CN105895181A - 一种用于中低放射性废物桶的抓取装置 - Google Patents

Abstract

一种用于中低放射性废物桶的抓取装置，包括主支架、抓取电机丝杆、传动螺母盘和多个单爪部件；其中，抓取电机丝杆固定在主支架的中心，传动螺母盘通过螺纹旋接于抓取电机丝杆上且受该抓取电机丝杆的旋转驱动而沿垂直方向上下移动，多个单爪部件呈辐射状连接于传动螺母盘和主支架上；抓取电机丝杆旋转驱动传动螺母盘沿垂直方向移动，拉动多个单爪部件同步向心收拢或离心张开，实现复式爪机构对中低放射性废物桶的应力均匀的无损夹持或放置，同时通过万向轮的滚动作用实现抓取装置整体对中低放射性废物桶的自动对心。本发明改善了废料桶的受力状况，避免了破损，提高了废料桶在空中搬运过程中的稳定性，同时实现了起吊过程中机械爪与废料桶的自动对心。

Description

一种用于中低放射性废物桶的抓取装置

技术领域

本发明涉及一种搬运工具，具体涉及一种用于中低放射性废物桶的抓取装置，属于机械技术领域。

背景技术

在核电站的运行过程当中，不可避免地需要对使用过的、残留有中、低放射性的衣裤和用具进行处理。目前处理的一般方法是，将这些存在放射性的物品放入废料桶，再装入混凝土填充，然后将桶密封处理。填充混凝土后的废料桶重量在200kg-400kg之间，桶壁厚度大于等于4mm。在处理这些废物桶之前，先要将废物桶从放置区域搬运到一个旋转检测台上，检测其放射性后，再搬运回放置区域。为了尽可能减少工作人员暴露在放射性环境中的时间，在目前运行的核电站中该搬运工作由行车-机械爪系统执行。但是该行车-机械爪系统存在如下几点缺陷：

1、机械爪的位置完全由行车决定，在无辅助作用的条件下，起吊抓取过程中机械爪中轴与废料桶中轴很难重合，若机械爪强行抱合废料桶，则容易发生废料桶与地面发生摩擦而破裂的事故，甚至是废料桶倾覆这种严重事故。

2、机械爪采用四点接触的抱合方式，与桶的接触点分布在桶的上加强筋环周的四等分点上。因此，四等分点所在上加强筋的位置即为桶的危险点，而这些危险点会出现极端应力状况，容易发生桶壁撕裂等事故。此外，在工人操作过程中，由于没有适当的指示系统，四点抱合可能会对桶壁造成意外挤压，引发桶壁破裂等事故。

3、废料桶在空中搬运过程中，由于限位机构的缺失，行车的振动会引发废料桶的意外摆动，给搬运带来安全隐患。

4、当废料桶向下放置时，由于没有适当的对心机构，桶的中轴有极大可能与旋转检测台的旋转轴存在较大偏心距，这会导致当检测台旋转时由于离心力大于桶与检测台的静摩擦力而造成的废料桶滑移，从而带来安全隐患。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种用于中低放射性废物桶的抓取装置，改善废料桶的受力状况，避免破损，提高废料桶在空中搬运过程中的稳定性，同时实现起吊过程中机械爪与废料桶的自动对心。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种用于中低放射性废物桶的抓取装置，其特征在于，所述抓取装置包括：

主支架，包括承重平面框架和多根支架长臂，该承重平面框架水平地设置于顶部，该多根支架长臂沿垂直方向设置且上端与所述承重平面框架固定连接，所述多根支架长臂圆周均等地呈辐射状分布于该承重平面框架的周边；

抓取电机丝杆，固定安装在所述主支架的承重平面框架的中心，包括丝杆部和连接并驱动该丝杆部的电机部，所述丝杆部向下沿垂直方向伸出所述承重平面框架的下方；

传动螺母盘，中心设有螺纹孔，旋接于所述抓取电机丝杆的丝杆部上且受该丝杆部的旋转驱动而沿垂直方向上下移动；

多个单爪部件，呈辐射状连接于所述传动螺母盘上且一一对应地分别与所述主支架的多根支架长臂连接；每一单爪部件包括轮式探针机构、复式爪机构、驱动连杆和至少二根传动连杆，所述轮式探针机构包括有升降电机丝杆、通过导轨部连接起来的固定杆架和滑动杆架，所述升降电机丝杆的电机部固定于所述固定杆架上，该升降电机丝杆的丝杆部通过螺纹连接于所述滑动杆架上，并且所述升降电机丝杆的丝杆部旋转驱动该滑动杆架在所述导轨部上沿垂直方向作相对于所述固定杆架的上下移动，所述滑动杆架的下端连接有万向轮，该万向轮绕垂直轴线旋转且在地面上滚动，所述复式爪机构固定连接于所述固定杆架的下端，包括相互平行且固定连接的主爪和至少一个辅爪，该主爪和辅爪的内侧均设有能够同步抱夹所述中低放射性废物桶的外壁的夹持缘，所述传动连杆一端铰接于所述固定杆架上，另一端铰接于所述主支架的支架长臂上，各传动连杆相互平行且与所述固定杆架和支架长臂构成平行四边形连杆机构，所述驱动连杆一端铰接于所述传动螺母盘的外周，另一端铰接于任一所述传动连杆的中部；

所述抓取电机丝杆旋转驱动所述传动螺母盘沿垂直方向移动，拉动多个单爪部件同步向心收拢或离心张开，实现所述复式爪机构对所述中低放射性废物桶的应力均匀的无损夹持或放置，同时通过所述轮式探针机构的万向轮的滚动作用，实现整体所述抓取装置对所述中低放射性废物桶的自动对心。

进一步地，所述的单爪部件的数量与所述支架长臂的数量相同且为至少三个。

进一步地，所述的主爪的夹持缘和辅爪的夹持缘为弧形且与所述中低放射性废物桶的外壁形状吻合。

进一步地，所述的驱动连杆和传动连杆均在垂直面内摆动。

进一步地，位于最上方的所述传动连杆铰接于所述支架长臂的中部，该传动连杆的上侧设有与所述驱动连杆铰接的突出部。

进一步地，所述的主爪和辅爪均为水平设置。

与现有技术相比，本发明取得了下述有益效果：

1、由于采用了轮式探针机构，万向轮的滚动摩擦力小于废料桶与地面的静摩擦力，抓取装置无法推动废料桶，因此在抓取过程中，辐射状的多个单爪部件通过万向轮的滚动作用，自动以静止的废料桶为中心同步地向心收拢，从而实现了整体所述抓取装置对废物桶的自动对心。

2、由于复式爪机构具有不止一个抓取爪，对废料桶的形状偏差有一定的容错性，因而不仅使得桶壁和桶加强筋的受力均匀，状态得到改善，避免了废料桶遭到挤压而破坏的情况，而且提高了废料桶在搬运移动过程中夹持的稳定性。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的结构立体示意图。

图3为主支架的结构示意图。

图4为大旋转铰链的结构示意图。

图5为升降电机丝杆的结构示意图。

图6为传动螺母盘的结构示意图。

图7为小旋转铰链的结构示意图。

图8为单爪部件的结构示意图。

图9为轮式探针机构的结构示意图。

图10为导轨部、固定杆架和滑动杆架的结构示意图。

图11为万向轮的结构示意图。

图12为复式爪机构的结构示意图。

图13为第一传动连杆的结构示意图。

图14为第二传动连杆、第三传动连杆的结构示意图。

图中：

1抓取电机丝杆，101电机部，102丝杆部，2升降电机丝杆，3主支架，301承重平面框架，302支架长臂，4传动螺母盘，401螺纹孔，5大旋转铰链，6小旋转铰链，7驱动连杆，801第一传动连杆，802第二传动连杆，803第三传动连杆，811突出部，9复式爪机构，901主爪，902辅爪，903支架，904夹持缘，10轮式探针机构，11万向轮，110固定杆架，120滑动杆架，130导轨部。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，以下的实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所作出的任何修改、等同替换、变型和改进，均应属于本发明的保护范围。

本实施例提供了一种用于中低放射性废物桶的抓取装置，不仅改善了废物桶的受力状态，提高了废料桶在搬运移动过程中夹持的稳定性，而且实现了抓取时所述装置对废物桶的自动对心。

请结合参阅图1和图2，本实施例所述抓取装置包括主支架3、抓取电机丝杆1、传动螺母盘4和多个单爪部件。

所述主支架3主要起到对整体结构的支持作用，同时承担搬运物的主要载荷；该主支架3分为两部分：水平地设置于顶部的承重平面框架301和与该承重平面框架301连接的多根支架长臂302，该支架长臂302的数量至少为三根，如可以是三根、四根、五根、六根等等。请参阅图3，本实施例中，所述支架长臂302的数量为四根，所述承重平面框架301为田字型结构，该田字型的中心设有通孔。四根所述支架长臂302为杆状件，沿垂直方向设置，并且上端与所述承重平面框架301固定连接；该四根支架长臂302圆周均等地且呈辐射状分布于该承重平面框架301的周边，即分别固定连接在所述承重平面框架301的田字型结构外围正方形的四条边的中心位置。在每根主支架长臂302向外侧的那一面上，自上而下等距离地固定有多个大旋转铰链5，本实施例中，该大旋转铰链5的数量为三个，并且第一个大旋转铰链5的固定位置在所述主支架长臂302的中点附近。所述大旋转铰链5的旋转方向沿该主支架长臂302的长度方向，即在垂直面内。

所述大旋转铰链5的形状见图4，该大旋转铰链5的底部为正方形的标准旋转铰链，并与传动连杆匹配。

所述抓取电机丝杆1用于为整个装置提供动力，固定安装在所述主支架3的承重平面框架301的中心；请参阅图5，该抓取电机丝杆1包括丝杆部102和电机部101，所述电机部101固定在所述承重平面框架301的上面，所述丝杆部102穿过所述承重平面框架301中心的通孔，向下沿垂直方向伸出所述承重平面框架301的下方；该电机部101连接所述丝杆部102并且驱动该丝杆部102旋转。

请参阅图6，所述传动螺母盘4为正方形厚板，中心设有螺纹孔401。所述传动螺母盘4通过螺纹连接在所述抓取电机丝杆1的丝杆部102上，受该丝杆部101旋转的驱动该传动螺母盘4能够沿垂直方向上下移动。在正方形的传动螺母盘4的四条边上，每条边的两个端点上固定了两个小旋转铰链6，该小旋转铰链6的旋转方向垂直于该传动螺母盘4平面的方向，即在垂直面内。

所述小旋转铰链6的形状见图7，该小旋转铰链6的底部为正方形的标准旋转铰链，并与所述驱动连杆7匹配。

所述多个单爪部件呈辐射状地且以所述承重平面框架301的中心为对称地连接于所述传动螺母盘4上，并且该多个单爪部件一一对应地分别与所述主支架3的多根支架长臂302连接。所述多个单爪部件能够同步向中心收拢实现对所述中低放射性废物桶的夹持，或者同步离开中心张开实现对所述中低放射性废物桶的放置。所述的单爪部件的数量与所述支架长臂302的数量相同且为至少三个，如可以是三个、四个、五个、六个等等。本实施例中，所述单爪部件的数量与所述支架长臂的数量相同，为四个。

请参阅图8，每一单爪部件包括轮式探针机构10、复式爪机构9、驱动连杆7和至少二根传动连杆。

请参阅图9，所述轮式探针机构10包括有升降电机丝杆2、万向轮11、导轨部130、固定杆架110和滑动杆架120。请参阅图10，所述固定杆架110和滑动杆架120通过导轨部130连接起来。所述升降电机丝杆2的电机部固定于所述固定杆架110上，该升降电机丝杆2的丝杆部通过螺纹连接于所述滑动杆架120上；所述升降电机丝杆2的电机部为所述导轨部130的伸长和缩短提供动力，当该升降电机丝杆2的电机部驱动丝杆部转动时，该丝杆部旋转驱动所述导轨部130伸长或缩短，所述滑动杆架120与所述固定杆架110沿垂直方向上下作相对移动。

所述万向轮11安装于所述滑动杆架120的下端，见图11，该万向轮11绕垂直轴线旋转且在地面上滚动，起到短时间承重与移动的作用。

所述复式爪机构9起到抱合并夹持所述中低放射性废物桶的作用，固定连接于所述固定杆架110的下端。请参阅图12，该复式爪机构9包括相互平行的主爪901和至少一个辅爪902，即辅爪902可以根据实际需要设置二个或以上；本实施例中，所述辅爪902的数量为一个，该辅爪902与主爪901通过一与所述辅爪902成135°角的铝合金的支架903相互焊接固定连接成一整体。所述的主爪901和辅爪902均为水平设置，该主爪901固定连接在所述固定杆架110的下端。所述的主爪901和辅爪902的内侧均设有能够同步抱夹所述中低放射性废物桶的外壁的夹持缘904，该夹持缘904为弧形且与所述中低放射性废物桶的外壁形状吻合；四个单爪部件上的夹持缘904在合抱时，能够与所述中低放射性废物桶的外壁和加强筋紧密接触，保证了夹持的可靠性和稳定性。

所述单爪部件包括至少二根传动连杆。本实施例中，每一单爪部件包括三根传动支架：自上而下为第一传动连杆801、第二传动连杆802和第三传动连杆803，共四组十二件。请参阅图13，位于最上方的所述第一传动连杆801为方形截面铝合金件，上侧设有与所述驱动连杆7铰接的突出部811。所述第二传动连杆802和第三传动连杆803同样为方形截面铝合金件，见图14。所述第一传动连杆801、第二传动连杆802和第三传动连杆803相互平行地布置，一端通过大旋转铰链5与所述主支架3的支架长臂302相铰接，另一端通过大旋转铰链5与所述轮式探针机构10的固定杆架110相铰接，其中，所述第一传动连杆801铰接于位于所述主支架长臂302中点附近的第一个大旋转铰链5上。所述第一传动连杆801、第二传动连杆802和第三传动连杆803与所述固定杆架110和支架长臂302构成双平行四边形连杆机构。所有的三根传动连杆均在垂直面内摆动。

所述驱动连杆7为方形截面的铝合金杆件，能够与所述小旋转铰链6匹配，该驱动连杆7一端铰接于所述传动螺母盘4的外周，另一端铰接于任一所述传动连杆的中部，本实施例中，该驱动连杆7铰接于所述第一传动连杆801的的突出部811；所述的驱动连杆7在垂直面内摆动。

所述抓取电机丝杆1旋转驱动所述传动螺母盘4沿垂直方向移动，从而拉动多个单爪部件同步向心收拢或离心张开，实现所述复式爪机构9对所述中低放射性废物桶的应力均匀的无损夹持或放置，同时通过所述轮式探针机构10的万向轮11的滚动作用，实现整体所述抓取装置对所述中低放射性废物桶的自动对心。

本实施例的工作过程为：

1、工人操纵行车，将所述抓取装置悬停于所述中低放射性废物桶的上方；抓取电机丝杆1旋转驱动所述传动螺母盘4向上，带动复式爪机构9张开；升降电机丝杆2旋转驱动滑动杆架120在导轨部130上沿垂直方向向上收起，准备进行抓取作业。

2、行车操纵抓取装置慢慢降下到靠近废料桶的合适位置，此时升降电机丝杆2驱动滑动杆架120向下伸长，使得整个抓取装置依靠滑动杆架120和万向轮11站立在地面上，同时行车与抓取装置连接的钢缆稍松弛。

3、抓取电机丝杆1旋转驱动所述传动螺母盘4向下，带动复式爪机构9向中心合拢，此时由于抓取装置与废料桶未能对心，复式爪机构9的四组主爪901和辅爪902中会有一到两组先碰到废料桶；但是废料桶与地面的静摩擦力要远大于轮式探针机构10底部的万向轮11与地面的滚动摩擦力，因此，万向轮11的滚动使复式爪机构9发生滑移，而废料桶静止不动，随着复式爪机构9的不断闭合，主爪901和辅爪902会逐渐靠拢废料桶，夹持缘904最终与中低放射性废物桶外壁和加强筋紧密接触，从而实现以所述中低放射性废物桶为准的完全对心。

4、升降电机丝杆2驱动滑动杆架120进一步向下伸长，使复式爪机构9夹持废料桶上升，并略高于地面。

5、行车将抓取装置连同废料桶一同吊升到搬运高度；在刚刚进行提升时，万向轮11会再次相对地面移动，这是因为复式爪机构9在抱合的时候改变了相对行车的位置，需要通过这个过程来回到行车的正下方，而此时废料桶已经被抬离地面，因此不会对废料桶造成伤害。

6、滑动杆架120在抓取装置上升的过程中慢慢提升，行车将抓取装置和中低放射性废物桶移动到检测台的上方并下降。

7、滑动杆架120向下伸长，万向轮11落地，由于检测台上有辅助定位用的、匹配轮式探针机构10的凹槽，在该凹槽的辅助下，行车将废料桶对准检测台中心并放置在检测台上。

8、抓取电机丝杆1旋转驱动所述传动螺母盘4向上，带动复式爪机构9张开，行车抬升，爪桶完全分离，轮式探针机构10回收，准备进行下一次抓取。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种用于中低放射性废物桶的抓取装置，其特征在于，所述抓取装置包括：

主支架，包括承重平面框架和多根支架长臂，该承重平面框架水平地设置于顶部，该多根支架长臂沿垂直方向设置且上端与所述承重平面框架固定连接，所述多根支架长臂圆周均等地呈辐射状分布于该承重平面框架的周边；

抓取电机丝杆，固定安装在所述主支架的承重平面框架的中心，包括丝杆部和连接并驱动该丝杆部的电机部，所述丝杆部向下沿垂直方向伸出所述承重平面框架的下方；

传动螺母盘，中心设有螺纹孔，旋接于所述抓取电机丝杆的丝杆部上且受该丝杆部的旋转驱动而沿垂直方向上下移动；

多个单爪部件，呈辐射状连接于所述传动螺母盘上且一一对应地分别与所述主支架的多根支架长臂连接；每一单爪部件包括轮式探针机构、复式爪机构、驱动连杆和至少二根传动连杆，所述轮式探针机构包括有升降电机丝杆、通过导轨部连接起来的固定杆架和滑动杆架，所述升降电机丝杆的电机部固定于所述固定杆架上，该升降电机丝杆的丝杆部通过螺纹连接于所述滑动杆架上，并且所述升降电机丝杆的丝杆部旋转驱动该滑动杆架在所述导轨部上沿垂直方向作相对于所述固定杆架的上下移动，所述滑动杆架的下端连接有万向轮，该万向轮绕垂直轴线旋转且在地面上滚动，所述复式爪机构固定连接于所述固定杆架的下端，包括相互平行且固定连接的主爪和至少一个辅爪，该主爪和辅爪的内侧均设有能够同步抱夹所述中低放射性废物桶的外壁的夹持缘，所述传动连杆一端铰接于所述固定杆架上，另一端铰接于所述主支架的支架长臂上，各传动连杆相互平行且与所述固定杆架和支架长臂构成平行四边形连杆机构，所述驱动连杆一端铰接于所述传动螺母盘的外周，另一端铰接于任一所述传动连杆的中部；

所述抓取电机丝杆旋转驱动所述传动螺母盘沿垂直方向移动，拉动多个单爪部件同步向心收拢或离心张开，实现所述复式爪机构对所述中低放射性废物桶的应力均匀的无损夹持或放置，同时通过所述轮式探针机构的万向轮的滚动作用，实现整体所述抓取装置对所述中低放射性废物桶的自动对心。

2.根据权利要求1所述的用于中低放射性废物桶的抓取装置，其特征在于，所述的单爪部件的数量与所述支架长臂的数量相同且为至少三个。

3.根据权利要求1所述的用于中低放射性废物桶的抓取装置，其特征在于，所述的主爪的夹持缘和辅爪的夹持缘为弧形且与所述中低放射性废物桶的外壁形状吻合。

4.根据权利要求1所述的用于中低放射性废物桶的抓取装置，其特征在于，所述的驱动连杆和传动连杆均在垂直面内摆动。

5.根据权利要求1所述的用于中低放射性废物桶的抓取装置，其特征在于，位于最上方的所述传动连杆铰接于所述支架长臂的中部，该传动连杆的上侧设有与所述驱动连杆铰接的突出部。

6.根据权利要求1所述的用于中低放射性废物桶的抓取装置，其特征在于，所述的主爪和辅爪均为水平设置。