自动超声波探伤的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动超声波探伤机，克服现有设备探头不能自动运动、难以实现探伤三维化和自动化的问题，其导轨部分的纵向一号导轨和纵向二号导轨平行固定于导轨外壳底面板的纵向两侧，横向导轨的两端分别固定在纵向一号导轨和纵向二号导轨的滑块上，且横向导轨与纵向一号导轨方向垂直；探头部分固定在横向导轨的滑块上，探头部分与数据发射接收电路部分电连接，卡具部分的横向前滑轨、横向后滑轨平行安装在导轨外壳上，纵向左滑轨、纵向右滑轨平行安装在横向前滑轨和横向后滑轨上，一号夹具和二号夹具安装在纵向左滑轨上，三号夹具和四号夹具安装在纵向右滑轨上，数据发射接收电路部分与数据处理部分电连接。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属试件及零件质量的检测设备，更确切地说，本发明涉及一种 自动超声波探伤机。 自动超声波探伤机
【背景技术】
[0002] 近年来，针对三维超声波成像开发了很多不同的技术。鉴于获取方法，可分为四 类：二维转换器阵列、机械扫描仪以及具有和不具有位置信息的徒手扫描方法。在医学领 域，三维超声波诊断设备得到快速发展。与CT和MRI成像相比，超声波是获得立体成像的 低成本解决方案。此外，操作无需专业培训和辐射保护。由于人体外形各不相同，应用在医 学领域的超声波仪器一般为手动控制，并不适用于大批量工业零件检测，通过一定的改良， 可以将医学上应用的三维超声波技术应用到工业检测上。尤其是超声波探伤机械扫描仪技 术，具有很好的发展前景。
[0003] 在金属试件及零件无损检测中，超声波探伤技术是一种重要手段。超声波探伤是 利用超声波能透入金属内部，并由一个截面进入另一个截面时，在截面边缘发生反射的特 点来检测缺陷零件的一种方法。对于金属材料超声波探伤而言，超声波探伤探头通过耦合 剂与金属材料试件接触。目前，很多材料的超声波探伤仍然采用目测探伤和手工超声波探 伤，劳动强度较大、探伤效率较低，探头在试件表面的移动定位能力低。现有超声波探伤装 置不具备自动喷涂耦合剂装置、探头与试件距离需要手动调整、试件不能自动运动，难以实 现探伤的三维化和自动化，需要大量的人工操作，探伤工艺整个流程需要较长时间，非常影 响工作效率。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服了现有超声波探伤设备不能自动喷涂耦合剂、 探头不能自动运动、探头定位精度低、对试样表面形状要求高、难以实现探伤的三维化和自 动化的问题，提供了一种自动超声波探伤机。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
[0006] -种自动超声波探伤机，包括导轨部分、卡具部分、探头部分、数据发射接收电路 部分和数据处理部分，探头部分通过其探头升降架16固定在导轨部分中的横向导轨4的滑 块上，探头部分从导轨部分中的导轨外壳1中的罩盖上的正方形通孔中伸出，探头部分与 数据发射和接收电路部分电连接，数据发射和接收电路部分与数据处理部分电连接，卡具 部分安装在导轨部分中的导轨外壳1的顶盖上；
[0007] 导轨部分还包括纵向一号导轨2、纵向二号导轨3,所述纵向一号导轨2、纵向二号 导轨3和横向导轨4为结构相同的三个同步带线性模组，纵向一号导轨2和纵向二号导轨3 平行固定于导轨外壳底面板的纵向两侧，横向导轨4的两端分别固定在纵向一号导轨2和 纵向二号导轨3的滑块上，且横向导轨4与纵向一号导轨2方向垂直。
[0008] 作为本发明提供的一种自动超声波探伤机的改进方案，导轨部分还包括纵向导轨 电机6、横向导轨电机7、纵向导轨电机连轴器9、横向导轨电机连轴器10、纵向导轨传动轴 11 ;
[0009] 纵向导轨电机6通过纵向导轨电机连轴器9连接纵向一号导轨2的输入轴，纵向 一号导轨2输出轴连接纵向导轨传动轴11，纵向导轨传动轴11连接纵向二号导轨3的输 入轴，且纵向导轨电机6、纵向导轨电机连轴器9、纵向一号导轨2输入输出轴、纵向导轨传 动轴11和纵向二号导轨3输入轴回转轴线共线；横向导轨电机7通过横向导轨电机连轴器 10连接横向导轨4的输入轴，横向导轨电机7、横向导轨电机连轴器10与横向导轨4输入 轴回转轴线共线。
[0010] 作为本发明提供的一种自动超声波探伤机的进一步改进方案，导轨部分还包括导 轨地脚5、横向导轨电机连接板8、导轨连接板12 ;
[0011] 所述纵向一号导轨2、纵向二号导轨3的纵向前后两端分别固定在导轨地脚5上， 导轨地脚5与导轨外壳1中底面板固定连接；所述横向导轨4的横向左右两端分别固定在 安装导轨连接板12上，导轨连接板12分别连接横向导轨4与纵向一号导轨2的滑块和横 向导轨4与纵向二号导轨3的滑块；所述横向导轨电机7输出轴端的壳体端连接横向导轨 电机连接板8,且横向导轨电机7输出轴从横向导轨电机连接板8的中心通孔中伸出。
[0012] 作为本发明提供的一种自动超声波探伤机的改进方案，探头部分还包括耦合剂储 备箱连接线18、一号拖链19、二号拖链20 ;-号拖链19和二号拖链20均为塑料拖链，探头 连接线14和耦合剂储备箱连接线18插入一号拖链19中，一号拖链19固定端安装在横向 导轨4的前侧壁，一号拖链19移动端安装在横向导轨4的滑块上，使一号拖链19在横向导 轨4的前侧壁上形成一个反C型弯曲，耦合剂储备箱连接线18从一号拖链19移动端伸出 的端口安装在耦合剂储备箱17右侧壁的微型真空泵对应的连接端口上；探头连接线14和 耦合剂储备箱连接线18从一号拖链19固定端伸出的部分经由横向导轨4前侧壁和横向导 轨电机7上平面连同横向导轨电机7连接线共同插入二号拖链20中。
[0013] 作为本发明提供的一种自动超声波探伤机的改进方案，卡具部分包括横向前滑轨 29、横向后滑轨30、纵向左滑轨31、纵向右滑轨32、一号夹具33、二号夹具34、三号夹具35 及四号夹具36,其中，横向前滑轨29、横向后滑轨30相互平行地安装在导轨外壳1中顶盖 上，纵向左滑轨31、纵向右滑轨32相互平行地安装在横向前滑轨29和横向后滑轨30上且 与横向前滑轨29和横向后滑轨30方向垂直，一号夹具33和二号夹具34安装在纵向左滑 轨31上，三号夹具35和四号夹具36安装在纵向右滑轨32上，且一号夹具33、二号夹具34、 三号夹具35及四号夹具36呈矩形分布，一号夹具33、二号夹具34、三号夹具35和四号夹 具36的夹板的底板上平面形成的平面与探头部分中的探头13的顶端面共面。
[0014] 作为本发明提供的一种自动超声波探伤机的进一步改进方案，一号夹具33、二号 夹具34、三号夹具35和四号夹具36结构尺寸相同，均包括手摇转轮、夹具座、螺杆和夹板， 夹板与螺杆转动连接，螺杆的左端穿过夹具座安装到手摇转轮的右端。
[0015] 作为本发明提供的一种自动超声波探伤机的又一改进方案，卡具部分包括横向前 滑轨29、横向后滑轨30、纵向左滑轨31、纵向右滑轨32、五号夹具37、六号夹具38、七号夹 具39及八号夹具40,其中，横向前滑轨29、横向后滑轨30相互平行地安装在导轨外壳1中 顶盖上，纵向左滑轨31、纵向右滑轨32相互平行地安装在横向前滑轨29和横向后滑轨30 上且与横向前滑轨29和横向后滑轨30方向垂直，五号夹具37与六号夹具38安装在导轨 外壳1纵向左滑轨31上，七号夹具39与八号夹具40安装在纵向右滑轨32上，且五号夹具 37、六号夹具38、七号夹具39及八号夹具40呈矩形分布，五号夹具37、六号夹具38、七号夹 具39和八号夹具40的夹板的水平部分的上表面形成的平面与探头部分中的探头13的顶 端面共面。
[0016] 作为本发明提供的一种自动超声波探伤机的又一进一步改进方案，五号夹具37、 六号夹具38、七号夹具39与八号夹具40结构尺寸相同，均包括上支撑架、下支撑架、上夹 板、下夹板、上夹柱、下夹柱和支撑柱，下夹柱压缩螺旋弹簧端向下并排放置在下支撑架的 凹槽内，将下夹板固定在下支撑架上，上夹柱压缩螺旋弹簧端向上并排放置在上支撑架的 凹槽内，上夹板固定在上支撑架上，上支撑架与下支撑架通过支撑柱固定。
[0017] 作为本发明提供的一种自动超声波探伤机的进一步改进方案，上支撑架为长方体 类支撑部件，左右方向横截面为U型，下平面设有长方体凹槽，后侧壁左下端和右下端与上 夹板通孔对应位置各设有一根夹板连杆，上支撑架上平面四角设有安装支撑柱的通孔；下 支撑架为长方体类支撑部分，上平面设有长方形凹槽，下支撑架下平面沿左右方向设有正 方形凹槽；上夹板和下夹板为结构尺寸相同的长方体夹板；上夹柱和下夹柱为结构尺寸相 同的夹柱，均包括不锈钢夹柱、橡胶保护套和压缩螺旋弹簧三部分。
[0018] 作为本发明提供的一种自动超声波探伤机的进一步改进方案，横向前滑轨29、横 向后滑轨30为2根结构相同的等横截面的直杆类结构件，所述纵向左滑轨31、纵向右滑轨 32为2根结构相同的等横截面的直杆类结构件。
[0019] 与现有技术相比本发明所具有的有益效果是：
[0020] 1.本发明所述的自动超声波探伤机在满足强度等力学要求的前提下，结构紧凑、 组件易于拆装修理、移动方便、试件更换方便，对试样形状的要求低，提高了工作效率。
[0021] 2.本发明所述的自动超声波探伤机在满足载重和扫描速度的前提下，采用由步进 电机带动的同步带线性模组实现探头的X方向和Y方向的线性往复运动，最大扫描速度可 达3m/min，扫描精度可达到0. 05mm ;采用可以夹持多种形状的卡具固定样品；采用工业计 算机进行数据接收与处理，达到三维扫描目的，定位精确方便，提高检测效率。
[0022] 3.本发明所述的自动超声波探伤机能够在检测过程中通过采用压缩螺旋弹簧实 现探头仿形移动，通过安装在探头升降架上的耦合剂喷涂设备自动喷涂耦合剂，节约时间， 提高工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本发明所述的自动超声波探伤机实施例一的结构组成的轴测投影图；
[0024] 图2为本发明所述的自动超声波探伤机实施例一的结构组成的俯视图；
[0025] 图3为图2中A-A处的剖视图；
[0026] 图4为图2中B-B处的剖视图；
[0027] 图5为本发明所述的自动超声波探伤机实施例二的结构组成的轴测投影图；
[0028] 图6为本发明所述的自动超声波探伤机实施例二的结构组成的俯视图；
[0029] 图7为图6中C-C处的剖视图；
[0030] 图8为图6中D-D处的剖视图；
[0031] 图9为本发明所述的自动超声波探伤机实施例一和实施例二中所采取的导轨部 分和探头部分的结构组成的轴侧投影图；
[0032] 图10为本发明所述的自动超声波探伤机实施例一和实施例二中所采用的横向导 轨电机连接板结构组成的轴测投影图；
[0033] 图11为本发明所述的自动超声波探伤机实施例一和实施例二中所采用的探头部 分结构组成的主视图；
[0034] 图12为本发明所述的自动超声波探伤机实施例一和实施例二中所采用的探头部 分结构组成的俯视图；
[0035] 图13为本发明所述的自动超声波探伤机实施例一的夹具部分结构组成的主视 图；
[0036] 图14为本发明所述的自动超声波探伤机实施例一的夹具部分结构组成的俯视 图；
[0037] 图15为本发明所述的自动超声波探伤机实施例一的夹具部分结构组成的左视 图；
[0038] 图16为本发明所述的自动超声波探伤机实施例二的夹具部分结构组成的主视 图；
[0039] 图17为本发明所述的自动超声波探伤机实施例二的夹具部分结构组成的俯视 图；
[0040] 图18为图16中F-F处的剖视图；
[0041] 图19为图18中G-G处的剖视图；
[0042] 图中：1.导轨外壳，2.纵向一号导轨，3.纵向二号导轨,4.横向导轨，5.导轨地 脚，6.纵向导轨电机,7.横向导轨电机,8.横向导轨电机连接板,9.纵向导轨电机连轴器， 10.横向导轨电机连轴器，11.纵向导轨传动轴，12.导轨连接板，13.探头，14.探头连接线， 15.探头固定架，16.探头升降架，17.耦合剂储备箱，18.耦合剂储备箱连接线，19. 一号拖 链，20.二号拖链，21. -号探头保护支柱，22.二号探头保护支柱，23.三号探头保护支柱， 24.压缩螺旋弹簧,25.稱合剂输送管,26. -号稱合剂喷嘴，27.二号稱合剂喷嘴，28.三号 耦合剂喷嘴，29.横向前滑轨，30.横向后滑轨，31.纵向左滑轨，32.纵向右滑轨，33. -号夹 具，34.二号夹具，35.三号夹具，36.四号夹具，37.五号夹具，38.六号夹具，39.七号夹具， 40.八号夹具。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图对本发明的技术方案作详细的描述：
[0044]自动超声波探伤机实施例一：
[0045] 参阅图1，一种自动超声波探伤机包括导轨部分、卡具部分、探头部分、数据发射接 收电路部分和数据处理部分。
[0046] 探头部分通过其探头升降架16安装在导轨部分中的横向导轨4的滑块的顶端面 上为螺栓固定连接，探头部分从导轨部分中的导轨外壳1中的罩盖上的正方形通孔中伸 出，探头部分与数据发射接收电路部分电线连接，数据发射接收电路部分与数据处理部分 电线连接，卡具部分安装在导轨部分中的导轨外壳1的顶盖上。
[0047] 参阅图2至图4,所述导轨部分包括导轨外壳1、纵向一号导轨2、纵向二号导轨3、 横向导轨4、8个结构相同的导轨地脚5、纵向导轨电机6、横向导轨电机7、横向导轨电机连 接板8、纵向导轨电机连轴器9、横向导轨电机连轴器10、纵向导轨传动轴11与4个结构相 同的导轨连接板12。
[0048] 所述纵向一号导轨2和纵向二号导轨3平行固定于导轨外壳1底面板的左右两 侦牝横向导轨4的两端分别固定在纵向一号导轨2和纵向二号导轨3的滑块上，且横向导轨 4与纵向一号导轨2方向垂直。纵向导轨电机6通过纵向导轨电机连轴器9连接纵向一号 导轨2的输入轴，纵向一号导轨2输出轴连接纵向导轨传动轴11，纵向导轨传动轴11连接 纵向二号导轨3的输入轴，且纵向导轨电机6、纵向导轨电机连轴器9、纵向一号导轨2输入 输出轴、纵向导轨传动轴11和纵向二号导轨3输入轴回转轴线共线；横向导轨电机7通过 横向导轨电机连轴器10连接横向导轨4的输入轴，横向导轨电机7、横向导轨电机连轴器 10与横向导轨4输入轴回转轴线共线。
[0049] 所述的导轨外壳1是一个上下表面为正方形的长方体形的起支撑作用的壳体类 结构件，包括底面板、左支撑壁、右支撑壁、前支撑长壁、后支撑长壁和顶盖，可采用铸造成 型或者采用具有一定强度和支撑能力的钢板焊接成型，当采用铸造成型时，左支撑壁、右支 撑壁、前支撑长壁、后支撑长壁和顶盖做成一体，称为罩盖，罩盖与底面板采用螺栓连接成 导轨外壳1 ;当采用焊接成型时，左支撑壁、右支撑壁、前支撑长壁、后支撑长壁和顶盖焊接 成一体，即为罩盖。底面板上均匀设置有安装双头螺栓的螺纹连接通孔，分别设置在导轨地 脚5的对应位置和底面板的四周边缘。罩盖上平面上正中央设置有一个正方形通孔，正方 形通孔的边长等于横向导轨4的前后最大行程（也为纵向一号导轨2和纵向二号导轨3的 前后最大行程），在正方形通孔的前后两边的外侧的罩盖上设置有两行均匀分布的安装螺 钉的螺纹连接孔，用来安装2根结构相同的横向前滑轨29和横向后滑轨30。罩盖的底端面 上即与底面板四周边缘相互对应位置处设置有均匀分布的双头螺栓连接光通孔。罩盖左支 撑壁与前支撑壁相连侧偏下沿处预留一个长方形通孔，尺寸为4cmX 2cm，作为探头连接线 14、耦合剂储备箱连接线18以及纵向导轨电机6和横向导轨电机7的线路通孔。导轨外壳 1的具体尺寸根据所选取的纵向一号导轨2、纵向二号导轨3和横向导轨4尺寸所需空间尺 寸决定。如有需求，可在导轨外壳1适合位置添加水平仪等辅助工具。
[0050] 所述的纵向一号导轨2、纵向二号导轨3和横向导轨4为结构相同的三个同步带线 性模组，可以根据实际需要选取不同型号的线性模组。参考运动速度范围0?3米/秒，重 复定位精度〇. 〇5mm，承载力范围10?20千克，驱动方式为步进电机驱动。纵向一号导轨2 可选用PBC Linear公司的LAT系列MTB042或MTB055等型号的同步带线性模组，导轨长度 可根据实际需要进行选择。
[0051] 纵向一号导轨2、纵向二号导轨3和横向导轨4均包括有外壳、滑动架、皮带、皮带 轮（驱动皮带轮、从动皮带轮）、滑块等组件。外壳为一个长方体壳体，顶端面沿纵向中央处 设置有一长方形通槽，通槽长度略小于外壳纵向长度。滑动架为两根横截面为矩形的滑轨， 长度等于外壳顶端面通槽长度。皮带为加强型同步齿形带，两端闭合连接，有齿部分朝内， 内含钢筋，保证高速度、高加速度、高推力。导轨配备两个与同步齿形带配装的皮带轮，分别 为驱动皮带轮和从动皮带轮。滑块为导轨（即纵向一号导轨2、纵向二号导轨3和横向导轨 4)中的运动组件。滑块的横截面近似T型，包括水平部分和垂直部分。其中水平部分为横 截面近似为长方体，水平部分的顶端面为长方形，顶端面上设置有定位螺纹通孔；垂直部分 近似长方体，宽度略小于外壳内宽度，高度略小于外壳内高度。
[0052] 纵向一号导轨2、纵向二号导轨3和横向导轨4的各部分的连接关系如下：
[0053] 外壳上表面沿纵向在通槽两侧各安装一根滑轨，保持两根滑轨相互平行，共同构 成一副滑动架。滑块安装在两根滑轨上，使滑块的水平部分下平面与滑动架相接触，垂直部 分位于外壳上的长方形通槽内。驱动皮带轮和从动皮带轮安装在外壳内部的两端，将皮带 套装于驱动皮带轮和从动皮带轮上为啮合连接。将皮带与滑块垂直部分底平面接触处固定 连接。滑块由皮带带动往复运动，由滑动架支撑保持直线度。
[0054] 纵向一号导轨2、纵向二号导轨3和横向导轨4均沿长轴方向的左侧设置有安装驱 动皮带轮的输入轴，输入轴与导轨组件的纵向垂直，轴径12_。纵向一号导轨2、纵向二号 导轨3的长轴方向的左、右侧壁面的两端设置有可用于固定安装导轨地脚5的双头螺栓螺 纹连接孔；横向导轨4的纵向的前、后侧壁面的两端设置有可用于固定安装导轨连接板12 的双头螺栓螺纹连接孔，横向导轨4的纵向左端的底面（即纵向一号导轨2中滑块的顶端 面）上设置有可用于固定安装横向导轨电机连接板8的双头螺栓螺纹连接孔。如有需求， 可在纵向一号导轨2、纵向二号导轨3和横向导轨4上设置柔性风琴式防护罩，为纵向一号 导轨2、纵向二号导轨3和横向导轨4提供实用性保护。
[0055] 所述的横截面为直角形的导轨地脚5为同步带线性模组专用导轨脚架，由铝合金 压铸成型。导轨地脚5的水平底板上有两个双头螺栓连接光通孔，导轨地脚5的垂直固定 板上也设置有两个双头螺栓连接光通孔。所述纵向一号导轨2、纵向二号导轨3的纵向前后 两端分别固定在导轨地脚5上，导轨地脚5与导轨外壳1中底面板固定连接。
[0056] 所述的纵向导轨电机6和横向导轨电机7均可选择57步进电机，输出轴径8mm。 横向导轨电机连接板8为一个L型电机连接板，由错合金压铸成型，由两个相互垂直的底 板与支撑板组成，其中垂直方向的支撑板的中心处设置有圆形通孔，横向导轨电机7的输 出轴可从这个圆形通孔中伸出，支撑板的四角处分别设置有一个双头螺栓螺纹连接通孔， 与横向导轨电机7上四个连接孔相对应；水平方向的底板上四角各有一个双头螺栓连接光 通孔。纵向导轨电机连轴器9和横向导轨电机连轴器10均可以选取梅花联轴器，规格为： 8-12,即纵向导轨电机6的输出轴为8mm，纵向一号导轨2的输入轴为12mm ;横向导轨电机 7的输出轴为8_，横向导轨4的输入轴为12_。纵向导轨传动轴11可以选用两端均带有 梅花联轴器的圆柱形传动轴，轴径为12_，梅花联轴器的规格为：12-12,即纵向一号导轨2 的输出轴、纵向二号导轨3的输入轴和纵向导轨传动轴11的输入轴和输出轴均为12_。所 述横向导轨电机7输出轴端的壳体端连接横向导轨电机连接板8,且横向导轨电机7输出轴 从横向导轨电机连接板8的中心通孔中伸出。
[0057] 所述的横截面为直角形的导轨连接板12为同步带线性模组专用导轨间连接架， 由铝合金压铸成型。导轨连接板12的水平底板上有两个双头螺栓连接光通孔，导轨连接板 12的垂直固定板上也设置有两个双头螺栓连接光通孔。所述横向导轨4的横向左右两端分 别固定在安装导轨连接板12上，导轨连接板12分别连接横向导轨4与纵向一号导轨2的 滑块和横向导轨4与纵向二号导轨3的滑块。
[0058] 导轨部分各组成部分的装配关系为：
[0059] 参阅图4,将横向导轨电机7输出轴端的壳体端通过双头螺栓、垫圈和六角螺母连 接到横向导轨电机连接板8中坚直支撑板的外（前）侧面上，使横向导轨电机7输出轴从 横向导轨电机连接板8中坚直支撑板上的中心通孔中伸出。将横向导轨电机7通过横向导 轨电机连轴器10连接到横向导轨4纵向的左端的输入轴上，横向导轨电机7、横向导轨电机 连轴器10与横向导轨4输入轴回转轴线共线，将安装有横向导轨电机7的横向导轨电机连 接板8采用双头螺栓、垫圈和六角螺母固定安装在横向导轨4纵向的左端的底面（即纵向 一号导轨2中滑块的顶端面）上。
[0060] 参阅图9,将纵向导轨电机6通过纵向导轨电机连轴器9连接到纵向一号导轨2纵 向的左端的输入轴上，将纵向导轨传动轴11左端连接到纵向一号导轨2纵向右端的输出轴 上，将纵向导轨传动轴11右端连接到纵向二号导轨3纵向左端的输入轴上，使纵向导轨电 机6、纵向导轨电机连轴器9、纵向一号导轨2输入输出轴、纵向导轨传动轴11和纵向二号 导轨3输入轴回转轴线共线。在底面板的纵向一号导轨2和纵向二号导轨3对应位置放置 各两对结构相同的导轨地脚5,纵向一号导轨2和纵向二号导轨3各自对应的两对结构相 同的导轨地脚5相隔一定距离，该距离略小于纵向一号导轨2和纵向二号导轨3的行程长 度，再采用双头螺栓、垫圈和六角螺母将导轨地脚5与导轨外壳1中底面板固定连接，采用 双头螺栓、垫圈和六角螺母将导轨地脚5分别与纵向一号导轨2和纵向二号导轨3后侧壁 面固定连接，使纵向一号导轨2和纵向二号导轨3对应固定在导轨外壳1的底面板指定位 置上。在纵向一号导轨2和纵向二号导轨3的滑块上放置带有横向导轨电机7等部分的横 向导轨4,使纵向一号导轨2和纵向二号导轨3的滑块中心连线与横向导轨4平行，在横向 导轨4与纵向一号导轨2和纵向二号导轨3的滑块相互接触的对应位置各放置一对结构相 同的导轨连接板12,采用双头螺栓、垫圈和六角螺母将导轨连接板12分别连接横向导轨4 与纵向一号导轨2的滑块和横向导轨4与纵向二号导轨3的滑块。
[0061] 参阅图2,所述卡具部分包括横向前滑轨29、横向后滑轨30、纵向左滑轨31、纵向 右滑轨32、一号夹具33、二号夹具34、三号夹具35与四号夹具36。
[0062] 横向前滑轨29、横向后滑轨30相互平行地安装在导轨外壳1中顶盖上，纵向左滑 轨31、纵向右滑轨32相互平行地安装在横向前滑轨29和横向后滑轨30上且与横向前滑 轨29和横向后滑轨30方向垂直，一号夹具33和二号夹具34安装在纵向左滑轨31上，三 号夹具35和四号夹具36安装在纵向右滑轨32上，且一号夹具33、二号夹具34、三号夹具 35及四号夹具36呈矩形分布，一号夹具33、二号夹具34、三号夹具35和四号夹具36的夹 板的底板上平面形成的平面与探头部分中的探头13的顶端面共面。
[0063] 所述的横向前滑轨29、横向后滑轨30为2根结构相同的等横截面的直杆类结构 件，横向前滑轨29、横向后滑轨30相互平行地安装在导轨外壳1中顶盖上，横向前滑轨29、 横向后滑轨30可由轴承钢等材料锻造成型，其长度长于导轨外壳1中顶盖上的正方形通孔 的边长，横向前滑轨29、横向后滑轨30的等横截面为凸字形。凸字形的上半部分为正方形 部分，其结构尺寸与纵向左滑轨31、纵向右滑轨32底端的正方形凹槽尺寸一致；凸字形的 下半部分为矩形横截面的扁长方体部分，矩形横截面的下半部分的两侧边沿纵向均匀布置 有安装螺钉的螺钉连接通孔。
[0064] 所述的纵向左滑轨31、纵向右滑轨32为2根结构相同的等横截面的直杆类结构 件，纵向左滑轨31、纵向右滑轨32相互平行地安装在导轨外壳1中顶盖上的横向前滑轨29 和横向后滑轨30上，纵向左滑轨31、纵向右滑轨32可由轴承钢等材料锻造成型，其长度长 于导轨外壳1中顶盖上的正方形通孔的边长，纵向左滑轨31、纵向右滑轨32的等横截面为 凸字形。凸字形的上半部分为正方形部分，其结构尺寸与一号夹具33、二号夹具34、三号夹 具35、和四号夹具36底端的正方形凹槽尺寸一致；凸字形的下半部分为矩形横截面的扁长 方体部分，纵向左滑轨31和纵向右滑轨32各自的长向左右两端的下平面各设有正方形凹 槽，其结构尺寸与横向前滑轨29和横向后滑轨30上半部分的凸字形的上半部分尺寸一致。 [0065] 参阅图13至图15,所述的一号夹具33、二号夹具34、三号夹具35和四号夹具36 为结构相同的夹持结构件，一号夹具33和二号夹具34相互平行地安装在纵向左滑轨31 上，三号夹具35和四号夹具36相互平行地安装在纵向右滑轨32上。一号夹具33、二号夹 具34、三号夹具35和四号夹具36均包括手摇转轮、夹具座、螺杆和夹板等组件。手摇转轮 为背波纹手轮（B型），规格为10*63,即内径10mm，外径63mm，配有手柄，材质为胶木。夹 具座为凸字形夹具基座，可由轴承钢等材料锻造成型，沿前后方向的中央处设置有左右方 向的螺纹通孔，螺纹通孔的直径与螺杆的直径相同，螺纹通孔的螺纹结构与螺杆的螺纹结 构相同，夹具座底平面上沿左右（前后）方向设置有长方形凹槽，其结构尺寸与纵向左滑 轨31和纵向右滑轨的上半部分的宽度尺寸一致。螺杆为不锈钢螺杆，实施例中采用规格为 M10,直径为10_，长度为100mm，左右两端各10mm的范围内为无螺纹部分即为光圆柱杆部 分，右端无螺纹部分结构尺寸与夹板中央滚珠轴承的内轴承环的通孔尺寸一致。夹板为一 个L型夹板，由不锈钢压铸成型，由两个相互垂直的底板与支撑板组成，实施例中板厚均为 1〇_，其中垂直方向的支撑板的中心处设置有圆形通孔，通孔内安装有滚珠轴承，滚珠轴承 内通孔结构尺寸与螺杆右端无螺纹部分尺寸一致，底板的上表面和支撑板的右表面上设有 橡胶保护层。
[0066] 所述的一号夹具33、二号夹具34、三号夹具35、和四号夹具36的各部分的连接关 系如下：螺杆右端的无螺纹部分装入夹板支撑板上的滚珠轴承内为转动连接，将装有夹板 的螺杆的左端插入夹具座上的螺纹通孔内为螺纹连接，手摇转轮安装在螺杆左端的无螺纹 部分上为固定连接。
[0067] 卡具部分的各组成部分的装配关系为：
[0068] 参阅图1与图2,将横向前滑轨29采用螺钉和垫圈固定在导轨外壳1罩盖上平面 正方形通孔前方对应的螺纹孔上。将横向后滑轨30采用螺钉和垫圈固定在导轨外壳1罩 盖上平面正方形通孔后方对应的螺纹孔上。保持横向前滑轨29和横向后滑轨30相对于罩 盖上平面正方形通孔位置对称。将纵向左滑轨31底面上的凹槽对正横向前滑轨29和横向 后滑轨30的上端，纵向左滑轨31安装在导轨外壳1罩盖上平面正方形通孔左侧的横向前 滑轨29和横向后滑轨30上。将纵向右滑轨32底面上的凹槽对正横向前滑轨29和横向后 滑轨30的上端，纵向右滑轨32安装在导轨外壳1罩盖上平面正方形通孔右侧的横向前滑 轨29和横向后滑轨30的上端。将一号夹具33与二号夹具34底端的凹槽对正纵向左滑轨 31的上端并安装，一号夹具33与二号夹具34均匀地分布在导轨外壳1罩盖上平面正方形 通孔的左侧。将三号夹具35与四号夹具36的凹槽对正纵向右滑轨32的上端并安装，三号 夹具35与四号夹具36均匀地分布在导轨外壳1罩盖上平面正方形通孔的右侧。
[0069] 参阅图9、图11和图12所示，本发明所述的自动超声波探伤机的探头部分包括探 头13、探头连接线14、探头固定架15、探头升降架16、耦合剂储备箱17、耦合剂储备箱连接 线18、一号拖链19、二号拖链20、一号探头保护支柱21、二号探头保护支柱22、三号探头保 护支柱23、压缩螺旋弹簧24、稱合剂输送管25、一号稱合剂喷嘴26、二号稱合剂喷嘴27与 三号耦合剂喷嘴28。
[0070] 所述的探头13为标准件，可根据被测试件尺寸具体选择单晶直探头或双晶直探 头。可根据被测试件可能存在缺陷尺寸选择探头频率，缺陷尺寸越小，所需频率越高。实施 例中选用5P6型直探头，频率5MHz，压电材料为锆钛酸铅陶瓷，晶片直径6mm。探头连接线 14为与探头13配套的数据传输线，探头连接线14两端设有与探头13和探伤设备对应的端 口。探头连接线14长度至少为横向导轨4有效行程两倍长度加40厘米。
[0071] 所述的探头固定架15由套筒和支腿两部分组成，可直接由铝合金铸造成型。其 中，套筒为圆筒状结构件，内径略大于探头最宽处直径，侧壁上设置有三个径向圆形螺纹通 孔，三个圆形螺纹通孔中各装有一个紧固螺栓，紧固螺栓长度比通孔深度略大，这三个安 装有紧固螺栓的螺纹通孔的回转轴线均位于和套筒回转轴线垂直的同一平面内，相邻的 两个螺纹通孔的回转轴线的夹角为120°。支腿共有三条，均为圆柱状，三条支腿的顶平面 分别固定连接在每个螺纹通孔垂直对应的套筒底面上，三条支腿的回转轴线均和套筒的回 转轴线平行。
[0072] 所述的探头升降架16由固定套筒和可移动升降台两部分组成，可由铝合金铸造 成型。固定套筒为无底的一圆柱形的壳体，顶端板的中心处设置有一圆形通孔，圆形通孔的 直径与可移动升降台的直径相同，固定套筒的侧壁的底端的周围均匀地设置有双头螺栓连 接光通孔。可移动升降台为一个圆柱体，在圆柱体侧壁上沿同一直径对称地设置有两块凸 出的长方体形的限位块，长度为可移动升降台外半径与固定套筒内半径之差，用以控制可 移动升降台上升极限位置，可移动升降台装入固定套筒之中，可移动升降台的上端从固定 套筒顶端板中心处的圆形通孔中伸出，可移动升降台（圆柱体）侧壁上的限位块和固定套 筒顶端板的里侧相接触。
[0073] 所述的耦合剂储备箱17为一个近似长方体形的箱体，耦合剂储备箱17中左侧箱 壁为圆柱面，圆柱面半径与探头升降架16固定套筒部分圆柱体外半径相同，可由铝合金铸 造成型。耦合剂储备箱17为一个用于储存耦合剂的箱体。耦合剂储备箱17顶端面上设置 有可开启的盖板，方便补增耦合剂，关闭时保持密封。耦合剂储备箱17的右侧壁偏下端设 置有一通孔，通孔尺寸与耦合剂输送管25的耦合剂储备箱端尺寸相同。耦合剂储备箱17 右侧壁外部偏上部设有微型真空泵，型号为FM1001，微型真空泵排气口由耦合剂储备箱17 右侧壁上通孔与耦合剂储备箱17内部相连通。
[0074] 耦合剂储备箱连接线18为与耦合剂储备箱17微型真空泵配套的数据传输线，耦 合剂储备箱连接线18两端设有与耦合剂储备箱17微型真空泵和工业计算机控制电路对应 的端口。耦合剂储备箱连接线18长度至少为横向导轨4有效行程两倍长度加40厘米。 [0075] 所述的一号拖链19和二号拖链20均为由增强尼龙制成的塑料拖链，型号为 TP15. 20,横截面为长方形，内腔高度15mm，内腔宽度20mm，外腔高度23mm，外腔宽度31mm， 弯曲半径28mm，上盖可开。一号拖链19长度比横向导轨4有效行程长度长至少30厘米。 二号拖链20长度比纵向一号导轨2有效行程长度长至少30厘米。
[0076] 所述的一号探头保护支柱21、二号探头保护支柱22和三号探头保护支柱23为三 根结构相同的小直径的圆柱棒，可由轴承钢等材料锻造成型，其长度略长于从探头升降架 16中的固定套筒的顶端平面到探头顶端面的距离。
[0077] 所述的压缩螺旋弹簧24为一个两端经过磨平处理的圆柱形压缩螺旋弹簧，可由 碳素弹簧钢丝或耐疲劳合金弹簧钢丝等材料制成。耦合剂输送管25为一系列输送耦合剂 的由PVC管制成的管路组成，包括一根C型管路，三根结构相同的120°圆弧形管路，四个结 构相同的正三通法兰接头。C型管路长直段端口接第一个正三通法兰接头的与另两个接口 均成90°夹角的中间接口。再以顺时针方向依次连接为第一个正三通法兰接头的左接口 和第二个正三通法兰接头的右接口连接，第二个正三通法兰接头的左接口和第一根圆弧形 管路右端口连接，第一根圆弧形管路的左端口和第三个正三通法兰接头的右接口连接，第 三个正三通法兰接头的左接口和第二根圆弧形管路的右端口连接，第二根圆弧形管路的左 端口和第四个正三通法兰接头的右接口连接，第四个正三通法兰接头的左接口和第三根圆 弧形管路的右端口连接，第三根圆弧形管路的左端口和第一个正三通法兰接头的右接口连 接，使这些部件组合成一个近似圆形环路，其直径略大于探头固定架15中的套筒直径并小 于探头升降架16中的可移动升降台直径，并保证第二个、第三个和第四个正三通法兰接头 未连接的中间接口垂直向上。一号耦合剂喷嘴26、二号耦合剂喷嘴27,三号耦合剂喷嘴28 为三根结构相同的空心圆柱管，可由铝合金铸造成型，其长度与探头固定架15的底部到探 头13顶端面的距离一致。
[0078] 参阅图11和图12,将压缩螺旋弹簧24安装在探头升降架16中可移动升降台的下 面，压缩螺旋弹簧24的顶端面与可移动升降台底端面相接触，并采用焊接方式将两者固定 连接，压缩螺旋弹簧24的回转轴线与可移动升降台的垂直回转轴线共线。将连接有压缩螺 旋弹簧24的可移动升降台安装在固定套筒之中，并使可移动升降台的上端从固定套筒顶 端板上的中心孔中伸出。将耦合剂储备箱17的圆柱面左侧壁与探头升降架16的右侧圆柱 面相接触并采用焊接方式将两者固定连接，耦合剂储备箱17底面和探头升降架16底面共 面。将耦合剂输送管25中的C型管路的短直段端口与耦合剂储备箱17侧壁上的通孔采用 法兰连接方式相连接；将由耦合剂输送管25组成的环路部分放置在探头升降架16中可移 动升降台的顶端面上。将探头固定架15通过三根支腿安装在探头升降架16中可移动升降 台的顶端面之中心处，即放置在由耦合剂输送管25组成的环路部分内，每条支腿的底端位 于一根圆弧形管路的中央位置的内侧，三根支腿的底端与探头升降架16中可移动升降台 的顶端面之间可用焊接形式连接。在探头固定架15中的套筒上环形平面最左端支腿对应 的位置，安装一号探头保护支柱25 ;在探头固定架15中的套筒上环形平面与一号探头保护 支柱21顺时针方向相隔120°的右后端支腿对应的位置，安装二号探头保护支柱22 ;在探 头固定架15中的套筒上环形平面与二号探头保护支柱22顺时针方向相隔120°的右前端 支腿对应的位置，安装三号探头保护支柱23。一号探头保护支柱21、二号探头保护支柱22 和三号探头保护支柱23与探头固定架15的套筒上环形平面之间可采用焊接形式连接。将 三根结构相同的一号稱合剂喷嘴26、二号稱合剂喷嘴27与三号稱合剂喷嘴28分别安装在 第二个正三通法兰接头、第三个正三通法兰接头和第四个正三通法兰接头未连接零件的中 间接口上，保持一号耦合剂喷嘴26、二号耦合剂喷嘴27与三号耦合剂喷嘴28的回转轴线 处于垂直位置，并分别与探头固定架15的套筒外壁相切，将一号耦合剂喷嘴26、二号耦合 剂喷嘴27与三号耦合剂喷嘴28和套筒相切的位置采用焊接方式固定。将探头13从探头 固定架15套筒上端放入套筒中，调节套筒上的三个径向安装的六角螺栓将探头13夹紧固 定，保持探头13的顶端面和一号耦合剂喷嘴26、二号耦合剂喷嘴27与三号耦合剂喷嘴28 的顶端面共面，并低于一号探头保护支柱21、二号探头保护支柱22和三号探头保护支柱23 的顶端面。
[0079] 参阅图1，安装好的探头部分通过其探头升降架16的固定套筒下端与横向导轨4 中的滑块顶平面相对应的双头螺栓螺纹连接孔采用双头螺栓、垫圈和六角螺母固定连接。 压缩螺旋弹簧24的底平面与横向导轨4的滑块顶平面接触连接。将探头连接线14和耦合 剂储备箱连接线18插入一号拖链19中，探头连接线14和耦合剂储备箱连接线18在一号 拖链19的伸出端和插入端均留有适合长度。将一号拖链19固定端安装在横向导轨4的前 侧壁的中间偏下端，位置对应横向导轨4的前侧壁的预留的线路通孔，将一号拖链19移动 端安装在横向导轨4的滑块的前平面的右端，使一号拖链19在横向导轨4的前侧壁上形成 一个近似反C型弯曲形状，弯曲半径至少为28_。将探头连接线14从一号拖链19移动端 伸出的端口由探头固定架15的下端安装在探头13对应的连接端口上，将耦合剂储备箱连 接线18从一号拖链19移动端伸出的端口安装在耦合剂储备箱17右侧壁的微型真空泵对 应的连接端口上，将探头连接线14和耦合剂储备箱连接线18从一号拖链19固定端伸出的 部分经由横向导轨4前侧壁和横向导轨电机7上平面连同横向导轨电机7连接线共同插入 二号拖链20中，探头连接线14、耦合剂储备箱连接线18和横向导轨电机7连接线在二号 拖链20的伸出端留有适合长度。将探头连接线14、耦合剂储备箱连接线18、横向导轨电机 7连接线和纵向导轨电机6连接线连接到导轨外壳1外侧的数据发射接收电路部分上。将 导轨外壳1的罩盖底端的螺栓通孔与底面板上各个双头螺栓螺纹连接孔对齐，采用双头螺 栓、垫圈和六角螺母将两者连接，使探头部分从导轨外壳1的罩盖中的顶盖上的正方形通 孔中伸出，压缩螺旋弹簧24压缩量最小时使探头13的顶端面与一号夹具33、二号夹具34、 三号夹具35和四号夹具36的夹板的底板上平面组成的平面共面。
[0080] 所述的数据发射和接收电路部分实现对探头13的数据发射和接收、导轨部分和 耦合剂喷涂的电路控制和超声波数据传输。
[0081] 所述的数据处理部分实现对经由数据发射和接收电路部分输入的超声波数据的 数据处理工作。
[0082] 自动超声波探伤机实施例一的工作原理为：
[0083] 参阅图1，纵向一号导轨2和纵向二号导轨3 (通过纵向导轨传动轴11)在纵向导 轨电机6驱动下，实现纵向一号导轨2和纵向二号导轨3的滑块在水平面内同步前后往复 运动，从而实现横向导轨4在水平面内的前后往复运动。横向导轨4在横向导轨电机7驱 动下，实现横向导轨4的滑块在水平面内左右往复运动。纵向一号导轨2、纵向二号导轨3 和横向导轨4共同实现了探头部分在水平面内的X、Y方向（即全平面）往复运动。探头 部分运动过程中，一号拖链19协同置于一号拖链19内的探头连接线14和耦合剂储备箱连 接线18随探头部分一同运动。探头部分向左运动时，靠近一号拖链19移动端的一号拖链 19直线部分增长，靠近一号拖链19固定端的一号拖链19的直线部分缩短，弯曲部分形状 不变并向左传递。探头部分向右运动时，靠近一号拖链19移动端的一号拖链19直线部分 缩短，靠近一号拖链19固定端的一号拖链19的直线部分增长，弯曲部分形状不变并向右传 递。横向导轨4运动过程中，二号拖链20协同置于二号拖链20内的探头连接线14、耦合 剂储备箱连接线18和横向导轨电机7连接线随横向导轨4 一同运动。横向导轨4向前运 动时，靠近二号拖链20移动端的二号拖链20直线部分增长，靠近二号拖链20固定端的二 号拖链20的直线部分缩短，弯曲部分形状不变并向左传递。横向导轨4向后运动时，靠近 二号拖链20移动端的二号拖链20直线部分缩短，靠近二号拖链20固定端的二号拖链20 的直线部分增长，弯曲部分形状不变并向右传递。调节移动纵向左滑轨31、纵向右滑轨32、 一号夹具33、二号夹具34、三号夹具35、和四号夹具36的相对位置，将试件放置在一号夹 具33、二号夹具34、三号夹具35、和四号夹具36的夹板上，旋转手摇转轮至试样夹紧固定。 探头13通过压缩螺旋弹簧24在试件底面的压缩或伸长实现仿形运动。探头13运动过程 中，由于一号探头保护支柱21、二号探头保护支柱22和三号探头保护支柱23在垂直方向 高于探头13的高度，所以三根探头保护支柱的顶端面构成的平面与试件底面相接触，从而 保持试件与探头13顶端面有固定的距离，防止试件损伤探头13。探头13经由探头连接线 14与数据发射和接收电路部分实现电信号的交换。通过开启耦合剂储备箱17的微型真空 泵的控制开关，经由耦合剂储备箱连接线18,从耦合剂储备箱17上端向下对耦合剂储备箱 17中的耦合剂施加恒定的气流压力，使耦合剂通过耦合剂输送管25输送到三个不同位置 的一号耦合剂喷嘴26,二号耦合剂喷嘴27和三号耦合剂喷嘴28,在探头13和试件相对运 动过程中，在探头13前进方向上实现预先自动喷涂耦合剂。横向前滑轨29、横向后滑轨30、 纵向左滑轨31和纵向右滑轨32在使用前可加注适量机油润滑。规定探头13运动起始点 为原点，通过探头13在X轴和Y轴上每运动一段距离，探头13在试件上对应的一个直角坐 标点测量得到一组波形图，将这个波形图和位置数据传入数据发射和接收电路部分，数据 发射和接收电路部分再以电信号的形式将数据输入数据处理部分分析形成这个位置的超 声波探伤结果。通过导轨部分的每移动一个单位距离，再进行以上测量得到其他位置的超 声波探伤结果，将试样上下面翻转，再次进行上述测量，通过数据处理部分的处理得到缺陷 在Z轴方向上的位置，将各组超声波探伤结果与其对应位置关系通过数据处理部分的电脑 合成分析得到整个试件的三维超声波探伤结果，从而对试件的内部缺陷得到一个三维立体 式的了解。
[0084]自动超声波探伤机实施例二：
[0085] 参阅图5, 一种自动超声波探伤机，包括导轨部分、卡具部分、探头部分、数据发射 接收电路部分和数据处理部分，探头部分通过其探头升降架16安装在导轨部分中的横向 导轨4的滑块的顶端面上为螺栓固定连接，探头部分从导轨部分中的导轨外壳1中的罩盖 上的正方形通孔中伸出，探头部分与数据发射接收电路部分电线连接，数据发射接收电路 部分与数据处理部分电线连接，卡具部分安装在导轨部分中的导轨外壳1的顶盖上。
[0086] 参阅图6至图8,本发明所述的自动超声波探伤机实施例二的导轨部分包括有导 轨外壳1、纵向一号导轨2、纵向二号导轨3、横向导轨4、导轨地脚5、纵向导轨电机6、横向 导轨电机7、横向导轨电机连接板8、纵向导轨电机连轴器9、横向导轨电机连轴器10、纵向 导轨传动轴11与导轨连接板12。该实施例二中导轨部分与方案一中导轨部分完全相同（即 导轨部分的结构、尺寸、装配关系、性能以及其各组成部分的结构、属性、装配关系与实施例 一中导轨部分的结构、尺寸、装配关系、性能以及其各组成部分的结构、属性、装配关系完全 相同），在此不做重复描述。
[0087] 参阅图6,本发明所述的自动超声波探伤机的实施例二的卡具部分包括横向前滑 轨29、横向后滑轨30、纵向左滑轨31、纵向右滑轨32、五号夹具37、六号夹具38、七号夹具 39与八号夹具40。横向前滑轨29、横向后滑轨30相互平行地安装在导轨外壳1中顶盖上， 纵向左滑轨31、纵向右滑轨32相互平行地安装在横向前滑轨29和横向后滑轨30上且与 横向前滑轨29和横向后滑轨30方向垂直，五号夹具37与六号夹具38安装在导轨外壳1 纵向左滑轨31上，七号夹具39与八号夹具40安装在纵向右滑轨32上，且五号夹具37、六 号夹具38、七号夹具39及八号夹具40呈矩形分布，五号夹具37、六号夹具38、七号夹具39 和八号夹具40的夹板的水平部分的上表面形成的平面与探头部分中的探头13的顶端面共 面。
[0088] 该实施例二中所述的横向前滑轨29、横向后滑轨30与实施例一中的横向前滑轨 29、横向后滑轨30完全相同，在此不做重复描述。
[0089] 所述的纵向左滑轨31、纵向右滑轨32为2根结构相同的等横截面的直杆类结构 件，纵向左滑轨31、纵向右滑轨32相互平行地安装在导轨外壳1中顶盖上的横向前滑轨29 和横向后滑轨30上，纵向左滑轨31、纵向右滑轨32可由轴承钢等材料锻造成型，其长度略 长于导轨外壳1中顶盖上的正方形通孔的边长，纵向左滑轨31、纵向右滑轨32的等横截面 为凸字形。凸字形的上半部分为正方形部分，其结构尺寸与五号夹具37、六号夹具38、七号 夹具39、和八号夹具40底端的近似正方形凹槽尺寸一致；凸字形的下半部分为近似矩形横 截面的扁长方体部分，矩形横截面的下半部分的底端设有正方形凹槽，其结构尺寸与横向 前滑轨29和横向后滑轨30上平面的上半部分尺寸一致。
[0090] 参阅图16至图19,所述的五号夹具37、六号夹具38、七号夹具39与八号夹具40 为结构尺寸基本相同的夹持结构件，五号夹具37和六号夹具38相互平行地安装在纵向左 滑轨31上，七号夹具39和八号夹具40相互平行地安装在纵向右滑轨32上。五号夹具37、 六号夹具38、七号夹具39和八号夹具40均包括上支撑架、下支撑架、上夹板、下夹板、上夹 柱、下夹柱和支撑柱等组件。
[0091] 上支撑架为近似长方体的支撑部件，左右方向横截面为近似倒置U型，下平面设 有长方体凹槽，凹槽长度略大于上夹柱的九倍边长，凹槽宽度略大于上夹柱的边长，凹槽深 度略大于上夹柱长度的二分之一。上支撑架前侧壁比后侧壁短，长度差为上夹板高度，后 侧壁左下端和右下端与上夹板通孔对应位置各设有一根夹板连杆，长度略长于上支撑架宽 度，各夹板连杆后端固定在上支撑架后侧壁内侧，且与上支撑架后侧壁相垂直，可用焊接方 式连接，各夹板连杆前端均设有螺纹。上支撑架上平面四角设有安装支撑柱的通孔，通孔尺 寸与支撑柱上半部分直径相对应。
[0092] 下支撑架为近似长方体的支撑部分，上平面设有长方形凹槽，凹槽长度略大于下 夹柱的九倍边长，凹槽宽度略大于下夹柱的边长，凹槽深度略大于下夹柱长度的二分之一。 上平面凹槽左右两侧留有适当支撑柱位置。下支撑架前侧壁比后侧壁短，长度差为下夹板 高度，后侧壁左下端和右下端与上夹板通孔对应位置各设有一根夹板连杆，长度略长于下 支撑架宽度，各夹板连杆后端固定在下支撑架后侧壁内侧，且与下支撑架后侧壁相垂直，可 用焊接方式连接，各夹板连杆前端均设有螺纹。下支撑架下平面沿左右方向设有正方形凹 槽，结构尺寸与纵向左滑轨31和纵向右滑轨32上端相对应。上夹板和下夹板为结构尺寸 相同的长方体夹板，可由不锈钢铸造成型，在上夹板和下夹板左端和右端沿前后方向各有 一个圆形通孔，圆孔位置和孔径与上支撑架和下支撑架上的夹板连杆相对应。上夹柱和下 夹柱为结构尺寸相同的夹柱，均包括有不锈钢夹柱、橡胶保护套和压缩螺旋弹簧三部分。其 中不锈钢夹柱为类似长方体不锈钢柱体，横截面为正方形，上平面各棱边均倒圆角，橡胶保 护套形状尺寸与不锈钢柱体上半部分相对应，压缩螺旋弹簧水平方向直径略小于不锈钢夹 柱边长。将橡胶保护套安装至不锈钢柱体上端，压缩螺旋弹簧安装至不锈钢柱体下平面，可 以焊接方式连接，三部分共同组成上夹柱或下夹柱。支撑柱为不锈钢支撑柱，上、下半部分 均为圆柱体，下半部分直径比上半部分直径略大，长度长于上、下支撑架总高度，上半部分 设有螺纹，上半部分直径与上支撑架上平面通孔尺寸相对应。
[0093] 所述的五号夹具37和八号夹具40的各部分连接关系相同，将九根结构尺寸相同 的下夹柱的压缩螺旋弹簧端向下并排放置在下支撑架的凹槽内，将各下夹柱与下支撑架通 过压缩螺旋弹簧与凹槽内部下平面的接触面焊接连接。将下夹板安装在下支撑架后侧壁左 右两端的夹板连杆上，并分别在左右两夹板连杆从下夹板前侧面伸出的部分连接六角螺母 从而将下夹板固定在下支撑架上。将三根结构尺寸相同的支撑柱分别通过支撑柱下平面与 下支撑架上平面的左前端、右前端和左后端的接触面焊接固定。将九根结构尺寸相同的上 夹柱压缩螺旋弹簧端向上并排放置在上支撑架的凹槽内，将各上夹柱与上支撑架通过压缩 螺旋弹簧与凹槽内平面的接触面焊接连接。将上夹板安装在上支撑架后侧壁左右两端的夹 板连杆上，并分别在左右两夹板连杆从上夹板前侧面伸出的部分连接六角螺母从而将上夹 板固定在上支撑架上。将三个六角螺母安装在三根结构尺寸相同的支撑柱上端相同位置， 将三根支撑柱上端和上支撑架上平面的对应通孔相对应，将上支撑架放置在支撑柱上端的 六角螺母上，将三个六角螺母安装在三根支撑柱从上支撑架上端伸出的部分上，从而将上 支撑架固定在三根支撑柱上。
[0094] 所述的六号夹具38和七号夹具39的各部分连接关系相同，将九根结构尺寸相同 的下夹柱压缩螺旋弹簧端向下并排放置在下支撑架的凹槽内，将各下夹柱与下支撑架通过 压缩螺旋弹簧与凹槽内部下平面的接触面焊接连接。将下夹板安装在下支撑架后侧壁左右 两端的夹板连杆上，并分别在左右两夹板连杆从下夹板前侧面伸出的部分连接六角螺母从 而将下夹板固定在下支撑架上。将三根结构尺寸相同的支撑柱分别通过支撑柱下平面与下 支撑架上平面的左前端、右前端和右后端的接触面焊接固定。在将九根结构尺寸相同的上 夹柱压缩螺旋弹簧端向上并排放置在上支撑架的凹槽内，将各上夹柱与上支撑架通过压缩 螺旋弹簧与凹槽内部上平面的接触面焊接连接。将上夹板安装在上支撑架后侧壁左右两端 的夹板连杆上，并分别在左右两夹板连杆从上夹板前侧面伸出的部分连接六角螺母从而将 上夹板固定在上支撑架上。将三个六角螺母安装在三根结构尺寸相同的支撑柱上端相同位 置，将三根支撑柱上端和上支撑架上平面的对应通孔相对应，将上支撑架放置在支撑柱上 端的六角螺母上，将三个六角螺母安装在三根支撑柱从上支撑架上端伸出的部分上，从而 将上支撑架固定在三根支撑柱上。
[0095] 卡具部分的各组成部分的装配关系为：
[0096] 参阅图5与图6,将横向前滑轨29采用不锈钢一字槽圆柱头螺钉和垫圈固定在导 轨外壳1罩盖上平面正方形通孔前侧的对应双头螺栓螺纹连接孔上。将横向后滑轨30采 用不锈钢一字槽圆柱头螺钉和垫圈固定在导轨外壳1罩盖上平面正方形通孔后侧的对应 双头螺栓螺纹连接孔上。保持横向前滑轨29和横向后滑轨30相对于罩盖上平面正方形通 孔位置对称。将纵向左滑轨31的底端凹槽对正横向前滑轨29和横向后滑轨30的上部，从 导轨外壳1罩盖上平面正方形通孔的左侧安装到横向前滑轨29和横向后滑轨30上。将纵 向右滑轨32的底端凹槽对正横向前滑轨29和横向后滑轨30的上部，从导轨外壳1罩盖上 平面正方形通孔的右侧安装到横向前滑轨29和横向后滑轨30上。将五号夹具37的底端 凹槽对正纵向左滑轨31，从导轨外壳1罩盖上平面正方形通孔的后侧左端安装到纵向左滑 轨31上。将六号夹具38的底端凹槽对正纵向左滑轨31，从导轨外壳1罩盖上平面正方形 通孔的前侧左端安装到纵向左滑轨31上。将七号夹具39的底端凹槽对正纵向右滑轨32， 从导轨外壳1罩盖上平面正方形通孔的后侧右端安装到纵向右滑轨32上。将八号夹具40 的底端凹槽对正纵向右滑轨32,从导轨外壳1罩盖上平面正方形通孔的前侧右端安装到纵 向右滑轨32上。
[0097] 参阅图11和图12所示，自动超声波探伤机的探头部分包括探头13、探头连接线 14、探头固定架15、探头升降架16、耦合剂储备箱17、耦合剂储备箱连接线18、一号拖链 19、二号拖链20、一号探头保护支柱21、二号探头保护支柱22、三号探头保护支柱23、压缩 螺旋弹簧24、稱合剂输送管25、一号稱合剂喷嘴26、二号稱合剂喷嘴27与三号稱合剂喷嘴 28。该实施例二中探头部分的结构、尺寸、性能以及其各组成部分的结构、属性、装配关系与 实施例一中探头部分的结构、尺寸、性能以及其各组成部分的结构、属性、装配关系完全相 同），在此不做重复描述。
[0098] 参阅图5,将安装好的探头部分通过其探头升降架16的固定套筒下端与横向导轨 4中的滑块上平面相对应的双头螺栓螺纹连接孔采用双头螺栓、垫圈和六角螺母固定连接。 压缩螺旋弹簧24的底平面与横向导轨4的滑块上平面接触连接。将探头连接线14和耦合 剂储备箱连接线18插入一号拖链19中，探头连接线14和耦合剂储备箱连接线18在一号 拖链19的伸出端和插入端均留有适合长度。将一号拖链19固定端安装在横向导轨4的前 侧壁的中间偏下端，位置对应横向导轨4的前侧壁的预留的线路通孔，将一号拖链19移动 端安装在横向导轨4的滑块的前平面的右端，使一号拖链19在横向导轨4的前侧壁上形成 一个近似反C型弯曲形状，弯曲半径至少为28_。将探头连接线14从一号拖链19移动端 伸出的端口由探头固定架15的下端安装在探头13对应的连接端口上，将耦合剂储备箱连 接线18从一号拖链19移动端伸出的端口安装在耦合剂储备箱17右侧壁的微型真空泵对 应的连接端口上，将探头连接线14和耦合剂储备箱连接线18从一号拖链19固定端伸出的 部分经由横向导轨4前侧壁和横向导轨电机7上平面连同横向导轨电机7连接线共同插入 二号拖链20中，探头连接线14、耦合剂储备箱连接线18和横向导轨电机7连接线在二号拖 链20的伸出端留有适合长度。将探头连接线14、耦合剂储备箱连接线18、横向导轨电机7 连接线和纵向导轨电机6连接线连接到导轨外壳1外侧的工业计算机的数据发射接收电路 部分上。将导轨外壳1的罩盖底端的螺栓通孔与底面板上各个双头螺栓螺纹连接孔对齐， 采用双头螺栓、垫圈和六角螺母将两者连接，使探头部分从导轨外壳1的罩盖中的顶盖上 的正方形通孔中伸出。
[0099] 所述的数据发射和接收电路部分和数据处理部分与实施例一中的数据发射和接 收电路部分和数据处理部分完全相同，在此不做重复描述。
[0100]自动超声波探伤机实施例二的工作原理：
[0101] 参阅图5,纵向一号导轨2和纵向二号导轨3 (通过纵向导轨传动轴11)在纵向导 轨电机6驱动下，实现纵向一号导轨2和纵向二号导轨3的滑块在水平面内同步前后往复 运动，从而实现横向导轨4在水平面内的前后往复运动。横向导轨4在横向导轨电机7驱 动下，实现横向导轨4的滑块在水平面内左右往复运动。纵向一号导轨2、纵向二号导轨3 和横向导轨4共同实现了探头部分在水平面内的X、Y方向（即全平面）往复运动。探头部 分运动过程中，一号拖链19协同置于一号拖链19内的探头连接线14和耦合剂储备箱连接 线18随探头部分一同运动。探头部分向左运动时，靠近一号拖链19移动端的一号拖链19 直线部分增长，靠近一号拖链19固定端的一号拖链19的直线部分缩短，弯曲部分形状不变 并向左传递。探头部分向右运动时，靠近一号拖链19移动端的一号拖链19直线部分缩短， 靠近一号拖链19固定端的一号拖链19的直线部分增长，弯曲部分形状不变并向右传递。 横向导轨4运动过程中，二号拖链20协同置于二号拖链20内的探头连接线14、耦合剂储 备箱连接线18和横向导轨电机7连接线随横向导轨4 一同运动。横向导轨4向前运动时， 靠近二号拖链20移动端的二号拖链20直线部分增长，靠近二号拖链20固定端的二号拖链 20的直线部分缩短，弯曲部分形状不变并向前传递。横向导轨4向后运动时，靠近二号拖 链20移动端的二号拖链20直线部分缩短，靠近二号拖链20固定端的二号拖链20的直线 部分增长，弯曲部分形状不变并向后传递。调节移动纵向左滑轨31、纵向右滑轨32、五号夹 具37、六号夹具38、七号夹具39、和八号夹具40的相对位置，将试件放置在五号夹具37、六 号夹具38、七号夹具39、和八号夹具40的上下夹柱之间，通过调节各支撑柱上的两个六角 螺母调节上支撑架的高度，使得各上下夹柱与试样的上下平面紧密贴合，通过将上下夹板 上的六角螺母旋紧固定各上下夹柱相对位置，实现试样的夹紧固定。探头13通过压缩螺旋 弹簧24在试件底面的压缩或伸长实现仿形运动。探头13运动过程中，由于一号探头保护 支柱21、二号探头保护支柱22和三号探头保护支柱23在垂直方向高于探头13的高度，所 以三根探头保护支柱的顶端面构成的平面与试件底面相接触，从而保持试件与探头13顶 端面有固定的距离，防止试件损伤探头13。探头13经由探头连接线14与工业计算机内的 超声卡实现电信号的交换。通过开启耦合剂储备箱17的微型真空泵的控制开关，经由耦合 剂储备箱连接线18,从耦合剂储备箱17上端向下对耦合剂储备箱17中的耦合剂施加恒定 的气流压力，使耦合剂通过耦合剂输送管25输送到三个不同位置的一号耦合剂喷嘴26,二 号耦合剂喷嘴27和三号耦合剂喷嘴28,在探头13和试件运动过程中，在探头13前进方向 上实现预先自动喷涂耦合剂。横向前滑轨29、横向后滑轨30、纵向左滑轨31和纵向右滑轨 32在使用前可加注适量机油润滑。规定探头13运动起始点为原点，通过探头13在X轴和Y 轴上每运动一段距离，探头13在试件上对应的一个直角坐标点测量得到一组波形图，将这 个波形图和位置数据通过数据发射和接收电路部分输入工业计算机分析形成这个位置的 超声波探伤结果。通过导轨部分的每移动一个单位距离，再进行以上测量得到其他位置的 超声波探伤结果，将试样上下面翻转，再次进行上述测量，通过数据处理部分的处理得到缺 陷在Z轴方向上的位置，将各组超声波探伤结果与其对应位置关系通过数据处理部分的电 脑合成分析得到整个试件的三维超声波探伤结果，从而对试件的内部缺陷得到一个三维立 体式的了解。调节移动纵向左滑轨31、纵向右滑轨32、五号夹具37、六号夹具38、七号夹具 39与八号夹具40的相对位置，将试件四角放置在五号夹具37、六号夹具38、七号夹具39与 八号夹具40的上夹柱与下夹柱之间，通过调节各夹具的支撑柱上半部分的六角螺母的位 置调节各夹具的上支撑架位置。使试件四角的上表面与各上夹柱和下表面与各下夹柱紧密 接触，旋转各上下夹板外侧的六角螺母至各上、下夹柱位置固定从而使试样夹紧固定。由于 每个夹具内的各个上、下夹柱均连接压缩螺旋弹簧且各自独立，可以夹持表面不平的试样。
[0102] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则以内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种自动超声波探伤机，包括导轨部分、卡具部分、探头部分、数据发射接收电路部 分和数据处理部分，探头部分通过其探头升降架（16)固定在导轨部分中的横向导轨（4)的 滑块上，探头部分从导轨部分中的导轨外壳（1)中的罩盖上的正方形通孔中伸出，探头部 分与数据发射接收电路部分电连接，数据发射接收电路部分与数据处理部分电连接，卡具 部分安装在导轨部分中的导轨外壳（1)的顶盖上； 其特征在于，导轨部分还包括纵向一号导轨（2)、纵向二号导轨（3)，所述纵向一号导 轨（2)、纵向二号导轨（3)和横向导轨（4)为结构相同的三个同步带线性模组，纵向一号导 轨（2)和纵向二号导轨（3)平行固定于导轨外壳底面板的纵向两侧，横向导轨（4)的两端 分别固定在纵向一号导轨（2)和纵向二号导轨（3)的滑块上，且横向导轨（4)与纵向一号 导轨⑵方向垂直。
2. 按照权利要求1所述的一种自动超声波探伤机，其特征在于，导轨部分还包括纵向 导轨电机（6)、横向导轨电机（7)、纵向导轨电机连轴器（9)、横向导轨电机连轴器（10)与纵 向导轨传动轴（11); 纵向导轨电机（6)通过纵向导轨电机连轴器（9)连接纵向一号导轨⑵的输入轴，纵 向一号导轨（2)输出轴连接纵向导轨传动轴（11)的一端，纵向导轨传动轴（11)的另一端 连接纵向二号导轨（3)的输入轴，且纵向导轨电机（6)、纵向导轨电机连轴器（9)、纵向一号 导轨（2)输入输出轴、纵向导轨传动轴（11)和纵向二号导轨（3)输入轴回转轴线共线；横 向导轨电机（7)通过横向导轨电机连轴器（10)连接横向导轨（4)的输入轴，横向导轨电机 (7)、横向导轨电机连轴器（10)与横向导轨（4)输入轴回转轴线共线。
3. 按照权利要求2所述的一种自动超声波探伤机，其特征在于，所述导轨部分还包括8 个结构相同的导轨地脚（5)、横向导轨电机连接板（8)与4个结构相同的导轨连接板（12); 所述纵向一号导轨（2)、纵向二号导轨（3)的纵向前后两端分别固定在8个结构相同的 导轨地脚（5)的一端，8个结构相同的导轨地脚（5)的另一端与导轨外壳（1)中底面板固定 连接；所述横向导轨（4)的横向左右两端分别固定在安装4个结构相同的导轨连接板（12) 的一端，4个结构相同的导轨连接板（12)的另一端分别固定在纵向一号导轨（2)的滑块和 纵向二号导轨（3)的滑块上；所述横向导轨电机（7)输出轴端的壳体端固定在横向导轨电 机连接板⑶上，且横向导轨电机（7)输出轴从横向导轨电机连接板⑶上的中心通孔中 伸出。
4. 按照权利要求1所述的一种自动超声波探伤机，其特征在于，所述探头部分还包括 耦合剂储备箱连接线（18)、一号拖链（19)、二号拖链（20);-号拖链（19)和二号拖链（20) 均为塑料拖链，探头连接线（14)和耦合剂储备箱连接线（18)插入一号拖链（19)中，一号 拖链（19)固定端安装在横向导轨（4)的前侧壁，一号拖链（19)移动端安装在横向导轨（4) 的滑块上，使一号拖链（19)在横向导轨（4)的前侧壁上形成一个反C型弯曲，耦合剂储备 箱连接线（18)从一号拖链（19)移动端伸出的端口安装在耦合剂储备箱（17)右侧壁的微 型真空泵对应的连接端口上；探头连接线（14)和耦合剂储备箱连接线（18)从一号拖链 (19)固定端伸出的部分经由横向导轨⑷前侦幢和横向导轨电机（7)上平面连同横向导轨 电机（7)连接线共同插入二号拖链（20)中。
5. 按照权利要求1所述的一种自动超声波探伤机，其特征在于，所述卡具部分包括横 向前滑轨（29)、横向后滑轨（30)、纵向左滑轨（31)、纵向右滑轨（32)、一号夹具（33)、二号 夹具（34)、三号夹具（35)及四号夹具（36)，其中，横向前滑轨（29)、横向后滑轨（30)相互 平行地安装在导轨外壳（1)中顶盖上，纵向左滑轨（31)、纵向右滑轨（32)相互平行地安装 在横向前滑轨（29)和横向后滑轨（30)上且与横向前滑轨（29)和横向后滑轨（30)方向垂 直，一号夹具（33)和二号夹具（34)安装在纵向左滑轨（31)上，三号夹具（35)和四号夹具 (36)安装在纵向右滑轨（32)上，且一号夹具（33)、二号夹具（34)、三号夹具（35)及四号夹 具（36)呈矩形分布，一号夹具（33)、二号夹具（34)、三号夹具（35)和四号夹具（36)的夹 板的水平部分的上表面与探头部分中的探头（13)的顶端面共面。
6. 按照权利要求5所述的一种自动超声波探伤机，其特征在于，所述一号夹具（33)、二 号夹具（34)、三号夹具（35)和四号夹具（36)结构尺寸相同，均包括手摇转轮、夹具座、螺杆 和夹板，夹板安装在螺杆的一端呈转动连接，手摇转轮安装在螺杆的插入夹具座后并伸出 的另一端上为固定连接。
7. 按照权利要求1所述的一种自动超声波探伤机，其特征在于，所述卡具部分包括横 向前滑轨（29)、横向后滑轨（30)、纵向左滑轨（31)、纵向右滑轨（32)、五号夹具（37)、六号 夹具（38)、七号夹具（39)及八号夹具（40)，其中，横向前滑轨（29)、横向后滑轨（30)相互 平行地安装在导轨外壳（1)的顶盖上，纵向左滑轨（31)、纵向右滑轨（32)相互平行地安装 在横向前滑轨（29)和横向后滑轨（30)上且与横向前滑轨（29)和横向后滑轨（30)方向垂 直，五号夹具（37)与六号夹具（38)安装在纵向左滑轨（31)上，七号夹具（39)与八号夹具 (40)安装在纵向右滑轨（32)上，且五号夹具（37)、六号夹具（38)、七号夹具（39)及八号夹 具（40)呈矩形分布，五号夹具（37)、六号夹具（38)、七号夹具（39)和八号夹具（40)的夹 板的底板上平面形成的平面与探头部分中的探头（13)的顶端面共面。
8. 按照权利要求5或7所述的一种自动超声波探伤机，其特征在于，所述横向前滑轨 (29)、横向后滑轨（30)为2根结构相同的等横截面的直杆类结构件，所述纵向左滑轨（31)、 纵向右滑轨（32)为2根结构相同的等横截面的直杆类结构件。
9. 按照权利要求7所述的一种自动超声波探伤机，其特征在于，所述五号夹具（37)、六 号夹具（38)、七号夹具（39)与八号夹具（40)结构尺寸相同，均包括上支撑架、下支撑架、上 夹板、下夹板、上夹柱、下夹柱和支撑柱，下夹柱压缩螺旋弹簧端向下并排放置在下支撑架 的凹槽内，将下夹板固定在下支撑架上，上夹柱压缩螺旋弹簧端向上并排放置在上支撑架 的凹槽内，上夹板固定在上支撑架上，上支撑架与下支撑架通过支撑柱固定连接。
10. 按照权利要求9所述的一种自动超声波探伤机，其特征在于，所述上支撑架为长方 体类支撑部件，左右方向横截面为U型，下平面设有长方体凹槽，后侧壁左下端和右下端与 上夹板通孔对应位置各设有一根夹板连杆，上支撑架上平面四角设有安装支撑柱的通孔； 下支撑架为长方体类支撑部分，上平面设有长方形凹槽，下支撑架下平面沿左右方向设有 正方形凹槽；上夹板和下夹板为结构尺寸相同的长方体夹板；上夹柱和下夹柱为结构尺寸 相同的夹柱，均包括不锈钢夹柱、橡胶保护套和压缩螺旋弹簧三部分。
【文档编号】G01N29/04GK104101646SQ201410379988
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】姜巍, 曹占义, 孙旭, 刘勇兵 申请人:吉林大学