[发明专利]高压釜探伤机器人

说明书

本发明是一种综合应用机械、自动控制和无损探伤技术的自动化无损探伤设备。

专利检索情况。对国外有关无损探伤的专利进行了检索，共调出自1964年到1989年IPC  Code  Section  G（物理部）Sub-section  01（仪器分部）有关无损探伤的专利309项，未见相同的项目。

本发明解决了水晶高压钢釜长期来用普通技术无法解决的原位探伤问题。利用高压釜生产人造水晶的技术是从国外引进的，水晶釜是一种深盲孔高压容器，外面有很厚的加温保温层，长期来国内外都采用从外部探伤的方法，每次探伤都要清除与恢复这些保护层，不仅要耗费大量人力物力，造成较长的停产时间，而且对内腔故障探测精度不高。本发明的特点是利用特制机器人携带专用传感器进入内腔，以微机为核心的控制机控制机器人在釜内按程序进行自动检测，发现故障时能自动报警，适时存储，打印输出。探测过程既可自动也可手控。可运用多种传感器对疑点进行反复比较与鉴别，既防止遗漏又防止误报。新方法不仅节省人力物力，减少停产时间，而且大大提高了探测的可信度。由于高压釜的高应力区在内腔，从内腔检测才能有效发现故障点，对裂纹发展速度进行适时的监控。本发明不仅解决了水晶高压釜长期来在无损探伤方面末能解决的问题，而且可适用于其它立式容器的内腔检测。

本发明的任务是：1.设计有效的机械系统，2.设计有效的电子控制系统，3.设计有效的无损探测系统及专用传感器。现将这3个方面分述如下：

一、有效的机械系统。机器人本体和釜外辅助机构。

1.机器人本体，共包括5组机构，即自动定心机构、旋转机构、底平面探测机构、圆弧曲面探测机构和探头收放机构。

a.自动定心机构。由4组定位轮[1·3]与1组压紧导向轮[1·2]组成。定心器[1·5]可保证机器人本体在被探测容器内运动时，和容器始终保持同心。

b.旋转机构。由2级齿轮减速箱[2·2]和一对减速齿轮[2·8]组成，用1个步进电动机[2·1]驱动，使机器人作±360°旋转运动，以满足各部传感器探测的需要。

c.底平面探测机构。由2级齿轮减速器[3·2]、齿条[3·3]以及导轨[3·4]组成，用1个步进电动机[3·1]驱动，使底平面探测传感器[3·5]沿导轨的方向作水平直线运动。

d.底部圆弧曲面探测机构。对高压釜的底部圆弧曲面进行无损检测是探伤机器人要解决的核心问题。圆弧面探测机构有2种配置方式：①大直径釜，由1个步进电机单独驱动1个3级齿轮箱与1对伞齿轮组成的圆弧摆动机构。②小直径釜，此机构与平行移动机构合用1个步进电机[3·1]，在导向器上再增加1齿条[4·1]和1对正齿轮[4·3]组成园弧摆动机构[4·2]。这2种摆动机构都可使圆弧曲面探测传感器[4·4]沿着曲面作±90°摆动，以保证传感器能对圆弧曲面以及此曲面和筒壁、筒底接合部进行有效的探测。这是深盲孔探测中最困难，也是最关键的环节。

e.探头收放机构。由电磁离合器[5·2]和探头缓冲器[5·3]组成。这套机构，使各种传感器不用时处于收进状态，使用时伸出，并能保持传感器对探测处有规定的压力与缓冲范围。

2、辅助机构包括机器人升降机构和电缆收放机构。

a.机器人升降机构由1个步进电机[6·2]驱动蜗轮螺杆[6·3]和钢索绞盘[6·1]，以控制机器人本体升降。

b.电缆收放机构[7·1～7·6]控制电缆的收放与机器人升降同步，根据釜直径大小，有两种配置方式。①小直径釜，这两个机构合用1个步进电动机驱动;②大直径釜，这两个机构各有1个电机，通过电控制协调，使电缆的收放和机器人的升降同步协调。

二、以微机为核心扩充功能配置专用接口的控制机构。包括以下5个部分：

（1）主机部分：以单片微机为核心，扩展EPROM[4]为外部程序存储器，扩展RAM[5]为外部数据存储器，晶振[1]频率10MHz，一个机器周期1.2μs，能满足BF系列步进电机[11]最高1000Hz脉冲调速的要求。

（2）电机调速：BF系列步进脉冲调速分配方式为3相6拍，由主机外接译码器、锁存器产生多台各自独立的3相6拍环形调速脉冲，控制电机的频率。主机从6个状态电门[21]获得高电平进行存储处理，控制由主机发出的3相6拍脉冲的相序与状态。