CN110335689B - 内孔定位装置、定位方法及爬行机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内孔定位装置、定位方法及爬行机构，下气缸设于上气缸的内部，下气缸的缸盖与上气缸的活塞杆连接，上气缸的活塞顶部设有第一上空腔，上气缸的活塞底部设有第一下空腔，下气缸的活塞顶部设有第二上空腔，下气缸的活塞底部设有第二下空腔，第一上空腔、第一下空腔、第二上空腔、第二下空腔分别通过气口与充气管道连接；脚爪芯穿过上气缸的活塞杆中部通孔，脚爪芯的底部与下气缸的缸盖连接，脚爪芯外壁设有沿轴向滑动的滑块，滑块底部开有倒L形沟槽，下气缸的活塞杆顶部设有与滑块数量相等的凸块，凸块尺寸适配倒L形沟槽。本发明结构可靠，内孔定位稳定，避免定位失效，重量轻，承载能力大，对定位状态进行实时监测。

Description

内孔定位装置、定位方法及爬行机构

技术领域

本发明属于孔定位技术领域，涉及一种内孔定位装置、定位方法及爬行机构，用于蒸汽发生器检测与管板固定，机械加工生产过程中的定位、自动化生产线的快速装夹定位等。

背景技术

蒸汽发生器管板是核电站一回路压力边界的重要组成部分，是防止放射性裂变产物外泄的主要屏障，故蒸汽发生器管板检查是核电站役前及在役检查的必检项目。目前各国采用的蒸汽发生器检测装置各不相同，但绝大部分都采用定位装置将检测装置固定在管板上。这就要求定位装置稳定可靠，检具在没有外部能源情况下具有自锁功能。随着检测装置的发展，现有定位装置承载能力不足，迫切的需要一款承载能力大，结构可靠，重量轻的定位装置。由于管板内孔为圆孔，目前使用的定位装置不能可靠适应管板内孔，导致内孔受力不均而损坏；在出现意外情况，如失去所有外部能源，现有定位装置由于内部失去气压，脚爪在弹簧反作用力的作用下，将直接与管板碰撞，导致定位装置及管板损坏；管板内孔中存在大量杂物堆积，在定位装置伸入过程中会增加极大的阻力，使用弹簧难以使定位装置到达指定位置；定位后，如失去外部气源，无法将定位装置从管板上取下；且现有定位装置不具备对定位装置状态的实时监测功能，在实际使用过程中存在巨大的隐患；现有定位装置在缸筒开气口，导致缸筒厚度无法降低，无法减轻重量，对提高定位装置的负载能力有极大限制；目前采用滑块式的定位装置，均使用细长拉杆与滑块连接，实际使用中，极容易因结构断裂或运动不畅导致定位装置失效。因此，需要一种更可靠安全、承载能力大、重量轻的内孔定位装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种内孔定位装置，结构可靠，内孔定位稳定，避免定位失效，重量轻，承载能力大，对定位状态进行实时监测，解决了现有技术中存在的问题。

本发明的另一目的是，提供一种内孔定位方法。

本发明的另一目的是，提供一种爬行机构。

本发明所采用的技术方案是，一种内孔定位装置，包括上气缸、下气缸和脚爪，下气缸设于上气缸的内部，下气缸的缸盖与上气缸的活塞杆连接，下气缸的活塞杆下端伸出缸体，上气缸的活塞顶部设有第一上空腔，上气缸的活塞底部设有第一下空腔，下气缸的活塞顶部设有第二上空腔，下气缸的活塞底部设有第二下空腔，第一上空腔、第一下空腔、第二上空腔、第二下空腔分别通过气口与对应的充气管道连接；上气缸的活塞、下气缸的活塞杆上均安装有磁环，上气缸的外壁安装有用于检测对应磁环的磁性探头，磁性探头与控制系统连接；所述脚爪包括锥形的脚爪芯，脚爪芯的下端直径小于上端直径，脚爪芯穿过上气缸的活塞杆的中部通孔，脚爪芯的底部与下气缸的缸盖连接，脚爪芯的外壁设有沿轴向滑动的滑块，滑块底部开有倒L形沟槽，下气缸的活塞杆顶部设有与滑块数量相等的凸块，凸块的尺寸适配倒L形沟槽。

进一步的，所述上气缸包括上缸套，上缸套的顶部连接有第一缸盖，上缸套的内部安装有上活塞，第一缸盖、上缸套和上活塞顶部构成的第一上空腔与一号进气口连通，上缸套和上活塞底部构成的第一下空腔与二号进气口连通；上缸套的上部边缘向外延伸形成外凸台，一号进气口设于上缸套的外凸台上；上缸套的下部边缘向内延伸形成内凸台，二号进气口设于上缸套的内凸台上；上活塞的顶部设置有穿过第一缸盖的长套筒，上活塞与第一缸盖之间设有动密封圈。

进一步的，所述下气缸包括下缸套，下缸套的顶部连接有第二缸盖，下缸套的底部连接有第三缸盖，第二缸盖置于上活塞的内部且与上活塞连接，下缸套内设有下活塞杆，下活塞杆的下端伸出第三缸盖，下气缸的活塞顶部与第二缸盖、下缸套构成的第二上空腔与三号进气口连通，下气缸的活塞底部与第二缸盖、下缸套构成的第二下空腔与四号进气口连通；下活塞杆上设有下气缸磁环，上缸套外壁安装有用于检测下气缸磁环的下气缸磁性探头，下气缸磁性探头与控制系统连接。

进一步的，所述下活塞杆从上至下依次为连接段、直段、活塞段、进气口段，连接段为细长杆，连接段与滑块连接，滑块下方的连接段上设有限位块，限位块的外部套设有锁紧套筒；直段为圆柱形长杆，直段的尺寸与第二缸盖内孔尺寸相匹配；活塞段为扁圆盘状或圆盘状，活塞段的侧壁开有两个矩形沟槽，分别放置动密封圈和下气缸磁环，活塞段尺寸与下缸套尺寸匹配；进气口段与第三缸盖的连接处设有动密封圈和支撑环，进气口段能够在第三缸盖的内孔中上下滑动，进气口段的下端伸出第三缸盖，进气口段伸出第三缸盖的外壁刻有螺纹。

进一步的，所述三号进气口从下活塞杆的底部沿轴线延伸至活塞段并通过多个气路与第二上空腔连通；四号进气口从第三缸盖的底部沿轴向延伸至第二下空腔。

进一步的，所述上缸套为圆筒状，上缸套的外凸台与第一缸盖螺钉连接，上缸套内壁的形状、尺寸与上活塞相匹配，上缸套的内凸台内壁开有两个矩形沟槽，分别放置动密封圈和导向环；上缸套外壁安装有用于检测上气缸磁环的上气缸磁性探头，上气缸磁环设于上活塞上，上气缸磁性探头与控制系统连接。

进一步的，所述下缸套的上部边缘向外延伸形成外凸台，第二缸盖设于下缸套的外凸台顶部，上活塞固定块紧压下缸套的外凸台底部，垫块设于第二缸盖顶部的圆柱形凹槽中，垫块为环形，脚爪芯安装于垫块的内部；上活塞固定块通过螺钉与上活塞连接，使得上活塞、垫块、脚爪和第二缸盖固联为一体；下缸套的下部边缘向内延伸形成内凸台，第三缸盖的外壁与内凸台的形状相配合，第三缸盖与下缸套之间设有用于限制第三缸盖轴向运动的弹簧挡圈，第三缸盖与下缸套的连接处设有静密封圈。

进一步的，所述脚爪芯的外壁设有多个轴向的脚爪燕尾槽，多个脚爪燕尾槽沿脚爪芯的周向均匀分布，相邻两个脚爪燕尾槽之间设有轴向的脚爪加强筋，每个脚爪燕尾槽通过滑块燕尾槽与对应的滑块滑动连接，滑块燕尾槽嵌设在脚爪燕尾槽内部，脚爪芯前端设计为圆锥面，滑块的外壁设有圆弧面，圆弧面与管板内孔内壁重合或相切。

一种内孔定位装置的定位方法，包括锁紧方法和解锁方法，

所述锁紧方法，具体按照以下步骤进行：通过充气管道向第一下空腔充气，带动下气缸的缸盖和脚爪芯向上提升，然后通过充气管道向第二下空腔充气，将下气缸的活塞杆向上推动，从而带动滑块沿着脚爪芯斜向上滑动，完成锁紧定位；

所述解锁方法，具体按照以下步骤进行：通过充气管道向第二上空腔充气，将下气缸的活塞杆向下推动，从而带动滑块沿着脚爪芯斜向下滑动，然后通过充气管道向第一上空腔充气，带动下气缸的缸盖和脚爪芯向下滑动，完成解锁。

爬行机构，包括上述内孔定位装置。爬行机构在蒸汽发生器管板上爬行时，需倒悬在蒸汽发生器管板上，可将爬行机构与多个上述内孔定位装置连接，内孔定位装置交替在蒸汽发生器上锁定、解锁，即可实现爬行机构在蒸汽发生器管板上的爬行。

本发明的有益效果是，本发明定位装置取消了所有弹簧，完全使用气压来驱动脚爪，没有设置弹簧，避免在弹簧反力作用下与管板碰撞，提高使用寿命和安全性；采用气体压力推动定位装置，在定位装置伸入过程中能够通过提高气体压力，提高推动力克服阻力，提高锁紧定位效果。本发明下气缸的活塞杆下端伸出缸体，在短期断电情况下，可以通过向下拉拽下气缸的活塞杆，带动滑块同时向下移动，从而将定位装置解锁；现有定位装置在定位后，如失去外部气源，无法将定位装置从管板上取下。本发明采用滑块压紧的方式，利用摩擦力锁紧，相比采用花瓣胀紧管壁方式具有以下优点：行程更短，径向尺寸小，可在更小的空间中使用；避免了花瓣疲劳怕断裂造成的滚珠和花瓣掉落的问题。

本发明内孔定位装置的定位方法，包括锁紧方法和解锁方法，操作方便，提高锁紧定位效果。爬行机构，包括上述内孔定位装置，将内孔定位装置交替在蒸汽发生器上锁定、解锁，即可实现在蒸汽发生器管板上的爬行，爬行稳定、可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例解锁状态的正视图。

图2为图1中A-A处剖视图。

图3为本发明实施例锁定状态的正视图。

图4为图3中B-B处剖视图。

图5为脚爪轴测图。

图6为脚爪芯轴测图。

图7为脚爪芯正视图。

图8为图7中C-C处剖视图。

图9为滑块轴测图。

图10为滑块正视图。

图11-17为脚爪安装过程示意图。

图18-21为现有技术的结构示意图。

图中，1、上气缸；1.1、第一缸盖；1.2、一号进气口；1.3、上缸套；1.4、上气缸磁性探头；1.5、上活塞；1.6、上活塞固定块；1.7、二号进气口；1.8、上气缸磁环；2、下气缸；2.1、第二缸盖；2.2、下活塞杆；2.3、下气缸磁性探头；2.4、下缸套；2.5、下气缸磁环；2.6、第三缸盖；2.7、四号进气口；2.8、三号进气口；3、脚爪；3.1、脚爪芯；3.2、滑块；3.3、限位块；3.4、锁紧套筒；3.5、垫块；3.1-1、圆锥面；3.1-2、脚爪燕尾槽；3.1-3、脚爪加强筋；3.2-1、圆弧面；3.2-2、滑块燕尾槽；3.2-3、倒L形沟槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明内孔定位装置，包括上气缸1、下气缸2和脚爪3，上气缸1包括上缸套1.3，上缸套1.3的顶部连接有第一缸盖1.1，上缸套1.3的内部安装有上活塞1.5，上活塞1.5上设有上气缸磁环1.8，上缸套1.3外壁安装有用于检测上气缸磁环1.8的上气缸磁性探头1.4，进而检测上活塞1.5的位置，第一缸盖1.1、上缸套1.3和上活塞1.5的顶部构成第一上空腔，上活塞1.5与第一缸盖1.1之间设有动密封圈，上缸套1.3和上活塞1.5的底部构成第一下空腔，第一上空腔和第一下空腔共同作为上活塞1.5的行程空间，

上缸套1.3为圆筒状，上缸套1.3的上部边缘向外延伸形成外凸台，上缸套1.3的外凸台与第一缸盖1.1螺钉连接，一号进气口1.2设于上缸套1.3的外凸台上；上缸套1.3的下部边缘向内延伸形成内凸台，上缸套1.3内壁的形状、尺寸与上活塞1.5相匹配，上缸套1.3的内凸台内壁开有两个矩形沟槽，分别放置动密封圈和导向环；二号进气口1.7设于上缸套1.3的内凸台上，第一上空腔与一号进气口1.2连通，第一下空腔与二号进气口1.7连通；可直接通过一号进气口1.2向第一上空腔充气、放气，可直接通过二号进气口1.7向第一下空腔充气、放气，使上活塞1.5上下滑动。一号进气口1.2、二号进气口1.7分别设于上缸套1.3对应的凸台上，不受上缸套1.3厚度的影响，保证定位装置负载能力的前提下，能够通过减小上缸套1.3的厚度减轻定位装置的重量；现有定位装置在缸套或缸筒上开气口，为了保证定位装置具有足够的负载能力，缸套或缸筒的厚度不能设置太薄，难以实现轻量化。

下气缸2包括下缸套2.4，下缸套2.4的顶部连接有第二缸盖2.1，第二缸盖2.1置于上活塞1.5的内部且与上活塞1.5连接，下缸套2.4内设有下活塞杆2.2，下活塞杆2.2上设有下气缸磁环2.5，上缸套1.3外壁安装有用于检测下气缸磁环2.5的下气缸磁性探头2.3，下气缸磁性探头2.3检测下活塞杆2.2的位置，上气缸磁性探头1.4与下气缸磁性探头2.3结合，从而获得定位装置的运动状态，并将状态信息反馈至控制系统；下气缸2的活塞顶部与第二缸盖2.1、下缸套2.4构成第二上空腔，下气缸2的活塞底部与第二缸盖2.1、下缸套2.4构成第二下空腔。

下缸套2.4的上部边缘向外延伸形成外凸台，第二缸盖2.1设于下缸套2.4的外凸台顶部，上活塞固定块1.6紧压下缸套2.4的外凸台底部，垫块3.5设于第二缸盖2.1顶部的圆柱形凹槽中，垫块3.5为环形，脚爪芯3.1安装于垫块3.5的内部；上活塞固定块1.6通过螺钉与上活塞1.5连接，使得上活塞1.5、垫块3.5、脚爪3和第二缸盖2.1固联为一体，上活塞固定块1.6用于辅助定位，上活塞1.5的对应位置开有多个螺纹孔，上活塞1.5的安装面上设有沉头孔，避免螺钉的突起干涉，保证安装平面的平整；垫块3.5用于填充脚爪芯3.1分别与上活塞1.5、第二缸盖2.1之间的空隙，从而使得滑块3.2可以在下活塞杆杆2.2的带动下上下滑动；下缸套2.4的下部边缘向内延伸形成内凸台，第三缸盖2.6的外壁与内凸台的形状相配合，第三缸盖2.6与下缸套2.4之间设有用于限制第三缸盖2.6轴向运动的弹簧挡圈，第三缸盖2.6与下缸套2.4的连接处设有静密封圈。

下活塞杆2.2从上至下依次为连接段、直段、活塞段、进气口段，连接段为细长杆，连接段与滑块3.2连接，直段为圆柱形长杆，直段的尺寸与第二缸盖2.1内孔尺寸相匹配；活塞段为扁圆盘状或圆盘状，扁圆盘状有利于减轻重量，活塞段的侧壁开有两个矩形沟槽，分别放置动密封圈和下气缸磁环2.5，活塞段尺寸与下缸套2.4尺寸匹配；进气口段与第三缸盖2.6的连接处设有动密封圈和支撑环，进气口段能够在第三缸盖2.6的内孔中上下滑动，进气口段的下端伸出第三缸盖2.6，进气口段伸出第三缸盖2.6的外壁刻有螺纹。

三号进气口2.8从下活塞杆2.2的底部沿轴线延伸至活塞段并通过多个气路与第二上空腔连通；四号进气口2.7从第三缸盖2.6的底部沿轴向延伸至第二下空腔，第二上空腔与三号进气口2.8连通，第二下空腔与四号进气口2.7连通；可直接通过三号进气口2.8向第二上空腔充气、放气，可直接通过四号进气口2.7向第二下空腔充气、放气，使下活塞杆2.2上下滑动。

如图5-8所示，脚爪3包括锥形的脚爪芯3.1，脚爪芯3.1的下端直径小于上端直径，脚爪芯3.1穿过上活塞1.5的中部通孔，脚爪芯3.1的底部与第二缸盖2.1连接，脚爪芯3.1的外壁设有沿轴向滑动的滑块3.2，滑块3.2底部开有倒L形沟槽3.2-3，下活塞杆2.2的顶部设有与滑块3.2数量相等的凸块，凸块的尺寸适配倒L形沟槽3.2-3；滑块3.2的下方设有用于消除滑块3.2与下活塞杆2.2之间空隙的限位块3.3，限位块3.3的外部套设有锁紧套筒3.4；脚爪芯3.1前端设计为圆锥面3.1-1，具有导向作用，还可防止定位装置前段进入管板时损伤内壁。

如图9-10所示，脚爪芯3.1与滑块3.2的连接具体为：脚爪芯3.1的外壁设有多个轴向的脚爪燕尾槽3.1-2，多个脚爪燕尾槽3.1-2沿脚爪芯3.1的周向均匀分布，相邻两个脚爪燕尾槽3.1-2之间设有轴向的脚爪加强筋3.1-3，每个脚爪燕尾槽3.1-2通过滑块燕尾槽3.2-2与对应的滑块3.2滑动连接，滑块燕尾槽3.2-2嵌设在脚爪燕尾槽3.1-2内部。滑块3.2的外壁设有圆弧面3.2-1，圆弧面3.2-1与管板内孔内壁重合或相切，使得管板内孔受力均匀，提高定位装置与管板内孔的适应度，避免管板内孔引受力不均而损坏。

结合附图11至附图17对本发明实施例脚爪3的安装方法做以下详细描述：先将脚爪芯3.1固定于上活塞1.5顶部中央的通孔内，如图11所示，逐次将滑块3.2从脚爪芯3.1底部按顺序沿脚爪燕尾槽3.1-2滑入脚爪芯3.1，而后将3块滑块3.2同时向上推动到极限位置，从而让滑块3.2之间腾出空隙，如图12所示，将下活塞杆2.2的连接段从脚爪芯3.1底部开口插入，如图13所示，让下活塞杆2.2连接段的三个凸块沿着滑块3.2之间的空隙滑入，当凸块到达倒L形沟槽3.2-3时，顺时针旋转下活塞杆2.2，使得下活塞杆2.2连接段的三个凸块分别嵌入对应的倒L形沟槽3.2-3，如图14所示，再通过下活塞杆2.2带动滑块3.2向下拉至下极限位置。如图15和图16所示，将限位块3.3和锁紧套筒3.4装入下活塞杆2.2的细长杆上，完成整个安装过程；限位块3.3和锁紧套筒3.4增强了细长杆的抗裂强度，防止定位失效，易于拆卸更换滑块3.2，现有定位装置采用滑块式的定位装置，均使用细长杆与滑块连接，实际使用中，极容易因结构断裂或运动不畅导致定位装置失效。下活塞杆2.2通过细长杆与滑块3.2连接后，将限位块3.3和锁紧套筒3.4装入下活塞杆2.2的细长杆上，增强细长杆抗裂强度，防止定位失效；现有定位装置采用滑块式的定位装置，均使用细长杆与滑块连接，实际使用中，极容易因结构断裂或运动不畅导致定位装置失效。

本发明内孔定位方法，包括锁紧方法和解锁方法；锁紧方法：定位装置在解锁状态下时，三个滑块3.2处于退回状态，如图1至3所示，使用所述定位装置定位时，通过充气管道从外部向二号进气口1.7充气，气体进入第一下空腔内将上活塞1.5连带第二缸盖2.1和脚爪3向上提升，然后从外部向四号进气口2.7充气，气体进入第二下空腔内将下活塞杆2.2向上推动，下活塞杆2.2连接段的三个凸块推动滑块3.2沿着脚爪芯3.1斜向上滑动，完成定位，如图4至图6所示。解锁方法：当定位装置在锁定状态下时，如图4至图6所示，要将定位解锁，通过充气管道从外部向三号进气口2.8充气，气体进入第二上空腔内将下活塞杆2.2向下推动，下活塞杆2.2连接段的三个凸块带动滑块3.2沿着脚爪芯3.1斜向下滑动，然后从外部向一号进气口1.2充气，气体进入第一上空腔内，将上活塞1.5连带第二缸盖2.1和脚爪3向下滑动，从而完成解锁过程。

上气缸磁性探头1.4用于检测上气缸磁环1.8，上气缸磁环1.8安装在上活塞1.5上，下气缸磁性探头2.3用于检测下气缸磁环2.5，下气缸磁环2.5安装在下活塞杆2.2上，通过检测磁力的大小，来判断上气缸磁环1.8、下气缸磁环2.5环分别距离对应磁性探头的位置，由此获得上活塞1.5、下活塞杆2.2此时的位置信息，能够对定位状态进行实时监测，极大降低了在实际使用过程中的安全隐患。上气缸磁性探头1.4、下气缸磁性探头2.3分别通过差动法检测磁力大小变化，能够检测当前对应磁环的位置，进而向控制系统反馈上活塞1.5、下活塞杆2.2的实时工作状态，防止出现未锁紧的意外情况，提高了整机安全性和可靠性。如图18，图19，图20，图21所示的现有技术中，均未安装磁环，无法对定位装置的实时工作状态做出准确判断，安全性不佳。

下活塞杆2.2的进气口段伸出第三缸盖2.6，进气口段能够在第三缸盖2.6的内孔中上下滑动，进气口段伸出第三缸盖2.6的外壁刻有螺纹，脚爪3锁紧后，如果出现意外情况，如：断电、断气等，此时脚爪3因具有自锁能力，仍将锁定在管板上。如需将定位装置从管板上取下，可通过拉拽下活塞杆2.2的进气口段或在螺纹上旋入扳手拉拽下活塞杆2.2，带动滑块3.2移动，将脚爪3解锁，从而取下定位装置；此外，三号进气口2.8设于下活塞杆2.2的进气口段，避免了将气路布置在气缸筒，提高强度，降低整体尺寸和重量。图18，图19，图20，图21所示的现有技术中在无外部能源供给的情况下，均无法在不破坏其结构的前提下解锁，在实际应用中并不可靠。上活塞1.5的顶部设置有穿过第一缸盖1.1的长套筒，用于承受径向载荷和限制脚爪3行程，且可以保护脚爪3不被损坏。

图19、图20、图21所示气爪内部设置有可使气爪复位的弹簧，其中图20在外部也设有弹簧。当机器人在管板上工作时，图19，图20，图21所示气爪均要向气缸内持续通气将弹簧压缩或拉伸，在气爪对准传热管后，解除压力，利用弹簧的弹力将卡爪送入传热管内。实际使用中，会出现以下两个问题：一、在气爪没对准传热管时，此时突然发生意外断气，卡爪会在弹簧的推动下向上弹出，直接与管板碰撞，极易损坏管板，造成巨大的经济损失；二、传热管可能存在大量杂物堆积，在卡爪伸入过程中会增加极大的阻力，使用弹簧难以使卡爪伸入到达指定位置。本发明未设置有弹簧，通过气动将脚爪3送入内孔，克服了以上问题，在意外断气时，脚爪3不会弹出损坏管板；能够通过调节气体压力动态调节脚爪3推力，使脚爪3完全深入到位，提高了脚爪3和定位装置整体的可靠性和安全性。

本发明由于缸筒未设置气路，将缸筒和缸盖分离，而图18，图19，图20，图21所示气爪因气路限制，均将缸筒和缸盖做成了一个整体，缸筒厚度较大，极大的限制了气缸内可利用面积，对气爪性能造成了影响。缸筒和缸盖分离使得两者可以采用不同材料和制造工艺方法，进一步提高气爪的强度，在体积不变的情况下，扩大了气缸内径，增大气缸内可利用面积，大大提高了气爪动力，对气爪性能有显著提升。

本发明采用滑块压紧的方式，利用摩擦力锁紧，相比图18、图19采用花瓣胀紧管壁方式具有以下优点：行程更短，径向尺寸小，可在更小的空间中使用；避免了花瓣疲劳怕断裂造成的滚珠和花瓣掉落在蒸汽发生器内的问题。

图20、图21所示气爪也采用了滑块压紧的方式，但存在以下问题：滑块与导向杆之间使用拉杆连接，长期高强度使用后，拉杆极容易因疲劳变形断裂，导致气爪失效；图21所示气爪通过导向杆上端的小凸起推动滑块移动，这种结构强度低，无法承受较大推力，极大的限制了气爪的负载能力。本发明内控定位装置克服了以上缺点，在避免疲劳变形断裂和增加重量的前提下，增大了下活塞杆2.2的结构强度，使整体负载得到了提高。

其中，图18出自现有技术1（名称：Miniature Manipulator for servicing theinterior of nuclear steam generator tubes，公开号：US007314343B2，公开日：2008.1.1）；图19出自现有技术2（名称：核电站蒸汽发生器涡流检查管板定位锁紧气爪，公开号：CN201867394U，公开日：2011.6.15）；图20出自现有技术3（名称：蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，授权公告号CN103486402B，公开日：2014.1.1）；图21出自现有技术4（名称：蒸汽发生器传热管管板爬行设备专用气爪申请号：201610874705.5，公开日：2017.1.11）。

爬行机构（如爬行机器人）在蒸汽发生器管板上爬行时，需倒悬在蒸汽发生器管板上，可将爬行机器人与多个本发明的内孔定位装置连接，内孔定位装置交替在蒸汽发生器上锁定、解锁，即可实现爬行机器人在蒸汽发生器管板上的爬行。本发明内孔定位装置能够用于爬行机器人的爬行机构，蒸汽发生器检测装置与管板的固定，机械加工生产过程中的定位，自动化生产线的快速装夹、定位等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种内孔定位装置，其特征在于，包括上气缸（1）、下气缸（2）和脚爪（3），下气缸（2）设于上气缸（1）的内部，下气缸（2）的缸盖与上气缸（1）的活塞杆连接，下气缸（2）的活塞杆下端伸出缸体，上气缸（1）的活塞顶部设有第一上空腔，上气缸（1）的活塞底部设有第一下空腔，下气缸（2）的活塞顶部设有第二上空腔，下气缸（2）的活塞底部设有第二下空腔，第一上空腔、第一下空腔、第二上空腔、第二下空腔分别通过气口与对应的充气管道连接；上气缸（1）的活塞、下气缸（2）的活塞杆上均安装有磁环，上气缸（1）的外壁安装有用于检测对应磁环的磁性探头，磁性探头与控制系统连接；所述脚爪（3）包括锥形的脚爪芯（3.1），脚爪芯（3.1）的下端直径小于上端直径，脚爪芯（3.1）穿过上气缸（1）的活塞杆的中部通孔，脚爪芯（3.1）的底部与下气缸（2）的缸盖连接，脚爪芯（3.1）的外壁设有沿轴向滑动的滑块（3.2），滑块（3.2）底部开有倒L形沟槽（3.2-3），下气缸（2）的活塞杆顶部设有与滑块（3.2）数量相等的凸块，凸块的尺寸适配倒L形沟槽（3.2-3）。

2.根据权利要求1所述的一种内孔定位装置，其特征在于，所述上气缸（1）包括上缸套（1.3），上缸套（1.3）的顶部连接有第一缸盖（1.1），上缸套（1.3）的内部安装有上活塞（1.5），第一缸盖（1.1）、上缸套（1.3）和上活塞（1.5）顶部构成的第一上空腔与一号进气口（1.2）连通，上缸套（1.3）和上活塞（1.5）底部构成的第一下空腔与二号进气口（1.7）连通；上缸套（1.3）的上部边缘向外延伸形成外凸台，一号进气口（1.2）设于上缸套（1.3）的外凸台上；上缸套（1.3）的下部边缘向内延伸形成内凸台，二号进气口（1.7）设于上缸套（1.3）的内凸台上；上活塞（1.5）的顶部设置有穿过第一缸盖（1.1）的长套筒，上活塞（1.5）与第一缸盖（1.1）之间设有动密封圈。

3.根据权利要求1所述的一种内孔定位装置，其特征在于，所述下气缸（2）包括下缸套（2.4），下缸套（2.4）的顶部连接有第二缸盖（2.1），下缸套（2.4）的底部连接有第三缸盖（2.6），第二缸盖（2.1）置于上活塞（1.5）的内部且与上活塞（1.5）连接，下缸套（2.4）内设有下活塞杆（2.2），下活塞杆（2.2）的下端伸出第三缸盖（2.6），下气缸（2）的活塞顶部与第二缸盖（2.1）、下缸套（2.4）构成的第二上空腔与三号进气口（2.8）连通，下气缸（2）的活塞底部与第二缸盖（2.1）、下缸套（2.4）构成的第二下空腔与四号进气口（2.7）连通；下活塞杆（2.2）上设有下气缸磁环（2.5），上缸套（1.3）外壁安装有用于检测下气缸磁环（2.5）的下气缸磁性探头（2.3），下气缸磁性探头（2.3）与控制系统连接。

4.根据权利要求3所述的一种内孔定位装置，其特征在于，所述下活塞杆（2.2）从上至下依次为连接段、直段、活塞段、进气口段，连接段为细长杆，连接段与滑块（3.2）连接，滑块（3.2）下方的连接段上设有限位块（3.3），限位块（3.3）的外部套设有锁紧套筒（3.4）；直段为圆柱形长杆，直段的尺寸与第二缸盖（2.1）内孔尺寸相匹配；活塞段为扁圆盘状或圆盘状，活塞段的侧壁开有两个矩形沟槽，分别放置动密封圈和下气缸磁环（2.5），活塞段尺寸与下缸套（2.4）尺寸匹配；进气口段与第三缸盖（2.6）的连接处设有动密封圈和支撑环，进气口段能够在第三缸盖（2.6）的内孔中上下滑动，进气口段的下端伸出第三缸盖（2.6），进气口段伸出第三缸盖（2.6）的外壁刻有螺纹。

5.根据权利要求4所述的一种内孔定位装置，其特征在于，所述三号进气口（2.8）从下活塞杆（2.2）的底部沿轴线延伸至活塞段并通过多个气路与第二上空腔连通；四号进气口（2.7）从第三缸盖（2.6）的底部沿轴向延伸至第二下空腔。

6.根据权利要求2所述的一种内孔定位装置，其特征在于，所述上缸套（1.3）为圆筒状，上缸套（1.3）的外凸台与第一缸盖（1.1）螺钉连接，上缸套（1.3）内壁的形状、尺寸与上活塞（1.5）相匹配，上缸套（1.3）的内凸台内壁开有两个矩形沟槽，分别放置动密封圈和导向环；上缸套（1.3）外壁安装有用于检测上气缸磁环（1.8）的上气缸磁性探头（1.4），上气缸磁环（1.8）设于上活塞（1.5）上，上气缸磁性探头（1.4）与控制系统连接。

7.根据权利要求3所述的一种内孔定位装置，其特征在于，所述下缸套（2.4）的上部边缘向外延伸形成外凸台，第二缸盖（2.1）设于下缸套（2.4）的外凸台顶部，上活塞固定块（1.6）紧压下缸套（2.4）的外凸台底部，垫块（3.5）设于第二缸盖（2.1）顶部的圆柱形凹槽中，垫块（3.5）为环形，脚爪芯（3.1）安装于垫块（3.5）的内部；上活塞固定块（1.6）通过螺钉与上活塞（1.5）连接，使得上活塞（1.5）、垫块（3.5）、脚爪（3）和第二缸盖（2.1）固联为一体；下缸套（2.4）的下部边缘向内延伸形成内凸台，第三缸盖（2.6）的外壁与内凸台的形状相配合，第三缸盖（2.6）与下缸套（2.4）之间设有用于限制第三缸盖（2.6）轴向运动的弹簧挡圈，第三缸盖（2.6）与下缸套（2.4）的连接处设有静密封圈。

8.根据权利要求1所述的一种内孔定位装置，其特征在于，所述脚爪芯（3.1）的外壁设有多个轴向的脚爪燕尾槽（3.1-2），多个脚爪燕尾槽（3.1-2）沿脚爪芯（3.1）的周向均匀分布，相邻两个脚爪燕尾槽（3.1-2）之间设有轴向的脚爪加强筋（3.1-3），每个脚爪燕尾槽（3.1-2）通过滑块燕尾槽（3.2-2）与对应的滑块（3.2）滑动连接，滑块燕尾槽（3.2-2）嵌设在脚爪燕尾槽（3.1-2）内部，脚爪芯（3.1）前端设计为圆锥面（3.1-1），滑块（3.2）的外壁设有圆弧面（3.2-1），圆弧面（3.2-1）与管板内孔内壁重合或相切。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种内孔定位装置的定位方法，其特征在于，包括锁紧方法和解锁方法，

所述锁紧方法，具体按照以下步骤进行：通过充气管道向第一下空腔充气，带动下气缸（2）的缸盖和脚爪芯（3.1）向上提升，然后通过充气管道向第二下空腔充气，将下气缸（2）的活塞杆向上推动，从而带动滑块（3.2）沿着脚爪芯（3.1）斜向上滑动，完成锁紧定位；

所述解锁方法，具体按照以下步骤进行：通过充气管道向第二上空腔充气，将下气缸（2）的活塞杆向下推动，从而带动滑块（3.2）沿着脚爪芯（3.1）斜向下滑动，然后通过充气管道向第一上空腔充气，带动下气缸（2）的缸盖和脚爪芯（3.1）向下滑动，完成解锁。

10.一种爬行机构，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的内孔定位装置。

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