CN115816037B - 用于内部压力测试样品的自动拧紧拆卸装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及金属的组合加工，具体涉及一种用于内部压力测试样品的自动拧紧拆卸装置，包括：基台，压力接口，主体部，保持部，以及转动部。压力接口设置于基台上，压力接口设有与测试样品的螺纹接口相配合的螺纹，以与测试样品密封连接从而向测试样品内部提供压力介质。主体部设置于基台。保持部可转动地设置于主体部，用于保持测试样品。转动部用于带动保持部朝第一方向或与第一方向相反的第二方向转动，从而使得测试样品能够与压力接口建立螺纹连接或解除螺纹连接。本申请实施例通过设置转动部带动保持部朝第一方向或第二方向转动，从而使得测试样品能够与压力接口建立螺纹连接或解除螺纹连接，从而实现自动拧紧和拆卸。

Description

用于内部压力测试样品的自动拧紧拆卸装置

技术领域

本发明涉及金属的组合加工技术领域，特别涉及一种用于内部压力测试样品的自动拧紧拆卸装置。

背景技术

现有的内部气压测试样品在拧紧/拆卸过程中均为手动或半自动，这样的装卸过程均需要人工参与。然而，在内部气压测试样品本身具有放射性的情况下，由于放射性对人的危害及危险较大，无法实现人工参与内部气压测试样品与压力接口的拧紧/拆卸过程。

发明内容

针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种用于内部压力测试样品的自动拧紧拆卸装置，包括：

基台；

压力接口，设置于所述基台上，所述压力接口设有与测试样品的螺纹接口相配合的螺纹，以与所述测试样品密封连接从而向所述测试样品内部提供压力介质；

主体部，设置于所述基台；

保持部，可转动地设置于所述主体部，用于保持所述测试样品；以及

转动部，用于带动所述保持部朝第一方向或与所述第一方向相反的第二方向转动，从而使得所述测试样品能够与所述压力接口建立螺纹连接或解除螺纹连接。

本申请实施例通过设置转动部带动保持部朝第一方向或与第一方向相反的第二方向转动，从而使得测试样品能够与压力接口建立螺纹连接或解除螺纹连接，从而实现自动拧紧和拆卸。

本申请实施例提供的自动拧紧拆卸装置适合于在进行内部压力测试时将测试样品与压力接口自动拧紧和拆卸。由于无需人工操作，特别适合应用于放射性环境或其他复杂环境。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1是根据本发明一个实施例的自动拧紧拆卸装置的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的自动拧紧拆卸装置的结构示意图；

图3是图2所示的测试样品的结构示意图；

图4是图2所示的自动拧紧拆卸装置的局部放大图；

图5是图4所示的自动拧紧拆卸装置省略了盖板的结构示意图；以及

图6是根据本发明一个实施例的传动件带动保持部转动的结构示意图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

附图标记说明：

10、基台；11、压力接口；

20、保持部；21、开口；

30、夹持部；

41、支座；411、电机；42、水平支架；421、电机；

51、电机；52、减速器；531、第一齿轮；532、第二齿轮；54、连接件；

61、水平支撑部；62、第一竖直支撑部；63、第二竖直支撑部；

71、原点开关；

200、测试样品；210、管体；220、凸出部；230、密封头；240、螺纹接口；241、进气口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明实施例的描述中“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例提供了一种用于内部压力测试样品的自动拧紧拆卸装置，用于对测试样品与用于向测试样品充入压力介质的压力接口拧紧或拆卸。

参见图1和图2，自动拧紧拆卸装置包括：基台10，压力接口11，主体部，保持部20以及转动部。

基台10可以为操作台或工作台。压力接口11设置于基台10上。例如，压力接口11可固定在基台10上。

压力接口11设有与测试样品200的螺纹接口240相配合的螺纹，以与测试样品200密封连接从而向测试样品200内部提供压力介质。

在一些实施例中，压力介质可以为气体。在另一些实施例中，压力介质可以为液体。

主体部设置于基台10。保持部20可转动地设置于主体部，用于保持测试样品200。

转动部用于带动保持部20朝第一方向或与第一方向相反的第二方向转动，从而使得测试样品200能够与压力接口11建立螺纹连接或解除螺纹连接。

本申请实施例通过设置转动部带动保持部20朝第一方向或与第一方向相反的第二方向转动，使得测试样品200能够与压力接口11建立螺纹连接或解除螺纹连接，从而实现将测试样品200与压力接口11自动拧紧和拆卸。

参见图3，测试样品200具有中空的管体210。管体210一端设有密封的密封头230，管体210另一端设有螺纹接口240。螺纹接口240用于与压力接口11密封连接。

螺纹接口240可以为气压接头连接头。密封头230可以为气压接头堵头。

螺纹接口240的端面设有直径向外渐缩的圆台，该圆台的周向表面为锥形面。圆台的中部设有与管体210内部连通的进气口241。当测试样品200与压力接口11密封连接以后，来自压力接口11的压力介质通过进气口241向测试样品200内部供应。

压力接口11的螺纹末端设有与圆台相匹配的锥形槽，通过锥形槽与圆台的配合进一步保证测试样品200与压力接口11密封连接。

在一些实施例中，测试样品200可为普通的空管。在一些实施例中，测试样品200例如可为用于核反应堆的包壳管。包壳管可以为经过核辐射后且将内部核燃料去除的包壳管。

管体210通常为圆筒形。为了便于保持部20带动测试样品200转动，测试样品200还具有突出于管体210的凸出部220。凸出部220的周向可具有至少一个平面，相应地，保持部20的开口21具有与凸出部220的至少一个平面相配合的至少一个配合面，以使得当保持部20转动时，由于开口21与凸出部220的配合作用，保持部20带动测试样品200同轴转动。

在一些实施例中，凸出部220的周面可由六个平面组成。凸出部220沿垂直轴向的截面例如可为六边形。

在另一些实施例中，凸出部220沿垂直轴向的截面例如可以为四边形，五边形等。

参见图4至图6，保持部20具有与测试样品200的凸出部220相配合的开口21，从而通过将测试样品200的凸出部220收容于开口21以保持测试样品200。容易理解，保持部20的开口21的作用可类似于扳手。

自动拧紧拆卸装置还包括：夹持部30，设置于主体部，用于夹持测试样品200。

在一些实施例中，夹持部30为能够张开和收拢的夹爪。

由于本申请实施例的拧紧拆卸装置用于内部压力测试，因此对接口处连接的密封性要求较高。在测试样品200拧紧与拆卸过程中，利用夹爪把测试样品200夹紧可保证测试样品200始终对准压力接口11，并防止测试样品200发生倾斜，从而保证在测试样品200的螺纹与压力接口11的螺纹能够顺利配合，同时保证压力接口11的螺纹末端的锥形槽与测试样品200圆台密封配合。

在一些实施例中，自动拧紧拆卸装置还可包括：移动部，用于带动保持部20相对于基台10移动，以使保持部20保持测试样品200或与测试样品200相分离。在这样的实施例中，在将测试样品200与压力接口11自动拧紧以后，可通过移动部的移动，使得保持部20与测试样品200相分离，从而为测试罩壳让位，使得测试罩壳能够将与压力接口11连接后的测试样品200密封在内，进而对测试样品200进行内部压力测试。

在一些实施例中，移动部包括：水平移动部，用于带动保持部20朝远离或靠近压力接口11的方向水平移动。

水平移动部还可以用于带动夹持部30朝远离或靠近压力接口11的方向水平移动。

在一些实施例中，移动部还包括：纵向移动部，用于带动保持部20相对于基台10上下移动，从而使得测试样品200的凸出部220收容于保持部20的开口21或与保持部20的开口21相互错开。

在一些实施例中，主体部包括：竖向延伸的支座41和可升降地设置在支座41上的水平支架42。保持部20和转动部沿水平方向可滑动地设置在水平支架42上。

水平移动部用于带动保持部20和转动部沿水平支架42滑动。水平支架42上设置沿水平方向延伸的水平滑槽，水平移动部还包括电机421，用于驱动保持部20和转动部沿水平滑槽滑动。

纵向移动部用于带动水平支架42沿支座41上下滑动。支座41上设置有沿竖向延伸的竖直滑槽，纵向移动部还包括电机411，用于驱动水平支架42沿竖直滑槽滑动。

在一些实施例中，自动拧紧拆卸装置还包括：水平支撑部61和第一竖直支撑部62。

水平支撑部61沿水平方向可滑动地设置于水平支架42上。第一竖直支撑部62自水平支撑部61的端部竖直向上延伸。保持部20和转动部设置于水平支撑部61，夹持部30固定地设置于第一竖直支撑部62。

水平支撑部61与第一竖直支撑部62相对的一端形成有与保持部20的开口21相对应的开槽。

水平支撑部61与第一竖直支撑部62可以一体成型或两者固定连接。在这样的实施例中，夹持部30、保持部20以及转动部可在水平移动部的带动下共同沿水平方向移动；且在纵向移动部的带动下共同沿竖直方向移动。

参见图4和图5，在一些实施例中，转动部包括：电机51、减速器52以及传动件。减速器52将电机51输出转速降低后传动至传动件，再经传动件传动至保持部20。

在一些实施例中，传动件包括：第一齿轮531和两个第二齿轮532。第一齿轮531与减速器52的输出轴连接。两个第二齿轮532，同时与第一齿轮531啮合，且两个第二齿轮532同时与保持部20啮合。由于利用两个第二齿轮532进行传动，可保证在传动过程中不会脱齿，提高了装置的稳定性。

第一齿轮531、两个第二齿轮532以及保持部20可转动地设置于水平支撑部61。

第一齿轮531的末端可以固定一个编码器，用来记录齿轮的拧紧角度，即保持部20的开口21的方向。

保持部20可以为内部为空心的齿轮，该齿轮具有与空心连通的缺口（空心与缺口共同形成前述开口21）。齿轮的空心用于保持测试样品200的凸出部220。齿轮的空心周边可向上延伸形成延伸部，以更稳定地保持测试样品200的凸出部220。

在一些实施例中，保持部20上可以设置原点开关71，用来记录拧紧保持部20的零点位置（即齿轮的缺口面对压力接口11的位置），使保持部20和夹持部30在将测试样品200与压力接口11拧紧以后可以顺利退出，以及在拆卸测试样品200之后可以顺利移动至压力接口11上方。

在一些实施例中，减速器52设置于第一齿轮531的上方，减速器52的输出轴沿竖向延伸。电机51通过连接件54设置于减速器52的水平一侧，且电机51的输出轴沿水平方向延伸。自动拧紧拆卸装置还包括：第二竖直支撑部63，与第一竖直支撑部62共面地设置在水平支撑部61的同一端部，连接件54由第二竖直支撑部63支撑。

容易理解，对于螺纹密封连接的接口，如果测试样品200的轴向与压力接口11的轴线发生偏移，则在利用保持部20拧紧的过程中，压力接口11和测试样品200的螺纹很容易发生刚性损伤。对于本申请的自动拧紧拆卸装置而言，压力接口11需要重复多次拧紧与拆卸的过程，压力接口11和测试样品200的螺纹发生损伤会影响压力接口11与测试样品200连接的密封性能，进而影响测试样品200顺利进行内部压力测试。因此，为了保证压力接口11与测试样品200连接的密封性，要尽量减少对以压力接口11和测试样品200的螺纹造成损伤。

在上述实施例中，由于减速器52竖向设置，且电机51水平设置，通过设置第二竖直支撑部63，使得电机51和减速器52更加稳定地设置在水平支撑部61上，不易发生倾斜。进一步地，通过将保持部20和转动部设置于水平支撑部61，夹持部30固定地设置于第一竖直支撑部62，且将第二竖直支撑部63与第一竖直支撑部62共面地设置在水平支撑部61的同一端部，从而使得整个转动部、保持部20以及夹持部30十分稳定，不易发生偏移，从而保证了测试样品200与压力接口11的精确对准，有利于避免对压力接口11和测试样品200的螺纹造成刚性损伤，从而有利于保证测试样品200与压力接口11的密封连接，以保证测试样品200的内部压力测试顺利进行。

在一些实施例中，自动拧紧拆卸装置还包括：控制部（图中未示出），配置成当测试样品200的凸出部220收容于开口21、转动部带动保持部20朝第一方向或第二方向转动时，控制夹持部30夹持测试样品200。在这样的实施例中，夹持部30持续夹持测试样品200，从而可保证测试样品200与压力接口11的精确对准，防止测试样品200发生倾斜，导致在转动过程中对压力接口11和测试样品200的螺纹造成刚性损伤。

进一步地，控制部还可配置成当测试样品200的凸出部220与保持部20的开口21相互错开时，控制转动部带动保持部20转动，以使保持部20的开口21与水平支撑部61的开槽在水平面的投影重合。容易理解，保持部20的开口21与水平支撑部61的开槽在水平面的投影重合，即为保持部20的缺口面对压力接口11的位置，也即保持部20的零点位置。

在一些实施例中，控制部进一步配置成：控制转动部先以第一力矩带动保持部20和测试样品200转动至少一周，之后控制夹持部30松开，再控制转动部以大于第一力矩的第二力矩带动保持部20和测试样品200转动直至测试样品200与压力接口11拧紧。由此，当利用本申请实施例的自动拧紧拆卸装置将测试样品200与压力接口11拧紧时，为了保证测试样品200与压力接口11同轴，避免对压力接口11和测试样品200的螺纹造成损伤，可先利用夹持部30夹持测试样品200。为了减少由于夹持部30和测试样品200的管体210相对转动对夹持部30和管体210造成磨损，本申请实施例先以小力矩带动保持部20和测试样品200转动至少一周（或至少一圈），如两周（两圈），使得测试样品200的螺纹与压力接口11的螺纹能够正确匹配，有利于避免由于螺纹匹配不正确对压力接口11和测试样品200的螺纹造成损伤；之后再松开夹持部30，以大力矩带动保持部20和测试样品200转动至拧紧，从而既避免了对夹持部30和管体210造成磨损，又保证了测试样品200与压力接口11的密封连接。

下面结合附图和具体实施例对本发明实施例的自动拧紧拆卸装置的工作流程进行详细描述。

拧紧工艺流程包括以下步骤1-9。

1、初始状态，夹持部30和保持部20位于初始位置。将夹持部30打开，并将保持部20的开口21转至面对压力接口11的方向（即如图4所示的方向，可称之为零点位置）。

2、利用热室内机械手夹持测试样品200，将测试样品200放入保持部20的开口21和夹持部30内，当测试样品200的凸出部220位于保持部20的开口21内时，夹持部30夹紧测试样品200。

3、利用水平移动部将测试样品200从初始位置移动至压力接口11上方与压力接口11对准（即螺纹接口240的轴线与压力接口11的轴线重合）的工作位置。

4、利用纵向移动部将测试样品200下移至第一竖直位置，以使螺纹接口240末端部分进入压力接口11内。

5、利用电机51先提供第一力矩带动保持部20旋转两圈，之后夹持部30松开，电机51再提供大于第一力矩的第二力矩使保持部20带动测试样品200转动至与压力接口11拧紧。拧紧后，压力接口11的螺纹末端的锥形槽与测试样品200末端的圆台密封配合。

6、拧紧后，保持部20的开口21的方向可能朝向任何位置，利用编码器记录保持部20的开口21的方向（即开口21偏离零点位置的角度）。

7、利用纵向移动部将保持部20上升至第二竖直位置（即保持部20的下端面高于测试样品200的凸出部220上端面的位置），以使保持部20的开口21与测试样品200的凸出部220相分离。

8、将保持部20的开口21方向转至图4中所示的零点位置。

9、利用水平移动部使保持部20和夹持部30返回到初始位置。

拆卸工艺流程包括以下步骤1-9。

1、将夹持部30打开，并将保持部20的开口21转至面对压力接口11的方向的零点位置。

2、利用纵向移动部将保持部20上移至高于测试样品200的凸出部220上端面的第二竖直位置。

3、利用水平移动部将保持部20和夹持部30从初始位置移动至工作位置，此时，测试样品200位于保持部20的开口21内且位于夹持部30内。

4、通过拧紧过程的第6步中编码器记录保持部20的开口21的方向，将保持部20的开口21方向转至该位置，从而与测试样品200的凸出部220在拧紧状态下的角度相适配。

5、利用纵向移动部将保持部20下移至第一竖直位置，以使测试样品200的凸出部220被收容于开口21内。

6、将夹持部30闭合，将测试样品200夹紧。

7、利用电机51使保持部20旋转以将测试样品200拧松，直至螺纹接口240全部从压力接口11中拧出。

8、将保持部20转至图4中所示的零点位置，利用热室机械手夹住管体210，之后将夹持部30松开，利用热室机械手取出测试样品200。

9、利用水平移动部使保持部20和夹持部30返回到初始位置。

本发明实施例的运动控制可全部采用伺服运动控制，使测量精度更高、更快、更准。拧紧时，该装置可把测试样品200拧紧在压力接口11处，按照设定扭矩进行拧紧，并记录拧紧位置。拆卸时，该装置可自动寻找拧紧角度进行配合拆卸。由此可见，本发明实施例的自动拧紧拆卸装置，利用不完全齿轮传动、电机、减速机、夹爪、编码器等部件，对测试样品200进行自动拧紧/拆卸，在进行高低温等实验前，取代工作人员进行智能运行。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种用于内部压力测试样品的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，包括：

基台（10）；

压力接口（11），设置于所述基台（10）上，所述压力接口（11）设有与测试样品（200）的螺纹接口（240）相配合的螺纹，以与所述测试样品（200）密封连接从而向所述测试样品（200）内部提供压力介质；

主体部，设置于所述基台（10）；

保持部（20），可转动地设置于所述主体部，用于保持所述测试样品（200）；以及

转动部，用于带动所述保持部（20）朝第一方向或与所述第一方向相反的第二方向转动，从而使得所述测试样品（200）能够与所述压力接口（11）建立螺纹连接或解除螺纹连接；

所述主体部包括：竖向延伸的支座（41）和可升降地设置在所述支座（41）上的水平支架（42）；

所述自动拧紧拆卸装置还包括：

夹持部（30），设置于所述主体部，用于夹持所述测试样品（200）；

水平支撑部（61），沿水平方向可滑动地设置于所述水平支架（42）上；

第一竖直支撑部（62），自所述水平支撑部（61）的端部竖直向上延伸，

所述保持部（20）和所述转动部设置于所述水平支撑部（61），所述夹持部（30）固定地设置于所述第一竖直支撑部（62）；

所述转动部包括：电机（51）、减速器（52）以及传动件，其中所述传动件包括：

第一齿轮（531），与所述减速器（52）的输出轴连接；

两个第二齿轮（532），同时与所述第一齿轮（531）啮合，且所述两个第二齿轮（532）同时与所述保持部（20）啮合；

所述第一齿轮（531）、所述两个第二齿轮（532）以及所述保持部（20）可转动地设置于所述水平支撑部（61），

所述减速器（52）设置于所述第一齿轮（531）的上方，所述减速器（52）的输出轴沿竖向延伸；

所述电机（51）通过连接件（54）设置于所述减速器（52）的水平一侧，且所述电机（51）的输出轴沿水平方向延伸，

所述自动拧紧拆卸装置还包括：

第二竖直支撑部（63），与所述第一竖直支撑部（62）共面地设置在所述水平支撑部（61）的同一端部，所述连接件（54）由所述第二竖直支撑部（63）支撑。

2.根据权利要求1所述的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，还包括：移动部，用于带动所述保持部（20）相对于所述基台（10）移动，以使所述保持部（20）保持所述测试样品（200）或与所述测试样品（200）相分离。

3.根据权利要求2所述的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，所述移动部包括：水平移动部，用于带动所述保持部（20）朝远离或靠近所述压力接口（11）的方向水平移动。

4.根据权利要求3所述的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，所述测试样品（200）具有管体（210）和突出于所述管体（210）的凸出部（220），所述管体（210）的一端具有所述螺纹接口（240）；

所述保持部（20）具有与所述测试样品（200）的凸出部（220）相配合的开口（21），从而通过将所述测试样品（200）的凸出部（220）收容于所述开口（21）以保持所述测试样品（200）。

5.根据权利要求4所述的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，所述移动部还包括：纵向移动部，用于带动所述保持部（20）相对于所述基台（10）上下移动，从而使得所述测试样品（200）的凸出部（220）收容于所述保持部（20）的开口（21）或与所述保持部（20）的开口（21）相互错开。

6.根据权利要求5所述的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，所述水平移动部还用于带动所述夹持部（30）朝远离或靠近所述压力接口（11）的方向水平移动。

7.根据权利要求6所述的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，所述水平移动部用于带动所述保持部（20）和所述转动部沿所述水平支架（42）滑动；和/或

所述纵向移动部用于带动所述水平支架（42）沿所述支座（41）上下滑动。

8.根据权利要求4所述的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，所述水平支撑部（61）与所述第一竖直支撑部（62）相对的一端形成有与所述保持部（20）的开口（21）相对应的开槽。

9.根据权利要求8所述的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，还包括：控制部，配置成当所述测试样品（200）的凸出部（220）收容于所述开口（21）、所述转动部带动所述保持部（20）朝所述第一方向或所述第二方向转动时，控制所述夹持部（30）夹持所述测试样品（200）。

10.根据权利要求9所述的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，所述控制部还配置成当所述测试样品（200）的凸出部（220）与所述保持部（20）的开口（21）相互错开时，控制所述转动部带动所述保持部（20）转动，以使所述保持部（20）的开口（21）与所述开槽在水平面的投影重合。

11.根据权利要求9所述的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，所述控制部进一步配置成：控制所述转动部先以第一力矩带动所述保持部（20）和所述测试样品（200）转动至少一周，之后控制所述夹持部（30）松开，再控制所述转动部以大于所述第一力矩的第二力矩带动所述保持部（20）和所述测试样品（200）转动直至所述测试样品（200）与所述压力接口（11）拧紧。

12.根据权利要求1所述的自动拧紧拆卸装置，其特征在于，所述夹持部（30）为能够张开和收拢的夹爪。