有导柱，所述导柱滑套在所述导向座的下端，所述探头架与所述导向座之间设有缓冲弹簧。

所述挡料块上设有橡胶缓冲垫。

本发明的技术效果在于：

本发明公开的一种龙门式钢管超声探伤机，设置自动的上料装置及下料装置与其他部件协同动作，实现钢管的自动超声探伤检测，缩短检测过程的吊装准备及检测后将钢管吊离的时间，提高检测效率，减轻工人的劳动强度。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图2的A－A处剖视旋转图。

图4为探伤小车的结构示意图。

图5为图3的B处放大图。

图6为图3的C处放大图。

图7为图2的D处放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1、2、3所示，本发明包括控制系统、龙门架1、探伤小车2、旋转辊道装置3、上料装置5、下料装置4，由控制系统协同控制各零部件的动作。龙门架1固定安装在地基上，龙门架1上部设有横梁，导轨设置在横梁上。

如图1、2、3、4所示，探伤小车2可移动地安装在龙门架的横梁上，由驱动机构驱动沿横梁上的导轨移动，涡流探头及超声探头分别通过升降机构连接探伤小车2，同时，探伤小车2还设有向被检测钢管喷射探伤耦合剂（水）的喷头，在进行探伤检测的同时向被检测钢管喷射探伤耦合剂（水）；探伤小车2还包括标识系统，当检测到钢管有缺陷时，对钢管表面的相应位置进行标识，记录缺陷位置。探伤小车2包括小车架202，小车架202由横板202A及竖板202B构成，横截面呈“7”字形结构，小车架202的上部横板202A上设有轴线垂直的上挡轮201及轴线水平的上滚轮203，小车架202的竖板202B的下部设有轴线垂直的下挡轮215及轴线水平的下滚轮214，上滚轮203在龙门架1的横梁101上的轨道上滚动，使探伤小车2作沿龙门架横梁的水平方向的运动，由下滚轮214与横梁101上的下导板104配合限制探伤小车2不会在垂直方向有上下的运动，同时，由上挡轮201及下挡轮215分别与横梁101上的上导板103及下导板104配合限制探伤小车2不会在水平方向有前后的运动。小车架202的竖板202B的上部设有轴线水平的驱动齿轮204，驱动齿轮204连接减速器及驱动电机205，驱动齿轮204与龙门架1横梁101上的齿条102啮合，从而驱动探伤小车2作水平运动。垂直的升降导柱209设置在小车架202的竖板202B上，升降架207通过滑块208滑动连接升降导柱209，丝杆驱动机构（未在图中画出）连接升降架207，升降气缸206的缸体固定连接升降架207，升降气缸206的活塞杆连接导向座210，探头架213设置在导向座210的下端，涡流探头及超声探头分别设置在探头架213中，在本实施例中，探头架213上设有导柱212，导柱212滑套在导向座210的下端，探头架213与导向座210之间设有缓冲弹簧211，缓冲弹簧211套装在导柱212上；并且在本实施例中，由一套丝杆驱动机构驱动三套升降架207快速升降，1套涡流探头及2套超声探头分别设置在探头架213中，由3个升降气缸206分别驱动1套涡流探头及2套超声探头升降。

如图1、2、3、6、7所示，旋转辊道装置3设置在龙门架1的横梁101下方，与横梁101上的导轨平行设置，用于驱动待检钢管旋转。旋转辊道装置3包括多个滚轮机构301，滚轮机构301包括底座302，两个滚轮座303设置在底座302的上部，滚轮304通过轴承可转动安装在滚轮座303上，滚轮304的轴线与被检测钢管的轴线及探伤小车2的运动方向平行，底座302的下部设有驱动轴305，驱动轴305通过链轮链条机构306连接滚轮304，各滚轮机构301的驱动轴305通过十字万向轴311连接，并通过十字万向轴311连接动力驱动装置312，由动力驱动装置312通过十字万向轴311驱动各滚轮机构301的滚轮304同步转动，从而驱动被检测钢管在进行探伤检测时转动。在本实施例中，滚轮机构301的底座302上部设有水平导柱307，两个滚轮座303可滑动安装在导柱307上，两个滚轮座303分别与两根连杆308铰接，两根连杆308的端部铰接并与推拉杆309铰接（如图7），推拉杆309与电动液压油缸310的活塞杆铰接，各滚轮机构301的连杆308通过推拉杆309连接，这样，驱动电动液压油缸310的活塞杆伸出或缩回，同步拉动滚轮机构301上的两个滚轮座303沿水平导柱307移动，从而同步调整两个滚轮304之间的距离，使旋转辊道装置3可以用于不同直径钢管的驱动。另外在本实施例中，在旋转辊道装置3的一端设有轴线垂直的挡轮313（如图1、2），滚轮机构301的两个滚轮304的轴线倾斜于待检钢管轴线，使转动的滚轮304驱动旋转的待检钢管向挡轮313方向运动，一旦待检钢管被放置到连续转动的滚轮304上，在几秒钟内钢管端部便接触到挡轮313圆周面，挡轮313的被动旋转既能减轻摩擦阻力又能使待检钢管保持轴向位置。滚轮304的轴线倾斜与待检钢管轴线之间的角度在0.5°~15°之间选择。

如图1、2、3、5所示，上料装置5设置在旋转辊道装置3的一侧，包括上料台架501及单支翻料装置502，上料台架501包括上料台支架503，水平上料段505及倾斜上料段504设置在上料台支架503上；单支翻料装置502设置在上料台支架503上，单支翻料装置502将待检钢管逐一装入拨料装置402。单支翻料装置502包括翻料爪508及挡料杆507，翻料爪508铰接在上料台架501的倾斜上料段504的下端，翻料爪508由两个翻料臂508A及一个翻料摆臂508B构成，两个翻料臂508A与一个翻料摆臂508B连接成“Y”形结构，两个翻料臂508A之间的夹角为120°，翻料摆臂508B的下端与翻料气缸512的活塞杆铰接，翻料气缸512的缸体铰接在翻料气缸尾座513上；挡料杆507垂直设置在上料台架501的倾斜上料段504的下端，挡料杆507可滑动安装在导向盒509中，由导向盒509为挡料杆507的上下运动导向，挡料杠杆510的中部铰接在上料台支架503上，挡料杠杆510的一端与挡料杆507的下端铰接，挡料杠杆510的另一端与挡料气缸511的活塞杆铰接，挡料气缸511的缸体铰接在挡料气缸尾座506上。挡料气缸511的活塞杆的伸出与缩回通过挡料杠杆510带动挡料杆507上升及下降；翻料气缸512的活塞杆的伸出与缩回带动翻料爪508的两个翻料臂508A的往复转动，翻料气缸512与挡料气缸511协同动作带动翻料爪508与挡料杆507协同动作，从而实现单支钢管翻料。由图2可以看到，根据设备的长度，本发明设有多套同步动作的上料装置5。

如图1、2、3、6所示，下料装置4设置在旋转辊道装置3的另一侧（相对于上料装置5），包括下料台架401及拨料装置402，下料台架401设有倾斜的台架片412，倾斜的台架片412使检测完成的钢管依靠自重向下滚动；台架片412的下端设的挡料块410（见图3），挡料块上设有橡胶缓冲垫411，挡料块410挡住检测完成后的钢管，由橡胶缓冲垫411起到缓冲的作用，避免检测完成后的钢管被碰伤。拨料装置402设置在单支翻料装置502与下料台架401之间，拨料装置402将待检钢管装入旋转辊道装置3进行旋转检测，并将检测完成后的钢管导入下料台架401。拨料装置402包括铰接在下料台架401上端的拨料臂403，拨料臂403包括拨料部403A及连杆部403B，拨料部403A与连杆部403B呈直角连接，连杆部403B的下端与拨料气缸407的活塞杆铰接，拨料气缸407的缸体铰接在拨料气缸尾座406上；拨料部403A的中部设有开口404，小挡板405的中部铰接在开口处，小挡板405的一端与小气缸408的活塞杆铰接，小气缸408的缸体铰接在拨料臂403的连杆部403B。拨料气缸407的活塞杆的伸出与缩回带动拨料臂403的拨料部403A的上升及下降，小气缸408的活塞杆的伸出与缩回带动小挡板405抬起挡住钢管或覆盖在拨料部403A中部的开口404处，拨料部403A在上升位置时，拨料部403A位于下料台架401与上料台支架503的倾斜上料段504之间，这时小挡板405抬起挡住钢管，使拨料部403A下降并使小挡板405降下，可将待检测钢管放入旋转辊道装置3进行检测；当检测完成后，拨料部403A再次上升，从旋转辊道装置3将检测完成的钢管抬起，即可使检测完成的钢管自动滚入下料台架401。由图2可以看到，根据设备的长度，本发明设有多套同步动作的下料装置4。

龙门式钢管超声探伤机的工作过程如下：

1、待检钢管吊运至上料台架501的水平上料段505，人工将钢管依次滚动到上料台架501的倾斜上料段504上，钢管沿着上料台架501的倾斜上料段504滚落至挡料杆507的上端头处；

2、接受生产指令后，单支翻料装置502动作，翻料爪508开始转动，将挡料杆507的上端头处的第一支钢管抬起；同时，挡料杆507通过挡料气缸511的驱动向下缩回；第一支钢管向前滚动至翻料爪508的翻料臂508A上，而第二根钢管则被转过角度的翻料臂508A挡住，实现单支翻料；翻料爪508继续转动，直到翻料气缸512的活塞杆全部伸出，单支翻料装置502等待下一次工作循环；

3、此时，单支翻料装置502已将第一支钢管翻转拨送并滚动到处于抬起状态的拨料装置402拨料臂403的拨料部403A上的处于竖起状态的小挡板405处；随后，拨料臂403连同小挡板405在拨料气缸407的驱动下开始下降，同时小气缸408的活塞杆伸出，小挡板405缩回到拨料部403A的开口404中，待检钢管被放置到旋转着的旋转辊道装置3的滚轮组上。

4、一旦待检钢管被放置到连续转动的滚轮304上，在几秒钟内钢管端部便接触到挡轮313圆周面，挡轮的被动旋转既能减轻摩擦阻力又能使待检钢管保持轴向位置，在接收到待检钢管被放置到旋转滚轮上的信号后，探伤小车2开始运行；

5、探伤小车2从左端的钢管尾部向右端的钢管头部运行，当探伤小车2前端的三个光电传感器分别检测到待检钢管尾端时，涡流探头和超声探头分别在气缸的延时驱动下贴合到被检钢管上侧；经过管端的原地旋转（探伤小车2停顿）和管体的螺旋前进（探伤小车2按工艺速度运行）进行探伤检测；当探伤小车2前端的三个光电传感器分别检测到管头端（挡轮313处）时，探伤小车2分别延时“停顿”和延时“前进”，并延时控制涡流探头和超声探头的气缸逐一抬起，离开被检钢管；当检测到缺陷信号时，探伤小车2上的标识系统对钢管表面的相应位置进行标识，记录缺陷位置。

6、探伤周期完成后，探伤小车2返回运行到左侧的起始位置，等待下一周期的工作；同时，拨料装置402拨料臂403的拨料部403A在拨料气缸407的驱动下抬起，将钢管输出滚动到下料台架401的倾斜的台架片412上，并保持抬起状态；此后，拨料部403A中间的小挡板405在气缸延时缩回的驱动下升起，准备下一次挡料工序。

7、在钢管输出脱离旋转滚轮304时，挡料气缸511动作，挡料杆507升起；然后，翻料气缸512延时动作，翻料爪508开始转动，将其挡住后面一排钢管的圆弧面转离，待检钢管滚落到挡料杆507的斜面处，等待下一周期的单支翻料动作。

8、由人工使用行车将有缺陷标识的钢管先吊运出下料台架401，再集中将合格钢管吊运出下料台架401。

本实施例的钢管超声探伤机可用于φ168～φ630mm、长度12米钢管的全截面和全表面缺陷检测。

Claims (8)

1.一种龙门式钢管超声探伤机，其特征在于包括：

控制系统，

龙门架，固定安装在地基上，其上部设有横梁，导轨设置在横梁上；

探伤小车，可移动地安装在龙门架的横梁上，由驱动机构驱动沿横梁上的导轨移动；涡流探头及超声探头分别通过升降机构连接探伤小车；

旋转辊道装置，设置在龙门架的横梁下方，与横梁上的导轨平行设置，用于驱动待检钢管旋转；所述旋转辊道装置包括多个滚轮机构，所述滚轮机构包括底座，两个滚轮座设置在所述底座的上部，滚轮可转动安装在所述滚轮座上，所述底座的下部设有驱动轴，所述驱动轴通过链轮链条机构连接所述滚轮，各滚轮机构的驱动轴通过十字万向轴连接，并通过十字万向轴连接动力驱动装置；

上料装置，设置在旋转辊道装置的一侧，包括上料台架及单支翻料装置，上料台架包括上料台支架，水平上料段及倾斜上料段设置在上料台支架上；单支翻料装置设置在上料台支架上，单支翻料装置将待检钢管逐一装入拨料装置；

下料装置，设置在旋转辊道装置的另一侧，包括下料台架及拨料装置，下料台架设有倾斜的台架片，所述台架片的下端设有挡料块；拨料装置设置在单支翻料装置与下料台架之间，拨料装置将待检钢管装入旋转辊道装置进行旋转检测，并将检测完成后的钢管导入下料台架；

所述单支翻料装置包括翻料爪及挡料杆，所述翻料爪铰接在所述上料台架的倾斜上料段的下端，所述翻料爪由两个翻料臂及一个翻料摆臂构成，两个所述翻料臂与一个所述翻料摆臂连接成“Y”形结构，所述翻料摆臂的下端与翻料气缸的活塞杆铰接，所述翻料气缸的缸体铰接在翻料气缸尾座上；所述挡料杆垂直设置在所述上料台架的倾斜上料段的下端，所述挡料杆可滑动安装在导向盒中，挡料杠杆的中部铰接在所述上料台支架上，所述挡料杠杆的一端与所述挡料杆的下端铰接，所述挡料杠杆的另一端与挡料气缸的活塞杆铰接，所述挡料气缸的缸体铰接在挡料气缸尾座上。

2.按照权利要求1所述的龙门式钢管超声探伤机，其特征在于：两个所述翻料臂之间的夹角为120°。

3.按照权利要求1所述的龙门式钢管超声探伤机，其特征在于：所述拨料装置包括铰接在所述下料台架上端的拨料臂，拨料臂包括拨料部及连杆部，所述拨料部与所述连杆部呈直角连接，所述连杆部的下端与拨料气缸的活塞杆铰接，所述拨料气缸的缸体铰接在拨料气缸尾座上；所述拨料部的中部设有开口，小挡板的中部铰接在所述开口处，小挡板的一端与小气缸的活塞杆铰接，所述小气缸的缸体铰接在所述拨料臂的连杆部。

4.按照权利要求1所述的龙门式钢管超声探伤机，其特征在于：所述滚轮机构的底座上部设有水平导柱，两个滚轮座可滑动安装在所述导柱上，两个滚轮座分别与两根连杆铰接，两根连杆的端部铰接并与推拉杆铰接，推拉杆与电动液压油缸的活塞杆铰接，各所述滚轮机构的连杆通过推拉杆连接。

5.按照权利要求1所述的龙门式钢管超声探伤机，其特征在于：在旋转辊道装置的一端设有轴线垂直的挡轮，所述滚轮机构的两个滚轮的轴线倾斜于待检钢管轴线，使转动的滚轮驱动旋转的待检钢管向挡轮方向运动。

6.按照权利要求1所述的龙门式钢管超声探伤机，其特征在于：所述探伤小车包括小车架，所述小车架由横板及竖板构成，横截面呈“7”字形结构，所述小车架的上部横板上设有轴线垂直的上挡轮及轴线水平的上滚轮，所述小车架竖板的下部设有轴线垂直的下挡轮及轴线水平的下滚轮；所述小车架竖板的上部设有轴线水平的驱动齿轮，所述驱动齿轮连接减速器及驱动电机；垂直的升降导柱设置在所述小车架的竖板上，升降架通过滑块滑动连接所述升降导柱，丝杆驱动机构连接所述升降架，升降气缸的缸体固定连接所述升降架，升降气缸的活塞杆连接导向座，探头架设置在所述导向座的下端。

7.按照权利要求6所述的龙门式钢管超声探伤机，其特征在于：所述探头架上设有导柱，所述导柱滑套在所述导向座的下端，所述探头架与所述导向座之间设有缓冲弹簧。

8.按照权利要求1所述的龙门式钢管超声探伤机，其特征在于：所述挡料块上设有橡胶缓冲垫。