CN110342247A - 一种放射性废物桶的转运系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放射性废物桶的转运系统及方法，所述转运系统包括水平转移系统和空间搬运系统，所述水平转移系统用于将放射性废物桶从位置S1水平转移到位置S2；所述空间搬运系统用于将放射性废物桶从位置S2搬运至指定存放点S3，和/或将放射性废物桶从存放点S3搬运至另一存放点S4。所述空间搬运系统包括升降装置，所述升降装置包括吊架，所述吊架中心为中空结构，所述中空结构的下端具有开口，所述开口可容纳放射性废物桶上端伸进中空结构内。

Description

一种放射性废物桶的转运系统及方法

技术领域

本发明涉及机械搬运技术，具体涉及一种放射性废物桶的转运系统及方法。

背景技术

放射性废物桶的转运系统用于对放射性废物暂存库内的放射性废物桶进行转运、定位码放和回收操作，其主要操作对象包括符合EJ1042标准的400L废物桶和200L废物桶。废物桶在转运操作过程中会产生摆动，这不仅危及到转运系统的平稳运行和放射性废物暂存船舱的安全，而且会极大地延长转运时间、降低转运效率。特别是海上风浪作用下，在水平转运和吊装转运操作过程中，对废物桶进行摆动控制是十分关键和必要的。

现有技术中对废物桶进行摆动控制主要通过抓取装置或者其它固定方式进行控制。但是现有技术至少存在如下问题：(1)转运系统结构复杂，控制难度大，制造安装、后期维护难度也大。(2)抓取装置整体结构高度比较高，体积大、空间适应性差，无法适应船舱有限的封闭空间。(3)夹持固定装置复杂，容易过约束或者固定效果不好。(4)防摆效果差。(5)无法同时适用具有不同直径的体积为400L和200L的放射性废物桶。

因此，有必要提供一种结构简单、体积小、防摆效果好、同时适用不同体积和直径的放射性废物桶、能有效提高转运效率的用于放射性废物桶的转运系统及方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种放射性废物桶的夹持装置、抓取装置、转运系统及转运方法。本发明的放射性废物桶的夹持装置、抓取装置及方法、转运系统及转运方法可在不大于四级海况下使用。可以适应小空间、有效防止摇摆、同时适用不同体积和直径的放射性废物桶、提高转运效率。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

本发明提供一种放射性废物桶的夹持装置，所述夹持装置包括支撑结构和夹持结构，所述支撑结构设置在夹持装置底部，所述夹持结构设置在夹持装置上方，所述支撑结构与所述夹持结构连接，所述夹持结构包括设置在夹持装置两侧的一对夹爪。

具体的，每个所述夹爪包括两个夹指，所述两个夹指呈八字形，所述两个夹指的张开角度可调。

具体的，所述两个夹指的张开角度范围为90-180度。

具体的，所述夹指的内侧面为弧状。

具体的，所述夹指的内侧面圆弧半径为390-400mm。

具体的，所述两个夹指的一端通过齿轮啮合。

具体的，所述夹持结构包括一对夹持臂，所述夹持臂通过连接板与支撑结构连接，所述夹爪设置在夹持臂上。

具体的，所述支撑结构为一对支撑臂，所述支撑臂与连接板固定连接。

具体的，所述一对夹持臂的距离大于放射性废物桶的直径。

本发明还提供一种用于放射性废物桶的抓取装置，所述抓取装置包括至少三个抓臂，每个抓臂上设置有两个夹指，所述两个夹指为上夹指和下夹指，所述两个夹指呈八字形，所述两个夹指的张开角度可调。

具体的，所述上夹指的下端为齿轮状，所述下夹指的上端为齿轮状，所述上夹指的下端和下夹指的上端通过齿啮合。

具体的，所述上夹指顶端为圆角结构。

具体的，所述下夹指底端具有夹板，所述夹板为弧形。

具体的，所述两个夹指的张开角度范围为120-180度。

具体的，所述夹板的内侧面圆弧半径为390-400mm。

具体的，所述抓取装置具有四个抓臂。

具体的，所述抓取装置包括驱动机构，所述驱动机构与上夹指的下端连接。

具体的，所述驱动机构包括驱动电机和蜗轮蜗杆传动机构。

具体的，所述抓取装置包括平行手指。

本发明提供一种放射性废物桶的转运系统，所述转运系统包括水平转移系统和空间搬运系统，所述水平转移系统用于将放射性废物桶从位置S1水平转移到位置S2；所述空间搬运系统用于将放射性废物桶从位置S2搬运至指定存放点S3，和/或将放射性废物桶从存放点S3搬运至另一存放点S4。

具体的，所述空间搬运系统包括升降装置，所述升降装置包括吊架，所述吊架中心为中空结构，所述中空结构的下端具有开口，所述开口可容纳放射性废物桶上端伸进中空结构内。

具体的，所述升降装置还包括固定架，所述固定架上具有垂向导轨，所述吊架上具有滑块，所述滑块设置在垂向导轨上；所述吊架上固定有驱动装置，所述固定架上固定有垂向齿条，所述驱动装置通过齿轮与固定架上的齿条啮合驱动吊架升降。

具体的，所述吊架为四块板围成的框架结构；所述驱动装置为电机，所述电机横向固定在吊架其中一块板的上部，所述电机设置在吊架的中空结构内。

具体的，所述吊架下方具有抓取装置；所述抓取装置包括抓臂，每个所述抓臂上设置有两个夹指，所述两个夹指为上夹指和下夹指，所述两个夹指呈八字形，所述两个夹指的张开角度可调。

具体的，所述上夹指的下端为齿轮结构，所述下夹指的上端为齿轮结构，所述上夹指的下端和下夹指的上端通过齿啮合。

具体的，所述上夹指顶端为圆角结构，所述下夹指底端具有夹板，所述夹板为弧形。

具体的，所述转运系统还包括转运架，所述固定架设置在转运架上，所述固定架可在转运架上横向和纵向移动。

具体的，所述转运系统能同时用于体积为200L和400L的放射性废物桶的转运。

本发明还提供一种转运放射性废物桶的方法，根据上述的转运系统，所述方法包括：水平转移系统将放射性废物桶3000从位置S1水平转移到位置S2；空间搬运系统2000再将放射性废物桶从S2位置搬运至指定存放点S3，和/或将放射性废物桶从存放点S3搬运至另一存放点S4。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：

(1)转运系统结构简单，控制方便，制造安装、后期维护简单。(2)抓取装置整体结构比较矮，体积小、空间适应性好，可以完全适应船舱有限的封闭空间。(3)夹持装置简单，夹持稳定效果好。(4)防摆效果差。(5)可以同时适用具有不同直径的体积为400L和200L的放射性废物桶。

本发明的放射性废物桶的夹持装置、抓取装置及方法、转运系统及转运方法可在不大于四级海况下使用。结构简单、体积小、防摆效果好、同时适用不同体积和直径的放射性废物桶、能有效提高转运效率。

附图说明

图1为本发明的转运系统的整体结构示意图。

图2为本发明水平转移系统结构示意图。

图3为本发明水平转移系统结构示意图。

图4为本发明水平转移系统的夹指结构示意图。

图5为本发明空间搬运系统结构示意图。

图6为本发明空间搬运系统的抓取装置结构示意图。

图7为本发明抓取装置准备抓取废物桶的示意图。

图8为本发明升降装置的吊架结构的示意图。

图9为本发明升降装置的结构示意图。

图10为本发明的抓取装置抓取400L废物桶示意图。

图11为本发明的抓取装置抓取200L废物桶示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“周向”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的限制。对于这类词语的解释应站位本领域技术人员的角度进行。例如，“在……上方”、“在……下方”，应理解为部件等的主体结构或者结构在初始状态的位置关系，在运动过程中可能会突破上述位置关系。“……设置在……上”应理解为部件的大致连接关系，而不是必须在上方。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应站位本领域技术人员的角度做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

图1为放射性废物桶的转运系统的整体示意图。该转运系统包括水平转移系统1000和空间搬运系统2000。水平转移系统用于将放射性废物桶3000从S1位置水平转移到S2位置。例如，将放射性废物桶从运输电梯内转移到空间搬运系统2000的搬运范围内指定的S2位置。空间搬运系统2000再将放射性废物桶从S2位置搬运至指定存放点S3，和/或将放射性废物桶从存放点S3搬运至另一存放点S4。

如图2和图3，水平转移系统1000包括夹持装置100和平移机构200。在平移机构200上设有底座11。在底座上11上设置有带动夹持装置100上下移动的升降机构300。夹持装置100通过升降机构300与底座11连接。

升降机构300包括滑块301、滑轨302和升降驱动装置303。滑轨302设置在底座11上。滑块301与夹持装置100连接。升降驱动装置303用于驱动夹持装置100沿着滑轨302上下移动。升降驱动装置303优选为电机。电机结构简单、控制方便，稳定性好，无污染。避免了液压等结构油液泄漏污染从而需要人工进入维修。

平移机构200包括平移导轨201、滑板202和平移驱动装置203。滑板202与底座11连接。滑板202设置在平移导轨201上。平移驱动装置203驱动底座11和夹持装置100沿着平移导轨201移动。平移驱动装置203优选为电机。电机结构简单、控制方便，稳定性好，无污染。避免了液压等结构油液泄漏污染从而需要人工进入维修。

夹持装置100包括支撑结构101和夹持结构102。支撑结构101设置在夹持装置底部。夹持结构102设置在夹持装置上方。支撑结构与夹持结构连接。支撑结构101为一对支撑臂1011和1012。支撑臂与连接板104固定连接。两个夹持臂相距的距离大于放射性废物桶的最大直径。

夹持结构102包括一对夹持臂103。夹持臂103与连接板104连接。夹持结构102还包括设置在转运装置两侧的一对夹爪105。夹爪105设置在夹持臂103上。每个夹爪105包括两个夹指1051和1052。两个夹指呈八字形。两个夹指1051和1052的一端具有齿轮1053和1054(如图4)。两个夹指的一端通过齿轮1053和1054啮合。两个夹指的张开角度可调。通过设置夹持结构，可以有效的将放射性废物桶固定在水平转移系统上，防止振动摇摆。通过将夹指的张开角度设置为可调，适应不同体积的放射性废物桶。具体的，两个夹指的张开角度范围为90-180度。夹指可以由驱动机构例如电机驱动其转动(图中未画出)。夹指1051和1052的内侧面为弧状。夹指1051和1052的的内侧面圆弧半径为390-400mm。将夹板的内侧面圆弧半径设置为390-400mm，可以同时适应体积为200L和400L的放射性废物桶，对体积为200L和400L的放射性废物桶的直径圆柱体都能很好的适应，能较好的接触两种放射性废物桶的外圆周，提高稳定性。

图5所示为空间搬运系统2000。空间搬运系统2000包括放射性废物桶的抓取装置500和升降装置600。

如图6，抓取装置500包括至少三个抓臂501。抓臂501下端具有槽506，每个抓臂上设置有两个夹指。两个夹指为上夹指5021和下夹指5022。两个夹指呈八字形，两个夹指的张开角度可调。两个夹指的张开角度范围为60-240度。

上夹指5021的下端为齿轮结构，下夹指5022的上端为齿轮结构，上夹指的下端和下夹指的上端通过齿5033啮合。齿5033设置在抓臂501的槽506内。上夹指5021和下夹指5022张开时，上夹指5021可以完全收纳到槽506内。上夹指5021顶端为圆角结构。通过圆角结构，可以有效地抵靠在放射性废物桶的上端边沿，适应不同大小的桶，且不会对放射性废物桶造成损坏。下夹指5022底端具有夹板5023，夹板5023内侧为弧形。夹板的内侧面圆弧半径为390-400mm。将夹板的内侧面圆弧半径设置为390-400mm，可以同时适应体积为200L和400L的放射性废物桶(如图10和图11)，对体积为200L和400L的放射性废物桶的直径圆柱体都能很好的适应，能较好的接触两种放射性废物桶的外圆周，提高稳定性。

抓取装置500包括驱动机构504，驱动机构与上夹指的下端齿轮连接，驱动上夹指绕齿轮轴转动，通过齿啮合带动下夹指朝相反方向转动。使得上夹指和下夹指的张开角度可以容下放射性废物桶，上夹指上端与放射性废物桶的上端边沿接触，抵靠在废物桶的上端边沿下方。下夹指上的夹板夹住放射性废物桶的圆周面。驱动机构包括驱动电机和蜗轮蜗杆传动机构。

如图7，优选的，抓取装置500还包括平行臂505。平行臂505与下夹指5022平行。平行臂505上端与抓臂501通过转动副连接，具有连接点M1。平行臂505下端与夹板5023通过转动副连接，具有连接点M2。下夹指5022上端与抓臂501通过转动副连接，具有连接点M4，该点在下夹指上端的齿轮轮轴线上，下夹指的齿轮也绕该转动副转动。下夹指5022下端与夹板5023通过转动副连接，具有连接点M3。连接点M1、M2、M3、M4分别为转动副的转轴中心点即圆心。连接点M1、M2、M3、M4的连线构成平行四边形。夹板5023呈水平状态。通过连接点M1、M2、M3、M4的连线构成平行四边形，可以使得上夹指和下夹指在转动过程中，夹板5023始终保持水平状态(如图10和图11)，夹板圆弧状的内侧面能与竖直方向的桶的外圆周面贴合。

如图8，升降装置600包括吊架601。吊架601中心为中空结构6011。中空结构的下端具有开口，开口可容纳放射性废物桶上端伸进中空结构内。充分利用垂向空间，适应船舱狭小结构。

如图9，升降装置600还包括固定架602。固定架602上具有垂向导轨603。吊架601上具有滑块604。滑块604设置在垂向导轨603上。吊架601上固定有驱动装置605。固定架602上固定有垂向齿条606。驱动装置通过齿轮607与固定架上的齿条606啮合，驱动吊架601升降。优选的，吊架为四块板围成的框架结构。驱动装置为电机，电机横向固定在吊架其中一块板的上部。吊架601安装驱动电机的板上具有穿孔6051，驱动电机安装在中空结构6011内，驱动电机的驱动轴穿过穿孔6051与齿轮607连接。将驱动电机安装在吊架的中空结构内，节省空间，驱动稳定。采用电机驱动，结构简单、控制方便，稳定性好，无污染。避免了液压等结构油液泄漏污染从而需要人工进入维修。

抓取装置500设置在吊架601下方。优选的，抓取装置具有四个抓臂，四个抓臂分别设置在吊架的四个角的下方。

如图5，空间搬运系统2000还包括转运架700。转运架700包括支撑座703，支撑座上具有两个平行设置的纵梁702。纵梁中间具有横梁701，横梁两端通过齿轮齿条与纵梁连接，通过驱动电机驱动，横梁可沿纵梁纵向运动。升降装置600设置在横梁701上。横梁与固定架602通过齿轮齿条连接。通过驱动电机702驱动，固定架602可沿横梁横向运动，从而带动升降装置和抓取装置横向移动。

本发明还提供一种放射性废物桶的转运方法。采用上述的转运装置，本发明的转运方法如下。

水平转移系统1000将放射性废物桶3000从位置S1水平转移到位置S2。

空间搬运系统2000再将放射性废物桶从S2位置搬运至指定存放点S3，和/或将放射性废物桶从存放点S3搬运至另一存放点S4。

具体的，如图1，在S1位置，放射性废物桶3000在运输电梯内到达甲板平面时，水平转移系统1000的夹持装置100伸入放射性废物桶3000底部，升降机构300上升，支撑臂1011和1012与放射性废物桶3000底部接触，支撑放射性废物桶3000。夹持结构102的夹爪105在驱动机构驱动下，夹角逐渐闭合，直至夹指1051和1052与放射性废物桶3000接触，对放射性废物桶3000形成稳定的夹持。放射性废物桶3000上升到达指定位置后，平移机构200开始运动，平移驱动装置203驱动滑板水平移动，将放射性废物桶3000从位置S1水平转移到位置S2。

放射性废物桶3000到达位置S2后，夹指1051和1052向外扩张松开放射性废物桶3000，空间搬运系统2000的升降装置600驱动吊架601下降，直至夹指到达指定位置，在驱动机构504作用下，上夹指5021和下夹指5022夹角缩小，直至夹板5023与放射性废物桶3000接触，升降装置600驱动吊架601上升，上夹指5021与放射性废物桶3000上端边沿接触。上夹指对放射性废物桶3000形成支撑，夹板5023对放射性废物桶3000形成稳定的夹持，共同将放射性废物桶3000抓取。升降装置600驱动吊架601上升到指定位置。

然后通过转运架上的驱动电机驱动固定架沿横梁横向运动和/或横梁沿纵梁纵向运动，从而带动放射性废物桶3000横向和/或纵向移动。待放射性废物桶3000到达指定位置后，升降装置600驱动吊架601下降，将放射性废物桶3000放到指定存放点S3，

按照上述的方法，空间搬运系统2000还可以将放射性废物桶从存放点S3搬运至另一存放点S4。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种放射性废物桶的转运系统，其特征在于：所述转运系统包括水平转移系统和空间搬运系统，所述水平转移系统用于将放射性废物桶从位置S1水平转移到位置S2；所述空间搬运系统用于将放射性废物桶从位置S2搬运至指定存放点S3，和/或将放射性废物桶从存放点S3搬运至另一存放点S4。

2.根据权利要求1所述的转运系统，其特征在于，所述空间搬运系统包括升降装置，所述升降装置包括吊架，所述吊架中心为中空结构，所述中空结构的下端具有开口，所述开口可容纳放射性废物桶上端伸进中空结构内。

3.根据权利要求2所述的转运系统，其特征在于，所述升降装置还包括固定架，所述固定架上具有垂向导轨，所述吊架上具有滑块，所述滑块设置在垂向导轨上；所述吊架上固定有驱动装置，所述固定架上固定有垂向齿条，所述驱动装置通过齿轮与固定架上的齿条啮合驱动吊架升降。

4.根据权利要求3所述的转运系统，其特征在于，所述吊架为四块板围成的框架结构；所述驱动装置为电机，所述电机横向固定在吊架其中一块板的上部，所述电机设置在吊架的中空结构内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的转运系统，其特征在于，所述吊架下方具有抓取装置；所述抓取装置包括抓臂，每个所述抓臂上设置有两个夹指，所述两个夹指为上夹指和下夹指，所述两个夹指呈八字形，所述两个夹指的张开角度可调。

6.根据权利要求5所述的转运系统，其特征在于，所述上夹指的下端为齿轮结构，所述下夹指的上端为齿轮结构，所述上夹指的下端和下夹指的上端通过齿啮合。

7.根据权利要求6所述的转运系统，其特征在于，所述上夹指顶端为圆角结构，所述下夹指底端具有夹板，所述夹板为弧形。

8.根据权利要求6-7任一项所述的转运系统，其特征在于，所述转运系统还包括转运架，所述固定架设置在转运架上，所述固定架可在转运架上横向和纵向移动。

9.根据权利要求8所述的转运系统，其特征在于，所述转运系统能同时用于体积为200L和400L的放射性废物桶的转运。

10.根据权利要求9所述的转运系统转运放射性废物桶的方法，其特征在于，所述方法包括：水平转移系统将放射性废物桶从位置S1水平转移到位置S2；空间搬运系统再将放射性废物桶从S2位置搬运至指定存放点S3，和/或将放射性废物桶从存放点S3搬运至另一存放点S4。