一种四探头超声波探伤多自由度探头架的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种四探头超声波探伤多自由度探头架，包括微调单元、粗调单元、换向单元、探头座，其中：四个探头座共用一个滑轨，滑轨为四面均开有燕尾槽的长方体，探头座与微调单元、粗调单元串联连接，其中粗调单元具有一个移动副和一个转动副，以调节探头座与工件的距离并适应不同回转半径的工件，微调单元具有两个转动副，以适应工件表面的形状。本实用新型可同时夹持四个超声波探头，每个探头都具有粗调、微调功能，调整准确、灵活、方便，且四个探头可同时改变探测方向，调整效率高。
【专利说明】一种四探头超声波探伤多自由度探头架
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于大型压力容器的超声波无损探伤检测设备领域，特别涉及一种四探头超波探伤多自由度探头架。
【背景技术】
[0002]大型压力容器在石油、化工、锅炉、核电、水电等领域有着广泛的应用，对工件的质量要求也极为严格，目前主要通过超声波探伤来控制工件的质量。为保证超声波探伤的准确性，需要使探头与被检测工件之间的耦合良好，这就要求探头架能灵活的调节探头与被检测工件之间的相对位置，使探头与工件之间达到最优的耦合状态。
[0003]为提高超声波探伤效率，一般同时使用多个超声波探头来对同一个工件进行超声波探伤，要求探头架能同时夹持多个超声波探头，且能保证每个探头都能与工件之间耦合良好。超声波探头分为直探头和斜探头，斜探头探伤具有方向性。对于一般工件的斜探头超声波检测，需要对工件的每个位置进行四个相互垂直方向的检测，对于斜探头探伤要求探头架能改变探头的探测方向。
[0004]探头架的设计直接关系到超声波探伤的检测效率和准确性，目前应用于大型压力容器的超声波探伤探头架，可同时夹持的探头数量较少，体积较大，且调节繁琐，大大影响了探伤效率。
【发明内容】
[0005]为克服现有探头架的不足，本实用新型提供一种四探头超声波探伤多自由度探头架，该探头架可同时夹持四个超声波探头，每个探头都具有粗调、微调功能，调整准确、灵活、方便，且四个探头可同时变换探测方向，调整效率高。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下:
[0007]一种四探头超声波探伤多自由度探头架，包括微调单元、粗调单元、换向单元、探头座。其中:四个探头座共用一个滑轨，滑轨为四面均开有燕尾槽的长方体，探头座与微调单元、粗调单元串联连接，其中粗调单元具有一个移动副和一个转动副，以调节探头座与工件的距离并适应不同回转半径的工件，微调单元具有两个转动副，以适应工件表面的形状。
[0008]微调单元的摆动架与叉口架通过两个摆动架锁紧螺栓连接，两个摆动架锁紧螺栓的轴线共线，摆动架可绕摆动架锁紧螺栓轴线转动，探头外座与摆动架通过两个探头座锁紧螺栓连接，两个探头座锁紧螺栓的轴线共线，探头座可绕探头座锁紧螺栓轴线转动；摆动架与叉口架、摆动架与探头外座的连接孔均为光孔，各锁紧螺栓起到销轴的作用，摆动架锁紧螺栓、探头座锁紧螺栓的螺纹部分装有锁紧螺母，当松开锁紧螺母时，锁紧螺栓仅起到销轴的作用，当拧紧锁紧螺母时，锁紧螺栓使被连接两零件相互紧靠，通过摩擦力使两零件之间无法相对运动，起到锁死的作用。
[0009]粗调单元的滑块配合安装在滑轨的燕尾槽内，滑块可在滑轨上滑动并可通过滑块锁紧螺栓锁死，滑块上连接有连接板、转接板，叉口架与连接板或转接板铰接，并可通过叉口架锁紧螺栓锁死该旋转自由度。
[0010]换向单元包括连接座、上挡块、定位螺钉，其中上挡块通过螺栓与滑轨连接，上挡块可在连接座中转动，上挡块中间圆柱部分每隔90度开有锥形槽，锥形槽的锥度与定位螺钉头部的锥度相同，当上挡块旋转90度倍数的角度后，定位螺钉可将上挡块定位并锁死。当上挡块转动时可带动四个探头座同时转动，同时调节四个探头的探测方向。
[0011]探头座的直线导轨通过螺栓分别与探头外座、探头内座连接，探头内座与探头外座之间可自由滑动，可补偿工件的径向跳动误差。探头内座的上部与探头外座之间装有弹簧，使探头与工件之间有一定的接触力，保证耦合的稳定性。
[0012]本实用新型的有益效果是:可同时夹持四个探头，结构紧凑，体积小；每个探头都可进行粗调、微调，并可补偿工件的径向跳动误差，保证探头与工件的耦合稳定性；所有的微调自由度都可锁死，在探伤过程中可根据需要保留微调自由度或者锁死，适用范围广；换向单元可实现四个探头同时换向，操作简便、效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型整体结构示意图
[0014]图2是本实用新型正视图
[0015]图3是本实用新型俯视图
[0016]图4是图2中A-A剖视结构示意图
[0017]图5是图3中B-B剖视结构示意图
[0018]图6是图3中C-C剖视结构示意图
[0019]图7是图3中D-D剖视结构示意图
[0020]图中:1.连接座，2.定位螺钉，3.滑轨，4.滑块，(5，11).连接板，6.叉口架，7.摆动架，8.探头外座，9.转接板，10.叉口架锁紧螺栓，12.调整片，13.调整螺钉，14.滑块锁紧螺栓，15.上挡块，16.垫片，17.摆动架锁紧螺栓，18.锁紧螺母，19.直线导轨，20.探头内座，21.探头，22.弹簧，23.探头座锁紧螺栓，24.探头锁紧螺钉。
【具体实施方式】
[0021]如图1、2、3、4、6、7所示，是本实用新型公开的一个实施例，它由微调单元、粗调单元、换向单元、探头座组成。
[0022]所述的微调单元包括叉口架6、摆动架7、探头外座8、探头座锁紧螺栓23、摆动架锁紧螺栓17、锁紧螺母18、垫片16，其中:摆动架7为一长方形框架，摆动架7与叉口架6通过两个摆动架锁紧螺栓17连接，摆动架7与叉口架6之间装有垫片16，两个摆动架锁紧螺17的轴线共线，摆动架7可绕摆动架锁紧螺栓17轴线转动，摆动架7与探头外座8通过两个探头座锁紧螺栓23连接，探头外座8与摆动架7之间装有垫片16，两个探头座锁紧螺栓23的轴线共线，探头座可绕探头座锁紧螺栓23的轴线转动。摆动架7与叉口架6、摆动架7与探头外座8的连接孔均为光孔，各锁紧螺栓起到销轴的作用，摆动架锁紧螺栓17、探头座锁紧螺栓23的螺纹部分装有锁紧螺母18，可将对应的旋转自由度锁死。
[0023]所述粗调单元包括滑轨3、滑块4、连接板5、叉口架6、转接板9、叉口架锁紧螺栓10、调整片12、调整螺钉13、滑块锁紧螺栓14，其中:滑块4配合安装在滑轨3的燕尾槽内，滑块4可在滑轨2上滑动并可通过滑块锁紧螺栓14锁死，滑轨4的燕尾槽中装有调整片12，通过调整螺钉13可使调整片前后移动，调节滑块4与燕尾槽的间隙。滑块4上连接有连接板5、转接板9，叉口架6与连接板5或转接板9铰接，并可通过叉口架锁紧螺栓10将对应的转动副锁死。
[0024]所述的换向单元包括连接座1、上挡块15、定位螺钉2，其中:上挡块15通过螺栓与滑轨3连接，上挡块15可在连接座I中转动，上挡块15中间圆柱部分每隔90度开有一锥形槽，锥形槽的锥度与定位螺钉2头部的锥度相同，当上挡块15旋转90度倍数的角度后，定位螺钉2可将上挡块15定位并锁死。当上挡块15转动时可带动四个探头座同时转动，同时调节四个探头的探测方向。
[0025]所述探头座包括探头外座8、直线导轨19、探头内座20、弹簧22、探头锁紧螺钉24，其中:直线导轨19通过螺栓分别与探头外座8、探头内座20连接，探头内座20与探头外座8之间可自由滑动，可补偿工件的径向跳动误差。探头内座20的上部与探头外座8之间装有弹簧22，使探头与工件之间保持一定的接触力，保证耦合的稳定性。探头内座20的一侧装有探头锁紧螺钉24，将探头固定在探头内座中。
[0026]四个探头座共用一个滑轨3，滑轨3为四面均开有燕尾槽的长方体，每个燕尾槽中均装有滑块4，探头座与微调单元、粗调单元串联连接，其中粗调单元具有一个移动副和一个转动副，微调单元具有两个转动副，具体调节过程如下:
[0027]首先将所需探头装入探头座内，并通过探头锁紧螺钉24锁死探头，将粗调单元的转动副打开，根据工件回转半径的大小调整叉口架6，使叉口架6的两条支腿的对称线大约与工件的轴线共面相交，即叉口架6的两条支腿沿工件径向方向，然后锁死粗调单元的转动副。打开粗调单元的移动副和微调单元的两个转动副，上下滑动滑块4调节探头与工件表面的距离，使四个探头的工作面都与工件表面完全贴合，并使探头座的弹簧22有适当的压缩量，由于此时微调单元的两个转动副都是未锁死的，可根据工件表面的形状，自动调整探头与工件表面的接触状态，使探头与工件表面达到最佳耦合状态。根据工件的具体要求，可使微调单元的两个转动副保持打开或者将其全部锁死，完成调节后即可进行超声波检测。
[0028]当需要改变探头的检测方向时，只需将探头架整体升起，打开定位螺钉2，将上挡块15顺时针或者逆时针转动90度或180度，调整到所需方向，然后锁紧定位螺钉2，然后重复以上探头架调节步骤，即可进行下一步超声波检测。
【权利要求】
1.一种四探头超声波探伤多自由度探头架，包括微调单元、粗调单元、换向单元、探头座，其特征是:四个探头座共用一个滑轨(3)，滑轨(3)为四面均开有燕尾槽的长方体，探头座与微调单元、粗调单元串联连接，其中粗调单元具有一个移动副和一个转动副且都可锁死，微调单元具有两个转动副且都可锁死。
2.根据权利要求1所述的四探头超声波探伤多自由度探头架，其特征是:微调单元的摆动架(7)与叉口架(6)通过两个摆动架锁紧螺栓(17)连接，两个摆动架锁紧螺栓(17)的轴线共线，摆动架(7)可绕摆动架锁紧螺栓(17)轴线转动，摆动架(7)与探头外座(8)通过两个探头座锁紧螺栓(23)连接，两个探头座锁紧螺栓(23)的轴线共线，探头外座(8)可绕探头座锁紧螺栓(23)轴线转动；摆动架(7)与叉口架￠)、摆动架(7)与探头外座(8)的连接孔均为光孔，各锁紧螺栓起到销轴的作用，摆动架锁紧螺栓(17)、探头座锁紧螺栓(23)的螺纹部分装有锁紧螺母(18)，拧紧锁紧螺母(18)可将对应的旋转自由度锁死。
3.根据权利要求1所述的四探头超声波探伤多自由度探头架，其特征是:换向单元的上挡块(15)通过螺栓与滑轨(3)连接，上挡块(15)可在连接座(I)中转动，上挡块(15)中间圆柱部分每隔90度开有锥形槽，锥形槽的锥度与定位螺钉(2)头部的锥度相同，当上挡块旋转90度倍数的角度后，定位螺钉(2)可将上挡块(15)定位并锁死。
【文档编号】G01N29/22GK204086222SQ201420614565
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】周玉林, 褚宏鹏, 陈龙龙, 王洪彪, 孙通帅 申请人:燕山大学