CN106409367B - 一种燃料组件抓取装置的驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种燃料组件抓取装置的驱动系统，包括：丝杠，其一端与电机的输出轴固接；滑块，滑块与丝杠配合；导轨，其一端固接于所述滑块的一侧，导轨的另一端与放置电机的机架连接；驱动轴，其贯穿架体并且与架体中部的通孔间隙配合，驱动轴与丝杠平行，驱动轴设置在滑轨的远离丝杠的一侧，架体与滑块连接；驱动摇臂，其一端与所述驱动轴的动力输入端铰接，另一端与导轨抵接，导轨上设置有与驱动摇臂配合的导轨凹槽。本发明创造适用于反应堆中对燃料进行抓取，控制燃料抓取机构的灵活运动，达到准确地抓取燃料组件的目的，具有实用性，提高了设备的安全性。

Description

一种燃料组件抓取装置的驱动系统
技术领域
本发明创造属于燃料组件的抓取机械技术领域，尤其是涉及一种燃料组件抓取装置的驱动系统。
背景技术
现有技术中反应堆的燃料抓具，存在着设计复杂，制造繁琐，操作复杂等问题，对反应堆燃料进行抓取过程中，设备要求可操作性好，安全性好。现有技术中一般采用钩爪对燃料组件进行抓取，钩爪需要通过驱动设备驱动钩爪的抓取和放下，而驱动设备则要求简单、安全、可靠。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种燃料组件抓取装置的驱动系统，以解决抓取装置的驱动问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种燃料组件抓取装置的驱动系统，包括：
丝杠，其一端与电机的输出轴固接；
滑块，滑块的中部设置有贯穿滑块的第一通孔，第一通孔内壁设置有与所述丝杠配合的内螺纹；
导轨，其一端固接于所述滑块的一侧，所述导轨的另一端与放置电机的机架连接，导轨随着滑块沿着丝杠做直线往复运动；
驱动轴，其贯穿架体并且与架体中部的通孔间隙配合，所述驱动轴与丝杠平行，所述驱动轴设置在滑轨的远离丝杠的一侧，所述架体与滑块连接；
驱动摇臂，其一端与所述驱动轴的动力输入端铰接，另一端与导轨抵接，所述导轨上设置有与驱动摇臂配合的导轨凹槽。
进一步的，所述驱动摇臂包括开口朝向所述导轨的U型架，U型架的两个侧壁之间固接有两个方形限位板，所述U型架的一侧侧壁外侧设置有圆弧结构的圆弧摇臂，开口朝向远离导轨方向的圆弧摇臂的中部与U型架固接，圆弧摇臂的两端分别设置有摇臂滚轮，方形限位板、圆弧摇臂和摇臂滚轮分别与导轨凹槽抵接，U型架的中间部分的远离导轨的侧壁设置有两个对称设置且突出于侧壁的连接板，连接板的自由端与连接块铰接，连接块的下端与驱动轴固接。
进一步的，所述连接块的上部设置有U型开口，连接板分别通过连接轴与U型开口的两个侧壁铰接，两个连接板中间的连接轴上固接有第一滚轮。
进一步的，所述导轨凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽与方形限位板配合，第二凹槽与圆弧摇臂和摇臂滚轮配合，第一凹槽上设置有两个突出于第一凹槽内壁的限位凸起，两个限位凸起之间的距离等于方形限位板的长度。
进一步的，所述架体包括上架体和下架体，上架体和下架体之间通过凸轮连接，上架体与下架体相对的两端分别与凸轮的两端铰接，下架体靠近上架体的一端设置有突出于下架体的套筒，驱动轴设置在套筒内，上架体上设置有第二通孔，套筒穿过第二通孔，第二通孔的孔径大于套筒的外径。
进一步的，所述滑块设置有导轨的一侧下部设置有突出于滑块侧壁的支架，所述架体穿过支架，所述架体与支架通过轴承连接。
进一步的，所述架体的下端设置有与驱动轴配合的钩爪，钩爪相对于驱动轴对称设置，钩爪的上端与下架体的下端铰接，通过驱动轴的运动驱动钩爪的收拢和扩张。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种燃料组件抓取装置的驱动系统具有以下优势：
(1)本发明创造适用于反应堆中对燃料进行抓取，控制燃料抓取机构的灵活运动，达到准确地抓取燃料组件的目的，具有实用性，提高了设备的安全性；
(2)本发明创造采用凸轮将上架体和下架体连接，此结构可以在驱动装置倾斜的情况下，保证钩爪处于垂直状态，方便对燃料组件进行抓取，使用起来更加的安全可靠。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例的钩爪张开时的结构示意图；
图2为本发明创造实施例的钩爪收拢时的结构示意图；
图3为本发明创造实施例所述的驱动摇臂的结构示意图；
图4为本发明创造实施例所述的导轨凹槽的结构示意图；
图5为本发明创造实施例所述的钩爪和驱动轴的结构示意图。
附图标记说明：
1-丝杠；2-滑块；21-支架；3-导轨；31-第一凹槽；311-限位凸起；32-第二凹槽；4-驱动摇臂；41-U型架；42-方形限位板；43-圆弧摇臂；44-摇臂滚轮；45-连接板；46-第一滚轮；5-连接块；6-驱动轴；61-第一部分；62-第二部分；63-第三部分；64-第四部分；7-架体；71-上架体；711-第二通孔；72-下架体；721-套筒；722-U型槽；73-凸轮；8-钩爪；81-第一凸起；82-第二凸起；9-轴承；10-燃料组件套筒。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图所示，一种燃料组件抓取装置的驱动系统，包括丝杠1、滑块2、导轨3、驱动轴6和驱动摇臂4。丝杠1的一端与电机的输出轴固接，电机给丝杠1提供动力。滑块2的中部设置有贯穿滑块2的第一通孔，第一通孔内壁设置有与丝杠1配合的内螺纹。导轨3的一端固接于滑块2的一侧，导轨3的另一端与放置电机的机架(图中未视)连接，机架上可以设置有通孔，导轨3的另一端穿过通孔且与通孔间隙配合，这样可以使滑块2固定，使得丝杠1的旋转运动转换成滑块2的直线运动，使导轨3随着滑块2沿着丝杠1做直线往复运动。驱动轴6贯穿架体7并且与架体7中部的通孔间隙配合，驱动轴6与丝杠1平行，驱动轴6设置在导轨3的远离丝杠1的一侧，架体7与滑块2连接。驱动摇臂4的一端与驱动轴6的动力输入端铰接，另一端与导轨3抵接，导轨3上远离丝杠1的一侧设置有与驱动摇臂4配合的导轨凹槽。
驱动摇臂4包括开口朝向导轨3的U型架41，U型架41的两个侧壁之间通过轴固接有两个方形限位板42，U型架41的一侧侧壁外侧设置有圆弧结构的圆弧摇臂43，开口朝向远离导轨3方向的圆弧摇臂43的中部与U型架41固接，为了方便驱动摇臂4与导轨3相对滑动，圆弧摇臂43的两端分别设置有摇臂滚轮44。方形限位板42、圆弧摇臂43和摇臂滚轮44分别与导轨3凹槽抵接。U型架41的中间部分的远离导轨3的侧壁设置有两个对称设置且突出于侧壁的连接板45，连接板45朝着远离U型架41的方向延伸，连接板45与U型架41垂直，连接板45的自由端与连接块5铰接，连接块5的下端与驱动轴6固接。连接块5的上部设置有U型开口，连接板45分别通过连接轴与U型开口的两个侧壁铰接，两个连接板45中间的连接轴上固接有第一滚轮46。
为了配合驱动摇臂4的结构，导轨3凹槽包括第一凹槽31和第二凹槽32，第一凹槽31与方形限位板42配合，第二凹槽32与圆弧摇臂43和摇臂滚轮44配合，第二凹槽32的纵截面类似于梯形，第一凹槽31上设置有两个突出于第一凹槽31内壁的限位凸起311，限位凸起311为长条状圆弧凸起，两个限位凸起311之间的距离等于方形限位板42的长度。两个限位凸起311相当于将导轨3凹槽划分为三个不同的档位，方形限位板42处于不同的位置，代表驱动轴6的不同状态。
架体7包括上架体71和下架体72，上架体71和下架体72之间通过凸轮73连接，上架体71与下架体72相对的两端分别与凸轮73的两端铰接，凸轮73类似于菱形或者椭圆形的结构，凸轮73的中部设置有与架体7外壁等径的圆柱体。下架体72靠近上架体71的一端设置有突出于下架体72的套筒721，套筒721与下架体72垂直，驱动轴6设置在套筒721内，上架体71上设置有第二通孔711，套筒721穿过第二通孔711，第二通孔711的孔径大于套筒721的外径。此结构将上架体71和下架体72通过凸轮73连接，可以保证当上架体71倾斜时，下架体72由于自重的原因会自动保持垂直，从而方便对准燃料组件套筒10，从而对燃料组件实现抓取。为了方便旋转燃料组件抓取装置，滑块2设置有导轨3的一侧下部设置有突出于滑块2侧壁的支架21，上架体71靠近滑块2的一端穿过支架21，上架体71与支架21通过轴承9连接。
下架体72的下端设置有与驱动轴6配合的钩爪8，钩爪8相对于驱动轴6镜像设置。驱动轴6上与钩爪8配合的部分设置为阶梯轴结构。驱动轴6上与钩爪8配合的部分包括第一部分61、第二部分62、第三部分63和第四部分64，第一部分61的直径小于第二部分62的直径，第四部分64的直径小于第三部分63的直径，第三部分63的直径小于第二部分62的直径。为了方便驱动轴6推动钩爪8动作，第一部分61与第二部分62的连接处圆滑过渡，第三部分63与第四部分64的连接处圆滑过渡。
如图所示，钩爪8的数量为两个，下架体72下端设置有开口朝下的U型槽722，驱动轴6穿过U型槽722，钩爪8的上部嵌在U型槽722内，钩爪8的上部通过销轴与U型槽722的两个侧壁铰接，钩爪8可以绕着销轴摆动。钩爪8的下部设置有外翻的弯爪，钩爪8上靠近驱动轴6的内侧壁的上部设置有突出于内侧壁的第一凸起81，内侧壁的中部设置有突出于内侧壁的第二凸起82，为了方便钩爪8向内收拢，第二凸起82下方的内侧壁朝着远离驱动轴6的方向倾斜，当驱动轴6运动到第一凸起81与第二部分62的侧壁抵接时，第二凸起82到达第四部分64处且第二凸与第四部分64的侧壁抵接，此时钩爪8向内收拢。当驱动轴6运动到第二凸起82与第三部分63的侧壁抵接时，第一凸起81到达第一部分61处且第一凸起81与第一部分61的侧壁抵接，此时钩爪8向外扩张。
本发明创造的工作原理：
在抓取燃料过程中，电机首先启动，电机带动丝杠1转动，丝杠1的转动带动滑块2向下做直线运动，导轨3随着滑块2向下运动，在导轨3向下运动的过程中，导轨3凹槽将驱动摇臂4向下运动，同时使驱动摇臂4沿左端进行转动，在驱动摇臂4转动的过程中，带动驱动轴6向上运动，驱动轴6最下端与钩爪8连接，驱动轴6向上运动时，驱动轴6将钩爪8的上端撑开，使钩爪8沿着自身的轴发生微小的转动，钩爪8的另一端随着转动慢慢夹紧，最终使钩爪8下端紧闭，便于钩爪8深入到燃料组件套筒10中。当滑块2运动到丝杠1最下端时，钩爪8到达紧闭，完成了钩爪8从打开到关闭的过程。结果如图2所示。
当抓取装置向下运动到燃料组件套筒10内部后，电机控制丝杠1开始反向运动，同时带动导轨3向上移动，驱动摇臂4在导轨3凹槽给予的向上的作用力下向上运动，同时驱动摇臂4沿着其左端转动，进而带动驱动轴6向下运动，驱动轴6下部也随着向下运动，使钩爪8沿着自身轴逐渐旋转，使钩爪8下部慢慢打开，钩爪8对燃料组件套筒10实现连扣。
驱动轴6与钩爪8的工作原理：为了方便抓取，燃料组件套筒10的内壁上方设置有突出于内壁的圆周分布的凸台。当驱动轴6向下运动时，第二凸起82相对于驱动轴6向上运动，第二凸起82与第三部分63的外侧壁抵接，第一凸起81与第一部分61的侧壁抵接，钩爪8向外扩张，实现同燃料组件套套筒10的连扣。当驱动轴6向上运动时，第一凸起81相对于驱动轴6向下运动，第一凸起81与第二部分62的外侧壁抵接，第二凸起82与第四部分64的外侧壁抵接，此时钩爪8向内收缩，实现同燃料组件套筒10的脱扣，钩爪8与燃料组件脱离。
本发明创造不仅适用于驱动燃料组件抓取装置，还适用于其他类似的驱动驱动轴的驱动装置。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种燃料组件抓取装置的驱动系统，其特征在于，包括：
丝杠(1)，其一端与电机的输出轴固接；
滑块(2)，滑块(2)的中部设置有贯穿滑块(2)的第一通孔，第一通孔内壁设置有与所述丝杠(1)配合的内螺纹；
导轨(3)，其一端固接于所述滑块(2)的一侧，所述导轨(3)的另一端与放置电机的机架连接，导轨(3)随着滑块(2)沿着丝杠(1)做直线往复运动；
驱动轴(6)，其贯穿架体(7)并且与架体(7)中部的通孔间隙配合，所述驱动轴(6)与丝杠(1)平行，所述驱动轴(6)设置在导轨(3)的远离丝杠(1)的一侧，所述架体(7)与滑块(2)连接；
驱动摇臂(4)，其一端与所述驱动轴(6)的动力输入端铰接，另一端与导轨(3)抵接，所述导轨(3)上远离丝杠(1)的一侧设置有与驱动摇臂(4)配合的导轨凹槽。
2.根据权利要求1所述的燃料组件抓取装置的驱动系统，其特征在于：所述驱动摇臂(4)包括开口朝向所述导轨(3)的U型架(41)，U型架(41)的两个侧壁之间固接有两个方形限位板(42)，所述U型架(41)的一侧侧壁外侧设置有圆弧结构的圆弧摇臂(43)，开口朝向远离导轨(3)方向的圆弧摇臂(43)的中部与U型架(41)固接，圆弧摇臂(43)的两端分别设置有摇臂滚轮(44)，方形限位板(42)、圆弧摇臂(43)和摇臂滚轮(44)分别与导轨(3)凹槽抵接，U型架(41)的中间部分的远离导轨(3)的侧壁设置有两个对称设置且突出于侧壁的连接板(45)，连接板(45)朝着远离U型架(41)的方向延伸，连接板(45)的自由端与连接块(5)铰接，连接块(5)的下端与驱动轴(6)固接。
3.根据权利要求2所述的燃料组件抓取装置的驱动系统，其特征在于：所述连接块(5)的上部设置有U型开口，连接板(45)分别通过连接轴与U型开口的两个侧壁铰接，两个连接板(45)中间的连接轴上固接有第一滚轮(46)。
4.根据权利要求2所述的燃料组件抓取装置的驱动系统，其特征在于：所述导轨凹槽包括第一凹槽(31)和第二凹槽(32)，第一凹槽(31)与方形限位板(42)配合，第二凹槽(32)与圆弧摇臂(43)和摇臂滚轮(44)配合，第一凹槽(31)上设置有两个突出于第一凹槽(31)内壁的限位凸起(311)，两个限位凸起(311)之间的距离等于方形限位板(42)的长度。
5.根据权利要求1所述的燃料组件抓取装置的驱动系统，其特征在于：所述架体(7)包括上架体(71)和下架体(72)，上架体(71)和下架体(72)之间通过凸轮(73)连接，上架体(71)与下架体(72)相对的两端分别与凸轮(73)的两端铰接，下架体(72)靠近上架体(71)的一端设置有突出于下架体(72)的套筒(721)，驱动轴(6)设置在套筒(721)内，上架体(71)上设置有第二通孔(711)，套筒(721)穿过第二通孔(711)，第二通孔(711)的孔径大于套筒(721)的外径。
6.根据权利要求1所述的燃料组件抓取装置的驱动系统，其特征在于：所述滑块(2)设置有导轨(3)的一侧下部设置有突出于滑块(2)侧壁的支架(21)，所述架体(7)穿过支架(21)，所述架体(7)与支架(21)通过轴承(9)连接。
7.根据权利要求1所述的燃料组件抓取装置的驱动系统，其特征在于：所述架体(7)的下端设置有与驱动轴(6)配合的钩爪(8)，钩爪(8)相对于驱动轴(6)对称设置，钩爪(8)的上端与下架体(72)的下端铰接，通过驱动轴(6)的运动驱动钩爪(8)的收拢和扩张。
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