專利名稱：臥藏式內(nèi)外環(huán)形移動小車機器人超聲波自動探傷機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于超聲波探傷設備技術領域，尤其涉及一種臥藏式內(nèi)外環(huán)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(nèi)部缺陷，是國家重大工程和各類重要民用品制造中質(zhì)量保障的一項關鍵技術。核電站設備、大型發(fā)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(fā)達國家已應用，而其關鍵技術可參考信息難以獲取。在國內(nèi)，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(qū)域內(nèi)不同深度處質(zhì)量，但其不能實現(xiàn)對于工件表面及全部體積探測，不能適應其它工藝規(guī)程要求。目前生產(chǎn)中所常用的超聲波探傷多數(shù)為手工操作，即工件表面分區(qū)、操作者手持探頭、眼觀示波器的方式，主要依據(jù)個人技術和經(jīng)驗進行評判，探測效果、個人水準難以統(tǒng)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(chǎn)周期大幅延長，甚至已經(jīng)成為制約某些企業(yè)整個生產(chǎn)工藝鏈的瓶頸，嚴重影響生產(chǎn)進度和生產(chǎn)效率；此外，由于具有探傷資質(zhì)的操作人員較少，工人經(jīng)常加班加點，造成疲勞操作，探測過程易于產(chǎn)生誤判，特別是人體生理特征，如注意力、手操作力、速度、穩(wěn)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種臥藏式內(nèi)外環(huán)形移動小車機器人超聲波自動探傷機，通過其實現(xiàn)自動超聲波探傷檢測，以提高探傷生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期，增強可靠性，改善手工探傷勞動強度大、并避免手工探傷人體生理特征帶來的操作不穩(wěn)定等問題。本發(fā)明基本思想是待測工件固定不動，放置于工作臺面上，且回轉(zhuǎn)體類工件軸線應與內(nèi)外環(huán)形導軌的中心重合。由可繞環(huán)形導軌作圓周運動的探測小車、可沿鉛垂方向?qū)к壱苿拥奶綔y臂及末端探頭共同實現(xiàn)預期軌跡探傷工藝要求，并且，整機可完全沉于工作臺面之下，以減小高度空間。本發(fā)明所采用的技術方案如下
本發(fā)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(nèi)圓環(huán)導軌和外圓環(huán)導軌，在內(nèi)圓環(huán)導軌和外圓環(huán)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、安裝于小車基座下部的滾輪、垂直安裝于小車基座之上的立柱、設于立柱一側(cè)的垂直導軌、與垂直導軌移動副連接的橫梁及通過探頭連桿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(nèi)圓環(huán)導軌滾動接觸的內(nèi)探測小車和與外圓環(huán)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(nèi)圓環(huán)導軌斷開的內(nèi)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(huán)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(nèi)圓環(huán)導軌上與內(nèi)探測小車升降井井口對應的位置設有內(nèi)沉井對接導軌活動托板、內(nèi)探測小車升降井井口上設有與內(nèi)沉井對接導軌活動托板聯(lián)動的對應面上有與內(nèi)圓環(huán)導軌對接的弧形導軌段的內(nèi)升降井翻板，在外圓環(huán)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托板、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托板聯(lián)動的對應面上有與外圓環(huán)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托板、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托板聯(lián)動的對應面上有與外圓環(huán)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(nèi)探測小車能夠與內(nèi)沉井對接導軌活動托板互鎖，第一外探測小車能夠與第一外沉井對接導軌活動托板互鎖，第二外探測小車能夠與第二外沉井對接導軌活動托板互鎖。
本發(fā)明的工作原理是工件落定于工作平臺上后，由三個圓周方向均布的卡爪找正中心并固定；在工作平臺上設置內(nèi)、外圓環(huán)導軌，其中心與圓周方向均布的卡爪所確定的中心重合，活動托板托動探測小車上升至工作臺面，活動托板上的對接導軌與工作平臺上的導軌相接形成完整的內(nèi)、外圓環(huán)導軌；內(nèi)圓環(huán)導軌上有一臺探測小車，外圓環(huán)導軌上有兩臺探測小車，探測小車與圓環(huán)導軌之間通過四個小滾輪滾動支承并定位，每個探測小車均可沿各自導軌作環(huán)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?qū)к墸箼M梁可沿導軌作垂直移動，橫梁末端通過探頭連桿移動副連接超聲波探頭，探頭既可沿橫梁橫向移動，同時探頭與探頭連桿為鉸鏈連接，可轉(zhuǎn)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(tài)，探傷機各探測小車歸位，被鎖定在對應的活動托板上，并與活動托板一起沉入工作平臺以下，相應的翻板轉(zhuǎn)過180度蓋平工作平臺，可節(jié)省工作空間并便于工件吊裝。目前我國正在建立自動化超聲波探傷的技術標準和規(guī)范，而隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，自動化超聲波探傷將是無損檢測領域的必由之路。本發(fā)明旨在提高生產(chǎn)效率、改善勞動條件、提高產(chǎn)品安全質(zhì)量，具有重要的實際技術價值。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點可適應不同規(guī)格、多種工件的自動探測；效率高；結(jié)構簡單，成本低，占地空間?。辉鰪娏丝煽啃?，改善和避免了手工探傷勞動強度大、手工探傷人體生理特征帶來的操作不穩(wěn)定等問題。
圖I為本發(fā)明臥藏式內(nèi)外環(huán)形移動小車機器人超聲波自動探傷機的結(jié)構示意圖； 圖2為本發(fā)明臥藏式內(nèi)外環(huán)形移動小車機器人超聲波自動探傷機收藏狀態(tài)示意 圖3為本發(fā)明臥藏式內(nèi)外環(huán)形移動小車機器人超聲波自動探傷機探測直筒節(jié)工作狀態(tài)不意圖；圖4為本發(fā)明臥藏式內(nèi)外環(huán)形移動小車機器人超聲波自動探傷機探測過渡筒節(jié)工作狀態(tài)不意 圖5為本發(fā)明臥藏式內(nèi)外環(huán)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(tài)示意 圖6為本發(fā)明臥藏式內(nèi)外環(huán)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(tài)不意 圖7為本發(fā)明臥藏式內(nèi)外環(huán)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(tài)示意圖。
具體實施例方式如下將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖I所示，本發(fā)明所涉及臥藏式內(nèi)外環(huán)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(nèi)圓 環(huán)導軌2、外圓環(huán)導軌3、內(nèi)沉井對接導軌活動托板4、內(nèi)探測小車基座5、內(nèi)探測小車立柱6、內(nèi)探測小車垂直導軌7、內(nèi)探測小車橫梁8、內(nèi)探頭9、第一外沉井對接導軌活動托板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托板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(nèi)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(fā)明探傷機的工作平臺I上設置有同心的內(nèi)圓環(huán)導軌2和外圓環(huán)導軌3，在內(nèi)、外圓環(huán)導軌之間設置三個結(jié)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(nèi)圓環(huán)導軌2和圓環(huán)外導軌3所確定的中心重合；在內(nèi)圓環(huán)導軌2上有一臺內(nèi)探測小車，內(nèi)探測小車包括內(nèi)探測小車基座5、內(nèi)探測小車立柱6、內(nèi)探測小車垂直導軌7、內(nèi)探測小車橫梁8。其中，內(nèi)探測小車基座5下支撐四個滾輪，與內(nèi)圓環(huán)導軌2滾動接觸，可沿內(nèi)圓環(huán)導軌2作圓周運動或鎖定，內(nèi)探測小車基座5的上側(cè)垂直固聯(lián)內(nèi)探測小車立柱6，內(nèi)探測小車立柱6 —側(cè)設置內(nèi)探測小車垂直導軌7，內(nèi)探測小車橫梁8可沿內(nèi)探測小車垂直導軌7作鉛垂方向上下移動；在內(nèi)探測小車橫梁8的末端通過內(nèi)探頭連桿移動副安裝有內(nèi)探頭9，內(nèi)探頭9與內(nèi)探頭連桿鉸鏈連接，內(nèi)探頭連桿可相對于內(nèi)探測小車橫梁8作伸縮移動，同時內(nèi)探頭9通過鉸鏈可被動轉(zhuǎn)動，以適應不同工件外形的姿態(tài)要求。在外圓環(huán)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(huán)導軌3滾動接觸，可沿外圓環(huán)導軌3作圓周運動，第一外探測小車基座11的上側(cè)垂直固聯(lián)有第一外探測小車立柱12，第一外探測小車立柱12內(nèi)側(cè)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桿移動副安裝有第一外探頭15，第一外探頭15與第一外探頭連桿鉸鏈連接，第一外探頭連桿可相對于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(zhuǎn)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(huán)導軌3滾動接觸，可沿外圓環(huán)導軌3作圓周運動，第二外探測小車基座17的上側(cè)垂直固聯(lián)有第二外探測小車立柱18，第二外探測小車立柱18的內(nèi)側(cè)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桿，第二外探頭連桿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桿，鉸鏈桿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可相對于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通過鉸鏈桿可相對第二外移動，同時可通過鉸鏈被動轉(zhuǎn)動，以適應不同尺寸規(guī)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(nèi)圓環(huán)導軌斷開的內(nèi)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(huán)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(nèi)圓環(huán)導軌2的相對于內(nèi)探測小車升降井井口位置上設計有內(nèi)沉井對接導軌活動托板4，在內(nèi)探測小車升降井井口上設有與內(nèi)沉井對接導軌活動托板4聯(lián)動的對應 面上有與內(nèi)圓環(huán)導軌2對接的弧形導軌段的內(nèi)升降井翻板24 ；同樣地，在外圓環(huán)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托板10和第二外沉井對接導軌活動托板16，兩對接導軌活動托板錯開一定角度，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托板10聯(lián)動的對應面上有與外圓環(huán)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托板16聯(lián)動的對應面上有與外圓環(huán)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(tài)，內(nèi)沉井對接導軌活動托板4與內(nèi)探測小車互鎖，第一外沉井對接導軌活動托板10與外第一外探測小車互鎖，它們可同時升或降當降下藏于工作平臺之下時，內(nèi)升降井翻板24、第一外升降井翻板25同時翻轉(zhuǎn)180度蓋住相應的升降井井口并分別對接內(nèi)、外圓環(huán)導軌，為后續(xù)工作狀態(tài)提供條件。當上升至與工作平臺平齊時，內(nèi)沉井對接導軌活動托板4和第一外沉井對接導軌活動托板10分別對接內(nèi)、夕卜圓環(huán)導軌，解開互鎖，內(nèi)探測小車沿內(nèi)圓環(huán)導軌2、第一外探測車沿外圓環(huán)導軌3做環(huán)形圓周運動；第二外沉井對接導軌活動托板16與第二外探測車互鎖，可一起升或降，當內(nèi)探測小車、第一外探測車工作時，第二外沉井對接導軌活動托板16與第二外探測車藏于工作臺面以下，第二外升降井翻板26翻轉(zhuǎn)180度蓋住第二探測小車升降井井口并對接外圓環(huán)導軌3 ;當探測封頭類工件時，內(nèi)沉井對接導軌活動托板4與內(nèi)探測小車、第一外沉井對接導軌活動托板10與第一外探測小車藏于工作平臺以下，翻板24、25翻轉(zhuǎn)180度蓋住相應井口并對接內(nèi)、外圓環(huán)導軌，第二外沉井對接導軌活動托板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(huán)導軌3做環(huán)形圓周運動。本發(fā)明臥藏式內(nèi)外環(huán)形移動小車機器人超聲波自動探傷機具有雙工作狀態(tài)內(nèi)探測小車、第一外探測小車一起工作，用于直筒節(jié)、過渡節(jié)、餅子類工件的探測；第二外探測小車用于封頭類件探測，封頭工件處于兩種狀態(tài)凹面向上、凸面向上。當內(nèi)探測小車、第一外探測車一起工作時，第二外探測車藏于工作平臺以下；當?shù)诙馓綔y小車工作時，內(nèi)探測小車、第一外探測小車藏于工作平臺以下。在非工作狀態(tài)，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(jié)、過渡節(jié)工件時，如圖3、4所示，首先吊入工件，放置于工作平臺I上，移動三個卡爪23進行對中并固定工件；打開內(nèi)、第一外探測小車升降井的井口所蓋翻板24、25，升起內(nèi)、第一外探測小車，使內(nèi)、外圓環(huán)導軌分別對接，并調(diào)整探頭至指定位置，內(nèi)、第一外探測小車沿內(nèi)、外圓環(huán)導軌連續(xù)勻速運動，同時水平橫梁沿垂直導軌上下勻速移動，實現(xiàn)內(nèi)、外表面連續(xù)探測。探傷完畢后，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，放置于工作平臺I上，移動三個卡爪23進行對中并固定工件；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(huán)導軌對接，并調(diào)整探頭至指定位置，第二外探測小車沿軌道連續(xù)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(lián)動實現(xiàn)對封頭的探傷。
權利要求
1.一種臥藏式內(nèi)外環(huán)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，其特征是在機座的工作平臺上同心的設有內(nèi)圓環(huán)導軌和外圓環(huán)導軌，在內(nèi)圓環(huán)導軌和外圓環(huán)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、安裝于小車基座下部的滾輪、垂直安裝于小車基座之上的立柱、設于立柱一側(cè)的垂直導軌、與垂直導軌移動副連接的橫梁及通過探頭連桿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(nèi)圓環(huán)導軌滾動接觸的內(nèi)探測小車和與外圓環(huán)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(nèi)圓環(huán)導軌斷開的內(nèi)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(huán)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(nèi)圓環(huán)導軌上與內(nèi)探測小車升降井井口對應的位置設有內(nèi)沉井對接導軌活動托板、內(nèi)探測小車升降井井口上設有與內(nèi)沉井對接導軌活動托板聯(lián)動的對應面上有與內(nèi)圓環(huán)導軌對接的弧形導軌段的內(nèi)升降井翻板，在外圓環(huán)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托板、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托板聯(lián)動的對應面上有與外圓環(huán)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托板、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托板聯(lián)動的對應面上有與外圓環(huán)導軌對接的弧形導軌段的第二外升降井翻板。
2.根據(jù)權利要求I所述的臥藏式內(nèi)外環(huán)形移動小車機器人超聲波自動探傷機，其特征是所有卡爪為同步移動。
3.根據(jù)權利要求I所述的臥藏式內(nèi)外環(huán)形移動小車機器人超聲波自動探傷機，其特征是所述內(nèi)探測小車能夠與內(nèi)沉井對接導軌活動托板互鎖，第一外探測小車能夠與第一外沉井對接導軌活動托板互鎖，第二外探測小車能夠與第二外沉井對接導軌活動托板互鎖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種臥藏式內(nèi)外環(huán)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，其特征是在機座的工作平臺上同心的設有內(nèi)圓環(huán)導軌和外圓環(huán)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(nèi)圓環(huán)導軌滾動接觸的內(nèi)探測小車和與外圓環(huán)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(nèi)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(nèi)圓環(huán)導軌和外圓環(huán)導軌導軌對接的沉井對接導軌活動托板及翻板。其優(yōu)點是可適應多種工件的自動探測；效率高；結(jié)構簡單，成本低，占地空間小。
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(yōu)先權日2012年7月30日
發(fā)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