移动小车及加速器维护装置的制作方法

本申请涉及加速器领域，尤其涉及一种轮距可调的的移动小车及加速器维护装置。

背景技术：

中国散裂中子源csns的设备维护时需要对24米段隧道内的磁铁进行准直测量，隧道设有沿长度方向延伸的台阶，台阶上方的墙壁上设有墙壁靶标座，台阶下方的设备上设有磁铁靶标座，准直测量过程中需要向隧道内的每个磁铁靶标座及墙壁靶标座投放和回收准直小球。由于24米段隧道环境在加速器停机状态下，仍存在一定剂量的残留辐射，因此需要一套设备替代人，进行隧道环境进行相应的设备维护。因而，需要一个能够在隧道的台阶上行走的移动小车来搭载维护设备。

由于隧道后半段两侧的距离逐渐变大，整体呈喇叭状，现有的移动小车只能适应隧道前半段行走，而后半段隧道逐渐变宽时，现有移动小车行走时会从隧道的台阶上跌落，无法正常通过。

技术实现要素：

本发明提供一种移动小车及加速其维护装置，旨在解决现有的移动小车无法自适应通过加速器隧道的问题。

本申请所公开的一种移动小车，包括底盘，所述底盘设有：

车轮组件，每个所述车轮组件包括一个车轮，以及用来驱动所述车轮转动的行驶驱动机构；

轮距调节机构，包括与所述底盘滑动连接的轮组支撑梁，及驱动所述轮组支撑梁沿所述小车宽度方向滑动的轮距驱动装置，所述车轮组件固定于所述轮组支撑梁的外端；所述轮组支撑梁与所述车轮一一对应设置。

所述的移动小车，其特征在于，所述车轮组件还包括用于测量所述车轮与隧道壁之间距离的传感器，所述底盘上设有分别与所述轮距驱动装置、传感器及行走驱动装置电连接的电控柜。

所述的移动小车，其特征在于，所述轮距调节机构还包括设置于所述底盘底部表面的第一轮距调节导轨，所述轮组支撑梁的上表面固定有与所述第一轮距调节导轨相适配的第一轮距调节滑块。

所述的移动小车，其特征在于，所述第一轮距调节滑块固定于所述轮组支撑梁内端的上表面，所述轮组支撑梁上表面还设有与所述第一轮距调节导轨相互平行的第二轮距调节导轨，所述底盘外端的下表面固定有与所述第二轮距调节导轨相适配的第二轮距调节滑块。

所述的移动小车，其特征在于，所述轮距驱动装置具有固定于所述底盘上的固定端及可相对所述固定端伸缩的顶出端，所述顶出端与所述轮组支撑梁固定连接，用于驱动所述轮组支撑梁沿所述第一轮距调节导轨滑动。

所述的移动小车，其特征在于，所述固定端设有套筒，所述顶出端设有一端插入所述套筒外端与其套接的推杆，所述套筒内端还设有用于驱动所述推杆在所述套筒内伸缩的轮距传动装置；所述轮距传动装置包括与所述推杆传动连接的滚珠丝杠，所述推杆内腔固定有与所述滚珠丝杠相适配的滚珠丝母，所述套筒尾端设有用于驱动所述滚珠丝杠转动的轮距调节电机。

所述的移动小车，其特征在于，所述车轮组件包括轮轴，用于固定所述轮轴两端的轮轴支撑板，以及固定于所述轮轴支撑板上用于驱动所述轮轴转动的行驶电机。

所述的移动小车，其特征在于，所述车轮组件还包括用于控制所述车轮行进方向的转向机构，所述转向机构包括输出端与所述轮轴支撑板固定连接的转向轴，以及固定于所述轮组支撑梁上用于驱动所述转向轴转动的转向驱动装置。

所述的移动小车，其特征在于，所述车轮组件还包括轮组安装座，所述轮组安装座一端与所述轮组支撑梁固定连接，另一端通过所述转向机构与所述轮轴支撑板固定连接；所述转向驱动装置包括固定于所述轮组安装座上的转向电机，所述转向电机的输出端与所述转向轴传动连接。

一种加速器维护装置，包括用于抓取准直球的抓取系统，以及用于承载所述抓取系统的移动小车，所述移动小车为以上所述的移动小车。

本发明所公开的移动小车及加速器维护装置，设有可主动行驶的车轮，其底盘上还设有轮距调节机构，可以根据隧道的宽度调节小车两侧的车轮之间的轮距，确保小车始终能够与隧道的台阶接触，保持稳定行驶；车轮组件设转向机构，能够根据隧道的收缩或扩张调整车轮的朝向，使得车轮始终保持与隧道的墙壁平行的方向行驶，避免车轮行驶方向与隧道该侧延长方向不一致，导致颠簸而损害设备。

附图说明

图1为本发明实施例中，加速器维护装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中，移动小车的结构示意图；

图3为本发明实施例中，移动小车的爆炸图；

图4为本发明实施例中，轮组支撑梁的机构示意图；

图5为本发明实施例中，轮组支撑梁的分解图；

图6为本发明实施例中，轮距驱动装置的结构示意图；

图7为本发明实施例中，轮距驱动装置的爆炸图；

图8为本发明实施例中，车轮组件的结构示意图；

图9为本发明实施例中，车轮组件的爆炸图；

图10为本发明实施例中，平移机构的结构示意图；

图11为本发明实施例中，平移机构的分解图；

图12为本发明实施例中，平移机构的另一视角下结构示意图；

图13为本发明实施例中，抓取系统的结构示意图；

图14为本发明实施例中，抓取系统的主视图；

图15为图14中g-g向局部剖视图；

图16为本发明实施例中，探头组件的整体结构示意图；

图17为本发明实施例中，探头组件的爆炸图。

本实施例附图部分的标号：

移动小车1、横向支撑梁11、纵向支撑梁12、电控柜13、横向行走导轨14、横向同步带15、容纳盒16、容纳槽160；

三轴行走系统2、横向行走架21、横向行走滑块210、横向同步轮驱动装置211、横向驱动轮212、纵向行走导轨213、纵向同步带214；纵向在行走架22、纵向行走滑块220、纵向同步轮驱动装置221、纵向同步轮222、竖向行走滑块223、竖向同步轮驱动装置224、竖向同步轮225、竖向行走架23、纵向行走导轨230、竖向同步带231；

抓取系统3、探头30、导向头301、电磁铁302、球面空腔303、探头座31、固定耳310、横向微调导轨32、固定板33、横向微调滑块34、纵向微调导轨35、纵向微调滑块36、框体37；

车轮组件4、车轮40、轮轴41、轮轴支撑板42、行驶电机43、轮组安装座44、固定环440、连接板45、通孔450、减速机46、转向轴461、螺栓462、转向电机47、光电传感器48、护板480；

轮距调节机构5、轮组支撑梁50、第一轮距调节导轨51、第一轮距调节滑块52、第二轮距调节导轨53、第二轮距调节滑块54；套筒55、推杆56、滚珠丝杠57、轮距调节电机58、滚珠丝母59；

悬臂6、驱动轴60、转向器61、输出轴610、悬臂固定座62、抬头电机63、减速器64、摆臂电机65。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本实施例以下所涉及的移动小车“内端”及“外端”，其中“内”作为方向表示由移动小车两侧向中心指向，“外”表示由移动小车中心向两侧指向。

本实施例所提供的一种加速器维护设备，包括移动小车1，固定于移动小车1上的三轴行走系统2，以及用于抓取准直小球的抓取系统3。三轴行走系统2可带动抓取系统3在移动小车1上进行空间的移动。如图1-图3所示，移动小车1包括底盘，底盘底部设有车轮组件4，底盘底部还设有用于控制车轮组件沿小车宽度方向滑动的轮距调节机构5。底盘底部四个底角分别设有四个车轮组件4，每个车轮组件4包括一个车轮40，以及用来驱动车轮40转动的行驶驱动机构。轮距调节机构5包括设置在底盘底部的轮组支撑梁50，车轮组件4固定于轮组支撑梁50的外端，轮组支撑梁50可在底盘底部做内外滑动，即控制车轮40在小车1宽度方向上收放，从而改变移动小车1的宽度方向的轮距。轮机调节机构5还包括驱动轮组支撑梁50移动的轮距驱动装置。移动小车1四角的四个车轮组件4，每个车轮组件4分别固定在一个沿小车内外(宽度方向)延伸的轮组支撑梁50的外端，即，轮组支撑梁50与车轮40一一对应。

如图3-图5所示，底盘包括横向支撑梁11和纵向支撑梁12，横向支撑梁11底部表面设有第一轮距调节导轨51，轮组支撑梁50的上表面设有第一轮距调节滑块52，第一轮距调节导轨51沿着移动小车1的宽度方向设置，第一轮距调节滑块52在第一轮距调节导轨51上滑动。第一轮距调节滑块52位于轮组支撑梁50的内端的上表面，轮组支撑梁50的上表面还设有第二轮距调节导轨53，第二轮距调节导轨53由轮组支撑梁50的内端向外端延伸。横向支撑梁11外端的下表面固定有第二轮距调节滑块54，第二轮距调节导轨53可相对第二轮距调节滑块54滑动。通过横向支撑梁11上的第一轮距调节导轨51与轮组支撑梁50内端的第一轮距调节滑块52相适配，横向支撑梁11外端的第二轮距调节滑块与轮组支撑梁50上表面的第二轮距调节导轨53相适配，这种结构设计使得轮组支撑梁50悬吊在横向支撑梁11下表面，且可以在小车宽度方向上进行伸缩，继而带动车轮40进行内外伸缩。

如图1-图3所示，横向支撑梁11底部表面相互平行且相间隔的设置两组轮组支撑梁50，每组包括两根轮组支撑梁50，且这两根轮组支撑梁50方向相反。位于移动小车1前方的一组轮组支撑梁50外端分别固定一个车轮40，这两个车轮40作为移动小车1的两个前轮，位于移动小车1后方的一组轮组支撑梁50外端固定的两个车轮40作为移动小车1的两个后轮。与每组轮组支撑梁50相对应的，两个横向支撑梁11下表面设有两排平行且相邻的第一轮距调节导轨51，且位于每个第一轮距调节导轨51的外端均设有一个第二轮距调节滑块54。这样，每个轮组支撑梁50在做内外滑动过程中，第一轮距调节滑块52可以全程与第一轮距调节导轨51接触，而第二轮距调节滑块54可以全程与第二轮距调节导轨53接触。

如图3所示，轮距驱动装置包括固定端和顶出端，固定端与底盘的横向支撑梁11固定连接，顶出端与轮组支撑梁50的侧面固定连接。具体地，如图6及图7所示，固定端包括套筒55，顶出端包括推杆56，套筒55尾部固定在横向支撑梁11上，推杆56一端伸入到套筒55的端部，另一端露出套筒55端部并与轮组支撑梁50侧面固定连接，套筒55内设有驱动推杆56在其内部沿轴向伸缩的轮距传动装置。轮距传动装置包括设置在套筒55内部的滚珠丝杠57，固定在套筒55尾端的轮距调节电机58，以及固定在推杆57内腔的滚珠丝母59。其中，滚珠丝杠57端部伸入到推杆56内腔，并与滚珠丝母59相适配，滚珠丝杠57的尾部与轮距调节电机58的输出轴传动连接，轮距调节电机58固定在横向支撑梁11上。本实施例中，对应每个轮组支撑梁50均设有一套轮距驱动装置，实现每个车轮40在宽度方向上的收放均可以单独控制。

如图8所示，车轮组件4包括穿过车轮40的轮轴41，固定于轮轴41两端的轮轴支撑板42，轮轴支撑板42的一侧固定有行驶电机43，行驶电机43与轮轴42传动连接，通过控制行驶电机43的启停及正反转即可控制车轮40的转动。轮轴支撑板42上方还设有与其固定连接的轮组安装座44，及连接两个轮轴支撑板42的连接板45，连接板45上方固定有转向机构。如图4及图5所示，轮组安装座44一端与转向机构固定连接，另一端设有与轮组支撑梁50外端的侧面固定连接的折边。如图8及图9所示，转向机构包括固定在轮组安装座44上的减速机46，以及固定在减速机46上的转向电机47。具体地，如图9所示，轮组安装座44设有用于固定减速机46的固定环440，减速机46输出端穿过固定环440并与之固定连接。减速机46的输出端设有转向轴461，连接板45上表面设有一圈通孔450，转向轴461通过穿过通孔450的多个螺栓462与连接板45固定连接。采用这样的机构设计，只要控制转向电机47转动即可控制车轮40的偏转，从而控制移动小车的行驶方向。为了移动小车1顺利前行，需要在其行进过程中始终与隧道内壁保持平行，避免车轮40撞击在隧道内壁上导致小车卡死。为了能够保持车轮40的偏转方向始终与隧道内壁平行，轮轴支撑板42上还固定有用来测量距离的光电传感器48。移动小车1行走过程中外侧与隧道之间距离较近，为了避免剐蹭导致光电传感器48损坏，本实施例中光电传感器48通过护板480固定于连接板45的端部。为了确保车轮40与隧道内壁之间的距离测量精确，在连接板45前后两端各设置一个光电传感器48。

移动小车1的纵向支撑梁12上固定有电控柜13，电控柜13分别与光电传感器48、行驶电机58、转向电机47以及轮距调节电机58电连接，用于为上述电器元件供电，同时控制各电器的工作状态。电控柜13接收光电传感器48反馈的车轮40与隧道内壁的距离信息，并根据该距离信息控制转向电机47及轮距调节电机58时时调整车轮40的偏角以及轮距，使得移动小车1根据隧道的宽度随时调整轮距，并根据隧道内壁的走向调整车轮40的偏角，控制车轮40与隧道内壁始终保持平行，且维持特定的距离。

本实施例所公开的移动小车，设有可主动行驶的车轮，其底盘上还设有轮距调节机构，可以根据隧道的宽度调节小车两侧的车轮之间的轮距，确保小车始终能够与隧道的台阶接触，保持稳定行驶；车轮组件设转向机构，能够根据隧道的收缩或扩张调整车轮的朝向，使得车轮始终保持与隧道的墙壁平行的方向行驶，避免车轮行驶方向与隧道该侧延长方向不一致，导致颠簸而损害设备。

本申请还公开了三轴行走系统及抓取系统的实施例。其中，如图10所示，三轴行走系统包括带动抓取系统升降的升降机构，以及用于带动抓取系统沿水平方向移动的平移机构。如图1、图10-图12所示，平移机构包括横向行走架21、纵向行走架22及竖向行走架23。横向行走架21固定于底盘上方并可在底盘上沿着水平横向行走，纵向行走架22固定于横向行走架21上并可在横向行走架21上沿着水平纵向行走；竖向行走架23固定于纵向行走架22侧表面，并可在纵向行走架22侧表面沿竖直方向升降。具体地，如图10-图12所示，横向支撑梁11上表面设有沿水平横向延伸的横向行走导轨14及横向同步带15，横向行走架21底部设有与横向行走导轨14相适配的横向行走滑块210，横向行走架位于横向行走滑块210上方处还设横向同步轮驱动装置211，横向同步轮驱动装置211具有受其驱动的横向同步轮212，横向同步带15绕过横向同步轮212。横向同步轮驱动装置211驱动横向同步轮212转动时，即可通过横向同步带15拖拽横向行走架21在横向行走导轨14上沿水平横向行走(水平横向即移动小车1的宽度方向)。

横向行走架21上表面设有沿水平纵向延伸的纵向行走导轨213及纵向同步带214，纵向行走架22底部设有与纵向行走导轨213相适配的纵向行走滑块220，纵向行走架22位于纵向行走滑块220上方还设有纵向同步轮驱动装置221，纵向同步轮驱动装置221设有受其驱动的纵向同步轮222，纵向同步带214绕过纵向同步轮222。纵向同步轮驱动装置221驱动纵向同步轮222转动时，即可通过纵向同步带214拖拽纵向行走架22在纵向行走导轨213上沿水平纵向行走(水平纵向即移动小车1的前进方向)。

纵向行走架22一侧设有沿竖直方向延伸的竖向行走滑块223，纵向行走架22该侧表面还固定有竖向同步轮驱动装置224，竖向同步轮驱动装置224设有受其驱动的竖向同步轮225。竖向行走架23上设有与竖向行走滑块223相适配的竖向行走导轨230，及与竖向同步轮225相适配的竖向同步带231。竖向同步轮驱动装置224驱动竖向同步轮225转动时，即可通过竖向同步带231拽动竖向行走架23在纵向行走导轨230上沿竖直方向升降。

如图1所示，抓取系统固定设置在竖向行走架23底部。如图13-图15所示，抓取系统3包括用于抓取准直小球的探头组件，探头组件通过悬臂6与竖向行走架23固定连接。悬臂6沿水平方向伸展，其端部与探头组件传动连接，根部与所述竖向行走架23传动连接，所述悬臂设有用于控制探头组件在竖直平面内调整俯仰角度的抬头机构。如图14所示，悬臂6内部设有沿其轴向(长度方向)延伸的驱动轴60，悬臂6的端部连接有转向器61。探头组件包括探头30及探头座31，探头座31与转向器61传动连接。具体地，转向器61的输入端与驱动轴60传动连接，转向器61输出端设有水平方向延伸的输出轴610，输出轴610两端均露出转向器61的外部。如图15所示，探头座31两侧设有相互对称的两个固定耳310，固定耳310与输出轴610两端固定连接。悬臂6的根部固定有悬臂固定座62，悬臂固定座62一端固定有抬头电机63，抬头电机63用来驱动输出轴60转动，这样，通过控制抬头电机63转动即可实现驱动转向器61的输出轴610转动，从而带动探头组件在设置平面内做俯仰运动。其中，转向器61内部通过转向齿轮箱或蜗轮蜗杆传动等结构将驱动轴60的扭矩转向90度传传动至输出轴610。

如图13-图15所示，纵向行走架23底部设固定有减速器64，减速器64的输出端固定有摆臂电机65，减速器64的输出端与悬臂固定座62的另一端固定连接。这样，通过控制摆臂电机65转动，即可控制悬臂6以竖向行走架23为轴转动，从而实现摆臂动作。

如图16及17所示，探头座31底部设有控制探头30进行一定范围内微调的微调机构。具体地，如图16所示，探头座31底部嵌套有沿水平横向延伸的横向微调导轨32，横向微调导轨32上悬吊有固定板33。固定板33上表面设有沿着横向微调导轨32滑动的横向微调滑块34，下表面固定有纵向微调导轨35，纵向微调导轨35上嵌套有纵向微调滑块36。探头座31底部还固定有将微调机构容纳在其中的框体37，框体37上下开口，上方用于与探头座31固定连接，下端开口用于露出探头30。框体37起到容纳微调机构的同时，还起到对横向微调滑块34及纵向微调滑块36的限位作用。通过微调机构可以更方便的调节探头30的位置，增加投放和抓取准直球的精度。

如图17所示，探头30包括导向头301以及固定于导向头301根部的电磁铁302。导向头301下端设有广口端向下的球面空腔303，上端窄口端与电磁铁302固定连接，电磁铁302与框体33固定连接。导向头301下端的球面空腔303内表面位于准直球相契合的球面，在电磁铁吸附准直球时对准直球起到定位作用，避免准直球位置偏离。

当准直球部分进入到导向头301的球面空腔303内时，在准直球的反作用力下，探头会受到一个向准直球方向的推力，从而驱动微调机构动作，带动探头30在水平方向做微小的移动，起到辅助探头定位的效果，提高定位精度，降低抓取准直球的难度。

如图1所示，底盘的两个纵梁支撑梁12之间还固定有容纳盒16，容纳盒16表面分布有多个用于存放准直球的容纳槽160。

本申请所公开的移动小车及加速器维护装置，移动小车设有可主动行驶的车轮，其底盘上还设有轮距调节机构，可以根据隧道的宽度调节小车两侧的车轮之间的轮距，确保小车始终能够与隧道的台阶接触，保持稳定行驶；车轮组件设转向机构，能够根据隧道的收缩或扩张调整车轮的朝向，使得车轮始终保持与隧道的墙壁平行的方向行驶，避免车轮行驶方向与隧道该侧延长方向不一致，导致颠簸而损害设备。采用三轴行走系统带动抓取系统做大尺度的空间移动，结合摆臂机构、抬头机构使得探头可以触及任一角度，不仅能够投放隧道下方的磁铁靶标座上的准直球，还能够向隧道墙壁上的靶标座投放准直小球。探头组件内设微调机构，进一步降低准直球的投放难度，增加投放精度，整个设备操作简便，只要单次行程即可完成对所有靶标投放准直球，快速高效。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。