專利名稱：環(huán)繞式內(nèi)外雙臂超聲波自動探傷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲波探傷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超聲波自動探傷裝置。
背景技術(shù)：
超聲波探傷可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(guān)鍵技術(shù)。核電站設(shè)備、大型發(fā)電設(shè)備的主要零部件及各種大型管道、橋梁構(gòu)件、海洋、航空等領(lǐng)域大型工件等均需進(jìn)行超聲波探傷或其它形式無損探傷，以確保設(shè)備的安全運(yùn)行。超聲波自動化探傷在美、日、德等發(fā)達(dá)國家已有所應(yīng)用，而其關(guān)鍵技術(shù)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(yīng)用較廣泛。實用新型專利“一種門式行車探傷機(jī)” (CN201653987U),主要針對大型螺旋焊管的焊縫進(jìn)行自動化超聲波探傷，探傷 時，行車在龍門架的軌道上移動，沿焊縫走向探傷，其不能實現(xiàn)對于工件表面及全部體積探測，不適應(yīng)整體探測工藝規(guī)程要求。目前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(shù)和經(jīng)驗進(jìn)行評判，探測效果、個人水準(zhǔn)難以統(tǒng)一。手工探傷工人勞動強(qiáng)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(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)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(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能提高探傷生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期，增強(qiáng)可靠性，改善勞動強(qiáng)度環(huán)繞式內(nèi)外雙臂超聲波自動探傷裝置。本發(fā)明主要是由三卡爪支撐定位工件，即對準(zhǔn)中心，利用內(nèi)外小車沿環(huán)形導(dǎo)軌作環(huán)形圓周運(yùn)動，同時，由小車與垂直導(dǎo)軌構(gòu)成移動副實現(xiàn)機(jī)器人位置的升降，并配合支撐超聲波探頭的機(jī)器人運(yùn)動，實現(xiàn)對各種工件的檢測。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明主要包括圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架、內(nèi)外水平環(huán)形導(dǎo)軌、內(nèi)外環(huán)形移動小車、內(nèi)外垂直移動導(dǎo)軌、內(nèi)外探傷機(jī)器人、內(nèi)外探頭、定心卡爪和工作臺。其中，圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架作為整機(jī)的基座，在圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架的上端設(shè)有圓形工作臺，該圓形工作臺上表面沿圓周方向按等中心角均勻布置三個結(jié)構(gòu)相同的定心卡爪，該定心卡爪與圓形工作臺通過徑向滑槽構(gòu)成移動副連接；在圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架上部的內(nèi)、外側(cè)分別設(shè)有環(huán)繞結(jié)構(gòu)架一周的外水平環(huán)形導(dǎo)軌和內(nèi)水平環(huán)形導(dǎo)軌，內(nèi)外水平環(huán)形導(dǎo)軌的軸線與三個定心卡爪所確定圓的中心線嚴(yán)格重合。內(nèi)外水平環(huán)形導(dǎo)軌上分別設(shè)有結(jié)構(gòu)完全相同的內(nèi)外環(huán)形移動小車，該移動小車為C型卡槽結(jié)構(gòu)，該內(nèi)外環(huán)形移動小車內(nèi)側(cè)的卡槽分別與內(nèi)外水平環(huán)形導(dǎo)軌嚙合，可沿外水平環(huán)形導(dǎo)軌做連續(xù)或間斷性圓周轉(zhuǎn)動，該內(nèi)外環(huán)形移動小車的外側(cè)分別通過移動副安裝內(nèi)外垂直移動導(dǎo)軌，該內(nèi)外垂直移動導(dǎo)軌可根據(jù)要求做上下垂直移動，該內(nèi)外垂直移動導(dǎo)軌的上端分別設(shè)有3轉(zhuǎn)動自由度的外探傷機(jī)器人，該機(jī)器人手臂末端設(shè)有探頭。在非工作狀態(tài)時，所有內(nèi)外垂直導(dǎo)軌及機(jī)器人可收縮至工作臺面以下；而在工作狀態(tài)時，又可升起并伸展，故工作臺面以上空間不受限制；垂直導(dǎo)軌的升降、小車的環(huán)形運(yùn)動、探傷機(jī)器人自身的運(yùn)動及探頭的伸縮相互配合，保證了各種復(fù)雜工件工藝要求、實現(xiàn)探傷。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點
I、工作臺通用化，設(shè)備支撐剛度大，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。2、工件不需運(yùn)動、能耗降低。3、工件與探頭的相對運(yùn)動簡化，運(yùn)動狀態(tài)變化范圍寬且易于控制。 4、提高生產(chǎn)效率、改善勞動條件、保證產(chǎn)品安全質(zhì)量。


圖I為本發(fā)明的主視示意簡圖。圖2為本發(fā)明對直筒節(jié)進(jìn)行探傷的工作狀態(tài)示意圖。圖3為本發(fā)明對過渡節(jié)進(jìn)行探傷的工作狀態(tài)示意圖。圖4為本發(fā)明對餅子進(jìn)行探傷的工作狀態(tài)示意圖。圖5為本發(fā)明對封頭進(jìn)行探傷的工作狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式在如圖I所示的，本發(fā)明所涉及環(huán)繞式內(nèi)外雙臂超聲波自動探傷中心組成包括圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架I、外水平環(huán)形導(dǎo)軌2、內(nèi)水平環(huán)形導(dǎo)軌3、外環(huán)形移動小車4、內(nèi)環(huán)形移動小車5、外垂直移動導(dǎo)軌6、內(nèi)垂直移動導(dǎo)軌7、外探傷機(jī)器人8、內(nèi)探傷機(jī)器人9、外探頭10、內(nèi)探頭11、定心卡爪12和工作臺13。在圖I所示的環(huán)繞式內(nèi)外雙臂超聲波自動探傷裝置主視示意圖中，中空的圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架I作為整機(jī)的基座，在該圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架的上端設(shè)有圓形工作臺13，該圓形工作臺上表面沿圓周方向按等中心角均勻布置三個結(jié)構(gòu)相同的定心卡爪12，該定心卡爪與圓形工作臺通過徑向滑槽構(gòu)成移動副連接，使三個定心卡爪可同步徑向移動，用于支撐和定心待測工件；在圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架上部的內(nèi)、外側(cè)分別設(shè)有環(huán)結(jié)構(gòu)架一周的外水平環(huán)形導(dǎo)軌2和內(nèi)水平環(huán)形導(dǎo)軌3 ;上述三個定心卡爪所確定圓的中心線與內(nèi)外水平環(huán)形導(dǎo)軌的軸線嚴(yán)格重合。在上述外水平環(huán)形導(dǎo)軌上設(shè)有外環(huán)形移動小車4，該移動小車為C型卡槽結(jié)構(gòu)，該移動小車內(nèi)側(cè)的卡槽與外水平環(huán)形導(dǎo)軌2嚙合，可沿外水平環(huán)形導(dǎo)軌2做連續(xù)或間斷性環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動；該外環(huán)形移動小車的外側(cè)通過移動副與外垂直移動導(dǎo)軌6連接，該外垂直移動導(dǎo)軌可根據(jù)要求做垂直上下移動，該外垂直移動導(dǎo)軌的上端設(shè)有3轉(zhuǎn)動自由度的外探傷機(jī)器人8，該機(jī)器人手臂末端設(shè)有外探頭10。同樣，上述內(nèi)水平環(huán)形導(dǎo)軌上設(shè)有內(nèi)環(huán)形移動小車5，該內(nèi)環(huán)形移動小車5的結(jié)構(gòu)與外環(huán)形移動小車4完全相同，該移動小車內(nèi)側(cè)的卡槽與內(nèi)水平環(huán)形導(dǎo)軌3相嚙合，該內(nèi)環(huán)形移動小車的內(nèi)側(cè)可沿內(nèi)水平環(huán)形導(dǎo)軌作連續(xù)或間斷性環(huán)形運(yùn)動，該內(nèi)環(huán)形移動小車外側(cè)通過移動副與內(nèi)垂直移動導(dǎo)軌7連接，該內(nèi)垂直移動導(dǎo)軌可根據(jù)要求做垂直上下移動，該內(nèi)垂直移動導(dǎo)軌的上端設(shè)有3轉(zhuǎn)動自由度的內(nèi)探傷機(jī)器人9,該機(jī)器人末端設(shè)有內(nèi)探頭11。當(dāng)外環(huán)形移動小車和內(nèi)環(huán)形移動小車做環(huán)形運(yùn)動，外垂直移動導(dǎo)軌和內(nèi)垂直移動導(dǎo)軌做垂直上下運(yùn)動，外探傷機(jī)器人和內(nèi)探傷機(jī)器人的手臂做附加運(yùn)動，可滿足任意復(fù)雜工件的工藝、軌跡要求，完成探傷。整機(jī)安裝可采用兩種方式整機(jī)置于地面上固定，或整機(jī)臥于地下一定深度固定。非工作狀態(tài)時，探傷機(jī)器人、探頭及內(nèi)外垂直導(dǎo)軌均隱藏于工作臺面以下，如此則吊入工件時不會發(fā)生碰撞。對直筒節(jié)、過渡節(jié)、餅子及封頭等不同類零件進(jìn)行探傷時工作狀態(tài)分別如圖2、3、4、5所示，首先將工件吊入，放置于工作臺平面之定心卡爪上，通過移動三個定心卡爪找正工件中心并定位；之后升出內(nèi)、外垂直導(dǎo)軌至指定高度，調(diào)整探傷機(jī)器人及探頭至指定位置；開動內(nèi)、外移動小車使其作圓周運(yùn)動，同時垂直導(dǎo)軌做上下運(yùn)動使機(jī)器人 末端探頭沿工件作軸向移動，或附加機(jī)器人的運(yùn)動，二或三聯(lián)動共同實現(xiàn)預(yù)定復(fù)雜軌跡的自動探測。探傷結(jié)束后收回導(dǎo)軌、機(jī)器人及探頭，根據(jù)記錄，進(jìn)行人工評鑒和復(fù)檢，最后吊出工件。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)繞式內(nèi)外雙臂超聲波自動探傷裝置，其主要包括圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架、內(nèi)外水平環(huán)形導(dǎo)軌、內(nèi)外環(huán)形移動小車、內(nèi)外垂直移動導(dǎo)軌、內(nèi)外探傷機(jī)器人、內(nèi)外探頭、定心卡爪和工作臺，其特征在于其圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架作為整機(jī)的基座，在圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架的上端設(shè)有圓形工作臺，該圓形工作臺上表面沿圓周方向按等中心角均勻布置三個結(jié)構(gòu)相同的定心卡爪，該定心卡爪與圓形工作臺通過徑向滑槽構(gòu)成移動副連接；在圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架上部的內(nèi)、外側(cè)分別設(shè)有環(huán)繞結(jié)構(gòu)架一周的外水平環(huán)形導(dǎo)軌和內(nèi)水平環(huán)形導(dǎo)軌，內(nèi)外水平環(huán)形導(dǎo)軌的軸線與三個定心卡爪所確定圓的中心線嚴(yán)格重合，內(nèi)外水平環(huán)形導(dǎo)軌上分別設(shè)有結(jié)構(gòu)完全相同的內(nèi)外環(huán)形移動小車，該內(nèi)外移動小車均為C型卡槽結(jié)構(gòu)，該內(nèi)外環(huán)形移動小車內(nèi)側(cè)的卡槽分別與內(nèi)外水平環(huán)形導(dǎo)軌嚙合，該內(nèi)外環(huán)形移動小車的外側(cè)分別通過移動副安裝內(nèi)外垂直移動導(dǎo)軌，該內(nèi)外垂直移動導(dǎo)軌的上端分別設(shè)有3轉(zhuǎn)動自由度的外探傷機(jī)器人，該機(jī)器人手臂末端設(shè)有探頭。
全文摘要
一種環(huán)繞式內(nèi)外雙臂超聲波自動探傷裝置，其在圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架的上端設(shè)有圓形工作臺，該圓形工作臺上表面沿圓周方向按等中心角均勻布置三個結(jié)構(gòu)相同的定心卡爪，該定心卡爪與圓形工作臺通過徑向滑槽構(gòu)成移動副連接；在圓筒形支撐鋼結(jié)構(gòu)架上部的內(nèi)、外側(cè)分別設(shè)有環(huán)結(jié)構(gòu)架一周的內(nèi)外水平環(huán)形導(dǎo)軌，在上述內(nèi)外水平環(huán)形導(dǎo)軌上分別設(shè)有內(nèi)外環(huán)形移動小車，該內(nèi)外環(huán)形移動小車的外側(cè)通過移動副分別設(shè)有內(nèi)外垂直移動導(dǎo)軌，該內(nèi)外垂直移動導(dǎo)軌的上端分別設(shè)有3轉(zhuǎn)動自由度的內(nèi)外探傷機(jī)器人，該機(jī)器人手臂末端均設(shè)有探頭。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、能耗低、能提高生產(chǎn)效率、改善勞動條件、保證產(chǎn)品安全質(zhì)量。
文檔編號G01N29/265GK102809612SQ20121026468
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者周玉林, 曾達(dá)幸, 趙永生, 侯雨雷, 姚建濤 申請人:燕山大學(xué)