CN109682883A - 一种涡流探伤机床及其顶升装卡工装 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顶升装卡工装，包括：底座；贯穿所述底座的主轴；套装于所述主轴、用以托起盘类工件的托盘；设于所述主轴的顶部并具有卡爪、用以供所述卡爪卡紧所述托盘内环的卡盘；设于所述底座下方、用以驱动所述托盘沿所述主轴向上运动至所述卡爪的驱动缸体。上述顶升装卡工装用以托起盘类工件，便于对盘类工件的另一个待测底面上的全部测点进行检测，解决了现有涡流探伤检测工序耗时长、效率低的问题。此外，本发明还公开了一种包括上述顶升装卡工装的涡流探伤机床。
Description
技术领域
本发明涉及涡流探伤技术领域，特别是涉及一种顶升装卡工装。此外，本发明还涉及一种包括上述顶升装卡工装的涡流探伤机床。
背景技术
盘类工件在制造完成之后必须要进行的一步工序就是涡流探伤，以检测盘类工件是否具有表面裂纹、暗缝、夹渣和开口裂纹等缺陷，只有检测合格的盘类工件才能够出厂并进行使用。
目前，一种盘类工件，如图1所示，该盘类工件具有多个需要进行检测的测点(也即按字母顺序依次排列的测点A至测点O)，而传统的涡流探伤机床的装卡机构仅能够对盘类工件进行固定，也即通过卡爪卡紧盘类工件轴孔的孔壁，这样在装卡盘类工件之后，盘类工件的一个底面朝上设置，使探伤仪能够检测到盘类工件上的测点A至测点J；若要进一步对测点K至测点O进行检测，则需要将盘类工件翻转，使其另一个底面朝上地被装卡机构所固定。可以看出，现有的涡流探伤工序需要对盘类工件进行两次装卡的过程，其中每一次装卡的过程都要额外地耗费时间，进而会使得整个涡流探伤检测的过程所需的工时很长。
因此，如何提供一种仅一次装卡盘类工件便能够对盘类工件上的全部测点进行检测的装卡机构是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种顶升装卡工装，该顶升装卡工装用以托起盘类工件，便于对盘类工件的另一个待测底面上的全部测点进行检测，解决了现有涡流探伤检测工序耗时长、效率低的问题。本发明的另一目的是提供一种包括上述顶升装卡工装的涡流探伤机床。
为实现上述目的，本发明提供一种顶升装卡工装，包括：底座；贯穿所述底座的主轴；套装于所述主轴、用以托起盘类工件的托盘；设于所述主轴的顶部并具有卡爪、用以供所述卡爪卡紧所述托盘内环的卡盘；设于所述底座下方、用以驱动所述托盘沿所述主轴向上运动至所述卡爪的驱动缸体。
优选地，所述卡爪包括：由上至下依次设置的第一卡接部和第二卡接部；其中，所述第一卡接部用以卡紧盘类工件的轴孔，所述第二卡接部用以卡紧所述托盘的内环。
优选地，还包括设于所述托盘底部并与所述驱动缸体的伸缩杆相连、用以支撑所述托盘向上运动的支撑座；其中，所述支撑座与所述托盘之间设有用以供所述托盘旋转的第一轴承。
优选地，还包括垂向贯穿所述底座设置并与所述支撑座固定连接、用以限制所述支撑座运动方向的导向杆。
优选地，还包括设于所述底座下方并与所述主轴的底部相连、用以供所述主轴驱动所述卡盘旋转的电机。
优选地，还包括设于所述主轴下方、用以供所述主轴驱动所述卡爪打开和闭合的油箱；其中，所述电机与所述主轴通过传动带相连。
优选地，所述主轴包括：设于所述底座的外壳；设于所述外壳内侧并贯穿所述底座、用以驱动所述卡盘旋转的转轴；其中，所述转轴的顶部与所述卡盘相连，所述转轴的底部与所述传动带相连；设于所述外壳和所述转轴之间的第二轴承；设于所述转轴内侧并贯穿所述底座、用以驱动所述卡爪打开和闭合的拉杆；其中，所述拉杆的顶部通过螺纹接头与所述卡盘相连，所述拉杆的底部与所述油箱相连。
优选地，还包括：设有限位块、并与所述托盘固定连接的限位盘；设于所述底座并具有开口朝上的限位槽、用以供所述限位块卡接于所述限位槽的限位支架。
优选地，还包括：用以检测盘类工件是否到位的定位传感器；设于所述底座、用以支撑所述定位传感器的支撑架。
相对于上述背景技术，本发明提供的顶升装卡工装通过托盘向上托起盘类工件并使盘类工件的下底面与卡盘分离来实现对盘类工件下底面的全部测点进行检测。具体来说，在检测盘类工件的下底面之前，先通过驱动缸体驱动托盘向上运动至卡爪处，使卡爪卡紧托盘的内环，此时，托盘已将盘类工件托起，使盘类工件的下底面高于卡盘，也即使盘类工件与卡盘分离并高出卡盘一定的距离，这样，探测仪的探头便可从盘类工件的轴孔进入盘类工件与卡盘之间的空间，并对盘类工件下底面的各个测点进行检测。
本发明还提供一种涡流探伤机床，包括：机床支架；设于所述机床支架、如上述任一项所述的顶升装卡工装；设于所述机床支架、用以对所述顶升装卡工装上盘类工件的表面进行探伤的探测仪。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中一种待测盘类工件的剖视图；
图2为本发明所提供的一种顶升装卡工装的结构示意图；
图3为图2的正视图；
图4为图2的侧视图；
图5为图4的剖视图；
图6为图2中卡盘的结构示意图；
其中，
01-底座、02-卡盘、021-卡爪、0211-第一卡接部、0212-第二卡接部、022-螺纹接头、03-托盘、04-主轴、041-外壳、042-第二轴承、043-转轴、0431-从动轮、044-拉杆、05-驱动缸体、051-伸缩杆、06-支撑座、07-导向杆、08-电机、081-电机支架、082-主动轮、09-油箱、091-油箱支架、10-限位盘、101-限位块、11-限位支架、12-定位传感器、13-支撑架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图6，图1为现有技术中一种待测盘类工件的剖视图；图2为本发明所提供的一种顶升装卡工装的结构示意图；图3为图2的正视图；图4为图2的侧视图；图5为图4的剖视图；图6为图2中卡盘的结构示意图。
本发明所提供的一种顶升装卡工装，如图2和图3所示，该顶升装卡工装包括：底座01；贯穿底座01的主轴04；套装于主轴04、用以托起盘类工件的托盘03；设于主轴04的顶部并具有卡爪021、用以供卡爪021卡紧托盘03内环的卡盘02；设于底座01下方、用以驱动托盘03沿主轴04向上运动至卡爪021的驱动缸体05。具体来说，托盘03呈环形，并套装于主轴04，其中，托盘03的内环形状优选与主轴04的横截面外轮廓形状相同，主轴04的外轮廓优选为正圆形，主轴04优选垂向设置。
在此之前，先介绍本顶升装卡工装固定盘类工件并测点A至测点J进行检测的过程，其中，上述盘类工件上各个测点的位置如图1所示。首先利用机械臂夹取盘类工件，将盘类工件放置于卡盘02，并通过卡盘02上的卡爪021卡紧盘类工件轴孔的孔壁，使测点A至测点J全都暴露于外界，然后控制卡盘02旋转，并将探测仪的探头按照一定顺序(如按照字母排序)对准测点A至测点J，依次对这些测点进行检测，若检测出某一测点具有缺陷，则取下该不合格的盘类工件，并对下一个待测盘类工件进行检测。
若测点A至测点J均未发现有缺陷，则需要进一步对测点K至测点O进行检测，但是此时盘类工件的底面与卡爪021相贴合，探测仪的探头无法对盘类工件下底面的测点进行360°的全方位检测，为了解决该问题，本顶升装卡工装通过驱动缸体05驱动托盘03沿主轴04向上运动至卡爪021的位置，且卡爪021松开盘类工件，以便于托盘03将盘类工件托起，使盘类工件与卡爪021分离并使其下底面高于卡爪021，进而使测点K至测点O所对应的整个圆周均能够暴露出来，然后控制卡盘02旋转，使托盘03以及托盘03上的盘类工件一同随卡盘02转动，与此同时，将探测仪的探头从盘类工件的轴孔伸入盘类工件与卡爪021之间的空间，按照一定顺序(如按照字母排序)将探头对准测点K至测点O，依次对这些测点进行检测，若检测出某一测点具有缺陷，则取下该不合格的盘类工件，并重新对下一个待测盘类工件进行检测；若该盘类工件的全部测点均不存在缺陷，则将该合格的盘类工件取下，以对该合格的盘类工件进行其他的检测或者进行包装出厂，并重新开始对下一个待测盘类工件进行检测。
可以看出，本顶升装卡工装仅需装卡一次盘类工件便可对盘类工件的两个底面进行整周的检测。其中，卡爪021卡紧托盘03和卡爪021第二次卡紧盘类工件所用的时间几乎相同，而驱动托盘03上升至卡爪021处所耗费的时间远远小于机械臂取下盘类工件并翻转180°并将盘类工件重新放置于卡盘02所耗费的时间，因此，本顶升装卡工装缩短了对每个盘类工件的进行检测所耗费的工时，提高了检测效率。
需要说明的是，上述托盘03仅托起并支撑盘类工件，而没有设置用于固定盘类工件的固定连接件，也即盘类工件是通过摩擦力随托盘03共同转动的，为了避免盘类工件受到过大的离心力而脱离旋转中心，应控制卡盘02的转速使盘类工件在随托盘03转动时不发生偏离。
可以理解的是，若需将托盘03移动至卡爪021处，则卡盘02的直径应小于等于托盘03内环的直径，使托盘03能够越过卡盘02到达卡爪021所在的高度位置；为了扩大盘类工件被托起之后盘类工件与卡爪021之间的空间，以便于将探测仪的探头延伸至盘类工件上的测点K至测点O所在的位置，若托盘03的高度大于卡爪021的厚度，则应使托盘03移动至使卡爪021卡紧托盘03内环靠下的部分，进而相对提高盘类工件的水平高度；若托盘03的高度小于卡爪021的厚度，则应使托盘03移动至使托盘03被卡爪021靠上的部分卡紧，进而相对提高盘类工件的水平高度。
考虑到托盘03的内环直径远大于盘类工件轴孔的直径，为了保证卡爪021在卡盘02上的稳定性，如图6所示，上述卡爪021包括：由上至下依次设置的第一卡接部0211的第二卡接部0212；其中，相比于第一卡接部0211的垂向外轮廓，第二卡接部0212的垂向外轮廓所在的位置更远离卡盘02的轴心位置，因此，第一卡接部0211用以卡紧盘类工件的轴孔，第二卡接部0212用以卡紧托盘03的内环。具体来说，第一卡接部0211与第二卡接部0212一体设置，第一卡接部0211通过其垂向外轮廓卡紧盘类工件的轴孔，而盘类工件的底面与第二卡接部0212的上表面相抵，第二卡接部0212通过其垂向外轮廓卡紧托盘03的内环，进而当卡爪021卡紧托盘03时，使卡爪021的大部分位于卡盘02上，保证了卡爪021的稳定性。
如图2和图3所示，本顶升装卡工装还包括：设于托盘03底部并与驱动缸体05的伸缩杆051相连、用以支撑托盘03向上运动的支撑座06；其中，支撑座06套装于主轴04，支撑座06和托盘03之间设有用以供托盘03旋转的第一轴承。若托盘03的尺寸太大，相应地，托盘03的质量较大，托盘03的惯性也较大，则不利于卡盘02对托盘03进行固定，也不利于对卡盘02带动托盘03进行旋转的控制，也即无法实现快速调整旋转状态的开始和停止，以及无法快速地对转速进行调整；若托盘03的尺寸太小，则不利于托盘03与驱动缸体05的配合。因此，通过设置支撑座06支撑托盘03沿主轴04上下运动，使得托盘03的尺寸无需过大即可实现与驱动缸体05的装配连接，并且在卡盘02固定托盘03时，尺寸较大的支撑座06不会随卡盘02运动，而通过第一轴承使卡盘02能够在支撑座06上转动，使得托盘03的尺寸无需过大即可实现对托盘03旋转的快速控制。
可以理解的是，若未设置支撑座06，则驱动缸体05在驱动托盘03到达卡爪021附近时，为了避免托盘03旋转与驱动缸体05的伸缩杆051发生摩擦，需要将伸缩杆051缩回至驱动缸体05内，但是这样会使卡盘02来承受托盘03的重力。在设置支撑座06之后，伸缩杆051无需缩回，并使支撑座06承载托盘03的重力并且通过第一轴承还能够保证托盘03的旋转，使卡爪021无需承载托盘03的重力，延长了卡盘02的使用寿命。
需要说明的是，上述驱动缸体05优选为气缸，通过气缸进气和出气来控制伸缩杆051的延伸和缩回，当然，上述驱动缸体05也可以为液压缸等其他能够实现伸缩杆051延伸和缩回的动力部件。
由于伸缩杆051仅与支撑座06的一端相连，在伸缩杆051驱动支撑座06运动时支撑座06受到的驱动力分布不均匀，会导致支撑座06运动的不平稳，也即支撑座06具有倾斜地沿主轴04运动的趋势。为了解决上述问题，如图2至图5所示，本顶升装卡工装还包括垂向贯穿底座01设置并与支撑座06固定连接、用以限制支撑座06运动方向的导向杆07。具体来说，导向杆07与支撑座06的底部固定连接，当伸缩杆051驱动支撑座06时，由导向杆07和底座01之间承受驱动力的水平分量，而支撑座06仅承受驱动力的垂向分量，以起到稳定支撑座06运动的作用。
如图3和图4所示，本顶升装卡工装还包括设于底座01下方并与主轴04的底部相连、用以供主轴04驱动卡盘02旋转的电机08。具体来说，主轴04与卡盘02相连，通过电机08驱动主轴04旋转，使卡盘02随主轴04一同旋转。其中，底座01下方设有电机支架081，使电机08通过电机支架081固定于底座01的下方。
如图3和图5所示，本顶升装卡工装还包括设于主轴04下方、用以供主轴04驱动卡爪021打开和闭合的油箱09。具体来说，本顶升装卡中的卡盘02具体为液压卡盘02，通过调整油箱09的供油方向控制卡盘02上的卡爪021打开以卡紧盘类工件或托盘03，或控制卡爪021闭合以松开盘类工件或卡盘02。其中，底座01下方设有油箱支架091，油箱09通过油箱支架091固定于底座01的下方。
可以理解的是，由于油箱09设于主轴04的正下方，因此，驱动缸体05和电机08均设于油箱09的侧下方，进而电机08和主轴04之间需要设置传动带，以通过传动带将电机08的转矩传递给主轴04。
如图4所示，上述主轴04包括：设于底座01的外壳041；设于外壳041内侧并贯穿底座01、用以驱动卡盘02旋转的转轴043；其中，转轴043的顶部与卡盘02相连，转轴043的底部与传动带相连；设于外壳041和转轴043之间的第二轴承042；设于转轴043内侧并贯穿底座01、用以驱动卡爪021打开和闭合的拉杆044；其中，拉杆044的顶部通过螺纹接头022与卡盘02相连，拉杆044的底部与油箱09相连。
具体来说，主轴04在径向由外至内依次设置外壳041、第二轴承042、转轴043以及拉杆044，外壳041固定于底座01上，一方面起到保护转轴043的作用，另一方面，外壳041的内侧设置轴肩以固定第二轴承042，第二轴承042用以供转轴043旋转。由于油箱09设于主轴04的正下方，因此，电机08仅设于主轴04的侧方，进而通过传动带实现电机08驱动转轴043转动，进而使卡盘02随转轴043一同旋转；更为具体地，如图3和图4所示，电机08上设有主动轮082，转轴043的底部设有从动轮0431，主动轮082和从动轮0431之间设置传动带，当电机08驱动主动轮082转动时，主动轮082通过传动带驱动从动轮0431转动，进而使转轴043和卡盘02进行旋转。
上述拉杆044通过油箱09供油沿垂向运动，也即若油箱09向拉杆044的底端供油，则拉杆044向上运动，使螺纹接头022旋转，再通过卡盘02内的楔形机构驱动卡爪021打开，以卡紧盘类工件或托盘03的内环；若油箱09反向供油，则拉杆044向下运动，螺纹接头022反向旋转，再通过卡盘02内的楔形机构驱动卡爪021闭合，以松开盘类工件或托盘03。其中，油箱09供油方向的调整方式以及螺纹接头022旋转再通过卡盘02内的楔形机构调整卡爪021的开闭的方式请参照现有技术中的楔动式液压卡盘，本文不再赘述。
在卡盘02固定托盘03之前，托盘03在第一轴承的作用下可能会发生转动，若卡爪021在此时卡紧托盘03的内环，则会造成第二卡接部0212的垂向外轮廓表面以及托盘03的内环表面的磨损，为了限制托盘03的转动，如图2和图3所示，本顶升装卡工装还包括：设有限位块101、并与托盘03固定连接的限位盘10；设于底座01并具有开口朝上的限位槽、用以供限位块101卡接于限位槽的限位支架11。具体来说，当托盘03位于卡盘02下方时，限位块101始终位于限位支架11的限位槽内，以限制托盘03的转动趋势，在托盘03向上运动的过程中，限位块101沿限位槽向上运动，当卡盘02固定托盘03时，限位块101脱离于限位槽，以便于托盘03随卡盘02转动，在卡盘02转过整数圈后，限位块101仍位于限位槽开口的正上方，以便于限位块101归位进入限位槽内。
需要说明的是，在控制卡盘02停转时，限位块101的位置相对于限位支架11的限位槽的开口会有少量的偏差，若存在偏差，则托盘03下降时会使限位块101卡在限位槽的槽口附近。为了便于将托盘03随支撑座06归位至底座01上，上述限位槽的槽口处设置成导向槽轨，其中，该导向槽轨的开口沿向上的方向逐渐增大。当限位块101的位置具有一定偏差时，限位块101能够沿着导向槽轨进入限位支架11的限位槽内，进而实现托盘03的归位。
如图2和图3所示，本顶升装卡工装还包括：用以检测盘类工件是否到位的定位传感器12；设于底座01、用以支撑定位传感器12的支撑架13。其中，定位传感器12用于检测机械臂是否将盘类工件放置于卡爪021处，以便于控制卡爪021适时地卡紧盘类工件，并控制机械臂松开盘类工件并撤回机械臂。其中，定位传感器12优选为接近开关(位移传感器的一种)，当接近开关沿其检测方向的检测距离发生变化时，则代表盘类工件已经到位。
需要说明的是，为了保证检测的精准度，在支撑架13上设置两个定位传感器12，也即只有两个位移传感器12均检测到盘类工件到位时，才能够撤回机械臂。此外，若当其中一个定位传感器12发生损坏时，另一个定位传感器12仍能够进行检测，保证本顶升装卡工装的正常运行。
本发明所提供的一种涡流探伤机床，包括：机床支架；设于机床支架、如上所述的顶升装卡工装；设于机床支架、用以对顶升装卡工装上盘类工件的表面进行探伤的探测仪，其中，探测仪具有用以对盘类工件上测点进行检测的探头。为了进一步实现盘类工件的自动安装，本涡流探伤机床还包括用以夹取盘类工件的机械臂，通过机械臂将盘类工件放置于卡盘02并通过卡爪021卡紧盘类工件的轴孔。机床支架、探测仪、探头、机械臂以及涡流探伤机床的其他部分可以参照现有技术，本文不再赘述。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的涡流探伤机床及其顶升装卡工装进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种顶升装卡工装，其特征在于，包括：
底座(01)；
贯穿所述底座(01)的主轴(04)；
套装于所述主轴(04)、用以托起盘类工件的托盘(03)；
设于所述主轴(04)的顶部并具有卡爪(021)、用以供所述卡爪(021)卡紧所述托盘(03)内环的卡盘(02)；
设于所述底座(01)下方、用以驱动所述托盘(03)沿所述主轴(04)向上运动至所述卡爪(021)的驱动缸体(05)。
2.根据权利要求1所述的顶升装卡工装，其特征在于，所述卡爪(021)包括：由上至下依次设置的第一卡接部(0211)和第二卡接部(0212)；其中，所述第一卡接部(0211)用以卡紧盘类工件的轴孔，所述第二卡接部(0212)用以卡紧所述托盘(03)的内环。
3.根据权利要求2所述的顶升装卡工装，其特征在于，还包括设于所述托盘(03)底部并与所述驱动缸体(05)的伸缩杆(051)相连、用以支撑所述托盘(03)向上运动的支撑座(06)；其中，所述支撑座(06)与所述托盘(03)之间设有用以供所述托盘(03)旋转的第一轴承。
4.根据权利要求3所述的顶升装卡工装，其特征在于，还包括垂向贯穿所述底座(01)设置并与所述支撑座(06)固定连接、用以限制所述支撑座(06)运动方向的导向杆(07)。
5.根据权利要求4所述的顶升装卡工装，其特征在于，还包括设于所述底座(01)下方并与所述主轴(04)的底部相连、用以供所述主轴(04)驱动所述卡盘(02)旋转的电机(08)。
6.根据权利要求5所述的顶升装卡工装，其特征在于，还包括设于所述主轴(04)下方、用以供所述主轴(04)驱动所述卡爪(021)打开和闭合的油箱(09)；其中，所述电机(08)与所述主轴(04)通过传动带相连。
7.根据权利要求6所述的顶升装卡工装，其特征在于，所述主轴(04)包括：
设于所述底座(01)的外壳(041)；
设于所述外壳(041)内侧并贯穿所述底座(01)、用以驱动所述卡盘(02)旋转的转轴(043)；其中，所述转轴(043)的顶部与所述卡盘(02)相连，所述转轴(043)的底部与所述传动带相连；
设于所述外壳(041)和所述转轴(043)之间的第二轴承(042)；
设于所述转轴(043)内侧并贯穿所述底座(01)、用以驱动所述卡爪(021)打开和闭合的拉杆(044)；其中，所述拉杆(044)的顶部通过螺纹接头(022)与所述卡盘(02)相连，所述拉杆(044)的底部与所述油箱(09)相连。
8.根据权利要求1至7任一项所述的顶升装卡工装，其特征在于，还包括：
设有限位块(101)、并与所述托盘(03)固定连接的限位盘(10)；
设于所述底座(01)并具有开口朝上的限位槽、用以供所述限位块(101)卡接于所述限位槽的限位支架(11)。
9.根据权利要求8所述的顶升装卡工装，其特征在于，还包括：
用以检测盘类工件是否到位的定位传感器(12)；
设于所述底座(01)、用以支撑所述定位传感器(12)的支撑架(13)。
10.一种涡流探伤机床，其特征在于，包括：
机床支架；
设于所述机床支架、如权利要求1至9任一项所述的顶升装卡工装；
设于所述机床支架、用以对所述顶升装卡工装上盘类工件的表面进行探伤的探测仪。
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