CN206725510U - 自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备，主要由柔性轨道，磁性表座，双轴伸电机，直线滑轨，探头模组，液控制箱组成。柔性轨道由于是一节一节构成的，因此能够适应任何形状的曲面。使用磁性表座压紧磁对固定耳来固定柔性轨道。本轨道能够被压紧在铁磁性工件表面。双轴伸电机实现驱动整个探头模组沿着柔性轨道方向的移动；直线滑轨实现整个探头模组垂直柔性轨道方向的移动，从而可以使得夹持在探头模组上的UT探头完成横向和纵向的循迹探动作。本实用新型的基本功能是实现在任意曲面形状的铁磁性工件表面，尤其是大面积铁磁性工件表面的自动探伤工作。具有结构简单，适应性强的优点。

Description

自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备

技术领域

本系统属于重型装备或其他大型空间曲面工业设备上使用的自动无损探伤设备，具体说属于超声探伤设备技术领域。具体说是一种自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备。

背景技术

在金属试件及零件无损检测中，超声波探伤技术是一种重要手段。超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测从而了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。

超声波探伤是利用超声波能透入金属内部，并由一个截面进入另一个截面时，在截面边缘发生反射的特点来检测缺陷零件的一种方法。对于金属材料超声波探伤而言，超声波探伤探头通过耦合剂与金属材料试件接触。目前，很多材料的超声波探伤仍采用目测探伤和手工超声波探伤，劳动强度较大、探伤效率较低，探头在试件表面的移动定位能力低。现有超声波探伤装置不具备自动喷涂耦合剂装置、探头与试件距离及压力大小需要手动调整，对于形状复杂的焊缝区域难以实现探伤的三维化和自动化，需要大量的人工操作，探伤工艺整个流程需要较长时间，非常影响工作效率。

目前，制造厂对于重型装备焊接设备对接焊缝的探伤，基本采用手工接触式超声检测，人工手持探头，在涂有耦合剂的工件(筒体)表面进行扫查。超声检测一般需经过系统设置与校验、涂耦合液、超声扫查、标记疑似信号、确定缺陷并定位记录、清除耦合液、结束校验、出具报告等过程。有些重型装备，如核电领域检验要求严格，同一部位需要使用多种探头进行超声检验。相对于 自动检测，手工扫查较为吃力，且对于信号的判断需要检测人员的丰富经验，人为影响较大。

以某核电蒸发器为例，主环缝的超声扫查一般使用0°直探头、45°、60°和70°(T/4范围)斜探头共多种探头，通常要求探头扫查速度应不大于150mm/s，相邻两次探头扫查的路径至少应有15％的覆盖率，压力容器的检验更为严苛，要求双面双侧扫查。根据某核电设备制造厂的数据，对某主环缝完成一次UT，约需24小时*人。

人工扫查存在速率不稳定、轨迹之间的覆盖率等信息无法及时记录，和漏探的风险。对于大面积的板材类原材料探伤，由于面积更大，则更凸显了这一缺陷。

自动扫查的设备目前也比较多，但轨迹恒定不易适应多变的工件形状，且不能进行自动回收耦合剂。

实用新型内容

针对现有技术，本发明提供自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备。

本发明是通过以下方式实现的：

自主要由柔性轨道(1)，磁性表座(12)，双轴伸电机(16)，直线滑轨(25)，探头模组(29)，液控制箱(41)组成。

柔性轨道(1)由若干普通轨道节(2)和磁对轨道节(15)以铰接端子(6)相铰接而成；普通轨道节(2)和磁对轨道节(15)均由C形架(3)、轨道形成板(4)和齿条(5)构成，整体呈C字形；磁对轨道节(15)上设置磁对固定耳(8)，与磁性表座(12)上的固定耳配对缺口(14)相对应。

双轴伸电机(16)和直线滑轨(25)平行地架设于两条平行的柔性轨道(1)之间，双轴伸电机(16)的双轴伸电机圆轴(17)两端固定连接齿轮(9)，双 轴伸电机圆轴(17)穿过方块形的中孔滑块(18)，中孔滑块(18)在轨道形成板(4)之间形成的滑轨通道(10)中沿柔性轨道(1)走向滑行；直线滑轨(25)两端与中孔滑块(18)固定。

探头模组(29)固定于直线滑轨(25)的直线导轨动子(26)上，探头模组(29)上设置用于安装超声波探头的探头夹头(34)。

其原理是：柔性轨道(1)由于是一节一节构成的，因此能够适应任何形状的曲面，至于能够适应的曲率，主要取决于单各轨道节的尺寸。

为了能够使得柔性轨道(1)固定在工件表面而不掉落，使用磁性表座(12)压紧磁对固定耳(8)来固定柔性轨道(1)。特别是对于需要克服重力的情况，本轨道依然能够被压紧在铁磁性工件表面，甚至一定程度上的倒立。

C形架(3)的设置保证了齿轮(9)在运行过程中不脱轨。

双轴伸电机(16)实现驱动整个探头模组(29)沿着柔性轨道(1)方向的移动；直线滑轨(25)实现整个探头模组(29)垂直柔性轨道(1)方向的移动，从而可以使得夹持在探头模组(29)上的UT探头完成横向和纵向的循迹探动作。

本发明的基本功能是实现在任意曲面形状的铁磁性工件表面，尤其是大面积铁磁性工件表面的自动探伤工作。具有结构简单，适应性强的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的普通轨道节主视图。

图3是本发明的普通轨道节俯视图。

图4是本发明的普通轨道节右视图。

图5是本发明的磁对轨道节主视图。

图6是本发明的磁对轨道节俯视图。

图7是本发明的磁性表座主视图。

图8是本发明的磁性表座俯视图。

图9是本发明的局部视图。

图10是本发明的探头模组主视图。

图11是本发明的探头模组俯视图。

图12是本发明的耦合剂喷涂清除装置示意图。

图13是本发明的液控制箱结构示意图。

其中：

1-柔性轨道，2-普通轨道节，3-C形架，4-轨道形成板，5-齿条，6-铰接端子，8-磁对固定耳，9-齿轮，10-滑轨通道，11-齿轮通道，12-磁性表座，13-旋转钮，14-固定耳配对缺口，15-磁对轨道节，16-双轴伸电机，17-双轴伸电机圆轴，18-中孔滑块，19-刮板翻转舵机，20-刮板翻转轴，21-耦合剂喷涂清除装置，22-刮板，23-吸液管，24-吸液口,25-直线滑轨，26-直线导轨动子，27-直线导轨驱动电机，28-耦合剂喷涂嘴，29-探头模组，30-翻转电机，31-方T形头，32-弹簧，33-方T形壳，34-探头夹头，35-调整螺栓，36-喷管电磁阀，38-标记液喷头，40-标记液接嘴，41-液控制箱，42-标记液箱，43-耦合剂箱，46-耦合液出口，47-压气进气口，48-真空泵，49-耦合剂回收腔，50-终效过滤网，51-初效过滤网，52-进液管口。

具体实施方式

下面结合具体附图1-13来说明本发明的典型实施方式。

如图所示：

本发明是通过以下方式实现的：

自主要由柔性轨道(1)，磁性表座(12)，双轴伸电机(16)，直线滑轨(25)，探头模组(29)，液控制箱(41)组成。

柔性轨道(1)由若干普通轨道节(2)和磁对轨道节(15)以铰接端子(6)相铰接而成；普通轨道节(2)和磁对轨道节(15)均由C形架(3)、轨道形成板(4)和齿条(5)构成，整体呈C字形；磁对轨道节(15)上设置磁对固定耳(8)，与磁性表座(12)上的固定耳配对缺口(14)相对应。

双轴伸电机(16)和直线滑轨(25)平行地架设于两条平行的柔性轨道(1)之间，双轴伸电机(16)的双轴伸电机圆轴(17)两端固定连接齿轮(9)，双轴伸电机圆轴(17)穿过方块形的中孔滑块(18)，中孔滑块(18)在轨道形成板(4)之间形成的滑轨通道(10)中沿柔性轨道(1)走向滑行；直线滑轨(25)两端与中孔滑块(18)固定。

探头模组(29)固定于直线滑轨(25)的直线导轨动子(26)上，探头模组(29)上设置用于安装超声波探头的探头夹头(34)。

其原理是：柔性轨道(1)由于是一节一节构成的，因此能够适应任何形状的曲面，至于能够适应的曲率，主要取决于单各轨道节的尺寸。

为了能够使得柔性轨道(1)固定在工件表面而不掉落，使用磁性表座(12)压紧磁对固定耳(8)来固定柔性轨道(1)。特别是对于需要克服重力的情况，本轨道依然能够被压紧在铁磁性工件表面，甚至一定程度上的倒立(此时齿轮会与C形架(3)产生滑动摩擦而影响其寿命)。

C形架(3)的设置保证了齿轮(9)在运行过程中不脱轨。

双轴伸电机(16)实现驱动整个探头模组(29)沿着柔性轨道(1)方向的移动；直线滑轨(25)实现整个探头模组(29)垂直柔性轨道(1)方向的移动，从而可以使得夹持在探头模组(29)上的UT探头完成横向和纵向的循迹探动作。

作为优选的实施方式：

实施方式一、还包括耦合剂喷涂清除装置(21)；耦合剂喷涂清除装置(21)固定连接刮板翻转舵机(19)的输出端。通过舵机的翻转实现耦合剂喷涂清除装置(21)贴近与远离工件的功能。

实施方式二、耦合剂喷涂清除装置(21)为轴对称形结构，由刮板(22)，吸液管(23)，吸液口(24)，耦合剂喷涂嘴(28)构成；刮板(22)为中空的，形成吸液管(23)，吸液管(23)通过管路和电磁阀与液控制箱(41)的耦合剂回收腔(49)相连通；耦合剂喷涂嘴(28)通过管路和电磁阀连通耦合液出口(46)。管路和电磁阀在附图中均未标志出，作为本领域的普通技术手段，本领域普通技术人员可以理解其布置方式。

以图1为例，当装置下行时，位于下部的耦合剂喷涂嘴(28)喷洒耦合剂，探头进行探伤作业。位于上部的刮板(22)，吸液管(23)，吸液口(24)刮铲已经探伤结束的部位的耦合剂。上行时相反。

实施方式三、探头模组(29)主要由翻转电机(30)，方T形头(31)，弹簧(32)，方T形壳(33)，探头夹头(34)组成；翻转电机(30)的输出轴端部固定连接方T形头(31)；方T形头(31)插入并可在方T形壳(33)中滑动；方T形壳(33)与探头夹头(34)相铰接；方T形头(31)与方T形壳(33)之间设置弹簧(32)。优选两个探头夹头(34)，安装两个不同角度的探头，如0°和45°，就可以在一次轨迹中，完成两个方向的探伤。

如果增加探头至4个甚至6个，就可以极大程度的提高探伤的效率。可通过调整轨迹的密度，来控制各单条轨迹之间的覆盖率，从而精确地控制需要覆盖的面积，达到既不浪费工时又具有要求的覆盖率的效果。

实施方式四、还包括标记液喷头(38)，喷管电磁阀(36)，调整螺栓(35)； 液控制箱(41)包括标记液箱(42)；标记液喷头(38)通过喷管电磁阀(36)和管路连接标记液接嘴(40)；标记液喷头(38)和喷管电磁阀(36)固定在调整螺栓(35)上。当探测到信号异常的时候，自动在工件的对应位置通过标记液喷头(38)进行喷涂标记，然后再在后续的工作中辅助人工进行探伤。不可否认，UT过程中人的作用是最大的，最终的判断还是取决于认得作用。自动化设备只能在一定程度上解放人的体力劳动。

施方式五、探头模组(29)中的标记液喷头(38)和探头夹头(34)对称设置偶数个。

实施方式六、液控制箱(41)的耦合剂回收腔(49)中设置至少各一层初效过滤网(51)和终效过滤网(50)；以真空泵(48)的吸力保障过滤效率。回收的耦合剂通过进液管口(52)流入。经两层过滤后进入溶液池。初效过滤网(51)为10目～70目的过滤网，终效过滤网(50)为40目～140目的过滤网。

液控制箱(41)中还包括耦合剂箱(43)；通过液控制箱(41)上的压气进气口(47)充气，从而迫使耦合剂和标记液通过管道流出。

实施方式七、耦合剂喷涂清除装置(21)为橡胶制成的弹性结构。

本系统对设备的操作，不依赖人的操作，在自动化UT过程中，人的作用主要体现在信号的判断上，能够尽可能排除人为因素对UT结果的影响。主要优点或技术效果体现在以下几个方面：

1、同时安装两块探头，一次扫查完成多个角度(左右运动)或一次扫查完成多个探头的宽度(上下运动)，提高效率；

2、自动喷涂耦合剂，均匀、不浪费；

3、自动刮除(回收)耦合剂，省时省力，干净卫生；

4、两台电机速度可控，实现匀速UT，降低操作人员疲劳感；

5、本系统可实现匀速、探头对工件恒压力、自动喷涂和刮除耦合剂作业、自动标记，一定程度解放操作人员，使操作人员可以更关注于信号本身；自动化控制的条件，可尽量减小人为因素对UT过程的影响；

6、方便安装与调整与工件的相对位置，方便拆卸；

7、一次安装，不用反复移动系统，也不用频繁转动工件；

8、造价低，结构简单，操作灵活

另外，本发明的实施方式是表示本发明的内容的一例，可以进一步与其它的公知技术组合，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内省略一部分等进行变更来构成。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备，其特征在于：主要由柔性轨道(1)，磁性表座(12)，双轴伸电机(16)，直线滑轨(25)，探头模组(29)，液控制箱(41)组成；

其特征在于：柔性轨道(1)由若干普通轨道节(2)和磁对轨道节(15)以铰接端子(6)相铰接而成；

普通轨道节(2)和磁对轨道节(15)均由C形架(3)、轨道形成板(4)和齿条(5)构成，整体呈C字形；

磁对轨道节(15)上设置磁对固定耳(8)，与磁性表座(12)上的固定耳配对缺口(14)相对应；

其特征在于：双轴伸电机(16)和直线滑轨(25)平行地架设于两条平行的柔性轨道(1)之间，双轴伸电机(16)的双轴伸电机圆轴(17)两端固定连接齿轮(9)，双轴伸电机圆轴(17)穿过方块形的中孔滑块(18)，中孔滑块(18)在轨道形成板(4)之间形成的滑轨通道(10)中沿柔性轨道(1)走向滑行；

直线滑轨(25)两端与中孔滑块(18)固定；

其特征在于：探头模组(29)固定于直线滑轨(25)的直线导轨动子(26)上，探头模组(29)上设置用于安装超声波探头的探头夹头(34)。

2.根据权利要求1所述的自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备，其特征在于还包括耦合剂喷涂清除装置(21)；

其特征在于：耦合剂喷涂清除装置(21)固定连接刮板翻转舵机(19)的输出端。

3.根据权利要求2所述的自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备，其特征在于耦合剂喷涂清除装置(21)为轴对称形结构，由刮板(22)，吸液管(23)，吸液口(24)，耦合剂喷涂嘴(28)构成；

刮板(22)为中空的，形成吸液管(23)，吸液管(23)通过管路和电磁阀与液控制箱(41)的耦合剂回收腔(49)相连通；

耦合剂喷涂嘴(28)通过管路和电磁阀连通耦合液出口(46)。

4.根据权利要求1或3所述的自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备，其特征在于探头模组(29)主要由翻转电机(30)，方T形头(31)，弹簧(32)，方T形壳(33)，探头夹头(34)组成；

翻转电机(30)的输出轴端部固定连接方T形头(31)；

方T形头(31)插入并可在方T形壳(33)中滑动；

方T形壳(33)与探头夹头(34)相铰接；

方T形头(31)与方T形壳(33)之间设置弹簧(32)。

5.根据权利要求4所述的自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备，其特征在于还包括标记液喷头(38)，喷管电磁阀(36)，调整螺栓(35)；液控制箱(41)包括标记液箱(42)；标记液喷头(38)通过喷管电磁阀(36)和管路连接标记液接嘴(40)；标记液喷头(38)和喷管电磁阀(36)固定在调整螺栓(35)上。

6.根据权利要求5所述的自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备，其特征在于探头模组(29)中的标记液喷头(38)和探头夹头(34)对称设置偶数个。

7.根据权利要求1或6所述的自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备，其特征在于液控制箱(41)的耦合剂回收腔(49)中设置至少各一层初效过滤网(51)和终效过滤网(50)；以真空泵(48)的吸力保障过滤效率；

其特征在于液控制箱(41)中还包括耦合剂箱(43)；

通过液控制箱(41)上的压气进气口(47)充气，从而迫使耦合剂和标记液通过管道流出。

8.根据权利要求3所述的自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备，其特征在于耦合剂喷涂清除装置(21)为橡胶制成的弹性部件。

9.根据权利要求7所述的自动超声探伤及耦合剂喷涂清理设备，其特征在于初效过滤网(51)为10目～70目的过滤网，终效过滤网(50)为40目～140目的过滤网。