CN109100420B - 一种用于超声检测的曲面自适应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于超声检测的曲面自适应装置，包括伸缩机构、浮动机构和检测探头，所述浮动机构固定在伸缩机构前端，检测探头固定于浮动机构内，所述伸缩机构在外部动力驱动部件的带动下前后移动，浮动机构根据待测表面曲率的变化做出自适应的浮动，使得检测探头始终紧贴并对准曲面法线方向完成检测。本装置可适用于各种复杂型面跟踪的应用，通过机械结构实现检测探头能与待测曲面的法线方向对齐，使检测效果更好。

Description

一种用于超声检测的曲面自适应装置
技术领域
本发明涉及一种浮动装置，具体涉及一种用于复合材料超声检测的曲面自适应装置。
背景技术
复合材料是现代航空飞行器设计与制造采用的主要材料类型之一。在复合材料零部件的制造和使用过程中，超声检测是检测部件缺陷损伤并评定其安全性能的关键技术。近年来，为满足大承载和高性能新机种的零部件制造需要，复合材料技术快速发展，新材料、新结构、新工艺不断出现，常规超声技术已经难以满足复合材料的检测要求。目前实际无损检测中，主要存在的问题是，当待测表面为曲面时，检测探头无法沿待测曲面浮动达到最佳的检测效果。
因此，有必要提供一种用于超声检测的曲面自适应装置，保证探头浮动适应待测曲面，达到更好的的检测效果。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
一种用于超声检测的曲面自适应装置，包括伸缩机构、浮动机构和检测探头，其特征在于：所述浮动机构固定在伸缩机构前端，检测探头固定于浮动机构内，所述伸缩机构在外部动力驱动部件的带动下前后移动，浮动机构根据待测表面曲率的变化做出自适应的浮动，使得检测探头始终紧贴并对准曲面法线方向完成检测；
所述伸缩机构包括前后相对设置的L形板和固定架，所述固定架靠近L形板一侧侧壁中部开设有通孔供直线滚珠导套穿过固定，直线滚珠导套内套设有导轨，导轨一端穿过直线滚珠导套，另一端穿过L形板，导轨位于直线滚珠导套与L形板之间的段域外套设有伸缩弹簧，导轨两端有限位固定；
所述浮动机构包括固定在L形板水平板上的轴承座，轴承座中部依次设有向心关节轴承和定制轴套，轴套内部设有通孔供检测探头穿过，轴套前端面上周向均匀设有三个圆槽用于安装滚珠，通过滚珠与待测表面接触后在圆槽内滚动以适应待测曲面的曲率变化，轴套尾部穿过L形板上开孔，与L形板开孔内圈之间通过若干拉伸弹簧连接，使得浮动机构整体可相对L形板发生与待测表面相适应的角度偏转。
所述固定架为开口向下突出设置的U形板，直线滚珠导套外侧端设有周向设置的凸台，凸台与U形板侧壁上对应开设有若干通孔，供螺纹螺杆穿过后连接固定。
所述导轨从中部往两端为直径逐渐缩小的三段式阶梯轴结构，中部第一段一边与直线滚珠导套内部配合，一边外部套有伸缩弹簧，两侧第二段分别穿过挡板和L形板上的通孔，两侧末端第三段车螺纹并用两个螺母拧紧起防松限位作用。
所述轴套通孔内中部设有内螺纹用于安装检测探头，轴套前端设有外螺纹与圆螺母配合拧紧将轴套固定在轴承座中，轴套中部为阶梯轴与向心关节轴承的内圈配合限制轴套轴向移动，轴套尾部周向设有凸台，凸台上沿圆周方向均匀分布有8个等大小的圆孔用于固定拉伸弹簧。
所述L形板竖直面上开设有直径为65mm的圆孔，圆孔内圈周向设有向内突出的圆环状凸片，凸片上周向均匀开设有8个等大小的圆孔用于固定拉伸弹簧，轴套外圈与L形板内圈上的八个圆孔沿圆形方向一一对应。
所述轴承座内开孔后方设有向轴心突出的阶梯，限制向心关节轴承的轴向一侧的轴向移动，轴承座前端通过一块压板挡住向心关节轴承另一端，限制向心关节轴承的前后运动，压板与轴承座之间通过螺栓螺母连接固定。
所述检测探头外表面设有外螺纹，通过外螺纹与轴套孔内的内螺纹配合安装到轴套内部，通过浮动机构带动旋转检测探头来调整探头的前后位置和角度，达到更好的检测效果，检测探头是一种超声探头，可直接购买，或按客户要求定做。
本发明所采用的技术方案的设计思路为：
1、采用向心关节轴承实现检测探头的全方位浮动。
2、为了检测探头能和向心关节轴承配合，设计轴套前端通孔内有内螺纹安装检测探头，轴套前端有外螺纹与圆螺母配合拧紧固定在轴承座中，轴套中部车有小的阶梯孔与向心关节轴承的内圈配合实现轴套轴向定位。
3、为了固定向心关节轴承，在轴承座后端设有阶梯孔，实现向心关节轴承的轴向定位，向心关节轴承通过压板固定在轴承座中。
4、为了检测探头通过向心关节轴承浮动后能够复原，在轴套和L板之间安装复位弹簧，使装置完成检测后可自行复位。
5、为了检测探头能够贴紧待测曲面，此装置还需要轴向浮动，利用导轨和直线滚珠导套，导轨上套有伸缩弹簧，实现装置的轴向浮动。
6、为了检测探头能够适应曲面斜率变化，在轴套前端设有三个滚珠，通过滚珠和待测表面接触后在圆槽内滚动能使装置适应待测曲面的曲率变化。
本发明具有如下优点：
1、设计轴向伸缩的浮动装置，使装置贴紧待测表面；2、使用向心关节轴承让检测探头可以沿待测曲面的法线方向检测，达到更好的检测效果；3、滚珠接触待测表面后能够适应曲面斜率变化；4、可适应待测材料表面的不一致性；5、完成检测后装置可自行复位。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意图；
图2为本发明的伸缩机构示意图；
图3为本发明的浮动机构三维结构示意图；
图4为本发明的浮动机构示意图；
图5为本发明检测待测曲面状态的俯视图；
其中：1-U形板、2-挡板、3-直线滚珠导套、4-伸缩弹簧、5-导轨、6-L形板、7-拉伸弹簧、8-轴承座、9-压板、10-向心关节轴承、11-轴套、12-滚珠、13-检测探头、14-圆螺母。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1所示，一种用于超声检测的曲面自适应装置，包括伸缩机构、浮动机构和检测探头。
如图2所示，伸缩机构中，开口向下设置的U形板1上一侧侧板上开设有若干通孔和螺纹孔用于固定直线滚珠导套3，直线滚珠导套3内设有导轨5，导轨5两端分别连接挡板2和L形板6，外部通过螺母旋紧固定，导轨5上靠近L形板6段上套设有伸缩弹簧4，使L形板6可沿导轨5前后伸缩，导轨5两端均被车成三段阶梯轴，中部第一段一边与直线滚珠导套3内部配合，一边外部套有伸缩弹簧4，两侧第二段分别与挡板2或L形板6上的通孔固定连接，两侧末端第三段车螺纹并用两个螺母拧紧起防松作用。
如图3-4所示，浮动机构设置在伸缩机构前端，浮动机构中，定制轴套11前端通孔内设有内螺纹，轴套内部穿过检测探头13，轴套与检测探头之间通过螺纹连接，轴套前端外部设有外螺纹与圆螺母14配合拧紧固定，轴套11前端设有嵌入式滚珠12，滚珠12部分突出于轴套前端，轴套11中段外部车有小的阶梯孔与向心关节轴承10的内圈配合，轴套11尾部设有阶梯轴，阶梯轴上沿圆周方向均匀分布有8个等大小的圆孔固定拉伸弹簧7，拉伸弹簧7沿径向均匀设置。向心关节轴承10固定在轴承座8内，轴承座8后方内部开设有阶梯孔，使向心关节轴承10轴向定位，轴承座8前端外侧面周向设有若干螺纹孔，轴承座8外侧端通过压板9和穿过压板9和螺纹孔的若干螺杆固定向心关节轴承10，限制向心关节轴承10的轴向运动，L形板6竖直面上开设有直径为65mm的通孔，连接在轴套11尾部阶梯轴上的八个拉伸弹簧7均与L形板6通孔内壁连接，轴承座8底部前后端设有凸块，凸块上纵向开设计有柱形沉头孔，穿过柱形沉头孔使用螺栓螺母与L形板6水平板安装固定。
如图5所示，本发明提出的用于超声检测的曲面自适应装置工作原理如下：装置在外部机构的作用下前进使轴套11上的滚珠12贴紧待测表面，使得浮动机构整体带动L形板6对伸缩弹簧4产生一定的压缩量，当检测探头13贴紧待测表面时，向心关节轴承10会适应曲面斜率发生改变，使检测探头13沿着待测曲面的法线方向，这时工人控制外部装置在曲面上来回移动扫查检测，检测探头13会一直根据曲面斜率变化浮动并对其沿待测曲面法线方向，当检测结束时，工人控制机构后退，这时安装在轴套11和L形板6之间的拉伸弹簧7会使检测探头13复位。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (6)

1.一种用于超声检测的曲面自适应装置，包括伸缩机构、浮动机构和检测探头，其特征在于：所述浮动机构固定在伸缩机构前端，检测探头固定于浮动机构内，所述伸缩机构在外部动力驱动部件的带动下前后移动，所述浮动机构根据待测表面曲率的变化做出自适应浮动，使得检测探头始终紧贴并对准曲面法线方向完成检测；
所述伸缩机构包括前后相对设置的L形板和固定架，所述固定架靠近L形板一侧侧壁中部开设有通孔供直线滚珠导套穿过固定，直线滚珠导套内套设有导轨，导轨两端分别连接挡板和L形板，导轨一端穿过直线滚珠导套，另一端穿过L形板，导轨位于直线滚珠导套与L形板之间的段域外套设有伸缩弹簧，导轨两端有限位固定；
所述浮动机构包括固定在L形板水平板上的轴承座，轴承座中部依次设有向心关节轴承和定制轴套，轴套内部设有通孔供检测探头穿过，轴套前端面上周向均匀设有三个圆槽用于安装滚珠，通过滚珠与待测表面接触后在圆槽内滚动以适应待测曲面的曲率变化，轴套尾部穿过L形板上开孔，与L形板开孔内圈之间通过若干拉伸弹簧连接。
2.如权利要求1所述的一种用于超声检测的曲面自适应装置，其特征在于：所述固定架为开口向下突出设置的U形板，直线滚珠导套外侧端设有周向设置的凸台，凸台与U形板侧壁上对应开设有若干通孔，供螺纹螺杆穿过后连接固定。
3.如权利要求1所述的一种用于超声检测的曲面自适应装置，其特征在于：所述导轨从中部往两端为直径逐渐缩小的三段式阶梯轴结构，中部第一段一边与直线滚珠导套内部配合，一边外部套有伸缩弹簧，两侧第二段分别穿过挡板和L形板上的通孔，两侧末端第三段车螺纹并用两个螺母拧紧起防松限位作用。
4.如权利要求1所述的一种用于超声检测的曲面自适应装置，其特征在于：所述轴套通孔内中部设有内螺纹用于安装检测探头，轴套前端设有外螺纹与圆螺母配合拧紧将轴套固定在轴承座中，轴套中部为阶梯轴与向心关节轴承的内圈配合限制轴套轴向移动，轴套尾部周向设有凸台，凸台上沿圆周方向均匀分布有8个等大小的圆孔用于固定拉伸弹簧。
5.如权利要求1所述的一种用于超声检测的曲面自适应装置，其特征在于：所述L形板竖直面上开设有直径为65mm的圆孔，圆孔内圈周向设有向内突出的圆环状凸片，凸片上周向均匀开设有八个等大小的圆孔用于固定拉伸弹簧。
6.如权利要求1所述的一种用于超声检测的曲面自适应装置，其特征在于：所述轴承座内开孔后方设有向轴心突出的阶梯，限制向心关节轴承的轴向一侧的轴向移动，轴承座前端通过一块压板挡住向心关节轴承另一端，限制向心关节轴承的前后运动，压板与轴承座之间通过螺栓螺母连接固定。
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