应用于木材超声无损检测的探头夹具

摘要

本发明提出了一种应用于木材超声无损检测的探头夹具。本发明包括悬伸梁、背板、压紧结构和探头夹持总成，背板上开有上下对称的滑槽，悬伸梁的一端与滑槽滑动配合，在悬伸梁上设置有可水平移动的一对压紧结构，在该对压紧结构之间设置有探头夹持总成。本发明通过多自由度调整方法以及弹簧传力的方法，使探头具有了空间任意位姿调整的灵活性，在固定好机架与待检木板后，就可以调整探头的位置，达到探头与被检工件的良好耦合、上下两个探头良好对中、压紧力可控的要求，能够很好地满足木质材料超声无损检测的需求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种探头夹具，尤其涉及应用于木材超声无损检测系统的探头夹具。

背景技术

在木材超声无损检测系统中，探头夹具为整个检测过程提了供稳定的检测环境。当使用透射法检测木质材料时，探头夹具需要将两个谐振频率为50～250KHz的超声探头与被测木质材料贴合，并保证它们对中。与常见的金属超声无损检测相比，木质材料的超声检测条件比较复杂，主要体现在：1）与换能器的金属外壳相比，木质材料的质地一般较软，容易被换能器压坏； 2）被检木质材料表面较粗糙，平行度误差大，耦合条件变化大。

针对这样的检测环境，木材超声无损检测的探头夹具应具如下特性：

1）探头能多自由度调节，以适应不同平行度误差的换能器；

2）对于不同形状的木质材料都能保证探头对中；

3）根据木质材料质地和表面粗糙度的不同，能够调节探头的压紧力，保证耦合条件良好。

发明内容  

本发明针对现有技术的不足，通过了一种应用于木材超声无损检测的探头夹具。

本发明的技术方案为：

本发明包括悬伸梁、背板、压紧结构和探头夹持总成，背板上开有上下对称的滑槽，悬伸梁的一端与滑槽滑动配合，在悬伸梁上设置有可水平移动的一对压紧结构，在该对压紧结构之间设置有探头夹持总成。

所述的探头夹持总成主要由压紧螺杆、二维转向结构、弹簧上压板、弹簧、探头固定板以及探头夹组成，压紧螺杆的顶端设置有把手，压紧螺杆的中段设置有二维转向结构，压紧螺杆的底端设置有十字架型的弹簧上压板，压紧螺杆被轴端挡圈锁死在弹簧上压板的中心孔内。

所述的探头固定板通过四周的弹簧导向杆与弹簧上压板连接，在弹簧导向杆上设置有弹簧；探头固定板设置有可平动的探头夹，探头夹内设置有探头。

进一步说，所述的二维转向结构包括万向搭接块和万向转接块；万向转接块的左右两个孔与万向搭接块的轴端相配合，使得万向转接块可以绕着万向搭接块的轴线旋转，得到一个方向旋转自由度；螺钉穿过万向转接块的前后两个孔拧紧在螺母上，使螺母能够绕着万向转接块前后两个孔轴线转动，得到另一个方向旋转自由度，所述螺母与压紧螺杆配合。

本发明具有的有益效果是：

本发明通过多自由度调整方法以及弹簧传力的方法，使探头具有了空间任意位姿调整的灵活性，在固定好机架与待检木板后，就可以调整探头的位置，达到探头与被检工件的良好耦合、上下两个探头良好对中、压紧力可控的要求，能够很好地满足木质材料超声无损检测的需求。

附图说明

附图1：安装探头时夹具装配轴测示意图；

附图2 ：探头夹持总成装配轴测示意图；

附图3 ：100kHz探头的轴测图。

具体实施方式

    以下结合附图对本发明作进一步说明。

如附图1所示，本实施例中的两个平行的悬伸梁3、6、13、20通过端板2、10、12、19连接成一个整体，成为换能器夹持总成7、16运动的滑轨，悬伸梁可在背板1上滑动，以适应不同厚度的待检木板。两对压紧螺钉顶板4、8、14、17与压紧螺钉5、9、15、18可以在悬伸梁上移动，当拧紧压紧螺钉时，整个机械本体就可以固定在被检木质材料11上。

悬伸梁的头部有类似于榫一样的结构，与背板1上的滑槽相配合，使悬伸梁可以在滑槽内上下移动。悬伸梁侧面也加工穿透的滑槽，探头夹持总成7中的万向搭接块705、706（如附图2）可以在滑槽内来回移动，使得整个探头夹持总成具有了沿着滑槽方向的自由度（X向），必要的时候可以通过螺钉将探头夹持总成固定在悬伸梁上。下半部分有与上半部分相同的滑轨以及探头夹持总成。

压紧螺钉顶板5、9、15、18的侧面有类似于榫一样的结构，可以插入到悬伸梁的滑槽内并且可以固定在滑轨上，与之相配合的压紧螺钉5、9、15、18可以将整个机架固定在待检木板上或者是将待检样品夹紧在机架内，为后续探头的压紧提供稳定的条件。

探头夹持总成的如附图2所示，探头夹持总成主要由压紧螺杆701，把手702、703、螺母704，万向搭接块705、706，弹簧上压板727，弹簧导向杆732、733、734、735，弹簧723、724、725、726，探头固定板718以及探头夹714、717组成。万向转接块704侧面的两个孔与万向搭接块705、706的轴端相配合，使得万向转接块704可以绕着万向搭接块705、706的轴线旋转，使之具有A轴的旋转自由度，也就是使下方的探头713具有沿A轴转动的自由度。螺钉736、737穿过万向转接块的的前后两个孔拧紧在螺母738上，使螺母738能够绕着万向转接块前后两个孔轴线转动，使之具有B轴的旋转自由度，也就是使下方的探头713具有沿B轴转动的自由度。至此探头可以在一定范围内绕着空间某一点作任意方向的摆动，实现了任意姿态的调整。探头夹714与717通过拧紧螺钉715、716可以夹稳在探头713上，探头夹714与717的上表面各有两个螺孔，螺钉708、709、710、711穿过探头固定板718两侧的滑槽拧紧在探头夹714与717上表面的螺孔内，使探头713以及固定在其上面的探头夹714与717可以沿着探头固定板的滑槽轴线方向移动，使得探头具有了沿X轴方向的自由度。弹簧导向杆732、733、734、735穿过探头固定板四个角上的通孔后被螺母719、720、721、722固拧紧固定在探头固定板上，弹簧上压板727四个角上的通孔与弹簧导向杆相配合，并由螺母728、729、730、731固定，使得弹簧上压板可以沿着弹簧导向杆的轴线方向上下移动。在弹簧上压板与探头固定板之间有弹簧723、724、725、726，弹簧上压板的压紧力不直接传递到探头上，而是通过弹簧传递给探头，从而达到了压紧力可控的要求。压紧螺杆701下端的轴段与轴肩与弹簧上压板的中心孔相配合，并被轴端挡圈707锁死在中心孔内，使得压紧螺杆只能绕着弹簧上压板中心孔轴线转动，这样就保证了在旋转螺杆下压时下端的探头不随着螺杆的旋转而旋转，只把螺杆上下移动的运动传给了探头。压紧螺杆701与螺母738相配合运动实现了探头沿螺杆轴线（Z轴）方向的自由度，至此，探头具有了X、Y、Z以及A、B轴方向的自由度，可以在空间中进行任意位姿调整，满足了检测环境对超声无损检测夹具的要求。本实施例中的探头选用广东汕头超声电子股份有限公司超声仪器分公司的非金属探头，探头型号为100K-40F。

实施检测时，主要靠调节换能器夹持总成来优化换能器与被检木质材料的接触情况。换能器夹持总成可在滑轨内滑动，使换能器具有沿                                               方向的自由度；调节换能器夹持总成上的一对换能器夹，可使换能器具有方向的自由度；通过扳动换能器夹持总成上的扳手可以使螺杆上下移动，夹紧待检木质材料，使得换能器具有方向的自由度；换能器夹持总成能绕轴和轴转动，使其下端的换能器可以在一定范围内绕着中心点作任意方向的摆动，实现任意调姿；此外，换能器夹持总成上的四根弹簧通过与导向杆和压板配合，能实现压紧力的调整。