用于钢管生产线无损检测过程中的缺陷位置标识装置

摘要

本发明提供一种用于钢管生产线无损检测过程中的缺陷位置标识装置，包括运料轮，运料轮上等距开设有齿槽，涂料瓶通过履带相连后搭放在运料轮齿槽内，驱动机构通过齿槽条连接动挤压块，齿槽条连接棘轮，棘轮与运料轮通过中心轴相接，静挤压块与动挤压块位置相对应，驱动机构通过齿槽条带动动挤压块前移，动挤压块与静挤压块配合挤压涂料瓶，涂料瓶的瓶盖被压出完成缺陷位置标识；驱动机构回位，齿槽条带动棘轮转动，棘轮又带动送料轮转动，涂料瓶从当前所在齿槽移动至下一个齿槽，最靠近动挤压块的涂料瓶落入动、静挤压块之间以备用。本发明以将喷涂料预先分成等量单元为原理基础，每次喷出等量的涂料至缺陷位置，提高了标识精度和生产效率。

权利要求

1.用于钢管生产线无损检测过程中的缺陷位置标识装置，其特征在于，包括运料轮、棘轮、直线驱动机构、履带、涂料瓶、齿槽条、动挤压块和静挤压块，运料轮上等距开设有齿槽，涂料瓶通过履带依次相连后搭放在运料轮齿槽内，直线驱动机构通过齿槽条连接动挤压块，齿槽条还连接棘轮，棘轮又与运料轮通过中心轴相接，静挤压块与动挤压块位置相对应，两挤压块之间的空间用于填放涂料瓶，直线驱动机构通过齿槽条带动动挤压块前移，动挤压块与静挤压块配合挤压涂料瓶，涂料瓶的瓶盖被压出完成缺陷位置标识；直线驱动机构回位，齿槽条带动棘轮转动，棘轮又带动运料轮转动，涂料瓶从当前所在齿槽移动至下一个齿槽，最靠近动挤压块的涂料瓶落入动、静挤压块之间以备用。

2.根据权利要求1所述的缺陷位置标识装置，其特征在于，还包括在所述运料轮的齿槽上方设有防反弹旋转轮。

3.根据权利要求1所述的缺陷位置标识装置，其特征在于，还包括在所述运料轮上设置的定位机构。

4.根据权利要求3所述的缺陷位置标识装置，其特征在于，所述定位机构包括前端位于所处齿槽、后端连接弹簧的定位销。

5.根据权利要求1所述的缺陷位置标识装置，其特征在于，还包括靠近所述运料轮设置的用于导向履带的导向板。

6.根据权利要求1所述的缺陷位置标识装置，其特征在于，所述直线驱动机构采用气缸驱动机构。

说明书

用于钢管生产线无损检测过程中的缺陷位置标识装置

技术领域

[0001] 本发明涉及无损检测领域，具体涉及一种用于确定被检工件上缺陷位置的标识装置，应用于钢管无损检测缺陷位置自动标识系统。

背景技术

[0002] 无损检测是在不破坏或损伤被检测工件的前提下，测定和评价工件内外部物理和力学性能及材料的完备状态。作为现代工业质量保证体系中的主要技术之一，无损检测系统是保证产品质量和设备安全运行的一个重要保证，已被广泛应用于现代工业的各个领域，如钢丝绳、钢管、压力容器的无损检测等。

[0003] 现代无损检测不仅要探测缺陷的有无，而且还要给出缺陷的位置等信息。以利于后道工序处理，如果仅仅给出缺陷的有无，而没有缺陷具体的位置信息，那么检测结果的价值将大打折扣。（舒晓平，无损检测准确度保证方法探讨，现代计量通讯，2006（4），34）。所以，如何标定缺陷位置与测量缺陷的有无，两者具有同样的重要性，是整个无损检测工作所面临的重要课题之一。

[0004] 从检测工艺上看，缺陷位置标识是紧接着缺陷检测的工艺步骤，处于生产线的精整区域尾部，尤其是对于钢管生产线而言，这一工艺步骤是整个钢管生产线中附加值最高的工艺之一。目前只有国外少数几家企业具备此类生产系统的开发能力，如美国的InfoSight公司和TELESIS公司、丹麦的MAGNEMAG公司及意大利的IMS S.r..l公司等。国内大部分的钢管厂仍采用手工方式进行标识工作。（王海东，基于分布式控制的钢管检测与标识系统，机电工程，2007（3），32）。但是国外此类设备的价格非常高，昂贵的关键部件价格更使得设备维护成本居高不下。因此，研究开发缺陷的在线适时检测装置，具有广泛的应用市场，很高的实用价值，经济价值与社会效益。

[0005] 传统方法的落后性与进口设备的高成本性造成了明显的矛盾。国内现有的一些检测缺陷位置标识装置，有的以磁流变液体为介质，成本很高；还有以油漆喷枪为基体改造的。喷头及控制器部分是喷标系统最关键的部件。喷头在喷标控制器的控制下，由涂料系统、气路系统、清洗系统的共同作用下，完成喷标任务。在检测过程中发现缺陷，检测系统就会通知喷标装置动作，激发出涂料于预定位置。（李世国，无缝管超声波探伤喷标控制的研究与设计，机电工程技术，2010（1），24）。此装置结构相对复杂，如图10所示。此喷标装置最大的缺陷是：涂料容易凝结在喷头上，及涂料所经过的通路上，造成标识工作不稳定，清理通路麻烦。因此维护性差，成本高，操作不便，可靠性低。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供用于钢管生产线无损检测过程中的缺陷位置标识装置，在机械撞击力的作用下每次喷出等量的涂料至缺陷位置，确保每次的标识面积恒定，提高了标识精度。

[0007] 用于钢管生产线无损检测过程中的缺陷位置标识装置，其特征在于，包括运料轮、棘轮、直线驱动机构、履带、涂料瓶、齿槽条、动挤压块和静挤压块，运料轮上等距开设有齿槽，涂料瓶通过履带依次相连后搭放在运料轮齿槽内，驱动机构通过齿槽条连接动挤压块，齿槽条还连接棘轮，棘轮又与运料轮通过中心轴相接，静挤压块与动挤压块位置相对应，两挤压块之间的空间用于填放涂料瓶，驱动机构通过齿槽条带动动挤压块前移，动挤压块与静挤压块配合挤压涂料瓶，涂料瓶的瓶盖被压出完成缺陷位置标识；驱动机构回位，齿槽条带动棘轮转动，棘轮又带动送料轮转动，涂料瓶从当前所在齿槽移动至下一个齿槽，最靠近动挤压块的涂料瓶落入动、静挤压块之间以备用。

[0008] 进一步地，还包括在所述送料轮的齿槽上方设有防反弹旋转轮。

[0009] 进一步地，还包括在所述送料轮上设置的定位机构。

[0010] 进一步地，所述定位机构包括前端位于所处齿槽、后端连接弹簧的定位销。

[0011] 进一步地，还包括靠近所述送料轮设置的用于导向履带的导向板。

[0012] 进一步地，所述驱动机构采用气缸驱动机构。

[0013] 本发明的技术效果体现在以下几个方面：

[0014] 本发明提供的用于确定被检工件上缺陷位置的标识装置，是以将喷涂料预先分成等量单元为原理基础的。在此基础上，把涂料单元封装入具有良好弹性的塑料瓶中，再以特殊方式连接成具有一定精度的柔性履带7。这样可在机械撞击力的作用下，每次喷出等量的涂料至缺陷位置，可以确保每次的标识面积恒定，大大提高了标识精度，提升生产效率。装置结构简单，相比于同类功能的检测装置，体积小，重量轻，精度高，操作方便，成本低，可靠性高，便于维护。

附图说明

[0015] 图1为缺陷位置标识装置的整体平面图；

[0016] 图2为棘轮实现单向运动的立体结构示意图；

[0017] 图3为防反弹旋转轮的作用原理示意图；

[0018] 图4为缺陷位置标识装置的立体结构图；

[0019] 图5为精定位销装置结构图；

[0020] 图6为涂料瓶结构图；

[0021] 图7为履带示意图；

[0022] 图8为驱动力传递路线图；

[0023] 图9为系统控制框图；

[0024] 图10为现有喷标器工作过程示意图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。

[0026] 图1和图4分别给出本发明用于钢管生产线无损检测过程中缺陷位置的标识装置的整体平面图和立体结构图。

[0027] 箱体1作为支撑基础，导向板2，防反弹旋转轮4，定位销5，气缸9，动挤压块13，静挤压块14，轴承16等都安装于箱体上。

[0028] 为防止履带7在从箱体1外进入齿槽的过程中产生积压缠绕等现象，在入口处设置导向板2，这样可使得履带7稳定运行。

[0029] 为使驱动齿槽条12带动运料轮3运动。设置中心轴15，轴承16，压紧套轮17，轴套18等零部件，将棘轮19和运轮3连接成一体，形成动力通路。

[0030] 图8给出本发明缺陷位置标识装置的驱动力传递路线图。当前道工序的检测系统检测到缺陷信号以后，发出驱动信号给气动阀门开启，给气缸9提供动力源。气缸9向右带动推杆10、连接体11、驱动齿槽条12向右端移动。动挤压块13与静挤压块14配合挤压涂料瓶，涂料瓶的瓶盖被压出完成缺陷位置标识。

[0031] 图2给出本发明缺陷位置标识装置的棘轮实现单向运动的立体结构示意图。棘轮19与运料轮3通过中心轴相接，棘轮19连接齿槽条12。驱动齿槽条12虽然和棘轮19接触，但因为棘轮的具有单向转动特性。所以，此时棘轮不带动中心轴15和分度轮3一起转动。也即棘轮19此时把气动齿槽条12的运动和分度轮3的运动隔离开来。仅仅带动动挤压块13撞击静挤压块14，导致位于两者之间的涂料瓶8发生剧烈变形，以至于被压扁，由此在瓶内快速产生压力，迫使其内的涂料冲破瓶口封蜡，喷到钢管表面，由此在缺陷位置处留下标记。

[0032] 当一个喷标动作完成后，信号控制系统再发一个信号给气动阀门，使其反向供气，这样气缸9回退，带动推杆10，连接体11，驱动齿槽条12向左端移动。驱动齿槽条12使得棘轮19顺时针旋转，由于棘轮的单向运动特性，棘轮19将带动中心轴15及分度轮3顺时针旋转。分度轮3上的齿槽拨动涂料瓶8移动，涂料瓶由于被履带连接成一体，这样拖动其它的处于同一履带上的涂料瓶一起运动。只要保证气缸9的直线运动距离L等同于分度轮3转动一个齿槽的弧长，那么气缸9每一次往复运动，即可实现：已经被使用过的涂料瓶被移出动挤压块13和静挤压块14之间，而后一个未被使用过的涂料瓶被输运至动挤压块13和静挤压块14之间，等待下一个缺陷信号的到来，进入下一次工作循环。

[0033] 每做完一个缺陷位置标识，就要补偿一个未经使用的涂料瓶。履带7的作用就是将多个涂料瓶8连接成一体，以实现无人值守的自动化标识工作。

[0034] 图3给出本发明缺陷位置标识装置的防反弹旋转轮的作用原理示意图。由于涂料瓶8与分度轮3的齿槽的接触面积有限，且为弧面接触，在分度轮3转动时，其齿槽面对涂料瓶的作用力将导致涂料瓶8向远离分度轮轴线的方向浮起，出现分度轮3不能带动涂料瓶8一起转动的结果。为了防止这种情况的出现，布置适当数量的防反弹旋转轮4。

[0035] 为实现上述喷标效果，本装置各部件在位置具有以下数学关系：

[0036] A=R+1mm （ 1）

[0037] 其中：

[0038] A为反弹旋转轮4与分度轮3的齿槽面之间的距离；

[0039] R涂料瓶8的半径；

[0040] B=C （ 2）

[0041] 其中：

[0042] B为驱动齿槽条两齿中心距离；

[0043] C为分度轮外圆周上两凹槽中心点之间的弧长；

[0044] F=k*s

[0045] 其中：

[0046] F为可使压紧弹簧6发生长度为s压缩变形时所需的力

[0047] k为压缩弹簧6的弹性系数

[0048] s为压缩弹簧6的压缩位移

[0049] P为气缸9产生的驱动力

[0050] N为气缸9产生的驱动力折算到分度轮3上的能量衰减系数

[0051] 图5给出本发明缺陷位置标识装置的精定位销装置结构图。考虑到各种零部件制造与安装误差，以及累计误差，为防止出现累计误差导致的涂料瓶8落在动挤压块13和静挤压块14之外，设置定位销5。这样每次输运动作产生微小的误差，可由定位销5准确卡入分度轮3的齿槽而消除。定位销5的圆形头面与齿槽弧面相接触，在齿槽转动力的驱动下后退；当分度轮3停止时，由定位销5后侧的压紧弹簧6自动压入齿槽。

[0052] 图6给出本发明缺陷位置标识装置的涂料瓶结构图。图7给出本发明缺陷位置标识装置的履带示意图。图9给出本发明缺陷位置标识装置的系统控制框图。

[0053] 图9给出本发明缺陷位置标识装置的系统控制框图。动力源24提供高压气体，以驱动气缸运动。当检测系统23在被测工件25上发现缺陷，发出信号给控制系统22，控制系统向信号控制器21发出动作指令，驱动换向阀20动作，动力源24的高压气体驱动气缸前进，当气缸9的推杆10运行极限位置时，换向阀反向，使得气缸9带动推杆10回退。完成一个动作循环。工件在驱动轮26上以滚动摩擦方式移动，减小摩擦力。

[0054] 本发明不仅仅局限于上述具体的实施方式，本领域一般技术人员根据实施例和附图公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。