用於鋼管生產線無損檢測過程中的缺陷位置標識裝置的製作方法
2023-05-19 12:53:11
專利名稱：用於鋼管生產線無損檢測過程中的缺陷位置標識裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及無損檢測領域，具體涉及一種用於確定被檢工件上缺陷位置的標識裝置，應用於鋼管無損檢測缺陷位置自動標識系統。
背景技術：
無損檢測是在不破壞或損傷被檢測工件的前提下，測定和評價工件內外部物理和力學性能及材料的完備狀態。作為現代工業質量保證體系中的主要技術之一，無損檢測系統是保證產品質量和設備安全運行的一個重要保證，已被廣泛應用於現代工業的各個領域，如鋼絲繩、鋼管、壓力容器的無損檢測等。
現代無損檢測不僅要探測缺陷的有無，而且還要給出缺陷的位置等信息。以利於後道工序處理，如果僅僅給出缺陷的有無，而沒有缺陷具體的位置信息，那麼檢測結果的價值將大打折扣。(舒曉平，無損檢測準確度保證方法探討，現代計量通訊，2006 (4)，34)。所以，如何標定缺陷位置與測量缺陷的有無，兩者具有同樣的重要性，是整個無損檢測工作所面臨的重要課題之一。
從檢測工藝上看，缺陷位置標識是緊接著缺陷檢測的工藝步驟，處於生產線的精整區域尾部，尤其是對於鋼管生產線而言，這一工藝步驟是整個鋼管生產線中附加值最高的工藝之一。目前只有國外少數幾家企業具備此類生產系統的開發能力，如美國的 hfoSight公司和TELESIS公司、丹麥的MAGNEMAG公司及義大利的IMS S. r. .1公司等。國內大部分的鋼管廠仍採用手工方式進行標識工作。(王海東，基於分布式控制的鋼管檢測與標識系統，機電工程，2007 (3)，32)。但是國外此類設備的價格非常高，昂貴的關鍵部件價格更使得設備維護成本居高不下。因此，研究開發缺陷的在線適時檢測裝置，具有廣泛的應用市場，很高的實用價值，經濟價值與社會效益。
傳統方法的落後性與進口設備的高成本性造成了明顯的矛盾。國內現有的一些檢測缺陷位置標識裝置，有的以磁流變液體為介質，成本很高；還有以油漆噴槍為基體改造的。噴頭及控制器部分是噴標系統最關鍵的部件。噴頭在噴標控制器的控制下，由塗料系統、氣路系統、清洗系統的共同作用下，完成噴標任務。在檢測過程中發現缺陷，檢測系統就會通知噴標裝置動作，激發出塗料於預定位置。(李世國，無縫管超聲波探傷噴標控制的研究與設計，機電工程技術，2010(1)，24)。此裝置結構相對複雜，如圖10所示。此噴標裝置最大的缺陷是塗料容易凝結在噴頭上，及塗料所經過的通路上，造成標識工作不穩定，清理通路麻煩。因此維護性差，成本高，操作不便，可靠性低。發明內容
本發明的目的在於提供用於鋼管生產線無損檢測過程中的缺陷位置標識裝置，在機械撞擊力的作用下每次噴出等量的塗料至缺陷位置，確保每次的標識面積恆定，提高了標識精度。
用於鋼管生產線無損檢測過程中的缺陷位置標識裝置，其特徵在於，包括運料輪、棘輪、直線驅動機構、履帶、塗料瓶、齒槽條、動擠壓塊和靜擠壓塊，運料輪上等距開設有齒槽，塗料瓶通過履帶依次相連後搭放在運料輪齒槽內，驅動機構通過齒槽條連接動擠壓塊， 齒槽條還連接棘輪，棘輪又與運料輪通過中心軸相接，靜擠壓塊與動擠壓塊位置相對應，兩擠壓塊之間的空間用於填放塗料瓶，驅動機構通過齒槽條帶動動擠壓塊前移，動擠壓塊與靜擠壓塊配合擠壓塗料瓶，塗料瓶的瓶蓋被壓出完成缺陷位置標識；驅動機構回位，齒槽條帶動棘輪轉動，棘輪又帶動送料輪轉動，塗料瓶從當前所在齒槽移動至下一個齒槽，最靠近動擠壓塊的塗料瓶落入動、靜擠壓塊之間以備用。
進一步地，還包括在所述送料輪的齒槽上方設有防反彈旋轉輪。
進一步地，還包括在所述送料輪上設置的定位機構。
進一步地，所述定位機構包括前端位於所處齒槽、後端連接彈簧的定位銷。
進一步地，還包括靠近所述送料輪設置的用於導向履帶的導向板。
進一步地，所述驅動機構採用氣缸驅動機構。
本發明的技術效果體現在以下幾個方面
本發明提供的用於確定被檢工件上缺陷位置的標識裝置，是以將噴塗料預先分成等量單元為原理基礎的。在此基礎上，把塗料單元封裝入具有良好彈性的塑料瓶中，再以特殊方式連接成具有一定精度的柔性履帶7。這樣可在機械撞擊力的作用下，每次噴出等量的塗料至缺陷位置，可以確保每次的標識面積恆定，大大提高了標識精度，提升生產效率。裝置結構簡單，相比於同類功能的檢測裝置，體積小，重量輕，精度高，操作方便，成本低，可靠性高，便於維護。
圖1為缺陷位置標識裝置的整體平面圖2為棘輪實現單向運動的立體結構示意圖
圖3為防反彈旋轉輪的作用原理示意圖4為缺陷位置標識裝置的立體結構圖5為精定位銷裝置結構圖6為塗料瓶結構圖7為履帶示意圖8為驅動力傳遞路線圖9為系統控制框圖10為現有噴標器工作過程示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實例對本發明作進一步詳細的說明。
圖1和圖4分別給出本發明用於鋼管生產線無損檢測過程中缺陷位置的標識裝置的整體平面圖和立體結構圖。
箱體1作為支撐基礎，導向板2，防反彈旋轉輪4，定位銷5，氣缸9，動擠壓塊12，靜擠壓塊14，軸承16等都安裝於箱體上。
為防止履帶7在從箱體1外進入齒槽的過程中產生積壓纏繞等現象，在入口處設置導向板2，這樣可使得履帶7穩定運行。
為使驅動齒槽條12帶動運料輪3運動。設置中心軸15，軸承16，壓緊套輪17，軸套18等零部件，將棘輪19和運輪3連接成一體，形成動力通路。
圖8給出本發明缺陷位置標識裝置的驅動力傳遞路線圖。當前道工序的檢測系統檢測到缺陷信號以後，發出驅動信號給氣動閥門開啟，給氣缸9提供動力源。氣缸9向右帶動推桿10、連接體11、驅動齒槽條12向右端移動。動擠壓塊12與靜擠壓塊14配合擠壓塗料瓶，塗料瓶的瓶蓋被壓出完成缺陷位置標識。
圖2給出本發明缺陷位置標識裝置的棘輪實現單向運動的立體結構示意圖。棘輪 19與運料輪3通過中心軸相接，棘輪19連接齒槽條12。驅動齒槽條12雖然和棘輪19接觸，但因為棘輪的具有單向轉動特性。所以，此時棘輪不帶動中心軸15和分度輪3—起轉動。也即棘輪19此時把氣動齒槽條12的運動和分度輪3的運動隔離開來。僅僅帶動動擠壓塊13撞擊靜擠壓塊14，導致位於兩者之間的塗料瓶8發生劇烈變形，以至於被壓扁，由此在瓶內快速產生壓力，迫使其內的塗料衝破瓶口封蠟，噴到鋼管表面，由此在缺陷位置處留下標記。
當一個噴標動作完成後，信號控制系統再發一個信號給氣動閥門，使其反向供氣， 這樣氣缸9回退，帶動推桿10，連接體11，驅動齒槽條12向左端移動。驅動齒槽條12使得棘輪19順時針旋轉，由於棘輪的單向運動特性，棘輪19將帶動中心軸15及分度輪3順時針旋轉。分度輪3上的齒槽撥動塗料瓶8移動，塗料瓶由於被履帶連接成一體，這樣拖動其它的處於同一履帶上的塗料瓶一起運動。只要保證氣缸9的直線運動距離L等同於分度輪 3轉動一個齒槽的弧長，那麼氣缸9每一次往復運動，即可實現已經被使用過的塗料瓶被移出動擠壓塊13和靜擠壓塊14之間，而後一個未被使用過的塗料瓶被輸運至動擠壓塊13 和靜擠壓塊14之間，等待下一個缺陷信號的到來，進入下一次工作循環。
每做完一個缺陷位置標識，就要補償一個未經使用的塗料瓶。履帶7的作用就是將多個塗料瓶8連接成一體，以實現無人值守的自動化標識工作。
圖3給出本發明缺陷位置標識裝置的防反彈旋轉輪的作用原理示意圖。由於塗料瓶8與分度輪3的齒槽的接觸面積有限，且為弧面接觸，在分度輪3轉動時，其齒槽面對塗料瓶的作用力將導致塗料瓶8向遠離分度輪軸線的方向浮起，出現分度輪3不能帶動塗料瓶8—起轉動的結果。為了防止這種情況的出現，布置適當數量的防反彈旋轉輪4。
為實現上述噴標效果，本裝置各部件在位置具有以下數學關係
A = R+Imm (1)
其中
A為反彈旋轉輪4與分度輪3的齒槽面之間的距離；
R塗料瓶8的半徑；
B = C (2)
其中
B為驅動齒槽條兩齒中心距離；
C為分度輪外圓周上兩凹槽中心點之間的弧長；
F = k*s < P*N
其中
F為可使壓緊彈簧6發生長度為s壓縮變形時所需的力
k為壓縮彈簧6的彈性係數
s為壓縮彈簧6的壓縮位移
P為氣缸9產生的驅動力
N為氣缸9產生的驅動力折算到分度輪3上的能量衰減係數
圖5給出本發明缺陷位置標識裝置的精定位銷裝置結構圖。考慮到各種零部件製造與安裝誤差，以及累計誤差，為防止出現累計誤差導致的塗料瓶8落在動擠壓塊13和靜擠壓塊14之外，設置定位銷5。這樣每次輸運動作產生微小的誤差，可由定位銷5準確卡入分度輪3的齒槽而消除。定位銷5的圓形頭面與齒槽弧面相接觸，在齒槽轉動力的驅動下後退；當分度輪3停止時，由定位銷5後側的壓緊彈簧6自動壓入齒槽。
圖6給出本發明缺陷位置標識裝置的塗料瓶結構圖。圖7給出本發明缺陷位置標識裝置的履帶示意圖。圖9給出本發明缺陷位置標識裝置的系統控制框圖。
圖9給出本發明缺陷位置標識裝置的系統控制框圖。動力源M提供高壓氣體，以驅動氣缸運動。當檢測系統23在被測工件25上發現缺陷，發出信號給控制系統22，控制系統向信號控制器21發出動作指令，驅動換向閥20動作，動力源M的高壓氣體驅動氣缸前進，當氣缸9的推桿10運行極限位置時，換向閥反向，使得氣缸9帶動推桿10回退。完成一個動作循環。工件在驅動輪26上以滾動摩擦方式移動，減小摩擦力。
本發明不僅僅局限於上述具體的實施方式，本領域一般技術人員根據實施例和附圖公開的內容，可以採用其他多種具體實施方式
實施本發明，因此，凡是採用本發明的設計結構和思路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本發明保護的範圍。權利要求
1.用於鋼管生產線無損檢測過程中的缺陷位置標識裝置，其特徵在於，包括運料輪、棘輪、直線驅動機構、履帶、塗料瓶、齒槽條、動擠壓塊和靜擠壓塊，運料輪上等距開設有齒槽， 塗料瓶通過履帶依次相連後搭放在運料輪齒槽內，驅動機構通過齒槽條連接動擠壓塊，齒槽條還連接棘輪，棘輪又與運料輪通過中心軸相接，靜擠壓塊與動擠壓塊位置相對應，兩擠壓塊之間的空間用於填放塗料瓶，驅動機構通過齒槽條帶動動擠壓塊前移，動擠壓塊與靜擠壓塊配合擠壓塗料瓶，塗料瓶的瓶蓋被壓出完成缺陷位置標識；驅動機構回位，齒槽條帶動棘輪轉動，棘輪又帶動送料輪轉動，塗料瓶從當前所在齒槽移動至下一個齒槽，最靠近動擠壓塊的塗料瓶落入動、靜擠壓塊之間以備用。
2.根據權利要求1所述的缺陷位置標識裝置，其特徵在於，還包括在所述送料輪的齒槽上方設有防反彈旋轉輪。
3.根據權利要求1所述的缺陷位置標識裝置，其特徵在於，還包括在所述送料輪上設置的定位機構。
4.根據權利要求3所述的缺陷位置標識裝置，其特徵在於，所述定位機構包括前端位於所處齒槽、後端連接彈簧的定位銷。
5.根據權利要求1所述的缺陷位置標識裝置，其特徵在於，還包括靠近所述送料輪設置的用於導向履帶的導向板。
6.根據權利要求1所述的缺陷位置標識裝置，其特徵在於，所述驅動機構採用氣缸驅動機構。
全文摘要
本發明提供一種用於鋼管生產線無損檢測過程中的缺陷位置標識裝置，包括運料輪，運料輪上等距開設有齒槽，塗料瓶通過履帶相連後搭放在運料輪齒槽內，驅動機構通過齒槽條連接動擠壓塊，齒槽條連接棘輪，棘輪與運料輪通過中心軸相接，靜擠壓塊與動擠壓塊位置相對應，驅動機構通過齒槽條帶動動擠壓塊前移，動擠壓塊與靜擠壓塊配合擠壓塗料瓶，塗料瓶的瓶蓋被壓出完成缺陷位置標識；驅動機構回位，齒槽條帶動棘輪轉動，棘輪又帶動送料輪轉動，塗料瓶從當前所在齒槽移動至下一個齒槽，最靠近動擠壓塊的塗料瓶落入動、靜擠壓塊之間以備用。本發明以將噴塗料預先分成等量單元為原理基礎，每次噴出等量的塗料至缺陷位置，提高了標識精度和生產效率。
文檔編號G01N33/00GK102507866SQ20111032440
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月24日 優先權日2011年10月24日
發明者康宜華, 陳豔婷 申請人:華中科技大學