[發(fā)明專利]一種機械手夾爪及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410335851.1
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104134475B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 李文龍;韓克平;尹周平
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G21C19/105
• 分類號: G21C19/105
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本發(fā)明屬于機械手領域，涉及一種燃料棒更換機械手及其應用，適用于更換核反應堆中的燃料棒。

背景技術

為提高燃料組件利用率和電廠的經(jīng)濟性，對于組件受損而又未達到最大燃耗的輻照燃料組件，在保證燃料組件和堆芯安全的前提下，可以考慮進行修復和再入堆使用，燃料棒從受損組件中拔出或插入是燃料組件修復裝備的重要環(huán)節(jié)。核燃料夾爪是核反應堆首次裝料以及大修期間直接跟核燃料組件接觸的核心執(zhí)行機構，是整套核燃料裝卸貯存系統(tǒng)設備的核心部件，燃料棒從受損組件中拔出或插入主要通過該夾爪實現(xiàn)，它能否按預定設計順利打開和收緊關系到換料工作是否能順利完成，其安全可靠性是整個換料過程正常順利進行的保障。

中國專利申請94193513.2公開了一種燃料棒組件的裝載設備，該設備中包括了一個燃料棒的夾取裝置，但該裝置的缺點在于：彈性夾頭對燃料棒的鎖緊完全依賴于外管的夾緊，這種夾緊裝置在夾持燃料棒時不夠可靠，不夠安全。

針對上述夾頭對燃料棒的鎖緊完全依賴外管夾緊使得不夠可靠和安全的缺陷，中國專利CN101271738A提出了一種改進的燃料棒更換裝置用夾頭，具體地，該夾頭包括鎖緊套管和設置在鎖緊套管內(nèi)的彈性夾頭管，鎖緊套管下部有一擴口錐面，彈性夾頭管下端內(nèi)側(cè)與燃料棒頭相匹配，彈性夾頭管內(nèi)設有擴口脹管，其下端內(nèi)壁上設有至少一對內(nèi)凸的弧形脹頭，擴口脹管內(nèi)設有可上下滑動的芯棒，其通過芯棒的提升和下插即可實現(xiàn)對燃料棒的抓取和脫離，且能在抓取燃料棒后依靠彈性夾頭本身的夾緊力和鎖緊套管的夾緊力共同鎖定抓頭，從而使燃料棒的抓取安全可靠。

該夾頭裝置不完全依賴外管來鎖緊，使得可靠性和安全性大為提高，但是，該裝置中，由于在彈性夾頭管頭部部分和鎖緊套筒的夾持面等與燃料棒的接觸和夾持面中，仍然采用傳統(tǒng)的結(jié)構，使得在抓取或夾持燃料棒的過程中，其可靠度依然不夠高，抗疲勞特性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種機械手夾爪，通過執(zhí)行機構控制其鎖緊套筒、彈性夾爪、芯桿的相對運動，實現(xiàn)了對被加工件的夾取，并且鎖緊效果好，夾取力度大，夾爪末端可以根據(jù)鎖緊套筒與彈性夾爪的相對位移調(diào)整夾爪爪頭的距離，從而自適應不同尺寸的工件。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種機械手夾爪，用于抓取核燃料棒以使燃料棒從燃料組件中拔出或插入，實現(xiàn)燃料棒的裝料及更換，其中，該機械手包括由內(nèi)至外同軸依次套裝的芯桿、彈性夾爪和鎖緊套筒，其中所述芯桿可相對所述彈性夾爪軸向移動而從其一端伸出或縮回，用于感測燃料棒的位置，所述彈性夾爪可相對所述鎖緊套筒軸向移動而可從其一端伸出或縮回，其具有沿所述芯桿外圍軸向布置的多個夾爪，用于在所述芯棒確定燃料棒位置后該彈性夾爪相對鎖緊套筒軸向移動使該多個夾爪位于所述燃料棒外周，從而可使得在所述鎖緊套筒軸向移動而使該彈性夾爪完全容置于其中時，可通過內(nèi)壁向所述彈性夾爪施加擠壓作用力，使得上述多個夾爪可夾緊燃料棒，從而實現(xiàn)核燃料棒的抓取；

其特征在于，所述彈性夾爪各夾爪的與鎖緊套筒內(nèi)壁接觸的外側(cè)曲面的曲率與鎖緊套筒內(nèi)壁曲面的曲率相匹配，使得所述鎖緊套筒與彈性夾爪在相對位移時，彈性夾爪爪頭部位的外側(cè)曲面與鎖緊套筒鎖緊部位的內(nèi)側(cè)曲面總是面接觸。

作為本發(fā)明的改進，所述彈性夾爪各拐角處均有倒圓角，用于減小關鍵部位的集中應力。

作為本發(fā)明的改進，彈性夾爪的夾爪沿芯棒周向均勻分布，夾爪數(shù)量至少為兩個，例如優(yōu)選為六個夾爪。

作為本發(fā)明的改進，所述抓夾可通過在彈性夾爪下部管壁上開設沿周向均勻分的對應數(shù)量的縱向細槽來獲得。

本發(fā)明還公開了一種上述機械手在核燃料棒的上料或更換中的應用。

總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：

本發(fā)明的機械手夾爪夾取過程、執(zhí)行方法都比較簡單，通過芯桿來傳遞工件的具體距離，從而觸發(fā)執(zhí)行機構對機械手夾爪的位置進行調(diào)節(jié)，通過簡單地提升和下插動作可以實現(xiàn)機械手夾爪對工件尺寸的自適應和對工件的夾取，并且能夠依靠機械手夾爪本身的夾緊力和鎖緊套管的夾緊力共同鎖定工件，從而提高夾取的可靠度。

附圖說明

圖1是按照本發(fā)明實施例的一種機械手夾爪示意圖，該機械手夾爪具有六個夾爪，并且彈性夾爪處于張開狀態(tài)。

圖2是按照本發(fā)明實施例的一種機械手夾爪示意圖，該機械手夾爪具有六個夾爪，并且彈性夾爪處于鎖緊狀態(tài)。

圖3是圖1的局部結(jié)構示意圖。

圖4是圖2的局部結(jié)構示意圖。