专利名称：超声波探伤辅助机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波探伤辅助装置，即涉及一种超声波探伤辅助机器人。
背景技术：
超声波探伤具有以下特点具有良好的方向性，具有相当高的强度，在两种传播介 质的界面上能产生反射、折射和波形转换，具有很强的穿透能力，以及对人体无伤害等。超 声波探伤是压力容器、造船、锅炉等设备制造过程中常用的无损检测方法之一。特别是在压 力容器制造过程中的焊缝探伤中，主要采用人工检测的方法，存在工作效率低、检测精度不 足和劳动强度大等缺点。现有超声波探伤主要操作步骤除了探伤要求确定、探伤仪调整等 准备工作外，主要包括清理、刷耦合剂、检测缺陷、缺陷位置和形状确定等；在清理过程中， 采用钢刷等工具清理需要探伤部位及周围的铁屑、焊渣、灰尘等污物；在刷耦合剂过程中， 超声波探伤常用专用面粉做的稀浆糊、机油等作为耦合剂，操作人员将耦合剂涂刷在需要 检测的位置上，人工超声波探伤方法采用刷一段耦合剂，检测一段的探伤方法；在超声波检 测过程中，根据超声波检测的原理和国家标准要求，斜探头应垂直于焊缝中心线放置在检 测面上，作锯齿型扫查，探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊接接头截面，在保持探头 垂直焊缝作前后移动的同时，还应作10° 15°的左右转动；在判断缺陷形状过程中，如 果在检测过程中发现有缺陷的位置，需要停止检测，通过前后、左右转动和环绕转动判断缺 陷的位置、种类，并做记录。采用人工方法进行超声波探伤检测存在工作效率低、影响后续 工作进度和劳动强度大等缺点；诸如工作效率低，由于压力容器的筒体的圆形特点，在顶 部及其附近位置不利于刷耦合剂和检测，一般单次检测120°，然后通过专用工装将压力容 器旋转120°，再进行检测，需要三次才能将压力容器一个筒节检测完毕，不光劳动强度大， 而且工作效率很低；影响后序工作进度，压力容器的制造过程一般是先进行焊接，通过检测 后才能进行修补、焊接附件、压力试验和上油漆等工作，在超声波检测时，必须停止其它工 作，超声波探伤的低效率严重影响压力容器的制造速度；精度比较低，国家标准对于探头的 最大移动速度、锯齿形移动的距离都有明确的要求，由于受精力集中程度、操作细心程度和 检测人员的劳累程度等方面的影响要求，很难达到标准要求，影响实际检测的结果；劳动强 度大，压力容器超声波探伤一般至少需要两个操作人员，一个操作人员刷耦合剂，另外一个 进行检测。在转动压力容器时，还需要一个人到外面操作，另外一个人观察转动角度。长时 间手持探头，采用固定姿势和均勻的压紧力造成检测人员的劳动强度比较大。
发明内容
本发明的任务在于提供一种超声波探伤辅助机器人，该超声波探伤辅助机器人能 够协助人工操作，完成探伤任务，有利于提高工作效率及降低劳动强度。其技术解决方案是一种超声波探伤辅助机器人，包括机架与携带机架移动的机架行走机构，以及位 于机架上的检测执行部、耦合剂涂刷部与携带检测执行部作左右方向往复移动的执行部移动机构；机架行走机构设置有两条磁性行走履带，其中一条磁性行走履带设置有链轮、传动 链条、磁性履带及第一驱动电机，第一驱动电机带动链轮转动，通过传动链条携带磁性履带 行进，另一条磁性行走履带设置有链轮、传动链条、磁性履带及第二驱动电机，第二驱动电 机带动链轮转动，通过传动链条携带磁性履带行进，上述第一驱动电机与第二驱动电机单 独动作或配合动作，使机架作出前进、后退或转弯动作；执行部移动机构包括传动轮、同步 带及步进式驱动电机，检测执行部由同步带携带移动，检测执行部包括位于下方的超声波 探头夹持部、探头旋转电机与内部固定架，探头旋转电机的电机轴朝向下方，超声波探头夹 持部与探头旋转电机的电机轴连接，直线往复式电机与内部固定架传动配合，上述探头旋 转电机及超生波探头夹持部设置在该内部固定架上，直线往复式电机通过内部固定架携带 探头旋转电机及超声波探头夹持部上升位置或下降位置；耦合剂涂刷机构包括耦合剂容 器、液压泵与耦合剂刷，通过连接管路将三者连接起来，耦合剂刷固定在超声波探头夹持部 上，耦合剂刷位于超声波探头夹持部所夹持超声波探头的前侧，耦合剂刷在前面涂刷耦合 剂，超声波探头紧随其后进行探伤。上述第一驱动电机位于机架行走机构的后侧，第一驱动电机与所在磁性行走履带 中的后方链轮连接，上述第二驱动电机位于机架行走机构的前侧，第二驱动电机与所在磁 性行走履带中的前方链轮连接。上述检测执行部包括上方框架与下方框架，内部固定架位于上方框架与下方框架 对接后所形成的空间内，直线往复式电机的机座部分固定在上方框架的顶架板上，直线往 复式电机的电机轴伸入上方框架并与内固定架的上架板连接，探头旋转电机的机座部分固 定在内固定架的上架板上，探头旋转电机的电机轴伸入内固定架与超生波探头夹持部中的 过渡轴传动连接，过渡轴的上部与内固定架之间通过轴套固定连接，过渡轴穿过下方框架 与位于下方的探头夹持头传动连接，在过渡轴的下轴头与探头夹持头相接部位设置有压缩 弹簧。上述上方框架与下方框架在后侧对接部位处与同步带固定连接，在上方框架的前 架板与后架板上均设置有导轨套，通过导轨套套置在各自对应的在左右方向上伸展的横向 导轨上，在内部固定架的上架板上设置有纵向导向杆，纵向导向杆穿经位于上方框架顶架 板上的限位孔。上述探头夹持头包括拨叉状连接部，位于下方的超声波探头通过横轴铰接在拨叉 状连接部的叉口部位上。本发明可具有以下有益技术效果1、能够降低劳动强度。本发明将涂刷耦合剂及探头夹持等重劳动内容由其自身来 完成，一般无需转动压力容器即可完成检测，极大地降低了检测人员的劳动强度。2、能够提高工作效率。进行超声波探伤检测时，检测人员只需要在压力容器内部 操作，不需要人工涂刷耦合剂，不需要转动压力容器即可进行全方位的检测，大大提高了检 测效率；伴随着检测效率的提高，会加快整个加工生产的效率，减少因为检测效率低而造成 的误工现象。3、能够提高检测精度。本发明能使超声波探头和压力容器壁之间有比较合适和稳 定的压紧力，避免由于检测人员的劳累、紧张等人为因素造成的压力和方向不均的现象。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步说明图1为本发明一种实施方式的结构原理示意图。图2为图1方式的俯视结构原理示意图。图3为图1方式的侧视结构原理示意图。
具体实施例方式结合图1、图2与图3，一种超声波探伤辅助机器人，其机架1设置有机架行走机 构。机架行走机构设置有两条磁性行走履带即位于机架左侧的一号磁性行走履带2和位于 机架右侧的二号磁性行走履带3。一号磁性行走履带2设置有链轮、传动链条202、磁性履 带203及第一驱动电机204，第一驱动电机204位于机架行走机构的后侧，与其所在磁性行 走履带即一号磁性行走履带2中的后方链轮201连接，由第一驱动电机204带动链轮转动， 通过传动链条带动磁性履带行进。二号磁性行走履带3设置有链轮、传动链条302、磁性履 带303及第二驱动电机304，第二驱动电机304位于机架行走机构的前侧，与其所在磁性行 走履带即二号磁性行走履带3中的前方链轮301连接，由第二驱动电机带动链轮转动，通过 传动链条带动磁性履带行进。上述第一驱动电机204与第二驱动电机304单独动作或配合 动作，使机架作出前进、后退或转弯动作。其检测执行部包括位于下方的超声波探头夹持部 4、中部的探头旋转电机5与上方的直线往复式电机6，以及内部固定架7、上方框架8与下 方框架9。上述内部固定架7位于上方框架8与下方框架9对接后所形成的空间内，直线往 复式电机6的机座部分固定在上方框架8的顶架板801上，直线往复式电机6的电机轴伸 入上方框架8并与内固定架7的上架板701连接，直线往复式电机6通过内部固定架7携 带探头旋转电机及超声波探头夹持部上升位置或下降位置。上述探头旋转电机5的机座部 分固定在内固定架7的上架板701上，探头旋转电机5的电机轴伸入内固定架7与超生波 探头夹持部4中的过渡轴401连接，过渡轴401的上部与内固定架的下架板702通过轴套 等固定连接，过渡轴401穿过下方框架9与位于下方的超生波探头夹持部4中的探头夹持 头402传动连接，在过渡轴401的下轴头与探头夹持头相接部位设置有压缩弹簧403。上述 探头夹持头402包括拨叉状连接部404，位于下方的超声波探头10通过横轴铰接在拨叉状 连接部404的叉口部位上。其执行部移动机构包括传动轮11、同步带12及步进式驱动电 机13，上述上方框架8与下方框架9在后侧对接部位处与同步带12固定连接，在上方框架 8的前架板802与后架板803上均设置有导轨套14，通过导轨套14套置在各自对应的在左 右方向上伸展的横向导轨上，在内部固定架7的上架板701上设置有纵向导向杆15，纵向导 向杆15穿经位于上方框架8顶架板上的限位孔。上述检测执行部可由同步带携带在左右 方向上往复移动。其耦合剂涂刷机构包括耦合剂容器16、液压泵17与耦合剂刷18，通过连 接管路将三者即耦合剂容器16、液压泵17与耦合剂刷18连接起来，耦合剂刷18固定在超 声波探头夹持部4上，耦合剂刷18位于超声波探头夹持部所夹持超声波探头10的前侧，耦 合剂刷在前面涂刷耦合剂，超声波探头紧随其后进行探伤。上述方式中通过机架行走机构中的第一驱动电机与第二驱动电机单独动作或配合动作，可以 使本发明作出前进、后退或转弯等动作；
检测执行部能够作出在左右方向上的往复运动，其与机架行走机构的运动进行有 机配合来完成超声波检测中的锯齿形检测路线；检测执行部通过直线往复式电机的驱动来实施其超声波探头夹持部等的上下移 动，并可通过压缩弹簧控制超声波探头的最终受力在规定的范围内变化，维持超声波探头 和压力容器壁之间的受力，在本发明开始工作前和工作结束后，通过直线往复式电机将超 声波探头夹持部及其所夹持的超声波探头提升，避免对超声波探头不必要的磨损，采用探 头旋转电机驱动超声波探头转动，可完成在正常检测和判断缺陷形状时的转动动作；超声波探头通过横轴铰接在拨叉状连接部的叉口部位上，能够实现探头的自动找 平，方便在检测压力容器的环焊缝和纵焊缝时，满足探头的前后、左右小幅度的转动要求。还需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员对本发明所作出的任何 等同替代方式或明显变型方式，均应在本发明的保护范围内。
权利要求
一种超声波探伤辅助机器人，特征在于其包括机架与携带机架移动的机架行走机构，以及位于机架上的检测执行部、耦合剂涂刷部与携带检测执行部作左右方向往复移动的执行部移动机构；机架行走机构设置有两条磁性行走履带，其中一条磁性行走履带设置有链轮、传动链条、包裹传动链条的磁性履带及第一驱动电机，第一驱动电机带动链轮转动，通过传动链条带动磁性履带行进，另一条磁性行走履带设置有链轮、传动链条、包裹传动链条的磁性履带及第二驱动电机，第二驱动电机带动链轮转动，通过传动链条带动磁性履带行进，上述第一驱动电机与第二驱动电机单独动作或配合动作，使机架作出前进、后退或转弯动作；执行部移动机构包括传动轮、同步带及步进式驱动电机，检测执行部由同步带携带移动，检测执行部包括位于下方的超声波探头夹持部、探头旋转电机、直线往复式电机与内部固定架，探头旋转电机的电机轴朝向下方，超声波探头夹持部与探头旋转电机的电机轴连接，直线往复式电机与内部固定架传动配合，上述探头旋转电机及超生波探头夹持部设置在该内部固定架上，直线往复式电机通过内部固定架携带探头旋转电机及超声波探头夹持部上升位置或下降位置；耦合剂涂刷机构包括耦合剂容器、液压泵与耦合剂刷，通过连接管路将三者连接起来，耦合剂刷固定在超声波探头夹持部上，耦合剂刷位于超声波探头夹持部所夹持超声波探头的前侧，耦合剂刷在前面涂刷耦合剂，超声波探头紧随其后进行探伤。
2.根据权利要求1所述的超声波探伤辅助机器人，其特征在于所述第一驱动电机位 于机架行走机构的后侧，第一驱动电机与所在磁性行走履带中的后方链轮连接，上述第二 驱动电机位于机架行走机构的前侧，第二驱动电机与所在磁性行走履带中的前方链轮连接。
3.根据权利要求1所述的超声波探伤辅助机器人，其特征在于所述检测执行部包括 上方框架与下方框架，内部固定架位于上方框架与下方框架对接后所形成的空间内，直线 往复式电机的机座部分固定在上方框架的顶架板上，直线往复式电机的电机轴伸入上方框 架并与内固定架的上架板连接，探头旋转电机的机座部分固定在内固定架的上架板上，探 头旋转电机的电机轴伸入内固定架与超生波探头夹持部中的过渡轴传动连接，过渡轴的上 部与内固定架之间通过轴套固定连接，过渡轴穿过下方框架与位于下方的超生波探头夹持 部中的探头夹持头传动连接，在过渡轴的下轴头与探头夹持头相接部位设置有压缩弹簧。
4.根据权利要求3所述的超声波探伤辅助机器人，其特征在于所述上方框架与下方 框架在后侧对接部位处与同步带固定连接，在上方框架的前架板与后架板上均设置有导轨 套，通过导轨套套置在各自对应的在左右方向上伸展的横向导轨上，在内部固定架的上架 板上设置有纵向导向杆，纵向导向杆穿经位于上方框架顶架板上的限位孔。
5.根据权利要求3所述的超声波探伤辅助机器人，其特征在于所述探头夹持头包括 拨叉状连接部，位于下方的超声波探头通过横轴铰接在拨叉状连接部的叉口部位上。
全文摘要
本发明公开了一种超声波探伤辅助机器人，包括机架、机架行走机构、检测执行部、耦合剂涂刷部与执行部移动机构；机架行走机构中，由各履带驱动电机单独动作或配合动作，使机架作出前进、后退或转弯动作；检测执行部由执行部移动机构中的同步带携带移动，探头旋转电机及超生波探头夹持部设置在内部固定架上，直线往复式电机通过内部固定架携带超声波探头夹持部上升或下降；耦合剂涂刷机构中，耦合剂刷固定在超声波探头夹持部上，耦合剂刷在前面涂刷耦合剂，超声波探头紧随其后进行探伤。本发明将涂刷耦合剂及探头夹持等重劳动内容由其自身来完成，极大地降低了检测人员的劳动强度，还有助于提高检测效率及精度。
文档编号G01N29/265GK101852778SQ201010171868
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者吕建涛, 孙爱芹, 宫全帅, 巩礼晓, 张华宇, 张森, 王吉岱, 胡效东, 陈广庆 申请人:山东科技大学
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