CN102288680B - Tky管节点探伤扫查探头调整机构 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供TKY管节点探伤扫查探头调整机构，步进电机固定在连接板上，同步带轮有两个，第一同步带轮连接步进电机，第二同步带轮与丝杠同轴并固连，丝杠和螺母块组成丝杠螺母副，丝杠和固定光轴的两端固连在连接板和支撑板之间，移动光轴的两端固连在螺母块和移动板之间，移动板与箱体固连，箱体与蜗杆和蜗轮杆装配在一起，蜗杆一端连接小步进电机，蜗轮杆两端与卡爪相连，卡爪与滑槽固连，滑轨位于滑槽里，滑轨上下端分别于上连接块和下连接块相连，下连接块与摆动架相连，摆动架还与用于安装探头的转动架相连。本发明具备小型化、模块化、低成本加工、易于控制、便于与扫查器的各种行走机构相匹配等优点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种焊缝扫查机器人调整机构。
背景技术
T、K、Y管分支结构在框架焊接结构中应用广泛，在钢管工程结构中其焊缝最复杂，呈空间曲线形状，且焊缝截面形状随着相贯点的位置不同而变化，实现自动焊缝检测较为困难。而T、K、Y管节点内部缺陷的检测国内尚无相应的标准。目前国内T、K、Y管节点相贯焊缝的超声检测大多数还停留在手工操作方式。然而T、K、Y管分支架构焊缝接口处也是事故高发区，因此研究寻找相贯焊缝自动检测方式去代替手工检测，不仅提高焊缝缺陷检测精度，而且降低工作人员操作难度，提高了管道系统的安全性，具有很高的研究价值。
国内上海交通大学研究的插接管道焊缝扫查机器人包含管道夹盘、转盘、机械臂、末端执行器四大部分。管道夹盘的作用是对心夹紧支管.可作为整个机器人的支撑底座；转盘的作用是提供绕支管中心线的360°旋转运动；机械臂在某一转盘角度下作平面运动；末端执行器可以安装探头进行扫查工作。该机构实现了末端执行器在转盘和机械臂的自由度控制下对相贯焊缝跟踪检测，但整体结构复杂，机械臂自由度较多，不易精确控制。
丹麦FORCE公司为瑞典核电站开发的远程遥控自动超声检测机器人P-scan 3D/UltraSIM系统，实现了插接管道焊缝扫查功能，但其基座环机构仅能夹紧固定外径尺寸的管道，无法实现变直径管道的夹紧。同时，末端探测器采用摇杆笔结构，只能实现径向Z字形扫查运动，无法进行复杂轨迹的扫查运动。
发明内容
本发明的目的在于提供结构紧凑、通用性强、可在三维空间调控的适用于具有复杂空间形状的TKY管节点探伤扫查探头调整机构。
本发明的目的是这样实现的：
本发明TKY管节点探伤扫查探头调整机构，其特征是：包括连接板、同步带、同步带轮步进电机、固定光轴、丝杠、移动光轴、小步进电机、箱体、卡爪、滑槽、滑轨、上连接块、下连接块、螺母块、支撑板、移动板、摆动架和转动架，步进电机固定在连接板上，同步带轮有两个，第一同步带轮通过联轴器连接步进电机，第二同步带轮与丝杠同轴并固连，丝杠和螺母块组成丝杠螺母副，丝杠和固定光轴的两端固连在连接板和支撑板之间，移动光轴的两端固连在螺母块和移动板之间，移动板与箱体固连，箱体与蜗杆和蜗轮杆装配在一起，蜗杆一端连接小步进电机，蜗轮杆两端与卡爪相连，卡爪与滑槽固连，滑轨位于滑槽里，滑轨上下端分别于上连接块和下连接块相连，下连接块与摆动架相连，摆动架还与用于安装探头的转动架相连。
本发明还可以包括：
1、所述的固定光轴和移动光轴分别有三跟，三根固定光轴和三根移动光轴形成六方对称结构设置。
本发明的优势在于：本发明具备小型化、模块化、低成本加工、易于控制、便于与扫查器的各种行走机构相匹配等优点，是适用于T、K、Y型管分支结构相贯焊缝的超声检测的探头调整机构。可伸缩扫查臂模块的直线往复运动和浮动探头架机构的即时位姿调整运动将对T、K、Y管节点相贯焊缝的复杂的空间曲线形状进行全程有效的跟踪，摆动机构的摆动运动将对被测焊缝的一点进行时刻灵活的位姿调整以高效率反复检测。
附图说明
图1为本发明与链式爬行机构组成链式扫查器的示意图；
图2为本发明正视结构示意图；
图3为本发明俯视结构示意图；
图4为本发明右视结构示意图；
图5为本发明效果图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
图1中，TKY管节点探伤扫查探头调整机构与链式爬行机构装配组成相贯焊缝链式扫查器，应用于Y型管分支结构相贯焊缝的探伤扫查中。TKY管节点探伤扫查探头调整机构在工作过程中主要实现两个控制自由度，可伸缩扫查臂沿支管轴线方向运动的直线位移自由度和探头浮动架绕蜗轮蜗杆箱的摆动自由度。
结合图2-5，本发明包括步进电机、同步带机构、可伸缩扫查臂机构、摆动机构、浮动探头架机构六大部分，下面分别对TKY管节点探伤扫查探头调整机构的结构和动力传递过程进行说明：
可伸缩扫查臂模块和蜗轮蜗杆模块分别有一个步进电机驱动，可伸缩扫查臂机构由丝杆螺母副传动作往复运动，摆动机构由蜗杆驱动蜗轮做摆动运动。可伸缩扫查臂模块主要包括：连接板1，同步带2，同步带轮3，联轴器4，电机支架5，步进电机6，螺母块7，固定光轴8，丝杆9，支撑板10，移动板11，移动光轴21等组成。蜗轮蜗杆模块主要有小步进电机22，蜗杆23，蜗轮杆25，箱体24，卡爪26，固定端螺钉17等组成。浮动导轨机构由加载弹簧12，上连接块13，移动端螺钉14，滑槽15，滑轨16，下连接块18，摆动架19，转动架20等组成。
TKY管节点探伤扫查探头调整机构的组装结构及动力传递过程如下：步进电机6通过电机支架5与连接板1用螺钉固定，步进电机6通过联轴器4与同步带轮3连接，从而驱动同步带机构，同步带另一端带轮与丝杆9同轴并固连。丝杆9和螺母块7组成丝杆螺母副，同时，丝杆9与三根固定光轴8的两端被固连在连接板1和支撑板10之间，三根移动光轴21的两端被固连在螺母块7和移动板11之间，从而在丝杆螺母副的传动下，移动板11做往复直线运动。移动板11与箱体24用四个螺钉固连，箱体24与蜗杆23和蜗轮杆25分别用轴承、卡簧和轴套装配，蜗杆一端通过联轴器连接小步进电机22，在小步进电机22的驱动下，蜗轮杆25绕蜗杆23转动。蜗轮杆25两端伸出与卡爪26用螺钉固连，卡爪26下端装有固定端螺钉17，卡爪随蜗轮杆做摆动运动。卡爪26与滑槽15用四个螺钉固连，滑轨16上下端分别与上连接块13和下连接块18固连，其中上连接块上装有移动端螺钉14，移动端螺钉与固定端螺钉17分别与加载弹簧12的两端连接，则加载弹簧12有拉动滑轨16沿滑槽15向下端(指向管道面)的力。下连接块18与摆动架19铰接，摆动架19与转动架20铰接，探头装在转动架中，从探头在浮动导轨机构中具有三个自由度，即沿导轨的径向自由度，摆动架的摆动自由度，转动架的转动自由度，可使探头沿管道焊缝运动扫查时，时刻调整位姿与被测焊缝面保持有效地扫查距离。
Claims (2)
1.TKY管节点探伤扫查探头调整机构，其特征是：包括连接板、同步带、同步带轮、步进电机、固定光轴、丝杠、移动光轴、小步进电机、箱体、卡爪、滑槽、滑轨、上连接块、下连接块、螺母块、支撑板、移动板、摆动架和转动架，步进电机固定在连接板上，同步带轮有两个，第一同步带轮连接步进电机，第二同步带轮与丝杠同轴并固连，丝杠和螺母块组成丝杠螺母副，丝杠和固定光轴的两端固连在连接板和支撑板之间，移动光轴的两端固连在螺母块和移动板之间，移动板与箱体固连，箱体与蜗杆和蜗轮杆装配在一起，蜗杆一端连接小步进电机，蜗轮杆两端与卡爪相连，卡爪与滑槽固连，滑轨位于滑槽里，滑轨上下端分别与上连接块和下连接块相连，下连接块与摆动架相连，摆动架还与用于安装探头的转动架相连；卡爪下端装有固定端螺钉，上连接块上装有移动端螺钉，移动端螺钉与固定端螺钉分别与加载弹簧的两端连接。
2.根据权利要求1所述的TKY管节点探伤扫查探头调整机构，其特征是：所述的固定光轴和移动光轴分别有三根，三根固定光轴和三根移动光轴形成六方对称结构设置。
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