本发明涉及抓取技术领域，具体涉及一种导向抓取设备。
背景技术：
在机械作业中，经常需要通过抓取装置对抓取对象进行抓取。在抓取过程中，为了便于控制运动方向，且防止对抓取对象造成损坏，很多抓取装置均设置有导向部件，用于对抓取对象进行导向。例如，燃料抓取装置是核电站核燃料操作设备中非常重要的关键部件，对于海上核电站而言，需要同时抓取控制棒组件以及燃料组件。然而，由于控制棒组件和燃料组件结构不同、尺寸各异，因此，一台抓取装置往往无法同时抓取控制棒组件和燃料组件。因此需要设置两台抓取装置分别用于抓取控制棒组件和燃料组件。
但是，发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中的上述方式至少存在下述缺陷：两台抓取装置不仅占用空间大、且消耗能源高，而且，需要由两名操作人员分别控制，因而为抓取工作带来了不便，显著降低了抓取控制棒组件和燃料组件的效率。
技术实现要素：
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题的导向抓取设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种导向抓取设备，包括：导向筒以及抓取装置，其中，所述导向筒的内部设置有导向条以及导向块；其中，所述导向条用于针对第一类抓取对象进行导向，所述导向块用于针对第二类抓取对象进行导向；所述抓取装置进一步包括：起吊部件、导向部件、支撑部件、驱动部件以及钩爪；其中，起吊部件用于实现起吊功能；导向部件与所述起吊部件连接，用于在所述起吊部件的带动下进入所述导向筒，并在所述导向条和/或导向块所限定的空间内移动；支撑部件设置在所述导向部件的底部，用于固定所述钩爪；驱动部件，设置在所述导向部件的内部，用于运动至所述支撑部件的内部，以控制所述钩爪的打开或关闭。
可选地，所述导向条的数量为四个，每个导向条沿导向筒的长度方向设置，且具有固定在所述导向筒内部的第一固定端，以及能够与所述导向部件和/或第一类抓取对象相互接触的第一自由端；其中，每个导向条的第一自由端的端面为圆弧形，以便与第一类抓取对象的形状匹配；
所述导向块的数量为三个，每个导向块位于导向筒的端部，且各个导向块沿导向筒圆周方向均布，每个导向块具有固定在所述导向筒内部的第二固定端，以及能够与所述导向部件和/或第二类抓取对象相互接触的第二自由端；其中，每个导向块的第二自由端的端面具有凹槽，以便与第二类抓取对象的形状匹配。
可选地，所述导向部件具有多个导向板，用于与各个导向条和/或导向块相互配合，以实现导向作用。
可选地，所述驱动部件包括：固定在所述导向部件内部的驱动气缸，以及与所述驱动气缸的输出轴连接的执行杆；其中，
所述驱动气缸用于带动所述执行杆上下运动；所述执行杆具有第一异性面和第二异性面，且执行杆的底部为圆锥形，所述执行杆用于控制所述钩爪的打开或关闭。
可选地，所述支撑部件进一步包括：固定在所述导向部件底部的内筒，以及套装在所述内筒的外部、能够相对于所述内筒移动的支撑筒；
其中，所述内筒的外部进一步设置有：弹性部件，与所述支撑筒和所述内筒分别相连，用于在支撑筒相对于内筒移动的过程中提供弹性力。
可选地，所述内筒上进一步设置有第一限位元件，且所述支撑筒上进一步设置有与所述第一限位元件配合使用的第二限位元件，用于限制所述支撑筒相对于内筒的移动幅度；
其中，所述第一限位元件包括：移动槽和/或挡销，所述第二限位元件包括：挡销和/或移动槽。
可选地，所述内筒上进一步设置有锁定件；并且，所述支撑筒的内侧进一步设置有与所述锁定件配合使用的第一锁合件，和/或，所述执行杆的外部进一步设置有与所述锁定件配合使用的第二锁合件；
其中，所述锁定件包括：位于锁定孔内部的锁紧球；所述第一锁合件和/或第二锁合件包括：锁合槽、和/或锁合孔；并且，所述第二锁合件的数量为两个。
可选地，所述钩爪通过销轴固定在所述内筒上，能够在所述执行杆的第一异性面和/或第二异性面的带动下绕销轴旋转，以实现打开或关闭。
可选地，所述起吊部件包括：通过平衡销轴以及绳具与导向部件相连的起吊连接部件；和/或，所述设备进一步包括：套装在所述驱动气缸上的手动打开部件。
可选地，所述第一类抓取对象为燃料组件，所述第二类抓取对象为控制棒组件。
在本发明的导向抓取设备中，导向筒的内部同时设置有用于针对第一类抓取对象进行导向的导向条，以及用于针对第二类抓取对象进行导向的导向块，因此，能够使抓取装置中的导向部件在导向条和/或导向块所限定的空间内移动，从而既能够满足对诸如燃料组件之类的第一类抓取对象的抓取，又能够满足对诸如控制棒组件之类的第二类抓取对象的抓取。本发明中的方式能够用一台设备完成两种抓取对象的导向及抓取操作，因此，具有占用空间小、消耗能源低，且便于控制的优势。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
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，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明一个实施例提供的导向抓取设备的结构示意图；
图2a至图2c示出了本发明一个具体示例中的导向抓取设备的整体结构示意图；
图3a至图3c示出了本发明一个具体示例中的导向筒内部的结构示意图；
图4a和图4b示出了本发明一个具体示例中的抓取装置的结构示意图；
图5a和图5b示出了本发明一个具体示例中的导向部件的结构示意图；
图6至图11分别示出了本发明一个具体示例中的抓取装置在各个工作阶段的状态示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
图1示出了本发明一个实施例提供的导向抓取设备的结构示意图。本领域技术人员可以理解的是，图1仅示意性给出了各个部件之间的连接关系，并未具体表示各个部件的具体结构和形状。
如图1所示，导向抓取设备包括：导向筒20以及抓取装置30；其中，导向筒20的内部设置有导向条21以及导向块22，导向条21用于针对第一类抓取对象进行导向，导向块22用于针对第二类抓取对象进行导向；抓取装置30进一步包括：起吊部件31、导向部件32、支撑部件33、驱动部件34以及钩爪35。起吊部件31用于实现起吊功能；导向部件32与起吊部件31连接，用于在起吊部件31的带动下进入导向筒20，并在导向条21和/或导向块22所限定的空间内移动；支撑部件33设置在导向部件32的底部，用于固定钩爪35；驱动部件34，设置在导向部件32的内部，用于运动至支撑部件33的内部，以控制钩爪35的打开或关闭。
由此可见，在本发明的导向抓取设备中，导向筒的内部同时设置有用于针对第一类抓取对象进行导向的导向条，以及用于针对第二类抓取对象进行导向的导向块，因此，能够使抓取装置中的导向部件在导向条和/或导向块所限定的空间内移动，从而既能够满足对诸如燃料组件之类的第一类抓取对象的抓取，又能够满足对诸如控制棒组件之类的第二类抓取对象的抓取。本发明的导向抓取设备能够用一台设备完成两种抓取对象的导向及抓取操作，因此，具有占用空间小、消耗能源低，且便于控制的优势。
为了便于理解，下面分别针对上述的各个部件进行详细介绍。
首先，介绍导向筒。导向筒20用于针对抓取对象进行导向，在本实施例中，由于导向抓取设备需要同时支持两种结构不同、尺寸各异的抓取对象，因此，在导向筒的内部设置有导向条和导向块两种截然不同的导向元件。其中，导向条和导向块的具体数量和形状均可由本领域技术人员根据抓取对象的特点量身定制，本发明不限定导向条和导向块的具体形式。
例如，在本实施例中，导向条的数量为四个，每个导向条沿导向筒的长度方向设置，且具有固定在所述导向筒内部的第一固定端，以及能够与导向部件和/或第一类抓取对象相互接触的第一自由端；其中，每个导向条的第一自由端的端面为圆弧形，以便与第一类抓取对象的形状匹配。具体地，每个导向条的第一固定端沿导向筒的长度方向设置，例如，假设导向筒的总长度为50cm，则第一固定端的长度可为40cm或其他数值，总之，本领域技术人员可根据需要设置第一固定端的长度，其中，第一固定端的长度越长，越能提升导向效果，确保进入导向筒内部的部件在整个抓取过程中均不易来回晃动。另外，每个导向条的第一自由端的端面为圆弧形，以便与第一类抓取对象(例如燃料组件)的形状匹配，从而更好地对燃料组件进行导向。另外，优选地，四个导向条的内角被切割成一个圆(具体参见图3b)，以便更好地保护圆形的燃料组件，并且，能够为燃料组件的上升运动导向。另外，四个导向条之间可以相互间隔均等的距离，或者，也可以将四个导向条分成两组，每组导向条相对设置，本领域技术人员可根据需要设置各组导向条之间的间隔。
在本实施例中，导向块的数量为三个，每个导向块位于导向筒的端部(例如可以位于导向筒的顶端)，且各个导向块沿导向筒圆周方向均布，每个导向块具有固定在导向筒内部的第二固定端，以及能够与导向部件和/或第二类抓取对象相互接触的第二自由端；其中，每个导向块的第二自由端的端面具有凹槽，以便与第二类抓取对象(例如控制棒组件)的形状匹配，从而更好地对控制棒组件进行导向。另外，优选地，三个导向块沿导向筒圆周方向均布，且每个导向块的内侧均有一个凹槽(即第二自由端的端面具有凹槽)，用于与控制棒组件相匹配，满足控制棒组件的导向需求。
由此可见，导向条和导向块两者共同形成一个既能满足燃料组件导向，又能满足控制棒组件导向的双重装置。导向条和导向块可以通过螺钉固定在导向筒的筒体上，也可以焊接在筒体上，本发明对具体的固定方式不做限定。
接下来，参照附图介绍抓取装置中包含的各个部件的具体结构。其中，图2a至图2c分别从各个角度示出了本发明一个具体示例中的导向抓取设备的整体结构示意图。其中，为了便于理解，图2b中还示出了燃料组件40，图2c中还示出了控制棒组件50。图3a至图3c分别从各个角度示出了本发明一个具体示例中的导向筒内部的结构示意图。其中，图3a重点示出了导向条21和导向部件32；图3b重点示出了导向块22和燃料组件40；图3c重点示出了导向筒的筒壁23以及控制棒组件50。图4a和图4b分别从各个角度示出了本发明一个具体示例中的抓取装置的结构示意图；图5a和图5b分别从各个角度示出了本发明一个具体示例中的导向部件的结构示意图。
首先，介绍起吊部件31。起吊部件用于实现起吊功能，以便将整个设备吊起或放下，进而实现对抓取对象的抓取操作。起吊部件31进一步包括：通过平衡销轴以及绳具与导向部件32相连的起吊连接部件6。具体地，起吊连接部件6通过平衡销轴固定在导向部件32的上方，能够连接环链或者钢丝绳等各类绳具，用以实现起吊功能。
导向部件32与起吊部件31连接，用于在起吊部件31的带动下进入导向筒20，并在导向条21和/或导向块22所限定的空间内移动。具体地，导向部件32具有多个导向板，用于与各个导向条和/或导向块相互配合，以实现导向作用。当导向部件在起吊部件31的带动下进入导向筒20之后，通过各个导向板与各个导向条和/或导向块相互配合，以提升导向效果。由此可见，导向部件可在导向筒内导向条和/或导向块所形成的导向空间内上下移动，实现对抓取装置30的固定和定位作用。当抓取装置30抓取燃料组件或者控制棒组件后，提升到使其头部进入导向筒20内，并由导向条或者导向块进行导向，在导向筒20内上下移动，当起升到上部极限位置后左右移动时，对其起到保护作用。
支撑部件33设置在导向部件32的底部，用于固定钩爪35；驱动部件34设置在导向部件32的内部，用于运动至支撑部件33的内部，以控制钩爪35的打开或关闭。由此可见，支撑部件和驱动部件相互配合，共同用于实现钩爪的固定和控制功能。其中，支撑部件可通过支撑筒、支撑板等各种形式实现，且驱动部件可以通过驱动气缸、驱动油缸等各种形式实现，本发明不限定具体的实现方式，只要能够实现上述目的即可。
在本实施例中，支撑部件33进一步包括：固定在导向部件底部的内筒10，以及套装在内筒10的外部、能够相对于内筒10移动的支撑筒12；其中，内筒10的外部进一步设置有：弹性部件11，与支撑筒12和内筒10分别相连，用于在支撑筒12相对于内筒10移动的过程中提供弹性力。其中，弹性部件11可以是弹簧等各类具备弹性的部件。具体地，内筒通过螺栓等方式固定在导向部件的下部。弹性部件11和支撑筒12套装在内筒10的外部，可以相对移动，支撑筒12在移动过程中会压缩弹性部件11。通过弹性部件11能够在支撑筒和内筒发生相对位移的过程中提供弹性力，以便在抓取过程中根据实际需求控制支撑筒和内筒之间的相对位置。
另外，在本实施例中，支撑筒和内筒之间相对位移的幅度应根据抓取需求而被控制在合理的范围内。为此，内筒上进一步设置有第一限位元件，且支撑筒上进一步设置有与第一限位元件配合使用的第二限位元件，用于限制支撑筒相对于内筒的移动幅度。本领域技术人员可灵活设置各种类型的限位元件，本发明对此不做限定。在本实施例中，第一限位元件为移动槽，相应地，在内筒上的预设位置处设置有一个用于供第二限位元件移动的槽。第二限位元件为挡销17，相应地，在支撑筒上安装有挡销17，挡销17可以在内筒10上的槽中移动，以限制支撑筒12和内筒10之间的相对移动。
驱动部件34进一步包括：固定在导向部件32内部的驱动气缸9，以及与驱动气缸9的输出轴连接的执行杆14；其中，驱动气缸9用于带动执行杆14上下运动；执行杆14具有第一异性面和第二异性面，且执行杆14的底部为圆锥形，用于控制钩爪35的打开或关闭。具体地，驱动气缸9能够带动执行杆14上下移动。执行杆14上带有上下两个异性面，同时下部为一圆锥形，在抓取装置存在一定的摇摆状态下能够起到相对于燃料组件的导向作用。另外，钩爪35通过销轴16固定在内筒10上，能够在执行杆14的第一异性面和/或第二异性面(例如执行杆上部和下部的异性面)的带动下绕销轴旋转，以实现打开或关闭。
另外，由于在设备抓取过程中，需要根据抓取需要控制内筒相对于支撑筒和/或执行杆的运动关系。例如，在抓取的某些过程中，希望内筒、支撑筒、以及执行杆三种之间均为相互锁定的状态，以防止其中的某个部件发生转动或偏移，从而实现精确抓取的目的；而在抓取的另一些过程中，希望内筒、支撑筒、以及执行杆三种之间均为可活动状态，以使各个部件灵活运转。又如，在抓取的另一些过程中，希望内筒和支撑筒之间能够相对运动，但希望内筒和执行杆之间相互锁定；再如，在抓取的又一些过程中，希望内筒和执行杆之间能够相对运动，但希望内筒和支撑筒之间相互锁定。
为了解决上述问题，在本实施例中，在内筒上进一步设置有锁定件；并且，支撑筒的内侧进一步设置有与锁定件配合使用的第一锁合件，和/或，执行杆的外部进一步设置有与锁定件配合使用的第二锁合件。其中，锁定件包括：位于锁定孔内部的锁紧球；第一锁合件和/或第二锁合件包括：锁合槽、和/或锁合孔。锁定件主要用于与各个锁合件相互配置，以实现锁紧或解锁的作用，本发明并不限定锁定件和锁合件的具体结构和实现方式。
具体地，在本例中，在内筒上进一步设置有锁定孔，并且，在锁定孔的内部进一步设置有锁紧球13。同时，在支撑筒的内部进一步设置有第一锁合槽，在执行杆的外部进一步设置有第二锁合槽。当第一锁合槽与锁定孔位于同一高度，但第二锁合槽与锁定孔位于不同高度时，支撑筒与内筒相互锁紧；当第一锁合槽与锁定孔位于不同高度，但第二锁合槽与锁定孔位于相同高度时，执行杆与内筒相互锁紧；当第一锁合槽与锁定孔位于同一高度，且第二锁合槽与锁定孔也位于同一高度时，由于锁紧球可在第一锁合槽和第二锁合槽对应的空间内来回移动，因此，支撑筒、内筒和执行杆之间均处于可活动状态。由此可见，锁紧球13位于内筒10上的孔中，在执行杆14和支撑筒12的挤压下可以在孔中左右移动，并将执行杆14或者支撑筒12和内筒10锁定在一起。通过上述设计方式，能够灵活控制支撑筒、内筒和执行杆三者之间的运动关系，从而灵活满足不同的抓取场景。另外，上文提到的挡销与锁紧球等部件共同配合，能够更好地控制抓取过程。
另外，为了能够更加灵活地控制抓取过程，支撑筒上设置的第一锁合件的数量可以是多个，执行杆上设置的第二锁合件的数量也可以是多个。具体到本例中，支撑筒上设置的第一锁合件为一个，执行杆上设置的第二锁合件为两个。其中，执行杆上设置的两个第二锁合件之间相互间隔第一预设距离，以使执行杆能够在工作过程中先后通过两个锁合件实现锁紧或解锁的效果。该第一预设距离的具体数值可由本领域技术人员灵活设置，具体可参照抓取对象的高度等因素设置。另外，挡销与第一锁合件之间可以相互间隔第二预设距离，该第二预设距离也可以本领域技术人员灵活设置，具体可参照抓取对象的高度、钩爪位置等因素设置。
另外，可选地，为了提升设备的鲁棒性，避免因驱动气缸的故障而影响设备的正常运行，在本实施例中，该设备进一步包括：套装在驱动气缸9上的手动打开部件7。具体地，手动打开部件7套装在驱动部件所包含的驱动气缸9上，当供气系统出现故障时能够手动带动驱动部件中包含的执行杆14上下移动。
最后，为了便于理解，图6至11示出了本发明中的导向抓取设备的工作状态示意图。如图6所示，初始状态时，抓取装置成打开状态，钩爪在执行杆的支撑下张开，同时被锁紧球锁死，不能够旋转运动。如图7所示，随设备下移，支撑筒与被抓物品接触，其向下运动被阻止。如图8所示，支撑筒不动，抓取装置其他部分(包括执行杆、内筒等)继续下降5mm，支撑筒和执行杆的锁合槽与内筒的锁定孔位于同一高度，锁紧球13可以左右移动，解除锁死限制。如图9所示，驱动气缸9的活塞杆下移25mm，同时执行杆14也下移25mm，燃料组件内杆被压缩，锁紧被打开，执行杆的下部异性部分支撑钩爪35旋转，抓取装置关闭。如图10所示，支撑筒12不动，抓取装置其余部分上升5mm，在锁紧球13的作用下锁定在关闭状态。如图11所示，抓取装置带动燃料组件上升，从而完成抓取过程。由此可见，在上述过程中，通过锁紧球、挡销、弹簧等部件的相互配合，准确完成了抓取过程，避免了抓取过程中可能出现的抖动等情况，提升了抓取效率。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是：以上实施例仅用于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。