CN112924539A - 一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置，所述自动爬行装置包括固定大底板和设置在固定大底板上的行走机构、磁粉检测机构、循迹机构和行程记录机构，所述行走机构采用四个行走轮驱动，四个行走轮独立安装行走轮直流减速电机，所述行走轮为永磁轮，直流减速电机通过换向锥齿轮组改变传动方向驱动永磁轮，所述磁粉监测机构采用交叉磁轭法，磁粉检测机构设有四个电磁铁支柱呈门形，每个电磁铁支柱安装四个供磁粉检测机构跨越焊缝的行走小轮，磁粉监测机构和循迹机构能够与外界进行无线信息传输与控制。本发明有无线与手动两种控制方式，极大提高了检测效率，减轻了工人劳动强度，提高了检测效率和经济性。

Description

一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置

技术领域

本发明涉及机器设备技术领域，尤其涉及一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置。

背景技术

大型承压容器按照外形不同，可分为球罐和圆柱形罐。一般来说，球罐多为高压罐，圆柱形罐多为常压罐。本专利所涉及的压力容器为球罐，现有的球耀直径在4600mm到36300mm之间，球罐的钢板厚度在6mm到120mm之间,公称容积在50m³至25000m³之间；球罐主要由筒体、封头、支柱组成，由于筒体是通过钢板卷制后焊接而成的，而筒体与封头、支柱之间的连接也是通过焊接完成的，所以球罐本身就是一种具有典型几何形状的焊接结构件。由于球罐长期在低温、高压、强腐烛条件下运作，其材料存在脆断、劣化、螺变开裂和疲劳断裂的可能性，加上容器原有缺陷的扩展，将会导致容器失效，罐体内外表面可能产生裂纹、凹坑、孔洞等缺陷，这些缺陷不仅会造成油品、高压液态气体的泄漏，甚至可能引起爆炸、火灾等毁灭性后果，因而须定期对其进行检测。根据规定，化工容器外部检验周期最长为1年，内部检验周期最长为6年。现阶段，在役球罐定期检验多在设备停止运行时，在罐体内外搭建脚手架，由人工借助无损探伤设备完成。由于设备必须处在停机状态进行检测，会造成企业生产过程的不连续，从而降低了企业的生产效益；同时受工作条件及环境限制，工人工作量繁杂，效率低下且危险性高。因此，本发明开发研制出一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置用于满足于现场条件的自动检测系统代替人工进行检测操作。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，解决传统储罐罐壁检测危险性高、劳动强度大等问题，本发明提供一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置。

一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置，所述自动爬行装置包括固定大底板和设置在固定大底板上的行走机构、磁粉检测机构、循迹机构和行程记录机构，所述行走机构采用四个行走轮驱动，四个行走轮独立安装行走轮直流减速电机，每个行走轮的直流减速电机均装配有直流电机、电磁制动器、减速器和与直流减速电机相对应的电机编码器，所述行走轮为永磁轮，直流减速电机通过换向锥齿轮组改变传动方向驱动永磁轮，所述磁粉监测机构采用交叉磁轭法，磁粉监测机构腹部与所述固定大底板采用螺栓连接，磁粉检测机构设有四个电磁铁支柱呈门形，每个电磁铁支柱底部设有螺栓穿过的通孔，每个电磁铁支柱安装四个供磁粉检测机构跨越焊缝的行走小轮，所述自动爬行装置的电池仓位于磁粉检测机构上平面且两者通过螺栓连在一起，所述磁粉监测机构和循迹机构能够与外界进行无线信息传输与控制。

进一步地，行走轮设置在爬行装置车体四周，每个行走轮有一个轮架，每个轮架连接有轮架连接板，轮架连接板的凸台可在固定大底板凸台的滑槽内移动，固定大底板四角留有直流减速电机穿过的通孔。

进一步地，所述行走机构包括轮架连接板、永磁轮、行走轮轮架、翼型螺栓I、翼型螺栓II、滚花螺母、阶梯轴、直流减速电机、碗形垫圈、内六角螺栓、电机固定座和锥齿轮箱，所述永磁轮通过转轴与行走轮轮架连接，永磁轮的轮轴安装有沉头轴承和垫圈限定永磁轮轴向位移，所述行走轮轮架与轮架连接板通过翼型螺栓I连接，轮架连接板加工有限位凸台限制轮架的旋转，所述限位凸台内设有圆柱槽，圆柱槽内设置有阶梯轴，阶梯轴在上平面加工沉孔、下平面加工螺纹孔，阶梯轴的沉孔与翼型螺栓II通过顶丝固定，阶梯轴的螺纹孔通过碗形垫圈与内六角螺栓限制轮架连接板沿固定大底板的凸台滑槽移动，直流减速电机安装在电机固定座上，电机固定座一侧面与行走轮轮架连接、另一侧面与锥齿轮箱连接，所述换向锥齿轮组设置在锥齿轮箱内，换向锥齿轮组的输入轴与直流减速电机的减速器的输出轴连接、输出轴与行走轮轮轴连接，翼型螺栓II在与固定大底板凸台相配合的上部设有定位滚花螺母。

进一步地，所述换向锥齿轮组由一对等齿数直齿锥齿轮组成。

进一步地，所述永磁轮包括两侧轭铁、中部钕铁硼强磁环和内部的橡胶块，两侧轭铁开有与钕铁硼强磁配合的凹槽，橡胶块外径与钕铁硼强磁环内径配合。

进一步地，所述自动爬行装置还包括灯与摄像头框架、开关按键、几字形把手、上盖、液晶显示屏、黑白灯、摄像头和控制箱，液晶显示屏设置在上盖上，上盖与固定大底板连接，上盖的中部设有长方形的通孔，几字形把手穿过长方形的通孔与固定大底板、前后两个控制箱连接，几字形把手内部开有走线凹槽，外部安装有塑料外壳与开关按键，所述电池仓位于把手正下方与磁粉检测机构连接，灯与摄像机框架通过螺栓固定于固定大底板下平面，摄像机嵌在灯与摄像头框架中心，四个黑白灯均布在摄像头四周，摄像头与黑白灯通过无线网络与外界电脑连接进行实时数据传输与控制。

进一步地，所述循迹机构包括下盖板、长方体框架、限位开关、微型步进电机模组、激光测距仪、光电传感器、光电传感器固定片和光电传感器挡片，下盖板包裹循迹机构与固定大底板连接，5个激光测距仪通过螺栓固定在长方体框架上，长方体框架与微型步进电机模组滑块连接，微型电机模组底部与固定大底板通过螺栓连接且两侧安装有限位开关，光电传感器遮挡片安装在长方体框架上表面中心且可遮挡光电传感器，两侧光电传感器安装在光电传感器固定片上，光电传感器固定片安装在固定大底板上，激光测距仪沿着车体宽度方向在中心处多点检测且检测结果通过无线网络信号波形实时传输并显示。

进一步地，所述行程记录机构由编码器、编码器框架以及与编码器输出轴连接的记米轮组成，编码器框架与固定大底板通过嵌套有弹簧的螺栓连接

本发明一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置，行走机构采用四轮驱动，行走轮驱动电机为直流减速电机，每个电机尾端各配有一个电磁制动器，与对应电机编码器。通过电磁制动器防止自动爬行装置停止时不发生后溜，编码器测量电机转速。电机减速器输出轴通过一对等齿数直齿锥齿轮改变传动方向驱动永磁轮。行走机构的行走轮支架固定板凸台部分与爬行装置固定大底板四角凸台的滑槽配合，所述固定大底板四角凸台中心加工有螺纹孔可通过翼型螺栓转动调节行走机构高度。磁粉检测机构采用交叉磁轭法，所述磁粉检测机构腹部与固定大底板采用螺栓连接，磁粉检测机构有四个电磁铁支柱，每个支柱底部加工有螺栓穿过的通孔，每个支柱安装四个可供磁粉检测机构跨越焊缝的行走小轮。自动爬行装置电池仓位于磁粉检测机构上平面，两者通过螺栓连在一起。固定大底板边上凸台开有螺纹孔通过螺栓与上盖连接，上盖安装有显示器。黑白光灯与记录检测过程的摄像机通过其框架固定，所述框架与固定大底板通过螺栓连接。循迹机构由五个激光测距传感器通过螺栓固定在相应框架上，相应框架与微型步进电机模组滑块连接，微型电机模组底部与固定大底板通过螺栓连接，且两侧安装有限位开关，光电传感器挡片位于激光测距传感器框架顶部，两侧光电传感器安装在其固定片上，其固定片安装在固定大底板开孔的凸台上。行程记录机构由行走轮、编码器以及编码器框架组成通过长螺栓与固定大底板连接，长螺栓嵌套弹簧，计米轮框架在长螺栓可以滑动且通过弹簧定位使计米轮能够与作业壁面充分接触。本发明有无线控制与手动控制两种方式，极大提高了检测效率，减轻了工人劳动强度。

有益效果：

1)本发明将四个行走轮独立安装驱动电机，在电机驱动器配合和电磁制动器作用下，实现检测装置的前进和后退以及刹车制动；

2)本发明设计转向装置为左右前后轮组，将直流电机输出的扭矩减速并递给行走轮轴，实现行走轮的转动，这样即可单独控制一组行走轮，又能进行配合操作，可以有效的控制检测装置转弯的大小，满足多种使用情况；

3)本发明设计了磁粉检测机构跨越焊缝的能力，在磁粉检测机构四立柱上各安装四个行走小轮，通过车体移动带动磁粉检测机构移动。

4)本发明采用无线传输的方式，将检测仪的控制信号和检测数据通过无线操作控制模块和无线数据传输模块与操作终端相连，实现控制信号与缺陷漏磁信号的无线实时传输，提高了检测仪的作业范围，并减轻了工作人员的劳动量；

5)本发明可代替传统的罐壁检测方法，降低检测人员危险性和劳动成本，提高了检测效率和经济性。

附图说明

图1为本发明一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置整体结构示意图；

图2为本发明一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置整体结构爆炸示意图；

图3为本发明一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置行走机构爆炸示意图；

图4为本发明一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置永磁轮结构示意图；

图5为本发明一种一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置磁粉检测机构示意图；

图6为本发明一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置循迹机构示意图；

图7为本发明一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置行程记录机构示意图。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1所示是本实施例提供的永磁轮式磁粉检测用自动爬行装置，其包括轮架连接板100、行走轮轭铁101、行走轮轮架102、翼型螺栓103、翼型螺栓104、滚花垫圈105、固定大底板200、磁粉检测机构201、灯与摄像头框架202、检测机构行走轮203、开关按键204、几字形把手205、上盖206、液晶显示屏207、下盖板301、编码器401、计米轮402。

图2所示是本实施例提供的永磁轮式磁粉检测用自动爬行装置爆炸示意图，本实施例中上盖206的中部设有长方形的通孔，几字形把手205穿过长方形的通孔与固定大底板200、控制箱211连接。磁粉检测机构201下表面与固定大底板200连接，磁粉检测机构201上部为电池仓210。固定大底板200四角凸台的滑槽与轮架连接板100的凸台配合。微型步进电机模组304、灯与摄像头框架202、计米轮框架402位于固定大底板200下平面。四个行走机构位于固定大底板200四周通过轮架连接板的凸台与固定大底板200的滑槽配合，所述行走机构永磁轮在行走轮轮架102中，通过旋转轴、平键与直齿锥齿轮配合。

图3所示是本实施例提供的永磁轮式磁粉检测用自动爬行装置行走机构爆炸示意图，行走机构采用四轮驱动。磁吸附轮通过转轴与行走轮轮架102连接，行走轮轮架102的凸台中加工有螺纹孔，翼型螺栓103穿过轮架连接板100的通孔与行走轮轮架102配合实现永磁轮的壁面适应。

每个轮架连接板内部圆柱槽内有一个阶梯轴106，阶梯轴106安装上平面一端加工有沉孔，下平面一端加工有螺纹孔，上平面一端与翼型螺栓II104通过顶丝固定连接，翼型螺栓II104在固定大底板200凸台上部配合有定位滚花螺母105。下平面一端与内六角螺栓112连接，进一步的，下平面一端螺栓嵌套碗形垫圈111，碗形垫圈111在轮架连接板100下部，限定移动机构在车体竖直方向的位移，限制轮架连接板100沿固定大底板200的凸台滑槽移动，通过旋转翼型螺栓II104实现行走机构的升降。进一步的，所述行走轮轮架102与轮架连接板100连接，行走轮轮架102上加工有翼型螺栓I103的螺纹，翼型螺栓I103通过轮架连接板100的通孔实现行走机构的曲面适应。

直流减速电机装配有直流电机108、减速器107、电磁制动器109、电机编码器110，直流减速电机固定于电机固定座113上，电机固定座113设有安装减速器107的螺栓通孔以及电机减速器输出轴的通孔，所述电机固定座113侧面与行走轮轮架102连接，另一侧面覆盖锥齿轮箱115。换向锥齿轮组的输入轴连接减速器107输出轴，输出轴连接行走轮轴，所述行走轮轴安装于行走轮轮架上，所述行走轮轴安装有沉头轴承与垫圈，限定行走轮轴向位移。

减速器107的输出轴与输入直齿锥齿轮通过顶丝固定，永磁轮转轴与输出直齿锥齿轮配合实现传动的换向。减速器107固定在电机固定座113上，电机固定座113一侧与行走轮框架102连接，另一侧与锥齿轮箱115连接。

图4所示是本实施例提供的永磁轮式磁粉检测用自动爬行装置永磁轮结构示意图，永磁轮包括两侧轭铁101，中部钕铁硼强磁环114，以及内部起支撑作用的橡胶块116。两侧轭铁101开有与钕铁硼强磁114配合的凹槽，橡胶块116外径与钕铁硼强磁环114内径配合。

图5所示是本实施例提供的永磁轮式磁粉检测用自动爬行装置磁粉检测机构示意图，仪器上盖206与固定大底板200连接，且上盖安装有液晶显示屏207，上盖206与固定大底板200连接，在上盖206中间位置开有几字形把手205的通孔，几字形把手205与两个控制箱211、固定大底板200连接，几字形把手205内部开有走线凹槽，外部安装有塑料灯罩与开关按键204。电池仓210位于几字形把手205正下方与磁粉检测机构201连接。

磁粉检测机构201四个电磁铁支柱呈门形，每个支柱底部加工有螺栓穿过的通孔，每个支柱安装四个可供磁粉检测机构跨越焊缝的行走小轮203，其下平面与固定大底板连接200，固定大底板下平面安装有灯与摄像机框架202，黑白灯208共四个、嵌在灯与摄像头框架202四角，黑白灯和中部为摄像头209能够与外界电脑连接，通过无线网络能够实现无线数据的实时传输，信号波形实时显示。

图6所示是本实施例提供的永磁轮式磁粉检测用自动爬行装置循迹结构示意图，循迹机构的五个激光测距传感器305通过螺栓固定在长方体框架302上，长方体框架302留有传感器收发激光开口，与微型步进电机模组304滑块连接，微型电机模组304底部与固定大底板通过螺栓连接，且两侧安装有限位开关303，微型步进电机模组滑块左右安装有限位开关，实现激光测距仪框架左右的精确移动。光电传感器挡片308位于激光测距传感器框架302顶部可遮挡光电传感器306，两侧光电传感器306安装在光电传感器固定片307上，光电传感器固定片307安装在固定大底板200上，激光测距传感器305沿着车体宽度方向在中心处多点检测，通过无线网络信号波形实时显示。下盖板301包裹循迹机构与固定大底板200连接。

本实施例中5个激光测距仪305通过螺栓固定在框架302上，光电传感器遮挡片308安装在框架302上表面中心，光电传感器遮挡片随微型步进电机模组304的滑块来回移动，通过限位开关303限制左右的行程。

图7所示是本实施例提供的永磁轮式磁粉检测用自动爬行装置行程记录机构示意图，包括计米轮402，编码器401，编码器框架403。编码器输出轴连接的记米轮402，编码器框架403通过螺栓与固定大底板连接，螺栓内嵌套弹簧404，调节行走轮402与作业壁面的接触。所述的编码器通过其连接的记米轮的正反转实现数据的加减，实现位移的测量记录。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置，所述自动爬行装置包括固定大底板和设置在固定大底板上的行走机构、磁粉检测机构、循迹机构和行程记录机构，其特征在于，所述行走机构采用四个行走轮驱动，四个行走轮独立安装行走轮直流减速电机，每个行走轮的直流减速电机均装配有直流电机、电磁制动器、减速器和与直流减速电机相对应的电机编码器，所述行走轮为永磁轮，直流减速电机通过换向锥齿轮组改变传动方向驱动永磁轮，所述磁粉监测机构采用交叉磁轭法，磁粉监测机构腹部与所述固定大底板采用螺栓连接，磁粉检测机构设有四个电磁铁支柱呈门形，每个电磁铁支柱底部设有螺栓穿过的通孔，每个电磁铁支柱安装四个供磁粉检测机构跨越焊缝的行走小轮，所述自动爬行装置的电池仓位于磁粉检测机构上平面且两者通过螺栓连在一起，所述磁粉监测机构和循迹机构能够与外界进行无线信息传输与控制。

2.根据权利要求1所述的一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置，其特征在于，行走轮设置在爬行装置车体四周，每个行走轮有一个轮架，每个轮架连接有轮架连接板，轮架连接板的凸台可在固定大底板凸台的滑槽内移动，固定大底板四角留有直流减速电机穿过的通孔。

3.根据权利要求1所述的一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置，其特征在于，所述行走机构包括轮架连接板、永磁轮、行走轮轮架、翼型螺栓I、翼型螺栓II、滚花螺母、阶梯轴、直流减速电机、碗形垫圈、内六角螺栓、电机固定座和锥齿轮箱，所述永磁轮通过转轴与行走轮轮架连接，永磁轮的轮轴安装有沉头轴承和垫圈限定永磁轮轴向位移，所述行走轮轮架与轮架连接板通过翼型螺栓I连接，轮架连接板加工有限位凸台限制轮架的旋转，所述限位凸台内设有圆柱槽，圆柱槽内设置有阶梯轴，阶梯轴在上平面加工沉孔、下平面加工螺纹孔，阶梯轴的沉孔与翼型螺栓II通过顶丝固定，阶梯轴的螺纹孔通过碗形垫圈与内六角螺栓限制轮架连接板沿固定大底板的凸台滑槽移动，直流减速电机安装在电机固定座上，电机固定座一侧面与行走轮轮架连接、另一侧面与锥齿轮箱连接，所述换向锥齿轮组设置在锥齿轮箱内，换向锥齿轮组的输入轴与直流减速电机的减速器的输出轴连接、输出轴与行走轮轮轴连接，翼型螺栓II在与固定大底板凸台相配合的上部设有定位滚花螺母。

4.根据权利要求1所述的一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置，其特征在于，所述换向锥齿轮组由一对等齿数直齿锥齿轮组成。

5.根据权利要求1所述的一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置，其特征在于，所述永磁轮包括两侧轭铁、中部钕铁硼强磁环和内部的橡胶块，两侧轭铁开有与钕铁硼强磁配合的凹槽，橡胶块外径与钕铁硼强磁环内径配合。

6.根据权利要求1所述的一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置，其特征在于，所述自动爬行装置还包括灯与摄像头框架、开关按键、几字形把手、上盖、液晶显示屏、黑白灯、摄像头和控制箱，液晶显示屏设置在上盖上，上盖与固定大底板连接，上盖的中部设有长方形的通孔，几字形把手穿过长方形的通孔与固定大底板、前后两个控制箱连接，几字形把手内部开有走线凹槽，外部安装有塑料外壳与开关按键，所述电池仓位于把手正下方与磁粉检测机构连接，灯与摄像机框架通过螺栓固定于固定大底板下平面，摄像机嵌在灯与摄像头框架中心，四个黑白灯均布在摄像头四周，摄像头与黑白灯通过无线网络与外界电脑连接进行实时数据传输与控制。

7.根据权利要求1所述的一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置，其特征在于，所述循迹机构包括下盖板、长方体框架、限位开关、微型步进电机模组、激光测距仪、光电传感器、光电传感器固定片和光电传感器挡片，下盖板包裹循迹机构与固定大底板连接，5个激光测距仪通过螺栓固定在长方体框架上，长方体框架与微型步进电机模组滑块连接，微型电机模组底部与固定大底板通过螺栓连接且两侧安装有限位开关，光电传感器遮挡片安装在长方体框架上表面中心且可遮挡光电传感器，两侧光电传感器安装在光电传感器固定片上，光电传感器固定片安装在固定大底板上，激光测距仪沿着车体宽度方向在中心处多点检测且检测结果通过无线网络信号波形实时传输并显示。

8.根据权利要求1-7之一所述的一种永磁轮式钢制壁面焊缝磁粉检测用自动爬行装置，其特征在于，所述行程记录机构由编码器、编码器框架以及与编码器输出轴连接的记米轮组成，编码器框架与固定大底板通过嵌套有弹簧的螺栓连接。

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