吊具的制作方法

本发明涉及物品搬运设备，尤其涉及一种吊具。

背景技术：

传统的核电站搬运燃料棒的吊具卡爪为长臂杠杆型，卡在一个凸出的平面下，卡爪仅承受垂直方向的燃料棒的重力作用。图1是示例提供的一种现有的燃料棒吊具的正视图，图中的卡爪31为长臂杠杆型，推杆32拉动卡爪31沿导向板33上下移动，带动卡爪31里外摆动，实现对燃料棒4的抓取和释放。

小型核电站的燃料棒的顶部设有倒锥体，卡爪需要抱在该斜面下才能搬运燃料棒，此时卡爪不仅承受燃料棒的重力的作用，还承受该力作用在倒锥体的斜面后产生的水平分力，即卡爪承受两个方向的受力，既承受拉力又承受弯矩的作用。现有核电站燃料棒抓取吊具，抓取截面多是平面，并非倒锥面，且卡爪为长臂杠杆型，在抓取倒锥面的燃料棒时，有水平分力，会产生弯矩，不仅设计需要的外形尺寸大，而且整体安全可靠性差，因此需要更理想的吊具来搬运小型核电站的燃料棒，当然也可以搬运其它至少部分为倒锥体或倒锥台形状的物品。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种使外筒和内筒相对移动并进而推动卡抓回转一定角度抱住物品进行搬运的吊具。

为了解决上述技术问题，本发明公开了如下技术方案：

提出一种吊具。该吊具包括内筒、套在内筒外周的外筒、使内筒和外筒沿平行于内筒轴线的方向相对移动的驱动件、以及与内筒外表面的下部相连的卡爪、以及与内筒或外筒相连的升降机构，当外筒相对于内筒向靠近卡爪的方向移动到位时外筒推动卡爪向里摆动实现物品的抓取，当外筒相对于内筒向离开卡爪的方向移动复位时卡爪依靠自重实现向外摆动放开物品。

对于上述吊具，卡爪为短臂摆锤型。

上述吊具还包括顶板、以及固定端或驱动端连接到顶板上的驱动件，顶板与驱动件相连的一面的相对面连接吊绳。

对于上述吊具，驱动件与顶板相连的一端的远端连接于外筒，内筒相对于顶板固定。

对于上述吊具，驱动件与顶板相连的一端的远端连接于内筒，外筒相对于顶板固定。

上述吊具还包括自锁机构，自锁机构包括顶杆件和一端顶靠在顶杆件上的锁定件；

在吊具抓取物品的过程中，顶杆件受到外力作用沿内筒轴线方向移动使锁定件从将内筒锁定到外筒的第一锁定位置变换到解锁位置，驱动件使外筒沿内筒轴线向靠近卡爪的方向移动后，外力作用解除从而顶杆件复位使锁定件从解锁位置变换到将内筒锁定到外筒的第二锁定位置；

在吊具松开物品的过程中，动作相反。

对于上述吊具，内筒包括轴线在同一直线上的上筒、中筒和下筒；

自锁机构还包括位于内筒的中筒顶面中心并且连通上筒和中筒的上导向孔、位于中筒底面中心并且连通中筒和下筒的下导向孔、以及位于中筒侧壁上的侧导向孔，

其中，上导向孔和下导向孔的轴线与内筒的轴线重合，为顶杆件的移动提供导向作用；侧导向孔的轴线垂直于内筒的轴线，为锁定件的移动提供导向作用。

对于上述吊具，自锁机构还包括设置在外筒的内侧面上的第一锁定孔和第二锁定孔，锁定件远离顶杆件的一端能够卡入第一锁定孔和第二锁定孔。

对于上述吊具，顶杆件至少部分为坡形面和/或梯形面，锁定件的一端顶靠在顶杆件的坡形面和/或梯形面上。

对于上述吊具，顶杆件包括导杆、位于导杆上并且轴线与导杆的轴线重合的凸台、位于导杆上凸台下方的限位板、位于导杆上限位板下方的压板、以及套置在导杆上并且置于压板上的顶杆件弹簧；

锁定件包括销杆、销杆凸缘、安装在销杆一端的滚轮、以及套置在销杆上并卡在销杆凸缘背对滚轮的一侧的锁定件弹簧，其中，在锁定件弹簧的作用下，滚轮顶靠在顶杆件(191)的凸台上。

利用驱动件推动外筒和内筒相对移动，进而外筒推动卡抓回转一定角度，并抱住至少部分为倒锥体或倒锥台形状的物品，可将其搬运至指定位置。进一步来说，该吊具利用自锁机构中钉杆件和锁定件的配合动作，实现搬运过程中吊具处于机械自锁状态，防止误动作时物品发生坠落。其中，卡抓为短臂摆锤式，仅承受拉力及压力，工作过程中安全可靠；内筒下部有导向筒，方便抓取物品。

本发明的吊具更适合抓取小尺寸、至少部分为倒锥体或倒锥台形状的物品。本发明的吊具具有自锁机构，安全可靠性高，随着未来小型核电站的发展，其市场前景好，经济效益好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明实施例的一部分，只是作为示例用来解释本发明实施例，并不构成对本发明实施例的不当限定。在附图中：

图1是示例提供的一种现有的吊具的截面主视图；

图2a、图2b、图2c和图2d是本发明实施例1提供的吊具的截面主视图，分别示出吊具抓取物品过程的动作分解时刻的状态；

图3a和图3b分别为实施例1中顶板的截面主视图和俯视图；

图4为实施例1中过渡板的俯视图；

图5a、图5b、图5c、图5d、图5e、以及图5f是本发明实施例2提供的吊具的截面主视图，分别示出吊具抓取物品过程的动作分解时刻的状态；

图6为实施例2中内筒的截面主视图；

图7为实施例2中外筒的截面主视图；

图8为实施例2中顶杆件的截面主视图；

图9为实施例2中锁定件的截面主视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

本发明的吊具更适合搬运至少部分为倒锥体或倒锥台形状的物品，而且可靠性高，搬运危险物品更安全。

图2a至图2d示出本发明实施例1提供的吊具。吊具1包括内筒11、套在内筒11外周的外筒12、以及使内筒11和外筒12沿平行于内筒轴线的方向相对移动的驱动件13、与内筒11外侧面的下部相连的卡爪14、以及与内筒11或外筒12相连的升降机构。当外筒12相对于内筒11向靠近卡爪14的方向移动到位时外筒12推动卡爪14向里摆动实现物品2的抓取，当外筒12相对于内筒11向离开卡爪14的方向移动复位时，卡爪14依靠自重实现向外摆动放开物品2。当然，卡爪14除了可以依靠自身的偏心自重实现自动向外侧摆动，还可以加设扭簧实现强制性向外摆动。优选地，内筒11和外筒12的轴线在一条直线上。在此，卡爪14为在垂直于内筒11和外筒12的轴线的平面内旋转对称的3个卡爪，或者是在垂直于内筒11和外筒12的轴线的平面内旋转对称的更多个卡爪。卡爪14可以为短臂摆锤型，受力状况好，尺寸相对小，避免了传统长臂杠杆型卡爪的缺点。驱动件13可以是气缸、油缸、伺服电机或者其中任意种装置的组合。

实施例1的吊具还包括顶板15和连接螺柱16，内筒11通过连接螺柱16固定在顶板15下方。顶板15中心连接驱动件13的固定端或驱动端。

如图3a和图3b所示，顶板15可以为圆形的钢板。顶板15上表面和下表面的中心分别固定第一吊耳板151和第二吊耳板152。其中，第一吊耳板151用于连接升降机构的吊绳比如钢丝绳，通过吊绳带动整个吊具、进而带动物品上下和横向移动。第二吊耳板52用于连接驱动件13的固定端或驱动端，第二吊耳板152可以通过销轴与驱动件3底部的铰接孔相连，使得驱动件13与顶板15连接在一起。驱动件13远离顶板15的一端与过渡板17相连，将在下文进行详细描述。顶板15上加工有连接螺柱孔，用于固定连接螺柱16，例如连接螺柱16穿过连接螺柱孔后旋紧螺母从而固定。连接螺柱16两端加工有螺纹，通过螺母可以分别与顶板15和内筒11相对固定连接在一起。

内筒11包括轴线在同一直线上的上筒111、中筒112和下筒113，还包括覆盖在上筒111上开口的连接板114、以及位于下筒外表面的连接卡爪14的耳板115。连接板114上开有连接螺柱孔，连接螺柱16的下端可以穿过连接板114上的连接螺柱孔，通过螺母固定，连接螺柱16与连接板114连为一体。连接螺柱孔可以是连接板114上均布的多个连接螺柱孔。这里，连接螺柱16的数量可以是3个以上的任何正整数，优选为3或4个，顶板15上连接螺柱通孔的数量和内筒11的连接板114上连接螺柱孔的数量分别与连接螺柱16的数量相同。连接板114上还开有推杆滑动口，将在下文进行详细描述。上筒111的直径小于中筒112的直径，连接板114固定在上筒111上端，下筒113固定在中筒112下面，下筒113的直径小于中筒112的直径。下筒113内侧可在物品插入吊具1时起到导向作用。下筒113外侧固定有耳板115，用来连接卡爪14。每个卡爪14可以为一块不规则形状的钢板，顶部有孔，通过销轴固定在耳板115上。

实施例1的吊具1还包括过渡板17和推杆18，外筒12通过推杆18固定在过渡板17下方。驱动件13与顶板15中心相连接的一端的远端连接于过渡板17的中心。

推杆18穿过内筒11的连接板114上的推杆滑动口，并且能够相对于推杆滑动口沿着推杆18的延伸方向线性移动，即推杆滑动口的直径大于推杆18的直径。推杆18可以为两头加工有螺纹的螺柱，上端通过螺母固定连接于过渡板17的推杆孔，下端通过螺母与外筒12固定连接。驱动件13的驱动端加工有螺纹，在穿过过渡板17中心孔后通过螺母固定连接在一起。如图4所示，过渡板17上的推杆孔比如为4个均布的孔，相应地，推杆也18为4个，4个推杆的端部分别连接于四个推杆孔。另外，过渡板17上还开有连接螺柱滑动口，连接螺柱穿过过渡板17上的连接螺柱滑动口，并且能够相对于连接螺柱滑动口沿着连接螺柱的延伸方向线性移动，即连接螺柱滑动口的直径大于连接螺柱的直径。连接螺柱滑动口比如为4个均布的u型缺口对应连接螺柱3的位置，在过渡板17被驱动件13推动上下运动时，由于u型缺口对应连接螺柱3的位置，所以不影响过渡板17上下移动。

外筒12包括上盖板121和筒体122。上盖板121上加工有推杆孔，连接推杆18的下端。外筒12的筒体122的内侧与内筒11的中筒112的外侧可以相互配合进行上下移动。这里，推杆18的数量可以是3个以上的任何正整数，优选为3或4个，过渡板17上推杆孔的数量和外筒的上盖板121上推杆孔的数量分别与推杆18的数量相同。

在一个可选实施例中，驱动件可以连接在顶板和内筒之间，因此内筒能够相对于顶板移动，而外筒通过连接螺柱固定于顶板。

实施例1的吊具1在搬运物品2时，首先需要将物品2抓取起来。吊具1从物品2正上方竖直下降，如图2a所示。吊具1继续下降，因为卡爪14在进入中间的物品2的推动作用下向外摆动，其不会影响吊具1下降，同时内筒11的下筒113逐渐套置物品2头部，在物品2头部锥面的导向作用下，顺利引导吊具1继续下降，直到内筒11的中筒112底板首先碰到了物品2顶面，卡爪14自然悬垂于物品2的倒锥面部分，如图2b所示。吊具1停止下降，驱动件13动作，推动过渡板17、推杆18和外筒12向下移动一定距离，这时外筒12下端的内侧推动卡爪14向里侧摆动一定角度，使得卡爪14处于抱住物品的姿态，如图2c所示。吊具1上升，物品2被吊具1抓取并吊起，如图2d所示。以上为吊具1抓取物品2的分解过程。

吊具1将物品2运送到指定位置放置好之后，需要将物品2松开。驱动件13动作收回驱动件13的驱动端，拉动过渡板17、推杆18和外筒12向上移动一定距离，这时外筒12下端的内侧脱离卡爪14，使得卡爪14自然悬垂于物品2的倒锥面部分。吊具1上升，物品2靠自身重力停留在原地，卡爪14上升离开物品2。以上为吊具1放开物品2的分解过程。

图5a至图5f示出本发明实施例2提供的吊具。本发明实施例2的吊具10与实施例1的吊具主要区别在于，实施例2的吊具10增加了控制内筒11和外筒12相对锁定和解锁的自锁机构19。实施例2的吊具10的其他部分与实施例1的吊具1相似，在此不再赘述。

自锁机构19包括顶杆件191、以及一端顶靠在顶杆件191上的锁定件192。如图6所示，自锁机构19还包括位于内筒11的中筒112顶面中心并且连通上筒111和中筒112的上导向孔193、位于中筒112底面中心并且连通中筒112和下筒113的下导向孔194、以及位于中筒112侧壁上的侧导向孔195。其中，上导向孔193和下导向孔194的轴线与内筒11的轴线重合，为顶杆件191的上下移动提供导向作用。侧导向孔195的轴线垂直于内筒11的轴线，为锁定件192的移动提供导向作用。如图7所示，自锁机构19还包括设置在外筒12的内侧面上的第一锁定孔196和第二锁定孔197，与锁定件192远离顶杆件191的一端配合，以限制外筒12相对于内筒11上下移动。其中，顶杆件191平行于内筒轴线方向延伸，锁定件192垂直于内筒轴线方向延伸，顶杆件191和锁定件192相互配合实现内筒11和外筒12的相对锁定和解锁。顶杆件191至少部分为坡形面、梯形面、或者坡形面和梯形面的任意组合形状，锁定件192的一端顶靠在顶杆件191的坡形面和/或梯形面上。

在吊具10抓取物品2时，顶杆件191受到外力作用沿内筒轴线方向移动使锁定件192从将内筒11锁定到外筒12的第一锁定位置变换到解锁位置，驱动件13使外筒12沿内筒轴线向靠近卡爪14的方向移动后，外力作用解除从而顶杆件191复位使锁定件192从解锁位置变换到将内筒11锁定到外筒12的第二锁定位置。在吊具10松开物品2的过程中，动作相反。其中，第一锁定位置是锁定件192远离顶杆件191的一端卡扣到外筒12内侧面上的第一锁定孔196的位置，第二锁定位置是锁定件192远离顶杆件191的一端卡扣到外筒12内侧面上的第二锁定孔197的位置。

如图8所示，顶杆件191包括导杆1911、位于导杆1911上并且轴线与导杆1911的轴线重合的凸台1912、位于导杆1911上凸台1912下方的限位板1913、位于导杆1911上限位板1913下方的压板1914、以及套置在导杆1911上并且置于压板1914上的顶杆件弹簧1915。凸台1912包括从上到下的第一柱面、倒立的锥面和第二柱面。其中，第一柱面的直径大于第二柱面的直径，第一柱面的下边缘与倒立的锥面的上边缘连为一体，倒立的锥面的下边缘与第二柱面的上边缘连为一体。当然，第一柱面和第二柱面可以是圆柱面，倒立的锥面可以是圆锥面。凸台1912还可以在与锁定件相互作用的区域包括从上到下的第一柱面、倒立的锥面和第二柱面，其余区域为任意形状。凸台1912位于上导向孔193和下导向孔194之间，导杆1911在凸台1912之上的部分的直径小于上导向孔193的直径，导杆1911在限位板1913和压板1914之间的部分的直径小于下导向孔194的直径，凸台1912的直径大于上导向孔193的直径，限位板1913的直径大于下导向孔194的直径，压板1914的直径大于下导向孔194的直径。顶杆件191上下移动时，凸台1912推动锁定件192左右移动。压板1914固定在导杆1911的最下端，位于下导向孔194的下方，其最先碰到要抓取的物品2的顶部。顶杆件弹簧1915安装在压板1914和内筒11的下导向孔194之间，确保顶杆件191受到向下的作用力。限位板1913卡在下导向孔194的上端，阻止顶杆件191在限位板1913以上的部分相对于下导向孔194向下移动，但是顶杆件191在限位板1913以下的部分能够相对于下导向孔向上移动。因此，顶杆件191在自身重力作用下不受其他外力作用时都保持在限位板1913覆盖在下导向孔194的上端的位置。其中，顶杆件弹簧1915除了可以是弹簧，还可以是其它形式的弹性体。

如图6和图5a-图5c所示，内筒11的下导向孔194下表面设有凹槽1941。顶杆件弹簧1915的外径小于凹槽1941的直径。吊具10下降过程中，顶杆件191最下端的压板1914下表面首先接触物品2，顶杆件191受到物品2向上的支撑作用和自身重力作用以及顶杆件弹簧1915的作用从而保持在原位不动，吊具10的其他部分相对于顶杆件191向下移动，直到下导向孔194的下表面接触到顶杆件191的压板1914的上表面时吊具10停止，这时顶杆件弹簧1915位于压板1914和下导向孔194下表面的凹槽1941的顶面之间，锁定件192装有滚轮1923的一端顶靠在顶杆件191的凸台1912直径小的第二柱面部分。

如图9所示，锁定件192包括销杆1921、销杆凸缘1922、安装在销杆1921一端的滚轮1923、以及套置在销杆1921上并卡在销杆凸缘1922背对滚轮1923的一侧的锁定件弹簧1924。其中，销杆1921的直径小于侧导向孔195的直径。锁定件弹簧1924位于侧导向孔195靠近顶杆件191的一端和销杆凸缘1922背对滚轮1923的一侧之间。滚轮1923通过销轴连接在销杆192的一端。在锁定件弹簧1924的作用下，滚轮1923顶靠在顶杆件191的凸台1912上，如图5a-图5f所示。外筒12的内侧面上加工有上锁定孔196和下锁定孔197，与锁定件192的销杆1921远离滚轮1923的一端配合，以限制外筒12相对于内筒11上下移动。其中，锁定件弹簧1924除了可以是弹簧，还可以是其它形式的弹性体。

在吊具10搬运物品2时，首先需要将物品2抓取起来。吊具10从物品2正上方竖直下降，这时锁定件192装有滚轮1923的一端顶靠在顶杆件191的凸台1912直径大的第一柱面部分，锁定件192远离滚轮1923的一端卡到外筒12内侧面上的第一锁定孔196中，如图5a所示。吊具10继续下降，因为卡爪14在其自身重力作用下向外摆动，所以其不会影响吊具10下降，同时内筒11的下筒113逐渐套置物品2头部，在物品2头部锥面的导向作用下，顺利引导吊具10继续下降，直到顶杆件191的压板1914碰到物品2，如图5b所示。吊具10继续下降，顶杆件191受到物品2向上的支撑作用和自身重力作用以及顶杆件弹簧1915的作用从而保持在原位不动，而吊具10的其它部分在下降，直到内筒11的下导向孔194下表面碰到顶杆件191的压板1914的上表面后停止，此时，顶杆件弹簧1915位于压板1914和下导向孔194的凹槽1941的顶面之间，锁定件192装有滚轮1923的一端顶靠在顶杆件191的凸台1912直径小的第二柱面部分，锁定件192整体在锁定件弹簧1924的作用下向右移动，由将内筒11和外筒12相对锁定的第一锁定位置变换到解锁位置，如图5c所示。解除锁定后，驱动件13动作，推动过渡板17、推杆18和外筒12向下移动一定距离，这时外筒12下端的内侧推动卡爪14向里侧摆动一定角度，使得卡爪14处于抱住物品2的姿态，如图5d所示。接下来，升降机构通过吊绳带动吊具10上升一定距离，由于卡爪14位于物品2的圆柱面处，卡爪14需要经过与物品2的圆柱面的高度相等的距离才能上升到物品2的倒锥面处，因此物品2仍处于原位置没有上升，顶杆件191在自身重力和弹簧1915的作用下、以及物品2的支撑作用下也处于原位置，顶杆件191相对于吊具其他部分下降，从而锁定件192装有滚轮1923的一端顶靠在顶杆件191的凸台1912直径大的第一柱面部分，推动锁定件192向左移动，锁定件192远离滚轮1923的一端卡到外筒12内侧面上的第二锁定孔197中，由解锁位置变换到将内筒11和外筒12相对锁定的第二锁定位置，此时，卡爪14刚好抱住物品2的倒锥面部分，如图5e所示。吊具10整体继续上升，抱紧物品2的头部，且内筒11和外筒12已锁定在一块，即使驱动件13出现误动作，也不会影响此锁定状态，也就是说吊具10可靠地抱紧了物品2，并搬运其到指定位置，如图5f所示。以上为吊具10抓取物品2的分解过程。

吊具10将物品2运送到指定位置放置好之后，需要将物品2松开，松开的过程按照以上步骤反向操作即可。在吊取搬运物品2时，吊绳拉力的传递路线是：吊绳→顶板15→连接螺柱16→内筒11→卡爪14→物品2。外筒12承受卡爪14的水平分力。

本发明的吊具利用驱动件推动外筒和内筒相对移动，进而外筒推动卡抓回转一定角度，并抱住顶部为倒锥体形或倒椎台形状的物体，可以将其搬运至指定位置。该吊具利用自锁机构中顶杆件和锁定件的配合动作，实现了吊装搬运过程处于机械自锁状态，确保在误动作时物品也不会发生坠落。本发明吊具的卡爪为短臂摆锤型，不承受弯矩，仅承受拉力及压力，增加了卡爪工作过程中的安全可靠性。利用外筒的推动向里摆动卡爪实现物品的抓取，依靠自重实现卡爪向外摆动，且受力状况好，尺寸相对小，避免了传统长臂杠杆型卡抓的缺点。

本发明的吊具比以往的吊具更适合抓取小尺寸、至少部分为倒锥体或倒锥台形状的物品，而且可靠、安全。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。