臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機的製作方法

2023-06-14 03:32:56

專利名稱：臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機的製作方法
技術領域：
本發明屬於超聲波探傷設備技術領域，尤其涉及一種臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機。
背景技術：
超聲波探傷是在不破壞工件的前提下檢查其體積內部缺陷，是國家重大工程和各類重要民用品製造中質量保障的一項關鍵技術。核電站設備、大型發電設備的主要零部件及各種大型管道、橋梁構件、海洋、航空等領域大型工件等均需進行無損或超聲波探傷，以確保設備的全壽命安全運行。超聲波自動化探傷在美、日、德等發達國家已應用，而其關鍵技術可參考信息難以獲取。在國內，鋼管焊縫的超聲波自動化探傷應用較廣泛。實用新型專利「一種門式行車探傷機」(CN201653987U)，主要針對大型螺旋焊管的焊縫進行自動化超聲波探傷，探傷時， 行車在龍門架上的軌道上移動，沿焊縫走向探傷，可同時探測焊縫區域內不同深度處質量，但其不能實現對於工件表面及全部體積探測，不能適應其它工藝規程要求。目前生產中所常用的超聲波探傷多數為手工操作，即工件表面分區、操作者手持探頭、眼觀示波器的方式，主要依據個人技術和經驗進行評判，探測效果、個人水準難以統一。手工探傷工人勞動強度大，每個工件探傷所需時間較長，生產周期大幅延長，甚至已經成為制約某些企業整個生產工藝鏈的瓶頸，嚴重影響生產進度和生產效率；此外，由於具有探傷資質的操作人員較少，工人經常加班加點，造成疲勞操作，探測過程易於產生誤判，特別是人體生理特徵，如注意力、手操作力、速度、穩定性均不能持久，在一定程度上影響工件探傷的可靠性和準確性。

發明內容
本發明的目的在於提供一種臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機，通過其實現自動超聲波探傷檢測，以提高探傷生產率，縮短生產周期，增強可靠性，改善手工探傷勞動強度大、並避免手工探傷人體生理特徵帶來的操作不穩定等問題。本發明基本思想是待測工件固定不動，放置於工作檯面上，且迴轉體類工件軸線應與內外環形導軌的中心重合。由可繞環形導軌作圓周運動的探測小車、可沿鉛垂方向導軌移動的探測臂及末端探頭共同實現預期軌跡探傷工藝要求，並且，整機可完全沉於工作檯面之下，以減小高度空間。本發明所採用的技術方案如下
本發明主要包括頂部為工作平臺的機座、探測小車，在機座的工作平臺上同心的設有內圓環導軌和外圓環導軌，在內圓環導軌和外圓環導軌之間的工作平臺上沿圓周方向均勻地設有三條徑向卡爪導軌，每條卡爪導軌上移動副安裝有一個卡爪，探測小車由小車基座、安裝於小車基座下部的滾輪、垂直安裝於小車基座之上的立柱、設於立柱一側的垂直導軌、與垂直導軌移動副連接的橫梁及通過探頭連杆與橫梁移動副連接的探頭構成，探測小車有三個，分別為與內圓環導軌滾動接觸的內探測小車和與外圓環導軌滾動接觸的第一外探測小車、第二外探測小車；在機座的工作平臺上開有一個對稱中心線為徑向的將內圓環導軌斷開的內探測小車升降井和兩個對稱中心線為徑向的分別將外圓環導軌斷開的第一外探測小車升降井、第二探測小車升降井，在內圓環導軌上與內探測小車升降井井口對應的位置設有內沉井對接導軌活動託板、內探測小車升降井井口上設有與內沉井對接導軌活動託板聯動的對應面上有與內圓環導軌對接的弧形導軌段的內升降井翻板，在外圓環導軌上與第一外探測小車升降井和第二探測小車升降井的井口對應的位置分別設有第一外沉井對接導軌活動託板、第一外探測小車升降井井口上設有與第一外沉井對接導軌活動託板聯動的對應面上有與外圓環導軌對接的弧形導軌段的第一外升降井翻板，以及第二外沉井對接導軌活動託板、第二探測小車升降井井口上設有與第二外沉井對接導軌活動託板聯動的對應面上有與外圓環導軌對接的弧形導軌段的第二外升降井翻板。上述所有卡爪為同步移動；
所述內探測小車能夠與內沉井對接導軌活動託板互鎖，第一外探測小車能夠與第一外沉井對接導軌活動託板互鎖，第二外探測小車能夠與第二外沉井對接導軌活動託板互鎖。

本發明的工作原理是工件落定於工作平臺上後，由三個圓周方向均布的卡爪找正中心並固定；在工作平臺上設置內、外圓環導軌，其中心與圓周方向均布的卡爪所確定的中心重合，活動託板託動探測小車上升至工作檯面，活動託板上的對接導軌與工作平臺上的導軌相接形成完整的內、外圓環導軌；內圓環導軌上有一臺探測小車，外圓環導軌上有兩臺探測小車，探測小車與圓環導軌之間通過四個小滾輪滾動支承並定位，每個探測小車均可沿各自導軌作環形圓周運動；而每個探測小車由基座、立柱、導軌及橫梁等組成，基座下安有四個小滾輪，可沿導軌作圓周運動，立柱上開有鉛垂方向導軌，使橫梁可沿導軌作垂直移動，橫梁末端通過探頭連杆移動副連接超聲波探頭，探頭既可沿橫梁橫向移動，同時探頭與探頭連杆為鉸鏈連接，可轉動以適應不同類型工件；通過探測小車的圓周運動、橫梁的鉛垂移動及探頭的橫向移動和擺動共同完成不同大小、形狀工件預期工藝軌跡的自動探傷。此外，在非工作狀態，探傷機各探測小車歸位，被鎖定在對應的活動託板上，並與活動託板一起沉入工作平臺以下，相應的翻板轉過180度蓋平工作平臺，可節省工作空間並便於工件吊裝。目前我國正在建立自動化超聲波探傷的技術標準和規範，而隨著生產的不斷發展，自動化超聲波探傷將是無損檢測領域的必由之路。本發明旨在提高生產效率、改善勞動條件、提高產品安全質量，具有重要的實際技術價值。本發明與現有技術相比具有如下優點可適應不同規格、多種工件的自動探測；效率高；結構簡單，成本低，佔地空間小；增強了可靠性，改善和避免了手工探傷勞動強度大、手工探傷人體生理特徵帶來的操作不穩定等問題。


圖I為本發明臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機的結構示意圖； 圖2為本發明臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機收藏狀態示意 圖3為本發明臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機探測直筒節工作狀態不意圖；圖4為本發明臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機探測過渡筒節工作狀態不意 圖5為本發明臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機探測餅子類工件工作狀態示意 圖6為本發明臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機凸封頭類工件工作狀態不意 圖7為本發明臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機凹封頭類工件工作狀態示意圖。
具體實施例方式如下將結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖I所示，本發明所涉及臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機組成包括頂部為工作平臺I的機座、內圓 環導軌2、外圓環導軌3、內沉井對接導軌活動託板4、內探測小車基座5、內探測小車立柱6、內探測小車垂直導軌7、內探測小車橫梁8、內探頭9、第一外沉井對接導軌活動託板10、第一外探測小車基座11、第一外探測小車立柱12、第一外探測小車垂直導軌13、第一外探測小車橫梁14、第一外探頭15、第二外沉井對接導軌活動託板16、第二外探測小車基座17、第二外探測小車立柱18、第二外探測小車垂直導軌19、第二外探測小車橫梁20、第二外探測小車探測臂21、第二外探測小車探頭22、卡爪23、內升降井翻板24、第一外升降井翻板25、第二外升降井翻板26。在本發明探傷機的工作平臺I上設置有同心的內圓環導軌2和外圓環導軌3，在內、外圓環導軌之間設置三個結構相同、沿圓周方向均布的卡爪23，三個卡爪均可沿徑向同步移動，以適應不同工件大小的定位需求，三個卡爪23所確定的中心與內圓環導軌2和圓環外導軌3所確定的中心重合；在內圓環導軌2上有一臺內探測小車，內探測小車包括內探測小車基座5、內探測小車立柱6、內探測小車垂直導軌7、內探測小車橫梁8。其中，內探測小車基座5下支撐四個滾輪，與內圓環導軌2滾動接觸，可沿內圓環導軌2作圓周運動或鎖定，內探測小車基座5的上側垂直固聯內探測小車立柱6，內探測小車立柱6 —側設置內探測小車垂直導軌7，內探測小車橫梁8可沿內探測小車垂直導軌7作鉛垂方向上下移動；在內探測小車橫梁8的末端通過內探頭連杆移動副安裝有內探頭9，內探頭9與內探頭連杆鉸鏈連接，內探頭連杆可相對於內探測小車橫梁8作伸縮移動，同時內探頭9通過鉸鏈可被動轉動，以適應不同工件外形的姿態要求。在外圓環導軌3上，設置兩臺探測小車。其中，第一外探測小車由第一外探測小車基座11、第一外探測小車立柱12、第一外探測小車垂直導軌13、第一外探測小車橫梁14組成。第一外探測小車基座11下支撐有四個滾輪，與外圓環導軌3滾動接觸，可沿外圓環導軌3作圓周運動，第一外探測小車基座11的上側垂直固聯有第一外探測小車立柱12，第一外探測小車立柱12內側設置第一外探測小車垂直導軌13，第一外探測小車橫梁14可沿第一外探測小車垂直導軌13作鉛垂方向上下移動；在第一外探測小車橫梁14的末端通過第一外探頭連杆移動副安裝有第一外探頭15，第一外探頭15與第一外探頭連杆鉸鏈連接，第一外探頭連杆可相對於第一外探測小車橫梁14作橫向移動，第一外探頭15通過鉸鏈可被動轉動，以適應不同工件外形要求。
第二外探測小車包括第二外探測小車基座17、第二外探測小車立柱18、第二外探測小車垂直導軌19、第二外探測小車橫梁20、第二外探測小車探頭22。第二外探測小車基座17下支撐有四個滾輪，與外圓環導軌3滾動接觸，可沿外圓環導軌3作圓周運動，第二外探測小車基座17的上側垂直固聯有第二外探測小車立柱18，第二外探測小車立柱18的內側設置第二外探測小車垂直導軌19，第二外探測小車橫梁20可沿第二外探測小車垂直導軌19作鉛垂方向上下移動，在第二外探測小車橫梁20的末端移動副安裝有第二外探頭連杆，第二外探頭連杆包括第二外探測小車探測臂21，第二外探測小車探測臂21上移動副安裝有鉸鏈杆，鉸鏈杆的末端鉸鏈連接第二外探測小車探頭22 ;第二外探測小車探測臂21可相對於第二外探測小車橫梁20作橫向移動，第二外探測小車探頭22通過鉸鏈杆可相對第二外移動，同時可通過鉸鏈被動轉動，以適應不同尺寸規格封頭類工件要求。工作平臺上開有一個對稱中心線為徑向的將內圓環導軌斷開的內探測小車升降井和兩個對稱中心線為徑向的分別將外圓環導軌斷開的第一外探測小車升降井、第二探測小車升降井。在內圓環導軌2的相對於內探測小車升降井井口位置上設計有內沉井對接導軌活動託板4，在內探測小車升降井井口上設有與內沉井對接導軌活動託板4聯動的對應 面上有與內圓環導軌2對接的弧形導軌段的內升降井翻板24 ；同樣地，在外圓環導軌3上與第一外探測小車升降井、第二探測小車升降井井口位置對應的設計有第一外沉井對接導軌活動託板10和第二外沉井對接導軌活動託板16，兩對接導軌活動託板錯開一定角度，在第一外探測小車升降井和第二探測小車升降井的井口上分別設有與第一外沉井對接導軌活動託板10聯動的對應面上有與外圓環導軌3對接的弧形導軌段的第一外升降井翻板25，以及與第二外沉井對接導軌活動託板16聯動的對應面上有與外圓環導軌3對接的弧形導軌段的第二外升降井翻板26。其中非工作狀態，內沉井對接導軌活動託板4與內探測小車互鎖，第一外沉井對接導軌活動託板10與外第一外探測小車互鎖，它們可同時升或降當降下藏於工作平臺之下時，內升降井翻板24、第一外升降井翻板25同時翻轉180度蓋住相應的升降井井口並分別對接內、外圓環導軌，為後續工作狀態提供條件。當上升至與工作平臺平齊時，內沉井對接導軌活動託板4和第一外沉井對接導軌活動託板10分別對接內、夕卜圓環導軌，解開互鎖，內探測小車沿內圓環導軌2、第一外探測車沿外圓環導軌3做環形圓周運動；第二外沉井對接導軌活動託板16與第二外探測車互鎖，可一起升或降，當內探測小車、第一外探測車工作時，第二外沉井對接導軌活動託板16與第二外探測車藏於工作檯面以下，第二外升降井翻板26翻轉180度蓋住第二探測小車升降井井口並對接外圓環導軌3 ;當探測封頭類工件時，內沉井對接導軌活動託板4與內探測小車、第一外沉井對接導軌活動託板10與第一外探測小車藏於工作平臺以下，翻板24、25翻轉180度蓋住相應井口並對接內、外圓環導軌，第二外沉井對接導軌活動託板16與第二外探測小車升至與工作平臺平齊，導軌對接、解開互鎖，第二外探測車沿外圓環導軌3做環形圓周運動。本發明臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機具有雙工作狀態內探測小車、第一外探測小車一起工作，用於直筒節、過渡節、餅子類工件的探測；第二外探測小車用於封頭類件探測，封頭工件處於兩種狀態凹面向上、凸面向上。當內探測小車、第一外探測車一起工作時，第二外探測車藏於工作平臺以下；當第二外探測小車工作時，內探測小車、第一外探測小車藏於工作平臺以下。在非工作狀態，三個探測小車可同時沉入工作平臺以下，如圖2所示。探測直筒節、過渡節工件時，如圖3、4所示，首先吊入工件，放置於工作平臺I上，移動三個卡爪23進行對中並固定工件；打開內、第一外探測小車升降井的井口所蓋翻板24、25，升起內、第一外探測小車，使內、外圓環導軌分別對接，並調整探頭至指定位置，內、第一外探測小車沿內、外圓環導軌連續勻速運動，同時水平橫梁沿垂直導軌上下勻速移動，實現內、外表面連續探測。探傷完畢後，探測小車歸位，下沉工作平臺之下，關閉井口翻板，吊出工件。探測封頭、餅子類時，如圖5、6、7所示，首先吊入工件，放置於工作平臺I上，移動三個卡爪23進行對中並固定工件；打開第二外探測小車的升降井的井口所蓋翻板26，升起第二外探測小 車，使外圓環導軌對接，並調整探頭至指定位置，第二外探測小車沿軌道連續勻速運動，水平橫梁沿垂直導軌上下移動，同時第二外探測小車探測臂21沿第二外探測小車橫梁20作橫向移動，三個運動聯動實現對封頭的探傷。
權利要求
1.一種臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機，包括頂部為工作平臺的機座、探測小車，其特徵是在機座的工作平臺上同心的設有內圓環導軌和外圓環導軌，在內圓環導軌和外圓環導軌之間的工作平臺上按圓周等分地設有三條以上的徑向卡爪導軌，每條卡爪導軌上移動副安裝有一個卡爪，探測小車由小車基座、安裝於小車基座下部的滾輪、垂直安裝於小車基座之上的立柱、設於立柱一側的垂直導軌、與垂直導軌移動副連接的橫梁及通過探頭連杆與橫梁移動副連接的探頭構成，探測小車有三個，分別為與內圓環導軌滾動接觸的內探測小車和與外圓環導軌滾動接觸的第一外探測小車、第二外探測小車；在機座的工作平臺上開有一個對稱中心線為徑向的將內圓環導軌斷開的內探測小車升降井和兩個對稱中心線為徑向的分別將外圓環導軌斷開的第一外探測小車升降井、第二探測小車升降井，在內圓環導軌上與內探測小車升降井井口對應的位置設有內沉井對接導軌活動託板、內探測小車升降井井口上設有與內沉井對接導軌活動託板聯動的對應面上有與內圓環導軌對接的弧形導軌段的內升降井翻板，在外圓環導軌上與第一外探測小車升降井和第二探測小車升降井的井口對應的位置分別設有第一外沉井對接導軌活動託板、第一外探測小車升降井井口上設有與第一外沉井對接導軌活動託板聯動的對應面上有與外圓環導軌對接的弧形導軌段的第一外升降井翻板，以及第二外沉井對接導軌活動託板、第二探測小車升降井井口上設有與第二外沉井對接導軌活動託板聯動的對應面上有與外圓環導軌對接的弧形導軌段的第二外升降井翻板。
2.根據權利要求I所述的臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機，其特徵是所有卡爪為同步移動。
3.根據權利要求I所述的臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機，其特徵是所述內探測小車能夠與內沉井對接導軌活動託板互鎖，第一外探測小車能夠與第一外沉井對接導軌活動託板互鎖，第二外探測小車能夠與第二外沉井對接導軌活動託板互鎖。
全文摘要
本發明涉及一種臥藏式內外環形移動小車機器人超聲波自動探傷機，包括頂部為工作平臺的機座、探測小車，其特徵是在機座的工作平臺上同心的設有內圓環導軌和外圓環導軌，在工作平臺上按圓周等分地設有三條以上的徑向卡爪導軌，每條卡爪導軌上移動副安裝有卡爪，探測小車有三個，分別為與內圓環導軌滾動接觸的內探測小車和與外圓環導軌滾動接觸的第一外探測小車、第二探測小車；在工作平臺上開有內探測小車升降井、第一外探測小車升降井、第二探測小車升降井，在探測小車升降井井口上設有能與內圓環導軌和外圓環導軌導軌對接的沉井對接導軌活動託板及翻板。其優點是可適應多種工件的自動探測；效率高；結構簡單，成本低，佔地空間小。
文檔編號G01N29/04GK102809602SQ20121026468
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者周玉林, 曾達幸, 趙永生, 侯雨雷, 姚建濤, 沈二強 申請人:燕山大學