CN103969697B - 多边形管内接焊缝检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多边形管内接焊缝检测装置，该多边形管具有N个内壁面，所述装置包括用于检测多边形管(1)的内接焊缝的传感器支架(23)，传感器支架上安装有N个焊缝检测传感器(24～27)，各个焊缝检测传感器在多边形管的管腔内能够一一对应地朝向多边形管的相应内壁面。在此检测装置中，能够方便可靠地检测全部内壁面上的焊缝，形成有高频焊缝的内壁面将被逐一检测出并定位，降低工人劳动强度，检测可靠性强且效率高。更进一步地可应用于自动化流水线作业中，通过检测后的多边形管在后续通过自动化机构进行统一旋转定位，使得各个多边形管的具有高频焊缝(10)的壁面的朝向统一，更省去了手工操作及其低效率。

Description

多边形管内接焊缝检测装置

技术领域

本发明涉及一种焊缝检测装置，具体地，涉及一种专用于检测方管等多边形管的高频焊缝的焊缝检测装置。

背景技术

作为塔式起重机的标准节主弦杆或起重臂的主弦杆的组件，方管由单块钢板弯折成方形，并在方形内壁的其中一个壁面的中线位置上通过高频焊缝对接。因此，高频焊缝沿轴向形成在任意一个内壁面中。而且，在塔式起重机标准节主弦杆或起重臂主弦杆的成型时，作为原材料的方管来料在捆扎时，方管的具有高频焊缝的壁面的朝向是不一致的。因此在实际生产标准节的时候，就需要人工确认高频焊缝的朝向，并翻转定位使得高频焊缝的朝向统一。否则，若方管的高频焊缝朝向异常，将影响标准节中的加强板的装配与焊接，同时对塔机的使用造成安全隐患，造成标准节弦杆返修或报废。

然而，目前仅靠人工对方管的高频焊缝逐一确认并调整焊缝朝向，对人员自律性要求高，容易产生漏检，造成废品，检测质量不稳定。而且方管重量较重且工作量大，使得工人劳动强度高，或者使用行车或料叉翻转，则效率低下。同时，人工检测方式显然更加难以满足自动化流水线的生产要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种多边形管内接焊缝检测装置，能对方管等多边形管进行内焊缝的高精准度检测，作业效率高，可结合应用于自动化生产线中。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种多边形管内接焊缝检测装置，该多边形管具有N个内壁面，该装置包括用于检测多边形管的内接焊缝的传感器支架，所述传感器支架上安装有N个焊缝检测传感器，各个焊缝检测传感器在所述多边形管的管腔内能够一一对应地朝向所述多边形管的相应内壁面。

优选地，所述传感器支架为多边形支架，该多边形支架的横截面相对于所述多边形管的横截面的形状相同且横截面面积呈比例缩小，所述焊缝检测传感器分别对应地安装在所述多边形支架的相应外壁面上。

优选地，该装置还包括传感器进给机构、多边形管定位板和检测定位进给机构，该检测定位进给机构和所述传感器进给机构分别设置在所述多边形管的轴向两侧，所述检测定位进给机构用于沿所述多边形管的轴向推动所述多边形管定位板抵靠在所述多边形管的轴向端面上，传感器进给机构用于驱动所述传感器支架伸入所述多边形管的管腔内或从中移出。

更优选地，上述多边形管内接焊缝检测装置还包括移运滑轨、滑块和用于托载所述多边形管的托架，所述托架通过所述滑块可滑动地安装在所述移运滑轨上，所述传感器支架设置在所述移运滑轨的侧向并能够与所述托架上托载的所述多边形管轴向对齐。

优选地，该装置包括平行且间隔设置的两条所述移运滑轨，每条所述移运滑轨中设有沿移运方向布置的丝杆，所述滑块与所述丝杆上的螺套相连。

优选地，两条所述移运滑轨上的所述滑块之间连接有刚性的同步连杆。

优选地，所述托架包括托架本体、托台和托起升降机构，所述托架本体安装在所述滑块上，所述托起升降机构安装在所述托架本体上并用于升降驱动所述托台，所述多边形管支承在所述托台上。

优选地，所述托台上形成有直角V形槽。

更优选地，该装置还包括分别设置在所述移运滑轨两侧以定位所述多边形管的两个装夹机构，每个所述装夹机构包括夹具和夹具进给控制机构，所述夹具进给控制机构用于驱动所述夹具朝向所述多边形管移动并控制夹紧该多边形管；

其中，至少一个所述装夹机构还包括旋转定位电机和旋转定位控制器，所述旋转定位电机用于驱动所述夹具带动所述多边形管实现旋转定位，所述旋转定位控制器配置为接收所述焊缝检测传感器的焊缝检测信号并根据该信号计算出所述多边形管相应的旋转定位角度，从而控制所述旋转定位电机实现所述旋转定位角度的旋转。

优选地，所述传感器支架与同侧的所述装夹机构可沿所述移运滑轨的移运方向间隔布置，或者所述传感器支架与所述装夹机构可沿高度方向间隔布置。

根据上述技术方案，在本发明的多边形管内接焊缝检测装置中，能够通过传感器进给机构驱动传感器支架伸入多边形管中，传感器支架上安装有N个焊缝检测传感器，能够在伸入多边形管内时一一对应地朝向多边形管的N个内壁面，以检测全部内壁面上的焊缝。因此，形成有高频焊缝的内壁面将被逐一检测出并定位，降低了工人劳动强度，检测可靠性强且效率高。更进一步地，可应用于自动化流水线作业中，通过检测后的多边形管在后续通过自动化机构进行统一旋转定位，使得各个多边形管的具有高频焊缝的壁面的朝向统一，更省去了手工操作的艰苦与低效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的优选实施方式的多边形管内接焊缝检测装置的俯视图；

图2为图1所示的多边形管内接焊缝检测装置的左视图，其中，为清楚起见，隐去了夹具、夹具进给控制机构等旋转定位机构；

图3为图1中的传感器支架伸入多边形管中进行焊缝检测时的结构示意图；

图4为图1或图2所示的多边形管内接焊缝检测装置中的多边形管移栽机构的结构示意图；

图5为图1所示的多边形管内接焊缝检测装置中的管件被移运到与旋转定位机构对齐以进行旋转定位时的侧视图，其中，为清楚起见，隐去了传感器进给机构、多边形管定位板、传感器支架等焊缝检测机构；以及

图6为图5所示的夹具夹紧多边形管以进行旋转定位的装夹结构示意图。

附图标记说明

1 多边形管 10 高频焊缝

21 传感器进给机构 22 多边形管定位板

23 传感器支架 24 第一焊缝检测传感器

25 第二焊缝检测传感器 26 第三焊缝检测传感器

27 第四焊缝检测传感器 28 检测定位进给机构

31 夹具 32 夹具进给控制机构

33 旋转定位电机 41 移运滑轨

42 滑块 43 丝杆

44 丝杆驱动电机 45 托架本体

46 同步连杆 47 托起升降机构

48 托台

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

如图1、图2和图5所示，本发明提供了一种多边形管内接焊缝检测装置，该多边形管1具有N个内壁面，所述检测装置包括用于检测多边形管1的内接焊缝的传感器支架23，传感器支架23上安装有N个焊缝检测传感器24、25、26、27，各个焊缝检测传感器在管腔内时能够一一对应地朝向多边形管1的相应内壁面。这样，如图所示，在对应于方管的四个内壁面，若采用四个焊缝检测传感器24、25、26、27可无遗漏地检测所有内壁面，消除了人工漏检的问题，提高了检测准确性。本领域技术人员可理解的是，若采用三个焊缝检测传感器同样也可检测方管内对应的三个内壁面，进而可确定内接焊缝所在的内壁面为已检测的三个内壁面中的一个或者是剩余未检测的内壁面。以下实施方式中仅以具有四个内壁面的方管及其对应的四个焊缝检测传感器为例进行阐述。

其中，为便于多个传感器的定位安装，传感器支架23优选为如图3所示的多边形支架，即图示的方形支架，该方形支架的横截面相对于方管的横截面的形状相同且横截面面积呈比例缩小。如图3中，传感器支架23同样为闭合四方形，四方形的各个边的边长大致为方管的对应边长的一半。传感器支架23的四个外壁面上可设置安装孔，第一焊缝检测传感器24、第二焊缝检测传感器25、第三焊缝检测传感器26和第四焊缝检测传感器27可通过紧固件分别对应地安装在传感器支架23的四个外壁面的安装孔上。这样在传感器支架23***多边形管1内时，各个传感器与多边形管1的相对内壁面之间形成有间隔。传感器可优选地采用例如激光传感器，四个传感器朝向对应的方管内壁面发射激光。相对于没有高频焊缝10的三个内壁面，形成有高频焊缝10的内壁面上的激光束的散射程度大的多，激光行程差也大的多，从而据此可判定该内壁面即为具有高频焊缝10的壁面。当然，也可采用基于其他检测原理的例如光线成像传感器等，在此采用的激光传感器仅作示例。同样地，传感器支架23也可形成为圆形等形状，传感器还可检测除高频焊缝10以外的其它内接焊缝。另外需要说明的是，由于制造工艺的原因，方管的高频焊缝10一般形成在某个内壁面的中线位置，因此采用方形支架形式的传感器支架23的四个角与作为方管的多边形管1的四个角对齐时，其中一个传感器可直接朝向高频焊缝10，更利于直接检测与判断。

另外，四个焊缝检测传感器24、25、26、27优选为可拆卸地安装在传感器支架23上，传感器支架23同样优选为可拆卸地连接传感器进给机构21。这样，传感器支架23即可更换，以适应于不同尺寸的多边形管1，或者说检测各种尺寸的多边形管1，可使得激光传感器与方管内壁之间的间距始终能够保持在激光的有效检测距离内。或者，还可对图3中将各个传感器安装到传感器支架23上的紧固件进行改进设计，例如采用具有多个螺母的螺栓，从而可将传感器安装在螺栓的不同位置上，以调节传感器与方管内壁之间的间距。

参见图1或图2，多边形管内接焊缝检测装置还可包括传感器进给机构21、多边形定位板22和检测定位进给机构28，该检测定位进给机构28和传感器进给机构21分别设置在多边形管1的轴向两侧，检测定位进给机构28用于沿多边形管1的轴向推动方管定位板22抵靠在多边形管1的轴向端面上，传感器进给机构21用于驱动传感器支架23伸入多边形管1的管腔内或从中移出。通过传感器进给机构21的自动操作进给，可降低劳动强度，提高工作效率，尤其是在结合应用于自动化流水线时。方管的定位在自动化流水线中尤其重要，当多边形管1沿作业流水线移动至与传感器支架23轴向对齐时，检测定位进给机构28可推动多边形管定位板22抵靠在多边形管1的一个轴向端面上，以对多边形管1轴向定位，另一轴侧的传感器进给机构21可轴向推动传感器支架23***多边形管1内合适距离。在检测完成后，检测定位进给机构28和传感器进给机构21可分别沿轴向彼此远离，从而松开多边形管1，传感器支架23退出到多边形管1外。另外在其它实施方式中，传感器支架23也可位置固定，通过驱动多边形管1使得传感器支架23伸入管腔内或从中移出。

在上述的包括传感器进给机构21、传感器支架23和检测定位进给机构28等的焊缝检测机构的基础上，本发明的多边形管内接焊缝检测装置还可进一步地包括用于移动多边形管1的多边形管移栽机构。如图1和图4所示，该多边形管移栽机构可包括移运滑轨41、滑块42和用于向上托载多边形管1的托架，托架通过滑块42可滑动地安装在移运滑轨41上，传感器支架23则设置在移运滑轨41的横向一侧并能够与托架上托载的多边形管1轴向对齐。具体而言，移运滑轨41可以是单滑轨，但考虑到多边形管1的长度和重量，为保持移动平稳，托载可靠，本实施方式中优选地采用对称结构的双滑轨和双托架，如图1所示，包括平行且间隔设置的两条移运滑轨41。并且，为实现移载方管的行程精确可靠和行程自锁性，每条移运滑轨41中还设有沿移运方向布置的丝杆43，滑块42与丝杆43上的螺套相连。丝杆43可通过手动摇柄驱动，在本实施方式中，考虑到自动化的要求，更优选地采用丝杆驱动电机44。丝杆驱动电机44驱动丝杆43旋转一定角度，则驱动丝杆43上的螺套及其相连的滑块42沿直线移动一定量的行程，从而带动托架和多边形管1沿移运滑轨41移动同样行程。另外参见图2和图5，两条移运滑轨41上的滑块42之间还可连接有刚性的同步连杆46，使得左右两侧的两个托架能够同步移动，使得两个托架托举的多边形管1能够保持轴向位置不变，这样多边形管1在沿移运滑轨41滑动时，就能够移动到与移运滑轨41横向一侧的传感器支架23轴向对齐的位置。

参见图4，在本实施方式中，所述的托架可包括托架本体45、托台48和托起升降机构47，托架本体45安装在滑块42上，托起升降机构47可采用例如竖直布置的丝杆驱动机构等，其安装在托架本体45上并用于升降驱动托台48，多边形管1则支承在托台48上。这样，多边形管1不仅能够跟随托架沿移运滑轨41移动，还能够在托起升降机构47的驱动下升降移动，移动和控制灵活。此外，为了更稳定的托举多边形管1，使得移动时的多边形管1在托台48上的相对位置始终不变，以使得能够如图3所示的与传感器支架23的边角对齐，如图2所示，托台48上优选地形成有直角V形槽，多边形管1支承可靠地安放在直角V形槽中。

另外，在通过上述的焊缝检测机构对多边形管1的高频焊缝10检测后，应手动或通过其它机构将每个经过检测的多边形管1的具有高频焊缝10的壁面朝向统一方向摆放，以方便后续组装塔机标准节的主弦杆或起重臂的主弦杆的作业。因此，本发明的多边形管内接焊缝检测装置还可进一步地包括多边形管旋转定位机构，以将检测后的多边形管1统一翻转定位。作为示例，如图1和图5所示，本实施方式中的旋转定位机构包括分别设置在移运滑轨41两侧以定位多边形管1的两个装夹机构，每个装夹机构包括夹具31和夹具进给控制机构32，夹具进给控制机构32用于驱动夹具31朝向多边形管1轴向移动并控制夹紧该多边形管1。其中，至少一个装夹机构还可包括旋转定位电机33和旋转定位控制器(未显示)，旋转定位电机33用于驱动夹具31带动多边形管1实现旋转定位，旋转定位控制器配置为接收焊缝检测传感器24、25、26、27的焊缝检测信号并根据该信号计算出多边形管1相应的旋转定位角度，从而控制旋转定位电机33实现旋转定位角度的旋转。这样，在经过焊缝检测后通过托架沿移运滑轨41移动至与装夹机构轴向对齐时，多边形管1可由两个装夹机构夹紧，并通过旋转定位控制器计算出的旋向和旋转角度，将多边形管1进行旋转定位，使得多边形管1内的高频焊缝10朝向一个特定位置摆放。

如图1所示，在流水线自动化作业时，传感器支架23与同侧的装夹机构通常沿移运滑轨41的移运方向间隔布置。操作人员、机器人或自动下料机构可将多边形管1先摆放在托架的托台48上，在托起升降机构47的驱动下使得多边形管1与传感器支架23的高度齐平，并且二者轴向对齐。而后通过丝杆驱动电机44驱动丝杆43，将多边形管1移运至与传感器支架23对齐的位置，进行高频焊缝10的检测作业。检测完成后，将检测信号发送给旋转定位控制器，同时驱动丝杆43带动多边形管1移运至与装夹机构轴向对齐，夹紧多边形管1的轴向两端后，根据旋转定位控制器计算出的旋向和旋转角度，通过旋转定位电机33驱动夹具31以带动多边形管1实现相应的旋转定位。

另外本领域技术人员能够理解的是，以上例举的旋转定位机构和多边形管移载机构仅作参考，本领域技术人员可设计出能够实现相同功能但具有不同内部结构的其它机构，但均应视为在本发明的保护范围内。

在采用根据本发明的多边形管内接焊缝检测装置后，可替代当前的手工作业方式，实现自动化流水线作业，对多边形管高频焊缝进行自动检测定位，减低操作人员的劳动强度，同时对产品质量起到监督作用。在实际生产中，可作为塔机标准节的焊接自动化流水线的辅助检测装置，与该流水线的自动翻转装置联合作业，实现多边形管的自动检测、定位，自动化程度高，检测和旋转定位准确。另外，以上实施方式中仅结合附图针对方管及其内接焊缝的结构和位置特点设计了上述的传感器支架23及其焊缝检测传感器24、25、26、27，本领域技术人员能够理解的是，也可扩展至其它管件例如六边形管甚至圆管等的内部焊缝检测中，仅需对传感器支架的形状以及焊缝检测传感器的个数和安装位置进行相应变化设计即可。例如，六边形管可对应安装五个或六个焊缝检测传感器，圆管也可分多个扇区，每个扇区对应安装一个焊缝检测传感器。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，例如，传感器支架23与同侧的装夹机构之间可在沿移运滑轨41的移运方向的同一位置上，但二者沿高度方向则间隔布置。这样，在焊缝检测后仅通过升降移动即可进行装夹和旋转定位，省去了中间的管件移运过程，诸如此类的简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种多边形管内接焊缝检测装置，该多边形管具有N个内壁面，其特征在于，所述装置包括用于检测多边形管(1)的内接焊缝的传感器支架(23)，所述传感器支架(23)上安装有N个焊缝检测传感器(24～27)，各个所述焊缝检测传感器在所述多边形管(1)的管腔内能够一一对应地朝向所述多边形管(1)的相应内壁面，该装置还包括传感器进给机构(21)、多边形管定位板(22)和检测定位进给机构(28)，该检测定位进给机构(28)和所述传感器进给机构(21)分别设置在所述多边形管(1)的轴向两侧，所述检测定位进给机构(28)用于沿所述多边形管(1)的轴向推动所述多边形管定位板(22)抵靠在所述多边形管(1)的轴向端面上，所述传感器进给机构(21)用于驱动所述传感器支架(23)伸入所述多边形管(1)的管腔内或从中移出。

2.根据权利要求1所述的多边形管内接焊缝检测装置，其特征在于，所述传感器支架(23)为多边形支架，该多边形支架的横截面相对于所述多边形管(1)的横截面的形状相同且横截面面积呈比例缩小，所述焊缝检测传感器(24～27)分别对应地安装在所述多边形支架的相应外壁面上。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的多边形管内接焊缝检测装置，其特征在于，该装置还包括移运滑轨(41)、滑块(42)和用于托载所述多边形管(1)的托架，所述托架通过所述滑块(42)可滑动地安装在所述移运滑轨(41)上，所述传感器支架(23)设置在所述移运滑轨(41)的侧向并能够与所述托架上托载的所述多边形管(1)轴向对齐。

4.根据权利要求3所述的多边形管内接焊缝检测装置，其特征在于，该装置包括平行且间隔设置的两条所述移运滑轨(41)，每条所述移运滑轨(41)中设有沿移运方向布置的丝杆(43)，所述滑块(42)与所述丝杆(43)上的螺套相连。

5.根据权利要求4所述的多边形管内接焊缝检测装置，其特征在于，两条所述移运滑轨(41)上的所述滑块(42)之间连接有刚性的同步连杆(46)。

6.根据权利要求3所述的多边形管内接焊缝检测装置，其特征在于，所述托架包括托架本体(45)、托台(48)和托起升降机构(47)，所述托架本体(45)安装在所述滑块(42)上，所述托起升降机构(47)安装在所述托架本体(45)上并用于升降驱动所述托台(48)，所述多边形管(1)支承在所述托台(48)上。

7.根据权利要求6所述的多边形管内接焊缝检测装置，其特征在于，所述托台(48)上形成有直角V形槽。

8.根据权利要求3所述的多边形管内接焊缝检测装置，其特征在于，该装置还包括分别设置在所述移运滑轨(41)两侧以定位所述多边形管(1)的两个装夹机构，每个所述装夹机构包括夹具(31)和夹具进给控制机构(32)，所述夹具进给控制机构(32)用于驱动所述夹具(31)朝向所述多边形管(1)移动并控制夹紧该多边形管(1)；

其中，至少一个所述装夹机构还包括旋转定位电机(33)和旋转定位控制器，所述旋转定位电机(33)用于驱动所述夹具(31)带动所述多边形管(1)实现旋转定位，所述旋转定位控制器配置为接收所述焊缝检测传感器(24、25、26、27)的焊缝检测信号并根据该信号计算出所述多边形管(1)相应的旋转定位角度，从而控制所述旋转定位电机(33)实现所述旋转定位角度的旋转。

9.根据权利要求8所述的多边形管内接焊缝检测装置，其特征在于，所述传感器支架(23)与同侧的所述装夹机构沿所述移运滑轨(41)的移运方向间隔布置，或者所述传感器支架(23)与所述装夹机构沿高度方向间隔布置。