技术领域
[0001] 本
发明属于
电子检测设备领域,具体涉及能自动供给耦合剂的超声快速测厚装置,,可用于多轴联动数控机床或者多
自由度关节臂中对目标零件快速测厚。
背景技术
[0002]
超声波测厚仪是根据
超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的,当超声
传感器发射出的超声波通过被测物体到达材料分界面时,脉冲被反射回超声传感器,通过精确测量超声波在材料中的传播时间来确定被测材料的厚度。凡能使超声波以一恒定速率在其内部传播的各种材料均可采用此原理。
[0003] 在用超声波法测量零件厚度时,传感器与被测
工件表面会有一个空气层,该层空气界面将使声波反射而无法有效地传入工件以达到检测目的。所以在检测时需要用到耦合剂来排除超声传感器与被测工件之间的空气,使超声波能够有效地穿入工件达到检测目的。所以为了避免超声波在遇到空气后的急剧衰减,排出
超声波传感器和被测工件之间的空气,采用耦合剂进行去除。
[0004] 现在实际生产中测量零件厚度的方法,通常采用手持超声传感器,手动蘸取耦合剂对待测工件进行壁厚测量,人工记录测厚仪本体上显示出的壁厚值。此种方式设备简单且易于操作,但是耗时耗
力效率很低,所以就亟需一种能实现耦合剂自动涂抹,测量数据集成显示的装置,提高测量效率增强测量结果的可读性。
发明内容
[0005] 针对背景技术中提到的问题,本发明提出了一种能自动供给耦合剂的超声快速测厚装置,本装置可以在超声传感器与待测工件
接触后,自动向超声传感器与待测工件接触面的周围填充耦合液,从而无需人工涂抹耦合剂,极大的节约人力,并提高超声快速测厚装置的工作效率。
[0006] 为实现上述技术目的,本发明采取的技术方案为:能自动供给耦合剂的超声快速测厚装置,包括测厚仪本体以及超声传感装置,超声传感装置包括超声传感器,超声传感器与测厚仪本体连接,测厚仪本体与计算机连接,超声传感器的前端能接触在待测工件上,并将检测到的超声
信号发送至测厚仪本体,测厚仪本体计算超声信号获得待测工件的厚度,其中:超声快速测厚装置还包括耦合剂存储机构以及耦合剂
挤压机构,耦合剂存储机构内存储有耦合剂,耦合剂挤压机构包括
活塞杆、挤压预紧
弹簧、活塞、活塞盖、储液缸体、限位环、
活塞杆把手、耦合剂出液口以及耦合剂进液口,储液缸体内设置有缸体腔,活塞杆下端从上部插入缸体腔中,活塞杆把手固定在活塞杆上端,活塞固定在活塞杆下端,活塞边缘与储液缸体密封配合,且活塞能在活塞杆的带动下上下滑动,挤压预紧弹簧安装在活塞和缸体腔上端之间,具有向下推活塞的弹性
势能,限位环固定在活塞杆中部,且位于缸体腔中,活塞杆上移一段距离时,限位环能抵触在缸体腔上端,限制活塞杆上移,活塞盖密封固定在缸体腔下端,耦合剂出液口以及耦合剂进液口均开设在活塞盖上,与缸体腔连通,耦合剂进液口通过第一管路与耦合剂存储机构连通,第一管路上安装有第一单向
阀,第一
单向阀使耦合液只能从耦合剂存储机构流向耦合剂进液口,超声传感装置还包括转接刀柄、外部限位套、内部滑动套、环形套、滑动销钉以及传感器预紧弹簧,外部限位套内设置有空腔,转接刀柄前端插入外部限位套的空腔中并与外部限位套
螺纹连接,内部滑动套的后端位于外部限位套的空腔中,前端从外部限位套的前端伸出,超声传感器固定在内部滑动套中,超声传感器从内部滑动套前端伸出,传感器预紧弹簧两端分别置于转接刀柄与内部滑动套的轴肩处,传感器预紧弹簧具有将内部滑动套向前推的弹性势能,内部滑动套的轴肩能卡在外部限位套的空腔中,使内部滑动套无法从外部限位套中脱出,环形套套在超声传感器的前部,环形套前端设置有耦合剂喷口,耦合剂喷口通过第二管路与耦合剂出液口连通,超声传感器的前端稍微伸出环形套,使得环形套不影响超声传感器的前端与待测工件的接触,耦合剂喷口正对着超声传感器的前端,当耦合剂喷口喷出耦合剂时,能使耦合剂包覆在超声传感器的前端,第二管路上安装有第二单向阀以及
电磁阀,第二单向阀使耦合液只能从耦合剂出液口流向耦合剂喷口,电磁阀控制第二管路的开闭,电磁阀的
开关为一触碰开关,触碰开关固定在外部限位套上,滑动销钉固定在内部滑动套上,当内部滑动套向外部限位套后方移动时,滑动销钉能碰到触碰开关,从而使电磁阀开启,第二管路接通。
[0007] 为优化上述技术方案,采取的具体措施还包括:上述的测厚仪本体通过信号缆线与计算机连接。
[0008] 上述的超声传感装置还包括
密封圈,密封圈安装在环形套后部与超声传感器之间,用于防止耦合剂从环形套后部溢出。
[0009] 上述的活塞盖与储液缸体通过
螺栓连接并在连接处设有密封条,防止储液缸体内部的耦合剂泄露。
[0010] 上述的活塞
杆底部与活塞通过
螺纹连接,并通过
紧定螺钉将活塞杆与活塞予以轴向固定。
[0011] 上述的一
控制器与电磁阀和触碰开关连接,触碰开关与滑动销钉接触时,控制器能接收到触碰开关发来的信号,并控制电磁阀打开预定时间,然后关闭。
[0012] 上述的控制器控制电磁阀打开的预定时间为0.5秒。
[0013] 上述的控制器为PLC。
[0014] 本发明的技术效果是:1、自动向超声传感器与待测工件接触面的周围填充耦合液,从而无需人工涂抹耦合剂,极大的节约人力,并提高超声快速测厚装置的工作效率。
[0015] 2、设计的耦合剂自动供给装置,利用信号缆线及逻辑控制器PLC控制集成为一套快速测厚装置,控制器能接收到触碰开关发来的信号,并控制电磁阀打开预定时间,然后关闭,保证每次向超声传感器输出的耦合液液量固定,且输出时机恰当,提升测量壁厚的速度。
[0016] 3、设置了传感器预紧弹簧,当超声传感器与待测工件接触时,传感器预紧弹簧能在压力下回缩,从而带动超声传感器缩回,防止超声传感器与待测工件刚性接触,保护超声传感器。
[0017] 4、用于输出耦合剂的第一管路和第二管路均设置有单向阀,而且还配备了PLC控制第二管路开闭,使整个液体回路工作稳定可靠。
附图说明
[0018] 图1是本发明能自动供给耦合剂的超声快速测厚装置的总体结构图;图2是本发明的超声传感装置的示意图;
图3是本发明超声传感装置的三维立体示意图;
图4是图2转接装置沿A向剖视的局部放大图;
图5是本发明的耦合剂挤压机构的示意图;
图6是本发明的耦合剂挤压机构的仰视图;
图7是本发明的超声传感装置前端组合式环形套的结构示意图;
图8是本发明的超声传感装置前端组合式环形套结构的三维立体示意图;
图9是本发明的组合式环形套结构中耦合剂流向示意图;
图10是本发明的液压原理简图。
[0019] 附图标记为:测厚仪本体1、超声传感装置2、转接刀柄21、外部限位套22、内部滑动套23、超声传感器24、环形套25、耦合剂喷口25a、第二管路25b、第二单向阀25c、电磁阀25d、密封圈26、滑动销钉27、传感器预紧弹簧28、触碰开关29、耦合剂存储机构3、第一管路31、第一单向阀32、耦合剂挤压机构4、活塞杆41、挤压预紧弹簧42、活塞43、活塞盖44、储液缸体45、限位环46、活塞杆把手47、耦合剂出液口48、耦合剂进液口49、计算机5。
具体实施方式
[0020] 以下结合附图对本发明的
实施例作进一步详细描述。
[0021] 如图1所示,本发明的能自动供给耦合剂的超声快速测厚装置,包括测厚仪本体1以及超声传感装置2,超声传感装置2包括超声传感器24,超声传感器24与测厚仪本体1连接,测厚仪本体1与计算机1连接,超声传感器24的前端能接触在待测工件上,并将检测到的超声信号发送至测厚仪本体1,测厚仪本体1计算超声信号获得待测工件的厚度,其中:超声快速测厚装置还包括耦合剂存储机构3以及耦合剂挤压机构4,耦合剂存储机构3内存储有耦合剂,耦合剂挤压机构4包括活塞杆41、挤压预紧弹簧42、活塞43、活塞盖44、储液缸体45、限位环46、活塞杆把手47、耦合剂出液口48以及耦合剂进液口49,储液缸体45内设置有缸体腔,活塞杆41下端从上部插入缸体腔中,活塞杆把手47固定在活塞杆41上端,活塞43固定在活塞杆41下端,活塞43边缘与储液缸体45密封配合,且活塞43能在活塞杆41的带动下上下滑动,挤压预紧弹簧42安装在活塞43和缸体腔上端之间,具有向下推活塞43的弹性势能,限位环46固定在活塞杆41中部,且位于缸体腔中,活塞杆41上移一段距离时,限位环46能抵触在缸体腔上端,限制活塞杆41上移,活塞盖44密封固定在缸体腔下端,耦合剂出液口48以及耦合剂进液口49均开设在活塞盖44上,与缸体腔连通,耦合剂进液口49通过第一管路31与耦合剂存储机构3连通,第一管路31上安装有第一单向阀32,第一单向阀32使耦合液只能从耦合剂存储机构3流向耦合剂进液口49,超声传感装置2还包括转接刀柄21、外部限位套22、内部滑动套23、环形套25、滑动销钉27以及传感器预紧弹簧28,外部限位套22内设置有空腔,转接刀柄21前端插入外部限位套22的空腔中并与外部限位套22螺纹连接,内部滑动套23的后端位于外部限位套22的空腔中,前端从外部限位套22的前端伸出,超声传感器24固定在内部滑动套23中,超声传感器24从内部滑动套23前端伸出,传感器预紧弹簧28两端分别置于转接刀柄21与内部滑动套23的轴肩处,传感器预紧弹簧28具有将内部滑动套23向前推的弹性势能,内部滑动套23的轴肩能卡在外部限位套22的空腔中,使内部滑动套23无法从外部限位套22中脱出,环形套25套在超声传感器24的前部,环形套25前端设置有耦合剂喷口25a,耦合剂喷口25a通过第二管路25b与耦合剂出液口48连通,超声传感器24的前端稍微伸出环形套25,使得环形套25不影响超声传感器24的前端与待测工件的接触,耦合剂喷口25a正对着超声传感器24的前端,当耦合剂喷口25a喷出耦合剂时,能使耦合剂包覆在超声传感器24的前端,第二管路25b上安装有第二单向阀25c以及电磁阀25d,第二单向阀25c使耦合液只能从耦合剂出液口48流向耦合剂喷口25a,电磁阀25d控制第二管路25b的开闭,电磁阀25d的开关为一触碰开关29,触碰开关29固定在外部限位套22上,滑动销钉27固定在内部滑动套23上,当内部滑动套23向外部限位套22后方移动时,滑动销钉27能碰到触碰开关29,从而使电磁阀25d开启,第二管路25b接通。
[0022] 实施例中,测厚仪本体1通过信号缆线与计算机5连接。
[0023] 实施例中,超声传感装置2还包括密封圈26,密封圈26安装在环形套25后部与超声传感器24之间,用于防止耦合剂从环形套25后部溢出。
[0024] 实施例中,活塞盖44与储液缸体45通过螺栓连接并在连接处设有密封条,防止储液缸体45内部的耦合剂泄露。
[0025] 实施例中,活塞杆41底部与活塞43通过螺纹连接,并通过紧定螺钉将活塞杆41与活塞43予以轴向固定。
[0026] 实施例中,一控制器与电磁阀25d和触碰开关29连接,触碰开关29与滑动销钉27接触时,控制器能接收到触碰开关29发来的信号,并控制电磁阀25d打开预定时间,然后关闭。
[0027] 实施例中,控制器控制电磁阀25d打开的预定时间为0.5秒。
[0028] 实施例中,控制器为PLC。
[0029] 当快速测厚装置处于工作状态时,耦合剂挤压机构4的活塞杆41与活塞43处于储液缸体45的上部
位置。此时耦合剂挤压机构4中的挤压预紧弹簧42处于紧压状态,在弹簧回弹力的作用下,推动活塞43沿储液缸体45向下挤压储液缸体45底部储存的耦合剂6。将耦合剂通过耦合剂出液口48输入至第二管路25b中。耦合剂挤压机构4下部活塞盖44上分别设置有耦合剂出液口48、耦合剂进液口49。活塞盖44与储液缸体45通过螺栓连接并设有密封圈或密封条防止内部的耦合剂6泄露。活塞43与储液缸体45直接也设有密封,保证活塞43沿储液缸体45上下滑动时保持密封。活塞杆41底部与活塞43通过螺纹连接,并在一侧设有紧定螺钉予以轴向固定。挤压预紧弹簧42承压面分别处于活塞43上端面与储液缸体45内腔顶部。限位环46处于活塞杆41中部位置,防止活塞杆上拉操作吸取耦合剂时挤压预紧弹簧42超出工作行程使其失效。当耦合剂挤压机构4中挤压预紧弹簧42推动活塞43向下运动挤压耦合剂6输出时,由于第二管路25b上设有第二单向阀25c ,第一管路31上设有第一单向阀32,耦合剂只能沿着第二管路25b流动。当开关电磁阀2打开时,耦合剂便能输入至超声传感装置2的环形套25中。
[0030] 结合
说明书附图2,附图3所示,超声传感装置2主要由转接刀柄21、外部限位套22、传感器预紧弹簧28、超声传感器24、内部滑动套23、环形套25、密封圈26、滑动销钉27构成。其中超声传感装置2前端的环形套有两种设计,第一种设计为整体式环形套,该类型环形套仿形的内腔仿照超声传感器外形,使注入的耦合剂能完全包裹超声传感器24达到去除空气层的目的;第二种设计为组合式环形套,内外套构成的环形出液流道使得挤出的耦合剂同样能达到包裹超声传感器去除空气层的目的。流道流向图见说明书附图9,流道结构参考附图8。转接刀柄21与外部限位套22采用螺纹连接,处于间隙配合状态;内部滑动套23能在转接刀柄21与部限位套22形成的内腔滑动。而传感器预紧弹簧28两端分别置于转接刀柄21与内部滑动套23的轴肩处;超声传感器24通过紧定螺钉与内部滑动套23固结在一起,保证超声传感器24接触到测量物体时,保护性的回退;当超声传感器24接触到待测工件回退时,与其通过紧定螺钉固结内部滑动套23带动着滑动销钉27一并向后移动。滑动销钉27一旦移动,便会靠到触碰开关29。此时触碰开关29接通得电,立刻触发开关电磁阀25d启动,第二管路25b接通,在耦合剂存储机构3中储存的耦合剂被活塞挤压注入环形套25中,0.5秒后开关电磁阀25d再次关闭,第二管路25b关闭。测厚仪本体1中处理超声数据变成壁厚值,便会将此数值信息传输到计算机5中存储。超声传感器24与待测工件接触的整个过程中,触碰开关都处于开启状态,也就是该开关量的逻辑值由0变成1时会触发开关电磁阀打开,并通过PLC控制其打开时间为0.5,刚好使得耦合剂被涂抹到待测区域以便测厚仪快速读出壁厚数据。
测量结束后,超声传感器24离开待测工件,触碰开关由开启变为关闭状态,也就是该开关量的逻辑值由1变成0时,开关电磁阀25d不做动作。此逻辑过程通过PLC控制。PLC控制的液压回路原理图见说明书附图10,并结合附图1;在测量状态下,当超声传感装置2前端接触到待测工件,与内部滑动套23相连中的滑动销钉27会触发触碰开关29打开。触碰开关29在PLC中的逻辑值由0变1之后,PLC控制开关电磁阀25d启动0.5秒后关闭。在0.5秒时间内,第二管路
25b被接通,耦合剂被注入环形套内包裹住超声传感器24。当超声传感器24被耦合剂包裹并接触到待测工件时,测厚仪本体1会将测得的超声
信号处理成测量点处的壁厚信息通过信号缆线传输给计算机。
[0031] 当耦合剂挤压机构4内腔中耦合剂6快用完时,便可在测量壁厚数据的间隙,手动向上拉起活塞杆把手47。由于活塞杆41与活塞杆把手47通过双螺钉固结,所以活塞杆41会带着与其螺纹连接的活塞43向上运动,挤压预紧弹簧42被压缩储蓄弹性势能。当活塞43向上滑动时,由于第一单向阀32与第二单向阀25c的组合设定,所以耦合剂挤压机构4只能从耦合剂存储机构3中吸取耦合剂填充活塞43、储液缸体45、活塞盖44组成的空腔。由于活塞杆41上设置了限位环46,活塞杆41向上拉动的时候会被储液缸体45的上部限位,从而保护挤压预紧弹簧42。
[0032] 以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。