CN113484422B - 一种大平面类工件超声检测用手持式工装 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大平面类工件超声检测用手持式工装，通过两探头夹片侧面安装的弹簧提供的压紧力，可自动夹紧探头；本发明三个支脚与工件表面接触，通过扫查机构中弹簧舒张提供的垂直于工件表面方向的一维自由度，使探头能始终保持对工件表面的压紧力，且保证用力均匀；依靠两个旋转自由度，配合弹簧压紧力，探头能够适应工件表面平面度和平整度的变化，始终达到较为良好的耦合；本装置的手柄使得检测人员在进行检测时不再感觉到疲劳；工件的放置不用考虑方位，能够到达的部位即可实施检测；本发明利用探头和三爪支脚的平面位置关系，解决了工件边缘检测的可达性；本发明可通过更换弹性系数不同的弹簧，进而改变压紧力，适应平整度不同的工件表面的检测。
Description
技术领域
本发明属于机械工程领域，特别涉及一种大平面类工件超声检测用手持式工装。
背景技术
超声检测方法广泛应用于机械零部件原材料、在制、在用等状态下的内部缺陷检测，其中单探头加主机的配备应用最广泛。其基本原理是，将探头置于工件受检表面，用机油、水、甘油等流体介质作为耦合剂涂覆在工件表面，使探头在与受检工件表面达到无宏观间隙的紧密贴合，主机控制探头发射超声波，超声波通过耦合剂层进入工件，遇到缺陷后被反射回来，通过耦合剂层进入探头，并传回主机，主机处理分析反射回的超声波信号，并判断工件内部的缺陷信息，从而达到检测内部缺陷的目的。其操作的关键是在检测过程中，探头沿工件表面滑动时，探头和工件表面接触力度要保持相对一致。目前针对含平面的工件检测有自动和手工两种方法：
(一)自动检测技术：以大型水浸透式自动检测装置为主，安装在固定的场所，其优点是，能够实现快速自动检测，缺点是1.通用性差，仅适用于平板类工件，对于上下面非平行的工件或仅含有一个平面的工件不能实现检测；2.费时费力，检测前，必须将工件安放到指定的检测工位，安放工件过程困难；3.便捷性差，对于在用零件，需要拆解后，运往检测现场；4.因为探头固定在二维平面内运动，无法设置旋转自由度，难以适用平面度较差的工件；5.该检测装置需要工件表面与水平面保持一致。
(二)手工检测技术：即人工手持探头进行检测，其优点是通用性好，比较便捷。缺点是1.手握探头，施加在探头上的压紧力大小不均，对缺陷的定量评价上会出现差异，2.探头较小，仅能依靠指尖握持，长时间操作，指关节极易疲劳，进一步影响检测结果的准确性。
发明内容
本发明解决的技术问题是：为了解决现有手工超声检测中的问题，本发明提供了一种大平面类工件超声检测用手持式工装。
本发明的技术方案是：一种大平面类工件超声检测用手持式工装，包括探头夹片、第一弹簧、探头支架、第一连接支杆、第二连接支杆、扫查机构和第二弹簧；
所述扫查机构包括手柄、三爪支脚和支杆卡头，其中手柄一端连有支杆卡头，手柄中部连有三爪支脚；支杆卡头轴线与手柄轴线相互垂直；支杆卡头内部为空腔，空腔内同轴安有第二弹簧，一端通过压紧螺母固定，另一端与第二连接支杆一端连接，第二连接支杆与第一连接支杆外壁连接；
所述探头支架一端为U型结构，另一端为杆状结构，其中杆状结构穿过第一连接支杆内腔后通过锁紧螺母连接，且杆状端能够在第一连接支杆内绕轴线转动；U型结构开口端端口开有安装孔；
所述探头夹片为两个，整体为杆状件，杆体上套有第一弹簧，杆体一端为探头夹持面，另一端通过U型结构开口端端口开有的安装孔后通过锁紧螺母连接，且该端在和安装孔配合作用下能够使得探头夹片绕杆体轴线转动；两个探头夹持面中间用于夹持探头。
本发明进一步的技术方案是：所述第一连接支杆轴向开有通孔，通孔内壁径向开有凹槽；第一连接支杆外壁上径向开有螺纹孔，且该螺纹孔与通孔贯通。
本发明进一步的技术方案是：探头支架的杆状端端口开有外螺纹，杆壁上轴向设有凸起，该凸起与第一连接支杆上的凹槽相互配合，使得探头支架绕第一连接支杆内孔轴线的转动受到限制。
本发明进一步的技术方案是：所述探头支架的U型结构开口端端口开有的安装孔内径向开有凹槽。
本发明进一步的技术方案是：所述探头夹片的探头夹持面为弧形面，且弧形面与探头外壁贴合，杆体另一端的端头开有外螺纹，侧壁上轴向开有凸起，该凸起与探头支架上的凹槽相互配合，使得探头夹片能够轴线转动。
本发明进一步的技术方案是：所述第二连接支杆整体为柱状体，外壁为二阶状，小端端部加工有外螺纹，与第一连接杆侧壁上的螺纹孔配合连接，大端侧壁上加工有限位凸台，与支杆卡头内壁开有的凹槽间隙配合。
本发明进一步的技术方案是：所述第一弹簧一端与探头夹片探头夹持端端面接触，另一端与探头支架上U型结构开口端开有安装孔端面接触，用于为夹紧探头提供夹持力。
本发明进一步的技术方案是：所述第二弹簧用于为探头与工件表面提供接触力。
本发明进一步的技术方案是：三爪支脚底部脚端头为球形触头，便于手持式工装在工件表面顺利滑动，且能够在不平整的工件表面提供唯一的接触方式。
本发明进一步的技术方案是：所有部件均采用铝合金制成。
发明效果
本发明的技术效果在于：
1)本发明通过两探头夹片侧面安装的弹簧提供的压紧力，可自动夹紧探头；
2)本发明检测工装三个支脚与工件表面接触，通过扫查机构中弹簧舒张提供的垂直于工件表面方向的一维自由度，使探头能始终保持对工件表面的压紧力，保证用力均匀；
依靠两个旋转自由度，配合弹簧压紧力，探头能够适应工件表面平面度和平整度的变化，始终达到较为良好的耦合；
3)提供了五指握持式手柄，使得检测人员在进行检测时不再感觉到疲劳；使得检测效率提高30％左右；
4)工件的放置不用考虑方位，本发明工装可以到达的部位即可实施检测；本发明利用探头和三爪支脚的平面位置关系，解决了工件边缘检测的可达性；
5)本发明可通过更换弹性系数不同的弹簧，进而改变压紧力，适应平整度不同的工件表面的检测。
附图说明
图1是本发明手持式工装示意图
图2是图1的局部剖视图
图3是探头夹片示意图
图4是探头支架示意图
图5是第一连接支杆结构示意图
图6是图5的剖视图
图7是第二连接支杆示意图
图8是扫查机构示意图
图9是图8中支杆卡头剖视图
图10是压紧螺母示意图
附图标记：1-探头夹片、2-第一弹簧、3-第一锁紧螺母、4-探头支架、5-第一连接支杆、6-第二连接支杆、7-第二锁紧螺母、8-压紧螺母、9-扫查机构、901-手柄、902-三爪支脚、903-支杆卡头、10-探头、11-工件表面、12-第二弹簧
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1-图10，一种大平面类工件超声检测用手持式工装；包括探头夹片1、第一弹簧2、第一锁紧螺母3、探头支架4、第一连接支杆5、第二连接支杆6、第二锁紧螺母7、压紧螺母8、扫查机构9、第二弹簧12；探头支架4一端的U型结构开口端对称安装有两个探头架夹片1，所述探头夹片1一端为弧形夹持面，用于夹持探头；所述探头夹片1另一端杆体分别位于探头支架4的U型结构开口端上对称的安装孔中，间隙配合；所述探头夹片杆体上限位块位于探头支架4的U型结构开口端对称的安装孔中的限位槽中，使得探头夹片1可以绕轴转动，其最大转动量受所述限位凹槽的限制；所述探头夹片1杆体上套装有第一弹簧2，一端与探头夹片1探头夹持端端面接触，另一端与探头支架4上U型结构开口端开有安装孔端面接触，用于为夹紧探头10提供夹持力；所述探头夹片1杆体螺纹端头与第一锁紧螺母3螺纹配合，使得探头夹片1不会从探头支架4上脱落；探头支架4另一端为杆状体可***第一连接支杆5的中心安装孔中，间隙配合；探头支架4另一端的杆状体侧壁上的限位凸起位于第一连接杆5中心安装孔的限位槽中，所述探头支架4可围绕探头支架4杆状体中心轴线旋转，其最大转动量受所述限位槽的限制；探头支架4杆体端设有螺纹，与第二锁紧螺母7螺纹连接，用于防止所述探头支架4从第一连接支杆5中脱落；
第二连接支杆6小端穿过扫查机构9中支杆卡头903中心阶梯通孔后与第一连接支杆5通过其侧壁上螺纹孔连接；第二连接支杆6大端端面可卡在所述支杆卡头903阶梯孔中的台阶面上，所述支杆卡头903阶梯孔内壁上开设有限位凹槽，与第二连接支杆6大端侧壁上的限位凸块间隙配合，使得第二连接支杆6与支杆卡头903不会形成旋转自由度；第二弹簧12安装在支杆卡头903中心阶梯孔中，其一端与第二连接支杆6大端端面接触，另一端与压紧螺母8接触；手柄901一端与支杆卡头903侧壁垂直固连，另一端与三爪支脚902固连；所述三爪支脚902的三个支爪可同时接触待测工件表面。
参照图3：所述探头夹片1一端为方形体状，方形体一端面为弧状面，用于夹持探头；所述探头夹片1另一端为杆状体，所述杆状体分别穿过探头支架4上对称的安装孔中，所述杆状体上套装有第一弹簧2，第一锁紧螺母3与探头夹片1杆状体端部螺纹配合；
所述探头夹片1杆状体上一端为光杆，所述光杆侧壁上加工有限位凸块，所述限位凸块与所述探头支架4的U型结构开口端安装孔上的限位槽配合，使得探头夹片1可以围绕其中心轴线转动，其最大转动量受所述限位槽的限制。当工件表面平整度不良时，由于探头夹片1杆体端与探头支架4安装孔处存在旋转自由度，使得探头10仍然能够与待测不平整工件表面保持良好接触。
参照图4；所述探头支架4一端为U型结构、另一端为多阶柱状体；所述U型结构开口端的两端头分别为柱体状，轴线重合，沿柱体轴线分别开设有安装孔，所述安装孔中设有限位凹槽；所述限位凹槽与探头夹片1杆状体上限位凸块配合；
所述多阶柱状体大端与所述U型结构闭合端固连，所述多阶柱状体中部柱体侧壁上开设有限位凸台，所述限位凸台与第一连接支杆5中限位凹槽配合，使得探头支架4绕第一连接支杆5轴线的转动被限制在一定角度范围内；所述多阶柱状体小端开设有外螺纹，与第二锁紧螺母7连接，防止所述探头支架4从所述第一连接支杆5中脱落。
参照图5；第一连接支杆5为柱状结构，其中部沿其轴线开设有中心孔，所述探头支架4另一端柱状体可穿过所述中心孔，间隙配合；所述第一连接支杆5一端端面与所述探头支架4另一端柱状体大端端面接触，间隙配合；所述中心孔内壁上还开设有限位凹槽，所述限位凹槽与探头支架4柱状体上的限位凸台配合，使得探头支架4绕第一连接支杆5内孔轴线的转动被限制在一定角度范围内；所述第一连接支杆5侧壁上开设有螺纹孔，用于安装第二连接支杆6；所述第一连接支杆5另一端与第二锁紧螺母7接触，间隙配合。
参照图7；所述第二连接支杆6整体为二阶柱状，小端端部加工有外螺纹，与所述第一连接杆5侧壁上螺孔处连接；大端侧壁上加工有限位凸台，所述限位凸台与支杆卡头903内壁凹槽间隙配合；使得第二连接支杆6与支杆卡头903不会形成旋转自由度，只会沿支杆卡头903轴线方向形成一维自由度。
参照图8-图9；所述扫查机构9包括手柄901、三爪支脚902、支杆卡头903；手柄901一端与支杆卡头903侧壁垂直固连，手柄901另一端与三爪支脚902固连；
所述支杆卡头903为柱状体，其中部沿轴线开设有台阶通孔，大径孔内壁上开设有限位凹槽；第二连接支杆6穿过所述台阶通孔后，其大端侧壁上的限位凸台与所述限位凹槽间隙配合，并可沿所述限位凹槽滑动；第二弹簧12安装在所述支杆卡头903大径孔中，大径孔端开设有内螺纹，用于与压紧螺母8螺纹连接，第二弹簧12一端与所述压紧螺母8接触，第二弹簧12另一端与第二连接支杆6大端端面接触。
所述手柄901为柱状结构，便于五指抓握，避免了仅能依靠指尖握持式长时间操作带来的指关节疲劳。
所述三爪支脚902三个支脚夹角均为120°,三个支脚中心位置通过支杆与手柄901垂直固连；所述三个支脚端头为球形触头，用于为手持式工装与工件表面11提供接触点，便于手持式工装在平整的工件表面或不平整的工件表面顺利滑动，且三爪支脚902能够在不平整的工件表面提供唯一的接触方式；所述球形触头与工件表面11接触；手柄901上五指抓握部位，在施加压力的情况下整个工装通过三爪支脚902的三个球形触头与工件表面11紧密接触，起到定位和稳定的作用。
以上所有零件材质均为铝合金。
工作时，将探头10置于探头夹片1弧形夹持面中，依靠套装在探头夹片1杆体上的弹簧2的作用力，探头10被紧固在弧形夹持面中；手握手柄901，将三爪支脚902置于待测工件表面11上，施加压力，使三爪支脚902的三个球形触头同时接触待测工件表面11上；此时，工件表面11对探头10的作用力依次通过探头夹片1、探头支架4、第一连接支杆5、第二连接支杆6和安装于支杆卡头903中的第二弹簧12，第二弹簧12收缩，同时第二弹簧12的反作用力依次传递给探头10，使探头10始终与工件表面存在接触力；沿工件表面移动手柄901，即可将探头10置于工件表面待测部位。
当工件表面平整度不良时，使得探头不在三爪支脚902所形成的平面内；由于探头夹片1杆状体端与探头支架4上安装孔之间、探头支架4柱状体与第一连接支杆5之间，均存在旋转自由度，在安装于支杆卡头903中的第二弹簧12的舒张力下，探头10仍然能够与工件上待测不平整表面保持良好的接触，确保检测结果的可靠性和准确性。
Claims (10)
1.一种大平面类工件超声检测用手持式工装，其特征在于，包括探头夹片(1)、第一弹簧(2)、探头支架(4)、第一连接支杆(5)、第二连接支杆(6)、扫查机构(9)和第二弹簧(12)；
所述扫查机构(9)包括手柄(901)、三爪支脚(902)和支杆卡头(903)，其中手柄(901)一端连有支杆卡头(903)，手柄(901)中部连有三爪支脚(902)；支杆卡头(903)轴线与手柄(9)轴线相互垂直；支杆卡头(903)内部为空腔，空腔内同轴安有第二弹簧(12)，一端通过压紧螺母固定，另一端与第二连接支杆(6)一端连接，第二连接支杆(6)与第一连接支杆(5)外壁连接；
所述探头支架(4)一端为U型结构，另一端为杆状结构，其中杆状结构穿过第一连接支杆(5)内腔后通过锁紧螺母连接，且杆状端能够在第一连接支杆(5)内绕轴线转动；U型结构开口端端口开有安装孔；
所述探头夹片(1)为两个，整体为杆状件，杆体上套有第一弹簧(2)，杆体一端为探头夹持面，另一端通过U型结构开口端端口开有的安装孔后通过锁紧螺母连接，且该端在和安装孔配合作用下能够使得探头夹片(1)绕杆体轴线转动；两个探头夹持面中间用于夹持探头(10)。
2.如权利要求1所述的一种大平面类工件超声检测用手持式工装，其特征在于，所述第一连接支杆(5)轴向开有通孔，通孔内壁径向开有凹槽；第一连接支杆(5)外壁上径向开有螺纹孔，且该螺纹孔与通孔贯通。
3.如权利要求1或2所述的一种大平面类工件超声检测用手持式工装，其特征在于，探头支架(4)的杆状端端口开有外螺纹，杆壁上轴向设有凸起，该凸起与第一连接支杆(5)上的凹槽相互配合，使得探头支架(4)绕第一连接支杆(5)内孔轴线的转动受到限制。
4.如权利要求1所述的一种大平面类工件超声检测用手持式工装，其特征在于，所述探头支架(4)的U型结构开口端端口开有的安装孔内径向开有凹槽。
5.如权利要求1或4所述的一种大平面类工件超声检测用手持式工装，其特征在于，所述探头夹片(1)的探头夹持面为弧形面，且弧形面与探头外壁贴合，杆体另一端的端头开有外螺纹，侧壁上轴向开有凸起，该凸起与探头支架(4)上的凹槽相互配合，使得探头夹片(1)能够轴线转动。
6.如权利要求1所述的一种大平面类工件超声检测用手持式工装，其特征在于，所述第二连接支杆(6)整体为柱状体，外壁为二阶状，小端端部加工有外螺纹，与第一连接杆(5)侧壁上的螺纹孔配合连接，大端侧壁上加工有限位凸台，与支杆卡头(903)内壁开有的凹槽间隙配合。
7.如权利要求1所述的一种大平面类工件超声检测用手持式工装，其特征在于，所述第一弹簧(2)一端与探头夹片(1)探头夹持端端面接触，另一端与探头支架(4)上U型结构开口端开有安装孔端面接触，用于为夹紧探头提供夹持力。
8.如权利要求1所述的一种大平面类工件超声检测用手持式工装，其特征在于，所述第二弹簧(12)用于为探头与工件表面(11)提供接触力。
9.如权利要求1所述的一种大平面类工件超声检测用手持式工装，其特征在于，三爪支脚(902)底部脚端头为球形触头，便于手持式工装在工件表面顺利滑动，且能够在不平整的工件表面提供唯一的接触方式。
10.如权利要求1～9所述的一种大平面类工件超声检测用手持式工装，其特征在于，所有部件均采用铝合金制成。
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| KR20100006853A (ko) * | 2008-07-10 | 2010-01-22 | 김상순 | 초음파탐상검사장치 |
| CN204881557U (zh) * | 2015-07-22 | 2015-12-16 | 珠海格力电器股份有限公司 | 检测工装 |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 大型回转件表面形状自适应扫查在线超声波探伤***;严寒冰;殷国富;;无损检测;20090910(09);全文 * |
Also Published As
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