专利名称：环绕式内外双臂超声波自动探伤装置的制作方法
技术领域：
本发明属于超声波探伤设备技术领域，特别涉及一种超声波自动探伤装置。
背景技术：
超声波探伤可在不破坏工件的前提下检查其体积内部缺陷，是国家重大工程和各类重要民用品制造中质量保障的一项关键技术。核电站设备、大型发电设备的主要零部件及各种大型管道、桥梁构件、海洋、航空等领域大型工件等均需进行超声波探伤或其它形式无损探伤，以确保设备的安全运行。超声波自动化探伤在美、日、德等发达国家已有所应用，而其关键技术可参考信息难以获取。在国内，钢管焊缝的超声波自动化探伤应用较广泛。实用新型专利“一种门式行车探伤机” (CN201653987U),主要针对大型螺旋焊管的焊缝进行自动化超声波探伤，探伤 时，行车在龙门架的轨道上移动，沿焊缝走向探伤，其不能实现对于工件表面及全部体积探测，不适应整体探测工艺规程要求。目前所常用的超声波探伤多数为手工操作，即工件表面分区、操作者手持探头、眼观示波器的方式，主要依据个人技术和经验进行评判，探测效果、个人水准难以统一。手工探伤工人劳动强度大，每个工件探伤所需时间较长，生产周期大幅延长，甚至已经成为制约某些企业整个生产工艺链的瓶颈，严重影响生产进度和生产效率；此外，由于具有探伤资质的操作人员较少，工人经常加班加点，造成疲劳操作，探测过程易于产生误判，特别是人体生理特征，如注意力、手操作力、速度、稳定性均不能持久，在一定程度上影响工件探伤的可靠性和准确性。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能提高探伤生产率，缩短生产周期，增强可靠性，改善劳动强度环绕式内外双臂超声波自动探伤装置。本发明主要是由三卡爪支撑定位工件，即对准中心，利用内外小车沿环形导轨作环形圆周运动，同时，由小车与垂直导轨构成移动副实现机器人位置的升降，并配合支撑超声波探头的机器人运动，实现对各种工件的检测。本发明的技术方案如下
本发明主要包括圆筒形支撑钢结构架、内外水平环形导轨、内外环形移动小车、内外垂直移动导轨、内外探伤机器人、内外探头、定心卡爪和工作台。其中，圆筒形支撑钢结构架作为整机的基座，在圆筒形支撑钢结构架的上端设有圆形工作台，该圆形工作台上表面沿圆周方向按等中心角均匀布置三个结构相同的定心卡爪，该定心卡爪与圆形工作台通过径向滑槽构成移动副连接；在圆筒形支撑钢结构架上部的内、外侧分别设有环绕结构架一周的外水平环形导轨和内水平环形导轨，内外水平环形导轨的轴线与三个定心卡爪所确定圆的中心线严格重合。内外水平环形导轨上分别设有结构完全相同的内外环形移动小车，该移动小车为C型卡槽结构，该内外环形移动小车内侧的卡槽分别与内外水平环形导轨啮合，可沿外水平环形导轨做连续或间断性圆周转动，该内外环形移动小车的外侧分别通过移动副安装内外垂直移动导轨，该内外垂直移动导轨可根据要求做上下垂直移动，该内外垂直移动导轨的上端分别设有3转动自由度的外探伤机器人，该机器人手臂末端设有探头。在非工作状态时，所有内外垂直导轨及机器人可收缩至工作台面以下；而在工作状态时，又可升起并伸展，故工作台面以上空间不受限制；垂直导轨的升降、小车的环形运动、探伤机器人自身的运动及探头的伸缩相互配合，保证了各种复杂工件工艺要求、实现探伤。本发明与现有技术相比具有如下优点
I、工作台通用化，设备支撑刚度大，结构简单，成本低。2、工件不需运动、能耗降低。3、工件与探头的相对运动简化，运动状态变化范围宽且易于控制。 4、提高生产效率、改善劳动条件、保证产品安全质量。


图I为本发明的主视示意简图。图2为本发明对直筒节进行探伤的工作状态示意图。图3为本发明对过渡节进行探伤的工作状态示意图。图4为本发明对饼子进行探伤的工作状态示意图。图5为本发明对封头进行探伤的工作状态示意图。
具体实施例方式在如图I所示的，本发明所涉及环绕式内外双臂超声波自动探伤中心组成包括圆筒形支撑钢结构架I、外水平环形导轨2、内水平环形导轨3、外环形移动小车4、内环形移动小车5、外垂直移动导轨6、内垂直移动导轨7、外探伤机器人8、内探伤机器人9、外探头10、内探头11、定心卡爪12和工作台13。在图I所示的环绕式内外双臂超声波自动探伤装置主视示意图中，中空的圆筒形支撑钢结构架I作为整机的基座，在该圆筒形支撑钢结构架的上端设有圆形工作台13，该圆形工作台上表面沿圆周方向按等中心角均匀布置三个结构相同的定心卡爪12，该定心卡爪与圆形工作台通过径向滑槽构成移动副连接，使三个定心卡爪可同步径向移动，用于支撑和定心待测工件；在圆筒形支撑钢结构架上部的内、外侧分别设有环结构架一周的外水平环形导轨2和内水平环形导轨3 ;上述三个定心卡爪所确定圆的中心线与内外水平环形导轨的轴线严格重合。在上述外水平环形导轨上设有外环形移动小车4，该移动小车为C型卡槽结构，该移动小车内侧的卡槽与外水平环形导轨2啮合，可沿外水平环形导轨2做连续或间断性环转运动；该外环形移动小车的外侧通过移动副与外垂直移动导轨6连接，该外垂直移动导轨可根据要求做垂直上下移动，该外垂直移动导轨的上端设有3转动自由度的外探伤机器人8，该机器人手臂末端设有外探头10。同样，上述内水平环形导轨上设有内环形移动小车5，该内环形移动小车5的结构与外环形移动小车4完全相同，该移动小车内侧的卡槽与内水平环形导轨3相啮合，该内环形移动小车的内侧可沿内水平环形导轨作连续或间断性环形运动，该内环形移动小车外侧通过移动副与内垂直移动导轨7连接，该内垂直移动导轨可根据要求做垂直上下移动，该内垂直移动导轨的上端设有3转动自由度的内探伤机器人9,该机器人末端设有内探头11。当外环形移动小车和内环形移动小车做环形运动，外垂直移动导轨和内垂直移动导轨做垂直上下运动，外探伤机器人和内探伤机器人的手臂做附加运动，可满足任意复杂工件的工艺、轨迹要求，完成探伤。整机安装可采用两种方式整机置于地面上固定，或整机卧于地下一定深度固定。非工作状态时，探伤机器人、探头及内外垂直导轨均隐藏于工作台面以下，如此则吊入工件时不会发生碰撞。对直筒节、过渡节、饼子及封头等不同类零件进行探伤时工作状态分别如图2、3、4、5所示，首先将工件吊入，放置于工作台平面之定心卡爪上，通过移动三个定心卡爪找正工件中心并定位；之后升出内、外垂直导轨至指定高度，调整探伤机器人及探头至指定位置；开动内、外移动小车使其作圆周运动，同时垂直导轨做上下运动使机器人 末端探头沿工件作轴向移动，或附加机器人的运动，二或三联动共同实现预定复杂轨迹的自动探测。探伤结束后收回导轨、机器人及探头，根据记录，进行人工评鉴和复检，最后吊出工件。
权利要求
1.一种环绕式内外双臂超声波自动探伤装置，其主要包括圆筒形支撑钢结构架、内外水平环形导轨、内外环形移动小车、内外垂直移动导轨、内外探伤机器人、内外探头、定心卡爪和工作台，其特征在于其圆筒形支撑钢结构架作为整机的基座，在圆筒形支撑钢结构架的上端设有圆形工作台，该圆形工作台上表面沿圆周方向按等中心角均匀布置三个结构相同的定心卡爪，该定心卡爪与圆形工作台通过径向滑槽构成移动副连接；在圆筒形支撑钢结构架上部的内、外侧分别设有环绕结构架一周的外水平环形导轨和内水平环形导轨，内外水平环形导轨的轴线与三个定心卡爪所确定圆的中心线严格重合，内外水平环形导轨上分别设有结构完全相同的内外环形移动小车，该内外移动小车均为C型卡槽结构，该内外环形移动小车内侧的卡槽分别与内外水平环形导轨啮合，该内外环形移动小车的外侧分别通过移动副安装内外垂直移动导轨，该内外垂直移动导轨的上端分别设有3转动自由度的外探伤机器人，该机器人手臂末端设有探头。
全文摘要
一种环绕式内外双臂超声波自动探伤装置，其在圆筒形支撑钢结构架的上端设有圆形工作台，该圆形工作台上表面沿圆周方向按等中心角均匀布置三个结构相同的定心卡爪，该定心卡爪与圆形工作台通过径向滑槽构成移动副连接；在圆筒形支撑钢结构架上部的内、外侧分别设有环结构架一周的内外水平环形导轨，在上述内外水平环形导轨上分别设有内外环形移动小车，该内外环形移动小车的外侧通过移动副分别设有内外垂直移动导轨，该内外垂直移动导轨的上端分别设有3转动自由度的内外探伤机器人，该机器人手臂末端均设有探头。本发明结构简单、成本低、能耗低、能提高生产效率、改善劳动条件、保证产品安全质量。
文档编号G01N29/265GK102809612SQ20121026468
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者周玉林, 曾达幸, 赵永生, 侯雨雷, 姚建涛 申请人:燕山大学