CN104597135B - 一种焊接转子的tofd超声波无损检测自定位夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于检测机器人领域，特别是一种焊接转子的TOFD超声波无损检测自定位夹具；所述夹具包括吸附式移动平台、定位系统、夹具滑轨和自适应夹具；所述的焊接转子TOFD超声波无损检测自定位夹具，其作用为装夹TOFD超声波无损检测楔块和探头，并依靠夹具末端的两个旋转自由度和弹簧弹力使楔块自动适应焊接转子表面角度，并与其紧密贴合；可在定位系统作用下实现与焊接转子之间的轴向定位，从而使楔块可以准确地对准焊缝。
Description
技术领域
本发明属于检测机器人领域，特别是一种焊接转子的TOFD超声波无损检测自定位夹具。
背景技术
转子是汽轮机的核心部件，其结构形式很多，如整锻转子、套装转子、焊接转子和组合转子等。与常规火电机组汽轮机转子相比，核电站汽轮机转子体积和重量都大，加工精度要求高，一般均采用焊接转子。
为保证焊接转子的质量，在制过程中、制备完成后、在役过程中均需要进行焊缝的TOFD（超声波衍射时差法）超声波检测，TOFD超声检测覆盖范围大，检测所需时间多。特别是在制备完成后及在役过程中，由于转子装有叶片，作业空间变得极其狭小。
目前，针对TOFD超声检测已经具有成熟的夹具和检测系统，但由于焊接转子应用场合的特殊情况，现有方案都无法在焊接转子上进行使用。
如专利申请号为201010248503.2，申请日期为2010年8月14日，名为“焊缝超声检测扫查装置”的发明专利；以及申请号为201310685223.1，申请日期为2013年12月13日，名为“厚壁接管焊缝超声检测装置”，这两个方案均可以夹持超声探头进行检测，但两个方案均没有设计定位装置，在焊接转子的检测中，不能固定扫查的位置，使整个扫查数据不可靠，不能应用于焊接转子场合。
又如专利申请号为201210192602.2，申请日期为2012年6月12日，名为“焊缝智能跟踪超声检测机器人及其软件分析系统”的发明专利，该发明介绍了一种根据视觉传感器和测厚超声探头进行定位的超声检测机器人，由于焊接转子焊缝被加工后，无法通过视觉传感器进行识别，并且焊接转子厚度固定不变，所以视觉和测厚的方法无法在焊接转子的检测中进行使用，不适合焊接转子场合的使用。
发明内容
为了克服背景技术中没有定位，或定位装置不适用于焊接转子的不足，本发明特提出一种新型的TOFD超声波无损检测自定位夹具。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种焊接转子的TOFD超声波无损检测自定位夹具，所述夹具包括吸附式移动平台1、定位系统2、夹具滑轨3和自适应夹具4；所述的吸附式移动平台1吸附在焊接转子5表面，并可沿焊接转子5圆周方向自由滑动；所述的定位系统2固定在吸附式移动平台1上，并与焊接转子5两侧壁面接触，实现轴向定位；所述夹具滑轨3至少为一个，并固定在吸附式移动平台1上；所述自适应夹具4安装在所述夹具滑轨3上，所述自适应夹具4夹持TOFD检测楔块6，使所述TOFD检测楔块6与焊接转子5表面接触；
所述的定位系统2包括：固定支撑杆12、弹性支撑杆13、轴套14、直线轴承15、固定环16、滚珠17、压缩弹簧18和手柄19；轴套14、固定环16、直线轴承15固定在吸附式移动平台1的支撑架7上，轴套14和固定环16同轴安装，直线轴承15与轴套14平行安装；固定支撑杆12安装在轴套14和固定环16内，固定支撑杆12可沿轴套14轴向滑动，以调节定位距离；固定环16可在任意位置锁紧固定支撑杆12以阻止其滑动，锁紧方式包括抱紧、螺丝顶紧等；滚珠17安装在固定支撑杆12与弹性支撑杆13的末端，工作中与焊接转子5的壁面接触并相对其滚动；压缩弹簧18安装在直线轴承15与弹性支撑杆13之间，以使弹性支撑杆13末端的滚珠17顶紧壁面，从而实现轴向定位。
进一步的，所述的吸附式移动平台1包括支撑架7、滚动轮8、滑块9、磁铁10和旋转编码器11；滚动轮8与滑块9分别固定在支撑架7底部，工作时与焊接转子5表面接触，从而使吸附式移动平台1可沿焊接转子5圆周方向运动；磁铁10固定在支撑架7底部并与焊接转子5保持一定的距离，所述距离为1~5毫米间隙；从而使吸附式移动平台1吸附在焊接转子5表面；旋转编码器11与滚动轮8连接，检测滚动轮8的旋转圈数，根据旋转圈数计算并得出吸附式移动平台1与焊接转子5的相对位置。
进一步的，所述的夹具滑轨3包括与吸附式移动平台1的支撑架7螺栓连接的安装接口20、安装自适应夹具4的滑动槽21，使自适应夹具4可以沿滑动槽21滑动，从而调节自适应夹具4位置。
所述的自适应夹具4包括主支撑体22、滑块23、滑轨24、拉伸弹簧25、滑轨支撑体26和楔块夹持体27；所述的主支撑体22安装在夹具滑轨3的滑动槽21上，可沿滑槽滑动并在任意位置锁紧，锁紧方式可以是螺栓锁紧、凸轮锁紧等；滑块23安装在主支撑体22上；滑轨24安装在滑块23上，并可沿轨道方向滑动；滑轨支撑体26安装在滑轨24上，可随滑轨24滑动；含有销轴螺钉机构的楔块夹持体27安装在滑轨支撑体26上，并可与其相对转动；拉伸弹簧25安装在主支撑体22与滑轨支撑体26之间，保持两者之间的弹力；由于自适应夹具4具有两个旋转自由度和拉伸弹簧的弹力作用，楔块与焊接转子之间可实现紧密贴合。
本发明的优点在于：
所述的焊接转子TOFD超声波无损检测自定位夹具，其作用为装夹tofd超声波无损检测楔块和探头，并依靠夹具末端的两个旋转自由度和弹簧弹力使楔块自动适应焊接转子表面角度，并与其紧密贴合；
所述的焊接转子TOFD超声波无损检测自定位夹具，可在定位系统作用下实现与焊接转子之间的轴向定位，从而使楔块可以准确地对准焊缝。
附图说明
图1 本发明设计的焊接转子TOFD超声波无损检测自定位夹具正视图。
其中，1是吸附式移动平台，2是定位系统，3是夹具滑轨，4是自适应夹具，5是焊接转子，6是TOFD检测楔块
图2 本发明设计的焊接转子TOFD超声波无损检测自定位夹具俯视图。
其中，1是吸附式移动平台，2是定位系统，3是夹具滑轨，4是自适应夹具，5是焊接转子
图3 本发明设计的吸附式移动平台。
其中，7是支撑架，8是滚动轮，9是滑块，10是磁铁，11是旋转编码器
图4 本发明设计的定位系统。
其中，12是固定支撑杆，13是弹性支撑杆，14是轴套，15是直线轴承，16是固定环，17是滚珠，18是压缩弹簧，19是手柄
图5 本发明设计的夹具滑轨。
其中，20是安装接口，21是滑动槽
图6 本发明设计的自适应夹具。
其中，6是TOFD检测楔块，22是主支撑体，23是滑块，26是滑轨支撑体，27是楔块夹持体。
图7本发明设计的自适应夹具剖视图。
其中，6是TOFD检测楔块，22是主支撑体，23是滑块，24是滑轨，25是拉伸弹簧，26是滑轨支撑体，27是楔块夹持体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1、图2所示，焊接转子TOFD超声波无损检测自定位夹具由吸附式移动平台1、定位系统2、夹具滑轨3和自适应夹具4组成。所述的吸附式移动平台1吸附在焊接转子5表面，并可沿焊接转子5圆周方向自由滑动；所述的定位系统2固定在吸附式移动平台1上，并与焊接转子5两侧壁面接触，实现轴向定位；所述的夹具滑轨3数量为5个，分别固定在吸附式移动平台1上，并有可固定自适应夹具的滑槽结构；所述的自适应夹具4有10个，每两个对称安装在1个夹具滑轨的滑槽内，并夹持TOFD检测楔块6，使其与焊接转子5表面接触进行检测。
如图3所示，吸附式移动平台1由支撑架7、滚动轮8、滑块9、磁铁10和旋转编码器11组成。滚动轮8与滑块9分别固定在支撑架7底部，工作时与焊接转子5表面接触，从而使吸附式移动平台1可沿焊接转子5圆周方向运动；磁铁10固定在支撑架7底部并与焊接转子5保持一定的距离，从而使吸附式移动平台1吸附在焊接转子5表面；旋转编码器11与滚动轮8连接，检测滚动轮8的旋转圈数，从而得出吸附式移动平台1与焊接转子5的相对运动。
如图4所示，所述的定位系统2由固定支撑杆12、弹性支撑杆13、轴套14、直线轴承15、固定环16、滚珠17、压缩弹簧18和手柄19组成。两个轴套14、两个固定环16和两个直线轴承15分别固定在吸附式移动平台1的支撑架7上，每个轴套14和每个固定环16组对并同轴安装在支撑架7的两端，两个直线轴承15分别与两个轴套14平行并安装在支撑架7的两端；固定支撑杆12安装在轴套14和固定环16上，固定支撑杆12可沿轴套14轴向滑动，以调节定位距离；固定环16可在任意位置锁紧固定支撑杆12以阻止其滑动，锁紧方式包括抱紧、螺丝顶紧等；滚珠17安装在固定支撑杆12与弹性支撑杆13的末端，工作中与焊接转子5的壁面接触并相对其滚动；压缩弹簧18安装在直线轴承15与弹性支撑杆13之间，以使弹性支撑杆13末端的滚珠17顶紧壁面，从而实现轴向定位。
如图5所示，所述的夹具滑轨3，其特征在于：具有与吸附式移动平台1的支撑架7连接的安装接口20，连接方式为螺栓连接；具有安装自适应夹具4的滑动槽21，使自适应夹具4可以沿滑动槽滑动，从而调节夹具位置。
如图6、图7所示，所述的自适应夹具4，由主支撑体22、滑块23、滑轨24、拉伸弹簧25、滑轨支撑体26和楔块夹持体27组成。所述的主支撑体22安装在夹具滑轨3的滑动槽21上，可沿滑动槽21滑动并在任意位置锁紧，锁紧方式为凸轮锁紧；滑块23安装在主支撑体22上；滑轨24安装在滑块23上，并可沿轨道方向滑动；滑轨支撑体26安装在滑轨24上，可随滑轨24滑动；楔块夹持体27依靠销轴螺钉安装在滑轨支撑体26上并可与其相对转动，楔块夹持体27具有与tofd检测楔块6安装的销轴螺钉机构，可安装tofd检测楔块6并与其相对转动；拉伸弹簧25安装在主支撑体22与滑轨支撑体26之间，保持两者之间的弹力；由于自适应夹具4具有两个旋转自由度和拉伸弹簧25的弹力作用，tofd检测楔块6与焊接转子5外表面可实现紧密贴合。
对于具体实施方式的理解的描述仅仅是为帮助理解本发明，而不是用来限制本发明的。本领域技术人员均可以利用本发明的思想进行一些改动和变化，只要其技术手段没有脱离本发明的思想和要点，仍然在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种焊接转子的TOFD超声波无损检测自定位夹具，其特征在于，所述夹具包括吸附式移动平台（1）、定位系统（2）、夹具滑轨（3）和自适应夹具（4）；所述的吸附式移动平台（1）吸附在焊接转子（5）表面，并可沿焊接转子（5）圆周方向自由滑动；所述的定位系统（2）固定在吸附式移动平台（1）上，并与焊接转子（5）两侧壁面接触，实现轴向定位；所述夹具滑轨（3）至少为一个，并固定在吸附式移动平台（1）上；所述自适应夹具（4）安装在所述夹具滑轨（3）上，所述自适应夹具（4）夹持TOFD检测楔块（6），使所述TOFD检测楔块（6）与焊接转子（5）表面接触；
所述的定位系统（2）包括：固定支撑杆（12）、弹性支撑杆（13）、轴套（14）、直线轴承（15）、固定环（16）、滚珠（17）、压缩弹簧（18）和手柄（19）；轴套（14）、固定环（16）、直线轴承（15）固定在吸附式移动平台（1）的支撑架（7）上，轴套（14）和固定环（16）同轴安装，直线轴承（15）与轴套（14）平行安装；固定支撑杆（12）安装在轴套（14）和固定环（16）内，固定支撑杆（12）可沿轴套（14）轴向滑动；固定环（16）可在任意位置锁紧固定支撑杆（12）以阻止其滑动；滚珠（17）安装在固定支撑杆（12）与弹性支撑杆（13）的末端；压缩弹簧（18）安装在直线轴承（15）与弹性支撑杆（13）之间；
所述的吸附式移动平台（1）包括支撑架（7）、滚动轮（8）、滑块（9）、磁铁（10）和旋转编码器（11）；滚动轮（8）与滑块（9）分别固定在支撑架（7）底部；磁铁（10）固定在支撑架（7）底部并与焊接转子（5）保持一定的距离；旋转编码器（11）与滚动轮（8）连接，用于检测滚动轮（8）的旋转圈数。
2.根据权利要求1所述的一种焊接转子的TOFD超声波无损检测自定位夹具，其特征在于，所述的夹具滑轨（3）包括与吸附式移动平台（1）的支撑架（7）螺栓连接的安装接口（20）、安装自适应夹具（4）的滑动槽（21）。
3.根据权利要求2所述的一种焊接转子的TOFD超声波无损检测自定位夹具，其特征在于，所述的自适应夹具（4）包括主支撑体（22）、滑块（23）、滑轨（24）、拉伸弹簧（25）、滑轨支撑体（26）和楔块夹持体（27）；所述主支撑体（22）安装在夹具滑轨（3）的滑动槽（21）上；滑块（23）安装在主支撑体（22）上；滑轨（24）安装在滑块（23）上；滑轨支撑体（26）安装在滑轨（24）上；含有销轴螺钉机构的楔块夹持体（27）安装在滑轨支撑体（26）上；拉伸弹簧（25）安装在主支撑体（22）与滑轨支撑体（26）之间。
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