CN109975411A - 轴零件批量相控阵超声检测流水线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PAUT相控阵超声波无损检测领域，尤其是涉及一种轴零件批量相控阵超声检测流水线，包括工作台，所述工作台上表面设有电缸，电缸旁沿其长度方向依次设有进料传送带、检测机构、出料传送带，电缸上滑动设有滑块，滑块上设有机械手，检测机构位于进料传送带的末端，机械手用于抓取进料传送带末端的轴零件放置于检测机构中、抓取检测机构中的轴零件放置于出料传送带上。本发明通过进料传送带并排输送若干轴零件，输送至进料传送带末端的轴零件被机械手抓取并放置于检测机构中，检测机构中一发一收的两个探头一边相对于轴零件升降，一边相对于轴零件旋转，从而实现对轴零件的全体积相控阵超声检测。

Description

轴零件批量相控阵超声检测流水线

技术领域

本发明涉及PAUT相控阵超声波无损检测领域，尤其是涉及一种轴零件批量相控阵超声检测流水线。

背景技术

在钢结构工程无损检测领域，TOFD(衍射时差法)源于超声波能量扫描探 伤区域，缺陷中断能量的传播从而在缺陷端部引起所谓的衍射条纹，衍射条纹都是定向的并且可以在TOFD中通过一发一收布置的另外一个传感器接收。TOFD 在非平行扫查过程中，能精确测量缺陷的长度信息，但是无法进行缺陷精确位置(横向位置及纵向深度)和自身高度等的测定，并难以检出横向缺陷的问题。借助新的PAUT(相控阵)技术，它有大的扩散角，与常规超声检测一样它也是依靠反射信号进行缺陷位置以及大小的测量，能准确得到缺陷的水平方向和深度方向的位置信息。

授权公告号为CN206696246U的发明专利公开了一种PAUT异型法兰对接直管焊缝双侧链式扫查器，通过调节子母杆固定螺丝调节连接子杆伸缩长度，通过调节铰接固定螺丝调节连接子杆和连接母杆间的角度，可以适 应不同管径和壁厚对探头间距的要求，弹簧压紧支臂使探头楔块紧靠管壁保证耦合层均匀无变化，推动链式扫查器实现双探头沿管线周向扫查，完成整条焊缝质量信息的数据采集。现需要对批量的轴零件（线性圆管、圆棒）进行全体积相控阵超声检测，上述PAUT异型法兰对接直管焊缝双侧链式扫查器无法满足需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴零件批量相控阵超声检测流水线，其具有对批量的轴零件进行全体积相控阵超声检测的优点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种轴零件批量相控阵超声检测流水线，包括工作台，所述工作台上表面设有电缸，电缸旁沿其长度方向依次设有进料传送带、检测机构、出料传送带，电缸上滑动设有滑块，滑块上设有机械手，检测机构位于进料传送带的末端，机械手用于抓取进料传送带末端的轴零件放置于检测机构中、抓取检测机构中的轴零件放置于出料传送带上；检测机构包括用于固定轴零件的气动卡盘，气动卡盘置于工作台上表面，工作台下表面固定有第一电机，第一电机的旋转轴与气动卡盘同轴固定，工作台上表面还设有升降机构，升降机构上设有可竖直升降的伸缩机构，伸缩机构上设有探头安装座，探头安装座上设有与轴零件侧面配合的弧面，弧面上设有发射探头和接收探头。

通过采用上述技术方案，通过进料传送带并排输送若干轴零件，输送至进料传送带末端的轴零件被机械手抓取并放置于检测机构中，检测机构中一发一收的两个探头一边相对于轴零件升降，一边相对于轴零件旋转，从而实现对轴零件的全体积相控阵超声检测，工人在检测过程中可用笔在有缺陷的轴零件上画标记，检测完毕后，机械手抓取轴零件放至出料传送带上输送至下一工位，并由工人分拣合格品与不合格品（有缺陷的轴零件）。

优选的，所述探头安装座上表面设有斜孔，斜孔顶端连接有注水软管，斜孔底端通至弧面上。

通过采用上述技术方案，通过注水软管向弧面与轴零件侧面之间注水，形成水耦合层，作为传导超声波的介质。

优选的，所述升降机构包括固定于工作台上的第二电机，以及竖直设于工作台上方的丝杠，第二电机的旋转轴与丝杠同轴固定，丝杠上螺接有螺母座，探头安装座设于螺母座上，螺母座上竖直穿设有光轴。

通过采用上述技术方案，利用第二电机驱动丝杠旋转，利用光轴对螺母座限位，使螺母座能够沿着丝杠长度方向升降，从而使探头安装座能够沿着轴零件的高度方向升降。

优选的，所述螺母座上水平穿设有螺钉，螺钉末端与探头安装座固定连接，探头安装座和螺钉的螺帽分别位于螺母座的两侧，探头安装座与螺母座之间的螺钉上套有弹簧，螺母座上固定有用于吸引探头安装座的电磁铁。

通过采用上述技术方案，当轴零件未进入气动卡盘时，电磁铁通电，探头安装座被电磁铁吸引，此时弹簧被压缩；当轴零件进入气动卡盘时，电磁铁断电，弹簧将探头安装座反弹至压于轴零件侧面，以便进行超声检测。

优选的，所述机械手包括第一伸缩气缸、第二伸缩气缸和夹爪气缸，夹爪气缸用于抓取轴零件，第二伸缩气缸固定于第一伸缩气缸的活塞杆上，夹爪气缸固定于第二伸缩气缸的活塞杆上，第一伸缩气缸的活塞杆与电缸垂直且平行于工作台，第二伸缩气缸的活塞杆垂直于工作台。

通过采用上述技术方案，第一伸缩气缸的活塞杆伸缩时，可控制夹爪气缸伸缩，第二伸缩气缸的活塞杆伸缩时，可控制夹爪气缸升降，因此可实现伸长机械手后夹住轴零件，再升高机械手使轴零件脱离气动卡盘或进料传送带的动作。

优选的，所述出料传送带上表面包括合格品传送区和不合格品传送区。

通过采用上述技术方案，利用机械手将未检出缺陷的轴零件置于合格品传送区上，将检出缺陷的轴零件置于不合格品传送区上，分开传送，方便区分。

优选的，所述工作台上表面固定有两块互相平行的安装板，两块安装板之间连接有辊轴和长杆，出料传送带绕于辊轴上，长杆上固定有隔板，隔板沿出料传送带的传送方向设置，合格品传送区与不合格品传送区通过隔板分隔。

通过采用上述技术方案，实现了将出料传送带分隔成合格品传送区和不合格品传送区。

优选的，所述进料传送带末端设有用于挡住轴零件的挡板，挡板上设有用于感应轴零件到达进料传送带末端的第一传感器；气动卡盘上设有用于感应轴零件进入气动卡盘的第二传感器；工作台上设有用于感应机械手到达正对合格品传送区位置的第三传感器、用于感应机械手到达正对不合格品传送区位置的第四传感器、用于感应机械手到达正对气动卡盘位置的第五传感器。

通过采用上述技术方案，当第一传感器感应到轴零件到达传送带末端时，发送信号给控制器，控制器控制机械手伸出并夹住该轴零件，然后机械手升高使轴零件脱离进料传送带，接着机械手沿着电缸平移至正对气动卡盘的位置触发第五传感器，第五传感器发送信号至控制器，控制器控制电缸停机，控制器同时控制机械手下降并松开轴零件；气动卡盘上的第二传感器感应到轴零件时，发送信号给控制器，控制器控制气动卡盘夹紧轴零件底部同时控制机械手收回，延时数秒等待检测完毕后，控制器控制机械手伸出并夹取轴零件；当轴零件无缺陷时，机械手沿着电缸平移至正对正对合格品传送区的位置触发第三传感器，第三传感器发送信号给控制器，控制器控制电缸停机，同时控制机械手将轴零件置于出料传送带上；当轴零件有缺陷时，机械手沿着电缸平移至正对不合格品传送区的位置触发第四传感器，第四传感器发送信号给控制器，控制器控制电缸停机，同时控制机械手将轴零件置于出料传送带上；电缸停机后延时数秒重启，使机械手复位（机械手沿着电缸移动至正对进料传送带末端的位置）。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.通过进料传送带并排输送若干轴零件，输送至进料传送带末端的轴零件被机械手抓取并放置于检测机构中，检测机构中一发一收的两个探头一边相对于轴零件升降，一边相对于轴零件旋转，从而实现对轴零件的全体积相控阵超声检测；

2.利用机械手将未检出缺陷的轴零件置于合格品传送区上，将检出缺陷的轴零件置于不合格品传送区上，分开传送，方便区分。

附图说明

图1是轴零件批量相控阵超声检测流水线的整体结构示意图；

图2是轴零件批量相控阵超声检测流水线的立体图；

图3是图2中A部放大图；

图4是探头安装座的结构示意图；

图5是轴零件批量相控阵超声检测流水线的右视图。

图中，1、工作台；2、进料传送带；3、检测机构；4、出料传送带；4a、合格品传送区；4b、不合格品传送区；5、电缸；6、滑块；7、机械手；71、第一伸缩气缸；72、第二伸缩气缸；73、夹爪气缸；8、气动卡盘；9、第一电机；10、第二电机；11、丝杠；12、螺母座；13、光轴；14、探头安装座；14a、弧面；14b、斜孔；15、发射探头；16、接收探头；17、注水软管；18、螺钉；19、弹簧；20、电磁铁；21、安装板；22、辊轴；23、长杆；24、隔板；25、挡板；26、第一传感器；27、第二传感器；28、第三传感器；29、第四传感器；30、第五传感器；31、行程开关；32、轴零件；33、L型板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：图1为本发明公开的一种轴零件批量相控阵超声检测流水线，包括工作台1，工作台1上表面固定有一根电缸5，电缸5上滑动设有滑块6，滑块6上安装有机械手7。机械手7由第一伸缩气缸71、第二伸缩气缸72及夹爪气缸73组合而成，第二伸缩气缸72固定于第一伸缩气缸71的活塞杆上，夹爪气缸73固定于第二伸缩气缸72的活塞杆上，夹爪气缸73用于抓取轴零件32。第一伸缩气缸71的活塞杆与电缸5垂直且平行于工作台1，第二伸缩气缸72的活塞杆垂直于工作台1。

如图1所示，工作台1上还沿着电缸5的长度方向依次设有进料传送带2、检测机构3和出料传送带4，且进料传送带2、检测机构3和出料传送带4位于电缸5的同侧，机械手7抓取进料传送带2末端的轴零件32放置于检测机构3中进行超声检测，检测完毕后机械手7再抓取检测机构3中的轴零件32放置于出料传送带4上。检测机构3位于进料传送带2末端，进料传送带2末端设有用于挡住轴零件32的挡板25，挡板25上设有用于感应轴零件32到达进料传送带2末端的第一传感器26（见图3）。

如图3、图4所示，检测机构3包括用于夹住轴零件32的气动卡盘8、用于安装发射探头15和接收探头16的探头安装座14、用于升降探头安装座14的升降机构、用于伸缩探头安装座14的伸缩机构。

结合图3与图5，气动卡盘8置于工作台1上表面，工作台1下表面固定有第一电机9，第一电机9的旋转轴与气动卡盘8同轴固定。气动卡盘8上固定有用于感应轴零件32进入气动卡盘8的第二传感器27。升降机构包括第二电机10（见图5）、丝杠11、螺母座12和光轴13，第二电机10固定于工作台1下表面，丝杠11竖直设于工作台1上方，第二电机10的旋转轴与丝杠11同轴固定，丝杠11上螺接有螺母座12。光轴13竖直固定于工作台1上表面，光轴13贯穿螺母座12，起到对螺母座12限位的作用。伸缩机构包括两根螺钉18、弹簧19和电磁铁20，两根螺钉18水平地穿过螺母座12，螺母座12可沿螺钉18的长度方向移动，螺钉18的螺帽对螺母座12限位，螺帽与探头安装座14位于螺母座12相对的两侧，螺钉18的末端固定于探头安装座14上。电磁铁20固定于螺母座12朝向探头安装座14的表面上，探头安装座14为铁磁性材料制成，弹簧19套于探头安装座14与螺母座12之间的螺钉18上。当电磁铁20通电时，探头安装座14被电磁铁20吸引，此时弹簧19被压缩；当电磁铁20断电时，探头安装座14被弹簧19反弹推开。

如图3、图4所示，探头安装座14的侧面设有弧面14a，弧面14a可与轴零件32的侧面配合，弧面14a中部设有两个凹槽，发射探头15和接收探头16分别置于两个凹槽内。探头安装座14上表面设有斜孔14b，斜孔14b顶端连接有注水软管17，斜孔14b底端通至弧面14a偏上处，当弧面14a配合地压于轴零件32的侧面时，利用注水软管17向弧面14a与轴零件32侧面之间注水，形成水耦合层，作为传导超声波的介质。

如图1所示，工作台1上表面固定有两块互相平行的安装板21，两块安装板21之间连接有若干辊轴22和长杆23，出料传送带4绕于辊轴22上，长杆23上固定有隔板24，隔板24沿出料传送带4的传送方向设置，且隔板24不与出料传送带4上表面接触。隔板24将出料传送带4上表面分隔成合格品传送区4a、不合格品传送区4b，利用机械手7将未检出缺陷的轴零件32置于合格品传送区4a上，将检出缺陷的轴零件32置于不合格品传送区4b上，分开传送，方便区分。

如图1所示，工作台1上表面固定有第三传感器28和第四传感器29，当机械手7到达正对合格品传送区4a的位置则触发第三传感器28，当机械手7到达正对不合格品传送区4b的位置则触发第四传感器29。

本实施例的实施原理为：

通过进料传送带2并排输送若干轴零件32，当第一传感器26感应到轴零件32到达进料传送带2末端，且第二传感器27感应到气动卡盘8上无轴零件32时，第一传感器26发送信号给控制器，控制器控制机械手7伸出并夹住进料传送带2末端的轴零件32，延时后机械手7升高使轴零件32脱离进料传送带2；

当第一传感器26（见图3）感应到轴零件32离开进料传送带2时，第一传感器26发送信号给控制器，控制器控制机械手7沿着电缸5平移，当机械手7平移至触发第五传感器30（见图1）时，第五传感器30发送信号至控制器，控制器控制电缸5停机（此时被抓取的轴零件32位于气动卡盘8正上方）、控制机械手7下降并松开轴零件32，使轴零件32落于气动卡盘8上触发第二传感器27，第二传感器27发送信号给控制器，控制器控制气动卡盘8夹紧轴零件32底部、控制机械手7收回、使电磁铁20断电（弹簧19将探头安装座14反弹至压于轴零件32侧面）、启动第一电机9、启动第二电机10、启动发射探头15和接收探头16、启动注水软管17注水，探头安装座14从轴零件32的一端检测至另一端（如图3所示，丝杠11上设有两个位于两端极限位置的行程开关31）时触发行程开关31，行程开关31发送信号给控制器，控制器控制气动卡盘8松开轴零件32、使电磁铁20通电（探头安装座14被电磁铁20吸引至脱离轴零件32）、机械手7伸出并夹取轴零件32；

当第二传感器27感应到轴零件32脱离气动卡盘8时，第二传感器27发送信号至控制器，控制器控制控制机械手7收回，同时控制电缸5启动，使机械手7向出料传送带4运动；

可通过人工识别超声检测的图谱中有无缺陷，当轴零件32未检测出缺陷时，操作员不做任何操作，机械手7沿着电缸5平移至触发第三传感器28时，第三传感器28发送信号给控制器，控制器控制电缸5停机、控制机械手7将轴零件32置于合格品传送区4a上，延时后控制器控制电缸5重启，使机械手7复位（机械手7沿着电缸5移动至正对进料传送带2末端的位置）；

当操作员观察轴零件32的超声检测图谱，发现有缺陷时，操作员按下按钮，按钮发送电信号给控制器，控制器控制机械手7运动至第三传感器28时不做动作，当机械手7运动至触发第四传感器29时，第四传感器29发送信号给控制器，控制器控制电缸5停机、控制机械手7将轴零件32置于不合格品传送区4b上，延时后控制器控制电缸5重启，使机械手7复位。

注：结合图2与图5，滑块6上固定有L型板33，机械手7运动运动时通过L型板33触发第三传感器28、第四传感器29及第五传感器30。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轴零件批量相控阵超声检测流水线，包括工作台（1），其特征在于：

所述工作台（1）上表面设有电缸（5），电缸（5）旁沿其长度方向依次设有进料传送带（2）、检测机构（3）、出料传送带（4），电缸（5）上滑动设有滑块（6），滑块（6）上设有机械手（7），检测机构（3）位于进料传送带（2）的末端，机械手（7）用于抓取进料传送带（2）末端的轴零件（32）放置于检测机构（3）中、抓取检测机构（3）中的轴零件（32）放置于出料传送带（4）上；

检测机构（3）包括用于固定轴零件（32）的气动卡盘（8），气动卡盘（8）置于工作台（1）上表面，工作台（1）下表面固定有第一电机（9），第一电机（9）的旋转轴与气动卡盘（8）同轴固定，工作台（1）上表面还设有升降机构，升降机构上设有可竖直升降的伸缩机构，伸缩机构上设有探头安装座（14），探头安装座（14）上设有与轴零件（32）侧面配合的弧面（14a），弧面（14a）上设有发射探头（15）和接收探头（16）。

2.根据权利要求1所述的轴零件批量相控阵超声检测流水线，其特征在于：所述探头安装座（14）上表面设有斜孔（14b），斜孔（14b）顶端连接有注水软管（17），斜孔（14b）底端通至弧面（14a）上。

3.根据权利要求1所述的轴零件批量相控阵超声检测流水线，其特征在于：所述升降机构包括固定于工作台（1）上的第二电机（10），以及竖直设于工作台（1）上方的丝杠（11），第二电机（10）的旋转轴与丝杠（11）同轴固定，丝杠（11）上螺接有螺母座（12），探头安装座（14）设于螺母座（12）上，螺母座（12）上竖直穿设有光轴（13）。

4.根据权利要求3所述的轴零件批量相控阵超声检测流水线，其特征在于：所述螺母座（12）上水平穿设有螺钉（18），螺钉（18）末端与探头安装座（14）固定连接，探头安装座（14）和螺钉（18）的螺帽分别位于螺母座（12）的两侧，探头安装座（14）与螺母座（12）之间的螺钉（18）上套有弹簧（19），螺母座（12）上固定有用于吸引探头安装座（14）的电磁铁（20）。

5.根据权利要求1所述的轴零件批量相控阵超声检测流水线，其特征在于：所述机械手（7）包括第一伸缩气缸（71）、第二伸缩气缸（72）和夹爪气缸（73），夹爪气缸（73）用于抓取轴零件（32），第二伸缩气缸（72）固定于第一伸缩气缸（71）的活塞杆上，夹爪气缸（73）固定于第二伸缩气缸（72）的活塞杆上，第一伸缩气缸（71）的活塞杆与电缸（5）垂直且平行于工作台（1），第二伸缩气缸（72）的活塞杆垂直于工作台（1）。

6.根据权利要求1所述的轴零件批量相控阵超声检测流水线，其特征在于：所述出料传送带（4）上表面包括合格品传送区（4a）和不合格品传送区（4b）。

7.根据权利要求6所述的轴零件批量相控阵超声检测流水线，其特征在于：所述工作台（1）上表面固定有两块互相平行的安装板（21），两块安装板（21）之间连接有辊轴（22）和长杆（23），出料传送带（4）绕于辊轴（22）上，长杆（23）上固定有隔板（24），隔板（24）沿出料传送带（4）的传送方向设置，合格品传送区（4a）与不合格品传送区（4b）通过隔板（24）分隔。

8.根据权利要求1所述的轴零件批量相控阵超声检测流水线，其特征在于：所述进料传送带（2）末端设有用于挡住轴零件（32）的挡板（25），挡板（25）上设有用于感应轴零件（32）到达进料传送带（2）末端的第一传感器（26）；气动卡盘（8）上设有用于感应轴零件（32）进入气动卡盘（8）的第二传感器（27）；工作台（1）上设有用于感应机械手（7）到达正对合格品传送区（4a）位置的第三传感器（28）、用于感应机械手（7）到达正对不合格品传送区（4b）位置的第四传感器（29）、用于感应机械手（7）到达正对气动卡盘（8）位置的第五传感器（30）。