专利名称：卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机的制作方法
技术领域：
本发明属于超声波探伤设备技术领域，尤其涉及一种卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机。
背景技术：
超声波探伤是在不破坏工件的前提下检查其体积内部缺陷，是国家重大工程和各类重要民用品制造中质量保障的一项关键技术。核电站设备、大型发电设备的主要零部件及各种大型管道、桥梁构件、海洋、航空等领域大型工件等均需进行无损或超声波探伤，以确保设备的全寿命安全运行。超声波自动化探伤在美、日、德等发达国家已应用，而其关键技术可参考信息难以获取。在国内，钢管焊缝的超声波自动化探伤应用较广泛。实用新型专利“一种门式行车探伤机”(CN201653987U)，主要针对大型螺旋焊管的焊缝进行自动化超声波探伤，探伤时， 行车在龙门架上的轨道上移动，沿焊缝走向探伤，可同时探测焊缝区域内不同深度处质量，但其不能实现对于工件表面及全部体积探测，不能适应其它工艺规程要求。目前生产中所常用的超声波探伤多数为手工操作，即工件表面分区、操作者手持探头、眼观示波器的方式，主要依据个人技术和经验进行评判，探测效果、个人水准难以统一。手工探伤工人劳动强度大，每个工件探伤所需时间较长，生产周期大幅延长，甚至已经成为制约某些企业整个生产工艺链的瓶颈，严重影响生产进度和生产效率；此外，由于具有探伤资质的操作人员较少，工人经常加班加点，造成疲劳操作，探测过程易于产生误判，特别是人体生理特征，如注意力、手操作力、速度、稳定性均不能持久，在一定程度上影响工件探伤的可靠性和准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机，通过其实现自动超声波探伤检测，以提高探伤生产率，缩短生产周期，增强可靠性，改善手工探伤劳动强度大、并避免手工探伤人体生理特征带来的操作不稳定等问题。本发明基本思想是待测工件固定不动，放置于工作台面上，且回转体类工件轴线应与内外环形导轨的中心重合。由可绕环形导轨作圆周运动的探测小车、可沿铅垂方向导轨移动的探测臂及末端探头共同实现预期轨迹探伤工艺要求，并且，整机可完全沉于工作台面之下，以减小高度空间。本发明所采用的技术方案如下
本发明主要包括顶部为工作平台的机座、探测小车，在机座的工作平台上同心的设有内圆环导轨和外圆环导轨，在内圆环导轨和外圆环导轨之间的工作平台上沿圆周方向均匀地设有三条径向卡爪导轨，每条卡爪导轨上移动副安装有一个卡爪，探测小车由小车基座、安装于小车基座下部的滚轮、垂直安装于小车基座之上的立柱、设于立柱一侧的垂直导轨、与垂直导轨移动副连接的横梁及通过探头连杆与横梁移动副连接的探头构成，探测小车有三个，分别为与内圆环导轨滚动接触的内探测小车和与外圆环导轨滚动接触的第一外探测小车、第二外探测小车；在机座的工作平台上开有一个对称中心线为径向的将内圆环导轨断开的内探测小车升降井和两个对称中心线为径向的分别将外圆环导轨断开的第一外探测小车升降井、第二探测小车升降井，在内圆环导轨上与内探测小车升降井井口对应的位置设有内沉井对接导轨活动托板、内探测小车升降井井口上设有与内沉井对接导轨活动托板联动的对应面上有与内圆环导轨对接的弧形导轨段的内升降井翻板，在外圆环导轨上与第一外探测小车升降井和第二探测小车升降井的井口对应的位置分别设有第一外沉井对接导轨活动托板、第一外探测小车升降井井口上设有与第一外沉井对接导轨活动托板联动的对应面上有与外圆环导轨对接的弧形导轨段的第一外升降井翻板，以及第二外沉井对接导轨活动托板、第二探测小车升降井井口上设有与第二外沉井对接导轨活动托板联动的对应面上有与外圆环导轨对接的弧形导轨段的第二外升降井翻板。上述所有卡爪为同步移动；
所述内探测小车能够与内沉井对接导轨活动托板互锁，第一外探测小车能够与第一外沉井对接导轨活动托板互锁，第二外探测小车能够与第二外沉井对接导轨活动托板互锁。
本发明的工作原理是工件落定于工作平台上后，由三个圆周方向均布的卡爪找正中心并固定；在工作平台上设置内、外圆环导轨，其中心与圆周方向均布的卡爪所确定的中心重合，活动托板托动探测小车上升至工作台面，活动托板上的对接导轨与工作平台上的导轨相接形成完整的内、外圆环导轨；内圆环导轨上有一台探测小车，外圆环导轨上有两台探测小车，探测小车与圆环导轨之间通过四个小滚轮滚动支承并定位，每个探测小车均可沿各自导轨作环形圆周运动；而每个探测小车由基座、立柱、导轨及横梁等组成，基座下安有四个小滚轮，可沿导轨作圆周运动，立柱上开有铅垂方向导轨，使横梁可沿导轨作垂直移动，横梁末端通过探头连杆移动副连接超声波探头，探头既可沿横梁横向移动，同时探头与探头连杆为铰链连接，可转动以适应不同类型工件；通过探测小车的圆周运动、横梁的铅垂移动及探头的横向移动和摆动共同完成不同大小、形状工件预期工艺轨迹的自动探伤。此外，在非工作状态，探伤机各探测小车归位，被锁定在对应的活动托板上，并与活动托板一起沉入工作平台以下，相应的翻板转过180度盖平工作平台，可节省工作空间并便于工件吊装。目前我国正在建立自动化超声波探伤的技术标准和规范，而随着生产的不断发展，自动化超声波探伤将是无损检测领域的必由之路。本发明旨在提高生产效率、改善劳动条件、提高产品安全质量，具有重要的实际技术价值。本发明与现有技术相比具有如下优点可适应不同规格、多种工件的自动探测；效率高；结构简单，成本低，占地空间小；增强了可靠性，改善和避免了手工探伤劳动强度大、手工探伤人体生理特征带来的操作不稳定等问题。
图I为本发明卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机的结构示意图； 图2为本发明卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机收藏状态示意 图3为本发明卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机探测直筒节工作状态不意图；图4为本发明卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机探测过渡筒节工作状态不意 图5为本发明卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机探测饼子类工件工作状态示意 图6为本发明卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机凸封头类工件工作状态不意 图7为本发明卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机凹封头类工件工作状态示意图。
具体实施例方式如下将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图I所示，本发明所涉及卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机组成包括顶部为工作平台I的机座、内圆 环导轨2、外圆环导轨3、内沉井对接导轨活动托板4、内探测小车基座5、内探测小车立柱6、内探测小车垂直导轨7、内探测小车横梁8、内探头9、第一外沉井对接导轨活动托板10、第一外探测小车基座11、第一外探测小车立柱12、第一外探测小车垂直导轨13、第一外探测小车横梁14、第一外探头15、第二外沉井对接导轨活动托板16、第二外探测小车基座17、第二外探测小车立柱18、第二外探测小车垂直导轨19、第二外探测小车横梁20、第二外探测小车探测臂21、第二外探测小车探头22、卡爪23、内升降井翻板24、第一外升降井翻板25、第二外升降井翻板26。在本发明探伤机的工作平台I上设置有同心的内圆环导轨2和外圆环导轨3，在内、外圆环导轨之间设置三个结构相同、沿圆周方向均布的卡爪23，三个卡爪均可沿径向同步移动，以适应不同工件大小的定位需求，三个卡爪23所确定的中心与内圆环导轨2和圆环外导轨3所确定的中心重合；在内圆环导轨2上有一台内探测小车，内探测小车包括内探测小车基座5、内探测小车立柱6、内探测小车垂直导轨7、内探测小车横梁8。其中，内探测小车基座5下支撑四个滚轮，与内圆环导轨2滚动接触，可沿内圆环导轨2作圆周运动或锁定，内探测小车基座5的上侧垂直固联内探测小车立柱6，内探测小车立柱6 —侧设置内探测小车垂直导轨7，内探测小车横梁8可沿内探测小车垂直导轨7作铅垂方向上下移动；在内探测小车横梁8的末端通过内探头连杆移动副安装有内探头9，内探头9与内探头连杆铰链连接，内探头连杆可相对于内探测小车横梁8作伸缩移动，同时内探头9通过铰链可被动转动，以适应不同工件外形的姿态要求。在外圆环导轨3上，设置两台探测小车。其中，第一外探测小车由第一外探测小车基座11、第一外探测小车立柱12、第一外探测小车垂直导轨13、第一外探测小车横梁14组成。第一外探测小车基座11下支撑有四个滚轮，与外圆环导轨3滚动接触，可沿外圆环导轨3作圆周运动，第一外探测小车基座11的上侧垂直固联有第一外探测小车立柱12，第一外探测小车立柱12内侧设置第一外探测小车垂直导轨13，第一外探测小车横梁14可沿第一外探测小车垂直导轨13作铅垂方向上下移动；在第一外探测小车横梁14的末端通过第一外探头连杆移动副安装有第一外探头15，第一外探头15与第一外探头连杆铰链连接，第一外探头连杆可相对于第一外探测小车横梁14作横向移动，第一外探头15通过铰链可被动转动，以适应不同工件外形要求。
第二外探测小车包括第二外探测小车基座17、第二外探测小车立柱18、第二外探测小车垂直导轨19、第二外探测小车横梁20、第二外探测小车探头22。第二外探测小车基座17下支撑有四个滚轮，与外圆环导轨3滚动接触，可沿外圆环导轨3作圆周运动，第二外探测小车基座17的上侧垂直固联有第二外探测小车立柱18，第二外探测小车立柱18的内侧设置第二外探测小车垂直导轨19，第二外探测小车横梁20可沿第二外探测小车垂直导轨19作铅垂方向上下移动，在第二外探测小车横梁20的末端移动副安装有第二外探头连杆，第二外探头连杆包括第二外探测小车探测臂21，第二外探测小车探测臂21上移动副安装有铰链杆，铰链杆的末端铰链连接第二外探测小车探头22 ;第二外探测小车探测臂21可相对于第二外探测小车横梁20作横向移动，第二外探测小车探头22通过铰链杆可相对第二外移动，同时可通过铰链被动转动，以适应不同尺寸规格封头类工件要求。工作平台上开有一个对称中心线为径向的将内圆环导轨断开的内探测小车升降井和两个对称中心线为径向的分别将外圆环导轨断开的第一外探测小车升降井、第二探测小车升降井。在内圆环导轨2的相对于内探测小车升降井井口位置上设计有内沉井对接导轨活动托板4，在内探测小车升降井井口上设有与内沉井对接导轨活动托板4联动的对应 面上有与内圆环导轨2对接的弧形导轨段的内升降井翻板24 ；同样地，在外圆环导轨3上与第一外探测小车升降井、第二探测小车升降井井口位置对应的设计有第一外沉井对接导轨活动托板10和第二外沉井对接导轨活动托板16，两对接导轨活动托板错开一定角度，在第一外探测小车升降井和第二探测小车升降井的井口上分别设有与第一外沉井对接导轨活动托板10联动的对应面上有与外圆环导轨3对接的弧形导轨段的第一外升降井翻板25，以及与第二外沉井对接导轨活动托板16联动的对应面上有与外圆环导轨3对接的弧形导轨段的第二外升降井翻板26。其中非工作状态，内沉井对接导轨活动托板4与内探测小车互锁，第一外沉井对接导轨活动托板10与外第一外探测小车互锁，它们可同时升或降当降下藏于工作平台之下时，内升降井翻板24、第一外升降井翻板25同时翻转180度盖住相应的升降井井口并分别对接内、外圆环导轨，为后续工作状态提供条件。当上升至与工作平台平齐时，内沉井对接导轨活动托板4和第一外沉井对接导轨活动托板10分别对接内、夕卜圆环导轨，解开互锁，内探测小车沿内圆环导轨2、第一外探测车沿外圆环导轨3做环形圆周运动；第二外沉井对接导轨活动托板16与第二外探测车互锁，可一起升或降，当内探测小车、第一外探测车工作时，第二外沉井对接导轨活动托板16与第二外探测车藏于工作台面以下，第二外升降井翻板26翻转180度盖住第二探测小车升降井井口并对接外圆环导轨3 ;当探测封头类工件时，内沉井对接导轨活动托板4与内探测小车、第一外沉井对接导轨活动托板10与第一外探测小车藏于工作平台以下，翻板24、25翻转180度盖住相应井口并对接内、外圆环导轨，第二外沉井对接导轨活动托板16与第二外探测小车升至与工作平台平齐，导轨对接、解开互锁，第二外探测车沿外圆环导轨3做环形圆周运动。本发明卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机具有双工作状态内探测小车、第一外探测小车一起工作，用于直筒节、过渡节、饼子类工件的探测；第二外探测小车用于封头类件探测，封头工件处于两种状态凹面向上、凸面向上。当内探测小车、第一外探测车一起工作时，第二外探测车藏于工作平台以下；当第二外探测小车工作时，内探测小车、第一外探测小车藏于工作平台以下。在非工作状态，三个探测小车可同时沉入工作平台以下，如图2所示。探测直筒节、过渡节工件时，如图3、4所示，首先吊入工件，放置于工作平台I上，移动三个卡爪23进行对中并固定工件；打开内、第一外探测小车升降井的井口所盖翻板24、25，升起内、第一外探测小车，使内、外圆环导轨分别对接，并调整探头至指定位置，内、第一外探测小车沿内、外圆环导轨连续匀速运动，同时水平横梁沿垂直导轨上下匀速移动，实现内、外表面连续探测。探伤完毕后，探测小车归位，下沉工作平台之下，关闭井口翻板，吊出工件。探测封头、饼子类时，如图5、6、7所示，首先吊入工件，放置于工作平台I上，移动三个卡爪23进行对中并固定工件；打开第二外探测小车的升降井的井口所盖翻板26，升起第二外探测小 车，使外圆环导轨对接，并调整探头至指定位置，第二外探测小车沿轨道连续匀速运动，水平横梁沿垂直导轨上下移动，同时第二外探测小车探测臂21沿第二外探测小车横梁20作横向移动，三个运动联动实现对封头的探伤。
权利要求
1.一种卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机，包括顶部为工作平台的机座、探测小车，其特征是在机座的工作平台上同心的设有内圆环导轨和外圆环导轨，在内圆环导轨和外圆环导轨之间的工作平台上按圆周等分地设有三条以上的径向卡爪导轨，每条卡爪导轨上移动副安装有一个卡爪，探测小车由小车基座、安装于小车基座下部的滚轮、垂直安装于小车基座之上的立柱、设于立柱一侧的垂直导轨、与垂直导轨移动副连接的横梁及通过探头连杆与横梁移动副连接的探头构成，探测小车有三个，分别为与内圆环导轨滚动接触的内探测小车和与外圆环导轨滚动接触的第一外探测小车、第二外探测小车；在机座的工作平台上开有一个对称中心线为径向的将内圆环导轨断开的内探测小车升降井和两个对称中心线为径向的分别将外圆环导轨断开的第一外探测小车升降井、第二探测小车升降井，在内圆环导轨上与内探测小车升降井井口对应的位置设有内沉井对接导轨活动托板、内探测小车升降井井口上设有与内沉井对接导轨活动托板联动的对应面上有与内圆环导轨对接的弧形导轨段的内升降井翻板，在外圆环导轨上与第一外探测小车升降井和第二探测小车升降井的井口对应的位置分别设有第一外沉井对接导轨活动托板、第一外探测小车升降井井口上设有与第一外沉井对接导轨活动托板联动的对应面上有与外圆环导轨对接的弧形导轨段的第一外升降井翻板，以及第二外沉井对接导轨活动托板、第二探测小车升降井井口上设有与第二外沉井对接导轨活动托板联动的对应面上有与外圆环导轨对接的弧形导轨段的第二外升降井翻板。
2.根据权利要求I所述的卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机，其特征是所有卡爪为同步移动。
3.根据权利要求I所述的卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机，其特征是所述内探测小车能够与内沉井对接导轨活动托板互锁，第一外探测小车能够与第一外沉井对接导轨活动托板互锁，第二外探测小车能够与第二外沉井对接导轨活动托板互锁。
全文摘要
本发明涉及一种卧藏式内外环形移动小车机器人超声波自动探伤机，包括顶部为工作平台的机座、探测小车，其特征是在机座的工作平台上同心的设有内圆环导轨和外圆环导轨，在工作平台上按圆周等分地设有三条以上的径向卡爪导轨，每条卡爪导轨上移动副安装有卡爪，探测小车有三个，分别为与内圆环导轨滚动接触的内探测小车和与外圆环导轨滚动接触的第一外探测小车、第二探测小车；在工作平台上开有内探测小车升降井、第一外探测小车升降井、第二探测小车升降井，在探测小车升降井井口上设有能与内圆环导轨和外圆环导轨导轨对接的沉井对接导轨活动托板及翻板。其优点是可适应多种工件的自动探测；效率高；结构简单，成本低，占地空间小。
文档编号G01N29/04GK102809602SQ20121026468
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者周玉林, 曾达幸, 赵永生, 侯雨雷, 姚建涛, 沈二强 申请人:燕山大学