TWI700145B

TWI700145B - 銲道檢測裝置及方法

Info

Publication number: TWI700145B
Application number: TW108136434A
Authority: TW
Inventors: 林承汶; 容丕達; 陳冠佑; 康智閔
Original assignee: 財團法人金屬工業研究發展中心
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2020-08-01
Also published as: TW202114798A

Abstract

一種銲道檢測裝置及方法，銲道檢測裝置包含：載具模組、連接機構、支架、探頭固定器及檢測探頭；載具模組包含第一車體和第一輪組、第二車體和第二輪組；連接機構具有轉軸、可調整相互夾角的第一、第二連接桿組，第一連接桿組第一輪組相連，第二連接桿組與第二輪組相連接；支架架設於第一車體及/或第二車體；檢測探頭設於支架上，透過連接機構的設計，銲道檢測裝置可彈性地使用在弧型表面、弧型軌跡平面以及不同形狀之金屬結構。

Description

銲道檢測裝置及方法

本發明為一種銲道檢測裝置及方法，特別說明有關於一種適於風力機塔筒之內外管、法蘭內環面與法蘭側面行進並檢側塔筒與法蘭之銲道的銲道檢測裝置及方法。

目近年來亞洲地區如中國大陸、越南及臺灣紛紛崛起，將帶動亞洲離岸風電供應鏈發展。離岸風力機單機容量不斷向上攀升，能擷取更多海上風能及減少運維成本。

然而，在製造及架設風力機後的維運，都需要對塔筒(塔架)及法蘭的銲道的進行檢測，且由於實務上發生過由於塔頂法蘭銲道產生裂紋，導致一台2.3MW風力機倒塌的真實案例，以及依據DNV GL-ST-0126(Support structures for wind turbines)規範要求，離岸風場風力機結構每年至少需定期透過目視及非破壞方式進行檢測一次。惟目前該場域的銲道檢測多是以人工檢測為主，而採用人工檢測效率低，人員需求量大，且人員攀爬檢測風險大。

中國專利CN 206235596U公開了一種塔內固定式升降裝置之方法，在此專利中，雖然操作人員不需要高空攀爬進行檢測，但其中每一個風力機塔架內均需要設置升降裝置，因而所需成本將大幅增加成本。

中國專利CN 207375504U公開了一種塔內懸吊升降裝置之方法，在此專利中，雖然操作人員不需要高空攀爬進行檢測，但裝置爬升需要風力機塔頂之牽引設備，並且難以準確控制移動位置，對於採用非射線式檢測儀器會有量測準確性不足之困難。

本發明的目的在於提供一種銲道檢測裝置，其應用可調整第一輪組與第二輪組行進輪面互呈一角度，使銲道檢測裝置可彈性地使用在平面或弧面上。

本發明再一目的在於提供一種銲道檢測方法，應用連接機構可調整第一輪組與第二輪組行進輪面互呈一角度，使銲道檢測裝置可彈性地使用在平面或弧面上。

為達成上述銲道檢測裝置之目的，本發明提供一種銲道檢測裝置，包含：一載具模組，包含一第一車體和連結該第一車體的一第一輪組、一第二車體和連結該第二車體的一第二輪組；一連接機構，係具有一轉軸、以該轉軸為中心轉動地調整相互夾角的一第一連接桿組與一第二連接桿組，該第一連接桿組與該第一輪組相連接，該第二連接桿組與該第二輪組相連接；一支架，係可拆卸地架設於該第一車體及/或該第二車體；以及一檢測探頭，係設置於該支架。

在一實施方式中，該第一輪組包含磁性件。

在一實施方式中，該支架包含數個可相互滑移並螺鎖固定的水平移動橫桿組及垂直移動直桿組的調整機構。

在一實施方式中，第一連接桿組與該第二連接桿組之間具有一夾角，該角度介於60度至170度之間。

在一實施方式中，可更包含一探頭固定器，且該探頭固定器包含一扭力保持器，該檢測探頭透過該扭力保持器的回復力而緊貼於一待檢測銲道。

在一實施方式中，該載具模組更包含一感測器、一驅動器及與該感測器、該驅動器電性連結的一控制單元。

為達成上述銲道檢測方法之目的，本發明提供一種銲道檢測方法，包含：提供前述的銲道檢測裝置；根據一待檢銲道選定與其平行的一第一路徑表面與一第二路徑表面，以供該第一輪組與該第二輪組對應放置，該第一路徑表面與該第二路徑表面互呈一第一夾角；應用該連接機構，調整該第一輪組與該第二輪組之間的夾角為一第二夾角，該第二夾角的角度與該第一夾角的角度一致；應用該支架調整並固定該檢測探頭，使其對準該待檢測銲道；啟動該載具模組，使其沿著該待檢測銲道行進並由該檢測探頭進行該待檢測銲道的品質檢測。

在一實施方式中，其中該第一夾角與該第二夾角的夾角角度為180度，該待檢銲道位於該第一路徑的所在表面或該第二路徑的所在表面。

在一實施方式中，其中該第一夾角與該第二夾角的夾角角度為270度。

本發明特點包含：本發明可將輪組的輪子加上磁性件而成為磁性輪，使其能夠讓銲道檢測裝置立面，例如可固定於風力機的塔筒壁面上，對於風力機運維時期之檢測，不需要依賴固定式升降裝置，能夠減少相關成本。本發明之連接機構的旋轉角度能夠形成180度角、直角或鈍角，因此能夠使其同時設置於法蘭內環面與側面上，能夠穩定地繞著塔筒進行檢測，不需擔心偏離路徑。此外，透過連接機構的設計，銲道檢測裝置可彈性地使用在如：弧型表面、弧型軌跡平面以及不同形狀之金屬結構。本發明的支架能夠依照檢測需求進行快速拆卸或組裝，並且依照檢測需求調整細部組件之位置。本發明之探頭固定裝置可設置扭力保持器，能夠使探頭緊貼於受測物件(如銲道)上。

1‧‧‧銲道檢測裝置

11‧‧‧載具模組

111,111a,111b,111c‧‧‧第一車體

1111,1111a,1111b,1111c‧‧‧第一輪組

1112‧‧‧輪架

112‧‧‧第二車體

1121‧‧‧第二輪組

1122,1123‧‧‧輪架

113‧‧‧驅動器

114‧‧‧感測器

115‧‧‧控制系統

12‧‧‧連接機構

121‧‧‧轉軸

122‧‧‧第一連接桿組

123‧‧‧第二連接桿組

13,13’‧‧‧支架

131‧‧‧設置部

132‧‧‧調整機構

1320‧‧‧滑套

1321‧‧‧水平移動橫桿組

1322‧‧‧垂直移動直桿

14,14’‧‧‧探頭固定器

141,141’‧‧‧扭力保持器

15,15’‧‧‧檢測探頭

A1‧‧‧第一夾角

A2‧‧‧第二夾角

F1‧‧‧法蘭內環面

F2‧‧‧法蘭側面

W,W’‧‧‧待檢測銲道

步驟S10~S50‧‧‧本發明之銲道檢測方法之步驟

[圖1]為本發明銲道檢測裝置之系統方塊圖；[圖2]為本發明銲道檢測裝置之第一輪組與第二輪組之間的夾角為180度角的一實施例的立體圖；[圖3]為本發明銲道檢測裝置一實施例之俯視圖；[圖4]為本發明銲道檢測裝置一實施例之另一角度的立體圖；[圖5]為本發明銲道檢測裝置之第一輪組與第二輪組之間的夾角為270度角的實施例之立體圖；[圖6]為圖4的實施例的右側視圖；[圖7]為本發明銲道檢測裝置之二前輪、二後輪實施例的仰視示意圖；[圖8]為本發明銲道檢測裝置之二前輪、一後輪實施例的仰視示意圖；[圖9]為本發明銲道檢測裝置之一前輪、二後輪實施例的仰視示意圖；[圖10]為本發明銲道檢測裝置之一前輪、一後輪實施例的仰視示意圖；[圖11]為本發明銲道檢測方法之流程圖。

茲配合圖式將本發明實施例詳細說明如下，其所附圖式主要為簡化之示意圖，僅以示意方式說明本發明之基本結構，因此在該等圖式中僅標示與本發明有關之元件，且所顯示之元件並非以實施時之數目、形狀、尺寸比例等加以繪製，其實際實施時之規格尺寸實為一種選擇性之設計，且其元件佈局形態有可能更為複雜。

首先請參照圖1、圖2、圖3及圖4所示。本實施例之銲道檢測裝置1，包含：一載具模組11、一連接機構12、至少一支架13、對應於支架設置數量而設置的探頭固定器14及對應於支架設置數量而設置的檢測探頭15。於本發明中，該載具模組11係可以自走車模組涵蓋之，其「自走」的意思可指一開始提供一外力於載具模組11使其移動，或者於載具模組11上設置一動力系統，可由外部或載具模組11的內部控制載具模組11的移動。在一實施例中，該載具模組11包含一第一車體111和連結該第一車體111的一第一輪組1111、一第二車體112和連結該第二車體112的一第二輪組1121，一控制該第一輪組1111與該第二輪組1121作動的驅動器113，例如伺服馬達，一設置於該第一車體111上及/或該第二車體112上的感測器114，例如紅外線感測器、攝像頭、音波感測器等，用以偵測兩車體(111,112)所在位置的外界環境；以及一控制系統115，係與該感測器114、該驅動器113電性連接，用以接收該感測器114的偵測訊號，進而控制該些輪組(1111,1121)行進或停止行進；連接機構12係具有一轉軸121、以該轉軸121為中心轉動地調整相互夾角的一第一連接桿組122與一第二連接桿組123，該第一連接桿組122與該第一輪組1111的輪架1122相連接，該第二連接桿組123與該第二輪組1121的輪架1123相連接；至少一支架13，係可拆卸地架設於該第一車體111及/或該第二車體112(如圖2所示實施例為使用單組支架13、圖5所示實施例為使用雙組支架13,13’)，該支架13具有可調整並固定至一定位的設置部131；對應於支架13設置數量的探頭固定器14，係設於該設置部131；對應於支架13設置數量的檢測探頭15，係設置於該探頭固定器14，檢測探頭15用以對準一待檢測銲道W或待檢測銲道W’。

為了可在立面、斜面、曲面等非水平面行進，該第一輪組1111的輪子可加上磁性件，其磁性件可為固有磁力式、通電激磁式等方式。

本發明之該支架13的調整機構132係包含數個可相互滑移並螺鎖固定的滑套1320(如圖3所示)及水平移動橫桿組1321及垂直移動直桿組1322的調整機構，並由該調整機構132調整該設置部131的位置，以利靠近待檢測銲道(W,W’)。

如圖7~圖10所示。本發明之該第一輪組1111與該第二輪組1121的前後輪配置方式相同(圖式僅示出該第一輪組1111的實施例)，每個輪組為二前輪二後輪(如圖7所示)、二前輪一後輪(如圖8所示)、一前輪二後輪(如圖9所示)或一前輪一後輪(如圖10所示)，以增加可使用的地型的彈性。

本發明之該探頭固定器14包含一扭力保持器141，該檢測探頭15透過該扭力保持器141的回復力而緊貼於該待檢測銲道(W,W’)。實務上，該該扭力保持器141可視為一類似彈簧作用，一端接於探頭固定器14、另端接於該檢測探頭15，以提供一個致使該檢測探頭15向下的持續力，以時時靠近該待檢測銲道(W,W’)。

續請參考圖11所示。本實施例之銲道檢測方法，包含：步驟S10：提供如述銲道檢測裝置1；步驟S20：根據一待檢銲道選定與其平行的一第一路徑表面與一第二路徑表面，以供該第一輪組與該第二輪組對應放置，該第一路徑表面與該第二路徑表面互呈一第一夾角A1(如圖4所示)；步驟S30：應用該連接機構，調整該第一輪組與該第二輪組之間的夾角為一第二夾角A2(如圖5所示)；步驟S40：應用該支架調整並固定該檢測探頭，使其對準一待檢測銲道；步驟S50：啟動該載具模組，使其沿著該待檢測銲道行進並由該檢測探頭進行該待檢測銲道的品質檢測。

進一步說明，在圖2~4的實施例中，本發明之該第一夾角A1的夾角角度為170度，進一步地，該待檢銲道位於該第一路徑的所在表面或該第二路徑的所在表面，也就是說，該第一輪組1111與該第二輪組1121的輪面保持一直線，此實施例的應用面可為平面及曲面，並在設置磁性件而成為磁性輪後，也可應用於立面、斜面、內外凹面等，可應用於製造端之風力機的塔架之外側銲道檢驗。

再一實施例中，如圖5、圖6所示，本發明之第二夾角A2的夾角角度為90度，進一步地，該待檢銲道的所在表面平行於該第一路徑的所在表面或該第二路徑的所在表面，也就是說，該第一輪組1111與該第二輪組1121的輪面互呈垂直，此實施例的應用面可為平面及曲面，並在設置磁性輪後，也可應用於立面、斜面、內外凹面等等，可應用於運維端之風力機的塔架之內側銲道檢驗、塔架的法蘭銲道檢測(例如，法蘭內環面供第一輪組使用、法蘭側立面供第二輪組使用，此時法蘭側立面可形成一導引面)。特別說明，當本發明之該第一輪組1111與該第二輪組1121的前後輪配置方式為一前輪一後輪(如圖10)時，可使第一車體111、第二車體112的車寬要求減低，再加上該連接機構12的第一連接桿組122與輪架1122的連接結溝可作成可伸縮調整的構造，同樣地，該連接機構12的第二連接桿組123與輪架1123的連接結構可作成可伸縮調整的構造，亦可因地制宜地更縮減載具模組11的寬度，以利在狹窄的空間仍可完成檢驗作業。

上述實施形態僅例示性地說明本發明之原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。因此，本發明之權利保護範圍，應如申請專利範圍所列。

1‧‧‧銲道檢測裝置

11‧‧‧載具模組

111‧‧‧第一車體

1111‧‧‧第一輪組

112‧‧‧第二車體

1121‧‧‧第二輪組

1122,1123‧‧‧輪架

12‧‧‧連接機構

121‧‧‧轉軸

122‧‧‧第一連接桿組

123‧‧‧第二連接桿組

13‧‧‧支架

131‧‧‧設置部

1321‧‧‧水平移動橫桿組

1322‧‧‧垂直移動直桿

14‧‧‧探頭固定器

141‧‧‧扭力保持器

15‧‧‧檢測探頭

W‧‧‧待檢測銲道

Claims

一種銲道檢測裝置，包含：一載具模組，包含一第一車體、連結該第一車體的一第一輪組、一第二車體、連結該第二車體的一第二輪組；一連接機構，係具有一轉軸、以該轉軸為中心轉動地調整相互夾角的一第一連接桿組與一第二連接桿組，該第一連接桿組與該第一輪組相連接，該第二連接桿組與該第二輪組相連接；一支架，係可拆卸地架設於該第一車體及/或該第二車體；以及一檢測探頭，係設置於該支架之上；其中：該第一輪組包含磁性件，藉此將該第一輪組的輪子加上該磁性件而成為磁性輪，使其能夠讓該銲道檢測裝置在非水平面行進並固定於一塔筒壁面上；以及該銲道檢測裝置更包含一探頭固定器，且該探頭固定器包含一扭力保持器，該檢測探頭透過該扭力保持器具有彈簧作用的回復力而使該檢測探頭緊貼於一待檢測銲道。
如申請專利範圍第1項所述銲道檢測裝置，其中該支架包含數個可相互滑移並螺鎖固定的水平移動橫桿組及垂直移動直桿組的調整機構。
如申請專利範圍第1項所述銲道檢測裝置，其中該第一連接桿組與該第二連接桿組之間具有一夾角，該角度介於60度至170度之間。
如申請專利範圍第1項所述銲道檢測裝置，其中該載具模組更包含一感測器、一驅動器及與該感測器、該驅動器電性連結的一控制單元。
一種銲道檢測方法，包含：提供如申請專利範圍第1項或第2項所述的銲道檢測裝置；根據一待檢銲道選定與其平行的一第一路徑表面與一第二路徑表面，以供該第一輪組與該第二輪組對應放置，該第一路徑表面與該第二路徑表面互呈一第一夾角；應用該連接機構，調整該第一輪組與該第二輪組之間的夾角為一第二夾角，該第二夾角的角度與該第一夾角的角度一致；應用該支架調整並固定該檢測探頭，使其對準一待檢測銲道；啟動該載具模組，使其沿著該待檢測銲道行進並由該檢測探頭進行該待檢測銲道的品質檢測；其中：該第一輪組包含磁性件，藉此將該第一輪組的輪子加上該磁性件而成為磁性輪，使其能夠讓該銲道檢測裝置在非水平面行進並固定於一塔筒壁面上；以及該銲道檢測裝置更包含一探頭固定器，且該探頭固定器包含一扭力保持器，該檢測探頭透過該扭力保持器具有彈簧作用的回復力而使該檢測探頭緊貼於一待檢測銲道。
如申請專利範圍第5項所述的銲道檢測方法，其中該第一夾角為170度。
如申請專利範圍第6項所述的銲道檢測方法，其中該待檢銲道位於該第一路徑的所在表面或該第二路徑的所在表面。
如申請專利範圍第5項所述的銲道檢測方法，其中該第二夾角的夾角角度為90度。