RU119119U1

RU119119U1 - INSTALLATION FOR AUTOMATIC ULTRASONIC CONTROL OF LARGE-SIZED PRODUCTS

Info

Publication number: RU119119U1
Application number: RU2012111768/28U
Authority: RU
Inventors: Константин Николаевич Вдовин; Людмила Геннадьевна Егорова; Владислав Александрович Армизонов; Мария Александровна Лисовская
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2012-08-10

Abstract

Установка для автоматического ультразвукового контроля крупногабаритных изделий, преимущественно прокатных валков, содержащая станину, каретку с приводом, установленную в стойке с возможностью возвратно-поступательного перемещения, ультразвуковой преобразователь, подключенный к дефектоскопической аппаратуре, и узел крепления ультразвукового преобразователя к корпусу каретки, отличающаяся тем, что станина выполнена монолитной в виде основания с двумя боковыми стенками, между которыми параллельно основанию установлены с возможностью вращения попарно соединенные между собой осью опорные ролики, стойка выполнена в виде жестко закрепленных с одного края боковых стенок станины вертикальных пластин, между которыми расположены горизонтально друг под другом с равномерным шагом три направляющие, одна из которых выполнена в виде винта с прямой и обратной резьбой, при этом каретка установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль направляющих, свободно пропущенных через ее корпус, привод каретки кинематически связан с приводом опорных роликов, а узел крепления ультразвукового преобразователя к корпусу каретки выполнен в виде консоли, один конец которой закреплен на корпусе с возможностью поворота и фиксации положения консоли в вертикальной плоскости, а на другом ее конце выполнен паз, в котором на оси установлена с возможностью поворота головка с ультразвуковым преобразователем, обращенным в сторону опорных роликов. An installation for automatic ultrasonic testing of large-sized products, mainly rolling rolls, comprising a frame, a carriage with a drive installed in a rack with the possibility of reciprocating movement, an ultrasonic transducer connected to the flaw detection equipment, and a unit for attaching the ultrasonic transducer to the carriage body, characterized in that the frame is made monolithic in the form of a base with two side walls, between which, parallel to the base, support rollers are installed for rotation in pairs connected to each other by an axis, the stand is made in the form of vertical plates rigidly fixed from one edge of the side walls of the frame, between which are located horizontally one under the other with uniform pitch three guides, one of which is made in the form of a screw with a straight and reverse thread, while the carriage is installed with the possibility of reciprocating movement along the guides freely passed through its core pus, the carriage drive is kinematically connected to the support rollers drive, and the ultrasonic transducer attachment unit to the carriage body is made in the form of a console, one end of which is fixed on the body with the possibility of turning and fixing the position of the console in the vertical plane, and at its other end there is a groove in which is rotatably mounted on an axis with a head with an ultrasonic transducer facing towards the support rollers.

Description

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и может быть использована для обнаружения дефектов поверхности крупногабаритных изделий, преимущественно, прокатных валков.The utility model relates to the field of non-destructive testing and can be used to detect surface defects of large-sized products, mainly rolling rolls.

Известно устройство для обнаружения дефектов, в частности трещин и сколов, на поверхности валка прокатного стана, содержащее станину со стойками, в каждой из которых закреплена поворотная опора с держателем, соединенным с приводным поворотным рычагом, выполненным в виде установленного в его корпусе гидроцилиндра, шарнирно соединенного с подвижным штоком, на конце которого установлена передающая головка в виде контактного ролика, прижимаемого к поверхности валка. При этом контактный ролик, снаружи покрыт слоем иридия, а изнутри имеет сердцевину из прозрачной стекловидной пластмассы с полостью, в которой размещен пьезоэлемент, предназначенный для приема и передачи ультразвуковых волн с генератора на поверхность контролируемого валка (см. пат. РФ №2346269, G01N 29/04).A device is known for detecting defects, in particular cracks and chips, on the surface of a roll of a rolling mill, comprising a bed with racks, in each of which a pivot bearing is fixed with a holder connected to a drive pivot arm, made in the form of a hydraulic cylinder mounted in its body, articulated with a movable rod, at the end of which a transmitting head is installed in the form of a contact roller pressed against the surface of the roll. In this case, the contact roller is coated on the outside with a layer of iridium, and on the inside has a core made of transparent glassy plastic with a cavity in which a piezoelectric element is placed, designed to receive and transmit ultrasonic waves from the generator to the surface of the controlled roll (see US Pat. No. 2346269, G01N 29 / 04).

Недостатком известного устройства является его конструктивная сложность, в частности, механизма позиционирования ультразвукового преобразователя относительно поверхности контролируемого валка, что усложняет процесс настройки дефектоскопической аппаратуры, а, следовательно, снижает точность контроля дефектов на поверхности валка.A disadvantage of the known device is its structural complexity, in particular, the positioning mechanism of the ultrasonic transducer relative to the surface of the controlled roll, which complicates the process of setting flaw detection equipment, and, therefore, reduces the accuracy of the control of defects on the surface of the roll.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является установка для автоматического ультразвукового контроля крупногабаритных изделий, содержащая станину, каретку с приводом, установленную в стойке с возможностью возвратно-поступательного перемещения, ультразвуковой преобразователь, подключенный к дефектоскопической аппаратуре, и узел крепления ультразвукового преобразователя к корпусу каретки. При этом ультразвуковой преобразователь является составной частью акустического блока, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль манипулятора, который с кареткой соединен посредством поворотного узла, закрепленного на одном торце подвижных горизонтальных пинолей. Кроме того, ультразвуковой преобразователь снабжен локальной ванной и системой ее подпитки, которая состоит из бачка с иммерсионной жидкостью, дозирующего вентиля и гибкого шланга, предназначенных для создания акустического контакта между контролируемой поверхностью изделия и ультразвуковым преобразователем (см. пат. РФ №75047, G01N 29/04).The closest analogue to the claimed object is an installation for automatic ultrasonic monitoring of large products, containing a bed, a carriage with a drive mounted in a rack with the possibility of reciprocating movement, an ultrasonic transducer connected to flaw detection equipment, and an attachment unit for attaching an ultrasonic transducer to the carriage body. In this case, the ultrasonic transducer is an integral part of the acoustic unit installed with the possibility of reciprocating movement along the manipulator, which is connected to the carriage by means of a rotary assembly mounted on one end of the movable horizontal pins. In addition, the ultrasonic transducer is equipped with a local bath and its recharge system, which consists of a tank with immersion liquid, a metering valve and a flexible hose designed to create acoustic contact between the controlled surface of the product and the ultrasonic transducer (see US Pat. RF No. 75047, G01N 29 / 04).

Недостатками известной установки является низкая достоверность и точность регистрируемых сигналов, получаемых в процессе ультразвукового сканирования. Это возникает из-за сложности позиционирования ультразвукового преобразователя относительно поверхности контролируемого изделия, особенно в части закрепления регистрирующих блоков, а также за счет необходимости многократной ручной настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры перед процессом автоматического контроля поверхности изделия. Кроме того, установка имеет сложную конструкцию из-за наличия в ней механических приспособлений для ручной настройки дефектоскопической аппаратуры.The disadvantages of the known installation is the low reliability and accuracy of the recorded signals obtained in the process of ultrasonic scanning. This arises because of the difficulty in positioning the ultrasonic transducer relative to the surface of the controlled product, especially in terms of fixing the recording units, as well as due to the need for multiple manual tuning of the sensitivity of the flaw detection equipment before the process of automatic control of the surface of the product. In addition, the installation has a complex structure due to the presence in it of mechanical devices for manual tuning of flaw detection equipment.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении достоверности и точности результатов ультразвукового контроля крупногабаритных изделий, преимущественно, прокатных валков, при одновременном упрощении конструкции установки.The problem solved by the utility model is to increase the reliability and accuracy of the results of ultrasonic testing of large products, mainly rolling rolls, while simplifying the design of the installation.

Технический результат выражается в повышении точности позиционирования ультразвукового преобразователя относительно поверхности контролируемого изделия, что обеспечивает уменьшение искажения ультразвукового сигнала и скорости его распространения по всему объему изделия при сканировании последнего. Это достигается путем синхронизации частоты осевого вращения опорных роликов, предназначенных для размещения контролируемого изделия, и скорости линейного перемещения каретки с ультразвуковым преобразователем по направляющим при сканировании изделия.The technical result is expressed in increasing the accuracy of positioning of the ultrasonic transducer relative to the surface of the controlled product, which reduces the distortion of the ultrasonic signal and its propagation velocity throughout the entire volume of the product when scanning the latter. This is achieved by synchronizing the axial rotation frequency of the support rollers designed to accommodate the controlled product, and the linear speed of the carriage with the ultrasonic transducer along the guides when scanning the product.

Поставленная задача решается тем, что в известной установке для автоматического ультразвукового контроля крупногабаритных изделий, преимущественно, прокатных валков, содержащей станину, каретку с приводом, установленную в стойке с возможностью возвратно-поступательного перемещения, ультразвуковой преобразователь, подключенный к дефектоскопической аппаратуре, и узел крепления ультразвукового преобразователя к корпусу каретки, согласно изменению, станина выполнена монолитной в виде основания с двумя боковыми стенками, между которыми параллельно основанию, установлены с возможностью вращения, попарно соединенные между собой осью опорные ролики, стойка выполнена в виде жестко закрепленных с одного края боковых стенок станины вертикальных пластин, между которыми расположены горизонтально друг под другом с равномерным шагом три направляющие, одна из которых выполнена в виде винта с прямой и обратной резьбой, при этом каретка установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль направляющих, свободно пропущенных через ее корпус, привод каретки кинематически связан с приводом опорных роликов, а узел крепления ультразвукового преобразователя к корпусу каретки выполнен в виде консоли, один конец которой закреплен на корпусе с возможностью поворота и фиксации положения консоли в вертикальной плоскости, а на другом ее конце выполнен паз, в котором на оси установлена с возможностью поворота головка с ультразвуковым преобразователем, обращенным в сторону опорных роликов.The problem is solved in that in the known installation for automatic ultrasonic testing of large products, mainly rolling rolls, containing a bed, a carriage with a drive installed in a rack with the possibility of reciprocating movement, an ultrasonic transducer connected to flaw detection equipment, and an ultrasonic mount the converter to the carriage body, according to the change, the bed is made monolithic in the form of a base with two side walls, between which and parallel to the base, rotation rollers are installed with the possibility of rotation, supporting rollers pairwise interconnected by an axis, the rack is made in the form of vertical plates rigidly fixed from one edge of the side walls of the bed frame, between which three guides are arranged horizontally one under the other, one of which is made in in the form of a screw with direct and reverse thread, while the carriage is mounted with the possibility of reciprocating movement along the guides freely passed through its body, the carriage drive is ki it is mathematically connected to the drive of the support rollers, and the mount of the ultrasonic transducer to the carriage body is made in the form of a console, one end of which is mounted on the body with the possibility of rotation and fixing the position of the console in a vertical plane, and a groove is made on its other end, in which an axis is mounted rotatable head with an ultrasonic transducer facing the support rollers.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:The essence of the utility model is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 схематично изображен общий вид установки для ультразвукового контроля крупногабаритных изделий (прокатных валков), вид сверху;- figure 1 schematically shows a General view of the installation for ultrasonic testing of large products (rolling rolls), top view;

- на фиг.2 - фрагмент узла установки каретки с ультразвуковым преобразователем, с частичным разрезом.- figure 2 is a fragment of the installation site of the carriage with an ultrasonic transducer, with a partial section.

- на фиг.3 изображена кинематическая схема установки, вид сбоку.- figure 3 shows the kinematic diagram of the installation, side view.

Установка для автоматического ультразвукового контроля крупногабаритных изделий, преимущественно, прокатных валков, содержит монолитную станину 1 (фиг.1, 3), выполненную в виде основания 2 с двумя боковыми стенками 3, каретку 4 с приводом 5 для ее перемещения, установленную в стойке 6, закрепленный на корпусе каретки 4 ультразвуковой преобразователь 7 (фиг.2), электронно связанный с дефектоскопической аппаратурой, выполненной на базе компьютера 8 (фиг.1). При этом в станине 1 между ее боковыми стенками 3 параллельно основанию 2 установлены попарно соединенные между собой осью 9 (фиг.1, 3) опорные ролики 10 с приводом 11, обеспечивающим их вращение. Стойка 6 выполнена в виде жестко прикрепленных с одного края боковых стенок 3 станины 1 вертикальных пластин 12, между которыми в плоскости, перпендикулярной основанию 2 станины 1, расположены горизонтально друг под другом с равномерным шагом три направляющие, соответственно, 13, 14 и 15 (фиг.2), одна из которых, например направляющая 14 выполнена в виде винта с прямой 16 и обратной 17 резьбой и на ее концах установлены концевые выключатели 18. При этом две направляющие 13 и 15 (фиг.2) закреплены в вертикальных пластинах 12 стойки 6 неподвижно, а третья направляющая 14, выполненная в виде винта, в указанных пластинах 12 установлена посредством подшипников 19 подвижно и одним концом соединена с приводом 5 перемещения каретки 4. Каретка 4 (фиг.1, 2) установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль направляющих 13, 14 и 15, которые свободно пропущены через ее корпус. Привод 5 каретки 4 кинематически связан с приводом 11 опорных роликов 10 посредством ременной передачи 20 (фиг.3). Кроме того, на каретке 4 установлена посредством узла крепления головка 21 (фиг.1, 2) с ультразвуковым преобразователем 7, который выполнен в виде консоли 22. Один конец консоли 22 (фиг.2) закреплен в корпусе каретки 4 с возможностью поворота и фиксации положения консоли 22 в вертикальной плоскости, а на другом конце указанной консоли 22 выполнен паз 23, в котором на оси 24 установлена с возможностью поворота головка 21, в которой со стороны опорных роликов 10 закреплен ультразвуковой преобразователь 7, предназначенный для съема сигнала с поверхности контролируемого крупногабаритного изделия, например прокатного валка 25. На фиг.3 позицией 26 обозначена шейка указанного валка 25, а позицией 27 - его бочка.Installation for automatic ultrasonic control of large products, mainly rolling rolls, contains a monolithic bed 1 (Fig.1, 3), made in the form of a base 2 with two side walls 3, a carriage 4 with a drive 5 for moving it, mounted in the rack 6, ultrasonic transducer 7 (Fig. 2) mounted on the carriage body 4, electronically connected to flaw detection equipment based on computer 8 (Fig. 1). At the same time, in the frame 1 between its side walls 3 parallel to the base 2, support rollers 10 are mounted in pairs interconnected by an axis 9 (Figs. 1, 3) with a drive 11 that ensures their rotation. The rack 6 is made in the form of vertical plates 12, rigidly attached from one side of the side walls 3 of the frame 1, between which, in the plane perpendicular to the base 2 of the frame 1, three guides are arranged horizontally one under the other, 13, 14 and 15, respectively (Fig. .2), one of which, for example, the guide 14 is made in the form of a screw with a straight 16 and reverse 17 thread and limit switches are installed at its ends 18. At the same time, two guides 13 and 15 (Fig. 2) are fixed in the vertical plates 12 of the rack 6 motionless, and the third direction The liner 14, made in the form of a screw, in the said plates 12 is mounted by means of bearings 19 movably and is connected at one end to the drive 5 for moving the carriage 4. The carriage 4 (Figs. 1, 2) is mounted with the possibility of reciprocating movement along the guides 13, 14 and 15, which are freely passed through its body. The drive 5 of the carriage 4 is kinematically connected with the drive 11 of the support rollers 10 by means of a belt drive 20 (figure 3). In addition, a head 21 (FIGS. 1, 2) with an ultrasonic transducer 7, which is made in the form of a console 22, is mounted on the carriage 4 through the attachment unit 4. One end of the console 22 (FIG. 2) is mounted in the carriage 4 body with the possibility of rotation and fixing the position of the console 22 in the vertical plane, and at the other end of the indicated console 22, a groove 23 is made in which a head 21 is mounted on the axis 24 for rotation, in which an ultrasonic transducer 7 is mounted on the side of the support rollers 10, designed to pick up the signal from the surface of the con roliruemogo bulky products such as the roll 25. Figure 3 reference numeral 26 denotes the neck of said roller 25, and reference numeral 27 - its barrel.

Вышеописанное конструктивное выполнение заявляемой установки позволяет синхронизировать частоту осевого вращения опорных роликов 10, предназначенных для размещения контролируемого прокатного валка 25, и скорость линейного перемещения каретки 4 с ультразвуковым преобразователем 7 по направляющим 13, 14 и 15 вдоль исследуемой поверхности валка 25. Это обеспечивается за счет повышения точности позиционирования ультразвукового преобразователя 7 относительно контролируемой поверхности указанного валка 25 при сканировании.The above-described constructive implementation of the claimed installation allows you to synchronize the frequency of axial rotation of the support rollers 10, designed to accommodate a controlled rolling roll 25, and the speed of linear movement of the carriage 4 with an ultrasonic transducer 7 along the guides 13, 14 and 15 along the surface of the roll 25 being examined. This is achieved by increasing the accuracy of the positioning of the ultrasonic transducer 7 relative to the controlled surface of the specified roll 25 during scanning.

Работает установка следующим образом. Предварительно включают питание установки и перемещают каретку 4 (фиг.1, 2) в исходное крайнее положение до контакта ее с концевым выключателем 18. Затем крупногабаритное изделие, например прокатный валок 25 (фиг.3), устанавливают так, чтобы шейки 26 валка 25 опирались на поверхность смежных пар опорных роликов 10, а бочка 27 валка 25 располагалась над осями 9 роликов 10. В процессе последующего ультразвукового контроля поверхности валка 25 такое размещение обеспечит его вращение вокруг своей оси. После этого производят точную установку и фиксацию головки 21 с ультразвуковым преобразователем 7 относительно контролируемой поверхности валка 25 путем поворота консоли 22 в вертикальной плоскости. Ультразвуковой преобразователь 7 подключают к дефектоскопической аппаратуре персонального компьютера 8. Для обеспечения акустического контакта между поверхностью прокатного валка 25 и ультразвуковым преобразователем 7 в воздушный зазор, образованный между ними под давлением подают контактную жидкость, например, воду. После чего задают частоту вращения опорных роликов 10 и шаг сканирования в зависимости от диаметра контролируемого прокатного валка 25. За счет кинематической связи привода 5 каретки 4 с приводом 11 опорных роликов 10 частота осевого вращения последних и скорость линейного перемещения каретки 4 вдоль направляющих 13, 14 и 15 будут синхронизированы, что обеспечит равномерную скорость сканирования поверхности бочки 27 валка 25, предотвращая этим искажение ультразвукового сигнала. Автоматический режим работы установки и, соответственно, ультразвуковое сканирование поверхности бочки 27 валка 25 начинают от крайнего исходного положения каретки 4 по винтовой траектории, относительно контролируемой поверхности валка 25, что обеспечивается вращением направляющей 14, выполненной в виде винта. Начало и конец сканирования отслеживается двумя концевыми выключателями 18. Причем в момент начала движения каретки 4 (фиг.2) с ультразвуковым преобразователем 7 вдоль поверхности валка 25 происходит отключение одного концевого выключателя 18, а по окончании процесса сканирования происходит срабатывание выключателя 18, расположенного на противоположном конце направляющей 14. Заявляемая конструкция установки обеспечивает равномерное перемещение каретки 4 с ультразвуковым преобразователем 7 относительно сканируемой поверхности контролируемого валка 25. При этом ультразвуковые сигналы посредством усилительно-преобразовательного электронного устройства (на рис. не показано) передаются в компьютер 8, где сохраняются и обрабатываются. По окончанию процесса сканирования формируется ультразвуковая карта поверхности прокатного валка 25, на которой отмечены зоны с обнаруженными дефектами.The installation works as follows. Pre-turn on the power of the installation and move the carriage 4 (1, 2) to its initial extreme position until it contacts the limit switch 18. Then, a large product, such as a rolling roll 25 (FIG. 3), is set so that the necks 26 of the roll 25 rest on the surface of adjacent pairs of support rollers 10, and the barrel 27 of the roll 25 was located above the axes 9 of the rollers 10. In the process of subsequent ultrasonic control of the surface of the roll 25, this arrangement will ensure its rotation around its axis. After that, the exact installation and fixing of the head 21 with the ultrasonic transducer 7 relative to the controllable surface of the roll 25 is made by turning the console 22 in a vertical plane. The ultrasonic transducer 7 is connected to the flaw detection equipment of a personal computer 8. To ensure acoustic contact between the surface of the rolling roll 25 and the ultrasonic transducer 7, a contact liquid, for example, water, is supplied under pressure to the air gap formed between them. After that, the rotation frequency of the support rollers 10 and the scanning step are set depending on the diameter of the controlled roll 25. Due to the kinematic connection of the drive 5 of the carriage 4 with the drive 11 of the support rollers 10, the axial rotation frequency of the latter and the linear velocity of the carriage 4 along the guides 13, 14 and 15 will be synchronized, which will ensure uniform scanning speed of the surface of the barrel 27 of the roll 25, thereby preventing distortion of the ultrasonic signal. The automatic mode of operation of the installation and, accordingly, ultrasonic scanning of the surface of the barrel 27 of the roll 25 begin from the extreme initial position of the carriage 4 along a helical path relative to the controlled surface of the roll 25, which is ensured by the rotation of the guide 14, made in the form of a screw. The start and end of the scan is monitored by two limit switches 18. Moreover, at the moment the carriage 4 (Fig. 2) begins to move with the ultrasonic transducer 7 along the surface of the roll 25, one limit switch 18 trips, and at the end of the scanning process, the switch 18 located on the opposite the end of the guide 14. The inventive design of the installation provides uniform movement of the carriage 4 with the ultrasonic transducer 7 relative to the scanned surface forward roller 25. In this case, ultrasonic signals by amplifying and transducing the electronic device (Fig. not shown) is transmitted to a computer 8, which is stored and processed. At the end of the scanning process, an ultrasonic map of the surface of the rolling roll 25 is formed, on which zones with detected defects are marked.

Заявляемая конструкция установки позволяет повысить точность результатов ультразвукового контроля за счет уменьшения искажения сигнала и скорости его распространения, как на поверхности, так и во всем объеме контролируемого изделия, а также позволяет обнаружить местоположение дефектов в изделии с высокой степенью точности, что обеспечивает повышение достоверности результатов контроля. Кроме того, заявляемая установка имеет простую конструкцию за счет отсутствия в ней сложных механических узлов, что обеспечивает простоту ее эксплуатации.The inventive design of the installation allows to increase the accuracy of the results of ultrasonic testing by reducing the distortion of the signal and the speed of its propagation, both on the surface and in the entire volume of the controlled product, and also allows you to detect the location of defects in the product with a high degree of accuracy, which increases the reliability of the control results . In addition, the inventive installation has a simple design due to the lack of complex mechanical components, which ensures ease of operation.

Claims

Installation for automatic ultrasonic control of large products, mainly rolling rolls, containing a bed, a carriage with a drive mounted in a rack with the possibility of reciprocating movement, an ultrasonic transducer connected to flaw detection equipment, and an attachment unit for attaching an ultrasonic transducer to the carriage body, characterized in that the bed is made monolithic in the form of a base with two side walls, between which parallel to the base are installed with the possibility of In order to rotate the support rollers pairwise interconnected by an axis, the stand is made in the form of vertical plates rigidly fixed from one side of the side walls of the bed frame, between which three guides are arranged horizontally under each other with an even pitch, one of which is made in the form of a screw with direct and reverse thread while the carriage is mounted with the possibility of reciprocating movement along the guides freely passed through its body, the carriage drive is kinematically connected with the drive of the support rollers, and He ate fastening the ultrasonic transducer to the carriage body made in the form of a console, one end of which is mounted on the body with the possibility of rotation and fixing the position of the console in a vertical plane, and a groove is made on its other end, in which a head with an ultrasonic transducer is mounted with a possibility of rotation, facing the support rollers.