CN111341478A - 用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电现场钢桶转运技术领域，公开用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，包括底座，底座具有至少三个支撑部、并间隔均匀分布于底座周向，支撑部底部固装滑动支撑轨，滑动支撑轨内安装抓取杆并可沿内外方向做直线运动；底座底部固装驱动齿轮，驱动齿轮有弧形的驱动导向槽，其轨迹从驱动齿轮内侧向外侧延伸，驱动导向槽数量与抓取杆数量相同，底座上固装电机，其输出轴连接传动齿轮，传动齿轮与驱动齿轮啮合；抓取杆有夹槽，用于夹住驱动齿轮，夹槽内端具有随动轴，随动轴位于驱动导向槽内，驱动齿轮的转动可通过随动轴带动抓取杆做直线运动。体积尺寸合理，承载能力好，抓取可靠，满足核电现场钢桶桶盖的转运工作。

Description

用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具

技术领域

本发明涉及核电现场桶盖转运技术领域，特别涉及用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，尤其适用于EJ 1042-1996 《低、中水平放射性固体废物容器钢桶》桶盖。

背景技术

在核电现场，低、中水平放射性废物容器钢桶主要用于放射性废物的存放和转运，钢桶包括桶身和桶盖两个部分，根据放射性废物处置工艺需要，经常需要将桶盖开启并将桶盖转运至存放架上，就需要一套抓具实现上述对桶盖的抓取和转运功能。

目前国内的钢桶桶盖抓具主要有以下两种结构形式：无动力抓具和气动抓具；

无动力抓具依靠碰击桶盖，使芯轴行程改变，带动抱爪伸出和缩回，该装置仅靠机械零件实现桶盖抓取，技术比较成熟；但无动力抓具机械结构较为复杂，体积尺寸大，适用于对操作空间要求不高的场所。

气动抓具由气缸带动抱爪伸出和缩回抓取桶盖，由于抓具是在放射性场所工作，气缸活塞位置的密封圈容易老化失效，气动元件可靠性不高；另外，核电站从安全上考虑，往往要求带动力的抓具具备冗余结构，防止器件突然损坏导致桶盖不能顺利移动至安全场所，而气动抓具在结构上不能满足冗余设计。

因此，本申请提出一种用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，结构合理可靠，体积尺寸合理，承载能力好，抓取可靠，能适应钢桶桶盖尺寸误差和位置误差，能够有效满足核电现场钢桶桶盖的转运工作。

本发明采用的技术方案如下：用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，包括底座，所述底座具有至少三个支撑部，各所述支撑部间隔均匀地分布于所述底座周向，所述支撑部底部均固定安装有滑动支撑轨，所述滑动支撑轨内配合安装有抓取杆，所述抓取杆可沿内外方向做直线运动；

所述底座底部可转动地固定安装有驱动齿轮，所述驱动齿轮上开设有驱动导向槽，所述驱动导向槽数量与所述抓取杆数量相同且一一对应，所述驱动导向槽为弧形槽，弧形槽的轨迹从所述驱动齿轮的内侧向其外侧延伸，所述底座上固定安装有电机，所述电机的输出轴连接有传动齿轮，所述传动齿轮与所述驱动齿轮相啮合；

所述抓取杆的内端开设有夹槽，所述夹槽用于夹住所述驱动齿轮，所述夹槽的内端具有随动轴，所述随动轴位于对应的所述驱动导向槽内，所述驱动齿轮的转动可通过所述随动轴带动所述抓取杆沿内外方向做直线运动。

如此设置，整个转运抓具结构合理可靠，体积尺寸合理，底座周向间隔均匀设置有抓取杆，承载能力好，抓取可靠；通过驱动齿轮的转动角度控制抓取杆的伸出长度，以适应钢桶桶盖尺寸误差和位置误差；转运抓具的驱动力与承载重力成90°夹角，即使提升、转移过程中失电，抓取杆也不会自动缩回，不会导致钢桶桶盖跌落，能够有效满足核电现场钢桶桶盖的转运工作。

本发明所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，所述滑动支撑轨底部具有滑动槽，所述抓取杆安装于所述滑动槽内，滑动槽底部两侧具有限位部，抓取杆两侧具有限位槽，两限位部对应位于两限位槽内。

如此设置，限位部和限位槽的配合使得抓取杆只能在滑动支撑轨内做直线运动、并为抓取杆提供竖向支撑，防止抓取杆脱离滑动支撑轨。

本发明所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，所述随动轴上固定安装有滚动轴承，所述滚动轴承直接与所述驱动导向槽接触。

如此设置，将随动轴与驱动导向槽之间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，降低了摩擦力，使得驱动导向槽能够更加顺利地通过随动轴驱动抓取杆做直线运动。

本发明所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，所述底座上固定安装有两个电机，两电机的输出轴连接的传动齿轮均与所述驱动齿轮相啮合，两电机一备一用。

如此设置，两电机一备一用，实现冗余结构，即使一个电机故障，也可启用另一电机，保证转运抓具始终可正常工作。

本发明所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，每个所述支撑部均固定设置有连接柱，所述转运抓具通过所述连接柱与转运执行机构固定连接。

如此设置，转运抓具用于与转运执行机构固定连接，转运执行机构可带动转运抓具竖向和水平移动，连接柱设置于支撑部，即靠近滑动支撑轨位置，由滑动支撑轨承担重力和扭矩，齿轮等其他结构均不承受重力、扭矩等应力，整个结构可长期可靠运行，保证使用寿命。

本发明所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，还包括保护罩，所述保护罩配合安装于所述底座底部，所述连接柱底端向下穿过所述底座和保护罩，并与所述保护罩固定连接，所述支撑部底部固定连接有传力架，所述传力架具有底板，所述底板位于所述抓取杆下方，所述保护罩内固定安装有重量传感器，所述重量传感器位于所述底板下方、且与所述底板下表面接触，所述保护罩与所述底座之间具有竖直方向的间隙。

如此设置，保护罩与底座之间具有竖直方向的间隙，桶盖的重量通过抓取杆和滑动支撑轨传递至底座上，再通过传力架的底板传递至重量传感器，以便重量传感器检测此重量信号，可防止超载，保证安全作业，一旦抓具提起超过30kg重量的物品，将发出报警信号并进入安全状态。

本发明所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，所述底座上固定安装有预压组件，包括端盖、外套筒、弹簧和预压柱，所述端盖固定安装于所述底座上，所述外套筒固定安装于所述端盖下部，所述弹簧位于所述外套筒内，所述预压柱上部延伸进所述外套筒内，所述弹簧两端分别与所述端盖和所述预压柱顶部接触，所述预压柱向下穿过所述保护罩，所述预压柱可在所述外套筒内做竖向运动。

如此设置，转运抓具抓取钢桶桶盖在生产线与存放架之间移动时，钢桶桶盖可能会因惯性在抓具上晃动，预压组件可防止这种情况出现，钢桶桶盖抓取完成时，预压柱底部接触并预压住桶盖顶部，有效防止钢桶桶盖在抓具上晃动，保证转运安全。

本发明所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，所述底座上开设有条形槽，所述抓取杆的内端固定安装有竖向感应块，所述竖向感应块向上穿过对应的所述条形槽，所述条形槽的两侧均固定安装有接近开关，两侧的接近开关为一内一外设置，所述竖向感应块可随所述抓取杆在所述条形槽内做直线运动，所述竖向感应块可单独触发两侧的接近开关。

如此设置，当竖向感应块随抓取杆向外运动，并触发靠外的接近开关时，即可判断抓取杆伸出完毕；当竖向感应块随抓取杆向内运动，并触发靠内的接近开关时，即可判断抓取杆缩回完毕；有效监测抓取杆的状态。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明结构合理可靠，体积尺寸合理，承载能力好，抓取可靠，能适应钢桶桶盖尺寸误差和位置误差，能够有效满足核电现场钢桶桶盖的转运工作。

附图说明

图1是本发明结构示意图，其中未示出保护罩和重量传感器；

图2是图1中A处放大图；

图3是本发明中滑动支撑轨示意图；

图4是本发明中抓取杆截面示意图；

图5是本发明中驱动齿轮的示意图；

图6是本发明中桶盖的剖视图；

图7是本发明另一角度的结构示意图；

图8是图7中B处放大图；

图9是本发明中预压组件的分解示意图；

图10是本发明另一角度的结构示意图；

图11是图10中C处放大图。

附图标记：1为底座，2为支撑部，3为滑动支撑轨，4为抓取杆，5为驱动齿轮，6为驱动导向槽，7为电机，8为传动齿轮，9为夹槽，10为随动轴，11为滑动槽，12为限位部，13为限位槽，14为滚动轴承，15为连接柱，16为保护罩，17为传力架，18为底板，19为重量传感器，20为端盖，21为外套筒，22为弹簧，23为预压柱，24为条形槽，25为竖向感应块，26为接近开关，27为桶盖，28为环形限位台阶，29为尼龙压头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

说明：本申请中靠近驱动齿轮中心处即为“内”，远离驱动齿轮中心处即为“外”。

实施例1

如图1至6、10所示，用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，转运抓具用于与转运执行机构固定连接，转运执行机构可带动转运抓具竖向和水平移动，转运执行机构并非本申请的保护点，因此，此处未示出转运执行机构的具体结构，转运抓具包括底座1，底座1具有至少三个支撑部2，各支撑部2间隔均匀地分布于底座1周向，支撑部2底部均固定安装有滑动支撑轨3，滑动支撑轨3内配合安装有抓取杆4，抓取杆4可沿内外方向做直线运动；抓取杆4的外端用于延伸进钢桶桶盖27顶部的环形限位台阶28内，以便个抓取杆4能够提起钢桶桶盖27；

底座1底部可转动地固定安装有驱动齿轮5，具体地，底座1中心固定安装有轴承座，驱动齿轮5的转轴通过轴承与轴承座固定连接，实现驱动齿轮5与底座1的可转动固定连接，驱动齿轮5上开设有驱动导向槽6，驱动导向槽6数量与抓取杆4数量相同且一一对应，驱动导向槽6为弧形槽，弧形槽的轨迹从驱动齿轮5的内侧向其外侧延伸，底座1上固定安装有电机7，电机7的输出轴连接有传动齿轮8，传动齿轮8与驱动齿轮5相啮合；具体地，底座1上固定安装有两个电机7，两电机7的输出轴连接的传动齿轮8均与驱动齿轮5相啮合，两电机7一备一用；

具体地，底座1包括中部的圆形部分和圆形部分周向的三个支撑部2，支撑部2且向外凸出，相对应地，保护罩16包括圆形部分以及三个周向间隔均匀的凸出部分，每个支撑部2底部对应设置有一根抓取杆4，共三根抓取杆4，驱动齿轮5上对应开设有三条驱动导向槽6；

抓取杆4的内端开设有夹槽9，夹槽9用于夹住驱动齿轮5，夹槽9的内端具有随动轴10，随动轴10位于对应的驱动导向槽6内，驱动齿轮5的转动可通过随动轴10带动抓取杆4沿内外方向做直线运动，进一步地，随动轴10上固定安装有滚动轴承14，滚动轴承14可相对于随动轴10转动，滚动轴承14直接与驱动导向槽6接触。

具体地，传动齿轮8位于底座1底部，电机7可通过传动齿轮8带动驱动齿轮5正转或者反转，进而控制各抓取杆4沿内外方向（即驱动齿轮5的径向）伸出或缩回；驱动齿轮5通过驱动导向槽6驱动抓取杆4做直线运动的原理类似于凸轮驱动机构，当随动轴10位于驱动导向槽6的内端时，抓取杆4为完全缩回状态，当随动轴10位于驱动导向槽6的外端时，抓取杆4为完全伸出状态。

进一步地，滑动支撑轨3通过螺栓固定安装于底座1的支撑部2底部，滑动支撑轨3底部具有滑动槽11，抓取杆4安装于滑动槽11内，滑动槽11底部两侧具有限位部12，抓取杆4两侧具有限位槽13，两限位部12对应位于两限位槽13内，限位部12和限位槽13的截面形状均为“V”形。

实施例2

如图7、8和10所示，在实施例1的基础上，每个支撑部2均固定设置有连接柱15，具体地，每个支撑部2均具体固定设置两根连接柱15，分别位于支撑部2的两侧，转运抓具通过连接柱15与转运执行机构固定连接。

进一步地，转运抓具还包括保护罩16，保护罩16配合安装于底座1底部，连接柱15底端向下穿过底座1和保护罩16，并与保护罩16固定连接，支撑部2底部通过螺栓固定连接有传力架17，传力架17具有底板18，底板18位于抓取杆4下方，保护罩16内固定安装有重量传感器19，重量传感器19位于底板18下方、且与底板18下表面接触，保护罩16与底座1之间具有竖直方向的间隙（图中未示出），间隙的设置使得抓取杆4提升的重物重量始终传递至重量传感器19上，重量传感器19可检测提升重物的重量信号；抓取杆4底部不与传力架17的底板18接触；滑动支撑轨3和传力架17均不与保护罩16接触。

实施例3

如图1、7、9和10所示，在实施例2的基础上，底座1上固定安装有预压组件，包括端盖20、外套筒21、弹簧22和预压柱23，端盖20固定安装于底座1上，外套筒21固定安装于端盖20下部，弹簧22位于外套筒21内，预压柱23上部延伸进外套筒21内，弹簧22两端分别与端盖20和预压柱23顶部接触，预压柱23向下穿过保护罩16，预压柱23可在外套筒21内做竖向运动；进一步地，预压柱23的底端具有尼龙压头29，预压时，尼龙压头29压住桶盖27上部，即可压紧也不会对桶盖27造成损坏，相邻的两支撑部2之间均设置有一组预压组件，共三组预压组件，提升预压的稳定性和可靠性。

实施例4

如图10和11所示，在实施例3的基础上，底座1上开设有条形槽24，抓取杆4的内端固定安装有竖向感应块25，竖向感应块25向上穿过对应的条形槽24，条形槽24的长度满足抓取杆4直线运动的行程要求，条形槽24的两侧均固定安装有接近开关26，接近开关26固定安装于底座1上部，两侧的接近开关26为一内一外设置，竖向感应块25可随抓取杆4在条形槽24内做直线运动，竖向感应块25可单独触发两侧的接近开关26；当竖向感应块25随抓取杆4向外运动，并触发靠外的接近开关26时，即可判断抓取杆4伸出完毕；当竖向感应块25随抓取杆4向内运动，并触发靠内的接近开关26时，即可判断抓取杆4缩回完毕。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (8)

1.用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，其特征在于：包括底座（1），所述底座（1）具有至少三个支撑部（2），各所述支撑部（2）间隔均匀地分布于所述底座（1）周向，所述支撑部（2）底部均固定安装有滑动支撑轨（3），所述滑动支撑轨（3）内配合安装有抓取杆（4），所述抓取杆（4）可沿内外方向做直线运动；

所述底座（1）底部可转动地固定安装有驱动齿轮（5），所述驱动齿轮（5）上开设有驱动导向槽（6），所述驱动导向槽（6）数量与所述抓取杆（4）数量相同且一一对应，所述驱动导向槽（6）为弧形槽，弧形槽的轨迹从所述驱动齿轮（5）的内侧向其外侧延伸，所述底座（1）上固定安装有电机（7），所述电机（7）的输出轴连接有传动齿轮（8），所述传动齿轮（8）与所述驱动齿轮（5）相啮合；

所述抓取杆（4）的内端开设有夹槽（9），所述夹槽（9）用于夹住所述驱动齿轮（5），所述夹槽（9）的内端具有随动轴（10），所述随动轴（10）位于对应的所述驱动导向槽（6）内，所述驱动齿轮（5）的转动可通过所述随动轴（10）带动所述抓取杆（4）沿内外方向做直线运动。

2.根据权利要求1所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，其特征在于：所述滑动支撑轨（3）底部具有滑动槽（11），所述抓取杆（4）安装于所述滑动槽（11）内，滑动槽（11）底部两侧具有限位部（12），抓取杆（4）两侧具有限位槽（13），两限位部（12）对应位于两限位槽（13）内。

3.根据权利要求1所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，其特征在于：所述随动轴（10）上固定安装有滚动轴承（14），所述滚动轴承（14）直接与所述驱动导向槽（6）接触。

4.根据权利要求1所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，其特征在于：所述底座（1）上固定安装有两个电机（7），两电机（7）的输出轴连接的传动齿轮（8）均与所述驱动齿轮（5）相啮合，两电机（7）一备一用。

5.根据权利要求1至4任一项所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，其特征在于：每个所述支撑部（2）均固定设置有连接柱（15），所述转运抓具通过所述连接柱（15）与转运执行机构固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，其特征在于：还包括保护罩（16），所述保护罩（16）配合安装于所述底座（1）底部，所述连接柱（15）底端向下穿过所述底座（1）和保护罩（16），并与所述保护罩（16）固定连接，所述支撑部（2）底部固定连接有传力架（17），所述传力架（17）具有底板（18），所述底板（18）位于所述抓取杆（4）下方，所述保护罩（16）内固定安装有重量传感器（19），所述重量传感器（19）位于所述底板（18）下方、且与所述底板（18）下表面接触，所述保护罩（16）与所述底座（1）之间具有竖直方向的间隙。

7.根据权利要求6所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，其特征在于：所述底座（1）上固定安装有预压组件，包括端盖（20）、外套筒（21）、弹簧（22）和预压柱（23），所述端盖（20）固定安装于所述底座（1）上，所述外套筒（21）固定安装于所述端盖（20）下部，所述弹簧（22）位于所述外套筒（21）内，所述预压柱（23）上部延伸进所述外套筒（21）内，所述弹簧（22）两端分别与所述端盖（20）和所述预压柱（23）顶部接触，所述预压柱（23）向下穿过所述保护罩（16），所述预压柱（23）可在所述外套筒（21）内做竖向运动。

8.根据权利要求1至4任一项所述的用于核电现场放射性废物容器钢桶的桶盖转运抓具，其特征在于：所述底座（1）上开设有条形槽（24），所述抓取杆（4）的内端固定安装有竖向感应块（25），所述竖向感应块（25）向上穿过对应的所述条形槽（24），所述条形槽（24）的两侧均固定安装有接近开关（26），两侧的接近开关（26）为一内一外设置，所述竖向感应块（25）可随所述抓取杆（4）在所述条形槽（24）内做直线运动，所述竖向感应块（25）可单独触发两侧的接近开关（26）。

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