專利名稱：一種超聲波探傷輔助機器人的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及超聲波探傷輔助裝置，即涉及一種超聲波探傷輔助機器人。
背景技術：
超聲波探傷具有以下特點具有良好的方向性，具有相當高的強度，在兩種傳播介 質的界面上能產生反射、折射和波形轉換，具有很強的穿透能力，以及對人體無傷害等。超 聲波探傷是壓力容器、造船、鍋爐等設備制造過程中常用的無損檢測方法之一。特別是在壓 力容器制造過程中的焊縫探傷中，主要采用人工檢測的方法，存在工作效率低、檢測精度不 足和勞動強度大等缺點。現有超聲波探傷主要操作步驟除了探傷要求確定、探傷儀調整等 準備工作外，主要包括清理、刷耦合劑、檢測缺陷、缺陷位置和形狀確定等；在清理過程中， 采用鋼刷等工具清理需要探傷部位及周圍的鐵屑、焊渣、灰塵等污物；在刷耦合劑過程中， 超聲波探傷常用專用面粉做的稀漿糊、機油等作為耦合劑，操作人員將耦合劑涂刷在需要 檢測的位置上，人工超聲波探傷方法采用刷一段耦合劑，檢測一段的探傷方法；在超聲波檢 測過程中，根據超聲波檢測的原理和國家標準要求，斜探頭應垂直于焊縫中心線放置在檢 測面上，作鋸齒型掃查，探頭前后移動的范圍應保證掃查到全部焊接接頭截面，在保持探頭 垂直焊縫作前后移動的同時，還應作10° 15°的左右轉動；在判斷缺陷形狀過程中，如 果在檢測過程中發現有缺陷的位置，需要停止檢測，通過前后、左右轉動和環繞轉動判斷缺 陷的位置、種類，并做記錄。采用人工方法進行超聲波探傷檢測存在工作效率低、影響后續 工作進度和勞動強度大等缺點；諸如工作效率低，由于壓力容器的筒體的圓形特點，在頂 部及其附近位置不利于刷耦合劑和檢測，一般單次檢測120°，然后通過專用工裝將壓力容 器旋轉120°，再進行檢測，需要三次才能將壓力容器一個筒節檢測完畢，不光勞動強度大， 而且工作效率很低；影響后序工作進度，壓力容器的制造過程一般是先進行焊接，通過檢測 后才能進行修補、焊接附件、壓力試驗和上油漆等工作，在超聲波檢測時，必須停止其它工 作，超聲波探傷的低效率嚴重影響壓力容器的制造速度；精度比較低，國家標準對于探頭的 最大移動速度、鋸齒形移動的距離都有明確的要求，由于受精力集中程度、操作細心程度和 檢測人員的勞累程度等方面的影響要求，很難達到標準要求，影響實際檢測的結果；勞動強 度大，壓力容器超聲波探傷一般至少需要兩個操作人員，一個操作人員刷耦合劑，另外一個 進行檢測。在轉動壓力容器時，還需要一個人到外面操作，另外一個人觀察轉動角度。長時 間手持探頭，采用固定姿勢和均勻的壓緊力造成檢測人員的勞動強度比較大。
實用新型內容本實用新型的任務在于提供一種超聲波探傷輔助機器人，該超聲波探傷輔助機器 人能夠協助人工操作，完成探傷任務，有利于提高工作效率及降低勞動強度。其技術解決方案是一種超聲波探傷輔助機器人，包括機架與攜帶機架移動的機架行走機構，以及位 于機架上的檢測執行部、耦合劑涂刷部與攜帶檢測執行部作左右方向往復移動的執行部移動機構；機架行走機構設置有兩條磁性行走履帶，其中一條磁性行走履帶設置有鏈輪、傳動 鏈條、磁性履帶及第一驅動電機，第一驅動電機帶動鏈輪轉動，通過傳動鏈條攜帶磁性履帶 行進，另一條磁性行走履帶設置有鏈輪、傳動鏈條、磁性履帶及第二驅動電機，第二驅動電 機帶動鏈輪轉動，通過傳動鏈條攜帶磁性履帶行進，上述第一驅動電機與第二驅動電機單 獨動作或配合動作，使機架作出前進、后退或轉彎動作；執行部移動機構包括傳動輪、同步 帶及步進式驅動電機，檢測執行部由同步帶攜帶移動，檢測執行部包括位于下方的超聲波 探頭夾持部、探頭旋轉電機與內部固定架，探頭旋轉電機的電機軸朝向下方，超聲波探頭夾 持部與探頭旋轉電機的電機軸連接，直線往復式電機與內部固定架傳動配合，上述探頭旋 轉電機及超生波探頭夾持部設置在該內部固定架上，直線往復式電機通過內部固定架攜帶 探頭旋轉電機及超聲波探頭夾持部上升位置或下降位置；耦合劑涂刷機構包括耦合劑容 器、液壓泵與耦合劑刷，通過連接管路將三者連接起來，耦合劑刷固定在超聲波探頭夾持部 上，耦合劑刷位于超聲波探頭夾持部所夾持超聲波探頭的前側，耦合劑刷在前面涂刷耦合 劑，超聲波探頭緊隨其后進行探傷。上述第一驅動電機位于機架行走機構的后側，第一驅動電機與所在磁性行走履帶 中的后方鏈輪連接，上述第二驅動電機位于機架行走機構的前側，第二驅動電機與所在磁 性行走履帶中的前方鏈輪連接。上述檢測執行部包括上方框架與下方框架，內部固定架位于上方框架與下方框架 對接后所形成的空間內，直線往復式電機的機座部分固定在上方框架的頂架板上，直線往 復式電機的電機軸伸入上方框架并與內固定架的上架板連接，探頭旋轉電機的機座部分固 定在內固定架的上架板上，探頭旋轉電機的電機軸伸入內固定架與超生波探頭夾持部中的 過渡軸傳動連接，過渡軸的上部與內固定架之間通過軸套固定連接，過渡軸穿過下方框架 與位于下方的探頭夾持頭傳動連接，在過渡軸的下軸頭與探頭夾持頭相接部位設置有壓縮 彈簧。上述上方框架與下方框架在后側對接部位處與同步帶固定連接，在上方框架的前 架板與后架板上均設置有導軌套，通過導軌套套置在各自對應的在左右方向上伸展的橫向 導軌上，在內部固定架的上架板上設置有縱向導向桿，縱向導向桿穿經位于上方框架頂架 板上的限位孔。上述探頭夾持頭包括撥叉狀連接部，位于下方的超聲波探頭通過橫軸鉸接在撥叉 狀連接部的叉口部位上。本實用新型可具有以下有益技術效果1、能夠降低勞動強度。本實用新型將涂刷耦合劑及探頭夾持等重勞動內容由其自 身來完成，一般無需轉動壓力容器即可完成檢測，極大地降低了檢測人員的勞動強度。2、能夠提高工作效率。進行超聲波探傷檢測時，檢測人員只需要在壓力容器內部 操作，不需要人工涂刷耦合劑，不需要轉動壓力容器即可進行全方位的檢測，大大提高了檢 測效率；伴隨著檢測效率的提高，會加快整個加工生產的效率，減少因為檢測效率低而造成 的誤工現象。3、能夠提高檢測精度。本實用新型能使超聲波探頭和壓力容器壁之間有比較合適 和穩定的壓緊力，避免由于檢測人員的勞累、緊張等人為因素造成的壓力和方向不均的現象。以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步說明
圖1為本實用新型一種實施方式的結構原理示意圖。圖2為圖1方式的俯視結構原理示意圖。圖3為圖1方式的側視結構原理示意圖。
具體實施方式
結合圖1、圖2與圖3，一種超聲波探傷輔助機器人，其機架1設置有機架行走機 構。機架行走機構設置有兩條磁性行走履帶即位于機架左側的一號磁性行走履帶2和位于 機架右側的二號磁性行走履帶3。一號磁性行走履帶2設置有鏈輪、傳動鏈條202、磁性履 帶203及第一驅動電機204，第一驅動電機204位于機架行走機構的后側，與其所在磁性行 走履帶即一號磁性行走履帶2中的后方鏈輪201連接，由第一驅動電機204帶動鏈輪轉動， 通過傳動鏈條帶動磁性履帶行進。二號磁性行走履帶3設置有鏈輪、傳動鏈條302、磁性履 帶303及第二驅動電機304，第二驅動電機304位于機架行走機構的前側，與其所在磁性行 走履帶即二號磁性行走履帶3中的前方鏈輪301連接，由第二驅動電機帶動鏈輪轉動，通過 傳動鏈條帶動磁性履帶行進。上述第一驅動電機204與第二驅動電機304單獨動作或配合 動作，使機架作出前進、后退或轉彎動作。其檢測執行部包括位于下方的超聲波探頭夾持部 4、中部的探頭旋轉電機5與上方的直線往復式電機6，以及內部固定架7、上方框架8與下 方框架9。上述內部固定架7位于上方框架8與下方框架9對接后所形成的空間內，直線往 復式電機6的機座部分固定在上方框架8的頂架板801上，直線往復式電機6的電機軸伸 入上方框架8并與內固定架7的上架板701連接，直線往復式電機6通過內部固定架7攜 帶探頭旋轉電機及超聲波探頭夾持部上升位置或下降位置。上述探頭旋轉電機5的機座部 分固定在內固定架7的上架板701上，探頭旋轉電機5的電機軸伸入內固定架7與超生波 探頭夾持部4中的過渡軸401連接，過渡軸401的上部與內固定架的下架板702通過軸套 等固定連接，過渡軸401穿過下方框架9與位于下方的超生波探頭夾持部4中的探頭夾持 頭402傳動連接，在過渡軸401的下軸頭與探頭夾持頭相接部位設置有壓縮彈簧403。上述 探頭夾持頭402包括撥叉狀連接部404，位于下方的超聲波探頭10通過橫軸鉸接在撥叉狀 連接部404的叉口部位上。其執行部移動機構包括傳動輪11、同步帶12及步進式驅動電 機13，上述上方框架8與下方框架9在后側對接部位處與同步帶12固定連接，在上方框架 8的前架板802與后架板803上均設置有導軌套14，通過導軌套14套置在各自對應的在左 右方向上伸展的橫向導軌上，在內部固定架7的上架板701上設置有縱向導向桿15，縱向導 向桿15穿經位于上方框架8頂架板上的限位孔。上述檢測執行部可由同步帶攜帶在左右 方向上往復移動。其耦合劑涂刷機構包括耦合劑容器16、液壓泵17與耦合劑刷18，通過連 接管路將三者即耦合劑容器16、液壓泵17與耦合劑刷18連接起來，耦合劑刷18固定在超 聲波探頭夾持部4上，耦合劑刷18位于超聲波探頭夾持部所夾持超聲波探頭10的前側，耦 合劑刷在前面涂刷耦合劑，超聲波探頭緊隨其后進行探傷。上述方式中通過機架行走機構中的第一驅動電機與第二驅動電機單獨動作或配合動作，可以使本實用新型作出前進、后退或轉彎等動作；檢測執行部能夠作出在左右方向上的往復運動，其與機架行走機構的運動進行有 機配合來完成超聲波檢測中的鋸齒形檢測路線；檢測執行部通過直線往復式電機的驅動來實施其超聲波探頭夾持部等的上下移 動，并可通過壓縮彈簧控制超聲波探頭的最終受力在規定的范圍內變化，維持超聲波探頭 和壓力容器壁之間的受力，在本實用新型開始工作前和工作結束后，通過直線往復式電機 將超聲波探頭夾持部及其所夾持的超聲波探頭提升，避免對超聲波探頭不必要的磨損，采 用探頭旋轉電機驅動超聲波探頭轉動，可完成在正常檢測和判斷缺陷形狀時的轉動動作；超聲波探頭通過橫軸鉸接在撥叉狀連接部的叉口部位上，能夠實現探頭的自動找 平，方便在檢測壓力容器的環焊縫和縱焊縫時，滿足探頭的前后、左右小幅度的轉動要求。還需要說明的是，在本說明書的教導下，本領域技術人員對本實用新型所作出的 任何等同替代方式或明顯變型方式，均應在本實用新型的保護范圍內。
權利要求一種超聲波探傷輔助機器人，特征在于其包括機架與攜帶機架移動的機架行走機構，以及位于機架上的檢測執行部、耦合劑涂刷部與攜帶檢測執行部作左右方向往復移動的執行部移動機構；機架行走機構設置有兩條磁性行走履帶，其中一條磁性行走履帶設置有鏈輪、傳動鏈條、包裹傳動鏈條的磁性履帶及第一驅動電機，第一驅動電機帶動鏈輪轉動，通過傳動鏈條帶動磁性履帶行進，另一條磁性行走履帶設置有鏈輪、傳動鏈條、包裹傳動鏈條的磁性履帶及第二驅動電機，第二驅動電機帶動鏈輪轉動，通過傳動鏈條帶動磁性履帶行進，上述第一驅動電機與第二驅動電機單獨動作或配合動作，使機架作出前進、后退或轉彎動作；執行部移動機構包括傳動輪、同步帶及步進式驅動電機，檢測執行部由同步帶攜帶移動，檢測執行部包括位于下方的超聲波探頭夾持部、探頭旋轉電機、直線往復式電機與內部固定架，探頭旋轉電機的電機軸朝向下方，超聲波探頭夾持部與探頭旋轉電機的電機軸連接，直線往復式電機與內部固定架傳動配合，上述探頭旋轉電機及超生波探頭夾持部設置在該內部固定架上，直線往復式電機通過內部固定架攜帶探頭旋轉電機及超聲波探頭夾持部上升位置或下降位置；耦合劑涂刷機構包括耦合劑容器、液壓泵與耦合劑刷，通過連接管路將三者連接起來，耦合劑刷固定在超聲波探頭夾持部上，耦合劑刷位于超聲波探頭夾持部所夾持超聲波探頭的前側，耦合劑刷在前面涂刷耦合劑，超聲波探頭緊隨其后進行探傷。
2.根據權利要求1所述的超聲波探傷輔助機器人，其特征在于所述第一驅動電機位 于機架行走機構的后側，第一驅動電機與所在磁性行走履帶中的后方鏈輪連接，上述第二 驅動電機位于機架行走機構的前側，第二驅動電機與所在磁性行走履帶中的前方鏈輪連接。
3.根據權利要求1所述的超聲波探傷輔助機器人，其特征在于所述檢測執行部包括 上方框架與下方框架，內部固定架位于上方框架與下方框架對接后所形成的空間內，直線 往復式電機的機座部分固定在上方框架的頂架板上，直線往復式電機的電機軸伸入上方框 架并與內固定架的上架板連接，探頭旋轉電機的機座部分固定在內固定架的上架板上，探 頭旋轉電機的電機軸伸入內固定架與超生波探頭夾持部中的過渡軸傳動連接，過渡軸的上 部與內固定架之間通過軸套固定連接，過渡軸穿過下方框架與位于下方的超生波探頭夾持 部中的探頭夾持頭傳動連接，在過渡軸的下軸頭與探頭夾持頭相接部位設置有壓縮彈簧。
4.根據權利要求3所述的超聲波探傷輔助機器人，其特征在于所述上方框架與下方 框架在后側對接部位處與同步帶固定連接，在上方框架的前架板與后架板上均設置有導軌 套，通過導軌套套置在各自對應的在左右方向上伸展的橫向導軌上，在內部固定架的上架 板上設置有縱向導向桿，縱向導向桿穿經位于上方框架頂架板上的限位孔。
5.根據權利要求3所述的超聲波探傷輔助機器人，其特征在于所述探頭夾持頭包括 撥叉狀連接部，位于下方的超聲波探頭通過橫軸鉸接在撥叉狀連接部的叉口部位上。
專利摘要本實用新型公開了一種超聲波探傷輔助機器人，包括機架、機架行走機構、檢測執行部、耦合劑涂刷部與執行部移動機構；機架行走機構中，由各履帶驅動電機單獨動作或配合動作，使機架作出前進、后退或轉彎動作；檢測執行部由執行部移動機構中的同步帶攜帶移動，探頭旋轉電機及超生波探頭夾持部設置在內部固定架上，直線往復式電機通過內部固定架攜帶超聲波探頭夾持部上升或下降；耦合劑涂刷機構中，耦合劑刷固定在超聲波探頭夾持部上，耦合劑刷在前面涂刷耦合劑，超聲波探頭緊隨其后進行探傷。本實用新型將涂刷耦合劑及探頭夾持等重勞動內容由其自身來完成，極大地降低了檢測人員的勞動強度，還有助于提高檢測效率及精度。
文檔編號G01N29/28GK201673143SQ20102018974
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月14日 優先權日2010年5月14日
發明者呂建濤, 孫愛芹, 宮全帥, 鞏禮曉, 張華宇, 張森, 胡效東, 陳廣慶, 鮑懷謙 申請人:山東科技大學