专利名称：超声波探伤线钢管头尾无撞击连接跟随控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于无缝管超声波探伤线的辅助设备，确切讲是超声波探 伤线钢管头尾无撞击连接跟随控制装置。
背景技术：
随着对能源需求的不断增加，目前市场对采油管的需求量大增，我国 除满足国内市场需求外，还大量出口到国外。由于采油管的质量要求非常 高，超声波探伤机及其辅助设备就成了生产线上必不可缺的设备。超声波 在水中的衰减很�。虼吮惶轿锾逋獗碜苁窃谒械模斯苣诓唤�
单根管子探伤时需要把管子两头堵起来；如果成批管子连续探伤，就要求
每根管子在探伤时头尾连接。而现有的超声波探伤线是无法满足这种要泉
需要增加辅助设备。
发明内容
本实用新型的目的是提供一套结构简单、功能完善、控制系统可靠性 高、能满足不同管径、不同管子长度要求的超声波探伤线钢管头尾无撞击 连接跟随控制装置。
本实用新型的目的是这样实现的超声波探伤线钢管头尾无撞击连接 跟随控制装置，包括控制前后管子移动的控制单元和驱动单元，传动单元 带动前后管子一前一后运动，其特征是沿前后管子运动的轨迹线路上分 别布置有前、中、后三个位置检测单元SQ1光电开关、SQ2接近开关和 SQ3接近开关；传动单元包括探伤机夹持辊、跟随辊、第一追击辊、第二
追击辊、受料辊，探伤机夹持辊、跟随辊、第一追击辊、第二追击辊及受 料辊沿前后管子运动的轨迹线路上布置。
所述的第一追击辊辊道之前固定有第二个检测点，在第二追击辊辊道 之前设定有第三个检测点。
所述的检测单元SQ1光电开关采用对射式光电开关SQ1A、 SQ1B检测 管子头尾。
所述的SQ2接近开关、SQ3接近开关采用接近开关。 本实用新型的特点是
1、把变化不断，测量困难的距离问题，转换成时间问题，并给出理 论指导。
32、 由于独到的理论分析，使得整个控制系统的硬件搭配简单易行， 只需要常用的检测开关、变频器、可编程控制器，即可实现控制要求。
3、 使用常规的PLC进行编程，充分开发PLC的计算功能、计时器功 能、网络通讯功能；在数值转换和检测开关信号的应用上都有创新。
4、 调整主机生产速度及更换生产规格后，不需要调整设备参数，系 统从软件设计上确保并且实现了随动跟踪，这是本实用新型在实际使用中 最大的靓点。
5、 由于采用了PLC计算和控制，系统的准确性、安全性和可靠性高。
6、 由于没有选用特殊元器件，使得整个系统运行成本低、使用方便、 维护简单。
它能有效保证被探管子在超声波探伤时头尾相接，实现成批管子超声 波连续探伤。
下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明。 图1表示检测到上根管子尾部计时器开始计时，同时辊道开始追击示 意图2表示检测到下根管子头部计时器停止计时示意图； 图3是控制单元和传动单元控制框图。
图中1、探伤机夹持辊；2、前根管子；3、跟随辊；4、 SQ1光电开 关；5、第一追击辊；6、 SQ2接近开关；7、后根管子；8、第二追击辊; 9、 SQ3接近开关；10、受料辊；11、 HMI人机界面单元；12、 PLC的 CPU控制单元；13、操作台及模拟量、开关量输入单元；14、随辊道控 制驱动单元；15、第一追击辊道控制驱动单元；16、第二追击辊道控制驱 动单元；17、上料辊道控制驱动单元；18、超声波探伤机速度输入模拟量 �？椋�19、开关量输入�？椋�20、跟随辊道电机；21、第一追击辊道电机； 22、第二追击辊道电机；23、受料辊道电机。
具体实施方式
为了对本实用新型有一个清晰的了解,本实用新型可通过类似的对两 个物体的追击问题分析而给出理论指导，即前面一个物体向前以匀速直线 运行，后面一个物体在相距一定的距离内，以多快的速度，多长时间能追
上前面一个物体。假设前面一个物体的速度为VI，后面一个物体的速度 为V2 (V2〉V1),经过Sc的距离、需要时间tx可以追上，可以建立公式 Sc:(V2-Vl)tx ①为了方便，我们取V2:kVl
则tx=[i/ a-1) ]* (Sc/Vl) ②
设tl:Sc/Vl tl即为两个物体在参考点拉开的时间。
则:tx:[1/ (k-1) ]*U ③
式中tX为追击时间；即第二个物体追赶上第一个物体所需的时间。 tl为两个物体在参考点所拉开的时间；也即第一个物体尾部 通过参考点，至第二个物体头部到参考点时所经过的时间。
k为两个物体速度的倍数；即k二V2/Vl，其中VI为第一个物 体的速度，V2为第二个物体的速度。
如果我们把k设成一个定值，由此就可以通过两个物体在参考点所拉 开的时间tl,直接求得追上的时间"。
由了上面的理论指导,我们就把看似变化不断、测量困难的追踪问题， 转换成一个时间的问题。
图1和图2是结合上述理论设计的控制单元和传动单元控制完成前后 管子头尾精确无撞击并接的结构示意图。图1和图2表示的是检测到前根 管子2尾部开始计时追击的钢管追击示意图，在时序上，图l表示检测到 前根管子2尾部计时器开始计时，同时辊道开始追击，图2表示检测到后 根管子7头部计时器停止计时。
在对接区域之前设一个检测点,如图1中SQ1光电开关4(SQ1A、SQ1B) 所示，采用对射式光电开关检测管子头尾。
在第一追击辊5之前设第二个检测点,在第二追击辊8之前设第三个 检测点，实现较长辊道时的头尾縮短距离的粗追击。如图1中SQ2接近开 关6、 SQ3接近开关9所示，采用接近开关检测管子头尾。
本实用新型超声波探伤线钢管头尾无撞击连接跟随控制装置具体过 程可通过下面的实施步骤说明
1、 设备启动时，包括探伤机夹持辊1、跟随辊3、第一追击辊5、 第二追击辊8、受料辊IO，均以超声波主机速度运行；
2、 如果根管子的尾部通过了 SQ2接近开关6、并且后根管子7 的头部还没有到达SQ3接近开关9，则第二追击辊8、受料 辊10以追击速度运行，以减少管子头尾之间的距离；
3、 如果前根管子的尾部通过了 SQ2接近开关6、并且后根管子 7的头部通过了 SQ3接近开关9，则探伤机夹持辊1、跟随辊 3、第一追击辊5、第二追击辊8、受料辊IO带动前后管子以超声波主机速度VI运行；
4、 如果前根管子的尾部通过了SQ1光电开关4，计时器立即开 始计时，同时第一追击辊5、第二追击辊8、受料辊3，均以 追击速度运行；当后根管子7头部通过SQ1光电开关4时， 计时停止，此时计时值为tl;通过公式tx-[1/ (k-1) ]*tl， PLC计算出追击时间tx，控制后根管子7以追击速度运行tx 之后，变成跟随主机速度运行，到此完成两根管子头尾精确 无撞击并接跟随运动；
5、 以后的管子连续不断重复此过程。
本实用新型中两根管子的相对距离是随时变化、不确定的，而且更换 生产规格后，会引发设备各参数的变化，如果要检测其相对距离，检测设 备庞大、昂贵，并且实现起来困难重重。把距离的检测和控制转换成时间 的测量和控制，使得整个系统的硬件设计简单易行，只需要很少的检测开 关，同时巧妙地利用PLC的计算和计时器功能，实现了探伤机要求的无撞 击精确跟踪。
如图3所示PLC的CPU控制单元12是这一过程的控制中心，由 HMI人机界面单元11完成所有信号的采集分析、过程的计算、控制指令 给PLC的CPU控制单元12,控制传动单元前后管子完成无撞击精确跟踪。
操作台及模拟量、开关量输入单元13,执行PLC的CPU控制单元 12的指令。通过超声波探伤机速度输入模拟量�？�18,采入主机速度信 号；通过开关量输入�？�19采集SQ1光电开关4、 SQ2接近开关6、 SQ3 接近开关9等开关量信号。通过驱动单元中的跟随辊道控制躯动单元14、 第一追击辊道控制驱动单元15、第二追击辊道控制驱动单元16、上料辊 道控制驱动单元17控制跟随辊道电机20、第一追击辊道电机21、第二追 击辊道电机22、受料辊道电机23完成探伤机夹持辊l、跟随辊3、第一 追击辊5、第二追击辊8、受料辊10的运行速度。
通过理论分析，我们得出为了使管子在直线运动中追赶上前根管子 2并跟随运动，就得设计一个跟随辊道、 一个追击辊道。在实际应用中我 们设计了两个追击辊道，还有一个受料辊道，辊道的数量根据工艺要求来 增减；每段辊道要求能变速，所以采用变频器来控制辊道电机，保证iftA 跟随区的管子跟随运动，跟随区外的管子追击运动。
权利要求1、超声波探伤线钢管头尾无撞击连接跟随控制装置，包括控制前后管子移动的控制单元和驱动单元，传动单元带动前后管子一前一后运动，其特征是沿前后管子运动的轨迹线路上分别布置有前、中、后三个位置检测单元SQ1光电开关(4)、SQ2接近开关(6)和SQ3接近开关(9)；传动单元包括探伤机夹持辊(1)、跟随辊(3)、第一追击辊(5)、第二追击辊(8)、受料辊(10)，探伤机夹持辊(1)、跟随辊(3)、第一追击辊(5)、第二追击辊(8)及受料辊(10)沿前后管子运动的轨迹线路上布置。
2、 根据权利要求1所述的超声波探伤线钢管头尾无撞击连接跟随控 制装置，其特征是所述的第一追击辊(5)辊道之前固定有第二个检测 点，在第二追击辊(8)辊道之前设定有第三个检测点。
3、 根据权利要求1所述的超声波探伤线钢管头尾无撞击连接跟随控 制装置，其特征是所述的检测单元SQ1光电开关(4)采用对射式光电 开关SQ1A、 SQ1B检测管子头尾。
4、 ,根据权利要求1所述的超声波探伤线钢管头尾无撞击连接跟随控 制装置，其特征是所述的SQ2接近开关(6)、 SQ3接近开关(9)采用 接近开关。
专利摘要本实用新型是超声波探伤线钢管头尾无撞击连接跟随控制装置，包括控制前后管子移动的控制单元和驱动单元，传动单元带动前后管子一前一后运动，其特征是沿前后管子运动的轨迹线路上分别布置有前、中、后三个位置检测单元SQ1光电开关(4)、SQ2接近开关(6)和SQ3接近开关(9)；传动单元包括探伤机夹持辊(1)、跟随辊(3)、第一追击辊(5)、第二追击辊(8)、受料辊(10)，探伤机夹持辊(1)、跟随辊(3)、第一追击辊(5)、第二追击辊(8)及受料辊(10)沿前后管子运动的轨迹线路上布置。它结构简单、功能完善、控制系统可靠性高、能满足不同管径、不同管子长度要求。
文档编号G01N29/04GK201237585SQ20082002987
公开日2009年5月13日 申请日期2008年8月6日 优先权日2008年8月6日
发明者驰 徐, 萍 樊 申请人:中国重型机械研究院
专业数控铣床产品供应商
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