钢带边部超声波探伤自动跟踪装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种钢带边部超声波探伤自动跟踪装置，该装置的第三组龙门架的下面连接有第四组龙门架，并连为一个四架体架，在第三组龙门架和第四组龙门架之间相对应侧的两侧，分别安装左侧跟踪装置、右侧跟踪装置，并能够在第三组龙门架和第四组龙门架之间的龙门架的横梁上左右移动，所述第二组龙门架的第二组探头阵列两侧最外边的探头，分别安装在左侧跟踪装置和右侧跟踪装置。本实用新型的效果是采用该装置实现了盲区的最小化，提高了企业对产品质量的检测能力，使成材率提高了两个百分点。由于加热功率损耗的减少，使焊接功率消耗减少了约25%，节约了能源。原料的节约、能耗的下降和生产过程中的检验手段的提高，都使企业的经济效益获得增加。
【专利说明】钢带边部超声波探伤自动跟踪装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种钢带边部超声波探伤自动跟踪装置。
【背景技术】
[0002]热轧卷板是制作高频焊管的原材料，而高频焊管在制作时，有时根据工艺要求，在焊管成型之前，需要连续的对钢板或进行超声波探伤检验。由于热轧卷板在轧制过程中，其两个边部要形成镰刀弯，且成波浪形状态。对镰刀弯的大小，国家没有一个明确的技术规范，一般情况是各生产热轧卷板的制造单位，都有各自的出厂标准。例如某国企生产的热轧卷板对镰刀弯的要求是:沿钢卷长度方向，每5米长的范围内，镰刀弯的最大尺寸不超过13毫米。有时钢板的镰刀弯本来很小，但热轧卷板在裁剪时，即根据焊管的直径下料，由于纵剪机的原因，也会使钢板剪裁后产生的镰刀弯增大。热轧卷板不仅存在着镰刀弯，并且每个镰刀的宽度不等，小到有几个毫米，大到十几个毫米。
[0003]原有龙门架体是由三个连接为一体的龙门架组成，在每两个龙门架之间，安装一组探头阵列，每列有若干个探头。每个探头由一个气缸控制，气缸可以在滑轨上移动。探伤时气缸落下，不探伤时气缸抬起。根据不同的钢板宽度，可选择每列探头的数量。
[0004]用超声波对钢板进行探伤时，由于单个超声波探头的检测面积是固定的，所以需要沿着钢板宽度方向，排列若干个探头，并且是呈前后两排交叉排列。探头的这种排列方式，可以保证除了钢板的两个边部，即由如图5所示的探头形成的5mm盲区和镰刀弯带来的不确定性盲区以外，可以对钢板的其他部位实现100%的全检测。钢板边部探头检测不到的区域，被称为超声波探伤的盲区。国家标准对盲区没有硬性的规定，原则上是越小越好。当然盲区越小，说明企业对产品质量的检测能力越高，反之亦然。超声波探伤存在着盲区，这是必然的，根据前述的盲区由两部分组成，一是探头自身产生的盲区，另一个是板边检测不到的区域。板边探头的位置一旦固定，其对钢板的有效检测面积也就固定了。所以这种方式探头布置方式，不能适应钢板镰刀弯带来的钢板边部检测面积的变化。
[0005]由于钢板存在着镰刀弯，造成钢板的宽度不等，且不是固定值，这就给板边的盲区确定带来困难。在原装置中，其边部探头是固定的，不能移动，这样将造成如下后果:假若将探头固定放置在钢板名义尺寸的最窄处，势必造成在镰刀弯，即钢板的最宽之处，盲区增力口。若将探头固定放置在钢板镰刀弯的最宽处，那么当钢板的最窄处运动到探头底下时，会出现探头悬空现象。而超声波探伤，其探头表面与钢板表面之间不是直接接触，两个表面之间需要耦合剂，工业上用水做耦合剂。如果探头有一部分处于悬空状态，因探头的这部分没有耦合，超声波信号是无法发出的。显然探头只能全部放置在钢板上，不能有悬空的部分存在。这样就带来盲区的数值不确定性问题。按照前述的将探头侧边与钢板的外沿最窄出对齐，则有5mm由探头自身产生的盲区。那么当钢板的最宽处运动到探头处时，盲区将加大到5mm以上,最大盲区为18mm,最大的镰刀弯为13mm。所以盲区指标不能按最小值5mm确定，只能按最大值18_确定。要想得到最小的盲区，即由探头产生的5_盲区，则必须研发一种随动装置，使边部探头能够随着板宽的变化而变化，并使探伤盲区只有探头盲区，不存在其它盲区。为了消除边部探伤盲区，只能修改工艺参数，且不得不增加两个板边的挤压量。因为高频焊接属于电阻焊，需要用电功率将两个板边加热到熔溶状态，通过挤压形成焊管。挤压后多余的部分形成内、外毛刺，并用内、外刮刀将毛刺刮掉，被刮掉的毛刺就成为了废料。由于增加了挤压量，势必造成电功率的加大和废料的增加，生产成本被无形的提高。高频焊管的生产特点是连续性，将每卷带钢的首尾对接，形成连续生产，通过飞锯，再分切成单只管。假如最终的焊管检验得出管体有伤，并且是原材料造成的。这样该支焊管将报废或降级销售，给企业带来经济损失，同时还浪费了人力和物力。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中结构上的不足，本实用新型的目的是提供一种钢带边部超声波探伤自动跟踪装置，它是将探头阵列中的两个最外边的探头，从探头阵列中拆除，并分别将它们安装在可以使探头能左右移动的边部装置上，实现自动跟踪钢板的宽度，以利于达到追求最小盲区的目的。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种钢带边部超声波探伤自动跟踪装置，该装置包括有第一组龙门架、第二组龙门架和第三组龙门架组合后形成的一个三架体，第一组龙门架与第二组龙门架之间，安装含有多个探头的第一组探头阵列，第二组龙门架与第三组龙门架之间，安装含有多个探头的第二组探头阵列，每个探头通过气缸控制，气缸在滑轨上移动，其中:在所述第三组龙门架的下面连接有第四组龙门架，并连为一个四架体架，在第三组龙门架和第四组龙门架之间相对应侧的两侧，分别安装左侧跟踪装置、右侧跟踪装置，并能够在第三组龙门架和第四组龙门架之间龙门架的横梁上左右移动，所述第二组龙门架的第二组探头阵列两侧最外边的探头，分别与左侧跟踪装置、右侧跟踪装置相连接。
[0008]本实用新型的效果是采用该自动跟踪装置以后，实现了盲区的最小化，提高了企业对产品质量的检测能力，由于使用该自动跟踪装置，预先就能够知道焊管是否有缺陷，无需再进行最终的检验。焊管的缺陷主要集中在焊缝处和焊缝两侧，这就是为什么要强调板边探伤的重要性。使用了自动跟踪装置以后，钢板每个边的挤压量可以控制在5_左右。这一点从另一个角度说明了为什么板边有5_的探伤盲区是可以接受的。有针对性的根据缺陷的位置进行优化分切，被刮掉的毛刺减少，使成材率提高了两个百分点。同时，由于加热功率的减少，使焊接功率消耗减少了约25%，节约了能源。原料的节约、能耗的下降和生产过程中的检验手段的提高，都使企业的经济效益获得增加。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的探伤自动跟踪装置整体装配附视图；
[0010]图2是本实用新型的探伤自动跟踪装置整体装配侧视图；
[0011]图3是本实用新型的水平移动板的装配侧视图；
[0012]图4是本实用新型的跟踪装置力的传递方向图；
[0013]图5是探头检测盲区不意图。
[0014]图中:
[0015]1、第三组龙门架2、第二组龙门架3、第一组龙门架[0016]4、第一组探头阵列5、第二组探头阵列6、左侧跟踪装置
[0017]7、第四组龙门架8、右侧跟踪装置9、滑轨10、滚轮
[0018]11、水平移动板12、齿轮13、齿条14、第三组龙门架横梁
[0019]15、第四组龙门架横梁16、第四组龙门架立柱17、微调滑板
[0020]18、行走电机19、钢板20、第三组龙门架立柱21、水平移动气缸
[0021]22、跟踪轮23、跟踪轮升降气缸24、探头升降气缸25、滑块26、滑道
【具体实施方式】
[0022]结合附图对本实用新型的钢带边部超声波探伤自动跟踪装置结构加以说明。
[0023]本实用新型的钢带边部超声波探伤自动跟踪装置构成了一个将钢板宽度的变化，转化为微调滑板17位移变化的随动装置。以适应由钢板镰刀弯产生的钢板宽度不一致，而造成的被探伤的钢板边部盲区的不确定性因素。
[0024]本实用新型的钢带边部超声波探伤自动跟踪装置，该装置包括有第一组龙门架3、第二组龙门架2和第三组龙门架I组合后形成的一个三架体，第一组龙门架3与第二组龙门架2之间，安装含有多个探头的第一组探头阵列4，第二组龙门架2与第三组龙门架I之间，安装含有多个探头的第二组探头阵列5，每个探头通过气缸控制，气缸在滑轨上移动，在所述第三组龙门架I的下面连接有第四组龙门架7，并连为一个四架体架，在第三组龙门架I和第四组龙门架7之间相对应侧的两侧，分别安装左侧跟踪装置6、右侧跟踪装置8，并能够在第三组龙门架I和第四组龙门架7之间龙门架的横梁上左右移动，所述第二组龙门架2的第二组探头阵列5两侧最外边的探头，分别与左侧跟踪装置6、右侧跟踪装置8相连接。
[0025]所述左侧跟踪装置6、右侧跟踪装置8的结构均包括有水平移动板11、齿轮12、齿条13、微调滑板17、行走电机18以及滚轮10和滑轨9 ;所述水平移动板11的两侧装配滚轮10，在第三龙门架I和第四组龙门架7的横梁上设有滑轨9，使得水平移动板11在上面左右滑动，行走电机18固定在水平移动板11上，齿轮12与行走电机18的输出轴连接，齿条13固定在第三组龙门架I横梁的立面上，并与齿轮12啮合，当行走电机18工作时，水平移动板11在电机18的驱动下，通过齿轮12和齿条13的啮合，实现在龙门架上左右移动，在水平移动板11的下面固定两条滑道26，而滑块25固定在微调滑板17上，滑块25安装在滑道26上，滑块25带动微调滑板17在水平移动板11下面同样做左右移动，所以该装置共用两个主体运动:一是在行走电机18的驱动下，使水平移动板11带着微调滑板17 —起做左右移动，二是微调滑板17通过滑块25，在水平移动板下面的滑道26上，也可做左右移动。
[0026]如图1、图2所示，本实用新型的钢带边部超声波探伤自动跟踪装置结构是，它包括左边移动装置6和右侧移动装置8，跟踪装置的整体类似于一个安装有滚轮10的移动小车。左侧跟踪装置6和右侧跟踪装置8上设有一台行走电机18，在所述电机的输出轴上设有一个齿轮12，在第三组龙门架的立面上设有齿条13，左侧跟踪装置6和右侧跟踪装置8上的齿轮12通过齿条13，在行走电机18的驱动下，小车可以在龙门架整体上左右移动。
[0027]图3是右侧跟踪装置的侧视图，它的各部位连接如下:
[0028]A)行走电机18安装在装置的水平移动板11上，驱动行走电机11，通过齿轮12和齿条13的啮合，使装置可以龙门架上整体左右移动。[0029]B)水平移动板11的下面有滑道26，滑块25与微调滑板17连为一个整体，微调滑板17通过滑块25可以在水平移动板11下面的滑道26上左右移动。
[0030]C)水平调整气缸21的缸体固定在微调滑板17上，而气缸的拉杆固定又在水平移动板11上。当行走电机18不工作时，水平移动板11是不能移动。
[0031]水平调整气缸21的工作原理:通常气缸的工作原理是缸体固定，活塞在气压的作用下，带动拉杆运动。由于水平调整气缸21的拉杆固定在水平移动板11上，当行走电机18不工作时，水平移动板11是不能移动的，并造成气缸的拉杆也不能动。而该气缸的缸体是固定在微调滑板17上，并且微调滑板17是可以移动的部件。
[0032]当气缸的有杆腔通气，无杆腔断气时，气缸带着微调滑板17将向左移动，即向设备的里侧移动，相当于拉杆退回气缸。当气缸的无杆腔通气，有杆腔断气时，气缸将带着微调滑板17向右侧移动，即设备的外侧，相当于拉杆伸出气缸。气缸的拉杆和活塞永远是静止不动，无论气缸的那个腔通气，只能是气缸的缸体在做运动，与气缸通常的工作方式相反。另外，水平调整气缸是通过一个两位三通电磁阀来控制。
[0033]D)探头升降气缸24和跟踪轮升降气缸23，其气缸的底部通过铰链固定在微调滑板17上。当微调滑板17移动时，这两个气缸以及与它们相连的探头和跟踪轮22也跟着一起移动，构成一个随动装置。
[0034]E)装置制作时，固定探头升降气缸24和跟踪轮升降气缸23的底座时，可以保证探头的边沿与跟踪轮22的外沿在一条直线上。
[0035]本实用新型的钢带边部超声波探伤自动跟踪装置的工作原理:利用了气体可以压缩的原理，以右侧跟踪装置为例说明，左侧的跟踪装置的工作过程与其相反。
[0036]如图4所示，在生产过程中，水平调整气缸21的有杆腔通气，气缸的拉杆处于退回状态，如果钢带的镰刀弯是外凸的，将使带钢对跟踪轮22产生一个向外的作用力F1，图中实线箭头方向。由于跟踪轮22的位置固定后，不能在力的作用下，向外移动。那么这个力只能改变方向，向上传递。经过跟踪轮升降气缸23的连接铰链传递到微调滑板17上，并使微调滑板17向上移动。由于在装置的结构上，保证了微调滑板17不能向上移动。那么此力只能是通过跟踪轮升降气缸23的连接铰链处，再次改变方向，转为向里传递，并传递到水平调整气缸21的拉杆处。因为拉杆也是固定的，不能随着力Fl向里移动。假设此时装置中所有的部件，在力Fl的作用下都不能移动，那么只能是钢板延着宽度方向产生变形。而需要钢板变形的力，要远大于力F1，所以钢板是不可能变形的。这样就在水平调整气缸21的拉杆头部产生一个反作用力F2，如图4的虚线所示。由于只有微调滑板17 —个是可动部件，那么要抵消这个力，只能是在反作用力F2的作用下，压缩水平调整气缸21有杆腔的气体，使水平调整气缸21的缸体向外侧移动，同时带动了微调滑板17也向外移动。与微调滑板17连接在一起的跟踪轮升降气缸23和探头升降气缸24 —起向外侧移动，直到新的力平衡出现时，移动停止。随着探头升降气缸24的向外移动，安装在该气缸头部的探头也同时向外移动，达到了钢板宽度增加多少，探头就向外偏移多少。这里，水平调整气缸21的工作压力设定为0.2mPa。钢板对跟踪轮22的推力F，要远大于0.2mPa。随着反作用力F2压缩水平调整气缸21有杆腔内的气体，将推力Fl的变化，转化为探头位移的变化，并构成了一个力平衡系统，实现自动跟踪。
[0037]本实用新型的钢带边部超声波探伤自动跟踪装置是这样实施的:[0038]先操纵行走电机18，使装置移动，直到跟踪轮22运动到钢板外侧时，停止移动；
[0039]落下跟踪轮升降气缸23 ；
[0040]操纵电磁阀，给水平调整气缸21的有杆腔通气，无杆腔断气。依据前述的水平调整气缸的工作原理，气缸将带着微调滑板17、跟踪轮升降气缸23及跟踪轮22 —起向设备的里侧移动，并且探头升降气缸24也跟着一起向里移动。直到跟踪轮22接触到钢板的外沿以后，钢板将将阻止气缸继续向里移动，并由此产生了一个力平衡，使得该气缸既不能向里移动，也不能向外移动。
[0041]落下探头升降气缸24，此时探头落在钢板的表面上，探头的外沿、跟踪轮22的外沿与钢板的边部正好处在同一条直线上。
[0042]探伤时，假设镰刀弯是向里凹的。此时水平调整气缸21的有杆腔有压缩空气，无杆腔无压缩空气，该气缸应该向设备里侧移动。即镰刀弯向里凹多少，气缸就向里移动多少。同时该气缸也带着微调滑板17随着镰刀弯向里凹，也向里移动，且跟踪轮22始终贴在钢板的边部。微调滑板17向里移动的结果，造成固定在它上面的探头升降气缸24也同时向里移动，并使探头始终与钢板的边部对齐。
[0043]探伤时，假设镰刀弯是向外凸的。钢板凸出的部分，使原有的力平衡被打破，钢板将对跟踪轮22产生一个向外的推力F1，根据图4的工作原理，水平调整气缸21将带着微调滑板17向外侧移动，直到钢板镰刀弯对跟踪轮产生的推力与气缸的工作压力相等时，重新恢复到力平衡状态，水平调整气缸21，将不再向外移动。跟踪轮22的外径要小于水平调整气缸21的气缸行程，这样就保证了调整量。
[0044]以上过程就是该装置的工作原理，它可以使边部探头始终与钢板的边沿在同一条直线上，无论镰刀弯是凸起的，还是内凹的，依靠这个随动系统，探伤的盲区就是探头自身的盲区，不会带来额外的盲区。
【权利要求】
1.一种钢带边部超声波探伤自动跟踪装置，该装置包括有第一组龙门架(3)、第二组龙门架(2)和第三组龙门架(I)组合后形成的一个三架体，第一组龙门架(3)与第二组龙门架(2)之间，安装含有多个探头的第一组探头阵列(4)，第二组龙门架(2)与第三组龙门架(I)之间，安装含有多个探头的第二组探头阵列(5)，每个探头通过气缸控制，气缸在滑轨上移动，其特征是:在所述第三组龙门架(I)的下面连接有第四组龙门架(7)，并连为一个四架体架，在第三组龙门架(I)和第四组龙门架(7)之间相对应侧的两侧，分别安装左侧跟踪装置(6)、右侧跟踪装置(8)，并能够在第三组龙门架(I)和第四组龙门架(7)之间龙门架的横梁上左右移动，所述第二组龙门架(2)的第二组探头阵列(5)两侧最外边的探头，分别与左侧跟踪装置(6)、右侧跟踪装置(8)相连接。
2.根据权利要求1所述的钢带边部超声波探伤自动跟踪装置，其特征是:所述左侧跟踪装置(6)、右侧跟踪装置(8)的结构均包括有水平移动板(11)、齿轮(12)、齿条(13)、微调滑板(17)、行走电机(18)以及滚轮(10)和滑轨(9);所述水平移动板(11)的两侧装配滚轮(10)，在第三龙门架(I)和第四组龙门架(7)的横梁上设有滑轨(9)，使得水平移动板(11)在上面左右滑动，行走电机(18)固定在水平移动板(11)上，齿轮(12)与行走电机(18)的输出轴连接，齿条(13)固定在第三组龙门架(I)横梁的立面上，并与齿轮(12)啮合，当行走电机(18 )工作时，水平移动板(11)在电机(18 )的驱动下，通过齿轮(12 )和齿条(13 )的啮合，实现在龙门架上左右移动，在水平移动板(11)的下面固定两条滑道(26)，而滑块(25)固定在微调滑板(17)上，滑块(25)安装在滑道(26)上，滑块(25)带动微调滑板(17)在水平移动板(11)下面同样做左右移动。
【文档编号】G01N29/265GK203798778SQ201420165283
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】司亮, 顾敬一, 王洪武, 杨磊 申请人:天津钢管集团股份有限公司