CN105773651A - 一种多功能取盖机械手设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核废料运输设备领域，特别涉及一种多功能取盖机械手设备，用于拆卸核废料桶的盖，其包括：主体架，主体架通过一升降装置安装于外部的机构上；连杆机构，连杆机构数量等于或大于三组，布置在主体架四周，呈圆周阵列；连杆机构包括一朝向主体架外侧移动的自由端，用于配合对应盖的内壁凹槽，自由端相对主体架呈曲线运动，该曲线路径开口向上，所有连杆机构上的自由端同步运动；本发明的目的在于提供一种适应性更强的、针对更多种核废料桶盖结构的多功能取盖机械手设备，该设备也可推广至其他领域涉及开盖封盖动作的设备中。

Description

一种多功能取盖机械手设备

技术领域

本发明涉及核废料运输设备领域，特别涉及一种多功能取盖机械手设备。

背景技术

机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，是用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，是最早出现的工业机器人。如今，自动化领域已经越来越普及，各行各业对自动化的要求也越来越趋依赖性，而且自动化在生产效率上的作用也愈加凸显，市面上也出现各种机械手，然后很多只是简单实现这样一种功能，其智能性并没有体现出来，同时工作的过程也会存在部分缺点，这同时也将对工业生产效率造成影响。

本申请的结构用于核废料相关领域，由于核废料具有强的放射性对人会带来伤害，所以对于核废料的处理，一直是一个核工业人士相当关心的问题，因为其关系到核工业相关部门一线工人的生命安全。尤其是在对于核废料的封装问题和运输问题上显得更加迫切，因此，将这一领域的工业自动化带动起来是人类面临的重大挑战，而专利号为201020132713.0的中国专利揭示了一种智能螺栓拧紧机，其实现了对水泥固化线上的水泥桶进行自动开盖和封盖操作。

然而，就目前已有的设备而言，由于核废料桶盖子结构的特殊性，一般的核废料桶的开封盖装置依然存在以下缺点：

现目前的对于核废料桶的开封盖操作虽能够实现自动化，通过3个三轴气缸组成的取盖机构完成取盖与放盖动作，但其灵活性和安全性、稳定性和控制精度方面存在较大问题，如，当发生气缸运动行程有差异（气缸越多，不同的取盖机构分支越容易形成差异）及当螺栓未完全拧完就进行取桶盖动作等未知安全隐患情况时，从而导致对核废料处理效率低下以及其带来的潜在对于人体的放射性伤害以及局限性，同时，还有最重要的一点：核废料桶的盖子也在不断地进行改进，以前核废料桶的盖子结构较简单，通过气缸控制向外的顶出装置，水平移动，就可以抵到盖子的内部的环状的槽，向上提起即可，但是现在新的核废料桶的盖子上会有部分可形成阻挡的结构，这种情况下现有技术中的气缸结构的取盖结构由于是水平地向两端支出撑杆而无法使用，需要一种新的取盖结构来解决这个问题，另外，当因为工作需求对桶盖的体积与重量有所改变时，现有取盖机构可能无法正常完成取盖动作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适应性更强的、针对更多种核废料桶盖结构的多功能取盖机械手设备。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种多功能取盖机械手设备，用于拆卸核废料桶的盖，其包括：

主体架，所述主体架通过一升降装置安装于外部的机构上；

连杆机构，所述连杆机构数量等于或大于三组，布置在主体架四周，呈圆周阵列；

所述连杆机构包括一朝向主体架外侧移动的自由端，用于配合对应所述盖的内壁凹槽，所述自由端相对主体架呈曲线运动，该曲线路径开口向上，所有所述连杆机构上的所述自由端同步运动。

相对现有技术，把自由端现有的水平支出的方式，改为向上摆动的方式，运动轨迹为曲线，这种结构设置，可以解决现在新型的废料桶盖上干涉的问题，比如，现在有一些废料桶盖的槽和以前的不一样，以前就是一个横向的槽，以前的取盖机构的自由端水平支出配合在这个槽内就可以了，但是现在新的废料桶盖内部的这个槽有一些是斜向上的，如果还是以前的取盖结构那样水平支出，就无法完成配合；

所以，本申请的这种曲线路径的设置，在支出过程中，可以与斜向的槽相配合，可以有效地解决这个问题，适应性更强（相对现有技术，本申请中的连杆机构采用导杆机构，借鉴了工业搬运中码垛机器人在承重方面的优点，使改进后的结构较原机构相比可以承受更大的力，因而可以使机构可以通过改变尺寸及电机等参数应用于不同场合）。

作为本发明的优选方案，所述自由端的顶部设置有第一压力传感器（用于检测主体架受到的向下的压力，并能够设置阈值，配合电机驱动器，当所受压力突破阈值后，升降装置停止升降），在实际使用情况中，当螺栓未完全拧完就进行取桶盖动作等未知安全隐患情况时，会导致对核废料处理效率低下以及其带来的潜在对于人体的放射性伤害以及局限性，通俗一点来说，就是在盖子还没有达到提起要求的时候，强制提起盖子会导致核燃料桶倾翻造成事故，而本申请再自由端的顶部设置第一压力传感器，比如应变片之类的，实现根据盖子的实际重量设定一个阈值，当超过这个阈值后，说明机械手不仅只提起了盖子，还拉动了下面的核燃料桶，可以在超过阈值后立即停止工作（可以在超过阈值后结合电机驱动器设置电机扭矩限制从而立即停止工作），防止事故发生，极大地提高安全性能，而且，结构设计非常简单，在核燃料桶取盖机构这个领域，还没有这种如此简单地解决这个问题的方案，比如，采用应变片的话，相当于只是附着在机械手自由端上的一个部件，造价非常低，经济性能好。

作为本发明的优选方案，所述取盖机构采用连杆机构，包括转动副和第一低副，所述第一低副包括移动副或螺旋副，采用这种电动控制连杆结构的方式相比现有技术的液压、气压来说，更稳定，出错率低，传动稳定，比如现有技术中气缸结构造成的不同自由端的行程差距，在本申请中可以大大避免。

作为本发明的优选方案，所述转动副包括长杆和短杆，长杆和短杆一端均铰接于主体架上，形成所述转动副，所述长杆设置于所述短杆上方，短杆的另一端通过第一装置连接于长杆中部形成所述第一低副，结构优化良好，设计科学简单，成本低，工作状态稳定，同时方便维修和更换。

作为本发明的优选方案，所述第一低副为移动副，所述第一装置为滑块，滑块安装于所述长杆内部并能够沿长杆滑动，所述短杆连接在所述滑块上，所述长杆内设置有驱动丝杆转动的第一驱动装置。

作为本发明的优选方案，所述第一低副为螺旋副，所述滑块为连接环和丝杆螺母的组合结构，所述长杆上设置有对应的丝杆，丝杆上设置有对应的所述丝杆螺母，其与丝杆螺纹联接，所述丝杆螺母与连接环固定在一起，所述长杆内设置有驱动丝杆转动的第一驱动装置，螺旋副上通过对第一驱动装置中结合驱动程序对丝杆螺母行程进行设置，并在长杆内部最上端设置机械限位，防止所述自由端伸出过长，对核废料桶盖结构造成损伤。

作为本发明的优选方案，不同的所述长杆间分别通过空心圆环刚性联接，不同的所述短杆间也分别通过空心圆环刚性联接，能够起辅助作用（使所有长杆和短杆同步地转动，使机械手的加持效果更好），同时也能起到机械限位的作用，在所有机构同步措施中机械同步乃是最可靠的方式。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

安全性、可靠性、适应性更强的，可针对更多种不同规格的核废料桶盖结构，更可适用于其他场合的开盖封盖装置。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明连杆机构结构示意图；

图中标记：1-空心圆环，2-长杆，3-短杆，4-电机及丝杆减速器，5-第一压力传感器，6-主体架，7-自由端，8-连接环，9-丝杆螺母连接套，10-丝杆。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1、2，一种多功能取盖机械手设备，用于拆卸核废料桶的盖，其包括：

主体架6，所述主体架6通过一升降装置安装于外部的机构上；

连杆机构，所述连杆机构数量等于或大于三组，本实施例中为四组，布置在主体架6四周，呈圆周阵列；

所述连杆机构包括一朝向主体架6外侧移动的自由端7，用于配合对应所述盖的内壁凹槽，所述自由端7相对主体架6呈曲线运动，该曲线路径开口向上，所有所述连杆机构上的所述自由端7同步运动。

所述自由端7的顶部设置有第一压力传感器5，本实施例中为应变片，结合电机驱动器对升降装置设置扭矩限制，当应变片读取的压力突破阈值，控制升降装置的电机停止动作。

所述连杆机构包括转动副和第一低副，所述第一低副包括移动副或螺旋副。

所述转动副包括长杆2和短杆3，长杆2和短杆3一端均铰接于主体架6上，形成所述转动副，所述长杆2设置于所述短杆3上方，短杆3的另一端通过第一装置连接于长杆2中部形成所述第一低副。

所述第一低副可为移动副，这种情况下，所述第一装置为滑块，具体的，本实施例中，该滑块是连接环8和丝杆螺母的组合结构，滑块安装于所述长杆2内部并能够沿长杆2滑动，所述短杆3连接在所述滑块上，所述第一低副为螺旋副（即所述丝杆螺母实现的功能），所述长杆2内设置有对应的丝杆10（穿设在丝杆螺母中），所述连接环8与丝杆10通过丝杆螺母连接套9实现螺纹连接，所述长杆2内设置有驱动丝杆10转动的第一驱动装置，所述丝杆10为丝杆减速器一部分，通过电机及驱动器4驱动丝杆10转动，从而驱动连接环8及螺母连接套9运动。

本实施例中，相邻的所述长杆2间分别通过空心圆环1进行刚性连接，相邻的所述短杆3间分别通过空心圆环1进行刚性连接，本实施例中，所述空心圆环1数量为2个，均为主体架6中心轴为轴水平设置，上下两个空心圆环1相互平行。

Claims (7)

1.一种多功能取盖机械手设备，用于拆卸核废料桶的盖，其包括：

主体架，所述主体架通过一升降装置安装于外部的机构上；

连杆机构，所述连杆机构数量等于或大于三组，布置在主体架四周，呈圆周阵列；

所述连杆机构包括一朝向主体架外侧移动的自由端，用于配合对应所述盖的内壁凹槽，所述自由端相对主体架呈曲线运动，该曲线路径开口向上，所有所述连杆机构上的所述自由端同步运动。

2.根据权利要求1所述的一种多功能取盖机械手设备，其特征在于，所述自由端的顶部设置有第一压力传感器，用于检测主体架受到的向下的压力，并能够设置阈值，配合电机驱动器，当所受压力突破阈值后，升降装置停止升降。

3.根据权利要求2所述的一种多功能取盖机械手设备，其特征在于，所述连杆机构包括转动副和第一低副，所述第一低副包括移动副或螺旋副。

4.根据权利要求3所述的一种多功能取盖机械手设备，其特征在于，所述转动副包括长杆和短杆，长杆和短杆一端均铰接于主体架上，形成所述转动副，所述长杆设置于所述短杆上方，短杆的另一端通过第一装置连接于长杆内部形成所述第一低副。

5.根据权利要求4所述的一种多功能取盖机械手设备，其特征在于，所述第一低副为移动副，所述第一装置为滑块，滑块安装于所述长杆内部并能沿长杆滑动，所述短杆连接在所述滑块上，所述长杆内设置有驱动丝杆转动的第一驱动装置。

6.根据权利要求5所述的一种多功能取盖机械手设备，其特征在于，所述第一低副为螺旋副，所述滑块为连接环和丝杆螺母的组合结构，所述长杆内设置有对应的丝杆，丝杆上设置有对应的所述丝杆螺母，其与丝杆螺纹联接，所述丝杆螺母与连接环固定在一起，通过驱动所述第一驱动装置驱动丝杆螺母运动，从而驱动所述连接环运动。

7.根据权利要求6所述的一种多功能取盖机械手设备，其特征在于，不同的所述长杆间分别通过空心圆环刚性联接，不同的所述短杆间也分别通过空心圆环刚性联接。