一种抓取装置的制作方法

本发明涉及核燃料生产技术领域，具体涉及一种抓取装置。

背景技术：

在核燃料领域，燃料芯块加工生产过程中，芯块一般装载于钼舟中进行转运，其中钼舟的结构为长方形。在实际生产中，钼舟经常需要在不同工位间转运，或进行长距离运输，因此在转运过程中经常需要使用爪具将钼舟提升或下降。由于某些特殊成分的燃料芯块具有高放射性及高毒性，生产过程需要在手套箱内进行，但是在手套箱内人员不方便进行检维护操作。然而，现有的爪具均需要依靠电机或气缸等动力执行部件进行驱动，但电机及气缸很容易发生故障，在手套箱内不方便检修，一旦检修不及时将会影响生产。

因此，本领域亟需一种可靠性高，且使用寿命长的抓取装置来替代现有的普通爪具。

技术实现要素：

为了至少部分解决现有技术中存在的技术问题而完成了本发明。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种抓取装置，其包括：支撑板及设置在所述支撑板底部四周的多个爪手，各个爪手围成的区域略大于待转运件的外形尺寸，每个爪手包括可转动挡片；其中，当所述支撑板向待转运件的方向下降至触碰底板时，在所述支撑板压力作用下各个爪手的挡片向内旋转至抓取位置以抓取待转运件；当待转运件被运输至预设位置上方后，所述支撑板向所述预设位置的方向下降至触碰底板时，在所述支撑板压力作用下各个爪手的挡片向外旋转至松开位置以松开待转运件。

可选地，所述爪手还包括：支撑座、弹性元件、转动组件和挡块；所述支撑座设置在所述支撑板底部，其内部中空且底部和侧面分别设有通孔，所述弹性元件位于所述支撑座内部；

所述转动组件的顶部位于所述支撑座内部并与所述弹性元件相接触，所述转动组件除顶部以外的其余部分自上而下从所述支撑座的底部通孔伸出，所述转动组件的顶端略大于所述支撑座的底部通孔，且所述转动组件位于所述支撑座内部的部分的周面设有预设形状的凹槽；所述挡块设置在所述支撑座的侧面通孔处且端部与所述转动组件周面上的凹槽滑动连接；所述挡片为长方形板状结构，其设置在所述转动组件的底部；

其中，当所述支撑板向待转运件的方向下降至触碰底板时，在所述支撑板压力作用下所述支撑座相对于所述转动组件向下运动，以使得其侧面的挡块沿所述转动组件周面的凹槽按第一预设轨迹滑动并驱动所述转动组件连同所述挡片同步旋转，当所述挡块滑动至限位位置时所述挡片恰好向内旋转至抓取位置；当所述支撑板向所述预设位置的方向下降至触碰底板时，在所述支撑板压力作用下所述支撑座相对于所述转动组件向下运动，以使得其侧面的挡块沿所述转动组件周面的凹槽按第二预设轨迹滑动并驱动所述转动组件连同所述挡片同步旋转，当所述挡块滑动至解锁位置时所述挡片恰好向外旋转至松开位置。

可选地，所述转动组件周面上的凹槽沿周向遍布于其整个外表面，且所述凹槽包括首尾依次相连且呈周期性变化的至少两部分。

可选地，所述转动组件周面上的凹槽包括四部分，分别为第一至第四部分凹槽，每部分凹槽又分为依次相连的两段凹槽，分别为第一段凹槽和第二段凹槽，其中第一段凹槽自上而下斜向下延伸，第二段凹槽自下而上斜向上延伸，且各部分凹槽中第一段凹槽首端的高度相同或相近、第一段凹槽尾端的高度也相同或相近；

第一部分凹槽的第一段凹槽与第二段凹槽的连接位置为限位位置；第一部分凹槽的第二段凹槽与第二部分凹槽的第一段凹槽的连接位置为限位保持位置；第二部分凹槽的第一段凹槽与第二段凹槽的连接位置为解锁位置；第二部分凹槽的第二段凹槽与第三部分凹槽的第一段凹槽的连接位置为解锁保持位置；

第三部分凹槽的第一段凹槽与第二段凹槽的连接位置为限位位置；第三部分凹槽的第二段凹槽与第四部分凹槽的第一段凹槽的连接位置为限位保持位置；第四部分凹槽的第一段凹槽与第二段凹槽的连接位置为解锁位置；第四部分凹槽的第二段凹槽与第一部分凹槽的第一段凹槽的连接位置为解锁保持位置；

所述挡片两端关于所述转动组件的轴线对称。

可选地，在每部分凹槽中，第一段凹槽分为相连的上段和下段，其中第一段凹槽的上段自上而下竖直延伸，第一段凹槽的下段自上而下斜向下延伸；第二段凹槽也分为相连的上段和下段，其中第二段凹槽的下段自下而上竖直延伸，第二段凹槽的上段自下而上斜向上延伸。

可选地，在每部分凹槽中，第一段凹槽的下段是其上段长度的n1倍，第二段凹槽的下段是其上段长度的n2倍，其中n1和n2为正整数。

可选地，所述转动组件包括：芯轴、套在所述芯轴外侧的转轴，以及与所述芯轴底部螺纹连接的螺母；所述芯轴的顶部和底部分别从所述转轴中伸出，且所述芯轴的顶端略大于所述支撑座的底部通孔；所述凹槽设置在所述转轴位于所述支撑座内部的部分的周面上，所述挡片与所述转轴的底部一体成型；所述转轴的顶端与所述芯轴顶端的之间，以及所述转轴的底端所述螺母之间，分别设有轴承。

可选地，所述抓取装置还包括：设置在所述支撑板底部四周的多个导向板；所述导向板与所述爪手间隔设置。

可选地，所述支撑板为矩形板状结构；所述爪手采用四个，分别设置在矩形支撑板的四角处；所述导向板采用四块，分别设置在矩形支撑板的四边处。

可选地，所述抓取装置还包括：设置在所述支撑板顶部的连接法兰。

有益效果：

本发明所述抓取装置中，各个爪手仅依靠支撑板的重力或推力实现抓取和松开操作，不需要配置动力执行部件，也就不需要频繁检修，更适用于箱室内或其他不方便检修的场合使用，且可靠性高，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例提供的抓取装置的轴侧视图；

图2为本发明实施例提供的爪手的剖视图；

图3为本发明实施例提供的转轴局部展开视图。

图中：1－钼舟；2－导向板；3－爪手；4－支撑板；5－连接法兰；6－支撑座；7－弹簧；8－芯轴；9－转轴；10－推力轴承；11－挡块；12－螺母；13－挡片。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。需要说明的是，在相互不冲突情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，各种方位术语所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

针对目前用于抓取钼舟的爪具需要依靠电机或气缸等动力执行部件进行驱动，这些动力执行部件容易发生故障，不便于在手套箱内检修的问题，本发明实施例提供了一种抓取装置，既能用于钼舟抓取操作，也能用于其他待转运件的抓取操作。下面，以待转运件采用钼舟为例，详细描述所述抓取装置的结构，而针对其他类型待转运件的抓取装置的结构类似，不再赘述。

如图1所示，所述抓取装置包括：支撑板4及设置在支撑板4底部四周的多个爪手3，各个爪手3围成的区域略大于钼舟1的外形尺寸，每个爪手3包括可转动挡片，用于抓取钼舟1。至于各个爪手3围成的区域比钼舟1大多少，可由本领域技术人员根据钼舟的尺寸来设定，一般情况下，爪手距钼舟侧面的最短距离为1～5cm。

其中，当支撑板4向钼舟1的方向下降至触碰底板(即手套箱底板，如果是不需要在手套箱内进行抓取操作的其他待转运件，则底板可以为平台或地面)时，在支撑板4压力作用下各个爪手3的挡片13向内旋转至抓取位置以抓取钼舟1；当钼舟1被运输至预设位置上方后，支撑板4向预设位置的方向下降至触碰底板时，在支撑板4压力作用下各个爪手3的挡片13向外旋转至松开位置以松开钼舟1。所述预设位置指的是，钼舟的期望放置位置。至于控制支撑板4提升及下降的设备(即移动结构)，其主体可位于手套箱外，仅工作端位于手套箱内即可。

本实施例中，各个爪手仅依靠支撑板的重力或推力实现抓取和松开操作，不需要配置动力执行部件，也就不需要频繁检修，更适用于箱室内或其他不方便检修的场合使用，且可靠性高，使用寿命长。

具体地，如图2所示，爪手3还包括：支撑座6、弹性元件、转动组件和挡块11。本实施例中，弹性元件采用弹簧7，当然，也可采用其他类型的弹性元件，本发明对此不作限制。

支撑座6设置在支撑板4底部，其内部中空且底部和侧面分别设有通孔，弹簧7位于支撑座6内部；转动组件的顶部位于支撑座6内部并与弹簧7相接触，即弹簧7位于支撑板4的底部与转动组件的顶部之间，转动组件除顶部以外的其余部分自上而下从支撑座6的底部通孔伸出，转动组件的顶端略大于支撑座6的底部通孔，且转动组件位于支撑座6内部的部分的周面设有预设形状的凹槽；挡块11设置在支撑座6的侧面通孔处且端部与转动组件周面上的凹槽滑动连接；挡片13为长方形板状结构，其设置在转动组件的底部。

其中，当支撑板4向钼舟1的方向下降至触碰底板时，在支撑板4压力作用下支撑座6相对于转动组件向下运动，以使得其侧面的挡块11沿转动组件周面的凹槽按第一预设轨迹滑动并驱动转动组件连同挡片13同步旋转，当挡块11滑动至限位位置时挡片13恰好向内旋转至抓取位置；当支撑板4向预设位置的方向下降至触碰底板时，在支撑板4压力作用下支撑座6相对于转动组件向下运动，以使得其侧面的挡块11沿转动组件周面的凹槽按第二预设轨迹滑动并驱动转动组件连同挡片13同步旋转，当挡块11滑动至解锁位置时挡片13恰好向外旋转至松开位置。

根据上述爪手的具体结构可知，驱动挡片13旋转的力是支撑板4下压时挡块11在转动组件周面的凹槽中向下滑动时产生的，其结构简单，可靠性高，无需配置动力执行部件就能产生挡片13的旋转驱动力。

具体地，如图2所示，转动组件包括：芯轴8、套在芯轴8外侧的转轴9，以及与芯轴8底部螺纹连接的螺母12。

其中，芯轴8的顶部和底部分别从转轴9中伸出，且芯轴8的顶端略大于支撑座6的底部通孔；凹槽设置在转轴9位于支撑座6内部的部分的周面上，通过在转轴9的周面开设具有特殊结构的凹槽，其与挡块11配合，挡块11可以在凹槽内滑动；挡片13与转轴9的底部一体成型；转轴9的顶端与芯轴8顶端的之间，以及转轴9的底端螺母12之间，分别设有轴承，可见，转轴9通过两个轴承和螺母连接在芯轴8上，以使得转轴9可以绕芯轴8旋转。本实施例中，轴承采用推力轴承10，当然，也可采用其他类型的轴承，本发明对此不作限制。

当然，转动组件的具体结构并不限制于此，其他类型的转动组件也应在本发明的保护范围内。

在一些具体实施方式中，转轴9周面上的凹槽沿周向遍布于其整个外表面，且凹槽包括首尾依次相连且呈周期性变化的至少两部分，以使得挡块11在凹槽内连续滑动的过程中，转轴9带动挡片13连续旋转，从而使挡片13在抓取位置和松开位置连续切换。

具体地，如图3所示，转轴9周面上的凹槽包括结构相同的四个部分，分别为第一至第四部分凹槽，其中挡块11在第一和第三部分凹槽内滑动以形成所述第一预设轨迹，在第二和第四部分凹槽内滑动以形成所述第二预设轨迹，而每部分凹槽又分为依次相连的两段凹槽，分别为第一段凹槽(即图3中的①)和第二段凹槽(即图3中的②)，其中第一段凹槽自上而下斜向下延伸，第二段凹槽自下而上斜向上延伸，且各部分凹槽中第一段凹槽首端的高度相同或相近、第一段凹槽尾端的高度也相同或相近，即各部分凹槽中第一段凹槽首端的高度差，以及各部分凹槽中第一段凹槽尾端的高度差应分别在各自对应的预设范围内，至于预设范围的边界值可由本领域技术人员根据实际情况进行设定；

第一部分凹槽的第一段凹槽与第二段凹槽的连接位置为限位位置a；第一部分凹槽的第二段凹槽与第二部分凹槽的第一段凹槽的连接位置为限位保持位置b；第二部分凹槽的第一段凹槽与第二段凹槽的连接位置为解锁位置c；第二部分凹槽的第二段凹槽与第三部分凹槽的第一段凹槽的连接位置为解锁保持位置d；

第三部分凹槽的第一段凹槽与第二段凹槽的连接位置为限位位置a；第三部分凹槽的第二段凹槽与第四部分凹槽的第一段凹槽的连接位置为限位保持位置b；第四部分凹槽的第一段凹槽与第二段凹槽的连接位置为解锁位置c；第四部分凹槽的第二段凹槽与第一部分凹槽的第一段凹槽的连接位置为解锁保持位置d。

根据上述凹槽结构，将凹槽分成形状完全相同的四个部分，每部分凹槽占据转轴9周面的四分之一长度，即转轴9周面上的凹槽绕转轴9一周，每90°为一个相同结构，形状类似“n”形，挡块11可沿“n”形凹槽移动，当芯轴8固定时，挡块11沿“n”形凹槽下降时，转轴9就会旋转，且挡块11在凹槽内每上下运动一次，转轴9就旋转90°，则在转轴9整个周面形成了两处限位位置a、两处限位保持位置b、两处解锁位置c和两处解锁保持位置d，相当于转轴9在支撑座6的推动下每旋转90度，就切换为限位位置或解锁位置，则转轴9每旋转一周，挡片13就连续完成一轮“限位→解锁→限位→解锁”状态切换。在此前提下，挡片13两端可关于转轴9的轴线对称，挡片13可以绕芯轴8旋转，通过挡片13的旋转以实现钼舟1的限位和解锁。

如图3所示，更进一步地，在每部分凹槽中，第一段凹槽分为相连的上段和下段，其中第一段凹槽的上段自上而下竖直延伸，第一段凹槽的下段自上而下斜向下延伸；第二段凹槽也分为相连的上段和下段，其中第二段凹槽的下段自下而上竖直延伸，第二段凹槽的上段自下而上斜向上延伸。

本实施例中，第一段凹槽并非直接斜向下延伸，而是先竖直向下再斜向下延伸，第二段凹槽并非直接斜向上延伸，而是先竖直向上再斜向上延伸，其中设置竖直段可避免挡片13处于持续转动状态并影响抓取稳定性。

在一些具体实施方式中，在每部分凹槽中，第一段凹槽的下段是其上段长度的n1倍，第二段凹槽的下段是其上段长度的n2倍，其中n1和n2为正整数，二者的取值可以相同，也可以不同。

可见，第一段凹槽中竖直段长度小于倾斜段长度，第二段凹槽中竖直段长度大于倾斜段长度，以使得挡块11在支撑板4下压过程中可以缓慢而平稳地旋转至限位位置/解锁位置，然后在支撑板4提升的过程中迅速到达限位保持位置/解锁保持位置。

如图1所示，所述抓取装置还包括：设置在支撑板4底部四周的多个导向板2；导向板2与爪手3间隔设置。

本实施例中，导向板2用于钼舟1导向，便于钼舟1进入各个爪手3围成的区域内。

针对矩形的钼舟1(或是其他矩形待转运件)，支撑板4为矩形板状结构；爪手3采用四个，分别设置在矩形支撑板4的四角处，用于钼舟1的抓取和松开；导向板2采用四块，分别设置在矩形支撑板4的四边处，为整个抓取装置的升降提供导向作用。

需要说明的是，支撑板4的形状不限于矩形，若待转运件为其他形状，则支撑板最好与待转运件的形状相同，以便于抓取及搬运待转运件，例如，若待转运件为方形，则支撑板最好也为方形；若待转运件为圆形，则支撑板最好也为圆形；若待转运件为梯形，则支撑板最好也为梯形。

如图1所示，所述抓取装置还包括：设置在支撑板4顶部的连接法兰5，用于整个抓取装置与移动结构连接，便于整个抓取装置的更换。

其中，连接法兰5可仅采用一个，并设置在支撑板4上表面的中间位置处，或者，连接法兰5也可采用多个，均匀分布于支撑板4上表面。

下面结合图1至图3详细描述本发明实施例所述抓取装置的工作原理：

正常工况下，抓取钼舟1时，抓取装置下落，爪手3沿钼舟1四周向下运动，直至螺母12触碰底板；抓取装置由重力或推力继续下降，受底板限位芯轴8静止，弹簧7受压；同时挡块11沿转轴9上的凹槽向下滑动，转轴9受挡块11作用旋转；转轴9底部的挡片13挡在钼舟1底板下；抓取装置上升，弹簧7伸长，芯轴8保持不动；挡块11沿转轴9上的凹槽向上滑动，直至转轴9完成90°旋转；抓取装置继续上升将钼舟1抓起。

放下钼舟1时，抓取装置下降，芯轴8、转轴9、挡块11如上述描述时同样动作，转轴9底部的挡片13旋转直至离开钼舟1底部以松开钼舟1；抓取装置上升，弹簧7伸长，芯轴8保持不动；挡块11沿转轴9上的凹槽向上滑动，直至转轴9再次完成90°旋转，钼舟1放下动作结束。

综上所述，本发明实施例提供的抓取装置主要用于钼舟或其他类型待转运件的抓取操作，由爪手、导向板、支撑板和连接法兰等组成，整体采用模块化设计，适用性更强，且方便安装与拆卸。其中，支撑板及连接法兰为抓取装置的主体，导向板用于待转运件导向，爪手用于待转运件抓取及松开。可见，所述抓取装置的结构简单，爪手依靠支撑板的重力和弹力实现抓取和松开，不需要配备动力执行部件，整体结构更加可靠，故而更适用于箱室内或其他不方便检修的场合使用，而且可靠性高，使用寿命长，没有电气部件，方便检修维护。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。