CN103235035A - 双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，包括暗室，在暗室内设置有磁粉探伤机体；所述磁粉探伤机体包括磁悬液喷淋机构、开合式双排梳齿形电极、无杆气缸和工件夹具；所述开合式双排梳齿形电极包括半圆形左爪和右爪；所述无杆气缸包括气缸缸管、设置在气缸缸管内的两个活塞，所述两个活塞沿气缸缸管做同步反向运动，左爪和右爪分别安装在两个活塞的滑块上。本发明提供的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，通过开合式双排梳齿形电极结构的设计，相对于现有的完整闭合结构，方便了工件的安装，同时避免工件在安装过程中对磁化机构造成损伤，并且直线移动结构和矩形波结构的接触结构能够提高接触的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种无损检测装置，尤其涉及一种适用于火车轮轴检测的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机。
背景技术
磁粉探伤是利用铁磁性材料被磁化后，由于不连续的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场（即磁感应线离开和进入表面时形成的磁场）吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。磁粉探伤可检出磁铁性材料中裂纹、发纹、白点、折痕、夹杂物等缺陷，具有很高的检测灵敏度，且能直观的显示出缺陷的位置、形状、大小和严重程度，检查缺陷的重复性好。
火车轮轴磁粉探伤设备，在进行探伤作业时，需要在轮对轴中部的轴体和两端的轴颈三个部位分别使用多圈螺线管线圈通电进行感应磁化。而螺线管线圈的内径需要尽量紧贴轮对轴才能具有良好的磁化效果，现在普通结构的封闭式螺线管线圈是无法方便地套到轮对轴中部的轴体上，因此开合式电磁线圈被采用。
开合式电磁线圈等效于将一个封闭式多圈螺线管线圈沿其中轴线纵向剖切成两半，每一匝线圈都被分割成两个半圆形的旋转导电臂，每一个旋转导电臂都能以处于其外侧偏心位置的导电臂旋转轴作为圆心，能沿着分离运动方向或闭合运动方向作同步旋转；当两组旋转导电臂处于分离位置时，轮对轴可以自由进出探伤工位；当两组旋转导电臂处于合拢位置时，两组活动触点闭合接触导通，再通过若干辅助连接导线搭接，形成一个闭合的多圈螺线管线圈，可以通电对工件进行感应磁化。
现有的旋转开合式螺线管线圈，由于结构上的原因，活动触点的接触压力受到限制，施加较大电流时会出现打火烧灼现象，致使磁化电流不稳定，探伤灵敏度低且不可靠，容易造成漏探误判，潜藏安全隐患。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，通过改变开合式螺线管线圈的结构，提高磁化电路的稳定想，改善探伤灵敏度。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，包括暗室，在暗室内设置有磁粉探伤机体；所述磁粉探伤机体包括磁悬液喷淋机构、开合式双排梳齿形电极、无杆气缸和工件夹具；所述开合式双排梳齿形电极包括半圆形左爪和右爪，所述左爪的两个端部设置有矩形波结构的凹槽，所述右爪的两个端部设置有矩形波结构的凸起，所述左爪和右爪闭合时矩形波结构的凸起***到矩形波结构的凹槽的内、后形成圆柱形双排梳齿形电极；所述无杆气缸包括气缸缸管、设置在气缸缸管内的两个活塞，所述两个活塞沿气缸缸管做同步反向运动，左爪和右爪分别安装在两个活塞的滑块上；所述工件夹具用于夹持住工件的左右两端，探伤时工件套在圆柱形双排梳齿形电极内；所述磁悬液喷淋机构用于向工件的表面喷洒磁悬液。
上述装置在使用时，首先通过驱动无杆气缸打开开合式双排梳齿形电极，然后将工件通过开口放入开合式双排梳齿形电极内，并通过工件夹具夹紧，再通过驱动无杆气缸闭合开合式双排梳齿形电极，使矩形波结构的凸起***到矩形波结构的凹槽的内，形成圆柱形双排梳齿形电极；通过磁悬液喷淋机构向工件表面喷洒上磁粉；然后通电圆柱形双排梳齿形电极，使工件磁化，即可通过观察磁力线，进行探伤分析。
优选的，所述暗室内还设置有悬架，所述悬架上设置有一组图像摄取机构，所述所有图像摄取机构沿工件方向均匀排列成一条直线，在该直线的两侧对称设置有两条平行的紫外光照明线。在紫外光照明线照明情况下，使用图像摄取机构能够对工件沿线进行图像摄取；摄取的的图片供操作人员判断工件是否存在缺陷，也可以供现有的一些图像分析软件自动评判工件是否存在缺陷。
更为优选的，在矩形波结构的凸起和矩形波结构的凹槽的接触位置设置有接触压力检测器；通过解除压力检测器就能够检测左爪和右爪的接触力是否合适，以提高磁化电流的稳定性；若接触力不合适可以启动报警装置或者急停装置等。
更为优选的，还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构用于驱动工件转动；使用时，在紫外光照明线照明情况下，使用图像摄取机构对工件沿线进行图像摄取；再通过旋转驱动机构驱动工件转动一定角度后，再次使用图像摄取机构对工件沿线进行图像摄取，直至工件沿线的所有表面图像都被图像摄取机构摄取的画面。
上述装置中，开合式双排梳齿形电极即为磁化机构；采用湿法显示缺陷，由于湿法所用磁粉粒度较细，在液体中更容易流动，其灵敏度也高，在暗室中使用长波紫外光照射，聚集在缺陷处的磁粉发生黄绿色的光带，更容易被图像摄取机构获取合适的图像；开合式双排梳齿形电极结构的设计，相对于现有的完整闭合结构，方便了工件的安装，同时避免工件在安装过程中对磁化机构造成损伤，并且直线移动结构和矩形波结构的接触结构能够提高接触的的稳定性；对称设置的两条平行的紫外光照明线能够在图像摄取机构的两侧对其照明，避免仅在一侧照明使得图像摄取机构由于光照不均匀导致摄取的图像不清晰等情况的发生；图像摄取机构的数目需合适，以能够拍摄到工件需探测表面的所有位置为基本要求。
优选的，还包括控制器，所述控制器内设置有磁悬液喷淋机构控制模块、旋转驱动机构控制模块、开合式双排梳齿形电极控制模块、紫外光照明线控制模块和图像摄取机构控制模块；所述磁悬液喷淋机构控制模块对磁悬液喷淋机构的喷淋进行控制，所述旋转驱动机构控制模块对旋转驱动机构进行控制，所述开合式双排梳齿形电极控制模块对无杆气缸的活塞动作进行控制，所述紫外光照明线控制模块对紫外光照明线的照明进行控制，所述图像摄取机构控制模块对图像摄取机构控制的图像摄取进行控制。
通过控制器能够实现该装置的自动化控制，适应自动化生产的需求；同时，对各个部件的控制采用模块化设计，也便于后期的维护；当然对于控制器，除了上述例举的功能模块还可以包括其他的功能模块，比如对暗室门的控制等。
优选的，所述控制器与输入装置和输出/显示装置连接，输入装置用于输入控制命令或检索命令等，而输出/显示装置用于输出信息，便于操作人员使用，比如输入摄取的图片工操作人员评判是否存在缺陷等。
优选的，所述图像摄取机构控制模块包括自动对焦单元、常规拍摄单元、放大拍摄单元、图像存储单元，所述自动对焦单元控制图像摄取单元自动对焦，所述常规拍摄单元控制图像摄取单元进行常规尺寸图像摄取，所述放大拍摄单元控制图像摄取单元进行放大尺寸图像摄取。在发现工件存在缺陷时，为了进一步识别缺陷或者为了进一步分析缺陷情况，可以通过放大拍摄单元控制图像摄取机构对缺陷位置或特定位置进行放大拍摄，以便于后期对图像进行分析。
优选的，所述图像摄取机构控制模块还包括裂纹识别单元，所述裂纹识别单元对常规拍摄单元摄取的图像进行裂纹识别，若识别为存在裂纹则自动调用放大拍摄单元进行放大尺寸图像摄取；当然还可以设计裂纹识别单元对常规拍摄单元摄取的图像进行裂纹识别，若识别为存在裂纹则启动报警装置提醒操作人员等；裂纹识别单元通过对摄取的图片进行分析，比如与标准图片进行比较等方式，得出工件是否存在缺陷等结论，现在已经存在一些类似的装置。
优选的，所述暗室内设置有普灯照明机构；在操作人员进行暗室内部操作，比如整理、维修、工件的拆装，需要光照条件，若采用紫外光照明线，一方面照明效果差，另一方面也不利于操作人员健康。
优选的，所述紫外光照明线的固体件设置在所有图像摄取机构的摄取范围外，避免紫外光照明线对图像摄取机构的工作干涉。
优选的，所述磁悬液喷淋机构中使用的磁粉，可溶铁的质量百分比在70.00~72.00%范围内，化合碳的质量百分比在0.15%以下，且磁粉的粒度在320~400目范围内；磁粉应当具有高的导磁率、纯净的质地、适度的粒度，才能够清晰地显示裂纹的缺陷，否则将不易或不能被漏磁通所吸引，实验证明，上述规定的磁粉能够在低成本增长的情况下极大地提高使用质量。
优选的，所述磁粉探伤机体还包括脱磁机构；由于工件在磁粉探测后会存在一定的磁残留，若不通过脱磁机构进行脱磁，将磁力吸取一些金属杂质，在其后期使用时增加其表面摩擦而对工件造成磨损。
针对开合式双排梳齿形电极的设计，优选设计开合式双排梳齿形电极的齿间间距小于两倍的齿宽。
有益效果：本发明提供的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，通过开合式双排梳齿形电极结构的设计，相对于现有的完整闭合结构，方便了工件的安装，同时避免工件在安装过程中对磁化机构造成损伤，并且直线移动结构和矩形波结构的接触结构能够提高接触的的稳定性。
附图说明
图1为本发明的正视结构示意图；
图2为本发明的侧视剖视结构示意图；
图3控制器的结构框图；
图4为图像摄取机构控制模块的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1、图2所示为一种双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，包括暗室1和控制器，在暗室1内设置有普灯照明机构、磁粉探伤机体和悬架。
所述磁粉探伤机体包括磁悬液喷淋机构、开合式双排梳齿形电极7、无杆气缸5、工件夹具8、旋转驱动机构9和脱磁机构。所述开合式双排梳齿形电极7包括半圆形左爪和右爪，所述左爪的两个端部设置有矩形波结构的凹槽，所述右爪的两个端部设置有矩形波结构的凸起，所述左爪和右爪闭合时矩形波结构的凸起***到矩形波结构的凹槽的内、后形成圆柱形双排梳齿形电极；所述无杆气缸5包括气缸缸管、设置在气缸缸管内的两个活塞，所述两个活塞沿气缸缸管做同步反向运动，左爪和右爪分别安装在两个活塞的滑块6上；所述工件夹具8用于夹持住工件10的左右两端，所述旋转驱动机构9用于驱动工件10转动；探伤时工件10套在圆柱形双排梳齿形电极内；所述磁悬液喷淋机构用于向工件10的表面喷洒磁悬液；所述悬架2上设置有一组图像摄取机构3，所述所有图像摄取机构3沿工件10方向均匀排列成一条直线，在该直线的两侧对称设置有两条平行的紫外光照明线4，且所述紫外光照明线4的固体件设置在所有图像摄取机构3的摄取范围外。
所述磁悬液喷淋机构中使用的磁粉，可溶铁的质量百分比在70.00~72.00%范围内，化合碳的质量百分比在0.15%以下，且磁粉的粒度在320~400目范围内；在矩形波结构的凸起和矩形波结构的凹槽的接触位置设置有接触压力检测器；所述开合式双排梳齿形电极7的齿间间距小于两倍的齿宽。
所述控制器内设置有暗室门控制模块、普灯照明控制模块、磁悬液喷淋机构控制模块、旋转驱动机构控制模块、开合式双排梳齿形电极控制模块、紫外光照明线控制模块和图像摄取机构控制模块；所述暗室门控制模块对暗室门的开关进行控制，所述普灯照明控制模块对普灯照明机构的开关进行控制；所述磁悬液喷淋机构控制模块对磁悬液喷淋机构的喷淋进行控制，所述旋转驱动机构控制模块对旋转驱动机构进行控制，所述开合式双排梳齿形电极控制模块对无杆气缸5的活塞动作进行控制，所述紫外光照明线控制模块对紫外光照明线的照明进行控制，所述图像摄取机构控制模块对图像摄取机构控制的图像摄取进行控制；所述控制器与输入装置和输出/显示装置连接。
其中，所述图像摄取机构控制模块包括自动对焦单元、常规拍摄单元、放大拍摄单元、图像存储单元和裂纹识别单元，所述自动对焦单元控制图像摄取单元自动对焦，所述常规拍摄单元控制图像摄取单元进行常规尺寸图像摄取，所述放大拍摄单元控制图像摄取单元进行放大尺寸图像摄取，所述裂纹识别单元对常规拍摄单元摄取的图像进行裂纹识别，若识别为存在裂纹则自动调用放大拍摄单元进行放大尺寸图像摄取。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于：包括暗室（1），在暗室（1）内设置有磁粉探伤机体；所述磁粉探伤机体包括磁悬液喷淋机构、开合式双排梳齿形电极（7）、无杆气缸（5）和工件夹具（8）；
所述开合式双排梳齿形电极（7）包括半圆形左爪和右爪，所述左爪的两个端部设置有矩形波结构的凹槽，所述右爪的两个端部设置有矩形波结构的凸起，所述左爪和右爪闭合时矩形波结构的凸起***到矩形波结构的凹槽的内、后形成圆柱形双排梳齿形电极；所述无杆气缸（5）包括气缸缸管、设置在气缸缸管内的两个活塞，所述两个活塞沿气缸缸管做同步反向运动，左爪和右爪分别安装在两个活塞的滑块（6）上；所述工件夹具（8）用于夹持住工件（10）的左右两端，探伤时工件（10）套在圆柱形双排梳齿形电极内；所述磁悬液喷淋机构用于向工件（10）的表面喷洒磁悬液。
2.根据权利要求1所述的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于：所述暗室（1）内还设置有悬架（2），所述悬架（2）上设置有一组图像摄取机构（3），所述所有图像摄取机构（3）沿工件（10）方向均匀排列成一条直线，在该直线的两侧对称设置有两条平行的紫外光照明线（4）。
3.根据权利要求2所述的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于：在矩形波结构的凸起和矩形波结构的凹槽的接触位置设置有接触压力检测器。
4.根据权利要求3所述的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于：还包括旋转驱动机构（9），所述旋转驱动机构（9）用于驱动工件（10）转动。
5.根据权利要求4所述的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于：还包括控制器，所述控制器内设置有磁悬液喷淋机构控制模块、旋转驱动机构控制模块、开合式双排梳齿形电极控制模块、紫外光照明线控制模块和图像摄取机构控制模块；所述磁悬液喷淋机构控制模块对磁悬液喷淋机构的喷淋进行控制，所述旋转驱动机构控制模块对旋转驱动机构进行控制，所述开合式双排梳齿形电极控制模块对无杆气缸（5）的活塞动作进行控制，所述紫外光照明线控制模块对紫外光照明线的照明进行控制，所述图像摄取机构控制模块对图像摄取机构控制的图像摄取进行控制。
6.根据权利要求5所述的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于：所述控制器与输入装置和输出/显示装置连接。
7.根据权利要求6所述的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于：所述图像摄取机构控制模块包括自动对焦单元、常规拍摄单元、放大拍摄单元、图像存储单元，所述自动对焦单元控制图像摄取单元自动对焦，所述常规拍摄单元控制图像摄取单元进行常规尺寸图像摄取，所述放大拍摄单元控制图像摄取单元进行放大尺寸图像摄取。
8.根据权利要求7所述的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于：所述图像摄取机构控制模块还包括裂纹识别单元，所述裂纹识别单元对常规拍摄单元摄取的图像进行裂纹识别，若识别为存在裂纹则自动调用放大拍摄单元进行放大尺寸图像摄取。
9.根据权利要求1所述的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于：所述开合式双排梳齿形电极（7）的齿间间距小于两倍的齿宽。
10.根据权利要求1所述的双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于：所述磁粉探伤机体还包括脱磁机构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130807 |