专利名称：车轴超声波探伤用自驱动组合探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声波探伤用自驱动组合探头，尤其是一种适用于车辆走行 轴，且定位精准、工作连续、自适应性强的车轴超声波探伤用自驱动组合探头。
背景技术：
目前，对车辆的走行轴，特别是对铁路机车车辆在役走行轴的探伤检测方法之一 是采用手工单探头的检测。由于每根轴上需要检测的应力区有多处，而每个探头仅能探测 一个应力区的质量状况，故完成一根轴的探伤作业，需要使用到多个不同角度的探头。现 场作业时，探伤工需要频繁地更换探头，多次调整灵敏度，反复多次后完成一根轴的探伤检 测。这种探测方式工作量大、作业效率低，探伤效果差，不具备成像条件，容易造成漏探和误 探。针对上述车轴探伤作业存在的问题，中国专利第99201174. 4号公开了一种“车轴 超声波探伤用组合探头”，该组合探头包括有不同角度的子探头，每一子探头内设有晶片及 引线，上述子探头均设于同一基体上，该基体上设有可安装子探头、且其中心线通过基体中 心的导槽；基体的中心处设有定位装置，基体可绕该定位装置转动；每一子探头内设有可 使探头伸缩的弹性元件。虽然应用该组合探头对铁路机车车辆在役走行轴进行探伤检测时 解决了多次更换探头、调整灵敏度的问题，提高了探伤作业效率，但是，由于整个探伤作业 采用手动的方式，探伤作业时，组合探头在轴端面的周向旋转需要人力手动转动完成，很难 做到组合探头与轴端面的密贴，同时完成连续、勻速转动的探伤作业，且整个探伤作业中， 探伤工需要边转动组合探头边观测探伤显示画面，属于一心二用，容易造成漏探。另外，该 公知的组合探头的定位装置是固设于基体中心处的定位杆，通过定位杆前端带有锥度的顶 针插入车轴端面的顶针孔内，由于该顶针与定位杆为一体刚性连接结构，对顶针与车轴端 面的顶针孔的配合精度要求较高，顶针过长或过短都会影响公知的组合探头与被检测轴端 的贴合力及定位精度，并导致该组合探头的应用范围。本设计人鉴于上述公知技术中存在的缺点，借助专业的知识、经验的辅助、研制出 一种易操作、速度快、易判伤、误判漏判率低的自驱动组合探头。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种车轴超声波探伤用自驱动组合探头，它具有操作简 单、检测速度快、探伤效果好、误判漏判率低、能输出编码信号等特点。为此，本实用新型提出的一种车轴超声波探伤用自驱动组合探头，包括一个以上 具有不同角度的子探头，每个所述子探头内设有晶片及引线，其特征在于所述子探头均布 在探头转盘上，一弹性定位装置设置在所述探头转盘的中心位置；所述探头转盘上设有能 与所述探头转盘同步转动的驱动单元和编码器，所述探头转盘在所述驱动单元的带动下能 绕所述弹性定位装置的中心转动，即所述弹性定位装置的中心构成所述探头转盘的转动中 心；所述自驱动组合探头的前部设有能与被测车轴相连接的磁性定位件。[0007]如上所述的车轴超声波探伤用自驱动组合探头，其中，所述磁性定位件呈环状，所 述探头转盘能转动地设置在所述磁性定位件内；所述磁性定位件的前端构成与所述被测车 轴吸附连接的定位连接端，其后端形成有内啮合齿圈；所述驱动单元输出轴上设有驱动齿 轮，所述编码器连接轴上设有传动齿轮，所述驱动齿轮和传动齿轮分别与所述内啮合齿圈 相啮合。如上所述的车轴超声波探伤用自驱动组合探头，其中，所述磁性定位件包括磁性 圈和定位圈，所述磁性圈与所述定位圈固定连接成一体，且所述定位圈内设有能与所述驱 动齿轮和所述传动齿轮相啮合的所述内啮合齿圈。如上所述的车轴超声波探伤用自驱动组合探头，其中，所述磁性定位件通过轴承 与所述探头转盘能转动地相连接。如上所述的车轴超声波探伤用自驱动组合探头，其中，所述弹性定位装置具有一 带锥度的顶尖，所述顶尖的后部形成一内凹的容置腔，所述探头转盘设有与所述容置腔相 配合的凹陷部，所述容置腔能沿轴向滑动地设置在所述凹陷部内，一弹性件容置在所述容 置腔内，所述弹性件的一端顶抵于所述容置腔，另一端顶抵于所述探头转盘的凹陷部。如上所述的车轴超声波探伤用自驱动组合探头，其中，所述探头转盘设有呈放射 状均布、且中心线通过探头转盘中心的多个导槽，每个所述导槽内设有一所述子探头；所述 探头转盘上设有多个能调整所述子探头径向位置的调整螺丝，所述调整螺丝贯穿所述探头 转盘的外侧壁与所述导槽内的所述子探头相连接；所述探头转盘外部设有一外罩。本实用新型提出的车轴超声波探伤用组合探头，其特点和优点是(1)本实用新型采用了弹性定位装置，适应性好，与轴端面结合时，定位快速、精 准；通过弹性定位装置和磁性定位件的联合作用，可使整套组合探头在检测作业时仅需定 位一次，无需再借助人力，便以适中、稳定、均勻的贴合力吸附在车轴端面。(2)本实用新型采用了驱动单元驱动探头转盘转动的方式，在探伤时无需人力转 动，克服了人力转动时的抖动、不勻速、难以实现整转、贴合力因抖动而忽大忽小的缺点，减 少了人为因素对耦合效果、探伤结果的影响，具有勻速、可连续转动的优点，为获得良好的 探伤质量奠定了基础。(3)本实用新型通过在探头转盘上均勻设置多个角度不同的子探头，探头转盘转 动一周，便可实现对一根车轴危险应力区的全面声覆盖，省却了多次换探头、调整灵敏度的 麻烦；通过设置调整螺丝，可根据实际探伤的需要，改变单个子探头在导槽中的径向位置， 实现对被测车轴端面上径向的扫查，能够准确的确定测定车轴伤损的位置和当量大小，进 一步提高了探伤的准确性。(4)本实用新型通过设置编码器，并使其旋转将检测定位信号传递至声波信号接 收装置，探伤工能够集中注意探伤仪上显示的检测数据和/或图像，而不必边转动探头边 监测探伤信号，与公知技术相比，提高了作业效率，减轻了探伤工的作业强度，有效减少了 漏探，提高了探伤质量和精度。

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范 围。其中，[0018]图1为本实用新型的车轴超声波探伤用组合探头的主视示意图；图2为本实用新型的车轴超声波探伤用组合探头的仰视示意图；图3为本实用新型的车轴超声波探伤用组合探头的使用状态示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明 本实用新型的具体实施方式
。其中，相同的部件采用相同的标号。图1为本实用新型的车轴超声波探伤用组合探头的主视示意图；图2为本实用新 型的车轴超声波探伤用组合探头的仰视示意图；图3为本实用新型的车轴超声波探伤用组 合探头的使用状态示意图。如图所示，本实用新型提出的车轴超声波探伤用自驱动组合探头，该组合探头10 包括一个以上具有不同角度的子探头1，每个子探头1内设有晶片及引线，其具体结构与现 有技术相同，在此不再赘述。其中，所述子探头1均布在探头转盘2上，一弹性定位装置4 设置在所述探头转盘2的中心位置，所述探头转盘2能绕所述弹性定位装置4的中心转动， 即，所述弹性定位装置4的中心构成了所述探头转盘2的转动中心。所述组合探头10的前 部设有能与被测车轴20相连接的磁性定位件5。如图1所示，在本实用新型的一个可行的实施例中，所述磁性定位件5呈环状，所 述探头转盘2能转动地设置在所述磁性定位件5内；所述磁性定位件5的前端构成与所述 被测车轴20吸附连接的定位连接端，其后端形成有内啮合齿圈；所述探头转盘2上还设有 驱动单元6，所述驱动单元6输出轴上设置的驱动齿轮61与所述内啮合齿圈相啮合。进一 步地，所述磁性定位件5包括磁性圈51和定位圈52，所述磁性圈51与定位圈52固定连接 成一体，且所述定位圈52内设有能与所述驱动齿轮61相啮合的内啮合齿圈。在本实施例 中，磁性圈51和定位圈52是通过固定件53固定为一整体结构，也可以通过其它公知的方 式，如铆固、粘接等将二者固定为一个整体。所述驱动单元6例如可以为电动机、气动或液 压马达等旋转驱动装置。如图所示，为了使探头转盘2能够相对磁性定位件5灵活地转动，在所述磁性定位 件5与所述探头转盘2之间设有轴承7。即，探头转盘2通过轴承7能转动地支撑在磁性定 位件5内。在本实施例中，所述弹性定位装置4具有一带锥度的顶尖41，所述顶尖41的后部 形成一内凹的容置腔42，探头转盘2上设有与所述容置腔42相配合的凹陷部21，所述容置 腔42能沿轴向滑动地设置在所述凹陷部21内，一弹性件43容置在所述容置腔42内，所述 弹性件43的一端顶抵于所述容置腔42，另一端顶抵于所述探头转盘2的凹陷部21。所述 弹性件43优选为弹簧或弹性胶体。在进行探伤作业时，顶尖41插入车轴端面的顶针孔内 定位，通过磁性圈51将组合探头10稳固地贴合吸附在被测车轴20的端面。在磁性圈51 与车轴端面的吸附过程中，由于顶尖41具有弹性，因此无需手工操作，在磁性圈51吸附力 的作用下就能够使探头转盘2相对于顶尖41沿轴向滑动，从而使磁性圈51均勻稳固地贴 合在被测车轴20的端面上。此外，容置腔42的外周具有轴向设置的至少一个凸条或凹槽， 而探头转盘2的凹陷部21的周壁上设有与之相配合的凹槽或凸条，当弹性定位装置4与探 头转盘2相连接时，容置腔42的外周上设置的凸条或凹槽与凹陷部21的周壁上设置的凹
5槽或凸条相配合，将二者连接成一体，并使探头转盘2与弹性定位装置4之间只能相对沿轴 向滑动，不能相对转动。进一步地，请参见图2，所述探头转盘2设有呈放射状均布、且中心线通过探头转 盘2中心的多个导槽22，每个所述导槽22内设有一所述子探头1 ；所述探头转盘2上设有 多个能调整所述子探头1径向位置的调整螺丝3，所述调整螺丝3贯穿所述探头转盘2的外 侧壁与所述导槽22内的子探头1相连接，所述调整螺丝3可根据实际探伤的需要，调整子 探头1在导槽22内的径向位置。其中，为了保证探伤作用时具有良好的声耦合效果，子探 头1应能在轴向进行弹性伸缩，使各个子探头1与被探伤车轴的轴端面形成弹性接触状态。 而所述子探头1与探头转盘2之间的连接可以采用公知的连接结构，在此不再赘述。一外罩101罩设在所述探头转盘2外部，对探头转盘2上设置的各部件起到防护 作用。此外，所述探头转盘2上还固定有与超声波信号接收装置(探伤仪)9相连接的编 码器8，所述编码器8上设有传动齿轮81，所述传动齿轮81与所述定位圈52上设置的内啮 合齿相啮合，在驱动单元6的带动下与探头转盘2 —起旋转，将各子探头1检测到的数据、 图像同步传输到超声波信号接收装置。本实用新型的工作原理是在进行探伤检测作业时，先在被测车轴20端面上涂上 耦合剂，如机油、黄油等，再将弹性定位装置4的顶尖41插入被测车轴20端面的顶针孔内 定位，由于顶尖41借助于设置在容置腔42内的弹性件43能够沿轴向进行弹性伸缩，具有 良好的自适应性，因此磁性圈51能够自动吸附在被测车轴20的端面，且无需人工调整和把 持，在磁性圈51的联合作用下，能使顶尖41与车轴顶针孔紧密配合，并使本实用新型与被 测车轴20端面间保持适中、稳定和均勻的贴合力。在进行探伤过程中，开启驱动单元6的正向或反向开关，其输出轴上设置的驱动 齿轮61与贴合在被测车轴20端面的定位圈52的内啮合齿相啮合，从而使探头转盘2相对 磁性定位件5转动，并带动其上设置的多个子探头1、编码器8 —并连续、均勻地绕顶尖41 的中心(被测车轴20的纵向中心)作回转运动，实现无抖动地完成对被测车轴20各个应 力区的探伤作业。由于探头转盘2能够自动地连续转动，进而带动编码器8与探头转盘2 同步进行回转运动，因此，在探伤作业时，探伤工能够集中注意超声波信号接收装置9，即， 探伤仪上显示的检测数据和/或图像，而不必边转动探头边监测探伤信号，与公知技术相 比提高了作业效率，有效减少了漏探，提高了探伤质量和精度；而且通过编码器8的旋转， 能将检测定位信号输出至声波信号接收装置9，为检测结果的图像化显示提供了基础。其中，子探头1随探头转盘2回转的同时，可通过拧紧或松出调整螺丝3来改变单 个子探头1在导槽22中的径向位置，使子探头1能实现对被测车轴20端面上径向的扫查， 能够准确的确定测定车轴伤损的位置和当量大小，进一步提高了探伤的准确性。本实用新型提出车轴超声波探伤用自驱动组合探头，可方便、快速地完成定位作 业，无需人力把扶，便可保持均勻、稳定的贴合力，且能实现自驱动的勻速转动，减轻了作业 强度，减少了人为因素对探伤结果的影响，提高了探伤精度和作业效率。在铁路试用现场，在铁路机车车辆在不解体、不落轮的条件下，只需打开车轴两侧 的端盖，开启驱动单元正反转开关，本实用新型便能方便、快速、准确地完成车轴的探伤检 测作业。完成车轴一个端面的检测作业，仅需定位一次，无需多次更换探头和调整灵敏度，更无需多次手动转动探头和把持探头，减少了人为因素对耦合效果、探伤结果、探伤效率的 影响，减轻了探伤工的作业强度，探伤效果好，探伤效率高，完成一个车轴端面的检测作业 仅需1分钟左右。由于本实用新型具有编码输出功能，可与具有图像显示功能的探伤仪匹 配工作，完成探伤检测结果的图像化显示，获得直观、一目了然的探伤显示结果。
权利要求车轴超声波探伤用自驱动组合探头，包括一个以上具有不同角度的子探头，每个所述子探头内设有晶片及引线，其特征在于所述子探头均布在探头转盘上，一弹性定位装置设置在所述探头转盘的中心位置；所述探头转盘上设有能与所述探头转盘同步转动的驱动单元和编码器，所述弹性定位装置的中心构成所述探头转盘的转动中心；所述自驱动组合探头的前部设有能与被测车轴相连接的磁性定位件。
2.如权利要求1所述的车轴超声波探伤用自驱动组合探头，其特征在于，所述磁性定 位件呈环状，所述探头转盘能转动地设置在所述磁性定位件内；所述磁性定位件的前端构 成与所述被测车轴吸附连接的定位连接端，其后端形成有内啮合齿圈；所述驱动单元输出 轴上设有驱动齿轮，所述编码器连接轴上设有传动齿轮，所述驱动齿轮和传动齿轮分别与 所述内啮合齿圈相啮合。
3.如权利要求2所述的车轴超声波探伤用自驱动组合探头，其特征在于，所述磁性定 位件包括磁性圈和定位圈，所述磁性圈与所述定位圈固定连接成一体，且所述定位圈内设 有能与所述驱动齿轮和所述传动齿轮相啮合的所述内啮合齿圈。
4.如权利要求1所述的车轴超声波探伤用自驱动组合探头，其特征在于，所述磁性定 位件通过轴承与所述探头转盘能转动地相连接。
5.如权利要求1-4任一项所述的车轴超声波探伤用自驱动组合探头，其特征在于，所 述弹性定位装置具有一带锥度的顶尖，所述顶尖的后部形成一内凹的容置腔，所述探头转 盘设有与所述容置腔相配合的凹陷部，所述容置腔能沿轴向滑动地设置在所述凹陷部内， 一弹性件容置在所述容置腔内，所述弹性件的一端顶抵于所述容置腔，另一端顶抵于所述 探头转盘的凹陷部。
6.如权利要求1-4任一项所述的车轴超声波探伤用自驱动组合探头，其特征在于，所 述探头转盘设有呈放射状均布、且中心线通过探头转盘中心的多个导槽，每个所述导槽内 设有一所述子探头；所述探头转盘上设有多个能调整所述子探头径向位置的调整螺丝，所 述调整螺丝贯穿所述探头转盘的外侧壁与所述导槽内的所述子探头相连接；所述探头转盘 外部设有一外罩。
专利摘要本实用新型提出一种车轴超声波探伤用自驱动组合探头，包括一个以上具有不同角度的子探头，每个所述子探头内设有晶片及引线，其特征在于所述子探头均布在探头转盘上，一弹性定位装置设置在所述探头转盘的中心位置；所述探头转盘上设有能与所述探头转盘同步转动的驱动单元和编码器，所述弹性定位装置的中心构成所述探头转盘的转动中心；所述自驱动组合探头的前部设有能与被测车轴相连接的磁性定位件。本实用新型具有操作简单、检测速度快、探伤效果好、误判漏判率低的优点，以及由于采用了弹性定位装置，因此本实用新型的适应性好，与轴端面结合时，定位快速、精准。
文档编号G01N29/26GK201681065SQ201020141600
公开日2010年12月22日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者刘秉一, 李顺成, 潘岳山, 王五一 申请人:北京安通伟业铁路工务技术有限公司