CN109738513B - 一种管件内径涡流探伤装置 - Google Patents

Abstract

一种管件内径涡流探伤装置，包括涡流探头、行走机构及变径机构，所述变径机构包括变径伺服电机、主动齿轮、正向滑轨、反向滑轨及变径基座，所述行走机构包括万向轮、滚轮伺服电机、被动齿轮、周转齿轮及周转伺服电机，所述正向滑轨、反向滑轨的导向端均设有涡流探头。通过万向轮与内壁的倾斜角度，本装置不会原地周转，而是沿管件轴向形成螺旋进给运动，带动导向端的涡流探头以螺旋旋转前进方式，逐一经过管件内壁每一处，完成探伤工作。

Description

一种管件内径涡流探伤装置

技术领域

本发明涉及金属管件检测领域，具体涉及适用于大口径管件内壁的涡流探伤装置。

背景技术

涡流检测是许多NDT(无损检测)方法之一，它应用“电磁学”基本理论作为导体检测的基础。涡流的产生源于一种叫做电磁感应的现象。当将交流电施加到导体，例如铜导线上时，磁场将在导体内和环绕导体的空间内产生磁场。涡流就是感应产生的电流，它在一个环路中流动。之所以叫做“涡流”，是因为它与液体或气体环绕障碍物在环路中流动的形式是一样的。如果将一个导体放入该变化的磁场中，涡流将在那个导体中产生，而涡流也会产生自己的磁场，该磁场随着交流电流上升而扩张，随着交流电流减小而消隐。因此当导体表面或近表面出现缺陷或测量金属材料的一些性质发生变化时，将影响到涡流的强度和分布，从而我们就可以通过其来检测涡流的变化情况，进而可以间接的知道导体内部缺陷的存在及金属性能是否发生了变化。因此，利用涡流原理可以解决金属材料探伤(裂缝、缺陷检查)、测厚(材料或涂层厚度测量)、分选等问题。

目前，国内外对管件，特别是大口径管件内圈内壁的涡流探伤的检测，普遍采用手工进行检测，需要人工手持涡流探头沿内壁逐一检测管件，面对大口径管件时，人工检测速度慢，效率低下，而且会出现漏检情况，使用十分不便。而且在面对不同口径的管件或管件内径起伏变化的情况时，检测会更加困难。

发明内容

本发明为了解决上述技术的不足，提供了一种能够对不同口径或内径变化的管件，自动进行精密检测的涡流探伤装置。

本发明的技术方案：一种管件内径涡流探伤装置，包括涡流探头、行走机构及变径机构，所述变径机构包括变径伺服电机、主动齿轮、正向滑轨、反向滑轨及变径基座，所述变径基座上贯穿设置有两个相互平行的滑轨槽，所述正向滑轨及反向滑轨均包括齿条端及导向端，该齿条端一侧侧面设有齿条槽，所述导向端呈与管件内壁相切配合的弧形体，所述正向滑轨与反向滑轨呈齿条槽相互面对、齿条端互相靠近姿态分别插设于两个滑轨槽内，所述变径基座上两个滑轨槽之间设有齿轮槽，该齿轮槽联通两个滑轨槽，所述主动齿轮设置于齿轮槽内，且分别与正向滑轨及反向滑轨上的齿条槽啮合，所述变径伺服电机固定设置于变径基座上且与主动齿轮联动配合，驱动正向滑轨及反向滑轨相互靠近或远离；

所述行走机构包括万向轮、滚轮伺服电机、被动齿轮、周转齿轮及周转伺服电机，所述导向端沿滑轨槽方向设置有轮轴槽，所述万向轮设置于轮轴槽内，包括滚轮端及周转轴，该滚轮端相对靠近管件内壁，所述滚轮端上旋转设有滚轮，及固定设有滚轮伺服电机，该滚轮伺服电机与滚轮联动配合，驱动滚轮旋转；所述轮轴槽内设有与周转轴外周面旋转配合的旋转凸缘，所述周转轴外周面固定套设被动齿轮，所述周转齿轮与被动齿轮啮合，所述周转伺服电机与导向端固定配合并与周转齿轮联动配合，驱动万向轮相对滑轨槽方向周转运动；

所述正向滑轨、反向滑轨的导向端均设有涡流探头。

采用上述技术方案，通过正向滑轨、反向滑轨插置于变径基座内两个相互平行的滑轨槽内，做滑动配合，在使用本装置时，将本装置调整至正向滑轨、反向滑轨与管件径向平行的位置，变径伺服电机正转，通过主动齿轮驱动正向滑轨、反向滑轨沿径向伸张，即相互远离，当正向滑轨、反向滑轨的导向端与管件内壁接触时，弧形体与管件内壁相切接触，此时变径伺服电机停止旋转，使正向滑轨、反向滑轨保持固定姿态，即形成与管件内壁的径向内支撑结构。

然后根据需要本装置的检测速度，调整周转伺服电机，周转伺服电机旋转，通过周转齿轮调整万向轮的姿态，即使万向轮围绕管件径向周转，与内壁形成一定的倾斜角度，此时滚轮伺服电机的驱动万向轮的滚轮旋转，即可驱动本装置相对管件轴向周转，而因为万向轮与内壁的倾斜角度，本装置不会原地周转，而是沿管件轴向形成螺旋进给运动，带动导向端的涡流探头以螺旋旋转前进方式，逐一经过管件内壁每一处，完成探伤工作。

而且在涡流探头遇到缺陷时，可以通过滚轮伺服电机的正转反转，驱动本装置前后运动，对缺陷进行多次检查，也可以通过周转伺服电机的正转反转，至本装置从螺旋进给调整成原地周转，反复检查缺陷。

而且本装置能够通过变径伺服电机的调整，调整两个导向端之间的相对距离，以适应不同直径的管件。

本发明的进一步设置：所述管件内径涡流探伤装置还包括两个红外测距传感器，该两个红外测距传感器固定设置于变径基座两侧，且分别朝向正向滑轨、反正滑轨移动方向，检测变径基座与管件内壁之间的相对距离。

采用上述技术方案，通过设置的两个红外测距传感器，能够精准检测到变径基座相对管件内壁之间的距离，以方便对变径伺服电机进行控制，精准驱动正向滑轨及反向滑轨。

本发明的进一步设置：所述管件内径涡流探伤装置还包括单片机，所述红外测距传感器、伺服电机、滚轮伺服电机、周转伺服电机均与单片机信号连接，所述单片机根据红外测距传感器距离信号，控制伺服电机正转或反转，所述单片机通过周转伺服电机控制万向轮周转，所述单片机通过滚轮伺服电机控制滚轮正转或反转。

采用上述技术方案，通过单片机对红外测距传感器、伺服电机、滚轮伺服电机、周转伺服电机均进行控制，实现精准操作。

本发明的进一步设置：所述正向滑轨、反向滑轨均包括第一段滑轨及第二段滑轨，所述第一段滑轨包括齿条端及插入端，所述第二段滑轨包括导向端及插槽端，该插槽端沿滑轨方向设有退让槽，所述插入端设有与退让槽形状适配，并延伸至退让槽内做滑动配合的滑动块，所述滑动块与退让槽槽底之间设有缓冲弹簧。

采用上述技术方案，通过将正向滑轨、反向滑轨均设置成两段连接的结构，以退让槽和滑动块的结构实现第一段滑轨与第二段滑轨之间的相对移动，在滑动块与退让槽槽底之间设有缓冲弹簧，该缓冲弹簧能够吸收导向端与管件内壁接触时的冲击，通过第一段滑轨与第二段滑轨的伸缩，实现导向端与管件内壁平稳接触。

而且在管件内径小幅度起伏变化不定时，缓冲弹簧也能够对对第二段滑轨施加预压力，驱动导向端始终接触管件内壁，而避免频繁启动变径伺服电机。

本发明的进一步设置：所述滑动块上沿滑轨方向设有限位槽，所述退让槽槽口处设有延伸至限位槽内的限位凸块。

采用上述技术方案，避免第一、第二段滑轨相互脱离。

本发明的进一步设置：所述滚轮端设有预压凸缘，所述预压凸缘与旋转凸缘之间压缩设置有预压弹簧，该预压弹簧驱动滚轮端始终远离旋转凸缘。

采用上述技术方案，通过压缩设置的预压弹簧驱动滚轮端始终远离旋转凸缘，即滚轮始终向远离旋转凸缘方向，靠近管件内壁方向移动，保持滚轮接触管件内壁。

附图说明

图1为本发明实施例的结构图1；

图2为本发明实施例的结构图2；

图3为本发明实施例的结构图3；

图4为本发明实施例的剖视图；

图5为本发明实施例的爆炸图1；

图6为本发明实施例的爆炸图2；

图7为图6中A处局部放大图。

具体实施方式

如图1-7所示，一种管件内径涡流探伤装置，包括涡流探头1、行走机构2及变径机构3，所述变径机构3包括变径伺服电机31、主动齿轮32、正向滑轨33、反向滑轨34及变径基座35，所述变径基座35上贯穿设置有两个相互平行的滑轨槽351，所述正向滑轨33及反向滑轨34均包括齿条端331及导向端332，该齿条端331一侧侧面设有齿条槽333，所述导向端332呈与管件内壁12相切配合的弧形体，所述正向滑轨33与反向滑轨34呈齿条槽333相互面对、齿条端331互相靠近姿态分别插设于两个滑轨槽351内，所述变径基座35上两个滑轨槽351之间设有齿轮槽352，该齿轮槽352联通两个滑轨槽351，所述主动齿轮32设置于齿轮槽352内，且分别与正向滑轨33及反向滑轨34上的齿条槽333啮合，所述变径伺服电机31固定设置于变径基座35上且与主动齿轮32联动配合，驱动正向滑轨33及反向滑轨34相互靠近或远离；

所述行走机构2包括万向轮4、滚轮伺服电机21、被动齿轮22、周转齿轮23及周转伺服电机24，所述导向端332沿滑轨槽351方向设置有轮轴槽334，所述万向轮4设置与轮轴槽334内，包括滚轮端41及周转轴42，该滚轮端41相对靠近管件内壁12，所述滚轮端41上旋转设有滚轮43，及固定设有滚轮伺服电机21，该滚轮伺服电机21与滚轮43联动配合，驱动滚轮43旋转；所述轮轴槽334内设有与周转轴42外周面旋转配合的旋转凸缘335，所述周转轴42外周面固定套设被动齿轮22，所述周转齿轮23与被动齿轮22啮合，所述周转伺服电机24与导向端332固定配合并与周转齿轮23联动配合，驱动万向轮4相对滑轨槽351方向周转运动；

所述正向滑轨33、反向滑轨34的导向端332均设有涡流探头1。

通过正向滑轨33、反向滑轨34插置于变径基座35内两个相互平行的滑轨槽351内，做滑动配合，在使用本装置时，将本装置调整至正向滑轨33、反向滑轨34与管件径向平行的位置，变径伺服电机31正转，通过主动齿轮32驱动正向滑轨33、反向滑轨34沿径向伸张，即相互远离，当正向滑轨33、反向滑轨34的导向端332与管件内壁12接触时，弧形体与管件内壁12相切接触，此时变径伺服电机31停止旋转，使正向滑轨33、反向滑轨34保持固定姿态，即形成与管件内壁12的径向内支撑结构。

然后根据需要本装置的检测速度，调整周转伺服电机24，周转伺服电机24旋转，通过周转齿轮23调整万向轮4的姿态，即使万向轮4围绕管件径向周转，与内壁形成一定的倾斜角度，此时滚轮伺服电机21的驱动万向轮4的滚轮43旋转，即可驱动本装置相对管件轴向周转，而因为万向轮4与内壁的倾斜角度，本装置不会原地周转，而是沿管件轴向形成螺旋进给运动，带动导向端332的涡流探头1以螺旋旋转前进方式，逐一经过管件内壁12每一处，完成探伤工作。

而且在涡流探头1遇到缺陷时，可以通过滚轮伺服电机21的正转反转，驱动本装置前后运动，对缺陷进行多次检查，也可以通过周转伺服电机24的正转反转，至本装置从螺旋进给调整成原地周转，反复检查缺陷。

而且本装置能够通过变径伺服电机31的调整，调整两个导向端332之间的相对距离，以适应不同直径的管件。

所述管件内径涡流探伤装置还包括两个红外测距传感器5，该两个红外测距传感器5固定设置于变径基座35两侧，且分别朝向正向滑轨33、反正滑轨移动方向，检测变径基座35与管件内壁12之间的相对距离。

通过设置的两个红外测距传感器5，能够精准检测到变径基座35相对管件内壁12之间的距离，以方便对变径伺服电机31进行控制，精准驱动正向滑轨33及反向滑轨34。

所述管件内径涡流探伤装置还包括单片机，所述红外测距传感器5、伺服电机、滚轮伺服电机21、周转伺服电机24均与单片机信号连接，所述单片机根据红外测距传感器5距离信号，控制伺服电机正转或反转，所述单片机通过周转伺服电机24控制万向轮4周转，所述单片机通过滚轮伺服电机21控制滚轮43正转或反转。

通过单片机对红外测距传感器5、伺服电机、滚轮伺服电机21、周转伺服电机24均进行控制，实现精准操作。

所述正向滑轨33、反向滑轨34均包括第一段滑轨341及第二段滑轨342，所述第一段滑轨341包括齿条端331及插入端，所述第二段滑轨342包括导向端332及插槽端，该插槽端沿滑轨方向设有退让槽343，所述插入端设有与退让槽343形状适配，并延伸至退让槽343内做滑动配合的滑动块344，所述滑动块344与退让槽343槽底之间设有缓冲弹簧5。

通过将正向滑轨33、反向滑轨34均设置成两段连接的结构，以退让槽343和滑动块344的结构实现第一段滑轨341与第二段滑轨342之间的相对移动，在滑动块344与退让槽343槽底之间设有缓冲弹簧5，该缓冲弹簧5能够吸收导向端332与管件内壁12接触时的冲击，通过第一段滑轨341与第二段滑轨342的伸缩，实现导向端332与管件内壁12平稳接触。

而且在管件内径小幅度起伏变化不定时，缓冲弹簧5也能够对对第二段滑轨342施加预压力，驱动导向端332始终接触管件内壁12，而避免频繁启动变径伺服电机31。

所述滑动块344上沿滑轨方向设有限位槽345，所述退让槽343槽口处设有延伸至限位槽345内的限位凸块346。

避免第一、第二段滑轨342相互脱离。

所述滚轮端41设有预压凸缘44，所述预压凸缘44与旋转凸缘335之间压缩设置有预压弹簧6，该预压弹簧6驱动滚轮端41始终远离旋转凸缘335。

通过压缩设置的预压弹簧6驱动滚轮端41始终远离旋转凸缘335，即滚轮43始终向远离旋转凸缘335方向，靠近管件内壁12方向移动，保持滚轮43接触管件内壁12。

Claims (4)

1.一种管件内径涡流探伤装置，其特征在于：包括涡流探头、行走机构及变径机构，所述变径机构包括变径伺服电机、主动齿轮、正向滑轨、反向滑轨及变径基座，所述变径基座上贯穿设置有两个相互平行的滑轨槽，所述正向滑轨及反向滑轨均包括齿条端及导向端，该齿条端一侧侧面设有齿条槽，所述导向端呈与管件内壁相切配合的弧形体，所述正向滑轨与反向滑轨呈齿条槽相互面对、齿条端互相靠近姿态分别插设于两个滑轨槽内，所述变径基座上两个滑轨槽之间设有齿轮槽，该齿轮槽联通两个滑轨槽，所述主动齿轮设置于齿轮槽内，且分别与正向滑轨及反向滑轨上的齿条槽啮合，所述变径伺服电机固定设置于变径基座上且与主动齿轮联动配合，驱动正向滑轨及反向滑轨相互靠近或远离；

所述行走机构包括万向轮、滚轮伺服电机、被动齿轮、周转齿轮及周转伺服电机，所述导向端沿滑轨槽方向设置有轮轴槽，所述万向轮设置于轮轴槽内，包括滚轮端及周转轴，该滚轮端相对靠近管件内壁，所述滚轮端上旋转设有滚轮，及固定设有滚轮伺服电机，该滚轮伺服电机与滚轮联动配合，驱动滚轮旋转；所述轮轴槽内设有与周转轴外周面旋转配合的旋转凸缘，所述周转轴外周面固定套设被动齿轮，所述周转齿轮与被动齿轮啮合，所述周转伺服电机与导向端固定配合并与周转齿轮联动配合，驱动万向轮相对滑轨槽方向周转运动；

所述正向滑轨、反向滑轨的导向端均设有涡流探头；

所述管件内径涡流探伤装置还包括两个红外测距传感器，该两个红外测距传感器固定设置于变径基座两侧，且分别朝向正向滑轨、反正滑轨移动方向，检测变径基座与管件内壁之间的相对距离；

所述管件内径涡流探伤装置还包括单片机，所述红外测距传感器、伺服电机、滚轮伺服电机、周转伺服电机均与单片机信号连接，所述单片机根据红外测距传感器距离信号，控制伺服电机正转或反转，所述单片机通过周转伺服电机控制万向轮周转，所述单片机通过滚轮伺服电机控制滚轮正转或反转。

2.根据权利要求1所述的一种管件内径涡流探伤装置，其特征在于：所述正向滑轨、反向滑轨均包括第一段滑轨及第二段滑轨，所述第一段滑轨包括齿条端及插入端，所述第二段滑轨包括导向端及插槽端，该插槽端沿滑轨方向设有退让槽，所述插入端设有与退让槽形状适配，并延伸至退让槽内做滑动配合的滑动块，所述滑动块与退让槽槽底之间设有缓冲弹簧。

3.根据权利要求2所述的一种管件内径涡流探伤装置，其特征在于：所述滑动块上沿滑轨方向设有限位槽，所述退让槽槽口处设有延伸至限位槽内的限位凸块。

4.根据权利要求3所述的一种管件内径涡流探伤装置，其特征在于：所述滚轮端设有预压凸缘，所述预压凸缘与旋转凸缘之间压缩设置有预压弹簧，该预压弹簧驱动滚轮端始终远离旋转凸缘。

Images