專利名稱：一種用于復(fù)雜形廓超聲掃查的a/b軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在常規(guī)三軸聯(lián)動(dòng)超聲檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)上，增加A/B軸結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)超聲檢測(cè)裝置的五軸聯(lián)動(dòng)，用于對(duì)各種復(fù)雜形廓構(gòu)件的超聲掃查。
背景技術(shù)：
超聲檢測(cè)作為無損檢測(cè)的重要方法，因其可靠性高、易于制作成便攜式裝置等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、航天飛機(jī)葉輪葉片、葉輪圓盤部件、殼體等的金屬或復(fù)合材料的無損檢測(cè)。常規(guī)液浸超聲檢測(cè)方法一般分為反射式和透射式，兩種方法均要求探頭中心軸線與被測(cè)材料表面保持垂直。通常情況下，X、Y、Z三軸直線運(yùn)動(dòng)檢測(cè)是將被測(cè)試件放置在水槽中(水作為耦合劑最常見)，由機(jī)械結(jié)構(gòu)固定探頭來進(jìn)行掃查，對(duì)表面水平的試件(如板狀類)或其他形狀規(guī)則的試件(如回轉(zhuǎn)類)檢測(cè)時(shí)較容易實(shí)現(xiàn)探頭中心軸線與被測(cè)材料表面的垂直，而在遇到一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)試件的斜面或曲面的時(shí)候，傳統(tǒng)的三軸直線運(yùn)動(dòng)顯然無法滿足要求。主要表現(xiàn)在液面下實(shí)現(xiàn)繞三個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)十分困難，遇到復(fù)雜形狀的試件 (如斜面、曲面、管道內(nèi)壁等)進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)，普通的直線運(yùn)動(dòng)達(dá)不到要求，因此需要增加該A/B軸裝置的設(shè)計(jì)，使其與X、Y、Z三軸機(jī)床結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)整個(gè)檢測(cè)裝置的五軸聯(lián)動(dòng)， 不但可以滿足對(duì)復(fù)雜、不規(guī)則試件表面的檢測(cè)，達(dá)到檢測(cè)要求，而且可以提高檢測(cè)的精度。西安科技學(xué)院的魏娟研制了超聲檢測(cè)五軸檢測(cè)系統(tǒng)，期刊2001年第2期，它的A/B 軸系統(tǒng)需要電機(jī)為特種防水電機(jī)，與探頭一起擱置在水下，不僅對(duì)電機(jī)要求高，而且造成探頭尺寸過大，限制了檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在常規(guī)三軸運(yùn)動(dòng)掃查裝置的基礎(chǔ)上，增加A/B軸裝置，實(shí)現(xiàn)整個(gè)檢測(cè)裝置的五軸聯(lián)動(dòng)，解決三軸裝置對(duì)復(fù)雜、不規(guī)則試件難以檢測(cè)的難題。同時(shí)設(shè)計(jì)出更換方便的探頭座，可以方便的更換不同頻率的探頭。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該A/B軸裝置包含的主要構(gòu)件有伺服電機(jī)，直齒圓柱齒輪、直齒錐齒輪、聯(lián)軸器、 殼體、套筒軸、軸、探頭座、軸承、端蓋等。該裝置的主要結(jié)構(gòu)可以分為兩個(gè)部分，上面的伺服驅(qū)動(dòng)裝置和下面的執(zhí)行結(jié)構(gòu)。 由于要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此選用兩個(gè)電機(jī)分別控制兩個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)，其中一個(gè)電機(jī)用來控制A軸的運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)探頭在水中獨(dú)自實(shí)現(xiàn)接近360度旋轉(zhuǎn)，即將電機(jī)固定在一個(gè)套筒軸上面，這個(gè)套筒軸本身是由另一個(gè)電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)B軸的360旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過一個(gè)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到套筒軸上，實(shí)現(xiàn)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過一對(duì)直齒錐齒輪傳動(dòng)，將套筒軸電機(jī)(A軸電機(jī))的繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為繞X 軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過設(shè)計(jì)探頭座的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各種頻率探頭更換。
通過套筒軸中的軸，將水上電機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞到水表面以下，即解決了電機(jī)防水的問題。本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)在于1、通過此A/B軸裝置，與原有三軸直線運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，即實(shí)現(xiàn)了五軸聯(lián)動(dòng)，基本可以滿足各個(gè)角度表面材料的檢測(cè)要求。2、通過此A/B軸裝置，可以達(dá)到提高檢測(cè)精度，它能將運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確的傳遞到傳感器探頭端，控制傳感器與表面的距離和角度等，提高檢測(cè)的精度和效率。3、解決了電機(jī)防水問題，傳感器要在水下實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，原本需電機(jī)能在水中浸泡一定時(shí)間，需要達(dá)到很高的防水等級(jí)，本裝置將電機(jī)置于水面以上，防水等難要求低，并且可以選擇的電機(jī)的范圍大大增加，如可以選擇精度很高的伺服電機(jī)，提高運(yùn)動(dòng)精度。4、本A/B軸裝置設(shè)計(jì)尺寸較小，占用空間小，同時(shí)傳感器探頭端也較精小，可以伸入到較小的結(jié)構(gòu)如管道中進(jìn)行檢測(cè)。5、本A/B軸裝置的互換性功能很強(qiáng)，長(zhǎng)桿套筒軸長(zhǎng)度可以調(diào)整更換不同長(zhǎng)度，傳感器可以任意更換，電機(jī)及減速裝置的選型范圍大。
四

附圖1為整個(gè)超聲A/B軸裝置。附圖2為探頭支撐架10另一視圖。附圖3為傳感器探頭安裝座結(jié)構(gòu)。
五具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明附圖1包含的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件有步進(jìn)電機(jī)1、18，機(jī)座蓋2、17，直齒圓柱齒輪對(duì)3、16， 機(jī)座4，15，端蓋5，直齒錐齒輪6，探頭座7，軸承8，傳動(dòng)軸9、12，探頭支撐架10，套筒11，套筒軸13，軸承蓋14。附圖2為探頭支撐架10的另一視圖，包括了一個(gè)行程限位開關(guān)19。附圖3為傳感器探頭座結(jié)構(gòu)，包括尼龍頂塊20，探頭座7，UHF公頭引腳固定尼龍塊21，UHF公頭引腳22。該裝置是通過兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別對(duì)A和B軸進(jìn)行控制，其中電機(jī)18用來控制傳動(dòng)軸12進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，然后通過一對(duì)錐齒輪6將運(yùn)動(dòng)傳達(dá)到探頭座7上，實(shí)現(xiàn)探頭的轉(zhuǎn)動(dòng)。而整個(gè)B軸裝置由一對(duì)直齒輪3帶動(dòng)進(jìn)行繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)運(yùn)動(dòng)通過步進(jìn)電機(jī)1來控制。本A/B軸裝置主要包括兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)、齒輪、限位開關(guān)等。如附圖1所示，電機(jī)1 固定在裝置2上，即固定在Z軸上面。電機(jī)1通過直齒圓柱齒輪將運(yùn)動(dòng)傳遞給套筒軸13，與套筒軸固定的所有裝置，即電機(jī)18、探頭座7等構(gòu)件均隨套筒軸13 —起作轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是實(shí)現(xiàn)了 B軸運(yùn)動(dòng)。本A/B軸裝置的下端部分是完全浸在水中，通過步進(jìn)電機(jī)18實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)18帶動(dòng)齒輪16旋轉(zhuǎn)，再通過傳動(dòng)軸12將運(yùn)動(dòng)傳遞到錐齒輪6，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)，探頭座 7隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)A軸運(yùn)動(dòng)的目的。探頭的轉(zhuǎn)動(dòng)角度須限定在一定范圍，為防止探頭碰到其他結(jié)構(gòu)損壞探頭，探頭座兩端設(shè)有行程限位開關(guān)19，如附圖2所示，它通過控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)探頭的限位。 本A/B軸裝置的傳感器探頭座，如附圖3所示，探頭座7的下端攻成5/8-MUNEF 的內(nèi)螺紋，與標(biāo)準(zhǔn)探頭螺紋配套，里面設(shè)計(jì)成各個(gè)臺(tái)階，用來固定UHF公頭引腳22，UHF公頭引腳固定尼龍塊21將UHF公頭引腳22與探頭座7固定并且起到絕緣作用，然后從后面用一個(gè)尼龍塊20頂住UHF公頭引腳22，實(shí)現(xiàn)兩端固定。尼龍塊中間有信號(hào)線能過的孔，信號(hào)線采用雙層屏蔽線，防止干擾。
權(quán)利要求
1.一種用于液浸超聲無損掃查的A/B軸裝置，包括步進(jìn)電機(jī)，聯(lián)軸器，直齒圓柱齒輪， 直齒錐齒輪，套筒軸，傳動(dòng)軸，機(jī)座，探頭座，限位開關(guān)等結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于通過一對(duì)直齒圓柱齒輪將固定于Z軸上電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到套筒軸上整個(gè)裝置，同時(shí)也起到減速作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于通過套筒軸，里面套有傳動(dòng)軸，兩者之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)為減小套筒軸的直徑，固定套筒里面?zhèn)鲃?dòng)軸兩端軸承通過套筒兩端的轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)來安裝，這樣可以使套筒的尺寸很小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于信號(hào)線從傳動(dòng)軸里面引伸出來，因而控制探頭運(yùn)動(dòng)的電機(jī)通過齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)，而不是直接與傳動(dòng)軸固接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于通過一對(duì)錐齒輪，將繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)探頭的轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于探頭架固定于傳動(dòng)軸上，它的下端結(jié)構(gòu)， 相當(dāng)于一根小型探桿，下面螺紋與標(biāo)準(zhǔn)探頭螺紋配套，均為5/814UNEF，實(shí)現(xiàn)更換方便。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于里面的UHF公頭引腳為鋁合金或其他導(dǎo)電材料，用兩塊尼龍塊固定，從中間引出信號(hào)線，各個(gè)尺寸為一個(gè)設(shè)計(jì)的例子，尺寸變化均為權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在固定架上設(shè)定限位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)探頭行程限定，保護(hù)探頭，行程限位開關(guān)可以選擇接觸式或非接觸式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的超聲A/B軸檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)超聲檢測(cè)裝置的五軸聯(lián)動(dòng)，用于各種復(fù)雜表面的超聲檢測(cè)。要實(shí)現(xiàn)檢測(cè)時(shí)傳感器中心軸線與被測(cè)材料表面垂直，傳統(tǒng)的三軸直線運(yùn)動(dòng)無法滿足要求，通過A/B軸裝置可以實(shí)現(xiàn)任意角度轉(zhuǎn)動(dòng)從而滿足要求，提高了檢測(cè)精度和可靠性。本發(fā)明特別適合復(fù)雜表面的檢測(cè)，如斜面、管道曲面、凹槽等。
文檔編號(hào)G01N29/26GK102507749SQ20111036034
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者夏沙, 徐春廣, 王洪博, 肖定國(guó), 趙新玉, 郝娟, 郭祥輝, 閻紅娟 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)