组合式柔性导轨的制作方法

1.本实用新型涉及一种柔性导轨，尤其是一种适合于渐变曲率表面拟合的检测用导轨。


背景技术：

2.目前，在工业产品的检测领域，经常需要采用导轨结构，检具随行走机构沿导轨移动以实现检测工作的自动化。检测用导轨一般需要满足如下要求：（1）与待测面形状契合，以确保检具与待测面之间的间距均衡，避免检测数据失真或中断；（2）导轨轨迹应平滑，以确保行走机构顺利行进，同时减小检测误差，实现高精度检测；（3）导轨应该具备一定强度，以确保满足检测所需的载荷，避免因轨道变形产生的检测误差。
3.现有的可用于曲面拟合的导轨形式有以下几种。
4.一、刚性导轨：该种导轨具有固定的形状，稳定性很好，可以与特定形状待测面高度契合，是理想的导轨形式，但该种导轨的缺点是通用性差。
5.二、组合式刚性导轨：该种导轨由多段刚性导轨接长而成，可以在一定程度上增加导轨的适配性，但是本质与刚性导轨相同，具有相似的优缺点。
6.三、软轨：该种导轨可以放置在待侧面表面，适用于各种形状的待测面。缺点是导轨本身刚度很差，不能支持有横向载荷或者较大竖直方向载荷的检测作业，同时导轨和待测面之间没有间距，适用的行走装置种类偏少。
7.四、铰链式柔性轨道：该种导轨可以放置在待侧面表面，同时也可以悬挂放置，适用于各种形状的待测面，且横向具备一定刚度，缺点是无法完全拟合平滑曲面，难以实现高精度检测。


技术实现要素：

8.为了能够较好完成不同曲率的待测表面的检测，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种组合式柔性导轨，它可在一定范围内变形以适配不同曲率的待测面，相比于刚性导轨，通用性更好，相比于柔性轨道，承受载荷更高。
9.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：组合式柔性导轨，包括沿预设的轨迹延伸的梁，所述的梁为柔性梁，即所述的梁能以其挠度拟合所述的轨迹；还包括柔性导轨和刚性支架，柔性导轨沿柔性梁连续设置，用于支撑行走机构，刚性支架沿柔性梁间隔布置，用于支撑柔性梁。
10.所述的轨迹为变曲率轨迹，在曲率相对小的区间相邻刚性支架的间距越大，在曲率相对大的区间，相邻刚性支架的间距越小。
11.各个刚性支架均借助于永磁铁而固定，方便安装、拆卸及调节支架间距。
12.所述柔性导轨与柔性梁为可拆卸式连接，方便根据不同行走机构的要求安装不同的柔性导轨在柔性梁上。
13.所述柔性导轨设有安装槽，柔性梁的侧面嵌于所述安装槽内，卡槽式的安装方式
有利于保证柔性导轨亦沿柔性梁的拟合轨迹延伸。
14.所述柔性导轨固定铺设于柔性梁的表面，亦可保证柔性导轨沿柔性梁的拟合轨迹延伸。
15.所述柔性导轨与柔性梁为一体式结构，柔性导轨的强度与柔性梁的强度一致，通常建议用于承受载荷较小的情况。
16.所述柔性导轨具有与行走机构相匹配的部分表面轮廓，从而便于约束行走机构的行进轨迹。
17.所述柔性梁的横截面形状为长方形、椭圆形或哑铃形，保证其横截面方向具有较好的剪切载荷承受能力。
18.所述柔性梁位于刚性支架的顶端，通常这种结构方式更便于行走机构的安装。本实用新型也不局限于这种方式。
19.本实用新型的有益效果是：结构简单，制作成本低廉；与现有形式的导轨相比，兼具稳定性强、承载能力大的优点，又有很好的通用性和灵活性，可以利用同一套本实用新型的导轨对多种待测面实现大载荷高精度检测，尤其适用于各种非突变形状较小曲率工件的检测。
附图说明
20.图1是本实用新型组合式柔性导轨整体结构示意图。
21.图2是本实用新型组合式柔性导轨实施例的主视图。
22.图3是柔性梁的结构示意图。
23.图4是柔性梁三种可用横截图形状的示意图。
24.图5是柔性导轨与柔性梁之间连接方式的示意图。
25.图6是支架与柔性梁之间连接方式的示意图。
26.图7是本实用新型组合式柔性导轨用于封头探伤检测的示意图。
27.图中标记为：1-柔性梁，2-柔性导轨，3-刚性支架，4-组合式柔性导轨，5-行走机构，6-封头表面，21-安装槽，22-部分表面轮廓，l-单个柔性梁零件的长度，a-单个柔性梁零件的宽度，b-单个柔性梁零件的厚度，x、y、z-两两垂直的三维方向代号。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
29.如图1～图6所示，本实用新型的组合式柔性导轨包括沿预设的轨迹延伸的梁，所述的梁为柔性梁1，即所述的梁能以其挠度拟合所述的轨迹；还包括柔性导轨2和刚性支架3，柔性导轨2沿柔性梁1连续设置，用于支撑行走机构5，刚性支架3沿柔性梁1间隔布置，用于支撑柔性梁1，可在一定范围内变形以适配不同曲率的待测面，比起一般刚性导轨提高了通用性，比起一般柔性轨道提高了可承受载荷，可以实现多种方式的高精度检测。
30.如图1所示，本实用新型的组合式柔性导轨主体结构由三个基本单元构成：柔性梁1、柔性导轨2和刚性支架3，其应用的基本原理是：
31.(1)平面上任意不在同一直线上的三点可以确定一段圆弧；
32.(2)任意一条曲线均可以用若干段圆弧进行近似模拟，相同弧长下，曲率越小偏差
越小；
33.(3)物体的刚度是确定的参数，但是物体是“刚性”或是“柔性”是相对而言的，在韧性足够的前提下，人们往往通过在两端施加“折弯力”的大小来定义该物体是刚性或是柔性；
34.(4)力矩相同情况下，力臂越长，所需的“折弯力”越小。
35.如图1、图2、图3、图4所示，柔性梁1是一种具有特定截面形状的长直杆状物；本身材质应具备良好的强度和韧性，不易折断或产生塑性变形；尺寸上，柔性梁l＞＞a＞b，使得柔性梁容易绕x轴方向弯曲变形，绕y、z轴方向不容易弯曲变形；其横截面可采用包括但不限于图4所示的三种形状，其主要作用是模拟待测面形状，为柔性导轨2提供附着和支撑。
36.如图1、图2、图5所示，柔性导轨2是一种条状物，沿长度方向呈柔软特性，在截面方向具备一定强度，可承受剪切载荷；柔性导轨2和柔性梁1可以是分体组合的结构，也可以是一体式结构，分体式结构更具灵活性；柔性导轨2的截面包括但不限于图5所示的几种形状。柔性导轨2的主要作用是约束行走机构5的行进轨迹；为行走机构5提供支撑。
37.如图1、图2和图6所示，刚性支架3是一种刚性很好的结构件；刚性支架3与柔性梁1进行组合，连接形式可以是焊接、铰接、夹持等多种形式；一套组合式柔性导轨中，每个刚性支架3的形状可以不同，但应确保柔性梁1的轴线至刚性支架3底部的距离保持一致；刚性支架3的形状包括但不限于图6所示的几种形状。刚性支架3的主要作用是为柔性梁1提供弯矩和支撑，通过支架高度来确保柔性梁1轴线与待测面间距的一致性，使得柔性梁1的曲率与待测面曲率一致；过支架间距来调整两支架间柔性梁的承载能力，使得相邻的两刚性支架3间的柔性梁段表现为相对的“刚性”。
38.实施例：
39.如图1、图2、图3、图4中（a）、图5中（a）、图6中（b）和图7所示， 利用本实用新型的组合式柔性导轨4来完成一批封头的无损探伤检测，该批封头截面形状均是椭圆形，属渐变曲率形状，但不同规格封头各位置曲率有差异。
40.步骤1：根据封头截面曲率选取适用的柔性梁1的型号；
41.步骤2：根据封头截面曲率确定刚性支架3的数量和间距，曲率越大的区域相邻刚性支架3的间距越小；
42.步骤3：根据行走机构5的结构选定适用的柔性导轨2的型号；
43.步骤4：组合柔性导轨2与柔性梁1；
44.步骤5：组合刚性支架3与柔性梁1，本次选用夹持式组合方式；
45.步骤6：通过高强度永磁铁连接各刚性支架3至封头表面6，并检查柔性梁1模拟封头表面形状的情况；
46.步骤7：开展无损检测作业。
47.现实环境中待测物体特性复杂，本实用新型应用多段圆弧拟合曲线原理解决了导轨适配性问题，通过改变支架间距可调整导轨承载能力，尤其适用于各种非突变形状较小曲率工件的检测。

技术特征：
1.组合式柔性导轨，包括沿预设的轨迹延伸的梁，其特征是：所述的梁为柔性梁（1），即所述的梁能以其挠度拟合所述的轨迹；还包括柔性导轨（2）和刚性支架（3），柔性导轨（2）沿柔性梁（1）连续设置，用于支撑行走机构（5），刚性支架（3）沿柔性梁（1）间隔布置，用于支撑柔性梁（1）。2.如权利要求1所述的组合式柔性导轨，其特征是：所述的轨迹为变曲率轨迹，在曲率相对小的区间相邻刚性支架（3）的间距越大，在曲率相对大的区间，相邻刚性支架（3）的间距越小。3.如权利要求1所述的组合式柔性导轨，其特征是：各个刚性支架（3）均借助于永磁铁而固定。4.如权利要求1所述的组合式柔性导轨，其特征是：所述柔性导轨（2）与柔性梁（1）为可拆卸式连接。5.如权利要求4所述的组合式柔性导轨，其特征是：所述柔性导轨（2）设有安装槽（21），柔性梁（1）的侧面嵌于所述安装槽（21）内。6.如权利要求4所述的组合式柔性导轨，其特征是：所述柔性导轨（2）固定铺设于柔性梁（1）的表面。7.如权利要求1所述的组合式柔性导轨，其特征是：所述柔性导轨（2）与柔性梁（1）为一体式结构。8.如权利要求1所述的组合式柔性导轨，其特征是：所述柔性导轨（2）具有的部分表面轮廓与行走机构（5）相匹配。9.如权利要求1所述的组合式柔性导轨，其特征是：所述柔性梁（1）的横截面形状为长方形、椭圆形或哑铃形。10.如权利要求1所述的组合式柔性导轨，其特征是：所述柔性梁（1）位于刚性支架（3）的顶端。

技术总结
本实用新型涉及导轨结构，公开了一种组合式柔性导轨，其包括沿预设的轨迹延伸的梁，所述的梁为柔性梁，即所述的梁能以其挠度拟合所述的轨迹；还包括导轨和刚性支架，导轨沿柔性梁连续设置，用于支撑行走机构，刚性支架沿柔性梁间隔布置，用于支撑柔性梁，所述的轨迹为变曲率轨迹，在曲率相对小的区间相邻刚性支架的间距越大，在曲率相对大的区间，相邻刚性支架的间距越小，各个刚性支架均借助于永磁铁而固定。本实用新型的有益效果是：结构简单，制作成本低廉，稳定性强、承载能力大，又有很好的通用性和灵活性，尤其适用于各种非突变形状较小曲率工件的检测。曲率工件的检测。曲率工件的检测。


技术研发人员：梅云飞 肖生 皮秋平 梁志刚 郭鑫
受保护的技术使用者：东方电气集团东方锅炉股份有限公司
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/9/1