CN206093353U - 一种单楔式内孔抓紧机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单楔式内孔抓紧机械手，包括气缸和卡爪，气缸内设有第一活塞和第二活塞将气缸内分为前腔室、中腔室和后腔室三个腔室，前腔室、中腔室和后腔室分别设有可通气的第一气口、第二气口和第三气口，第一活塞和第二活塞之间的气缸内壁上设有限位块，第一活塞上设有可从气缸顶部开口伸出的卡爪，第二活塞上设有可自由穿过第一活塞且从卡爪内伸出的活塞杆，活塞杆顶部设有棱台，卡爪顶部设有弹性爪，弹性爪和棱台接触面设有滚动体。通过设置限位块可限制两个活塞行程，防止活塞杆相对卡爪运动过大而相互损坏，通过滚动体减小弹性爪与活塞杆之间摩擦力，本装置简单，在内孔抓紧时牢固，松开容易，工作效率高，具有较强的实用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于管板爬行机器人的定位抓紧装置，具体涉及一种单楔式内孔抓紧机械手。
背景技术
核电站蒸汽发生器传热管在役检修的需求量日益增大，对检修装置的实用性提出了更高的要求。目前传热管在役检修多使用携带检测装置的管板面爬行机器人，管板面爬行机器人的机械手插入管板下端抓紧传热管内壁，从而实现机器人在管板下的定位和爬行。现阶段管板面爬行机器人的定位抓紧机械手大多采用单斜楔胀紧或倒楔夹紧的方式。单楔胀紧往往采用伞状卡紧机构，与管壁接触面积小造成局部应力过大；倒楔夹紧方式结构较为复杂，楔面的滑动摩擦对摩擦系数和驱动力要求较高，易造成机构自锁无法运动的情况。因此需要对内孔抓紧机械手进行改进，简化结构，增大机械手与管壁的接触面积，同时减小楔面间的摩擦，提高工作效率。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种结构简单、摩擦较小、效率高且抓紧效果更好的单楔式内孔抓紧机械手。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种单楔式内孔抓紧机械手，包括气缸和卡爪，其特征在于：所述气缸内设有第一活塞和第二活塞将气缸内分为前腔室、中腔室和后腔室三个腔室，所述前腔室、中腔室和后腔室分别设有可通气的第一气口、第二气口和第三气口，所述第一活塞和第二活塞之间的气缸内壁上设有限制两个活塞行程的限位块，所述气缸顶部设有一开口，所述第一活塞上固定设有可从气缸顶部开口伸出的卡爪，所述卡爪为内部中空的筒状，第二活塞上设有可自由穿过第一活塞且从卡爪内伸出的活塞杆，所述活塞杆顶部为上大下小的棱台，所述卡爪上部设有可向四周分开的弹性爪，所述弹性爪和活塞杆顶部的棱台接触面设有滚动体。通过设置限位块限制两个活塞行程，防止活塞杆相对卡爪运动过大而相互损坏，通过在弹性爪与棱台之间设置滚动体，可以大大减小在卡爪在内孔锁紧时，活塞杆相对弹性爪运动的摩擦力，从而使得可采用较小的气缸压力就可以实现卡爪锁紧和解锁，增强了本装置操作安全性，也节约能源，保护环境。
作为改进，所述卡爪与气缸顶部开口、活塞杆与第一活塞之间均采用间隙密封配合。
作为改进，所述气缸顶部和底部均设有端盖，所述第一气口设于气缸的顶部端盖，第二气口和第三气口设于气缸的底部端盖，第二气口通过设于气缸壁内的气路与中腔室相连。
作为改进，所述气缸的顶部端盖上设有对内孔进行定位的多个定位块。通过定位块可以使卡爪和内孔准确定位，防止定位不准时，损坏卡爪。
作为改进，所述弹性爪内面设有与活塞杆顶部棱台配合的斜面凸台，所述滚动体设于斜面凸台上，滚动体为滚珠或滚柱。
作为改进，所述棱台边数为3~6条，与之相配合的斜面凸台的数量也是3~6个。通过选择合适数量的棱台边数和斜面凸台数量，可在满足使用的前提下使得结构简单，制作方便。
作为改进，所述滚珠或滚柱的数量为3-5个。
本实用新型的优点在于：
本实用新型所采用的弹性爪能平行于管壁母线胀开卡紧传热管，接触面积大受力均匀；弹性爪与活塞杆之间的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦，显著减小摩擦力，提高了工作效率，且结构更为合理；弹性爪和活塞杆之间的相对运动使其能完全收回入气缸内，工作过程更加简洁。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中卡爪结构示意图；
图3为本实用新型实施例中的各阶段运动状态结构示意图。
其中，11-顶部端盖，111-第一气口，12-底部端盖，121-第二气口，122-第三气口，13-缸筒，131-气路，14-前腔室，15-中腔室，16-后腔室，17-第一活塞，18-第二活塞，2-活塞杆，21-棱台，3-卡爪，31-斜面凸台，311-滚动体，32-弹性爪，4-定位块，5-限位块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地详细描述：
图1中所示的单楔式内孔抓紧机械手，包括卡爪3、活塞杆2、气缸和定位块4。
其中，气缸内部设置第一活塞17和第二活塞18，将气缸分为前腔室14，中腔室15，后腔室16，气缸由两端通过两个端盖密封，分别为顶部端盖11和底部端盖12，顶部端盖11设置有第一气口111与前腔室14连通，底部端盖12设置有第二气口121，第三气口122，第二气口121与中腔室15连通，第三气口122与后腔室16连通，气缸的缸筒13内设置气路131，第二气口121通过气路131与中腔室15相连通。所述第一活塞17和第二活塞18之间的气缸内壁上设有限制两个活塞行程的限位块5，限位块5是为了限制第一活塞17和第二活塞18的运动范围，保护卡爪3和活塞杆2上端。所述限位块5也可以是设于气缸内壁的限位环等各种变形。
活塞杆2上端设置有上大下小的棱台21，活塞杆2下端与第二活塞18固接。
定位块4位于气缸顶部端盖11处，用于机械手在管板面下方的定位。
所述气缸顶部设有一开口，所述第一活塞17上固定设有可从气缸顶部开口伸出的卡爪3，所述卡爪3为内部中空的筒状，第二活塞18上设有可自由穿过第一活塞17且从卡爪3内伸出的活塞杆2，卡爪3上部设有可向四周分开的弹性爪32，所述弹性爪32和活塞杆2顶部的棱台21接触面设有滚动体311。所述弹性爪32内侧设有与活塞杆2顶部棱台21配合的斜面凸台31，所述滚动体311设于斜面凸台31上，所述滚动体311为滚柱或滚珠。
所述卡爪3与气缸顶部开口、活塞杆2与第一活塞17之间均采用间隙密封配合。
所述棱台21边数最佳为3~6条，与之相配合的斜面凸台31的数量也是3~6个。
所述滚珠或滚柱的数量为3-5个。
如图3中（a）-（g）所示，代表本实用新型中一种蒸汽发生器传热管检测机器人的机械手从伸入管内，夹紧管壁，后松开管壁，收入气缸的过程，具体动作步骤如下：
如图3（a）、3（b）所示，机器人机体将机械手送至管板下方，定位块4与管板面接触。
如图3（c）所示，活塞杆2的伸出动作：通过第三气口122向后腔室16通入压缩空气，推动第二活塞18带动活塞杆2向上运动。
如图3（d）所示，卡爪3的弹性爪32的抓紧动作：保持后腔室16的气压状态，通过第二气口121向中腔室15通入压缩空气，推动第一活塞17带动卡爪3向上运动，当弹性爪32内面的斜面凸台31与活塞杆2上端的棱台21斜面相接触时，二者之间的挤压力使弹性爪32沿管壁母线平行胀开，直至夹紧传热管内壁，使机器人吊装在管板下方。为确认弹性爪32是否抓紧管壁，可从后腔室16内释放少许压缩空气，使第二活塞18有向下运动的趋势，保证弹性爪32和管壁的贴合。
如图3（e）所示，卡爪3的松开动作：保持后腔室16的气压状态，中腔室15与大气连通释放压力，通过第一气口111向前腔室14通入压缩空气，推动第一活塞17带动卡爪3向下运动直至卡爪3顶部的弹性爪32移出管板，弹性爪上端由于自身弹性回收，消除对管壁的夹紧状态。
如图3（f）所示，活塞杆2的收回动作：保持前腔室14的气压状态，后腔室16与大气相连通释放气压，通过第二气口121向中腔室15通入压缩空气，推动第二活塞18带动活塞杆2向下运动，活塞杆2完全移出管板。
如图3（g）所示，机器人机体将机械手从管板下端移开。
综上所述，本实用新型的单楔式内孔抓紧机械手，能够实现管板爬行机器人对传热管的定位抓紧，结构简单，抓紧时接触情况更好，机构内部摩擦力小，工作效率高，显著改善了现有技术的不足。
Claims (7)
1.一种单楔式内孔抓紧机械手，包括气缸和卡爪，其特征在于：所述气缸内设有第一活塞和第二活塞将气缸内分为前腔室、中腔室和后腔室三个腔室，所述前腔室、中腔室和后腔室分别设有可通气的第一气口、第二气口和第三气口，所述第一活塞和第二活塞之间的气缸内壁上设有限制两个活塞行程的限位块，所述气缸顶部设有一开口，所述第一活塞上固定设有可从气缸顶部开口伸出的卡爪，所述卡爪为内部中空的筒状，第二活塞上设有可自由穿过第一活塞且从卡爪内伸出的活塞杆，所述活塞杆顶部为上大下小的棱台，所述卡爪上部设有可向四周分开的弹性爪，所述弹性爪和活塞杆顶部的棱台接触面设有滚动体。
2.根据权利要求1所述一种单楔式内孔抓紧机械手，其特征在于：所述卡爪与气缸顶部开口、活塞杆与第一活塞之间均采用间隙密封配合。
3.根据权利要求2所述一种单楔式内孔抓紧机械手，其特征在于：所述气缸顶部和底部均设有端盖，所述第一气口设于气缸的顶部端盖，第二气口和第三气口设于气缸的底部端盖，第二气口通过设于气缸壁内的气路与中腔室相连。
4.根据权利要求3所述一种单楔式内孔抓紧机械手，其特征在于：所述气缸的顶部端盖上设有对内孔进行定位的多个定位块。
5.根据权利要求4所述一种单楔式内孔抓紧机械手，其特征在于：所述弹性爪内面设有与活塞杆顶部棱台配合的斜面凸台，所述滚动体设于斜面凸台上，滚动体为滚珠或滚柱。
6.根据权利要求5所述一种单楔式内孔抓紧机械手，其特征在于：所述棱台边数为3~6条，与之相配合的斜面凸台的数量也是3~6个。
7.根据权利要求5所述一种单楔式内孔抓紧机械手，其特征在于：所述滚珠或滚柱的数量为3-5个。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111346889A (zh) * | 2018-12-21 | 2020-06-30 | 核动力运行研究所 | 一种用于螺栓孔抓紧的气动抓头 |
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