一种管外环焊缝扫查器的制作方法

本实用新型属于机器人领域，涉及管道检测机器人，具体涉及一种可适应管径变化的管外环焊缝扫查器。

背景技术：

由于油气管道通常埋在海底或暴露在旷野中，所以经常受到海水或空气的侵蚀。油气管道多用焊接而成，在极端的环境下，不可避免的会对焊缝产生不同程度的破坏，因此需要对管道焊缝进行探伤。而且，随着我国一些大型油气运输工程如“西气东输”等的开展，管道探伤工程量更加巨大，国外的管道超声检测装置设计十分复杂，价格十分高，并且传统的低效探伤技术已经无法满足如今焊缝探伤的要求。因此，为了提高探伤效率，提升自主创新能力，还有必要研制出新型、高效的探伤扫查装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种可检测不同管径大小的管外扫查器，并且能够保证扫查时精确稳定。该扫查器根据不同管径大小来调整链式行走机构中链节的数量，并且通过探头调整机构实现对扫查探头沿管道的轴向调整，以及通过弹簧实现探头的径向定位，从而保证扫查器探头对焊缝的精确跟踪。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型主要由驱动车组件、链式行走机构和探头调整机构组成。所述的驱动车组件包括车体、驱动电机和车轮；车体两侧共设置四个车轮；驱动电机固定在车体上，并经齿轮减速器驱动车轮。所述的链式行走机构包括销钉、长链节、链节螺栓、短链节、滚轮、调整螺栓和接头块；驱动车组件的车体两端分别与第一个长链节和第n个长链节的一端通过销钉铰接，n≥3；除第一个长链节和第n个长链节外，其余相邻长链节的相对端分别与一个短链节的两端通过链节螺栓铰接；第一个长链节的另一端和第二个长链节的相对端也分别与一个短链节的两端通过链节螺栓铰接；第n-1个短链节和第n个长链节的相对端均通过链节螺栓铰接有接头块，两个接头块通过调整螺栓连接；每个链节螺栓通过滚动轴承支承有一个滚轮。

所述的探头调整机构包括变速箱、丝杠螺母机构、连接板、探头组件、调整电机和弹簧支撑架；所述的丝杠螺母机构包括导杆、丝杠和螺母；连接板固定在驱动车组件的车体上；丝杠的一端与连接板构成转动副，另一端经变速箱与调整电机的输出轴连接；导杆的两端分别固定在连接板和变速箱的箱体上；所述的丝杠与导杆平行；所述的螺母与丝杠构成螺旋副，并与导杆构成滑动副；所述的弹簧支撑架由支柱、支撑座、弹簧、压杆和压轮组成；两根支柱的顶部均与螺母构成滑动副，底部均与支撑座顶部固定；所述的支柱上套置弹簧；弹簧两端分别与螺母和支撑座接触，且弹簧设有预压力；所述的压杆顶部固定在支撑座上，压轮与压杆底部铰接；探头组件的两个探头固定在支撑座底部两侧，且关于压杆对称布置。

所述的车体上固定控制箱，控制箱控制驱动电机启停。

所述的两个探头均与超声波检测装置相连。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型通过改变链节数量可以适应一定直径范围内管道，具有很好的适应性。

2.本实用新型通过探头调整机构，控制探头沿管道的轴向和径向位置的精确度，保证扫查器在扫查过程中的准确性。

3.本实用新型运行过程稳定，无冲击，具有良好的实际使用效果。

附图说明

图1为本实用新型的工作状态示意图；

图2为本实用新型的链式行走机构示意图；

图3为本实用新型的探头调整机构示意图。

图中：1、驱动车组件，2、链式行走机构，3、探头调整机构，4、管道；1-1、驱动电机，1-2、车轮，1-3、控制箱；2-1、销钉，2-2、长链节，2-3、连接螺栓，2-4、短链节，2-5、滚轮，2-6、调整螺栓，2-7、接头块；3-1、变速箱，3-2、丝杠螺母机构，3-3、连接板，3-4、弹簧，3-5、探头组件，3-6、压轮，3-7、调整电机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1、2和3所示，一种管外环焊缝扫查器，主要由驱动车组件1、链式行走机构2和探头调整机构3组成。驱动车组件1包括车体、驱动电机1-1、车轮1-2和控制箱1-3；车体两侧共设置四个车轮1-2；驱动电机1-1和控制箱1-3均固定在车体上；驱动电机1-1经齿轮减速器驱动车轮1-2，从而使驱动车组件1沿管道4周向运动；控制箱1-3控制驱动电机1-1启停。

如图2所示，链式行走机构2包括销钉2-1、长链节2-2、链节螺栓2-3、短链节2-4、滚轮2-5、调整螺栓2-6和接头块2-7；驱动车组件的车体两端分别与第一个长链节和第三个长链节的一端通过销钉2-1铰接；第一个长链节的另一端与第一个短链节的一端通过链节螺栓2-3铰接；第一个短链节的另一端与第二个长链节的一端通过链节螺栓2-3铰接；第二个长链节的另一端与第二个短链节的一端通过链节螺栓2-3铰接；第二个短链节的另一端和第三个长链节的另一端均通过链节螺栓2-3铰接有接头块2-7，两个接头块2-7通过调整螺栓2-6连接；每个链节螺栓2-3通过滚动轴承支承有一个滚轮2-5。调整螺栓将第二个短链节和第三个长链节连接起来形成封闭的环形，使驱动车组件1的车轮1-2与管道相贴合，根据管道直径大小可以选取适量的链节。

如图3所示，探头调整机构3包括变速箱3-1、丝杠螺母机构3-2、连接板3-3、探头组件3-5、调整电机3-7和弹簧支撑架；丝杠螺母机构包括导杆、丝杠和螺母；连接板3-3固定在驱动车组件1的车体上；丝杠的一端与连接板3-3构成转动副，另一端经变速箱3-1与调整电机3-7的输出轴连接；导杆的两端分别固定在连接板3-3和变速箱3-1的箱体上；丝杠与导杆平行；螺母与丝杠构成螺旋副，并与导杆构成滑动副；弹簧支撑架由支柱、支撑座、弹簧3-4、压杆和压轮3-6组成；两根支柱的顶部均与螺母构成滑动副，底部均与支撑座顶部固定；支柱上套置弹簧3-4；弹簧3-4两端分别与螺母和支撑座接触，且弹簧3-4设有预压力；压杆顶部固定在支撑座上，压轮3-6与压杆底部铰接；探头组件3-5的两个探头固定在支撑座底部两侧，且关于压杆对称布置；两个探头均与超声波检测装置相连。

该管外环焊缝扫查器的工作原理如下：管外环焊缝扫查器在扫查焊缝的时候由于焊缝与链式行走机构的距离并不是一个固定值，这样会使探头与焊缝之间产生位置误差，因此必须要有一个探头调整机构来实现探头在管道轴向方向上的调整。此外，还需要调整探头在管道径向的位置。具体如下：

1、检测之前要对管道的环焊缝表面进行除锈处理，并将焊缝打磨光滑；其次将一节节的长链节2-2、短链节2-4、2-5滚轮通过链节螺栓2-3连接，并套在管道外壁，最后分开的链节通过接头块2-7和调整螺栓2-6连接；改变调整螺栓箍紧力的大小使链式行走机构的滚轮正好贴在管道外壁且能够正常滚动。

2、探头的轴向调整：

当扫查器的一对探头在扫查过程中关于焊缝两侧不对称时，通过计算机上检测软件的反馈(当然也可以人工判断)，驱动调整电机转动来带动丝杠的旋转，丝杠上的螺母就能沿管道轴向进行直线运动，连在螺母上的探头组件调整位置，使焊缝位于这对探头的中心处。这就是通过丝杠螺母机构来完成探头组件对焊缝的轴向跟踪的过程。最后等待操作人员指令是否开始检测焊缝。

3、探头的径向调整：

探头的径向调整是通过弹簧支撑架实现的。压轮通过弹簧压缩变形始终压在焊缝上，这样能使探头组件与管道外壁保持一定的距离，实现了探头在焊缝径向上的扫查，并满足超声探测的扫查要求，此外在扫查过程中，弹簧应要一直处与压缩状态。

4、调整电机3-7和调整电机3-7按照指令完成预定的任务：调整电机3-7驱动整个链式行走机构2绕管道外壁做稳定的周向运动，完成沿焊缝的周向扫查。调整电机3-7驱动丝杠，与丝杠相连的螺母在丝杠的转动下能沿管道轴向运动，从而探头也完成轴向运动，使探头与焊缝之间保证一定的位置关系。通过两个电机完成了两个方向上的运动，保证了对焊缝扫查的高精度，全方位要求。

5、扫查完成后，在计算机上显示焊缝扫查图像，通过图像识别软件识别图像信息并判断管道的焊缝是否安全合格。若检测结果为合格，那么等待管道上的其他工序完成后，可将管道沉入海水中等待执行输送任务。