CN207717705U - 一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及无损检测技术领域，具体公开了一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置。该装置中导向基座为下方为由基座直线段和基座圆弧段组合构成的导向结构，在导向基座上设有移动平台以及驱动机构，通过驱动机构可驱使移动平台在导向基座上往返直线运动；自适应组件安装在移动平台上，且自适应组件可沿着导向基座的下端轮廓自适应移动，并在自适应组件上安装有用于检查焊缝的探头组件。该装置可驱动超声探头沿着一条与被检区域轮廓相匹配的轨迹进行运动，整个驱动装置在超声探头往复运动时状态更加稳定，超声探头与被检区域表面的贴合更加紧密，晃动更小，最终使得超声检测的信号质量得到改善与提高。
Description
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置。
背景技术
许多承压容器由于制造工艺的需要，其外壳是分段制作然后通过焊接的方式连接成型的，所以在其外壳上会留有环形焊缝。由于容器长时间在高温、高压状态下使用，需要定期对其进行状态检测，主要是对焊缝的质量情况进行检测。自动化的超声波检测是对此类焊缝进行检测的一种有效方式，可将超声探头的检测信号实时记录，便于后期的分析与记录。根据超声波检验的规程，对环焊缝检验时，超声探头除了检查焊缝本身所在区域外，还需对焊缝两侧一定范围以内的材料进行检测，以实现对焊缝质量的全面检测，这些区域合起来称之为被检区域。此时，就需要通过一个探头驱动装置，携带超声波探头在被检区域上往复运动，以使得超声探头的信号可以将所有待检区域覆盖，焊缝的深度越深，则被检区域的宽度就需要越宽；在超声探头往复运动的过程中，探头需要以一个较为稳定的状态紧密贴合于被检区域的表面，且在移动过程中尽可能不产生额外晃动，以保证超声信号的质量。
承压容器上的环焊缝通常是两段圆柱形的结构拼接形成的，但在一些容器的顶部或底部，存在圆柱形结构与半球形结构之间进行焊接而形成的环焊缝，从轴线方向上的截面看，此种焊缝的一侧为直线段，另一侧为圆弧段。在对此种环焊缝进行超声检验时，需要使探头在直线段与圆弧段上进行连续的往复运动。
目前常见的装置是沿轴线方向布置，驱动超声探头做直线运动。此方案对于两段圆柱形的结构拼接形成的环焊缝，可以有效的进行检测；但对圆柱形结构与半球形结构对接形成的环焊进行检测时，装置从直线段向圆弧段运动时，运动的距离越远则装置与容器外壁的之间的间距就越大，此时探头需要伸出更远的距离才能贴合到容器外壁的圆弧面上，且探头需要从水平状态连续变化到很大的倾斜角才能贴合到球面的外壁上。按此种方式检查，存在以下问题：(1)超声探头的伸缩范围太大，给结构设计以及装置的稳定性带来影响，由于零件加工不可避免的误差和伸缩结构客观存在的装配间隙，过大的悬臂伸长量在往复运动时会使得探头产生较大的晃动；(2)超声探头的翻转角度变化范围太大，沿着直线与圆弧段上往复运动时会出现探头贴合不好的情况；最终使得自动超声检查的检测信号质量较差，甚至不连贯。
所以，需要针对处于圆柱段与球面拼接形成的球面环焊缝，设计一种结构更加合理的探头驱动装置，以提高自动超声检测的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，可对圆柱段与球面拼接处的球面环焊缝进行自动超声检测。
本发明的技术方案如下：一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，该装置包括导向基座、移动平台、驱动机构、自适应组件以及探头组件，其中，导向基座为下方为由基座直线段和基座圆弧段组合构成的导向结构，在导向基座上设有移动平台以及驱动机构，通过驱动机构可驱使移动平台在导向基座上往返直线运动；自适应组件安装在移动平台上，且自适应组件可沿着导向基座的下端轮廓自适应移动，并在自适应组件上安装有用于检查焊缝的探头组件。
所述的移动平台包括导轨A、滑座A、以及滑动块，其中，所述的导轨A安装于导向基座上，并在导轨A上匹配设有滑座A，滑动块与滑座A相连接，形成可沿导轨A移动的移动平台。
所述的移动平台包括两根相互平行的导轨A，并在每个导轨A上匹配设有两个滑座A，滑动块与四个滑座A相连接并形成一个整体。
所述的驱动机构包括丝杆、螺母、支撑座以及齿轮箱，其中，支撑座以及齿轮箱分别固定安装在导向基座两端，所述丝杆支撑固定在支撑座以及齿轮箱之间，套在丝杆上并与之匹配的螺母与移动平台固定连接，通过安装在导向基座内的驱动电机带动齿轮箱，使丝杆旋转，从而带动移动平台在导向基座上往复直线运动。
所述的丝杆与移动平台中的导轨A相平行，丝杆一端通过一对轴承A支撑在支撑座上，丝杆另一端与齿轮箱中的齿轮A固定连接，齿轮箱中的齿轮B与齿轮A相啮合，且齿轮B与导向基座内的驱动电机相连接。
所述的自适应组件包括滑座B、导轨B、滚轮、转轴以及摆动杆，其中，滑座B对称安装在移动平台的两侧，并在滑座B内匹配设有可上下滑动的导轨B，在导轨B的端部安装有转轴，并在转轴上套有滚轮，且滚轮与导向基座下方的结构相匹配，使滚轮在导轨B的带动下沿着导向基座下方的轮廓运动；所述的转轴的端部安装有摆动杆，可以适应滚轮在导向基座下方轮廓运动时的高度变化。
两对相互平行的所述滑座B固定安装在移动平台中滑动块的两侧，并在每个滑座B中均设有导轨B；所述的滚轮通过轴承B安装在转轴上，并在轴承B以及导轨B端部之间的转轴上套有轴套，用于对滚轮轴向限位。
所述的滚轮上设有滚轮台阶，其与导向基座下方基座直线段和基座圆弧段上的台阶结构匹配并形成限位结构，使移动平台在导向基座上移动时，导轨B通过在滑座B内伸缩来适应滚轮在基座直线段和基座圆弧段之间运动时的高度变化。
所述的摆动杆安装在移动平台中滑动块同侧的两个转轴的端部上，其中，摆动杆的一端一个转轴端部通过配合孔相连接，摆动杆的另一端开有一段摆动杆滑槽，其套过滑动块同侧的另一个转轴端部，并利用螺钉E对摆动杆与转轴的配合进行限位。
所述的探头组件包括滑座C、导轨C、探头叉以及超声探头，其中，滑座C安装在自适应组件中摆动杆的外侧，并在滑座C内设有匹配滑动的导轨C，在导轨C下端设有探头叉，并在滑座C与探头叉之间的导轨C上套有压缩弹簧，在探头叉上安装有探头框，并在探头框内安装有超声探头，其可随探头框在探头叉的支撑下作一定幅度的摆动。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置可驱动超声探头沿着一条与被检区域轮廓相匹配的轨迹进行运动，并且可以在直线段与圆弧段组成的轨迹上连续、往复运动，使得超声探头始终以一个相对稳定的伸缩距离和在一个较小的翻转角度变化量贴合于被检区域表面；这样整个驱动装置在超声探头往复运动时状态更加稳定，超声探头与被检区域表面的贴合更加紧密，晃动更小，最终使得超声检测的信号质量得到改善与提高。
附图说明
图1为本发明所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置结构示意图；
图2为图1中A处局部放大图；
图3为被检对象的结构示意图；
图4为本发明所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置安装在被检对象上的结构示意图；
图5为本发明所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置在直线段工作时的状态示意图；
图6为本发明所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置在圆弧段工作时的状态示意图；
图中：1、导向基座；2、导轨A；3、滑座A；4、滑动块；5、螺钉A；6、螺母；7、螺钉B；8、丝杆；9、轴承A；10、支撑座；11、齿轮箱；12、螺钉C；13、齿轮A；14、齿轮B；15、滑座B；16、螺钉D；17、导轨B；18、滚轮；19、轴承B；20、轴套；21、摆动杆；22、转轴；23、螺钉E；24、导轨C；25、滑座C；26、压缩弹簧；27、探头叉；28、探头框；29、超声探头；30、被检对象；1001、基座直线段；1002、基座圆弧段；1003、台阶结构；18001、滚轮台阶；21001、摆动杆滑槽；30001、被检焊缝；30002、被检对象弧面；30003、被检对象圆柱面。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2所示，一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，包括导向基座1、滑座A3、丝杆8、齿轮箱11以及滑座B15，其中，导向基座1下方为由基座直线段1001和基座圆弧段1002组合构成的导向结构，并在导向基座1的下方设有台阶结构1003；在导向基座1上沿基座直线段1001以及基座圆弧段1002的方向安装有两个相互平行的导轨A2，并在每个导轨A2上安装有两个滑座A3，滑动块4通过螺钉A5与四个滑座A3相连接，形成一个移动平台；螺母6通过螺钉B7安装在滑动块4上；与导轨A2相平行的丝杆8穿过螺母6，并通过安装在导向基座1两端的支撑座10和齿轮箱11支撑固定，其中，丝杆8的一端通过一对轴承A9支撑在支撑座10上，丝杆8另一端与齿轮箱11中的齿轮A13相连接，其中，齿轮箱11整体通过螺钉C12固定在导向基座1的端部，齿轮箱11中与齿轮A13相啮合的齿轮B14与导向基座1内安装的驱动电机相连接，通过电机带动齿轮B14旋转，带动齿轮A13以及丝杆8同步旋转，从而带动螺母6以及滑动块4沿着导轨A2来回往复作直线移动；
两对相互平行布置的滑座B15通过螺钉D16对称安装在滑动块4的两侧，并在每个滑座B15中均安装有可在其内上下滑动的导轨B17，在位于滑动块4两侧的导轨B17端部之间安装有转轴22，滚轮18通过轴承B19安装在转轴22上，并在轴承B19以及导轨B17端部之间的转轴22上套有轴套20，用于对滚轮18轴向限位；其中，滚轮18上设有滚轮台阶18001，且滚轮台阶18001与导向基座1下方的台阶结构1003匹配并形成限位关系，实现并引导滚轮18沿着基座直线段1001以及基座圆弧段1002组成的轮廓运动；当滑块座4在导轨A2来回往复直线运动时，两个滚轮18会在各自的导轨B17的带动下沿着导向基座1下方的轮廓运动，其中，导轨B17通过在滑座B15内伸缩来适应滚轮18在基座直线段1001和基座圆弧段1002之间运动时的高度变化；
在滑动块4同侧的两个转轴22端部上安装有摆动杆21，其中，摆动杆21的一端与一个转轴22端部通过配合孔相连接，摆动杆21的另一端开有一段摆动杆滑槽21001，其套过滑动块4同侧的另一个转轴22端部，并利用螺钉E23对摆动杆21与转轴22的配合进行限位，防止摆动杆21沿轴向脱离转轴22，并当两根转轴22之间的距离变化时，摆动杆21与其中一根转轴22之间可以在摆动杆滑槽21001的范围内产生相对滑动，以弥补两根转轴22之间产生的距离变化；在每个摆动杆21的外侧均固定安装有滑座C25，导轨C24安装在滑座C25内，并可以在其内滑动；在导轨C24下端安装有探头叉27，并在滑座C25与探头叉27之间的导轨C24上套有压缩弹簧26，在探头叉27上安装有探头框28，并在探头框内安装有超声探头29，其可随探头框28在探头叉27的支撑下作一定幅度的摆动；
如图3所示，被检对象30的外形由与被检对象圆柱面30003组成，被检焊缝30001位于被检对象弧面30002上并靠近被检对象圆柱面30003，对被检焊缝30001进行检测时，超声探头29既要在被检对象弧面30002上移动，还需要在对象圆柱面30003上移动；如图4所示装置固定安装后，导向基座1的位置固定，导向基座1的轮廓与被检对象30的外形相吻合，在压缩弹簧26的作用下，超声探头29与被检对象30紧密贴合，同时因为压缩弹簧26的反作用，顶住摆动杆21进而使得滚轮18始终与导轨基座1的基座直线段1001或基座圆弧段1002接触；当滑动块4移动到支撑座10一侧时，两个滚轮18均与基座直线段1001接触而处于同一高度，摆动杆21与被检对象圆柱面30003平行，超声探头29只需要伸出一个固定的距离即可保持与被检对象30的紧密贴合；如图5所示，在当滑动块4靠向齿轮箱11时，一个滚轮18与基座圆弧段1002接触，另一个滚轮18与基座直线段1001接触，随着滑动块4的连续移动，摆动杆21从水平状态开始向与基座圆弧段1002相切的状态过渡，带动超声探头29从被检对象圆柱面30003平稳过渡到被检对象弧面30002；如图6所示，当滑动块4靠近齿轮箱11时，两个滚轮18始终与基座圆弧段1002接触，摆动杆21始终与被检对象圆弧面30002的切线平行且垂直距离无明显变化，超声探头29为与被检对象30的紧密贴合所需要伸出的长度始终稳定，不会出现明显变化，且始终是以一个理想的角度贴合在被检对象圆弧面30002上。本发明所述的探头驱动装置既可以使超声探头29连续的在被检对象圆柱面30003与被检对象圆弧面30002之间平稳的运动，也可以使得探头所需的身长距离保持稳定，无大幅变化，进而保证了贴合效果。
Claims (10)
1.一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，其特征在于：该装置包括导向基座(1)、移动平台、驱动机构、自适应组件以及探头组件，其中，导向基座(1)为下方为由基座直线段(1001)和基座圆弧段(1002)组合构成的导向结构，在导向基座(1)上设有移动平台以及驱动机构，通过驱动机构可驱使移动平台在导向基座(1)上往返直线运动；自适应组件安装在移动平台上，且自适应组件可沿着导向基座(1)的下端轮廓自适应移动，并在自适应组件上安装有用于检查焊缝的探头组件。
2.根据权利要求1所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，其特征在于：所述的移动平台包括导轨A(2)、滑座A(3)、以及滑动块(4)，其中，所述的导轨A(2)安装于导向基座(1)上，并在导轨A(2)上匹配设有滑座A(3)，滑动块(4)与滑座A(3)相连接，形成可沿导轨A(2)移动的移动平台。
3.根据权利要求1所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，其特征在于：所述的移动平台包括两根相互平行的导轨A(2)，并在每个导轨A(2)上匹配设有两个滑座A(3)，滑动块(4)与四个滑座A(3)相连接并形成一个整体。
4.根据权利要求1所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，其特征在于：所述的驱动机构包括丝杆(8)、螺母(6)、支撑座(10)以及齿轮箱(11)，其中，支撑座(10)以及齿轮箱(11)分别固定安装在导向基座(1)两端，所述丝杆(8)支撑固定在支撑座(10)以及齿轮箱(11)之间，套在丝杆(8)上并与之匹配的螺母(6)与移动平台固定连接，通过安装在导向基座(1)内的驱动电机带动齿轮箱(11)，使丝杆(8)旋转，从而带动移动平台在导向基座(1)上往复直线运动。
5.根据权利要求4所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，其特征在于：所述的丝杆(8)与移动平台中的导轨A(2)相平行，丝杆(8)一端通过一对轴承A(9)支撑在支撑座(10)上，丝杆(8)另一端与齿轮箱(11)中的齿轮A(13)固定连接，齿轮箱(11)中的齿轮B(14)与齿轮A(13)相啮合，且齿轮B(14)与导向基座(1)内的驱动电机相连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，其特征在于：所述的自适应组件包括滑座B(15)、导轨B(17)、滚轮(18)、转轴(22)以及摆动杆(21)，其中，滑座B(15)对称安装在移动平台的两侧，并在滑座B(15)内匹配设有可上下滑动的导轨B(17)，在导轨B(17)的端部安装有转轴(22)，并在转轴(22)上套有滚轮(18)，且滚轮(18)与导向基座(1)下方的结构相匹配，使滚轮(18)在导轨B(17)的带动下沿着导向基座(1)下方的轮廓运动；所述的转轴(22)的端部安装有摆动杆(21)，可以适应滚轮(18)在导向基座(1)下方轮廓运动时的高度变化。
7.根据权利要求6所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，其特征在于：两对相互平行的所述滑座B(15)固定安装在移动平台中滑动块(4)的两侧，并在每个滑座B(15)中均设有导轨B(17)；所述的滚轮(18)通过轴承B(19)安装在转轴(22)上，并在轴承B(19)以及导轨B(17)端部之间的转轴(22)上套有轴套(20)，用于对滚轮(18)轴向限位。
8.根据权利要求6所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，其特征在于：所述的滚轮(18)上设有滚轮台阶(18001)，其与导向基座(1)下方基座直线段(1001)和基座圆弧段(1002)上的台阶结构(1003)匹配并形成限位结构，使移动平台在导向基座(1)上移动时，导轨B(17)通过在滑座B(15)内伸缩来适应滚轮(18)在基座直线段(1001)和基座圆弧段(1002)之间运动时的高度变化。
9.根据权利要求6所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，其特征在于：所述的摆动杆(21)安装在移动平台中滑动块(4)同侧的两个转轴(22)的端部上，其中，摆动杆(21)的一端一个转轴(22)端部通过配合孔相连接，摆动杆(21)的另一端开有一段摆动杆滑槽(21001)，其套过滑动块(4)同侧的另一个转轴(22)端部，并利用螺钉E(23)对摆动杆(21)与转轴(22)的配合进行限位。
10.根据权利要求1所述的一种用于球面环焊缝超声检查的探头驱动装置，其特征在于：所述的探头组件包括滑座C(25)、导轨C(24)、探头叉(27)以及超声探头(29)，其中，滑座C(25)安装在自适应组件中摆动杆(21)的外侧，并在滑座C(25)内设有匹配滑动的导轨C(24)；在导轨C(24)下端设有探头叉(27)，并在滑座C(25)与探头叉(27)之间的导轨C(24)上套有压缩弹簧(26)，在探头叉(27)上安装有探头框(28)，并在探头框内安装有超声探头(29)，其可随探头框(28)在探头叉(27)的支撑下作一定幅度的摆动。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |