一种螺栓超声波检测用扫查装置的制作方法

本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种螺栓超声波检测用扫查装置。

背景技术

螺栓联接是最常见的结构联接方式之一，广泛应用于能源电力、石油化工、铁路、船舶、机械制造等行业。由于螺栓受力复杂，在长期使用过程中会产生裂纹等危险性缺陷，为了保障使用安全，需要定期对螺栓进行超声波检测。目前，对螺栓进行超声波检测主要是采用单晶片的纵波直探头、小角度纵波斜探头或者采用相控阵探头，使用相应的常规超声波仪器或相控阵检测仪，用手拿着探头在螺栓端面进行移动对螺栓的螺纹部位、螺杆部位进行超声波检测。

主要包括如下步骤：

1、调试检测仪，将探头放置螺栓端面检测螺纹部位；

2、更换检测参数，检测螺杆部位；

3、对于双头螺栓还要将探头放置在对侧端面，对另一侧的螺纹进行检测。

目前，手动扫查方式主要存在以下缺点：

1、受人为操作方式影响大，重复性不高，手的压力大小、探头移动是否到位，都会对检测结果产生影响；

2、手动方式无法保证探头的匀速移动，对数据的显示和储存产生不利影响；

3、使用相控阵检测技术时，手持相控探头无法保证运动轨迹为圆形(探头运动轨迹圆心要与被检螺栓端面圆心一致)，实际检测与预设聚焦法则存在偏差，导致检测精度降低；

4、采用小角度纵波斜探头时难以保证声束垂直入射到待检区域，容易造成漏检；

5、没有探头位置记录，检测数据无法与检测部位形成对应关系。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种螺栓超声波检测用扫查装置，该装置采用机械传动的方式，配有驱动电机，解决了探头移动不匀速，轨迹不规则，数据重复性不高的问题；同时配有可调节式探头夹持装置和探头位置编码器，保证了探头的精确布置以及施加在探头上的压力均匀，同时探头移动状态实时记录，方便缺陷位置的确定以及检测数据的存储和读取，提高了检测精度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在一个或多个实施方式中公开的一种螺栓超声波检测用扫查装置，包括：固定装置，圆环形轨道，探头驱动装置和探头夹持装置；

所述固定装置包括圆环形底盘和支臂，所述圆环形底盘能够固定在螺栓的外围，所述圆环形底盘上设有至少一个支臂，所述支臂与圆环形轨道连接；所述探头夹持装置固定在探头驱动装置上，所述探头驱动装置与圆环形轨道配合，通过驱动电机带动探头驱动装置在圆环形轨道上移动。

进一步地，还包括：编码器，所述编码器设置在探头驱动装置上，与探头驱动装置同步移动，实时记录探头移动位置。

进一步地，所述编码器包括信号转换器和橡胶滚轮，所述橡胶滚轮与圆环形轨道外表面相切，探头驱动装置移动时，橡胶滚轮在圆环形轨道外表面滚动。

进一步地，所述探头夹持装置夹持的超声波探头在探头驱动装置的带动下沿着被检测螺栓的端面移动。

进一步地，所述圆环形底盘上沿圆周方向设置两个或者两个以上的锁紧螺钉，通过旋进或旋出锁紧螺钉，实现圆环形底盘与被测螺栓的夹紧或分离。

进一步地，所述支臂为圆弧形支臂，所述圆弧形支臂的内壁曲率和圆环形底盘的内壁曲率相同。

进一步地，所述圆环形轨道包括：第一齿轮和带有凹槽的圆环形轨道底盘；所述齿轮结构固定在圆环形轨道底盘的上方，所述支臂固定在圆环形轨道底盘的凹槽内。

进一步地，所述探头夹持装置包括导向支臂和探头夹持支臂；所述探头夹持支臂固定在导向支臂的一端，所述探头夹持支臂的两夹持端对称设有螺钉和垫块；通过旋转螺钉调整两垫块之间的距离，从而夹持不同规格的超声波探头。

进一步地，所述探头夹持支臂为u型探头夹持支臂；

进一步地，

所述探头驱动装置上设有与导向支臂相匹配的导向轨道，所述导向支臂在导向轨道中的位置可调。

进一步地，所述探头驱动装置包括：壳体，驱动电机和第二齿轮，所述驱动电机和第二齿轮分别设置在所述壳体内，所述壳体上设有与圆环形轨道相匹配的固定槽，所述驱动电机带动第二齿轮转动，所述第二齿轮与圆环形轨道上的第一齿轮啮合，带动探头驱动装置在圆环形轨道上移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本申请提供了一种用于螺栓超声波检测的扫查装置，实现了螺栓的半自动化检测，提高了检测的可靠性和可重复性。

2、本申请实现了螺栓超声波检测数据的全记录，使检测数据与检测位置相对应。

3、本申请扫查装置的探头可匀速移动，轨迹是一规则圆形，数据重复性好，检测精度高。

4、本申请扫查装置施加在探头上的压力均匀、适当，并且配有可调节式探头夹持机构，保证了探头姿态和起始位置的精确可控，提高了检测精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为扫查装置工作示意图；

图2为扫查装置结构示意图；

图3为固定装置与轨道截面图；

图4为探头夹持装置示意图；

图5为探头驱动装置示意图；

图6为扫查装置主视图；

图7为扫查装置侧视图；

图8为扫查装置俯视图；

其中，1、固定装置；2、圆环形轨道；3、探头夹持装置；4、探头驱动装置；5、编码器；a、被检螺栓；b、超声波探头；

11、锁紧螺钉，12、圆环形底盘，13、圆弧形支臂；21、底盘，22、第一齿轮；31、导向支臂，32、第一滚花平头螺钉，33、u型支臂，34、第二滚花平头螺钉，35、方形橡胶垫块；41、第三滚花平头螺钉，42、矩形导向轨道，43、驱动装置外壳，44、固定槽，45、第二齿轮，46、驱动电机，47、导线。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在一个或多个实施方式中，公开了一种螺栓超声波检测用扫查装置，如图1，图6-图8所示，该装置包括5个部分：用于夹持被检螺栓a的圆环形固定装置1；用于探头驱动装置移动的圆环形轨道2，圆环形轨道2位于固定装置1的上方，通过焊接的方式组合在一起；用于夹持超声波探头b的探头夹持装置3；探头夹持装置3通过第三滚花平头螺钉41紧固在探头驱动装置4上，探头驱动装置4安放在圆环形轨道2上，通过齿轮连接，在电机的驱动下可在轨道上匀速移动；用于记录探头位置的编码器5，编码器5固定在探头驱动装置4上同步移动。

其中，如图2和图3所示，固定装置1包括圆环形底盘12，圆环形底盘12中央可供被检测螺栓通过；圆环形底盘12上沿圆周方向每隔90°均匀设置四个锁紧螺钉11，四个锁紧螺钉11轴线均在同一平面内，并能沿圆环形底盘12的径向进行前后移动；锁紧螺钉11的一端与被检螺栓相接触，另一端设有蝴蝶型旋紧把手，方便锁紧螺钉的旋进旋出，用于加紧被检螺栓，从而也起到固定本专利扫查装置的目的；每个锁紧螺钉11的上方均设置圆弧形支臂13，圆弧形支臂13的内壁曲率和圆环形底盘12的内壁曲率相同。

如图2和图3所示，圆环形轨道2分为上下两个部分，上部为齿轮结构22，下部是带有凹槽的圆环形底盘21；圆环形轨道2与固定装置1通过4只圆弧形支臂13组合在一起，圆弧支臂上端面与圆环形底盘21凹槽的上端面相接触，通过焊接方式固定。

如图4所示，探头夹持装置3包括长条形导向支臂31，u型探头夹持支臂33；导向支臂31一端开有矩形孔，供u型探头夹持支臂33垂直方向的副臂通过，使用滚花平头螺钉32旋紧；u型探头夹持支臂33前端设置第二滚花平头螺钉34和方形橡胶垫块35，第二滚花平头螺钉34和垫块35均为两个，在u型支臂33前端对称设置；通过手动旋转第二滚花平头螺钉34来调节两方形橡胶垫块35之间的距离，从而达到牢固夹持不同规格超声波探头的目的。

探头驱动装置4如图5所示，包括用于固定探头夹持装置3的第三滚花平头螺钉41；用于导向支臂31通过的矩形导向轨道42；驱动装置外壳43；外壳43下部设有驱动装置固定槽44，固定槽44与圆环形底盘21下部凹槽相匹配，并扣合在一起形成转动连接；齿轮45与圆环形轨道上部齿轮结构22相匹配，啮合在一起，通过驱动电机46带动齿轮45转动，进而带动驱动装置4在圆环形轨道2上移动；用于电力输送和信号传输的导线47。

通过使用矩形导向轨道42和条形支臂上设置的矩形孔来限定u型探头夹持支臂33的移动轨迹，配合使用第一滚花平头螺钉32进行u型探头夹持支臂33的固定，不需要工具，用手即可快速地完成调节工作，方便调节探头的位置和施加在探头上的压力。

如图2、图6和图7所示，编码器5依附在驱动装置4的侧面，构成一个整体，编码器包括信号转换器51和橡胶滚轮52，橡胶滚轮52与圆环形底盘21外表面相切，当探头驱动装置4移动时，橡胶滚轮52可在圆环形底盘21外表面上滚动，实时记录探头移动位置，将探头移动位置与超声波探头采集到的数据同步储存。

在进行螺栓超声波检测时，首先将被检螺栓a穿过圆环形固定装置底盘12，使被检螺栓a上端面与圆环形轨道2上端面平齐，然后依次旋紧锁紧螺钉11，4只锁紧螺钉的伸出长度应相同，以保证扫查装置与被检螺栓a同轴。

根据螺栓材质、规格，采用相关检测标准选择超声波探头，连接仪器后按标准要求用试块进行仪器校调。

将超声波探头b放置在两方形橡胶垫块35中间，旋紧两个第二滚花平头螺钉34，两个第二滚花平头螺钉34伸出长度应相同，以保证超声波探头b被固定在u型支臂33的中间。

根据标准要求计算出超声波探头b距被检螺栓a边缘的距离，即超声波探头b在被检螺栓a端部的扫查位置，然后调节导向支臂31在矩形导向轨道42中的位置，达到标准要求的探头位置时旋紧滚花平头螺钉41。

调节u型支臂33上下位置，确保探头与被检螺栓端面耦合良好，旋紧第一滚花平头螺钉32。

打开驱动电机开关，此时齿轮45匀速转动，带动探头驱动机构4沿圆环形轨道2移动，进而使超声波探头在被检螺栓端面匀速移动，其探头运动轨迹圆心与螺栓端面圆心重合。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。