一种用于薄壁管壁厚自动检测的超声波测量装置的制作方法

1.本发明涉及超声波测量领域，具体涉及一种用于薄壁管壁厚自动检测的超声波测量装置。


背景技术：

2.薄壁管在航天航空、核工业、汽车等领域具有广泛的应用，对管材的质量要求也变得非常严格，且对其壁厚均匀有很高要求，为了保证薄壁铝管壁厚的均匀性，首先需要选择合适的检测方法实现对薄壁铝管壁厚的自动检测。
3.目前无缝管材壁厚检测的方法较多，比较成熟的测厚方法有电涡流法测厚、激光法测厚、漏磁测厚法，射线测厚法和超声法测厚。与其他的无损检测技术相比，超声检测具有灵敏度高、安全、可靠等优点，国内大多数采用连续测厚仪通过手工逐点测量的方法进行检测，测量数据不稳定，测量效率低，对中效果差，精度难以保证。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于薄壁管壁厚自动检测的超声波测量装置，用以解决传统手动测量方法所存在的不足。
5.为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
6.一种用于薄壁管壁厚自动检测的超声波测量装置，包括浮动测量模块、缓冲块、压紧块、压紧气缸、气缸支架、连接架、升降气缸、气缸固定板、测量固定架，其中：
7.所述升降气缸安装在气缸固定板上，升降气缸上安装所述连接架；连接架的上部固定所述气缸支架，连接架的下部与设置在水槽内的测量固定架连接；所述压紧气缸安装在气缸支架上，压紧气缸的输出轴竖直向下布置，压紧块安装在压紧气缸的输出轴上；
8.所述缓冲块与压紧块紧固连接；所述浮动测量模块位于水槽内并与测量固定架连接，升降气缸通过连接架、测量固定架带动浮动测量模块上下移动；待测量的工件设置于浮动测量模块与缓冲块之间，在升降气缸举升后浮动测量模块上的圆柱定位块与工件接触，同时压紧气缸伸出，通过压紧块与缓冲块将工件压紧，从而利用浮动测量模块上的超声探头实现壁厚的稳定测量。
9.进一步地，压紧块下端设置有一对端部相连呈“八”字型的斜面，所述缓冲块固定在斜面上。
10.进一步地，所述浮动测量模块包括净板和浮动板；
11.浮动测量模块通过静板固定于测量固定架上；浮动板设置在净板上方，浮动板上固定有导向轴，导向轴可以沿静板上开设的第一光孔上下浮动；在导向轴上套装有弹簧，弹簧的上端、下端分别与浮动板、净板连接；
12.所述圆柱定位块、超声探头安装在浮动板的上表面。
13.进一步地，在浮动板底部固定有探头支架，探头支架上设有第二光孔、沉孔、沉孔、螺纹孔；其中：
14.第二光孔位于探头支架的中部，穿透探头支架的上下表面，用于安装超声探头；沉孔开设在第二光孔的一侧，沉孔与浮动板上的螺纹孔配合用于固定探头支架；沉孔开设在探头支架的侧面，螺纹孔开设在沉孔的内部，沉孔和螺纹孔用于紧固超声探头，超声探头朝上布设，所述超声探头通过调整在探头支架上的位置，可以调整探头与测量工件的距离。
15.进一步地，所述超声探头与工件之间用水做耦合剂。
16.进一步地，所述探头支架为分体式结构，由探头支架的中心线分为两部分，使得所述第二光孔分为对称的两个半孔；通过拼合两部分，使得超声探头被夹装在第二光孔内，然后用第二固定螺栓穿过螺纹孔进行紧固，实现超声探头的紧固以及两部分结构的拼合。
17.进一步地，所述圆柱定位块对称分布在超声探头的两侧，圆柱定位块的上表面为与工件表面配合的圆弧面。
18.进一步地，在导向轴的下端安装有固定环，固定环位于净板的下方；固定环用于限定净板相对于导向轴的位置。
19.进一步地，测量时，在弹簧的作用下将圆柱定位块压在工件表面，实现超声探头与工件圆柱表面对中，导向轴上有一段圆柱面，通过设置导向轴的圆柱面与静板的第一光孔的间隙大小，可以实现浮动板在一定范围内自由摆动；通过调整固定环在导向轴上的位置，可以调节浮动板与静板的距离，从而调整浮动测量模块的初始浮动力大小。
20.进一步地，所述测量固定架设有止口，连接架上设置有与止口配合的调节槽，使得测量固定架可沿连接架上下调节位置以适应不同直径尺寸的工件。
21.与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：
22.本发明的测量装置，能够提高测量数据的稳定性、提高测量效率、能够自动对中，保证测量精度。
附图说明
23.图1是本发明的测量装置整体结构示意图；
24.图2测量装置的浮动测量模块示意图；
25.图3是浮动测量模块的静板结构示意图；
26.图4是浮动测量模块的探头支架主视图；
27.图5是浮动测量模块的探头支架俯视图；
28.图6是浮动测量模块的圆柱定位块主视图；
29.图7是浮动测量模块的浮动板主视图；
30.图8是浮动测量模块的导向轴主视图；
31.图9是测量固定架主视图；
32.图10是测量固定架左视图；
33.图11是测量固定架俯视图；
34.图12是连接架主视图；
35.图13是连接架左视图。
36.图中标号说明：1浮动测量模块，1-1静板，1-1-1第一光孔，1-2导向轴，1-1-1圆柱面，1-3浮动板，1-4探头支架，1-4-1第二光孔，1-4-2沉孔，1-4-3沉孔，1-4-4螺纹孔，1-5圆柱定位块，1-5-1圆弧面，1-6第一固定螺栓，1-7单弹簧锁紧垫圈，1-8第二固定螺栓，1-9螺
帽，1-10弹簧，1-11固定环，1-12超声探头，2缓冲块，3压紧块，4压紧气缸，5气动接头，6气缸支架，7连接架，8升降气缸，9气缸固定板，10测量固定架。
具体实施方式
37.为了克服人工手持测量薄壁管壁厚时的测量数据不稳定、测量效率低、对中效果差、精度难以保证等技术问题，本发明提供了一种用于薄壁管壁厚自动检测的超声波测量装置，包括浮动测量模块1、缓冲块2、压紧块3、压紧气缸4、气动接头5、气缸支架6、连接架7、升降气缸8、气缸固定板9、测量固定架10，其中：
38.所述升降气缸8安装在气缸固定板9上，升降气缸8上安装所述连接架7；连接架为倒l型结构，连接架7的上部固定所述气缸支架6，连接架7的下部与设置在水槽内的测量固定架10连接；所述压紧气缸4安装在气缸支架6上，压紧气缸4的输出轴竖直向下布置，压紧块3安装在压紧气缸4的输出轴上；气动接头5用于向所述压紧气缸4提供高压驱动空气。
39.所述缓冲块2通过环氧树脂胶与压紧块3紧固连接；其中，压紧块3下端设置有一对端部相连呈“八”字型的斜面，所述缓冲块2固定在斜面上；这种结构使得缓冲块2能更好地与圆柱形工件的外表面接触定位；缓冲块2采用柔性材质，例如橡胶等；所述浮动测量模块1位于水槽内并与测量固定架10连接，升降气缸通过连接架7、测量固定架10带动浮动测量模块1上下移动；待测量的工件设置于浮动测量模块1与缓冲块2之间，在升降气缸8举升后浮动测量模块1上的圆柱定位块1-5与工件接触，同时压紧气缸4伸出，通过压紧块3与缓冲块2将工件压紧，从而利用浮动测量模块1上的超声探头1-12实现壁厚的稳定测量。
40.所述浮动测量模块1为一种弹簧式浮动测量装置，所述浮动测量模块1包括静板1-1、导向轴1-2、浮动板1-3、探头支架1-4、圆柱定位块1-5、第一固定螺栓1-6、单弹簧锁紧垫圈1-7、第二固定螺栓1-8、螺帽1-9、弹簧1-10、固定环1-11、超声探头1-12，其中：
41.所述浮动测量模块1通过静板1-1固定于测量固定架10上；浮动板1-3设置在净板1-1上方，浮动板1-3上固定有4个导向轴1-2，导向轴1-2可以沿静板1-1上开设的4个第一光孔1-1-1上下浮动；所述弹簧1-10套装在导向轴1-2上，弹簧1-10的上端、下端分别与浮动板1-3、净板1-1连接。
42.所述探头支架1-4固定在浮动板1-3底部，设有第二光孔1-4-1、沉孔1-4-2、沉孔1-4-3、螺纹孔1-4-4；其中第二光孔1-4-1位于探头支架1-4的中部，穿透探头支架1-4的上下表面，用于安装超声探头1-12；沉孔1-4-2开设在第二光孔1-4-1的一侧，沉孔1-4-2与浮动板1-3上的螺纹孔1-3-4配合用于固定探头支架1-4；沉孔1-4-3开设在探头支架1-4的侧面，螺纹孔1-4-4开设在沉孔1-4-3的内部，沉孔1-4-3和螺纹孔1-4-4用于紧固超声探头1-12，超声探头1-12朝上布设，所述超声探头1-12通过调整在探头支架1-4上的位置，可以调整探头1-12与测量工件的距离；超声探头1-12与工件之间用水做耦合剂。
43.为了便于超声探头1-12的安装，所述探头支架1-4为分体式结构，由探头支架1-4的中心线分为两部分，使得所述第二光孔1-4-1分为对称的两个半孔；通过拼合两部分，使得超声探头1-12被夹装在第二光孔1-4-1内，然后用第二固定螺栓1-8穿过螺纹孔1-4-4进行紧固，实现超声探头1-12的紧固以及两部分结构的拼合。
44.所述圆柱定位块1-5对称分布在超声探头1-12的两侧，通过第一固定螺栓1-6、单弹簧锁紧垫圈1-7固定于浮动板1-3上表面；如图6所示，圆柱定位块1-5的上表面为与工件
表面配合的圆弧面1-5-1。
45.参见图2，所述固定环1-11安装在导向轴1-2的下端，并位于净板1-1的下方；固定环1-11用于限定净板1-1相对于导向轴1-2的位置。
46.测量时，在弹簧1-10的作用下将圆柱定位块1-5压在工件表面，实现超声探头1-12与工件圆柱表面对中，导向轴1-2上有一段圆柱面1-2-1，通过设置导向轴1-2的圆柱面1-2-1与静板1-1的第一光孔1-1-1的间隙大小，可以实现浮动板在一定范围内自由摆动，保证圆柱面压在工件表面能够自动对中；通过调整固定环1-11在导向轴1-2上的位置，可以调节浮动板1-3与静板1-1的距离，从而调整浮动测量模块1的初始浮动力大小。
47.所述测量固定架10设有止口10-1，连接架7上设置有与止口10-1配合的调节槽7-1，使得测量固定架10可沿连接架7上下调节位置以适应不同直径尺寸的工件，所述压紧气缸4的压紧力大小可以通过调整气动压力的大小实现，以满足不同尺寸的工件测量时压紧力的调节，实现不同工件壁厚测量的准确性。
48.所述薄壁管壁厚自动检测的超声波测量装置可以安装于固定平台上，通过旋转工件来切换同一截面上的不同测量点，或让工件沿轴向移动来切换同一母线上的不同测量点，同样也可以将测量装置固定在其他移动机构上，使测量装置能够沿工件轴向移动来切换工件同一母线上的不同测量点。
49.以上实施例仅用于说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。