CN112620146A - 一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波检测技术领域，具体涉及一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，包括超声波检测器、检测探头、上料装置、底座箱、传动机构、棒材输送机构、抵紧机构、超声波检测仓和分料装置，所述传动机构安装在底座箱内部，所述棒材输送机构和超声波检测仓安装在底座箱的上平台上；所述抵紧机构通过固定在底座箱上的支撑架悬于棒材输送机构正上方，其超声波检测仓处于两组棒材输送机构之间，所述上料装置对着棒材输送机构的上游端，分料装置对着棒材输送机构的下游端。该检测装置适用于金属棒材、金属管材等同类型柱状物体的探伤检测；本设计既省力、检测又更全面，自动化式的检测又提高了检测速率，提高了工作效率。

Description

一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备

技术领域

本发明涉及超声波检测技术领域，具体涉及一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，该检测装置适用于金属棒材、金属管材等同类型柱状物体的探伤检测。

背景技术

超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

超声波在介质中传播时有多种波型，检验中最常用的为纵波、横波、表面波和板波。用纵波可探测金属铸锭、坯料、中厚板、大型锻件和形状比较简单的制件中所存在的夹杂物、裂缝、缩管、白点、分层等缺陷；用横波可探测管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的气孔、夹渣、裂缝、未焊透等缺陷；用表面波可探测形状简单的铸件上的表面缺陷；用板波可探测薄板中的缺陷。

超声波是一种机械波，有很高的频率，频率比超过20千赫兹，其能量远远大于振幅相同的可闻声波的能量，具有很强的穿透能力。用于探伤的超声波，频率为0.4-25兆赫兹，其中用得最多的是1-5兆赫兹，由于能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷的检测、定位，并且超声波探伤具有探测距离大，探伤装置体积小，重量轻，便于携带到现场探伤，检测速度快，而且探伤中只消耗耦合剂和磨损探头，总的检测费用较低等特点，所以它的应用越来越广泛。

利用超声波探伤，主要有穿透法探伤和反射法探伤两种方式。穿透法探伤使用两个探头，一个用来发射超声波，一个用来接收超声波。检测时，两个探头分置在工件两侧，根据超声波穿透工件后能量的变化来判别工件内部质量。反射法探伤高频发生器产生的高频脉冲激励信号作用在探头上，所产生的波向工件内部传播，如工件内部存在缺陷，波的一部分作为缺陷波被反射回来，发射波的其余部分作为底波也将反射回来。根据发射波、缺陷波、底波相对于扫描基线的位置可确定缺陷位置；根据缺陷波的幅度可确定缺陷的大小；根据缺陷波的形状可分析缺陷的性质；如工件内部无缺陷，则只有发射波和底波。

现在的棒材检测利用超声波检测缺乏具体的自动化设备，主要还是利用人工将棒材伸至超声波机器的探头下进行手动检测，这样不仅浪费人力，而且手动拿取棒材时其存在不稳定性，无法使得棒材的每个角落都被检测到，存在检测的漏洞，很容易造成棒材的局部损伤没检测到，后续会影响其强度，继而影响使用性能，使其关联的设备也存在安全隐患。

发明内容

鉴于现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，主要检测棒材内部的损伤，确保金属棒材的质量。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，包括超声波检测器、检测探头，以及上料装置、底座箱、传动机构、棒材输送机构、抵紧机构、超声波检测仓和分料装置，所述传动机构安装在底座箱内部，所述棒材输送机构和超声波检测仓安装在底座箱的上平台上，并且棒材输送机构分为两组并排成一条直线安装在底座箱的上平台上，传动机构与棒材输送机构相互啮合，传动机构用于带动棒材输送机构转动，

所述抵紧机构通过固定在底座箱上的支撑架悬于棒材输送机构正上方，其棒材被抵紧机构抵压在棒材输送机构上，

其超声波检测仓处于两组棒材输送机构之间，超声波检测仓靠向两组棒材输送机构的两侧壁上设有棒材穿透孔，所述检测探头通过固定在底座箱上的悬挂架安装在超声波检测仓内，且检测探头悬于棒材经过的正上方；

所述上料装置和分料装置分别处于底座箱的左右两侧，上料装置对着棒材输送机构的上游端，用于输送金属棒材至棒材输送机构上，所述分料装置对着棒材输送机构的下游端，用于接住金属棒材，且对检测后的金属棒材进行成品和次品的分拣。

进一步的，所述上料装置包括水平对着棒材输送机构的上料架，上料架的上顶部设有放置金属棒材的弧形槽道，在弧形槽道的上游端设有上料气缸，上料气缸对着棒材输送机构的方向驱动，在弧形槽道垂直方向的上料架上安装有倾斜设置的储料架，接近上料架位置的储料架最低位置处的下方安装分料气缸，分料气缸的缸轴朝上且在端头设有上料挡板，上料挡板穿过储料架上的上料口挡住储料架上的金属棒材。

进一步的，为了使金属棒材被带动着从上游端进入棒材输送机构，然后被带动着经过超声波检测仓往下游端移动，需要设计一组能够水平输送棒材移动的机构，即棒材输送机构，所述棒材输送机构包括若干组转动轮组件，若干组转动轮组件成一条直线排列在底座箱的上平台上，其转动轮组件主要由两个轮座、一个卷线轮和转动轴组成，所述卷线轮刚性连接在转动轴上，所述转动轴通过轴承转动连接在两个轮座之间，所述转动轴由传动机构带动着转动。

优选的，为了防止棒材在径向方向来回滚动，所述卷线轮的中间设有相对的斜切面，其棒材被夹在两切斜面之间，棒材被夹持在中间，只能在棒材输送机构的带动下做直线运动。

进一步的，所述传动机构包括传动电机、主传动链、链轮、主齿轮、副传动链和副齿轮，所述链轮为两个分别安装在底座箱的左右两侧，所述主传动链沿着棒材输送机构的输送方向安装在两个链轮上，传动电机安装在其中一个链轮上驱动主传动链传动，所述副齿轮对应安装在每一个转动轴上，主齿轮与主传动链啮合，所述副传动链沿着竖直方向分别啮合在相对应的副齿轮与主齿轮之间。传动机构主要是负责驱动每组转动轮组件上的卷线轮转动，一字排开的卷线轮朝着同一个方向转动，就能带动着金属棒材移动了。

进一步的，所述抵紧机构包括抵紧气缸、抵紧块、抵紧轮和悬挂轴，所述抵紧气缸的缸体安装在支撑架上，所述抵紧块为U型安装在抵紧气缸的缸轴前端，其悬挂轴安装在U型抵紧块的开口端，所述抵紧轮转动安装在悬挂轴上，且抵紧轮的中心轴线与转动轴的中心轴线保持在同一方向。抵紧机构的设置主要是配合棒材输送机构，只有棒材输送机构往下游端输送棒材时，抵紧机构必须压紧金属棒材，棒材才能够往前移动，不然容易在原地上下弹起。

进一步的，其抵紧机构每间隔一组转动轮组件抵紧在下一组转动轮组件上，节约材料，棒材的长度足够长，分段抵紧即可达到同样的效果。

进一步的，为了适用不同直径大小的棒材所用，所述棒料穿透孔的直径大于棒材的直径，且在棒料穿透孔的孔口处设有由若干扇叶片组成的棒材挡板，棒材挡板为软质材料。

进一步的，所述分料装置包括对着棒材输送机构的主接料架，主接料架的顶部两分侧边设有导流板，导流板上均设有分料窗口，分料窗口的正下方设有分料气缸，分料气缸的缸轴上设有分料挡块，分料气缸静止时其分料挡块伸出分料窗口，用于挡住从棒材输送机构输送过来的金属棒材。

进一步的，两个导流板下分别设有成品分料架和次品分料架，成品分料架和次品分料架的上平面呈倾斜状，且朝向导流板的一侧偏高。

本发明与现有技术相比的有益效果是：由于在超声波检测器的两端设计了两组棒材输送机构，金属棒材能够被上游端的棒材输送机构输送进超声波检测仓进行检测，同时也能够被下游端的棒材输送机构带出超声波检测仓，三者水平排列，各司其职，组成了一组流水线式的检测操作平台，并且传动机构将动力输送给棒材输送机构，棒材输送机构一边带动金属棒材移动，一边带动着棒材转动，这样棒材的整段就能转动着接受检测探头的超声波检测，确保棒材整段的质量，相对于现有技术中人工手动检测来说，本设计既省力、检测又更全面，自动化式的检测又提高了检测速率，提高了工作效率。

由于设计了自动上料装置，使得金属棒材能在气缸的作用下，自动的往棒材输送机构上输送金属棒材，从而减轻工人一根一根上料的麻烦。自动上料、自动检测后，又在棒材输送机构的下游端端头设置了分料装置，分料装置在PLC程序的控制下，接收到检测头传输的数据从而驱动主接料架两侧的两个分料气缸分开驱动，从而将合格的金属棒材和次品金属棒材从主接料架的两侧区分放下，自动化程度高，不再需要手动根据检测数据而分料，节省人工，效率又提高了，上料、检测、下料分料相互合作完成金属棒材的探伤检测，整体来说，自动化程度高，节约人力，提高整体工作效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明上料装置的立体结构示意图；

图3为本发明传动机构、棒材输送机构、抵紧机构和超声波检测仓装配的立体结构示意图；

图4为本发明传动机构、棒材输送机构、抵紧机构和超声波检测仓装配的主视结构示意图；

图5为本发明传动机构、棒材输送机构、抵紧机构和超声波检测仓装配的右视结构示意图；

图6为本发明卷线轮的立体结构示意图；

图7为本发明传动机构的主视结构示意图；

图8为本发明传动机构的右视结构示意图；

图9为本发明分料装置的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施例进一步阐述本发明。

如图1—图9所示的一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，包括超声波检测器、检测探头1，以及上料装置8、底座箱2、传动机构3、棒材输送机构4、抵紧机构5、超声波检测仓6和分料装置9，所述传动机构3安装在底座箱2内部，所述棒材输送机构4和超声波检测仓6安装在底座箱2的上平台上，并且棒材输送机构4分为两组并排成一条直线安装在底座箱2的上平台上，传动机构3与棒材输送机构4相互啮合，传动机构3用于带动棒材输送机构4转动，

所述抵紧机构5通过固定在底座箱2上的支撑架50悬于棒材输送机构4正上方，其棒材7被抵紧机构5抵压在棒材输送机构4上，

其超声波检测仓6处于两组棒材输送机构4之间，超声波检测仓6靠向两组棒材输送机构4的两侧壁上设有棒材穿透孔60，优选的，所述棒料穿透孔60的直径大于棒材7的直径，且在棒料穿透孔60的孔口处设有由若干扇叶片组成的棒材挡板61，棒材挡板61为软质橡胶材料。另外，所述检测探头1通过固定在底座箱2上的悬挂架20安装在超声波检测仓6内，且检测探头1悬于棒材7经过的正上方。当金属棒材7经过超声波检测仓6时，其棒材7的整体长度需长于整个超声波检测仓6的长度，即棒材7的端头在未完全脱离上游端的棒材输送机构4时，棒材7的端尾已经处于下游端的棒材输送机构4上了，这样能避免棒材7掉入超声波检测仓6内。

在检测时，超声波检测仓6内需要灌装液体，检测探头1在液体中对棒材7进行探伤检测，软质橡胶材料的棒材挡板61能够贴紧棒材7，从而密封棒材穿透孔60，避免液体流出，并且扇叶片组成的棒材挡板61，在棒材7穿进穿出时能够根据棒材7的直径调节扩张的大小，还能在棒材7穿出时，擀净棒材7上的液体。在具体实施时，在棒材7穿进穿出的瞬间，还是会有部分液体漏出，那么为避免液体乱流，需要在超声波检测仓6的四周设置一道蓄液槽62，用来接住漏出的液体，然后集中从溢流口回收处理，避免其污染整条流水线式的超声波检测装置。

所述上料装置8和分料装置9分别处于底座箱2的左右两侧，上料装置8对着棒材输送机构4的上游端，用于输送金属棒材7至棒材输送机构4上，所述分料装置9对着棒材输送机构4的下游端，用于接住金属棒材7，且对检测后的金属棒材7进行成品和次品的分拣。

具体的，如图2所示，所述上料装置8包括水平对着棒材输送机构4的上料架80，上料架80的上顶部设有放置金属棒材7的弧形槽道，在弧形槽道的上游端设有上料气缸(图中未示出)，上料气缸对着棒材输送机构4的方向驱动，在弧形槽道垂直方向的上料架80上安装有倾斜设置的储料架81，接近上料架80位置的储料架81最低位置处的下方安装分料气缸82，分料气缸82的缸轴朝上且在端头设有上料挡板83，上料挡板83穿过储料架81上的上料口84挡住储料架81上的金属棒材7。事先放置多根金属棒材7在储料架81上，然后设置好上料气缸和分料气缸82的驱动时间，每当上料架80上的金属棒材7被上料气缸送至棒材输送机构4上后，储料架81上的分料气缸82就带动着上料挡板83往下缩回在上升，这样一个动作后，一根金属棒材7就滚动到了弧形槽道上，准备下一次上料。

具体的，所述棒材输送机构4包括若干组转动轮组件，若干组转动轮组件成一条直线排列在底座箱2的上平台上，其转动轮组件主要由两个轮座40、一个卷线轮41和转动轴42组成，所述卷线轮41刚性连接在转动轴42上，所述转动轴42通过轴承转动连接在两个轮座40之间，所述转动轴42由传动机构3带动着转动。优选的，所述卷线轮41的中间设有相对的斜切面，其棒材7被夹在两切斜面之间，即卷线轮42中间留有匹配棒材7直径的凹槽，且凹槽的两面沿着径向方向逐渐扩大，这样能适应不同直径大小的棒材7，棒材7被抵紧时不仅有弹性空间，还能避免在原地上下跳动。结合抵紧机构5的压紧，就能彻底避免金属棒材7被弹起，才能确保在卷线轮41的转动下其棒材7被带动着往下游端移动，使其平稳经过检测探头1处进行超声波探伤检测。

具体的，如图7、图8所示，所述传动机构3包括传动电机30、主传动链31、链轮、主齿轮32、副传动链33和副齿轮34，所述链轮为两个分别安装在底座箱2的左右两侧，所述主传动链31沿着棒材输送机构4的输送方向安装在两个链轮上，传动电机30安装在其中一个链轮上驱动主传动链31传动，所述副齿轮34对应安装在每一个转动轴42上，主齿轮32与主传动链31啮合，所述副传动链33沿着竖直方向分别啮合在相对应的副齿轮34与主齿轮32之间。即一个传动电机30带动一个主传动链31沿着棒材7的输送方向不断的转动，就能通过每一组主齿轮32将转动的动力传输给每一个副齿轮34，由副齿轮34带动每一组转动轮组件上的转动轴42转动，转动轴42带动一整排的卷线轮41朝着同一个方向转动，就能带动着金属棒材7移动了，使其依次经过棒材输送机构4、超声波检测仓6、棒材输送机构4，完成棒材7的上料、检测、下料工序，形成自动化的检测流水线。

具体的，所述抵紧机构5包括抵紧气缸51、抵紧块52、抵紧轮53和悬挂轴，所述抵紧气缸51的缸体安装在支撑架50上，所述抵紧块51为U型安装在抵紧气缸51的缸轴前端，其悬挂轴安装在U型抵紧块52的开口端，所述抵紧轮53转动安装在悬挂轴上，且抵紧轮53的中心轴线与转动轴42的中心轴线保持在同一方向，抵紧轮53的活动安装，被卷线轮42带动着转动，共同输送金属棒材7移动。

优选的，为节约材料，减轻设备重量，其抵紧机构5每间隔一组转动轮组件抵紧在下一组转动轮组件上，间隔设置，既能避免棒材7被过于抵紧，又能完全确保棒材7在输送中做弹跳运动。

具体的，如图9所示，所述分料装置9包括对着棒材输送机构4的主接料架90，主接料架90的顶部两分侧边设有导流板91，导流板91上均设有分料窗口92，分料窗口92的正下方设有分料气缸93，分料气缸93的缸轴上设有分料挡块94，分料气缸93静止时其分料挡块64伸出分料窗口92，用于挡住从棒材输送机构4输送过来的金属棒材7。优选的，两个导流板91下分别设有成品分料架95和次品分料架96，成品分料架95和次品分料架96的上平面呈倾斜状，且朝向导流板91的一侧偏高。若检测探头检测到金属棒材7为合格品，那么该设备的程序就会驱动朝向成品分料架95一侧的分料气缸93运动，将主接料架90顶部的金属棒材7下放至成品分料架95上，反之检测到金属棒材7若为次品，金属棒材7就会被下放至次品分料架96上。

具体实施时，在底座箱2的前侧面设有主控台，上料装置8依次将金属棒材7推送至棒材输送机构4上，依次排列的卷线轮41转动，将金属棒材7输送至超声波检测仓6内接受检测探头1的探伤检测，检测后将数据传输给主控台，金属棒材7从超声波检测仓6出来后，被下游端的棒材输送机构4输送至分料装置9上，分料装置9接收主控台的信号，将金属棒材7的成品分拣至成品分料架95上，次品分拣至次品分料架96上，完成上料、检测、下料、分拣的工序。

以上对本发明提供的一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，包括超声波检测器、检测探头，其特征在于：还包括上料装置、底座箱、传动机构、棒材输送机构、抵紧机构、超声波检测仓和分料装置，所述传动机构安装在底座箱内部，所述棒材输送机构和超声波检测仓安装在底座箱的上平台上，并且棒材输送机构分为两组并排成一条直线安装在底座箱的上平台上，传动机构与棒材输送机构相互啮合，传动机构用于带动棒材输送机构转动，

所述抵紧机构通过固定在底座箱上的支撑架悬于棒材输送机构正上方，其棒材被抵紧机构抵压在棒材输送机构上，

其超声波检测仓处于两组棒材输送机构之间，超声波检测仓靠向两组棒材输送机构的两侧壁上设有棒材穿透孔，所述检测探头通过固定在底座箱上的悬挂架安装在超声波检测仓内，且检测探头悬于棒材经过的正上方；

所述上料装置和分料装置分别处于底座箱的左右两侧，上料装置对着棒材输送机构的上游端，用于输送金属棒材至棒材输送机构上，所述分料装置对着棒材输送机构的下游端，用于接住金属棒材，且对检测后的金属棒材进行成品和次品的分拣。

2.根据权利要求1所述的一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，其特征在于：所述上料装置包括水平对着棒材输送机构的上料架，上料架的上顶部设有放置金属棒材的弧形槽道，在弧形槽道的上游端设有上料气缸，上料气缸对着棒材输送机构的方向驱动，在弧形槽道垂直方向的上料架上安装有倾斜设置的储料架，接近上料架位置的储料架最低位置处的下方安装分料气缸，分料气缸的缸轴朝上且在端头设有上料挡板，上料挡板穿过储料架上的上料口挡住储料架上的金属棒材。

3.根据权利要求2所述的一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，其特征在于：所述棒材输送机构包括若干组转动轮组件，若干组转动轮组件成一条直线排列在底座箱的上平台上，其转动轮组件主要由两个轮座、一个卷线轮和转动轴组成，所述卷线轮刚性连接在转动轴上，所述转动轴通过轴承转动连接在两个轮座之间，所述转动轴由传动机构带动着转动。

4.根据权利要求3所述的一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，其特征在于：所述卷线轮的中间设有相对的斜切面，其棒材被夹在两切斜面之间。

5.根据权利要求4所述的一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，其特征在于：所述传动机构包括传动电机、主传动链、链轮、主齿轮、副传动链和副齿轮，所述链轮为两个分别安装在底座箱的左右两侧，所述主传动链沿着棒材输送机构的输送方向安装在两个链轮上，传动电机安装在其中一个链轮上驱动主传动链传动，所述副齿轮对应安装在每一个转动轴上，主齿轮与主传动链啮合，所述副传动链沿着竖直方向分别啮合在相对应的副齿轮与主齿轮之间。

6.根据权利要求3所述的一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，其特征在于：所述抵紧机构包括抵紧气缸、抵紧块、抵紧轮和悬挂轴，所述抵紧气缸的缸体安装在支撑架上，所述抵紧块为U型安装在抵紧气缸的缸轴前端，其悬挂轴安装在U型抵紧块的开口端，所述抵紧轮转动安装在悬挂轴上，且抵紧轮的中心轴线与转动轴的中心轴线保持在同一方向。

7.根据权利要求6所述的一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，其特征在于：其抵紧机构每间隔一组转动轮组件抵紧在下一组转动轮组件上。

8.根据权利要求1所述的一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，其特征在于：所述棒料穿透孔的直径大于棒材的直径，且在棒料穿透孔的孔口处设有由若干扇叶片组成的棒材挡板，棒材挡板为软质材料。

9.根据权利要求3所述的一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，其特征在于：所述分料装置包括对着棒材输送机构的主接料架，主接料架的顶部两分侧边设有导流板，导流板上均设有分料窗口，分料窗口的正下方设有分料气缸，分料气缸的缸轴上设有分料挡块，分料气缸静止时其分料挡块伸出分料窗口，用于挡住从棒材输送机构输送过来的金属棒材。

10.根据权利要求9所述的一种金属棒材的穿过式自动检测及自动上下料设备，其特征在于：两个导流板下分别设有成品分料架和次品分料架，成品分料架和次品分料架的上平面呈倾斜状，且朝向导流板的一侧偏高。

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