曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置，该装置主要由上位机、涡流磁记忆检测仪及配套的检测传感器、曲轴旋转变位机构、工业机器人及安装在其第六轴法兰上的检测传感器夹具组件组成；对于复杂结构的曲轴，将其安装固定在曲轴旋转变位机构上，使其绕主轴线进行旋转变位，同时工业机器人通过检测传感器夹具组件来夹持检测传感器，并对曲轴进行检测，涡流磁记忆检测仪器则对检测传感器信号进行采集并保存为检测数据，然后传输到上位机中进行处理。该装置采用涡流、磁记忆复合检测方法，克服了单一检测方法的局限性，对多种型号曲轴均有较好的通用性，具有检测速度快、工作效率高、提取的缺陷特征数据精度更高等优点。

【技术实现步骤摘要】
曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置
本专利技术涉及曲轴无损检测领域，特别是涉及一种曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置。
技术介绍
曲轴是发动机中的核心部件，由于其长期在复杂载荷工况下工作，容易在轴颈圆角(包括主轴颈圆角和连杆轴颈圆角)处产生应力集中，甚至萌生疲劳裂纹而导致曲轴疲劳失效。发动机作为动力部件，在汽车、舰船及工程机械等装备上得到了广泛应用，因此，退役发动机曲轴拥有巨大的再制造工程价值。针对退役曲轴的再制造需求，应先对其进行无损检测，再根据获取的检测结果进行退役曲轴可造制造性的评估和再制造加工工艺方案的设计。目前，再制造企业对退役曲轴进行无损检测时一般采取常规超声、磁粉等检测方法，这些方法多被用于曲轴缺陷的定性判别，很少能够实现对缺陷特征作定量化描述，以致不能为退役曲轴可再制造性评估提供有力的数据支持。而且上述方法多有赖于人工检测来实现，检测效率低下，难以满足再制造工程应用中的自动化、批量化生产需求。经现有技术文件的检索发现，针对退役曲轴再制造工程需求的无损检测检测装置方面，主要有以下三个中国专利技术专利。专利1申请号200410067573.2，名称“汽车曲轴剩余疲劳寿命的检测装置”；专利2申请号200910312535.1，名称“汽车退役曲轴剩余疲劳寿命与尺寸精度的检测装置”；专利3申请号201210340273.1，名称“一种再制造前曲轴早期疲劳损伤自动化检测评估系统”。其中，专利1检测主轴颈和连杆颈时，必须通过调整调心卡盘分别使主轴中心和连杆轴中心与卡盘中心在同一直线上，操作过程繁琐。专利2通过摇块机构，解决了连杆轴颈检测时的偏心距调整问题，但是对每个检测位置进行检测时均需重新安装探头夹具，且摇块机构工作过程中容易引入检测误差。专利3中的探头底部弧度半径与连杆轴颈半径吻合，宽度与连杆轴颈档宽相等，会导致探头并不适用于主轴颈及主轴颈圆角处的检测，不能获得完整的曲轴轴颈及轴颈圆角检测结果，而且该专利仅采用了磁记忆法进行无损检测，只能得到曲轴应力集中状况的检测结果，对退役曲轴早期疲劳损伤进行检测，难以检出已经产生的宏观疲劳裂纹并获取其定量化的特征数据。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置，以解决现行无损检测技术在应用于复杂结构的曲轴时存在的问题和不足，并为退役曲轴的可再制造性评判提供可靠的数据支持。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案：本专利技术提供的曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置，其包括上位机、涡流磁记忆检测仪、检测传感器、曲轴旋转变位机构、检测传感器夹具组件和工业机器人，其中：上位机通过通讯线分别与曲轴旋转变位机构的控制器和工业机器人控制器相连；工业机器人控制器和曲轴旋转变位机构控制器之间由I/O通讯线相连；涡流磁记忆检测仪通过网线与上位机相连，与曲轴旋转变位机构之间由编码器信号线连接；检测传感器安装在检测传感器夹头上，其与涡流磁记忆检测仪配套使用，它们通过检测传感器信号线相连；工业机器人末端法兰上安装检测传感器夹具组件。所述工业机器人可以由工业机器人本体和工业机器人控制器两部分组成，工业机器人本体是由六个转轴组成的空间串联六杆开链机构，六个转轴均由交流伺服电机驱动，可达工作半径空间内的任意点；工业机器人本体与工业机器人控制器之间通过动力电缆和控制信号电缆相连接。所述涡流磁记忆检测仪可以采用能够接收曲轴旋转变位机构上编码器输出的位置信号，以实现对曲轴缺陷特征信号的精确定位的涡流、磁记忆一体化检测仪。所述检测传感器可以采用能够满足曲轴检测部位特殊结构要求的放置式线圈传感器，所述特殊结构是指曲轴的轴颈或轴颈圆角处。所述曲轴旋转变位机构可以由曲轴旋转变位机构控制器、底座、伺服电机、减速机、编码器、滚轮、导轨、手轮、丝杠组成，其中：曲轴旋转变位机构控制器与伺服电机之间由动力线和控制线相连，伺服电机的输出轴与减速机连接并一起安装在减速机座上；减速机的输出轴通过万向联轴器与被测曲轴相连，同时还经同步齿形带与编码器相连；曲轴置于曲轴固定支撑架和曲轴活动支撑架上，两支撑架上的滚轮均与曲轴两端轴颈接触，两支撑架均安装在导轨上；曲轴活动支撑架下端装有丝杠，丝杠左端连接手轮，导轨水平安装于底座上。所述曲轴旋转变位机构控制器，主要由PLC、定位模块、伺服驱动器组成；该控制器可以通过PLC的梯形图指令编程，来设置曲轴旋转变位机构的包括转速、位移参数，定位模块输出正、反转位置指令脉冲到伺服驱动器，对曲轴旋转变位机构的位移和转速进行控制。所述曲轴旋转变位机构，可以由伺服电机提供驱动力，经减速机降速增扭之后，通过万向联轴器驱动曲轴以其主轴线为中心作回转运动；减速机输出轴的旋转带动编码器旋转，将编码器信号输出到涡流磁记忆检测仪，为其提供精确的检测位置信号；依靠手轮的转动，可使曲轴活动支撑架沿导轨直线方向水平移动，从而调节与曲轴固定支撑架之间的距离，可以满足不同型号曲轴安装固定的要求。所述检测传感器夹具组件，可以由检测传感器夹头、连接杆、弹簧、支撑杆、法兰组成，其中：检测传感器夹头在检测过程中用来固定检测传感器，检测传感器夹头与连接杆之间通过螺栓紧固连接；连接杆和支撑杆之间用销钉连接并装有弹簧，支撑杆通过法兰与工业机器人本体第六轴法兰相连，整个检测传感器夹具组件安装在工业机器人的第六轴末端；弹簧的作用力可为检测传感器提供一定的耦合压紧力，并且能够防止检测过程中的刚性碰撞而损坏检测传感器；检测传感器夹头及连接杆采用非铁磁性材料制成，能有效避免铁磁性材料夹具对磁记忆传感器的检测信号产生干扰。本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：1.设计的曲轴旋转变位机构，通过调节曲轴活动支撑架与曲轴固定支撑架之间的距离，可以满足多种型号曲轴的旋转变位需求，具有较好的通用性。2.通过设计制造曲轴旋转变位机构，并将其与工业机器人结合起来进行联动控制，实现了对退役曲轴的自动化无损检测，改变了目前主要依靠人工检测的现状，通过对工业机器人各轴位姿调整，自动调节检测传感器的方向，从而满足检测轴颈和轴颈圆角时检测传感器不同的放置要求。3.该曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置既能利用涡流传感器对曲轴进行检测，获取宏观疲劳裂纹的定量化特征数据，又可以通过磁记忆传感器得到曲轴应力集中状况的检测结果，克服了以往单一检测方法的局限性。4.该曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置能够有效排除人工检测随机误差对检测信号的干扰，获取缺陷的涡流、磁记忆定量化检测数据，为退役曲轴可再制造性评估和再制造加工工艺方案设计提供数据支持。附图说明图1是本专利技术曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置系统示意图。图2是本专利技术曲轴变位机构结构示意图。图3是本专利技术检测传感器夹具组件结构示意图。图4是本专利技术检测运动学模型分析示意图。图5是本专利技术所获取的某退役曲轴的第二连杆颈圆角处的涡流检测结果。图6是本专利技术所获取的某退役曲轴的第二连杆颈圆角处的磁记忆检测结果(磁场强度曲线)。图7是本专利技术所获取的某退役曲轴的第二连杆颈圆角处的磁记忆检测结果(磁场强度梯度曲线)。图中：1.上位机；2.涡流磁记忆检测仪；3.检测传感器信号线；4.检测传感器；5.待测曲轴；6.曲轴旋转变位机构；7.工业机器人本体；8.工业机器人控制器；9检测传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置，其特征是该装置包括上位机(1)、涡流磁记忆检测仪(2)、检测传感器(4)、曲轴旋转变位机构(6)、检测传感器夹具组件(9)和工业机器人，其中：上位机(1)通过通讯线分别与曲轴旋转变位机构(6)的控制器和工业机器人控制器(8)相连；工业机器人控制器(8)和曲轴旋转变位机构控制器(10)之间由I/O通讯线相连；涡流磁记忆检测仪(2)通过网线与上位机(1)相连，与曲轴旋转变位机构(6)之间由编码器信号线连接；检测传感器(4)安装在检测传感器夹头(23)上，其与涡流磁记忆检测仪(2)配套使用，它们通过检测传感器信号线(3)相连；工业机器人末端法兰上安装检测传感器夹具组件(9)。

【技术特征摘要】
1.一种曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置，其特征是该装置包括上位机(1)、涡流磁记忆检测仪(2)、检测传感器(4)、曲轴旋转变位机构(6)、检测传感器夹具组件(9)和工业机器人，其中：上位机(1)通过通讯线分别与曲轴旋转变位机构(6)的控制器和工业机器人控制器(8)相连；工业机器人控制器(8)和曲轴旋转变位机构控制器(10)之间由I/O通讯线相连；涡流磁记忆检测仪(2)通过网线与上位机(1)相连，与曲轴旋转变位机构(6)之间由编码器信号线连接；检测传感器(4)安装在检测传感器夹头(23)上，其与涡流磁记忆检测仪(2)配套使用，它们通过检测传感器信号线(3)相连；工业机器人末端法兰上安装检测传感器夹具组件(9)；所述工业机器人由工业机器人本体(7)和工业机器人控制器(8)两部分组成，工业机器人本体(7)是由六个转轴组成的空间串联六杆开链机构，六个转轴均由交流伺服电机驱动，可达工作半径空间内的任意点；工业机器人本体(7)与工业机器人控制器(8)之间通过动力电缆和控制信号电缆相连接。2.根据权利要求1所述的曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置，其特征是所述涡流磁记忆检测仪(2)采用能够接收曲轴旋转变位机构(6)上编码器(15)输出的位置信号，以实现对曲轴缺陷特征信号的精确定位的涡流、磁记忆一体化检测仪。3.根据权利要求1所述的曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置，其特征是所述检测传感器(4)采用能够满足曲轴检测部位特殊结构要求的放置式线圈传感器，所述特殊结构是指曲轴的轴颈或轴颈圆角处。4.根据权利要求1所述的曲轴自动化涡流、磁记忆复合无损检测装置，其特征是所述曲轴旋转变位机构(6)由曲轴旋转变位机构控制器(10)、底座(11)、伺服电机(13)、减速机(14)、编码器(15)、滚轮(18)、导轨(19)、手轮(20)、丝杠(21)组成，其中：曲轴旋转变位机构控制器(10)与伺服电机(13)之间由动力线和控制线相连，伺服电机(13)的输出轴与减速机(14)连接并一起安装在减速机座(12)上；减速机(14)的输出轴通过万向联轴器(16)与被测曲轴(5)相连，同时还经同步齿形带与编码器(15)相连；曲轴(...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦训鹏，方洲，吴成武，华林，汪小凯，倪晨，
申请(专利权)人：武汉理工大学，中国石油集团济柴动力总厂再制造中心，
类型：发明
国别省市：湖北;42