专利名称：跨壁式机器人型超声波自动探伤机的制作方法
技术领域：
本发明属于超声波探伤设备技术领域，尤其涉及一种跨壁式机器人型超声波自动探伤机，适用于筒节类工件的探伤。
背景技术：
超声波探伤可在不破坏工件的前提下检查其内部缺陷，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。大型发电设备的主要零部件、核电站设备及各种管道、桥梁构件、海洋、航空航天等领域大型工件等均需进行超声波探伤，以确保设备的安全运行。
超声波自动化探伤在美、德、日等发达国家已有所应用，而其关键技术可参考信息处于封锁状态。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，行车在龙门架上的轨道上移动，沿焊缝走向探伤，其不能实现对于工件表面的全部体积探测，不适应其它工艺规程要求。目前，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
本发明的目的为了克服现有探伤技术的不足，提供一种跨壁式机器人型超声波自动探伤机，本探伤机可对大型筒节类件进行自动超声波探伤检测，以提高探伤生产率，缩短生产周期，增强可靠性，改善手工探伤劳动强度大、并避免手工探伤的人体生理特征带来的操作不稳定等问题。本发明基本思想是利用待测工件作为机架，以工件上沿为轨道，由可变角卡壁腿实现探伤机与工件的定位、定姿，采用摩擦轮驱动；在作环形运动的小车上安置内、外探测臂并可随车转动；探头置于探测臂末端，可上下移动，并能与小车的运动形成联动，以实现探伤工艺要求所规定的运动、完成探测。本发明所采用的技术方案如下
本发明包括运动平台小车，运动平台小车的平台为轴对称平台，运动平台小车下部设有驱动轮，运动平台小车的与对称轴垂直的两端分别称为运动平台小车的外端和内端(夕卜端和内端是根据小车与被测工件的相对位置而定的)，在运动平台小车下方、驱动轮与小车外端之间设有一对以运动平台小车的对称轴为对称分布的外可变角卡壁腿，外可变角卡壁腿沿铅垂方向分为上、下两节，上、下两节卡壁腿节间为铰链连接，在每节卡壁腿节的末端分别以转动副连接一个由两个左右摆转滚轮组成的滚轮组，在外可变角卡壁腿的下卡壁腿节与上卡壁腿节的顶部连接端间设有下卡壁腿节驱动油缸，两外可变角卡壁腿的上卡壁腿节的顶部连接端分别与小车下部滑动连接，在运动平台小车下方、驱动轮与小车内端之间设有一对以运动平台小车的对称轴为对称分布的内可变角卡壁腿，内可变角卡壁腿与外可变角卡壁腿结构相同，两内可变角卡壁腿的上卡壁腿节的顶部连接端分别与小车下部固定连接，且内、外可变角卡壁腿的滚轮组相互间沿小车对称轴方向相对；在运动平台小车外端和内端下方分别以转动副连有由油缸驱动的内、外摆臂，内、外摆臂下端又分别以转动副与由油缸驱动的内、外探测臂相连，内、外探测臂末端装有超声波探头。探头与探测臂间为移动副，可沿探测臂轴线伸缩。当小车做环形运动、内外摆臂、内外探测臂、移动副四联动时，探头可以走出探伤工艺及不同工件表面所要求的运动及轨迹。目前我国尚未建立起自动化超声波探伤的技术标准和规范，而随着生产的不断发展，自动化超声波探伤将是检测领域的必由之路。本发明旨在提高生产效率、改善劳动条件、提高产品安全质量，具有重要的技术价值。本发明与现有技术相比具有如下优点探伤时不需机架，且工件不需回转，可省略 回转工作台；整机结构简单、体积小、重量轻，成本低；安装、调整方便，无需找正中心；可适合任何直径的筒节类零件。


图I为本发明跨壁式机器人型超声波自动探伤机的结构示意 图2为本发明跨壁式机器人型超声波自动探伤机探测直筒节类件的工作状态示意图； 图3为本发明跨壁式机器人型超声波自动探伤机探测过渡节类件的工作状态示意图。
具体实施例方式如下将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图I所示，本发明所涉及跨壁式机器人型超声波自动探伤机组成包括运动平台小车1，运动平台小车的平台为轴对称平台(长方形)，运动平台小车下部设有两组能够带动运动平台小车作圆周方向环形运动的驱动轮2，运动平台小车I以待测工件作为机架，骑跨在工件上沿，并以工件上沿为轨道，与待测工件之间以两组驱动轮2滚动接触相连，运动平台小车的位于工件外侧端定义为运动平台小车的外端、位于工件内侧端定义为运动平台小车的内端，在运动平台小车I下方、驱动轮2与小车I外端之间设有一对以运动平台小车的对称轴为对称且与对称轴平行的滑槽，在滑槽上连接有外第一可变角卡壁腿和外第二可变角卡壁腿，外第一可变角卡壁腿和外第二可变角卡壁腿分别能够沿各自的滑槽滑动；在运动平台小车I下方、驱动轮2与小车I内端之间固连有一对以运动平台小车I的对称轴为对称分布的内第一可变角卡壁腿和内第二可变角卡壁腿，内、外可变角卡壁腿结构完全相同，均沿铅垂方向分为上、下两节，上、下两节卡壁腿节间为铰链连接，在每节卡壁腿节的末端分别以转动副连接一个由两个左右摆转滚轮组成的滚轮组，即外第一可变角卡壁腿由外第一上卡壁腿节3'和外第一下卡壁腿节3构成，外第二可变角卡壁腿由外第二上卡壁腿节4'和外第二下卡壁腿节4构成，内第一可变角卡壁腿由内第一上卡壁腿节5'和内第一下卡壁腿节5构成，内第二可变角卡壁腿由内第二上卡壁腿节6'和内第二下卡壁腿节6构成。在外第一下卡壁腿节3的中间和外第一上卡壁腿节3'的顶部连接端均以转动副分别与外第一下卡壁腿节3的驱动油缸第三油缸15的两端连接，在外第二下卡壁腿节4的中间和外第二上卡壁腿节4'的顶部连接端均以转动副分别与外第二下卡壁腿节4的驱动油缸第四油缸16的两端连接，在内第一下卡壁腿节5的中间和外第一上卡壁腿节5'的顶部连接端均以转动副分别与内第一下卡壁腿节5的驱动油缸第五油缸17的两端连接，在内第二下卡壁腿节6的中间和内第二上卡壁腿节6'的顶部连接端均以转动副分别与内第二下卡壁腿节3的驱动油缸第六油缸18的两端连接；其中内第一可变角卡壁腿与外第一可变角卡壁腿沿工件径向相对，内第二可变角卡壁腿与外第二可变角卡壁腿沿工件径向相对，四条卡壁腿共同卡紧工件内、外壁，四条内、外可变角卡壁腿的四组滚轮组均与工件表面接触并保持一定压力，从而确定运动平台小车I相对工件的位置、姿态，进而满足探伤要求；在运动平台小车I内、外端分别设计有两个3自由度的内、外探测手臂，内、外探测手臂相对位置错开，实现超声波探伤。本发明所涉及跨壁式机器人型超声波自动探伤机工作时，外第一下卡壁腿节3可 随外第一上卡壁腿节3'同步移动，同时在第三油缸15驱动下，可改变上、下卡壁腿节上的滚轮组的相对位置、姿态，即可以适应不同壁厚、不同种类(直筒节、过渡节)的工件定位要求；类似的，外第二下卡壁腿节4可随外第二上卡壁腿节4'同步移动，同时在第四油缸16驱动下，可改变上、下卡壁腿节上的滚轮组的相对位置、姿态，可以适应不同壁厚、不同种类的工件定位要求；第五油缸17驱动可改变内第一可变角卡壁腿上、下卡壁腿节上的滚轮组的相对位置、姿态，可以适应不同壁厚、不同种类的工件定位要求；第六油缸18驱动可改变内第二可变角卡壁腿上、下卡壁腿节上的滚轮组的相对位置、姿态，可以适应不同壁厚、不同种类的工件定位要求。外探测手臂包括外摆臂7、外探测臂8、外探头9、第一油缸13、第七油缸19。其中外摆臂7上端与运动平台小车I外端下部以转动副相连，下端与外探测臂8以转动副相连，外探测臂8下端与外探头9以移动副连接，第一油缸13上与运动平台小车I以转动副连接、下与外摆臂7以转动副连接，第七油缸19上与外摆臂7以转动副连接、下与外探测臂8以转动副连接，当第一油缸13、第七油缸19、外探测臂8与外探头9的移动副伸缩时，外探测手臂在铅垂面内以3自由度运动。内探测手臂包括内摆臂10、内探测臂11、内探头12、第二油缸14、第八油缸20。其中内摆臂10上端与运动平台小车I内侧以转动副相连，下端与内探测臂11以转动副相连，内探测臂11的下端与内探头12以移动副连接，第二油缸14上与运动平台小车I以转动副连接、下与内摆臂10以转动副连接，第八油缸20上与内摆臂10以转动副连接、下与内探测臂11以转动副连接，当第二油缸14、第八油缸20、内探测臂10与内探头11的移动副伸缩时，内探测手臂在铅垂面内以3自由度运动。两探测手臂内外相对、圆周方向错开一定距离。在运动平台小车I沿工件上沿作环形运动同时，内、外两探测手臂在错位的铅垂面内做3自由度上下运动，可适合不同工件表面、不同轨迹的探伤工艺要求，从而实现自动化超声波探伤。工作过程工件落定于工作台上后，吊装探伤机整机骑跨于筒节类工件上沿，如图
2、3所示；驱动两外可变角卡壁腿，确定运动平台小车I相对工件的径向位置、轴向姿态，调整内、外可变角卡壁腿的下卡壁腿节相对上卡壁腿节的位置关系，对直筒节或过渡节均使运动平台小车I处于水平姿态，根据压力传感器信号调整四条腿位姿和夹紧筒节的力，进而完成跨壁式探伤机的定位，并保持四条腿及运动平台小车I状态不变；再调整内、外摆臂
及探测臂至合适位置，将内、外探头置于工作起点；然后驱动运动平台小车I作环形运动，同时探测臂摆动、探头伸缩，按预期轨迹要求实现连续探测；之后记录结果，人工复查，最后吊离探伤机至非工作位置，取走工件。
权利要求
1. 一种跨壁式机器人型超声波自动探伤机，包括运动平台小车，其特征是运动平台小车的平台为轴对称平台，运动平台小车下部设有驱动轮，在运动平台小车下方、驱动轮与小车外端之间设有一对以运动平台小车的对称轴为对称分布的外可变角卡壁腿，外可变角卡壁腿沿铅垂方向分为上、下两节，上、下两节卡壁腿节间为铰链连接，在每节卡壁腿节的末端分别以转动副连接一个由两个左右摆转滚轮组成的滚轮组，在外可变角卡壁腿的下卡壁腿节与上卡壁腿节的顶部连接端间设有下卡壁腿节驱动油缸，两外可变角卡壁腿的上卡壁腿节的顶部连接端分别与小车下部滑动连接，在运动平台小车下方、驱动轮与小车内端之间设有一对以运动平台小车的对称轴为对称分布的内可变角卡壁腿，内可变角卡壁腿与外可变角卡壁腿结构相同，两内可变角卡壁腿的上卡壁腿节的顶部连接端分别与小车下部固定连接，且内、外可变角卡壁腿的滚轮组相互间沿小车对称轴方向相对；在运动平台小车外端和内端下方分别以转动副连有由油缸驱动的内、外摆臂，内、外摆臂下端又分别以转动副与油缸驱动的内、外探测臂相连，内、外探测臂以移动副连有超声波探头。
全文摘要
本发明涉及一种跨壁式机器人型超声波自动探伤机，包括运动平台小车，运动平台小车下部设有驱动轮，其特征是在运动平台小车下方、驱动轮外侧移动连接一对外可变角卡壁腿，驱动轮内侧固连一对内可变角卡壁腿，可变角卡壁腿沿铅垂方向分为上、下两节，上、下两节卡壁腿节间为铰链连接，在每节卡壁腿节的末端分别以转动副连接一个滚轮组；在运动平台小车外端和内端下方分别以转动副连有内、外摆臂，内、外摆臂下端又分别以转动副与内、外探测臂相连，内、外探测臂末端装有超声波探头。其优点是探伤时不需机架，且工件不需回转；整机结构简单、体积小、重量轻，成本低；安装、调整方便，无需找正中心；可适合任何直径的筒节类零件。
文档编号G01N29/04GK102809604SQ20121026488
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, 段艳宾, 姚建涛 申请人:燕山大学