超声波探伤轮驱动机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种超声波探伤轮驱动机器人，包括行走机构、检测执行机构及耦合剂涂刷机构，行走机构包括机架和安装在机架底部的行走轮，检测执行机构包括检测执行部和带动检测执行部进行直线往复运动的导向部，检测执行部位于导向部的左侧，检测执行部包括超声波探头、超声波探头夹持件、带动超声波探头旋转的旋转电机以及带动超声波探头、超声波探头夹持件和旋转电机整体上升或下降的升降驱动结构，升降驱动结构与导向部相连，耦合剂涂刷机构包括通过耦合剂输送管路依次相连的耦合剂容器、齿轮泵和耦合剂刷。本实用新型成本较低，易于加工制造，可提高工作效率和检测精度，降低劳动强度。
【专利说明】超声波探伤轮驱动机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型属于超声波探伤辅助装置领域，尤其涉及一种超声波探伤轮驱动机器人。
【背景技术】
[0002]超声波探伤因具备良好的方向性、相当高的强度和穿透能力、在两种传播介质的界面上能产生反射、折射和波形转换以及对人体无伤害等优点，而常常被作为压力容器、造船、锅炉等设备制造过程中的无损检测方法之一。
[0003]现有的超声波探伤的主要操作步骤除了探伤要求确定、探伤仪调整等准备工作夕卜，主要包括清理、刷耦合剂、检测缺陷、缺陷位置和形状确定等。其中，清理过程需采用钢刷等工具清理需要探伤部位及周围的铁屑、焊渣、灰尘等污物；刷耦合剂的过程中，超声波探伤常用专用面粉做的稀浆糊、机油等作为耦合剂，操作人员将耦合剂涂刷在需要检测的位置上，人工超声波探伤方法采用刷一段耦合剂，检测一段的探伤方法；超声波检测过程中，根据超声波检测的原理和国家标准要求，斜探头应垂直于焊缝中心线放置在检测面上，作锯齿状扫查，探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝接头截面，在保持探头垂直焊缝作前后移动的同时，还应作10°?15°的左右转动；判断缺陷形状过程中，如果在检测过程中发现有缺陷的位置，需要停止检测，通过前后、左右转动和环绕转动判断缺陷的位置、种类，并做记录。
[0004]采用人工方法进行超声波探伤检测存在工作效率低、影响后续工作进度和劳动强度大等缺点，现以压力容器对该人工方法的缺陷进行解释说明:工作效率低，由于压力容器筒体的圆形特点，在顶部及其附近位置不利于刷耦合剂和检测，一般单次检测120°，然后通过专用工装将压力容器旋转120°，再进行检测，需要三次才能将压力容器的一个筒节检测完毕，不光劳动强度大，而且工作效率很低；影响后序工作进度，压力容器的制造过程一般是先进行焊接，通过检测后才能进行修补、焊接附件、压力试验和上油漆等工作，在超声波检测时，必须停止其它工作，超声波探伤的低效率严重影响压力容器的制造速度；精度比较低，国家标准对于探头的最大移动速度、锯齿形移动的距离都有明确的要求，由于受精力集中程度、操作细心程度和检测人员的劳累程度等方面的影响要求，很难达到标准要求，影响实际检测的结果；劳动强度大，压力容器超声波探伤一般至少需要两个操作人员，一个操作人员刷耦合剂，另外一个进行检测，在转动压力容器时，还需要一个人到外面操作，另外一个人观察转动角度，长时间手持探头，采用固定姿势和均匀的压紧力造成检测人员的劳动强度比较大。
[0005]由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。
实用新型内容
[0006]本实用新型为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种超声波探伤轮驱动机器人，该机器人能协助人工操作，完成探伤任务，有利于提高工作效率及降低劳动强度。
[0007]本实用新型所采用的技术方案为:
[0008]超声波探伤轮驱动机器人，包括行走机构、检测执行机构及耦合剂涂刷机构，行走机构包括机架和安装在机架底部的行走轮，检测执行机构位于机架的左侧且该检测执行机构包括检测执行部和带动检测执行部进行直线往复运动的导向部，检测执行部位于导向部的左侧，检测执行部包括超声波探头、超声波探头夹持件、带动超声波探头旋转的旋转电机以及带动超声波探头、超声波探头夹持件和旋转电机整体上升或下降的升降驱动结构，升降驱动结构与导向部相连，耦合剂涂刷机构包括通过耦合剂输送管路依次相连的耦合剂容器、齿轮泵和耦合剂刷，耦合剂容器安装在机架顶部的右上方，齿轮泵安装在机架顶部，耦合剂刷位于超声波探头的前方。
[0009]所述导向部包括直线滑轨、套置在直线滑轨上的同步带、安装在同步带上的滑块以及驱动同步带运转的步进电机。
[0010]所述升降驱动结构包括安装在上述滑块上的直线电机，该直线电机的电机轴朝下。
[0011 ] 所述检测执行部还包括用于安装旋转电机的旋转电机定位架，旋转电机定位架包括上支架和下支架，上支架上开设有可供旋转电机通过的通槽，旋转电机与下支架固连且旋转电机的电机轴朝下，上述直线电机位于旋转电机的一侧且该直线电机的机身与上支架固连，直线电机的电机轴与下支架相连。
[0012]所述旋转电机定位架上还安装有旋转电机升降导杆，旋转电机升降导杆和直线电机分别位于旋转电机的两侧，该旋转电机升降导杆的下端与下支架固连、上端可沿上支架上下移动。
[0013]所述旋转电机的电机轴通过旋转轴与超声波探头夹持件相连，旋转轴的上部与下支架固连，旋转轴的下部与超声波探头夹持件相连且两者之间设置有压缩弹簧。
[0014]所述超声波探头夹持件的顶部设置有拨叉状连接板，超声波探头通过横轴铰接在该拨叉状连接板的叉口处。
[0015]所述行走轮有四个,其分别为左前行走轮、左后行走轮、右前行走轮和右后行走轮，其中，左前行走轮与右后行走轮为主动轮、左后行走轮与右前行走轮为从动轮，或者左前行走轮与右后行走轮为从动轮、左后行走轮与右前行走轮为主动轮，两个主动轮分别由第一驱动电机和第二驱动电机驱动；所述第一、第二驱动电机分别通过电机定位板安装在机架底部，第一、第二驱动电机分别通过联轴器与由其驱动的主动轮的轮轴相连。
[0016]所述直线电机的电机轴与下支架的接触处设置有第一导套，旋转电机升降导杆与上支架的接触处设置有第二导套。
[0017]所述机架的左侧顶部固连有用于安装导向部的竖板，机架的右侧顶部固连有用于安装耦合剂容器的支撑板，该支撑板呈倒置的L型，机架的左侧顶部还安装有对上述行走机构、检测执行机构、耦合剂涂刷机构以及升降驱动结构进行控制的驱动控制箱。
[0018]由于采用了上述技术方案，本实用新型所能取得的有益效果为:
[0019]1、本实用新型能够降低劳动强度，本实用新型将涂刷耦合剂及探头夹持等重劳动内容由其自身来完成，同时配合转动压力容器即可完成检测，极大地降低了检测人员的劳动强度。
[0020]2、本实用新型能够提高工作效率，进行超声波探伤检测时，检测人员只需要在压力容器内部操作，不需要人工涂刷耦合剂，大大提高了检测效率；伴随着检测效率的提高，会加快整个加工生产的效率，减少因为检测效率低而造成的误工现象。
[0021]3、本实用新型能够提高检测精度，本实用新型能使超声波探头和压力容器壁之间有比较合适和稳定的压紧力，避免由于检测人员的劳累、紧张等人为因素造成的压力和方向不均的现象。
[0022]4、本实用新型结构简单，制作成本较低，易于加工制造，控制简易方便，精确度较闻，应用于实际生广，可大大提闻超声波探伤的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的正视图。
[0024]图2为本实用新型的左视图。
[0025]图3为本实用新型的俯视图。
[0026]其中，
[0027]1、行走机构101、机架102、左前行走轮103、右前行走轮104、左后行走轮105、右后行走轮106、竖板107、支撑板108、控制箱定位板109、第一驱动电机110、电机定位板111、联轴器112、夹紧板2、导向部201、步进电机202、同步带203、直线滑轨204、滑块
3、检测执行部301、直线电机302、直线电机的电机轴303、第一导套304、直线电机定位架305、旋转电机306、上支架307、下支架308、旋转电机升降导杆309、第二导套310、旋转轴311、压缩弹簧312、超声波探头夹持件定位板313、拨叉状连接板314、超声波探头夹持件315、超声波探头316、支撑架4、耦合剂涂刷机构401、耦合剂容器402、耦合剂输送管路403、齿轮泵404、耦合剂刷5、驱动控制箱
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型并不限于这些实施例。
[0029]如图1至图3所示，超声波探伤轮驱动机器人，包括行走机构1、检测执行机构及耦合剂涂刷机构4。
[0030]如图2及图3所示，所述行走机构包括机架101和安装在机架101底部的行走轮，行走轮有四个，其分别为左前行走轮102、左后行走轮104、右前行走轮103和右后行走轮105，其中，左前行走轮102与右后行走轮105为主动轮、左后行走轮104与右前行走轮103为从动轮，或者左前行走轮102与右后行走轮105为从动轮、左后行走轮104与右前行走轮103为主动轮，也就是说，这四个行走轮中有两个是主动轮，另外两个是从动轮，两个主动轮中的一个位于机架101底部的前侧，另一个位于机架101底部的后侧，且这两个主动轮需同时满足一个位于机架101底部的左侧，另一个位于机架101底部的右侧，两个主动轮分别由第一驱动电机109和第二驱动电机驱动；所述第一、第二驱动电机分别通过电机定位板110安装在机架101底部，第一、第二驱动电机分别通过联轴器111与由其驱动的主动轮的轮轴相连，从动轮随主动轮的转动而转动，通过行走机构I中的第一、第二驱动电机的单独动作或配合动作，可以使本实用新型作出前进、后退或转弯等动作。
[0031 ] 如图1至图3所示，检测执行机构位于机架101的左侧且该检测执行机构包括检测执行部3和带动检测执行部3进行直线往复运动的导向部2;导向部2包括直线滑轨203、套置在直线滑轨203上的同步带202、安装在同步带202上的滑块204以及驱动同步带202运转的步进电机201 ;检测执行部3位于导向部2的左侧，检测执行部3包括超声波探头315、超声波探头夹持件314、带动超声波探头315旋转的旋转电机305以及带动超声波探头315、超声波探头夹持件314和旋转电机305整体上升或下降的升降驱动结构，超声波探头夹持件314的顶部设置有拨叉状连接板313，超声波探头315通过横轴铰接在该拨叉状连接板313的叉口处，从而能够实现超声波探头315的自动找平，方便在检测压力容器的环焊缝时，满足探头的前后、左右小幅度的转动要求；升降驱动结构包括直线电机301，直线电机301通过直线电机定位架304安装在上述滑块204上，通过滑块204的往复运动带动检测执行部进行整体左右往复运动，该直线电机的电机轴302朝下；所述检测执行部3还包括用于安装旋转电机305的旋转电机定位架，旋转电机定位架包括上支架306和下支架307，上支架306上开设有可供旋转电机305通过的通槽，旋转电机305与下支架307固连且旋转电机305的电机轴朝下,上述直线电机301位于旋转电机305的一侧且该直线电机301的机身与上支架306固连，直线电机的电机轴302与下支架307相连；旋转电机定位架上还安装有旋转电机升降导杆308，旋转电机升降导杆308和直线电机301分别位于旋转电机305的两侧，该旋转电机升降导杆308的下端与下支架307固连、上端可沿上支架306上下移动；直线电机的电机轴302与下支架307的接触处设置有第一导套303，旋转电机升降导杆308与上支架306的接触处设置有第二导套309，直线电机301通过第一导套303带动下支架307上下往复运动，同时旋转电机升降导杆308通过第二导套309起导向作用，从而实现了旋转电机305与超声波探头夹持件整体位置的上升或下降；旋转电机305的电机轴通过旋转轴310与超声波探头夹持件314相连，旋转轴310的上部通过轴套与下支架307固定连接，旋转轴310的下部与超声波探头夹持件314相连且两者之间设置有压缩弹簧311。
[0032]本实用新型中的检测执行部通过直线电机301的驱动来实现超声波探头夹持件314等的上下移动，并可通过压缩弹簧311来控制超声波探头315的最终受力在规定的范围内变化，维持超声波探头315和压力容器壁之间的受力，在本实用新型开始工作前和工作结束后，通过直线电机301将超声波夹持件314及其所夹持的超声波探头315进行提升，避免了对超声波探头315不必要的磨损，采用旋转电机305驱动超声波探头315转动，可完成在正常检测和判断缺陷形状时的转动动作。
[0033]如图1及图3所示，耦合剂涂刷机构4包括通过耦合剂输送管路402依次相连的耦合剂容器401、齿轮泵403和耦合剂刷404，耦合剂容器401安装在机架101顶部的右上方，齿轮泵403安装在机架101顶部，上述超声波探头夹持件314的上方设置有超声波探头夹持件定位板312，该超声波探头夹持件定位板312安装在旋转轴310下部的支撑架316上，超声波探头夹持件定位板312呈L状，耦合剂刷404安装在该超声波探头夹持件定位板312上，且耦合剂刷404位于超声波探头315的前方，耦合剂刷404在前面涂刷耦合剂，超声波探头315紧随其后进行探伤。
[0034]如图1及图3所示，所述机架101的左侧顶部固连有用于安装导向部2的竖板106，机架101的右侧顶部固连有用于安装耦合剂容器401的支撑板107，该支撑板107呈倒置的L型，耦合剂容器401通过位于支撑板107前后两侧的夹紧板112实现其在支撑板107的安装定位，机架101的左侧顶部还安装有对上述行走机构1、检测执行机构、耦合剂涂刷机构4以及升降驱动结构进行控制的驱动控制箱5，驱动控制箱5通过安装在机架101顶部前后两侧的控制箱定位板108实现其在机架101上的夹紧定位，驱动控制箱5用于盛放和安装上述各电机的驱动器和控制板等。
[0035]本实用新型中未述及的部分，采用或借鉴已有技术即可实现。
[0036]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0037]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0038]尽管本文中较多的使用了诸如行走机构1、机架101、竖板106、控制箱定位板108、导向部2、同步带202、检测执行部3、直线电机301、上支架306、第二导套309、拨叉状连接板313、耦合剂涂刷机构4、齿轮泵403、耦合剂刷404等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
[0039]需要进一步说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型的精神所作的举例说明。本实用新型所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【权利要求】
1.超声波探伤轮驱动机器人，其特征在于:包括行走机构、检测执行机构及耦合剂涂刷机构，行走机构包括机架和安装在机架底部的行走轮，检测执行机构位于机架的左侧且该检测执行机构包括检测执行部和带动检测执行部进行直线往复运动的导向部，检测执行部位于导向部的左侧，检测执行部包括超声波探头、超声波探头夹持件、带动超声波探头旋转的旋转电机以及带动超声波探头、超声波探头夹持件和旋转电机整体上升或下降的升降驱动结构，升降驱动结构与导向部相连，耦合剂涂刷机构包括通过耦合剂输送管路依次相连的耦合剂容器、齿轮泵和耦合剂刷，耦合剂容器安装在机架顶部的右上方，齿轮泵安装在机架顶部，耦合剂刷位于超声波探头的前方。
2.根据权利要求1所述的超声波探伤轮驱动机器人，其特征在于:所述导向部包括直线滑轨、套置在直线滑轨上的同步带、安装在同步带上的滑块以及驱动同步带运转的步进电机。
3.根据权利要求2所述的超声波探伤轮驱动机器人，其特征在于:所述升降驱动结构包括安装在上述滑块上的直线电机，该直线电机的电机轴朝下。
4.根据权利要求3所述的超声波探伤轮驱动机器人，其特征在于:所述检测执行部还包括用于安装旋转电机的旋转电机定位架，旋转电机定位架包括上支架和下支架，上支架上开设有可供旋转电机通过的通槽，旋转电机与下支架固连且旋转电机的电机轴朝下，上述直线电机位于旋转电机的一侧且该直线电机的机身与上支架固连，直线电机的电机轴与下支架相连。
5.根据权利要求4所述的超声波探伤轮驱动机器人，其特征在于:所述旋转电机定位架上还安装有旋转电机升降导杆，旋转电机升降导杆和直线电机分别位于旋转电机的两侦牝该旋转电机升降导杆的下端与下支架固连、上端可沿上支架上下移动。
6.根据权利要求4所述的超声波探伤轮驱动机器人，其特征在于:所述旋转电机的电机轴通过旋转轴与超声波探头夹持件相连，旋转轴的上部与下支架固连，旋转轴的下部与超声波探头夹持件相连且两者之间设置有压缩弹簧。
7.根据权利要求1所述的超声波探伤轮驱动机器人，其特征在于:所述超声波探头夹持件的顶部设置有拨叉状连接板，超声波探头通过横轴铰接在该拨叉状连接板的叉口处。
8.根据权利要求1所述的超声波探伤轮驱动机器人，其特征在于:所述行走轮有四个，其分别为左前行走轮、左后行走轮、右前行走轮和右后行走轮，其中，左前行走轮与右后行走轮为主动轮、左后行走轮与右前行走轮为从动轮，或者左前行走轮与右后行走轮为从动轮、左后行走轮与右前行走轮为主动轮，两个主动轮分别由第一驱动电机和第二驱动电机驱动；所述第一、第二驱动电机分别通过电机定位板安装在机架底部，第一、第二驱动电机分别通过联轴器与由其驱动的主动轮的轮轴相连。
9.根据权利要求5所述的超声波探伤轮驱动机器人，其特征在于:所述直线电机的电机轴与下支架的接触处设置有第一导套，旋转电机升降导杆与上支架的接触处设置有第二导套。
10.根据权利要求1所述的超声波探伤轮驱动机器人，其特征在于:所述机架的左侧顶部固连有用于安装导向部的竖板，机架的右侧顶部固连有用于安装耦合剂容器的支撑板，该支撑板呈倒置的L型，机架的左侧顶部还安装有对上述行走机构、检测执行机构、耦合剂涂刷机构以及升降驱动结构进行控制的驱动控制箱。
【文档编号】G01N29/04GK203838115SQ201420191405
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】胡效东, 刘宪福, 王超, 闵迎亚 申请人:山东科技大学