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专利号: 2021105363073
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种大型铸件孔洞内表面超声波探伤机器人,其特征在于:其包括第一支撑部件、旋转探测部件和第二支撑部件,第一支撑部件和第二支撑部件分别设置在所述旋转探测部件的两侧,所述第一支撑部件、所述旋转探测部件和所述第二支撑部件依次顺序连接,第一支撑部件和第二支撑部件均为曲柄滑块机构;

所述第一支撑部件包括第一端支撑套筒、第一锥齿轮压盖、锁紧第一锥齿轮、锁紧第二锥齿轮、第二锥齿轮轴承、丝杠支撑板、第一端主滑块、多组第一端连杆机构、第一端导轮架、第一端导向轮、第一端支撑丝杠、轴承轴用挡圈、轴承支撑套筒以及轴承孔用挡圈;

所述锁紧第一锥齿轮沿圆周方向设置有多组,多组锁紧第一锥齿轮布置在第一锥齿轮压盖和第一支撑套筒共同形成的环形槽内;所述锁紧第二锥齿轮以及第二锥齿轮轴承分别通过轴承轴用挡圈和轴承孔用挡圈进行安装固定;所述第一端支撑丝杠的两端分别通过丝杠支撑板进行安装固定,所述第一端支撑丝杠的第一端通过花键与锁紧第二锥齿轮连接,所述第一端支撑丝杠的第二端通过螺纹与第一端主滑块配合;所述第一端连杆机构包括第一端连杆一和第二端连杆二,所述第一端主滑块与第一端连杆一的第一端铰接,所述第一端连杆一的第二端与所述第一端连杆二的中间位置铰接,所述第一端连杆二的两端分别与第一端支撑丝杠两端的丝杠支撑板铰接,第一端连杆二孔槽内安装有导向架与导向轮,所述第一端导向轮与被测管道内壁直接接触,通过丝杠的旋转带动第一端主滑块的移动,从而实现第一端连杆二的伸展,第一端连杆二伸展之后通过第一端导向轮与管道的内表面接触;

所述旋转探测部件包括第一端连接套筒、驱动滑环、多个探头支撑架构件、旋转轴、轴承孔用挡圈、轴承轴用挡圈、轴承、信号线以及第二端连接套筒,所述第一端连接套筒套设在第一端支撑部件的末端,轴承通过轴承孔用挡圈安装到第一端连接套筒内;所述旋转轴的第一端安装在轴承内,通过轴用轴承挡圈实现轴向固定,所述旋转轴的第二端通过法兰结构与驱动滑环相连,旋转轴中间沿轴向布置有多组探头支撑架构件,旋转轴中心设有信号线孔,多个探头支撑架构件周向均匀设置;

所述探头支撑架构件包括外伸臂、探头夹具、上限位挡板、超声波探头和复位弹簧;其中,所述外伸臂用于对探头进行支撑;所述探头夹具安装在外伸臂内并能够沿外伸臂滑槽方向滑动,所述探头夹具用于夹取超声波探伤探头,所述复位弹簧安装在外伸臂内并位于所述探头夹具的下方,所述复位弹簧用于保证探头夹具在外伸臂的滑动自动复位,所述上限位挡板安装在外伸臂的上端,用于对探头夹具的向上滑动限制;

所述第二支撑部件包括第二端支撑丝杠、端盖、第二端导向轮、驱动电机、驱动电机支架、多组第二端连杆、第二端主滑块、第二端支撑套筒以及丝杠支撑套筒;所述第二端支撑丝杠的两端分别安装在丝杠支撑套筒和端盖上,所述第二端支撑丝杠通过螺纹与第二端主滑块配合,所述第二端主滑块与对应的多组第二端连杆铰接连接,所述驱动电机支架分别与第二端连杆和第二端支撑套筒上的铰链支座铰接,所述驱动电机安装在驱动电机支架内,所述第二端导向轮安装在第二端驱动电机上,所述丝杠支撑套筒安装在第二端支撑套筒内,所述第二端导向轮与被测管道内壁直接接触,通过丝杠的旋转带动第二端主滑块的移动,从而实现第二端连杆的伸展,第二端连杆伸展之后通过第二端导向轮与管道的内表面接触。

2.根据权利要求1所述的大型铸件孔洞内表面超声波探伤机器人,其特征在于:所述丝杠支撑板沿圆周方向分布有多组用于与第一端连杆二铰接的铰链孔;所述第一端主滑块设有多组用于与第一端连杆一铰接的铰链孔,用于与沿圆周方向均匀分布的多组第一端连杆机构连接;所述第一端连杆一两端通过铰链孔分别与第一端主滑块和第一端连杆二上的铰链孔相连,所述第一端连杆二的中间铰链孔与第一端连杆一相连,第一端连杆二的第二端铰链孔与丝杠支撑架上外伸的铰链孔相连。

3.根据权利要求1所述的大型铸件孔洞内表面超声波探伤机器人,其特征在于:所述锁紧第一锥齿轮、第一端连杆机构、第一端导向轮、探头支撑架构件、第二端导向轮以及第二端连杆均设置有三组。

4.根据权利要求1所述的大型铸件孔洞内表面超声波探伤机器人,其特征在于:所述旋转轴为中空设置,所述旋转轴内部设置有信号线;所述探头支撑架构件通过销钉安装在旋转轴上。

5.根据权利要求3所述的大型铸件孔洞内表面超声波探伤机器人,其特征在于:所述探头支撑架构件设置有三组,所述探头夹具通过销钉安装在旋转轴上,每一组的探头支撑架构件的所述探头夹具沿圆周方向均匀设置有三组。

6.根据权利要求1所述的大型铸件孔洞内表面超声波探伤机器人,其特征在于:所述驱动滑环其旋转端通过法兰与旋转轴相连,驱动滑环外壳安装在第二端连接套筒内;旋转轴内布置的信号线通过驱动滑环进行信号的传输。

7.根据权利要求6所述的大型铸件孔洞内表面超声波探伤机器人,其特征在于:所述探头支撑架构件的一侧安装有油刷和油盒,油盒内装载有润滑油,为探头与被测工件内表面的耦合提供油介质。

8.根据权利要求1所述的大型铸件孔洞内表面超声波探伤机器人,其特征在于:所述锁紧第一锥齿轮的末端开设有花键槽,通过相应键槽的扳手扭动锁紧第一锥齿轮转动,然后带动锁紧第二锥齿轮转动,最后带动第一端支撑丝杠转动;

所述第二端支撑丝杠设置有花键槽,通过相应键槽的扳手扭动第二端支撑丝杠转动。

9.根据权利要求1所述的大型铸件孔洞内表面超声波探伤机器人,其特征在于:所述探头支撑架构件下设置有信号线接口,所述信号线接口用于连接信号线的接头。

10.一种根据权利要求1所述的大型铸件孔洞内表面超声波探伤机器人进行大型铸件孔洞内表面超声波探伤的方法,其特征在于:其包括以下步骤:S1、沿管道把设备第一端支撑部件放入管道内,直到锁紧第一锥齿轮的卡槽口处,此时手动转动锁紧第一锥齿轮,驱动第一端连杆二伸展,直到设定扭矩停止,第一端导向轮完成支撑;

S2、使设备沿管道方向前进,直到探头支撑架构件到达管道边缘,同时按压三组超声波探头,在压力下超声波探头下方的弹簧受力收缩,然后再进一步让设备沿管道前进,使超声波探头进入管道内;

S3、设备沿管道方向前进,直至整个设备进入到管道内,手动扭转第二端支撑丝杠,第二端支撑丝杠带动第二端连杆支臂伸展,直到设定扭矩停止,此时第二端导向轮与管道内表面接触,实现整个设备支撑;

S4、连接好对应的信号线接头以及旋转驱动信号线,启动滑环电机,旋转探测部件开始旋转,然后启动驱动电机,对整个管道进行探测;

S5、探测完毕之后,停止设备,切断信号线,从管道内取出设备。

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