CN104764423B - 一种钢管超声测厚装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管超声测厚装置，包括机架、支撑座、钢管跟踪组件和压管限位组件，支撑座安装在机架上；钢管跟踪组件安装在支撑座上，其包括跟踪装置和检测装置，跟踪装置包括气缸、直线导轨和滑块，检测装置包括水箱和超声测头装置；气缸和直线导轨均安装在支撑座上，滑块安装在直线导轨上，气缸的输出轴与滑块固定连接，滑块与水箱固定连接以带动水箱靠近或远离压管限位组件；压管限位组件安装在机架上，用于与水箱配合夹住钢管从而对钢管限位。本测厚装置结合钢管检测生产线实际检测流程，该装置在钢管未进入检测位置时水箱处于起始位置，钢管进入检测位置时水箱带动超声测头装置进入检测工位，可实现钢管高速移动时的高速检测。

Description

一种钢管超声测厚装置

技术领域

本发明属于无损检测设备领域，更具体地，涉及一种钢管超声测厚装置。

背景技术

无缝钢管作为一种技术复杂的深加工金属制品，其在性能上具有较高的屈服强度和耐应力腐蚀性，同时作为一种中空截面，可以输送石油等流体，从而被广泛应用于电站、锅炉、建筑、石化和石油等行业。而随着无缝钢管的需求量不断加大，产品的质量也越来越重要。尤其是高温、高压等恶劣工况，对无缝钢管的质量有更高的要求。厚度是钢管的重要检测指标之一，是要精确控制并保证的参数，对于保障其质量与安全至关重要。

目前针对钢管厚度测量主要有射线法、涡流法、激光法等，以上方法均存在种种不足：射线法对工件无特殊要求，但因其需要放射源，存在安全隐患；涡流法利用高频反射式涡流传感器的原理，无需接触工件，可在环境恶劣情况下进行检测，但工件的薄厚及电阻率的变化都会影响到其测量精度；激光法具有高指向性、高相干性等特点，但对被检测物体静止或移动速度有限制，影响检测效率。

超声波具有良好的方向性及穿透性，广泛应用于金属板材等的裂纹检测、距离检测以及厚度测量，对难以人工检测的设备进行无损检测与质量评估。超声测头具有制造工艺简单、体积小、重量轻等优点。然而，随着钢管产量的加大，传统的便携式超声波测厚仪由于效率不高，难以满足钢管高速移动时进行高速检测的需求。

另外，现有的超声检测装置在检测时，难以保证超声测头对准钢管的下母线，这就降低了测量的精度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种钢管超声测厚装置，其目的在于超声检测时对钢管进行压紧限位以及超声测头跟踪，由此提高钢管测厚的自动化效率和精度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种钢管超声测厚装置，包括机架、支撑座、钢管跟踪组件和压管限位组件，支撑座安装在机架上；

钢管跟踪组件，安装在支撑座上，其包括跟踪装置和检测装置，所述跟踪装置包括气缸、直线导轨和滑块，所述检测装置包括水箱和超声测头装置，所述超声测头装置固定安装在水箱内，所述超声测头装置包括多个竖直设置的超声测头且这些超声测头的中心线共面，所有超声测头的中心线所在的平面作为对准面；所述气缸和直线导轨均安装在支撑座上，所述滑块安装在直线导轨上，所述气缸的输出轴与滑块固定连接，所述滑块与水箱固定连接以带动水箱靠近或远离压管限位组件；

压管限位组件，安装在机架上，其位于水箱的上方，用于与水箱配合夹住钢管从而对钢管限位，以使钢管的下母线在对准面上。

优选地，所述支撑座包括底座和支撑块，所述支撑块安装在底座上，所述支撑块的上部设置有相对于水平面倾斜的支撑斜面，所述气缸和直线导轨均安装在该支撑斜面上。

优选地，所述气缸位于直线导轨的上方。

优选地，所述支撑块的数量为两个，每个支撑块上均安装有跟踪装置，所述水箱位于两个跟踪装置之间，所述的两个跟踪装置共同支撑水箱。

优选地，所述跟踪装置还包括水箱连接板、滑块转接板和气缸转接板，所述滑块与水箱通过水箱连接板固定连接，所述滑块与气缸的输出轴通过滑块转接板连接，所述气缸通过气缸转接板安装在支撑座的支撑斜面上。

优选地，所述水箱包括箱体及安装在箱体上的多个第一耐磨块，所述的第一耐磨块用于与压管限位组件配合夹住钢管从而对钢管限位，以使钢管的下母线在对准面上。

优选地，所述压管限位组件包括滑块调整板、调整滑块和第二耐磨块，所述滑块调整板安装在机架上，所述调整滑块高低位置可调整地安装在滑块调整板上，所述第二耐磨块安装在调整滑块的下端；所述第二耐磨块的下部设置有能与钢管的外壁相切的两限位面，两限位面关于对准面对称且二者相交，两限位面的相交线水平设置，两限位面用于对钢管限位从而使钢管的下母线在对准面上。

优选地，所述压管限位组件还包括安装在调整滑块下端的引导板，所述的引导板上设置有两个引导面，所述的两个引导面用于引导钢管前进，所述的两个引导面的相交线相对于水平面倾斜，并且沿着靠近调整滑块的方向，此相交线的高度逐渐减小。

优选地，所述超声测头装置通过测头安装板安装在水箱内，所述超声测头装置固定安装在测头安装板上，所述测头安装板上设置有第一长条孔，有第一螺栓装置穿过第一长条孔后将测头安装板固定在水箱内。

优选地，所述调整滑块上设置有第二长条孔，所述滑块调整板在对应于第二长条孔的位置设置有第三长条孔，有第二螺栓装置穿过第二长条孔和第三长条孔后将调整滑块固定在滑块调整板上。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本测厚装置结合钢管检测生产线实际检测流程，该装置在钢管未进入检测位置时水箱处于起始位置，钢管进入检测位置时水箱带动超声测头装置进入检测工位，可实现钢管高速移动时的高速检测；

2)本测厚装置中的压紧限位装置的调整滑块位置可调，从而使其下端安装的第二耐磨块及引导片的上下位置也可调，因此第二耐磨块能与水箱配合夹住不同管径的钢管，可适用不同管径规格的钢管，通用性强；

3)本测厚装置中压紧限位装置与水箱配合夹住钢管后，能限制钢管的左右摆动和上下跳动，使钢管下母线在对准面上，以便于超声测头装置对钢管的厚度进行检测，提高了测厚精度；

4)本测厚装置检测过程操作简便，易于实现高速自动化，降低了检测系统的造价,具有较广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的超声测厚原理示意图；

图2为本发明装置对钢管测厚时的结构示意图；

图3为本发明装置钢管跟随组件示意图；

图4为本发明装置压管限位组件示意图；

图5为本发明装置的超声测头装置示意图；

图6a、图6b、图6c分别是本发明装置工作过程中不同阶段示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明超声测厚的原理示意图。超声测头621在激励源作用下产生超声波，超声波声束以水为介质传播，当声束进入钢管10后，在钢管10的内壁和外壁间形成多次反射，反射波经超声测头621接收再转换成电信号，经接收电路放大后，由计数电路测出声波在钢管10内壁和外壁之间的传播时间t，与超声波在钢管10中的传播速度v相乘，即可得到钢管10的壁厚D。在测厚过程中，保证超声测头621中心线与钢管10下母线共面，可提高测厚的精度。

图2是本发明装置的结构示意图，一种钢管超声测厚装置，包括机架1、支撑座2、钢管跟踪组件3和压管限位组件4，其中支撑座2，安装在机架1上，用于支撑钢管跟踪组件3。

钢管跟踪组件3，安装在支撑座2上，其包括跟踪装置5和检测装置6，所述跟踪装置5包括气缸51、直线导轨52和滑块53，所述检测装置6包括水箱61和超声测头装置62，所述超声测头装置62固定安装在水箱61内，超声测头装置62包括多个竖直设置的超声测头621且这些超声测头621的中心线共面，所有超声测头621的中心线所在的平面作为对准面；所述气缸51和直线导轨52均安装在支撑座2上，所述滑块53安装在直线导轨52上，所述气缸51的输出轴与滑块53固定连接，所述滑块53与水箱61固定连接以带动水箱61靠近或远离压管限位组件4；气缸51的输出轴移动时可以带动滑块53在直线导轨52上移动，从而可以带动水箱61移动。

压管限位组件4，安装在机架1上，其位于水箱61的上方，用于与水箱61配合夹住钢管10从而对钢管10限位，以使钢管10的下母线在对准面上。水箱61在滑块53的带动下朝靠近压管限位组件4的方向移动时，可以与压管限位组件4配合夹住钢管10，从而调整钢管10的下母线的位置，使钢管10的下母线在对准面上，从而使水箱61内的超声测头装置62对钢管10进行测厚；测厚完成后，滑块53带着水箱61朝远离压管限位组件4的方向移动，以松开钢管10，为下一次测厚做准备。

进一步，所述支撑座2包括底座21和支撑块22，所述支撑块22安装在底座21上，所述支撑块22的上部设置有相对于水平面倾斜的支撑斜面221，所述气缸51和直线导轨52均安装在该支撑斜面221上。因此，滑块53带着水箱61朝斜上或斜下方移动从而使水箱61靠近或远离压管限位组件4，这样相对于水箱61竖直上下的运动，可以使水箱61运行得更加平稳，水箱61内的水不容易溅出。

进一步，所述气缸51位于直线导轨52的上方。所述支撑块22的数量为两个，每个支撑块22上均安装有跟踪装置5，所述水箱61位于两个跟踪装置5之间，所述的两个跟踪装置5共同支撑水箱61。两个支撑块22分别为左支撑块和右支撑块，左支撑块和右支撑块结构一样，对称安装在底座21上，上部均加工有支撑斜面221，以用于安装钢管10跟随组件中的气缸51和直线导轨52，左支撑块和右支撑块中间均切去三角形孔，以减轻整个测厚装置的重量。

气缸51安装在支撑斜面221上部，直线导轨52固定在支撑斜面221下部，滑块53安装在直线导轨52上，水箱61也连接在滑块53上后，可以使整个测厚装置的重心降低，以提高运动稳定性。滑块53在气缸51的带动下沿直线导轨52往复运动，进而带动水箱61斜向上下运动，以使水箱61内的超声测头621进入检测工位或移出检测工位；压管限位组件4与水箱61配合可以夹住不同管径的钢管10，从而对钢管10进行限位，使钢管10下母线在对准面上，实现更精确的测厚。

进一步，所述跟踪装置5还包括水箱连接板54、滑块转接板55和气缸转接板56，所述滑块53与水箱61通过水箱连接板54固定连接，所述滑块53与气缸51的输出轴通过滑块转接板55连接，所述气缸51通过气缸转接板56安装在支撑座2的支撑斜面221上。滑块转接板55上有腰形孔，将螺钉穿过腰形孔，可调节滑块转接板55与滑块53的相对位置，便于水箱连接板54的装配。

图3是本发明装置钢管10跟随组件示意图，进一步，所述水箱61包括箱体611及安装在箱体611上的多个第一耐磨块612，所述的第一耐磨块612用于与压管限位组件4配合夹住钢管10从而对钢管10限位。第一耐磨块612的数量为两个，沿钢管10前进的方向设置，两个第一耐磨块612分别安装在水箱61两侧，用于支撑待检测钢管10，避免钢管10与水箱61直接摩擦，增加水箱61寿命。水箱连接板54与滑块转接板55通过斜面上的螺纹孔连接，采用定位销穿过定位销孔，实现连接定位。同样的，水箱连接板54与水箱61采用螺纹连接，螺钉从水箱61内部穿进水箱61后安装，避免与支撑块22干涉。另外，采用定位销进行定位，能实现水箱61整体的水平度，有利于提高测厚精度。测头安装板63有腰形孔，用于调节超声测头装置62的位置，将对准面调整到预定位置。

进一步，如图4所示，所述压管限位组件4包括滑块调整板41、调整滑块42和第二耐磨块43，所述滑块调整板41安装在机架1上，所述调整滑块42高低位置可调整地安装在滑块调整板41上，所述第二耐磨块43安装在调整滑块42的下端；所述第二耐磨块43的下部设置有能与钢管10的外壁相切的两限位面431，两限位面431关于对准面对称且二者相交，两限位面431的相交线水平设置，两限位面431用于对钢管10限位从而使钢管10的下母线在对准面上。本发明优选第二耐磨块43由两个直角折弯片组成，以便于安装到调整滑块42上。两个限位面431分别设置在两个直角折弯片上，以与钢管10的外壁相切。直角折弯片的其中一折弯段安装在调整滑块42上，另一折弯段与待检测钢管10相切，每个调整滑块42上安装两个直角折弯片，两个直角折弯片组成所述的第二耐磨块43。钢管10移动时，两限位面431与钢管10的外壁相切，第二耐磨块43和其下方的第一耐磨块612配合夹住钢管10，则可以使钢管10的下母线始终在对准面上。

进一步，所述压管限位组件4还包括安装在调整滑块42下端的引导板44，所述的引导板44上设置有两个引导面441，所述的两个引导面441用于引导钢管10前进，所述的两个引导面441的相交线相对于水平面倾斜，并且沿着靠近调整滑块42的方向，此相交线的高度逐渐减小。引导板44为倾斜的V形折弯片，每个第二耐磨块43旁安装一个引导板44，其中一个引导板44可以引导钢管10进入第二耐磨块43的限位面431，避免钢管10与调整滑块42碰撞而影响钢管的正常前进，另一个引导板44可以引导检测完的钢管10前进以顺利离开检测工位。

进一步，所述超声测头装置62通过测头安装板63安装在水箱61内，所述超声测头装置62固定安装在测头安装板63上，所述测头安装板63上设置有第一长条孔631，有第一螺栓装置穿过第一长条孔631后将测头安装板63固定在水箱61内。图5为本发明装置的超声测头装置62，超声测头装置62包括多个超声测头621，超声测头621安装在测头盒622上，超声测头621穿过测头盒622后，采用测头压板623对超声测头621的下端压紧，再用螺栓将测头压板623固定在测头盒622上，保证超声测头621竖直向上，同时保证对准面经过钢管10下母线，这样可提高超声测厚的精度。

优选地，所述调整滑块42上设置有第二长条孔421，所述滑块调整板41在对应于第二长条孔421的位置设置有第三长条孔，有第二螺栓装置穿过第二长条孔421和第三长条孔后将调整滑块42固定在滑块调整板41上。压管限位组件4还包括限位螺钉板以及安装在限位螺钉板上的限位螺钉，用于对调整滑块42进行限位。所述调整滑块42和滑块53调整板的通槽内均具有腰形通孔，根据不同规格的待测钢管10管径，调节调整滑块42高度，采用第二螺栓装置穿过第二长条孔421和第三长条孔，以固定调整滑块42和滑块调整板41。分别在滑块调整板41和调整滑块42上长条孔，可以增大调整滑块42的行程，以便更好地适应钢管10的外径。

图6a、图6b、图6c分别为本发明装置工作过程不同阶段示意图，其中：

图6a展示的是钢管10未进入检测工位在外部的对滚轮(图中未示出)上旋转前进的示意图，气缸51未动作，水箱61处于起始位置，超声测头621在水箱61中间，同时压紧限位装置4根据钢管10管径调整好位置；

图6b展示的是钢管10进入检测工位的示意图，气缸51动作，水箱61在滑块53的带动下斜向上运动，以靠近压紧限位装置4；水箱61和第一耐磨块612压紧钢管10的下母线，钢管10在压紧限位装置4的压力下继续在对滚轮上旋转前进，超声测头621持续检测，进行信号采集；

图6c展示的是钢管10离开检测工位后的示意图，气缸51动作，水箱61在滑块53带动下远离压紧限位装置4后回到起始位置，超声测头621采集信号完毕，钢管10继续在对滚轮上旋转前进，进入下料工位。

综上所述，本测厚装置工作时，钢管10到达待检设备后，钢管10在对滚轮驱动下，边旋转边前进。钢管10沿着一引导板44进入待检测工位时，压紧限位装置压住钢管10，第一耐磨块612上的两个限位面431与钢管10的外壁相切从而对钢管10限位，使钢管10的下母线在对准面上，以便于超声测头装置62的测厚；然后气缸51动作，带动滑块53及水箱61沿平行于支撑斜面221的方向斜向上方运动，使水箱61上的第一耐磨块612压住钢管10的下母线，超声测头621进入工作状态，对钢管10进行测厚，采集信号并传输至分析设备内。此后钢管10尾部在另一引导板44的引导下离开检测工位时，检测过程完成。超声测头621输出的信号经过放大器放大、滤波，最后进入计算机分析处理，得到钢管10的壁厚信息。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢管超声测厚装置，包括机架(1)、支撑座(2)、钢管跟踪组件(3)和压管限位组件(4)，其特征在于：

支撑座(2)，安装在机架(1)上；

钢管跟踪组件(3)，安装在支撑座(2)上，其包括跟踪装置(5)和检测装置(6)，所述跟踪装置(5)包括气缸(51)、直线导轨(52)和滑块(53)，所述检测装置(6)包括水箱(61)和超声测头装置(62)，所述超声测头装置(62)固定安装在水箱(61)内，所述超声测头装置(62)包括多个竖直设置的超声测头(621)且这些超声测头(621)的中心线共面，所有超声测头(621)的中心线所在的平面作为对准面；所述气缸(51)和直线导轨(52)均安装在支撑座(2)上，所述滑块(53)安装在直线导轨(52)上，所述气缸(51)的输出轴与滑块(53)固定连接，所述滑块(53)与水箱(61)固定连接以带动水箱(61)靠近或远离压管限位组件(4)；

压管限位组件(4)，安装在机架(1)上，其位于水箱(61)的上方，用于与水箱(61)配合夹住钢管(10)从而对钢管(10)限位，以使钢管(10)的下母线在对准面上。

2.根据权利要求1所述的一种钢管超声测厚装置，其特征在于：所述支撑座(2)包括底座(21)和支撑块(22)，所述支撑块(22)安装在底座(21)上，所述支撑块(22)的上部设置有相对于水平面倾斜的支撑斜面(221)，所述气缸(51)和直线导轨(52)均安装在该支撑斜面(221)上。

3.根据权利要求2所述的一种钢管超声测厚装置，其特征在于：所述气缸(51)位于直线导轨(52)的上方。

4.根据权利要求2所述的一种钢管超声测厚装置，其特征在于：所述支撑块(22)的数量为两个，每个支撑块(22)上均安装有跟踪装置(5)，所述水箱(61)位于两个跟踪装置(5)之间，所述的两个跟踪装置(5)共同支撑水箱(61)。

5.根据权利要求1所述的一种钢管超声测厚装置，其特征在于：所述跟踪装置(5)还包括水箱连接板(54)、滑块转接板(55)和气缸转接板(56)，所述滑块(53)与水箱(61)通过水箱连接板(54)固定连接，所述滑块(53)与气缸(51)的输出轴通过滑块转接板(55)连接，所述气缸(51)通过气缸转接板(56)安装在支撑座(2)的支撑斜面(221)上。

6.根据权利要求1所述的一种钢管超声测厚装置，其特征在于：所述水箱(61)包括箱体(611)及安装在箱体(611)上的多个第一耐磨块(612)，所述的第一耐磨块(612)用于与压管限位组件(4)配合夹住钢管(10)从而对钢管(10)限位，以使钢管(10)的下母线在对准面上。

7.根据权利要求1所述的一种钢管超声测厚装置，其特征在于：所述压管限位组件(4)包括滑块调整板(41)、调整滑块(42)和第二耐磨块(43)，所述滑块调整板(41)安装在机架(1)上，所述调整滑块(42)高低位置可调整地安装在滑块调整板(41)上，所述第二耐磨块(43)安装在调整滑块(42)的下端；所述第二耐磨块(43)的下部设置有能与钢管(10)的外壁相切的两限位面(431)，两限位面(431)关于对准面对称且二者相交，两限位面(431)的相交线水平设置，两限位面(431)用于对钢管(10)限位从而使钢管(10)的下母线在对准面上。

8.根据权利要求7所述的一种钢管超声测厚装置，其特征在于：所述压管限位组件(4)还包括安装在调整滑块(42)下端的引导板(44)，所述的引导板(44)上设置有两个引导面(441)，所述的两个引导面(441)用于引导钢管(10)前进，所述的两个引导面(441)的相交线相对于水平面倾斜，并且沿着靠近调整滑块(42)的方向，此相交线的高度逐渐减小。

9.根据权利要求1所述的一种钢管超声测厚装置，其特征在于：所述超声测头装置(62)通过测头安装板(63)安装在水箱(61)内，所述超声测头装置(62)固定安装在测头安装板(63)上，所述测头安装板(63)上设置有第一长条孔(631)，有第一螺栓装置穿过第一长条孔(631)后将测头安装板(63)固定在水箱(61)内。

10.根据权利要求7所述的一种钢管超声测厚装置，其特征在于：所述调整滑块(42)上设置有便于其调整上下位置的第二长条孔(421)，所述滑块调整板(41)在对应于第二长条孔(421)的位置设置有第三长条孔，有第二螺栓装置穿过第二长条孔(421)和第三长条孔后将调整滑块(42)固定在滑块调整板(41)上。