CN115097008A - 一种核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊接检测领域，公开了一种核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，其包括轨道、小车、连接臂、执行器主体、激光发生器、安装板、两个探头夹和两个超声探头，小车滑动安装于轨道内周，连接臂安装于小车上，执行器主体安装于连接臂末端，激光发生器和安装板均安装于执行器主体的侧壁上，探头夹安装于安装板上的腰形孔上，超声探头转动安装于探头夹上。本发明的有益效果为：该检测装置适用于核聚变堆真空室组对焊缝的在线检测，自由度高，检测过程简单，操作方便，检测结果可靠性高。

Description

一种核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置
技术领域
本发明涉及焊接检测领域，特别是涉及一种核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置。
背景技术
聚变堆真空室由多个扇区通过补偿块组对装配焊接而成，由于由于补偿环的存在，两个扇区组对成一个大扇区时，内外壳上均会形成两道窄间隙D形环焊缝。真空室为双层结构，在真空室制造过程中，需要从真空室内部，穿过内壳的组对装配间隙，完成外壳焊缝的焊接与无损检测，然后才可以实施内壳的焊接与无损检测，又因为真空室的尺寸大，厚度较厚，常规的检测方法只能检测表面缺陷，且真空室外壳焊缝只能单面可达，无法实施X射线检测技术，因此需要采用自动化超声检测方法。现有的在线自动化超声检测***的扫查装置主要有链式、轮式和导轨式三种，但链式扫查器无法用于大尺寸的真空室中，轮式扫查器需要利用磁轮吸附在工件上，而真空室的材料为奥氏体不锈钢，不导磁，也无法使用，最后的导轨式扫查器主要应用于大直径管道焊缝、开放式空间的检测，真空室壳体夹层间隙有限，也同样无法应用于真空室组对焊缝的检测中。因此，亟需一种新型的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，以解决上述问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，该检测装置可以适用于核聚变真空室的焊缝检测，更为准确的检测焊缝质量。
本申请的目的是通过如下技术方案实现的：
一种核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，包括：轨道、小车、连接臂、执行器主体、激光发生器、安装板、两个探头夹和两个超声探头，所述轨道呈环形布置，所述小车滑动安装于所述轨道的内周，所述连接臂固定安装于所述小车上，所述执行器主体安装于所述连接臂的尾端，所述激光发生器和所述安装板均安装于所述执行器主体的侧壁上，所述激光发生器的发射头朝向所述轨道的方向设置，所述安装板开设有两个前后方向延伸的腰形孔，两个所述腰形孔分别位于所述安装板的前侧和后侧，两个所述探头夹分别可拆卸安装于两个所述腰形孔上，所述探头夹具有两个夹爪，两个所述夹爪沿所述轨道的延伸方向间隔设置，所述超声探头转动安装于两个所述夹爪之间，所述超声探头的探测部朝向所述轨道的方向设置。
本申请的一些实施例中，还包括多个支撑座，多个所述支撑座沿所述轨道的延伸方向间隔设于所述轨道的外周。
本申请的一些实施例中，所述小车包括支撑板和多个主动轮，所述连接臂固定安装于所述支撑板上，所述主动轮转动安装于所述支撑板上并贴合于所述轨道，且所述主动轮用于连接于外部电机的动力输出端。
本申请的一些实施例中，所述小车还包括多个从动轮，所述从动轮转动安装于所述支撑板上并贴合于所述轨道，且所述从动轮相对设于所述轨道的两侧。
本申请的一些实施例中，还包括距离传感器，所述距离传感器安装于所述执行器主体的侧壁上，所述距离传感器的检测部朝向所述轨道的方向设置。
本申请的一些实施例中，所述执行器主体的顶部设有法兰盘，所述法兰盘通过螺栓连接于所述连接臂的尾端。
本申请的一些实施例中，所述执行器主体包括外壳、导轨和滑台，所述外壳安装于所述连接臂的尾端，所述外壳具有朝向所述轨道开口的容置空间，所述滑台固定安装于所述外壳的底部，所述导轨沿朝向或背离所述轨道的方向滑动安装于所述滑台上，所述激光发生器安装于所述外壳的外侧壁上，所述安装板安装于所述导轨上。
本申请的一些实施例中，所述执行器主体还包括恒力弹簧，所述恒力弹簧安装于所述容置空间内，所述导轨抵接于所述恒力弹簧上。
本申请的一些实施例中，所述探头夹包括连接板和夹持部，所述连接板可拆卸安装于所述腰形孔上，所述夹爪位于所述夹持部上，所述夹持部具有限位槽，所述连接板转动连接于所述限位槽中，所述限位槽与所述连接板之间限定形成调节间隙。
本申请的一些实施例中，所述探头夹和所述超声探头通过销轴连接。
本申请的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，通过小车在轨道上的移动带动连接臂、执行器主体等部件在核聚变真空室的内侧移动，执行器主体作为载体安装于连接臂的尾端，激光发生器的发射头朝向轨道的方向并对准焊缝中心线，用于实时观察检测路线是否发生偏差，安装板作为探头夹的载体，其上设有腰形孔，使得两个探头夹的相对位置可调，进而控制超声探头前沿距离焊缝中心线的距离，超声探头转动安装于探头夹的两个夹爪之间，使超声探头可以保持一个旋转方向的自由度，便于调整超声探头的探测位置，整个焊缝超声检测装置可用于核聚变真空室，自由度高，检测过程简单，操作方便，检测结果可靠性高。
附图说明
图1是本申请的焊缝超声检测装置的整体结构示意图；
图2是本申请的焊缝超声检测装置的主视图；
图3是本申请的小车部分的第一方向的整体结构示意图；
图4是本申请的小车部分的第二方向的整体结构示意图；
图5是本申请的执行器主体部分的整体结构示意图；
图6是本申请的执行器主体部分的后视图；
图7是本申请的执行器主体部分的侧视图；
图8是图7中A-A截面的剖视图；
图9是图7中B部的放大图。
图中，1、轨道；2、小车；21、支撑板；22、主动轮；23、从动轮；3、连接臂；4、执行器主体；41、法兰盘；42、外壳；43、导轨；44、滑台；45、容置空间；46、恒力弹簧；5、激光发生器；6、安装板；61、腰形孔；7、探头夹；71、夹爪；72、连接板；73、夹持部；74、限位槽；75、调节间隙；8、超声探头；9、支撑座；10、距离传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本申请的描述中，应当理解的是，本申请中采用的术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示方位或位置关系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。此外，术语“第一”、“第二”、等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1-8所示，本申请的实施例提出一种核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，包括：轨道1、小车2、连接臂3、执行器主体4、激光发生器5、安装板6、两个探头夹7和两个超声探头8，所述轨道1呈环形布置，所述小车2滑动安装于所述轨道1的内周，所述连接臂3固定安装于所述小车2上，所述执行器主体4安装于所述连接臂3的尾端，所述激光发生器5和所述安装板6均安装于所述执行器主体4的侧壁上，所述激光发生器5的发射头朝向所述轨道1的方向设置，所述安装板6开设有两个前后方向延伸的腰形孔61，两个所述腰形孔61分别位于所述安装板6的前侧和后侧，两个所述探头夹7分别可拆卸安装于两个所述腰形孔61上，所述探头夹7具有两个夹爪71，两个所述夹爪71沿所述轨道1的延伸方向间隔设置，所述超声探头8转动安装于两个所述夹爪71之间，所述超声探头8的探测部朝向所述轨道1的方向设置。
基于上述技术方案，通过小车2在轨道1上的移动带动连接臂3、执行器主体4等部件在核聚变真空室的内侧移动，执行器主体4作为载体安装于连接臂3的尾端，激光发生器5的发射头朝向轨道1的方向并对准焊缝中心线，用于实时观察检测路线是否发生偏差，安装板6作为探头夹7的载体，其上设有腰形孔61，使得两个探头夹7的相对位置可调，进而控制超声探头8前沿距离焊缝中心线的距离，超声探头8转动安装于探头夹7的两个夹爪71之间，使超声探头8可以保持一个旋转方向的自由度，便于调整超声探头8的探测位置。在使用时，首先将轨道1安装在核聚变真空室的内周壁上，然后将小车2放置在轨道1上，利用控制台远程操作小车2到指定位置，停止固定，并利用控制台远程控制连接臂3运动，使超声探头8固定在合适的位置，然后利用超声主机同步采集检测信号，形成检测数据。其中，轨道1的材料优选为碳钢材料，根据真空室的D形结构直接弯制而成，价格便宜，制造方便。连接臂3优选的具有多个臂，多个臂连接在一起可以方便的改变执行器主体4的位置，便于操作。超声探头8采用一发一收的双晶面阵相控阵超声探头8，其长度优选为45mm，满足核聚变真空室50mm焊缝的扫查空间要求，频率选择2.5MHz的纵波，超声探头8前端的楔块角度优选为20.73°。
本申请的一些实施例中，如图1、2所示，还包括多个支撑座9，多个所述支撑座9沿所述轨道1的延伸方向间隔设于所述轨道1的外周。支撑座9采用点焊的方式与真空室内壁连接，固定轨道1的效果更好，并且支撑座9的材料优选为不锈钢，其与真空室材料相同，可以更好的焊接。
本申请的一些实施例中，如图3、4所示，所述小车2包括支撑板21和多个主动轮22，所述连接臂3固定安装于所述支撑板21上，所述主动轮22转动安装于所述支撑板21上并贴合于所述轨道1，且所述主动轮22用于连接于外部电机的动力输出端。连接臂3与安装板6优选的采用紧固件连接，安装和拆卸都很方便，利用电机连接主动轮22使其转动，从而带动支撑板21以及安装在支撑板21上的连接臂3在轨道1上移动。优选的，主动轮22的数量为四个，两两相对的设置在轨道1上。
具体的，如图3、4所示，所述小车2还包括多个从动轮23，所述从动轮23转动安装于所述支撑板21上并贴合于所述轨道1，且所述从动轮23相对设于所述轨道1的两侧。从动轮23的数量优选为8个，两两相对设置于轨道1的两侧，两个从动轮23将轨道1夹紧，起到限位作用，防止小车2在移动时颠簸。
本申请的一些实施例中，如图5、7所示，还包括距离传感器10，所述距离传感器10安装于所述执行器主体4的侧壁上，所述距离传感器10的检测部朝向所述轨道1的方向设置。距离传感器10可用于实时显示超声探头8与检测面的距离，从而远程引导机械臂操作。
本申请的一些实施例中，如图5-8所示，所述执行器主体4的顶部设有法兰盘41，所述法兰盘41通过螺栓连接于所述连接臂3的尾端。通过螺栓和法兰盘41的形式将执行器主体4安装在连接臂3上，安装效果好，方便拆卸。
本申请的一些实施例中，如图5-8所示，所述执行器主体4包括外壳42、导轨43和滑台44，所述外壳42安装于所述连接臂3的尾端，所述外壳42具有朝向所述轨道1开口的容置空间45，所述滑台44固定安装于所述外壳42的底部，所述导轨43沿朝向或背离所述轨道1的方向滑动安装于所述滑台44上，所述激光发生器5安装于所述外壳42的外侧壁上，所述安装板6安装于所述导轨43上。外壳42中的容置空间45可用于容纳部分导轨43结构，防止执行器主体4过长，导轨43配合滑台44可以调整导轨43露出容置空间45的长度，从而灵活适应不同的尺寸要求，且导轨43上优选的间隔设有多个安装孔，可通过调整安装板6安装不同的安装孔上，来调整安装板6的位置，适配性好。
具体的，如图1、2所示，所述执行器主体4还包括恒力弹簧46，所述恒力弹簧46安装于所述容置空间45内，所述导轨43抵接于所述恒力弹簧46上。恒力弹簧46的作用是保证超声探头8以恒定的力接触工件，防止因工件表面的不平整而影响超声探头8的检测准确性。
本申请的一些实施例中，如图5、7、9所示，所述探头夹7包括连接板72和夹持部73，所述连接板72可拆卸安装于所述腰形孔61上，所述夹爪71位于所述夹持部73上，所述夹持部73具有限位槽74，所述连接板72转动连接于所述限位槽74中，所述限位槽74与所述连接板72之间限定形成调节间隙75。连接板72与限位槽74的结构不是完全适配的，限位槽74的宽度要略大于连接板72的宽度，这样的结构设置使得限位槽74与连接板72之间形成了调节间隙75，使得探头夹7可以相对连接板72转动，但由于限位槽74的关系，旋转的角度又不会过大，使探头夹7和获得一定的转动自由度，在需要时调整检测的位置。
本申请的一些实施例中，如图5、6所示，所述探头夹7和所述超声探头8通过销轴连接。探头夹7和超声探头8上设有对应的安装孔，二者上的安装孔通过销轴连接，可以使超声探头8保持旋转方向的自由度，从而调整探测的位置。
综上，本申请的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，通过小车2在轨道1上的移动带动连接臂3、执行器主体4等部件在核聚变真空室的内侧移动，执行器主体4作为载体安装于连接臂3的尾端，激光发生器5的发射头朝向轨道1的方向并对准焊缝中心线，用于实时观察检测路线是否发生偏差，安装板6作为探头夹7的载体，其上设有腰形孔61，使得两个探头夹7的相对位置可调，进而控制超声探头8前沿距离焊缝中心线的距离，超声探头8转动安装于探头夹7的两个夹爪71之间，使超声探头8可以保持一个旋转方向的自由度，便于调整超声探头8的探测位置。
以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，其特征在于，包括：轨道、小车、连接臂、执行器主体、激光发生器、安装板、两个探头夹和两个超声探头，所述轨道呈环形布置，所述小车滑动安装于所述轨道的内周，所述连接臂固定安装于所述小车上，所述执行器主体安装于所述连接臂的尾端，所述激光发生器和所述安装板均安装于所述执行器主体的侧壁上，所述激光发生器的发射头朝向所述轨道的方向设置，所述安装板开设有两个前后方向延伸的腰形孔，两个所述腰形孔分别位于所述安装板的前侧和后侧，两个所述探头夹分别可拆卸安装于两个所述腰形孔上，所述探头夹具有两个夹爪，两个所述夹爪沿所述轨道的延伸方向间隔设置，所述超声探头转动安装于两个所述夹爪之间，所述超声探头的探测部朝向所述轨道的方向设置。
2.根据权利要求1所述的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，其特征在于，还包括多个支撑座，多个所述支撑座沿所述轨道的延伸方向间隔设于所述轨道的外周。
3.根据权利要求1所述的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，其特征在于，所述小车包括支撑板和多个主动轮，所述连接臂固定安装于所述支撑板上，所述主动轮转动安装于所述支撑板上并贴合于所述轨道，且所述主动轮用于连接于外部电机的动力输出端。
4.根据权利要求3所述的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，其特征在于，所述小车还包括多个从动轮，所述从动轮转动安装于所述支撑板上并贴合于所述轨道，且所述从动轮相对设于所述轨道的两侧。
5.根据权利要求1所述的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，其特征在于，还包括距离传感器，所述距离传感器安装于所述执行器主体的侧壁上，所述距离传感器的检测部朝向所述轨道的方向设置。
6.根据权利要求1所述的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，其特征在于，所述执行器主体的顶部设有法兰盘，所述法兰盘通过螺栓连接于所述连接臂的末端。
7.根据权利要求1所述的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，其特征在于，所述执行器主体包括外壳、导轨和滑台，所述外壳安装于所述连接臂的末端，所述外壳具有朝向所述轨道开口的容置空间，所述滑台固定安装于所述外壳的底部，所述导轨沿朝向或背离所述轨道的方向滑动安装于所述滑台上，所述激光发生器安装于所述外壳的外侧壁上，所述安装板安装于所述导轨上。
8.根据权利要求7所述的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，其特征在于，所述执行器主体还包括恒力弹簧，所述恒力弹簧安装于所述容置空间内，所述导轨抵接于所述恒力弹簧上。
9.根据权利要求1所述的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，其特征在于，所述探头夹包括连接板和夹持部，所述连接板可拆卸安装于所述腰形孔上，所述夹爪位于所述夹持部上，所述夹持部具有限位槽，所述连接板转动连接于所述限位槽中，所述限位槽与所述连接板之间限定形成调节间隙。
10.根据权利要求1所述的核聚变堆真空室组对焊缝的在线自动化超声检测装置，其特征在于，所述探头夹和所述超声探头通过销轴连接。
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