本發(fā)明涉及抓取裝置的技術領域，尤其涉及一種用于乏燃料棒的抓取裝置。

背景技術：

乏燃料棒抓取裝置用于核電站核原料燃盡之后乏燃料棒的吊運作業(yè)中，以便于乏燃料的集中存儲和管理。乏燃料棒又稱輻射核燃料棒，即在反應堆內燒過的核燃料棒。乏燃料棒中含有大量的233U以及在輻射過程中產生的各種超鈾元素，具有很高的核輻射，對乏燃料棒抓取裝置的要求很高，其中，保證在吊運過程中的穩(wěn)定性和可靠性則尤為重要。現有乏燃料棒抓取裝置結構復雜，難以控制快速抓取過程，并且由于缺乏有效的自鎖結構，導致在吊運過程中極易出現晃動。

技術實現要素：

基于上述現有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種可快速抓取和松開、自動鎖定且自鎖性能可靠、結構簡單、操作簡單的抓取裝置。

本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為，一種采用結構自鎖的自動抓取裝置，包括卡爪，還包括外筒，所述外筒內由上至下設有依次連接的第一腔體和第二腔體，所述第一腔體底部設有第一通孔；所述第二腔體底部設有第二通孔；還包括內筒，所述內筒包括與所述第二內壁匹配的第一筒體、與所述第二通孔匹配的第二筒體、第三筒體；所述外筒可沿所述第二筒體的外壁軸向運動和帶動內筒旋轉；還包括內芯，所述內芯包括可沿所述第一腔體內壁軸向運動的內芯盤體、與所述第一通孔匹配并貫穿所述第二腔體和第一筒體的第一桿體、與第二筒體內壁匹配的內芯腔體；還包括與第三筒體連接的卡爪盤體，所述卡爪盤體上設有供卡爪徑向運動的徑向槽及卡爪盤體腔體；還包括隨著內芯上下運動而旋轉的軌道盤，所述軌道盤包括與所述內芯腔體的內壁匹配的第二桿體、伸入卡爪盤體腔體并與卡爪連接的軌道盤盤體、伸出卡爪盤體腔體的定位桿；所述外筒與內筒之間設有限制內筒與外筒的相對運動的第一自鎖機構；所述內芯與內筒之間設有限制內芯轉動的第二自鎖機構。

定位過程：當整個裝置下降到預定高度時，卡爪處于展開狀態(tài)，因此定位桿首先接觸乏燃料棒的頂部，并和乏燃料棒頂部平面相重合，起到定位的作用，此時，內筒停止向下運動?？ㄗκ諗n過程：外筒和內芯一起在重力作用下開始下降，由于設有第二自鎖機構，因此可限制內芯轉動，使內芯只能做軸向直線運動。內芯下降帶動軌道盤轉動，軌道盤的轉動又帶動三個卡爪同時徑向收攏，當內芯下降至內筒底部極限位置時軌道盤停止轉動，此時卡爪收攏至抓緊乏燃料棒，實現快速抓緊。吊運過程：外筒首先繼續(xù)下降至與第三筒體相配合的第一自鎖機構處并帶動內筒與卡爪盤體同時小角度轉動，形成限制外筒繼續(xù)下降的第一自鎖狀態(tài)，然后，外筒上升至與第二筒體相配合的第一自鎖機構處并帶動內筒與卡爪再進行一次小角度的轉動，形成限制外筒與內筒相對運動的第二自鎖狀態(tài)，從而保證抓取裝置整體上升和移動過程中，內筒、內芯和卡爪盤體都相對于外筒處于靜止狀態(tài)，從而使抓手處于恒定的抓緊狀態(tài)，實現安全的吊運。本發(fā)明不僅適宜于乏燃料棒的抓取，通過調節(jié)外筒、內筒等部件的尺寸，即可適用于其它貨物的抓取。

作為上述一種采用結構自鎖的自動抓取裝置的進一步改進，所述第一自鎖機構包括設于所述第二通孔上的凸桿、設于第三筒體和第二筒體之間的波浪形槽，所述波浪形槽的寬度≥所述凸桿的直徑；所述第二筒體外壁上設有與所述波浪形槽連接的并與所述凸桿匹配的軸向第一凹槽。所述波浪形槽的上壁和下壁均為波浪形，含有多個呈斜面狀的側壁，當凸桿向下運動至與波浪形槽下壁的側壁接觸時，由于斜面狀側壁的存在，凸桿的繼續(xù)下降會帶動內筒轉動從而使凸桿運動至波浪形槽下壁的最低點，即形成限制外筒繼續(xù)下降的第一自鎖狀態(tài)；隨后，凸桿上升至與波浪形槽上壁的側壁接觸時，由于上壁也呈斜面狀，因此會帶動內筒轉動從而使凸桿運動至波浪形槽上壁的最高點，形成第二自鎖狀態(tài)，此時，外筒的繼續(xù)上升則會帶動內筒、內芯和卡爪盤體一起上升，使整個吊運過程平穩(wěn)進行。當需要釋放乏燃料棒時，凸桿再依次向下運動至下壁的另一個最低點和上壁的另一個最高點，然后進入第一凹槽的軌道入口，此時，外筒即可上升并帶動內芯上升，從而使軌道盤逆向轉動，使卡爪展開，實現乏燃料棒的快速釋放。

作為上述一種采用結構自鎖的自動抓取裝置的進一步改進，所述凸桿為兩個且沿所述第二通孔軸線對稱，所述第一凹槽為兩個或四個且沿所述第二筒體的軸線對稱。波浪形槽的波浪個數的設置根據使凸桿在兩個第一凹槽之間移動時使內筒發(fā)生四次轉動為準。雖然第一凹槽的個數X可以是凸桿個數Y的N倍，但是，如果N和Y的數值過大，會導致第一自鎖機構的結構較為復雜，如果N和Y的數值較小，會導致自鎖的速度較慢。通過設置兩個凸桿和四個第一凹槽，不僅結構簡單，而且可以減小內筒轉動的幅度，更快形成自鎖狀態(tài)，并且，對稱的設置可以使抓取更快速，吊運過程更穩(wěn)定。

作為上述一種采用結構自鎖的自動抓取裝置的進一步改進，所述第二自鎖機構包括設于第二筒體內壁和內芯腔體外壁的連接處的相互配合的第二凸起和條形第二凹槽。由于條形第二凹槽的存在，增強內芯沿軸向運動的趨勢，從而限制內芯的轉動，即限制了軌道盤的轉動。

作為上述一種采用結構自鎖的自動抓取裝置的進一步改進，所述內芯腔體內壁與所述第二桿體通過相互配合的第三凸起和第三凹槽連接；所述第三凸起和/或第三凹槽呈螺旋狀；所述內芯腔體內壁頂部或所述第二桿體頂部設有限制軌道盤轉動的第三自鎖機構。通過設置螺旋狀的凸起或凹槽，即可使第二桿體上升或下降時帶動軌道盤正向或逆向轉動，從而帶動卡爪張開或收攏。通過設置第三自鎖機構，可有效防止軌道盤的轉動，穩(wěn)定卡爪的開合程度。

作為上述一種采用結構自鎖的自動抓取裝置的進一步改進，所述第三自鎖機構包括設于所述內芯腔體內壁頂部或所述第二桿體頂部的豎向凸起或豎向凹槽。

作為上述一種采用結構自鎖的自動抓取裝置的進一步改進，所述徑向槽上設有防止卡爪軸向運動地第四自鎖機構。通過設置防止卡爪軸向運動的第四自鎖機構，可有效防止卡爪帶動軌道盤旋轉，使吊運過程更加穩(wěn)定。

作為上述一種采用結構自鎖的自動抓取裝置的進一步改進，所述第四自鎖機構包括設于所述徑向槽和卡爪連接處的相互配合的第四凸起和第四凹槽。

作為上述一種采用結構自鎖的自動抓取裝置的進一步改進，所述軌道盤盤體上設有渦狀槽，所述卡爪頂部設有與所述渦狀槽匹配的弧形突齒。當軌道盤轉動時，由于受到徑向槽的限制，卡爪不能隨著軌道盤的轉動而轉動，因此只能徑向運動，使卡爪的展開和收攏的控制更加簡單。

作為上述一種采用結構自鎖的自動抓取裝置的進一步改進，在所述軌道盤盤體與卡爪盤體腔體的頂壁之間設有潤滑介質。通過設置潤滑介質，可以降低軌道盤轉動時的阻力，保證快速抓取和吊運乏燃料棒。所述潤滑介質優(yōu)選為滾珠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的采用結構自鎖的自動抓取裝置的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的外筒的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明的內芯的結構示意圖。

圖4為本發(fā)明的卡爪盤體的結構示意圖。

圖5為本發(fā)明的卡爪的結構示意圖。

圖6為本發(fā)明的軌道盤結構示意圖。

圖7為本發(fā)明的內筒的結構示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1-7所示的采用結構自鎖的自動抓取裝置，包括卡爪6、外筒1、內筒2、內芯3、卡爪盤體5和軌道盤4；所述外筒1內由上至下設有依次連接的第一腔體11和第二腔體12，所述第一腔體11底部設有第一通孔110，所述第二腔體12底部設有第二通孔120；所述內筒2包括與所述第二腔體12匹配的第一筒體21、與所述第二通孔120匹配的第二筒體22、第三筒體23，所述外筒1可沿所述第二筒體22的外壁軸向運動和帶動內筒2旋轉；所述內芯3包括可沿所述第一腔體11內壁軸向運動的內芯盤體31、與所述第一通孔110匹配并貫穿所述第二腔體12和第一筒體21的第一桿體32、與第二筒體22內壁匹配的內芯腔體33；所述卡爪盤體5與第三筒體23連接，所述卡爪盤體5上設有供卡爪6徑向運動的徑向槽51及卡爪盤體腔體；所述軌道盤4包括與所述內芯腔體33的內壁匹配的第二桿體41、伸入卡爪盤體腔體并與卡爪6連接的軌道盤盤體42、伸出卡爪盤體腔體的定位桿43，所述軌道盤4隨著內芯3上下運動而旋轉；所述外筒1頂部與吊環(huán)7連接，所述吊環(huán)7與動力裝置連接從而控制抓取裝置的移動和外筒1的上下運動。

所述外筒1與內筒2之間設有限制內筒2與外筒1的相向運動的第一自鎖機構，所述第一自鎖機構包括設于所述第二通孔120上的凸桿101、設于第三筒體23和第二筒體22之間的波浪形槽103，所述波浪形槽103的寬度大于所述凸桿101的直徑；所述第二筒體22外壁上設有與所述波浪形槽103連接的并與所述凸桿101匹配的軸向第一凹槽102。所述凸桿101為兩個且沿所述第二通孔120軸線對稱，所述第一凹槽102為四個且沿所述第二筒體22的軸線對稱。

所述內芯3與內筒2之間設有限制內芯3轉動的第二自鎖機構，所述第二自鎖機構包括設于第二筒體22內壁的條形第二凸起111和設于內芯腔體33外壁的與所述第二凸起111匹配的條形第二凹槽112。

所述內芯腔體33內壁設有螺旋狀的兩個第三凹槽122，所述第二桿體41頂部設有兩個第三凸起121，所述兩個第三凸起121沿所述第二桿體41的軸線對稱，所述兩個螺旋狀的第三凹槽122沿所述內芯腔體33的軸線對稱；所述內芯腔體33內壁頂部設有限制軌道盤4轉動的第三自鎖機構，所述第三自鎖機構為設于所述內芯腔體33內壁頂部的與所述螺旋狀第三凹槽122連接的豎向凹槽123，所述豎向凹槽123為兩個且分別與所述兩個第三凸起121相匹配。

所述徑向槽51上設有防止卡爪6軸向運動地第四自鎖機構，所述第四自鎖機構包括設于所述徑向槽51上的兩個徑向條形第四凹槽132和設于卡爪6上的與所述兩個第四凹槽132相匹配的兩個第四凸起131。所述軌道盤盤體42上設有渦狀槽420，所述卡爪6頂部設有與所述渦狀槽420匹配的弧形突齒61。所述卡爪盤體腔體內設有頂蓋52，在所述軌道盤盤體42頂壁與頂蓋52的下壁之間設有潤滑介質8，所述潤滑介質8為滾珠。

定位過程：卡爪6處于展開狀態(tài)，當整個抓取裝置下降到預定高度時，定位桿43首先接觸乏燃料棒的頂部，并和乏燃料棒頂部平面相重合，起到定位的作用，此時，內筒2停止向下運動。

卡爪收攏過程：在凸桿101與第一凹槽102的相互配合下，外筒1和內芯3一起在重力作用下開始直線下降，由于設有第二自鎖機構，因此可限制內芯3轉動，使內芯3只能做軸向直線運動，由于內芯腔體33內設有螺旋狀的第三凹槽122，因此內芯3的直線下降將帶動第三凸起121沿著第三凹槽122運動，從而帶動軌道盤4轉動，軌道盤4的轉動又帶動三個卡爪6同時徑向收攏，當內芯3下降至內筒2底部極限位置時，此時第三凸起121移動至豎向凹槽123內，從而使軌道盤4停止轉動，此時卡爪6收攏至抓緊乏燃料棒，實現快速抓緊。

吊運過程：凸桿101繼續(xù)向下運動，當運動至與波浪形槽103下壁的側壁接觸時，由于側壁呈斜面狀，凸桿101的繼續(xù)下降會帶動內筒2轉動從而使凸桿101運動至波浪形槽103下壁的第一最低點a1，即形成限制外筒1繼續(xù)下降的第一自鎖狀態(tài)；隨后，凸桿101上升至波浪形槽103上壁的側壁時，由于上壁的側壁也呈斜面狀，因此會帶動內筒2轉動從而使凸桿101運動至上壁的第一最高點b1，形成第二自鎖狀態(tài)，此時，外筒1的繼續(xù)上升則會帶動內筒2、內芯3、軌道盤4和卡爪盤體5一起上升，使整個吊運過程平穩(wěn)進行。

釋放過程：凸桿101再次向下運動，當運動至波浪形槽103下壁的另一個側壁時，凸桿101的繼續(xù)下降會帶動內筒2轉動從而使凸桿101運動至下壁的第二最低點a2，即形成限制外筒1繼續(xù)下降的第一自鎖狀態(tài)；然后，凸桿101上升至波浪形槽103上壁的另一個側壁并帶動內筒2轉動從而使凸桿101運動至上壁的第二最高點b2，凸桿101此時位于另一個第一凹槽102的軌道入口，此時，凸桿101上升不再被鎖定，凸桿101的上升將帶動內芯3上升，從而使軌道盤4發(fā)生逆向轉動，使卡爪6展開，實現乏燃料棒的快速釋放。

實施例2

與實施例1相比，本實施例的采用結構自鎖的自動抓取裝置具有以下區(qū)別：所述內芯腔體33內壁僅設有一個螺旋狀第三凹槽122，所述第二桿體41頂部僅設有一個與所述第三凹槽122匹配的第三凸起121，所述第三自鎖機構為設于所述內芯腔體33內壁頂部的與所述螺旋狀第三凹槽122連接的一個豎向凹槽123。

實施例3

與實施例1相比，本實施例的采用結構自鎖的自動抓取裝置具有以下區(qū)別：所述兩個第三凸起121設于內芯腔體33內壁上，所述兩個螺旋狀的第三凹槽122設于第二桿體41上，所述兩個第三凸起121沿所述內芯腔體33的軸線對稱，所述兩個螺旋狀第三凹槽122沿所述第二桿體41的軸線對稱；所述第三自鎖機構為設于所述第二桿體41頂部的與所述螺旋狀第三凹槽122連接的豎向凹槽123，所述豎向凹槽123為兩個且分別與所述兩個第三凸起121相匹配。

實施例4

與實施例1相比，本實施例的采用結構自鎖的自動抓取裝置具有以下區(qū)別：所述凸桿101為兩個且沿所述第二通孔120軸線對稱，所述第一凹槽102為兩個且沿所述內筒2的軸線對稱。

實施例5

與實施例1相比，本實施例的采用結構自鎖的自動抓取裝置具有以下區(qū)別：所述兩個徑向條形第四凸起131設于所述徑向槽51上，所述兩個第四凹槽132設于卡爪6。