[發明專利]一種單缸單活塞內孔用機械手

有效

• 申請號: 201610817906.1
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN106438556B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 張志強;李齊;肖華;錢莉莉;鮑昊昊;鄭鵬鵬
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: F15B15/14
• 分類號: F15B15/14;F15B15/26
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明涉及一種用于蒸汽發生器傳熱管檢測機器人的機械手，具體涉及一種單缸單活塞內孔用機械手。

背景技術

在壓水堆核電站中，蒸汽發生器是一回路系統的一個主設備，其主體由數千根倒置的U形傳熱管組成，用來把一回路水從核反應堆中帶出的熱量傳給二回路水，以產生蒸汽。蒸汽發生器發生事故的主要原因是傳熱管破裂，傳熱管一旦破裂，一回路的放射性冷卻劑將進入二回路，發生冷卻劑流失事故，造成核污染。因此蒸汽發生器傳熱管的定期檢查極為重要，而傳熱管的在役檢修和評估極為復雜。

目前，在蒸汽發生器傳熱管檢查中，按照核電站輻射防護的要求，需要將自動檢測裝置伸入蒸汽發生器內部對傳熱管進行檢測，要檢測的傳熱管位于蒸汽發生器管板的孔中。而采用爬行機器人進行傳熱管檢測是主流研究方向，爬行機器人帶有檢測裝置并設有多個機械手，將機器人送到蒸汽發生器管板的下方，該機器人可通過機械手插入到傳熱管內孔中吊在管板下方爬行并檢測，這種方法結構較為緊湊，動作靈活，檢測效率較高，但現在使用的機械手裝置均為兩級氣缸工作形式，卡爪所需抓緊力實際上僅由第二級氣缸提供，第一級氣缸僅用于卡爪的收縮和伸出，功能單一且結構復雜笨重，針對檢測機器人剛度一定時重量越輕，卡爪抓緊效果越好，安全性更高，且更加靈活等優點，需要一種更為輕便可靠的機械手驅動裝置。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明為解決現有技術中存在的問題采用的技術方案如下：

一種單缸單活塞內孔用機械手，其特征在于：包括氣缸、鎖和卡爪，所述氣缸包括缸體、活塞和活塞桿，所述活塞將氣缸內部分為前腔室和后腔室兩部分，所述前腔室和后腔室均設有通氣口；

鎖包括保持架、鎖球和導向塊，所述保持架可上下移動的套在活塞桿上，保持架設有多個徑向對稱分布的滑槽，所述滑槽內設有可自由滑動的導向塊和兩個鎖球，所述兩個鎖球設于導向塊兩端，所述活塞桿和前腔室上部的氣缸內壁均設有與鎖球相配合的半球形凹槽；所述前腔室頂部設有一開口，所述保持架上方設有固定相連的導向套，所述導向套與該開口內徑密封配合；

所述活塞桿上半球形凹槽的上方處設有與保持架上表面相接觸的圓臺，活塞桿上部設有向外傾斜的凸臺，所述活塞桿上端可通過導向套從前腔室頂部的開口伸出，所述卡爪下端與鎖固定相連，卡爪上端套在活塞桿上部周圍，當活塞桿相對于鎖向上伸出時，向外傾斜的凸臺將卡爪上端向四周頂開從而使卡爪卡緊在管內。通過本裝置結構，活塞可以帶動鎖和卡爪一起向上運動，卡爪伸入管內時，通過鎖鎖住卡爪不動，活塞繼續帶動活塞桿向上運動，通過活塞桿上部向外傾斜的凸臺將卡爪的磁性伸縮塊推向四周，從而在管內壁卡住。

作為改進，所述卡爪包括基體和多個磁性伸縮塊，所述基體為設于導向套內的中空管，基體底部與導向套固定連接，基體上部套在活塞桿周圍，基體上部設有多個伸縮孔，所述磁性伸縮塊外周向為圓弧狀，磁性伸縮塊內面設有多個內凸錐塊，所述內凸錐塊通過伸縮孔伸入基體內與活塞桿上向外傾斜的凸臺相配合，當活塞桿相對于基體向上運動時，通過向外傾斜的凸臺和內凸錐塊相配合擠壓將磁性伸縮塊向四周頂開從而使卡爪卡緊在管內。

作為改進，所述活塞桿上部向外傾斜的凸臺為多瓣整體結構，向外傾斜的凸臺與伸縮塊的內凸錐塊配合滑動的外表面為平面或弧面兩種形式。

作為改進，所述磁性伸縮塊沿基體周向均勻分布，其數量有2-10個，使得卡爪在管內卡緊時受力均勻，從而卡得更緊，松開時也容易復位。

作為改進，所述活塞桿上向外傾斜的凸臺按照不同高度方向分設有多組，所述伸縮孔和磁性伸縮塊上內凸錐塊也相應的設有多組。通過不同高度向外傾斜的凸臺和內凸錐塊分組，使得卡爪在管內上下均有卡緊受力，使得卡緊和松開過程更順暢。

卡爪與管內壁卡得更牢固所述滑槽有3-8個。

本發明有益效果是：

本發明的氣缸結構中，將傳統的兩級氣缸結構簡化為單缸單活塞結構，活塞將氣缸腔體分為前、后兩個腔室，實現卡爪的伸縮和抓緊，結構簡單，重量減輕。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明中鎖部位的保持架結構示意圖；

圖3為本發明卡爪結構部分分解示意圖；

圖4為本發明實施例中的各階段運動狀態結構示意圖；

圖5為本發明實施例部分結構尺寸關系圖；

圖6為導向塊和鎖球尺寸關系圖；、

圖7中a和b分別為活塞桿兩種結構實施例示意圖；

圖8為圖7中a活塞桿實施例的與卡爪結構示意圖。