专利名称：直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法
技术领域：
本发明涉及直缝焊管探伤工艺，更具体地说，涉及一种直缝焊管探伤 的探伤机架防撞方法，该防撞方法能够防止探伤机架与焊管托架相撞。
背景技术：
在中口径油气专用直缝焊管的生产过程中，对焊管的焊缝进行超声波
无损检测(探伤)是控制产品质量的关键，请参阅
图1-图4所示，目前， 普遍采用的检测方法为将焊管l设于焊管托架2上，并使焊缝朝上保持 不动，此时整个探伤小车IO处于起始位，均在焊管l的外侧上端，然后通 过升降电动机Ml驱动探伤小车10的探伤机架11下降到一定的初定位， 需要说明的是该初定位是根据不同直径的焊管l进行确定，使探伤机架ll 与不同直径的焊管l之间的距离始终保持相等距离，此时气缸12未动作， 超声波探头T1、 T2、 T3离焊管l最高端约10cm左右，光栅S1、 S2离焊 管l最高端约18cm左右，接着启动平移电动机M2驱动探伤小车IO向前 慢慢移动；当探伤机架ll前端的光栅Sl， S2检测到有焊管l并移动到探 伤机架11的前端支架lll位时，通过探伤机架11的气缸12动作，活塞 杆伸出使探伤机架ll立即下降，直至前端支架lll压至焊管l为止，此 时探头T1、 T2、 T3分别通过各自的小气缸降至达焊管l头端，并浮贴在 焊管l表面，此时，气缸12活塞杆121伸出的长度L1占整个活塞杆121 长度的1/3 (即Ll为150mm,还留有L2为300mm未伸出)，这样探伤 机架ll及探头Tl、 T2、 T3在整个探伤过程中靠气缸12内的空气压力的 可缩性始终能紧浮贴着焊管l表面，并通过平移电动机M2驱动探伤小车 IO继续前进，从而对直缝焊管l进行超声波探伤。当光栅Sl, S2离开焊 管1尾端后，光栅S1， S2不再检测到焊管信号，当最后一个探头T3离开 焊管l尾端时，通过PLC控制气缸12活塞杆121立即向上缩回，并且M2 也立即停止运行，并启动升降电动机M1将整个探伤机架ll升到初定位。但是，请结合图5所示，由于生产的直缝焊管1的规格有很多，直径
从217mm至630 mm都有，在生产直径较小的焊管1过程中，由于生产 的焊管l直径较小，当光栅S1; S2离开焊管l尾端后，光栅Sl, S2与焊 管托架2之间距离较近，从而使光栅S1， S2感应到了焊管托架2，并误把 焊管托架2当成焊管1，认为还未离开焊管1，使得气缸12活塞杆121 — 直保持向下的工作状态，因此当整个探伤机架ll一离开被压的焊管1，由 于气缸12活塞杆121还有2/3的余量，活塞杆121就继续向下伸出，并 且平移电动机M2还在运行继续驱动探伤小车IO快速向前移动，从而造成 探伤机架11以及探头T1、 T2、 T3与焊管l托辊发生碰撞，导致探伤机架 ll被撞变形、探头T1、 T2、 T3以及探伤机架ll上的其它部件严重损坏, 由于探头T1、 T2、 T3等部件为精密部件，很多还是进口产品，价格高达 上千万， 一旦损坏不但造成严重的经济损失，而且修复费时费力，严重影 响了生产效率。
发明内容
针对现有技术中存在的上述探伤机架易与焊管托架相撞，造成探头损 坏、经济损失严重以及影响生产效率的缺点，本发明的目的是提供一种直 缝焊管探伤的探伤机架防撞方法，该防撞方法能够防止探伤机架与焊管托 架相撞，避免探头损坏。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案 该直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法的具体步骤如下
A. 启动升降电动机驱动探伤机架从起始位下降至初定位；
B. 启动平移电动机驱动探伤小车带动探伤机架向前移动，并通过探伤 机架上的两个光栅对焊管进行检测；
C. 通过气缸活塞杆伸出带动探伤机架下降，使前端支架下压至焊管最 上端，并通过探伤机架上的超声波探头对焊管进行探伤；
D. 设置一检测元件，通过检测元件对探伤机架的气缸下降进行检测， 并输出检测信号；
E. 采用PLC(可编程控制器)接收步骤D中的检测信号，并控制探伤机
5架上升以及探伤小车停止前进。
所述的步骤D的具体步骤如下
Dl.在探伤机架的气缸一侧的设定位置设置一限位传感器； D2.将缸活塞杆的顶端设为被测档，并通过限位传感器对下降的气缸 活塞杆进行检测；
D3.当限位传感器检测到步骤D2中的被测档，通过限位传感器输出 脉冲信号至PLC
所述步骤Dl中的设定位置为前端机架下压至焊管最上端时，气缸活 塞杆顶端的被测档所处位置的下方15mm处。 所述的步骤E的具体步骤如下 El.采用PLC接收所述的脉冲信号；
E2.通过PLC发出控制信号，控制所述的气缸活塞杆向上回缩，使探 伤机架上升；
E3.通过PLC发出控制信号，控制探伤小车的平移电动机停止运行， 使探伤小车停止前进。
该防撞方法还包括步骤
F. 通过PLC分别检测两个光栅离开焊管尾端的时间tl、 t2以及气缸 的上升电磁阀得电的时间t3;
G. 分别计算出t3与tl、 t3与t2的差值Ayl、 Ay2;
H. 将Ayl、 Ay2分别与相应的预设值相比较，并控制探伤机架上升
以及探伤小车停止前进。
所述的步骤F的具体步骤如下
Fl.通过PLC分别对两个光栅以及气缸的上升电磁阀的电平信号进行 检测；
F2.将检测的各电平信号通过PLC绘制出相应的信号时序图； F3.通过步骤F2中的时序图得出两个光栅离开焊管的时间tl、 t2以 及气缸的上升电磁阀得电的时间t3。 在所述的步骤H中
当Ayl大于预设值时或Ay2大于预设值时，采用PLC发出控制信号，控制气缸的下降电磁阀失电，上升电磁阀得电，使气缸活塞杆向上回缩，
探伤机架上升，并通过PLC发出控制信号，控制探伤小车的平移电动机停 止运行，使探伤小车停止前进。
在上述技术方案中，本发明的直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法为 先将探伤机架下降至初定位；然后使探伤机架向前移动，并通过两个光栅 对焊管进行检测；再通过气缸带动探伤机架下降，并通过超声波探头对焊 管进行探伤；设置一检测元件，对气缸下降进行检测，并输出检测信号； 最后采用PLC接收检测信号，并控制探伤机架上升以及探伤小车停止前进。 该防撞方法简单有效，通过对气缸下降进行限位检测，并自动控制探伤机 架的上升以及停止前进，从而避免了探伤机架与焊管托架相撞；并且通过 监控两个光栅离开焊管的时间以及气缸的上升电磁阀得电的时间，同样也 自动控制探伤机架上升以及停止前进，对探伤机架的防撞起到了辅助作用， 减少了损失，提高了生产效率以及经济效益。
图l是现有技术的探伤过程中探伤小车处于起始位的状态示意图； 图2是现有技术的探伤过程中探伤小车处于设定位的状态示意图； 图3是现有技术的探伤过程中前端支架压至焊管开始探伤的状态示意
图4是现有技术的探伤过程中最后一个超声波探头即将离开焊管的状 态示意图5是现有技术的探伤过程中气缸继续下降导致探头与焊管托辊相撞 的状态示意图6是本发明的直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法的流程示意图； 图7是本发明的防撞方法中位移检测元件的安装位置示意图； 图8是本发明的监控两个光栅以及气缸的上升、下降电磁阀的电平信 号时序图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图6所示，本发明的直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法的具体 步骤为先启动升降电动机M1驱动探伤机架ll从起始位下降至初定位； 然后启动平移电动机M2驱动探伤小车IO带动探伤机架11向前移动，并 通过探伤机架11上的光栅Sl、 S2对焊管1进行检测；当探伤机架11前 端的光栅Sl, S2检测到有焊管l并移动到探伤机架11的前端支架111位 时，通过探伤机架11的气缸12动作，活塞杆121伸出带动探伤机架11 立即下降，直至前端支架111压至焊管1带动为止，此时，气缸12活塞 杆121伸出的长度占整个活塞长度的1/3 (即Ll为150mm，还留有L2为 300mm未伸出)，探伤机架11上的超声波探头Tl、 T2、 T3分别通过各 自的小气缸12降至达焊管1端处，并浮贴在焊管1表面，这样探伤机架 11及探头Tl、 T2、 T3在整个探伤过程中靠气缸12内的空气压力的可缩 性始终能紧浮贴着焊管l表面，并通过平移电动机M2驱动探伤小车10继 续前进，使探头T1、 T2、 T3对焊管l进行超声波探伤；设置一检测元件， 通过检测元件对探伤机架11的气缸12下降进行检测，并输出检测信号； 最后采用PLC接收上述的检测信号，并控制探伤机架11上升以及探伤小 车IO停止前进。
结合图7所示，所述的检测元件可选用一限位传感器13,设置在探伤 机架11的气紅12—侧的设定位置；将缸活塞杆121的顶端设为被测档14, 并通过限位传感器13对下降的气缸12活塞杆121进行检测；当处于该设 定位置的限位传感器13检测到被测档14，通过限位传感器13输出脉冲信 号至PLC.该设定位置的极限值可通过探头T1、 T2、 T3下降与焊管l托 辊即将接触时，气缸12活塞杆121所伸出的长度来确定，从而保证活塞 杆121伸出至该设定位置还不会与焊管托架2相撞。通过多次反复试验和 计算得出，设定位置位于当前端机架lll下压至焊管l最上端时，即气缸 12活塞杆121伸出Ll=150mm时，气缸12活塞杆121顶端的被测档14 所处位置的下方15mm (L3=15 mm)处较佳，也就是说当探伤机架11 还在初定位，气缸12活塞杆121未伸出时，该设定位置位于气缸12活塞杆121顶端下方165mm处(即L1+ L3=150mm+15mm)。这样，在进 行焊管l探伤，特别是小直径的焊管l探伤时， 一旦光栅Sl, S2离开焊 管l管尾后，把焊管托架2误检测为焊管1,导致气缸12继续动作，活塞 杆121继续伸出至165mm时，限位传感器13立即输出一脉冲信号至PLC。 此时当PLC接收到所述的脉冲信号后，立即发出控制信号，控制气缸12 活塞杆121向上回缩，从而使探伤机架ll上升；并PLC通过发出控制信 号，控制探伤小车10的平移电动机M2停止运行，使探伤小车10停止前 进，从而防止探伤机架11与焊管托架2相撞，避免导致焊管托架2、探头 Tl、 T2、 T3以及其它部件损坏，从而有效的保证了探伤工艺的继续进行， 既延长了探头T1、 T2、 T3的使用寿命，又减少了维修成本，增加了经济
为了在限位传感器13突发故障以及失效时，能够始终保证探伤机架 11不与焊管托架2相撞，本发明的防止方法还包括以下步骤用于辅助防撞 先通过PLC分别检测出光栅S1、 S2离开焊管1的时间tl、 t2以及气缸12 的上升电磁阀得电的时间t3;然后分别计算出t3与tl、t3与t2的差值Ayl、 厶y2;最后将厶yl、 Ay2分别与相应的预设值相比较，只要Ayl大于预设 值时或厶y2大于预设值时，立即通过PLC发出控制信号，控制气缸12的下 降电磁阀失电，上升电磁阀得电，使气缸12活塞杆121向上回缩，探伤 机架11上升，并通过PLC发出控制信号，控制探伤小车10的平移电动M2 机停止运行，使探伤小车IO停止前进。在此需要说明的是，所述的预设值 以及实际检测的时间tl、 t2、 t3均可采用西门子PLC-Analyzer-V4.0分析软 件，通过实时监控光栅S1、 S2以及气缸12的上升、下降电磁阀的电平信 号，并将检测的各电平信号通过PLC绘制出相应的信号时序图通过对信号时 序图的波形分析、计算得出。请结合图8所示，在正常情况下，光栅S1从 在焊管1上(为高电平)到离开焊管1 (为低电平)的时间为tl，光栅S2 从焊管l上(为高电平)到离开焊管1 (为低电平)的时间为t2，气缸12 的下降电磁阀失电，同时上升电磁阀得电的时间为t3，因此正常情况的差 值分别为Aylo二t3-tK.25秒，Ay20=t3-t2=0.95秒，即当光栅S1离开 焊管l后1.25秒或者当光栅S2离开焊管l后0.95秒，气缸12活塞杆121
9就应该向上回缩，以此为基础，经过了多次反复试验和计算，现在正常情
况的差值基础上各增加0.1秒的较佳余量，从而得出相应的预设值分别为 Ayl'-1.35秒，Ay2'二1.05秒，这样，在实际探伤过程中，当检测计算 出的实际差值Ayl〉Ayl'(即>1.35秒)时、说明此时探伤机架ll已经 完全离开焊管1,但气缸12下降电磁阀仍然在得电，因此立即通过PLC发 出控制信号，控制气缸12的下降电磁阀失电，上升电磁闽得电，使气缸 12活塞杆121向上回缩，探伤机架11上升，并通过PLC发出控制信号， 控制探伤小车10的平移电动M2机停止运行，使探伤小车IO停止前进。 同样，只要当Ay2〉Ay2'(即>1.05秒)时，也通过PLC采用同样的方法防 止探伤机架11与焊管l相撞。由于在实际生产过程中，限位传感器13、 光栅S1、 S2三者同时失效的机率几乎为零，因此，只要上述三者中有一个 正常工作，即能保证探伤机架ll不与焊管l相撞，从而起到防撞的辅助作
用，保证了焊管l的正常生产。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说 明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围 内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
权利要求
1. 一种直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法，其特征在于，该防撞方法的具体步骤如下A. 启动升降电动机驱动探伤机架从起始位下降至初定位；B. 启动平移电动机驱动探伤小车带动探伤机架向前移动，并通过探伤机架上的两个光栅对焊管进行检测；C. 通过气缸活塞杆伸出带动探伤机架下降，使前端支架下压至焊管最上端，并通过探伤机架上的超声波探头对焊管进行探伤；D. 设置一检测元件，通过检测元件对探伤机架的气缸下降进行检测，并输出检测信号；E. 采用PLC接收步骤D中的检测信号，并控制探伤机架上升以及探伤小车停止前进。
2. 如权利要求l所述的直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法，其特征在于，所述的步骤D的具体步骤如下Dl.在探伤机架的气缸一恻的设定位置设置一限位传感器； D2.将缸活塞杆的顶端设为被测档，并通过限位传感器对下降的气缸 活塞杆进行检测；D3.当限位传感器检测到步骤D2中的被测档，通过限位传感器输出 脉冲信号至PLC。
3. 如权利要求2所述的直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法，其特征在于，所述步骤Dl中的设定位置为前端机架下压至焊管最上端时，气缸活 塞杆顶端的被测档所处位置的下方15mm处。
4. 如权利要求l所述的直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法，其特征在于，所述的步骤E的具体步骤如下 El.采用PLC接收所述的脉冲信号；E2.通过PLC发出控制信号，控制所述的气缸活塞杆向上回缩，使探 伤机架上升；E3.通过PLC发出控制信号，控制探伤小车的平移电动机停止运行， 使探伤小车停止前进。
5. 如权利要求l所述的直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法，其特征在于，该防撞方法还包括步骤F. 通过PLC分别检测两个光栅离开焊管尾端的时间tl、 t2以及气缸 的上升电磁阀得电的时间t3;G. 分别计算出t3与tl、 t3与t2的差值厶yl、 Ay2;H. 将Ayl、 Ay2分别与相应的预设值相比较，并控制探伤机架上升以及探伤小车停止前进。
6. 如权利要求5所述的直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法，其特征在于，所述的步骤F的具体步骤如下Fl.通过PLC分别对两个光栅以及气缸的上升电磁阀的电平信号进行 检测；F2.将检测的各电平信号通过PLC绘制出相应的信号时序图； F3.通过步骤F2中的时序图得出两个光栅离开焊管的时间tl、 t2以 及气缸的上升电磁阀得电的时间t3。 y
7. 如权利要求5所述的直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法，其特征在于，在所述的步骤H中当厶yl大于预设值时或Ay2大于预设值时，采用PLC发出控制信号， 控制气缸的下降电磁阀失电，上升电磁阀得电，使气缸活塞杆向上回缩， 探伤机架上升，并通过PLC发出控制信号，控制探伤小车的平移电动机停 止运行，使探伤小车停止前进。
全文摘要
本发明公开了一种直缝焊管探伤的探伤机架防撞方法，该防撞方法为先将探伤机架下降至初定位；然后使探伤机架向前移动，并通过光栅对焊管进行检测；再通过气缸带动探伤机架下降，并通过超声波探头对焊管进行探伤；设置一检测元件，对气缸下降进行检测，并输出检测信号；最后采用PLC接收检测信号，并控制探伤机架上升以及探伤小车停止前进。该防撞方法简单有效，通过对气缸下降进行限位检测，并自动控制探伤机架的上升以及停止前进，从而避免了探伤机架与焊管托架相撞，不但减少了经济损失，而且还提高了生产效率。
文档编号G01N29/26GK101482541SQ20081003252
公开日2009年7月15日 申请日期2008年1月10日 优先权日2008年1月10日
发明者孙凤龙, 骆国平 申请人:宝山钢铁股份有限公司