CN105891439A - 一种复合板六面探伤装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合板六面探伤装置及方法，其装置包括复合板翻转输送机构和直角坐标机器人探伤机构。复合板翻转输送机构包括复合板翻转180度机构、主动辊子输送机构和可伸缩主动辊子输送机构，其可实现复合板的输送、夹紧和翻转180度；直角坐标机器人探伤机构包括其末端设有探头旋转机构的直角坐标机器人和可旋转主动辊子输送机构，其可实现复合板的探伤检测以及输送，其中直角坐标机器人具有四个自由度，分别为探头沿X轴、Y轴、Z轴的移动和绕X轴的转动，可旋转的主动辊子输送机构具有绕Z轴转动的自由度。本发明可实现复合板六面探伤，与现有上下面探伤检测相比增强了检测力度，实现了检测环节自动化，大大提高了产品质量和检测效率。

Description

一种复合板六面探伤装置及方法

技术领域

本发明涉及一种复合板输送及表层检测装置，具体涉及一种应用于冶金领域内的复合板表面探伤检测环节中可实现复合板六面探伤的装置及方法。

背景技术

现有复合板轧制过程中，需要对复合板表层进行探伤检测来保证产品质量，在复合板的表面探伤这一环节中一般只进行上下表面的探伤，复合板其他四个表面得不到探伤检测，且探伤方式一般为人工操作，费时费力，使得产品生产环节自动化程度低，检测不全面，产品质量低，生产成本高。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提供一种应用于冶金领域内的复合板表面探伤检测环节中可实现复合板六面探伤的装置及方法，利用该装置及方法可对复合板进行全面检测，并可实现生产环节的自动化，提高生产效率，降低生产成本。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种复合板六面探伤装置，包括复合板翻转输送机构和直角坐标机器人探伤机构，所述复合板翻转输送机构包括复合板翻转180度机构、主动辊子输送机构和可伸缩主动辊子输送机构，所述主动辊子输送机构与可伸缩主动辊子输送机构分别通过螺钉固定安装在翻转壳体上，用于复合板的输送、夹紧和180度翻转；所述直角坐标机器人探伤机构包括直角坐标机器人和可旋转主动辊子输送机构，所述直角坐标机器人末端设有探头旋转机构，与可旋转主动辊子输送机构共同实现复合板的探伤检测和输送；所述直角坐标机器人具有四个自由度，分别为探头沿X轴、Y轴、Z轴的移动和绕X轴的转动，所述可旋转主动辊子输送机构具有一个绕Z轴转动的自由度。

所述复合板翻转180度机构具有一个中部为U型槽体两端为圆环体的翻转壳体，U型槽内安装主动辊子输送机构和可伸缩主动辊子输送机构，圆环体内圈焊接内啮合大齿轮，电机Ⅰ通过联轴器Ⅰ与转动轴Ⅰ联接，小圆柱齿轮安装在转动轴Ⅰ上，大圆柱齿轮安装在转动轴Ⅱ上，转动轴Ⅱ两端安装两个内啮合小齿轮，内啮合小齿轮与内啮合大齿轮相啮合，将运动传递给翻转壳体来实现翻转壳体的翻转。

所述可伸缩主动辊子输送机构，其伺服电机Ⅰ与谐波减速器Ⅰ联接，谐波减速器Ⅰ通过联轴器Ⅱ与转动轴Ⅲ联接，主动圆锥齿轮安装在转动轴Ⅲ上面，主动圆锥齿轮通过齿轮啮合将运动传递给从动圆锥齿轮，从动圆锥齿轮带动主动辊子里面的转动轴Ⅳ转动；四个气缸固定连接在翻转壳体上面，气缸杆与可伸缩主动辊子输送机构中的底板通过螺钉固定连接。

所述可旋转主动辊子输送机构，其电机Ⅱ通过联轴器Ⅲ与蜗杆联接，蜗轮驱动转动轴Ⅴ，转动轴Ⅴ将运动传递给旋转体；旋转体压在推力球轴承上表面，推力球轴承与探伤机构底座的上面的孔配合安装，蜗轮靠转动轴Ⅴ的轴肩与轴套来进行轴向定位，角接触球轴承与探伤机构底座的下面的孔配合安装，轴承端盖与轴套对角接触球轴承进行轴向定位，推力球轴承与角接触球轴承对转动轴Ⅴ进行径向定位。

所述探头旋转机构中伺服电机Ⅱ与谐波减速器Ⅱ直接联接转动轴Ⅲ，转动轴Ⅲ通过键带动探头转动。

所述翻转壳体通过两端圆环体在圆柱滚子上面绕自身轴线滚动，两端圆环体在U型槽口侧上下各设有一个曲面体，用于对翻转壳体在0度和180度位置的定位。

一种复合板六面探伤方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：首先将复合板从复合板翻转输送机构的主动辊子输送机构上面输送到直角坐标机器人探伤机构的可旋转主动辊子输送机构上面，对复合板上表面A进行探伤检测。

步骤2：上表面探伤检测完成后，通过驱动直角坐标机器人X轴、Y轴和Z轴的电机改变探头的空间位置移动到纵向侧面B，通过驱动探头旋转机构的电机改变探头的空间位姿，使其垂直于复合板纵向侧面B，然后对纵向侧面B进行探伤检测；复合板纵向另一侧面C的探伤检测步骤与纵向侧面B的探伤检测步骤类似。

步骤3：纵向两侧面B、C探伤检测完成后，将复合板输送回复合板翻转输送机构的主动辊子输送机构上面，可伸缩主动辊子输送机构与主动辊子输送机构将复合板夹紧，通过复合板翻转180度机构将复合板翻转180度后再将复合板输送回可旋转主动辊子输送机构，使可旋转主动辊子输送机构逆时针旋转90度，调整探头的空间位置和空间位姿，对复合板下表面D进行探伤检测。

步骤4：复合板下表面D探伤检测完成后，调整探头的空间位置和空间位姿，使探头的空间位置移动到复合板横向侧面E并使探头垂直于复合板横向侧面E对横向侧面E进行探伤检测；复合板横向另一侧面F的探伤检测步骤与横向侧面E的探伤检测步骤类似。

本发明的有益效果：可实现复合板的六面探伤，使得复合板表面探伤检测更加全面，增强了检测力度，提高了产品合格率；直角坐标机器人探伤机构可代替人力操作，大大提高了探伤效率和准确度，实现了检测环节的自动化，降低了生产成本。

附图说明

本说明书共有15幅附图。

图1是本发明一种复合板六面探伤装置结构示意图。

图2是图1所示装置的复合板翻转输送机构示意图。

图3是图1所示装置的可伸缩主动辊子输送机构俯视图及I局部放大图。

图4是图1所示装置的可伸缩主动辊子输送机构左视图及Ⅱ局部剖视图。

图5是图1所示装置的复合板翻转180度机构结构示意图。

图6是图1所示装置的直角坐标机器人探伤机构示意图。

图7是图1所示装置的直角坐标机器人结构示意图。

图8是图7所示机器人的探头旋转机构结构示意图及Ⅲ局部剖视图。

图9是图6所示机器人探伤机构的可旋转主动辊子输送机构旋转部分结构剖视图及Ⅳ局部放大图。

图10图6所示机器人探伤机构的可旋转主动辊子输送机构示意图。

图11是本发明所述的复合板六个面标号示意图。

图12是图11所示的复合板A面探伤检测示意图。

图13是图11所示的复合板B、C面探伤检测示意图。

图14是图11所示的复合板D面探伤检测示意图。

图15是图11所示的复合板E、F面探伤检测示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步详细说明。

参见图1，本发明的一种复合板六面探伤装置包括：由复合板翻转180度机构、主动辊子输送机构、可伸缩主动辊子输送机构组成的复合板翻转输送机构1，由直角坐标机器人、可旋转主动辊子输送机构组成的直角坐标机器人探伤机构2。

参见图2，复合板翻转输送机构1包括底盘3，支撑轴固定座4，翻转壳体5，可伸缩主动辊子输送机构6，内啮合大齿轮7，主动辊子输送机构8，从动辊子机构9，支撑轴10，圆柱滚子11。两个圆柱滚子11套在支撑轴10两端，支撑轴10两端固定于支撑轴固定座4，可伸缩主动辊子输送机构6和主动辊子输送机构8安装于翻转壳体5的U型槽内，翻转壳体5两端圆环体可在圆柱滚子11上面绕自身轴线滚动，翻转壳体5的两端圆环体在U型槽口侧上下安装有四个定位曲面体，可对翻转壳体5在0度和180度位置定位。

参见图3～4，可伸缩主动辊子输送机构6的伺服电机14与谐波减速器15输入端联接，谐波减速器15输出端通过联轴器16与转动轴23联接，转动轴23与轴承座17里面的深沟球轴承配合，起到转动轴23的轴向和径向定位，主动圆锥齿轮22通过键安装在转动轴23上面，两端有锁紧螺母21起到轴向定位作用，主动圆锥齿轮22通过齿轮啮合将运动传递给从动圆锥齿轮19，从动圆锥齿轮19通过键带动主动辊子13里面的转动轴转动，从而实现主动辊子的转动，轴端挡圈18通过螺钉安装在转动轴轴端，转动轴两侧配合联接深沟球轴承，深沟球轴承的轴向定位靠转动轴的轴肩和轴承端盖20共同完成；复合板的输入输出都要先经过伸缩部分从动辊子机构12，伸缩部分从动辊子机构12中从动辊子较短，目的在于保证翻转壳体5翻转时不与直角坐标机器人探伤机构2发生碰撞的同时，复合板不会在输送过程中掉落；四个气缸24通过螺钉固定连接在翻转壳体5上面，气缸杆通过螺钉26与底板25固定连接，气缸杆通过在气缸24里面的伸缩来完成可伸缩主动辊子输送机构6的上下移动。

图5所示为复合板翻转180度机构，电机36通过联轴器35与转动轴39联接，转动轴39两端与轴承座34里面的深沟球轴承相配合，起到轴向和径向定位作用，电机36和两个轴承座34通过支撑件37和支撑件38固定连接在底盘3上，小圆柱齿轮40通过键安装在转动轴39上，将转动传递给大圆柱齿轮33，大圆柱齿轮33靠锁紧螺母32与转动轴31的轴肩轴向定位，转动轴31两端安装两个内啮合小齿轮29，轴端挡圈30与转动轴31的轴肩对内啮合小齿轮29轴向定位，轴承座28通过支撑件27与底盘3固定连接，转动轴31与两个轴承座28里面的深沟球轴承配合，内啮合小齿轮29与内啮合大齿轮7相啮合，将运动传递给翻转壳体5来实现翻转壳体5的翻转。

参见图6，直角坐标机器人探伤机构2包括：探伤机构底座41，可旋转主动辊子输送机构42，连接件43，直角坐标机器人44，机器人框架45，支撑件46。四个支撑件46通过螺钉连接在探伤机构底座41上，机器人框架45通过连接件43与四个支撑件46固定连接，直角坐标机器人44通过螺钉固定连接在机器人框架45上面。

图7所示为直角坐标机器人44，其Y轴固定壳体47固定在机器人框架45上面，Y轴导轨49固定在Y轴固定壳体47上面，Y轴滑块51可以在Y轴导轨49上面沿Y轴滑动，Y轴导轨49两侧的定位挡板48对Y轴滑块51的直线运动进行两侧的极限定位，伺服电机62与谐波减速器63一体化设计，驱动同步带轮52带动同步带66运动，同步带压紧装置50连接同步带66与Y轴滑块51，使Y轴滑块51与同步带66一起移动，传动轴68联接两个同步带轮52，从而使两侧同步带66以及Y轴滑块51同步运动；X轴移动壳体53连接在Y轴滑块51上，X轴导轨57固定连接在X轴移动壳体53上，X轴滑块59可以在X轴导轨57上面移动，伺服电机55与谐波减速器54一体化设计，驱动同步带56运动，同步带压紧装置61连接同步带56与X轴滑块59，使X轴滑块59与同步带56一起移动；Z轴移动壳体58固定连接在X轴滑块59上，伺服电机60驱动滚珠丝杠64转动，带动固定在丝杠螺母上面的Z轴滑块65上下移动，探头旋转机构67固定连接在Z轴滑块65上。

参见图8，Z轴移动壳体72固定连接在Z轴滑块65上，伺服电机71与谐波减速器70一体化设计，驱动转动轴73转动，转动轴73通过键74将运动传递给探头69；轴套75和转动轴73的轴肩实现探头69的轴向定位，转动轴73两端安装两个深沟球轴承，与转动轴73配合，轴套75和两个深沟球轴承共同对转动轴73轴向和径向定位。

参见图9～10，可旋转主动辊子输送机构42的电机87通过联轴器88与蜗杆90联接，蜗杆90与两个轴承座89里面的角接触轴承配合，通过蜗轮蜗杆副将运动传递给蜗轮79，蜗轮79通过键78驱动转动轴80转动，转动轴80通过键84将运动传递给旋转体82，从而实现旋转体82的旋转运动；旋转体82压在推力球轴承85上表面，推力球轴承85与探伤机构底座41的上面的孔配合安装，转动轴80的上端通过螺钉连接轴端挡圈83，蜗轮79靠转动轴80的轴肩与轴套77来进行轴向定位，角接触球轴承86与探伤机构底座41的下面的孔配合安装，轴承端盖76与轴套77对角接触球轴承86进行轴向定位，推力球轴承85与角接触球轴承86对转动轴80进行径向定位。

复合板六面探伤装置的探伤检测工作过程如下：

(1)待检测的复合板起初在复合板翻转输送机构1的主动辊子输送机构8上面，通过电机驱动主动辊子滚动将复合板输送到直角坐标机器人探伤机构2的可旋转主动辊子输送机构42上面。

(2)直角坐标机器人44通过Z轴的滚珠丝杠调节探头69高度，通过X轴、Y轴的同步带调节探头的水平位置来对复合板的上表面A(见图12)进行探伤检测(探头与复合板上表面垂直)。

(3)复合板上表面A探伤检测完成后，通过直角坐标机器人X轴、Y轴和Z轴的伺服电机驱动探头69移动到复合板纵向侧面B(见图13)，驱动探头旋转的伺服电机驱动探头绕X轴旋转至探头与复合板纵向侧面B垂直来对复合板的纵向侧面B进行探伤检测。

(4)复合板纵向侧面B探伤检测完成后，通过直角坐标机器人X轴、Y轴和Z轴的伺服电机驱动探头69移动到复合板纵向另一侧面C(见图13)，驱动探头绕X轴旋转至探头与复合板纵向另一侧面C垂直来对复合板纵向另一侧面C进行探伤检测。

(5)复合板纵向另一侧面C探伤检测完成后，通过电机驱动主动辊子滚动将复合板输送到复合板翻转输送机构1的主动辊子输送机构8上面。

(6)通过气缸驱动可伸缩主动辊子输送机构42，可伸缩主动辊子输送机构42与主动辊子输送机构8将复合板夹紧。

(7)复合板翻转180度机构中电机驱动小圆柱齿轮转动，通过小圆柱齿轮与大圆柱齿轮的啮合带动大圆柱齿轮的转动，大圆柱齿轮通过键连接带动转动轴和轴端两侧的两个内啮合小圆柱齿轮转动，内啮合大圆柱齿轮焊接在翻转壳体上面，通过内啮合齿轮的运动传递来实现翻转壳体绕自身中心轴线的翻转。

(8)复合板翻转180度机构完成绕自身轴线翻转180度后，通过气缸调节可伸缩主动辊子输送机构的高度与直角坐标机器人探伤机构中的可旋转主动辊子输送机构高度一致。

(9)可伸缩主动辊子输送机构6中电机驱动主动辊子滚动将复合板输送到可旋转主动辊子输送机构42。

(10)可旋转主动辊子输送机构42中的电机驱动蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮通过键带动转动轴转动，转动轴通过键带动可旋转主动辊子输送机构的旋转，可旋转主动辊子输送机构绕Z轴逆时针(往Z轴指向看)旋转90度。

(11)通过直角坐标机器人X轴、Y轴和Z轴的伺服电机驱动探头69移动到复合板下表面D(见图14)进行探伤检测。

(12)复合板下表面D探伤检测完成后，通过直角坐标机器人X轴、Y轴和Z轴的伺服电机驱动探头69移动到复合板横向侧面E(见图15)，驱动探头绕X轴旋转至探头与复合板横向侧面E垂直来对复合板横向侧面E进行探伤检测。

(13)复合板E面探伤检测完成后，通过直角坐标机器人X轴、Y轴和Z轴的伺服电机驱动探头69移动到复合板横向另一侧面F(见图15)，驱动探头绕X轴旋转至探头与复合板横向另一侧面F垂直来对复合板横向另一侧面F进行探伤检测。

本发明的一种复合板六面探伤方法，参见图11～15，其步骤如下：

步骤1：首先将复合板从复合板翻转输送机构的主动辊子输送机构8上面输送到直角坐标机器人探伤机构的可旋转主动辊子输送机构42上面，对复合板上表面A进行探伤检测。

步骤2：上表面探伤检测完成后，通过驱动直角坐标机器人X轴、Y轴和Z轴的电机改变探头69的空间位置移动到纵向侧面B，通过驱动探头旋转机构67的电机改变探头69的空间位姿，使其垂直于复合板纵向侧面B，然后对纵向侧面B进行探伤检测；复合板纵向另一侧面C的探伤检测步骤与纵向侧面B的探伤检测步骤类似。

步骤3：纵向两侧面B、C探伤检测完成后，将复合板输送回复合板翻转输送机构的主动辊子输送机构8上面，可伸缩主动辊子输送机构6与主动辊子输送机构8将复合板夹紧，通过复合板翻转180度机构将复合板翻转180度后再将复合板输送回可旋转主动辊子输送机构42，使可旋转主动辊子输送机构42逆时针旋转90度，调整探头69的空间位置和空间位姿，对复合板下表面D进行探伤检测。

步骤4：复合板下表面D探伤检测完成后，调整探头69的空间位置和空间位姿，使探头69的空间位置移动到复合板横向侧面E并使探头69垂直于复合板横向侧面E，然后对横向侧面E进行探伤检测；复合板横向另一侧面F的探伤检测步骤与横向侧面E的探伤检测步骤类似。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其设计构思等同的替换或改变，都应该涵盖在本发明权利要求书所保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复合板六面探伤装置，包括复合板翻转输送机构和直角坐标机器人探伤机构，其特征在于，所述复合板翻转输送机构包括复合板翻转180度机构、主动辊子输送机构和可伸缩主动辊子输送机构，所述主动辊子输送机构与可伸缩主动辊子输送机构分别通过螺钉固定安装在翻转壳体上，用于复合板的输送、夹紧和180度翻转；所述直角坐标机器人探伤机构包括直角坐标机器人和可旋转主动辊子输送机构，所述直角坐标机器人末端设有探头旋转机构，与可旋转主动辊子输送机构共同实现复合板的探伤检测和输送；所述直角坐标机器人具有四个自由度，分别为探头沿X轴、Y轴、Z轴的移动和绕X轴的转动，所述可旋转主动辊子输送机构具有一个绕Z轴转动的自由度。

2.根据权利要求1所述的一种复合板六面探伤装置，其特征在于：所述复合板翻转180度机构具有一个中部为U型槽体两端为圆环体的翻转壳体，U型槽内安装主动辊子输送机构和可伸缩主动辊子输送机构，圆环体内圈焊接内啮合大齿轮，电机Ⅰ通过联轴器Ⅰ与转动轴Ⅰ联接，小圆柱齿轮安装在转动轴Ⅰ上，大圆柱齿轮安装在转动轴Ⅱ上，转动轴Ⅱ两端安装两个内啮合小齿轮，内啮合小齿轮与内啮合大齿轮相啮合，将运动传递给翻转壳体来实现翻转壳体的翻转。

3.根据权利要求1所述的一种复合板六面探伤装置，其特征在于：所述可伸缩主动辊子输送机构，其伺服电机Ⅰ与谐波减速器Ⅰ联接，谐波减速器Ⅰ通过联轴器Ⅱ与转动轴Ⅲ联接，主动圆锥齿轮安装在转动轴Ⅲ上面，主动圆锥齿轮通过齿轮啮合将运动传递给从动圆锥齿轮，从动圆锥齿轮带动主动辊子里面的转动轴Ⅳ转动；四个气缸固定连接在翻转壳体上面，气缸杆与底板通过螺钉固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种复合板六面探伤装置，其特征在于：所述可旋转主动辊子输送机构，其电机Ⅱ通过联轴器Ⅲ与蜗杆联接，蜗轮驱动转动轴Ⅴ，转动轴Ⅴ将运动传递给旋转体；旋转体压在推力球轴承上表面，推力球轴承与探伤机构底座的上面的孔配合安装，蜗轮靠转动轴Ⅴ的轴肩与轴套来进行轴向定位，角接触球轴承与探伤机构底座的下面的孔配合安装，轴承端盖与轴套对角接触球轴承进行轴向定位，推力球轴承与角接触球轴承对转动轴Ⅴ进行径向定位。

5.根据权利要求1所述的一种复合板六面探伤装置，其特征在于：所述探头旋转机构中伺服电机Ⅱ与谐波减速器Ⅱ直接联接转动轴Ⅲ，转动轴Ⅲ通过键带动探头转动。

6.根据权利要求2所述的一种复合板六面探伤装置，其特征在于：所述翻转壳体通过两端圆环体在圆柱滚子上面绕自身轴线滚动，两端圆环体在U型槽口两侧上下各设有一个曲面体，用于对翻转壳体在0度和180度位置的定位。

7.一种如权利要求1所述的复合板六面探伤装置操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：首先将复合板从复合板翻转输送机构的主动辊子输送机构上面输送到直角坐标机器人探伤机构的可旋转主动辊子输送机构上面，对复合板上表面(A)进行探伤检测。

步骤2：上表面探伤检测完成后，通过驱动直角坐标机器人X轴、Y轴和Z轴的电机改变探头的空间位置移动到纵向侧面B，通过驱动探头旋转机构的电机改变探头的空间位姿，使其垂直于复合板纵向侧面(B)，然后对纵向侧面(B)进行探伤检测；复合板纵向另一侧面(C)的探伤检测步骤与纵向侧面(B)的探伤检测步骤类似。

步骤3：纵向两侧面(B)、(C)探伤检测完成后，将复合板输送回复合板翻转输送机构的主动辊子输送机构上面，可伸缩主动辊子输送机构与主动辊子输送机构将复合板夹紧，通过复合板翻转180度机构将复合板翻转180度后再将复合板输送回可旋转主动辊子输送机构，使可旋转主动辊子输送机构逆时针旋转90度，调整探头的空间位置和空间位姿，对复合板下表面(D)进行探伤检测。

步骤4：复合板下表面D探伤检测完成后，调整探头的空间位置和空间位姿，使探头的空间位置移动到复合板横向侧面(E)并使探头垂直于复合板横向侧面(E)对横向侧面(E)进行探伤检测；复合板横向另一侧面(F)的探伤检测步骤与横向侧面(E)的探伤检测步骤类似。