[发明专利]一种单缸单活塞内孔用机械手

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于蒸汽发生器传热管检测机器人的机械手，具体涉及一种单缸单活塞内孔用机械手。

背景技术

在压水堆核电站中，蒸汽发生器是一回路系统的一个主设备，其主体由数千根倒置的U形传热管组成，用来把一回路水从核反应堆中带出的热量传给二回路水，以产生蒸汽。蒸汽发生器发生事故的主要原因是传热管破裂，传热管一旦破裂，一回路的放射性冷却剂将进入二回路，发生冷却剂流失事故，造成核污染。因此蒸汽发生器传热管的定期检查极为重要，而传热管的在役检修和评估极为复杂。

目前，在蒸汽发生器传热管检查中，按照核电站辐射防护的要求，需要将自动检测装置伸入蒸汽发生器内部对传热管进行检测，要检测的传热管位于蒸汽发生器管板的孔中。而采用爬行机器人进行传热管检测是主流研究方向，爬行机器人带有检测装置并设有多个机械手，将机器人送到蒸汽发生器管板的下方，该机器人可通过机械手插入到传热管内孔中吊在管板下方爬行并检测，这种方法结构较为紧凑，动作灵活，检测效率较高，但现在使用的机械手装置均为两级气缸工作形式，卡爪所需抓紧力实际上仅由第二级气缸提供，第一级气缸仅用于卡爪的收缩和伸出，功能单一且结构复杂笨重，针对检测机器人刚度一定时重量越轻，卡爪抓紧效果越好，安全性更高，且更加灵活等优点，需要一种更为轻便可靠的机械手驱动装置。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种单缸单活塞内孔用机械手，其特征在于：包括气缸、锁和卡爪，所述气缸包括缸体、活塞和活塞杆，所述活塞将气缸内部分为前腔室和后腔室两部分，所述前腔室和后腔室均设有通气口；

锁包括保持架、锁球和导向块，所述保持架可上下移动的套在活塞杆上，保持架设有多个径向对称分布的滑槽，所述滑槽内设有可自由滑动的导向块和两个锁球，所述两个锁球设于导向块两端，所述活塞杆和前腔室上部的气缸内壁均设有与锁球相配合的半球形凹槽；所述前腔室顶部设有一开口，所述保持架上方设有固定相连的导向套，所述导向套与该开口内径密封配合；

所述活塞杆上半球形凹槽的上方处设有与保持架上表面相接触的圆台，活塞杆上部设有向外倾斜的凸台，所述活塞杆上端可通过导向套从前腔室顶部的开口伸出，所述卡爪下端与锁固定相连，卡爪上端套在活塞杆上部周围，当活塞杆相对于锁向上伸出时，向外倾斜的凸台将卡爪上端向四周顶开从而使卡爪卡紧在管内。通过本装置结构，活塞可以带动锁和卡爪一起向上运动，卡爪伸入管内时，通过锁锁住卡爪不动，活塞继续带动活塞杆向上运动，通过活塞杆上部向外倾斜的凸台将卡爪的磁性伸缩块推向四周，从而在管内壁卡住。

作为改进，所述卡爪包括基体和多个磁性伸缩块，所述基体为设于导向套内的中空管，基体底部与导向套固定连接，基体上部套在活塞杆周围，基体上部设有多个伸缩孔，所述磁性伸缩块外周向为圆弧状，磁性伸缩块内面设有多个内凸锥块，所述内凸锥块通过伸缩孔伸入基体内与活塞杆上向外倾斜的凸台相配合，当活塞杆相对于基体向上运动时，通过向外倾斜的凸台和内凸锥块相配合挤压将磁性伸缩块向四周顶开从而使卡爪卡紧在管内。

作为改进，所述活塞杆上部向外倾斜的凸台为多瓣整体结构，向外倾斜的凸台与伸缩块的内凸锥块配合滑动的外表面为平面或弧面两种形式。

作为改进，所述磁性伸缩块沿基体周向均匀分布，其数量有2-10个，使得卡爪在管内卡紧时受力均匀，从而卡得更紧，松开时也容易复位。

作为改进，所述活塞杆上向外倾斜的凸台按照不同高度方向分设有多组，所述伸缩孔和磁性伸缩块上内凸锥块也相应的设有多组。通过不同高度向外倾斜的凸台和内凸锥块分组，使得卡爪在管内上下均有卡紧受力，使得卡紧和松开过程更顺畅。

卡爪与管内壁卡得更牢固所述滑槽有3-8个。

本发明有益效果是：

本发明的气缸结构中，将传统的两级气缸结构简化为单缸单活塞结构，活塞将气缸腔体分为前、后两个腔室，实现卡爪的伸缩和抓紧，结构简单，重量减轻。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中锁部位的保持架结构示意图；

图3为本发明卡爪结构部分分解示意图；

图4为本发明实施例中的各阶段运动状态结构示意图；

图5为本发明实施例部分结构尺寸关系图；

图6为导向块和锁球尺寸关系图；、

图7中a和b分别为活塞杆两种结构实施例示意图；

图8为图7中a活塞杆实施例的与卡爪结构示意图。