本发明涉及一种抓具，特别涉及一种桶抓具。
背景技术：
目前，我国包装低、中水平放射性固体废物及放射性废液水泥固化桶均采用ej1042-1996规定的圆柱形钢桶，其中型号ⅱ的200l容量废物桶使用最多、最广。但专门针对这种废物桶的抓具设计和制造还未见相关报道。
而针对盛装放射性废物的特点，桶抓具需具备以下要求，首先，桶抓具应该结构简单、夹持牢固并尽可能减少检修频次，其次，桶抓具应该有灵活简单的无动力自锁机构4来实现抓具的自动抓钩与脱钩，减少人员现场操作频次和时间。然而现有的桶抓具无法满足该使用要求。对于储存放射性物质的200l废物桶并没有合适的抓具抓取移动，对放射性固体废物及放射性废液水泥固化桶的处理造成了很大不便。
技术实现要素：
(一)发明目的
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种操作方便，抓取牢固，在抓取物品时实现抓具的自动抓钩脱钩的桶抓具。
(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供的技术方案如下：
一种桶抓具，该抓具包括起吊机构、抓具上座、芯轴、吊钩、抓具下座和无动力自锁机构，起吊机构安装在抓具上座上，轴芯连接抓具上座与抓具下座，轴芯用于限制抓具上座和抓具下座间的相对距离，吊钩为交叉折叠式，吊钩上部固定在抓具上座上，中下部固定在抓具下座上，无动力自锁机构上部固定在抓具上座上，无动力自锁机构下部固定在抓具下座上。
进一步，该抓具还包括定位机构，定位机构设置在抓具下座下。
进一步，所述定位机构为三爪定位机构，三爪定位机构一端与抓具下座活动链接，另一端设置滑动轮。
进一步，所述起吊机构为吊环式结构；
进一步，所述起吊机构为双轮式结构，两个滑动轮固定在抓具上座上可自由轮动；
进一步，所述起吊机构为可旋转结构，抓具上座与可旋转电机同轴连接。
进一步，所述无动力自锁机构上部包括活钩板，无动力自锁机构下部包括滑块和活滑块，活钩板上端安装在抓具上座上，可以安装点为轴转动，活钩板中上部通过弹簧与抓具上座连接，活钩板底部设置有动滑轮；抓具下座上设置固定的滑块和可转动活滑块，用以限制活钩板动滑轮的位置实现无动力自锁机构的自锁和解锁。
进一步，所述无动力自锁机构的滑块位置设置于活钩板下方，滑块为上侧有斜度下方带有向下开口的结构，滑块斜线上方延长线处设置有活滑块，活滑块上侧与滑块上侧连成一条线，活滑块右侧安装在抓具下座上，活滑块可以安装点为轴转动，活滑块右端通过弹簧与抓具下座连接。
进一步，吊钩由上连扳、中连扳、外钩板和内钩板组成，上连板一端通过销轴与抓具上座连接，另一端通过销轴与两个中连扳的一端连接，两个中连扳另一端通过销轴分别与内外钩板的一端连接，内外钩板的连接点通过固定件与抓具下座通过销轴活动链接。
进一步，所述芯轴为阶梯型圆柱形，抓具上座和抓具下座中心设置有阶梯圆柱形孔洞，孔洞下部直径大于上部，芯轴下端直径大的端部位于抓具下座内部，芯轴与抓具下座和抓具上座的孔洞相配合，芯轴上端直径小的端部穿过抓具下座固定在抓具上座上。
进一步，所述三爪定位机构通过下耳板与抓具下座活动链接，下耳板与抓具下座固定连接，下耳板位于抓具下座底部。
进一步，所述吊钩上连扳通过吊板与抓具上座连接，上连扳与吊板间通过销轴连接，吊板与抓具上座固定连接，吊板位于抓具上座外侧；内外钩板的连接点通过上耳板与抓具下座连接，内外钩板的连接点与上耳板通过销轴活动链接，上耳板与抓具上座固定连接，上耳板位于抓具下座外侧。
进一步，所述抓具下座还包括前盖，前盖设置在与抓具下座连接的无动力自锁机构前，固定在底座上。
进一步，所述抓具下座还包括挡板，挡板底部固定抓具下座上，挡板位于滑块下方。
进一步，所述吊钩内外钩板的底部可设置为与所抓桶沿相配合的弧度。
进一步，所述起吊机构由滑轮、开口销、销轴、侧板、筋板组成，侧板置于滑轮两侧，滑轮通过销轴和开口销固定在侧板上，滑轮可以以销轴为轴旋转，筋板位于侧板底部，筋板将侧板固定在抓具上座上。
进一步，所述起吊机构还包括吊环。
进一步，所述起吊机构包括滑轮、侧板、开口销、销轴、筋板、电机、短接头托板、轴承、连接头组成，侧板置于滑轮两侧，滑轮通过销轴和开口销固定在侧板上，滑轮可以以销轴为轴旋转，筋板位于侧板底部，筋板将侧板固定在托板上，托板中心处设置有短接头，短接头连接电机与连接头，连接头连接短接头和抓具上座，连接头与短接头间设有轴承，连接头与抓具上座固定连接。
进一步，所述上耳板、下耳板或吊板设置为三组，每组设置两个板，三组吊板两两成120度夹角分别固定在抓具上座或抓具下座上。
进一步，所述连接头通过法兰与抓具上座固定连接。
(三)有益效果
根据本发明实施例的桶抓具结构简单、操作方便，满足夹取废物桶时的精准和便携性，可自动锁定夹取。克服了一些抓具采用的单独外钩板容易引起废物桶的变形、夹持不稳等缺点；抓具无动力自锁机构结构简单、灵活可靠，无需外力、无需人员进入吊运现场辅助操作，即可实现吊钩的准确啮合和脱钩。
附图说明
图1为示出根据本发明实施例的桶抓具的结构示意图
图2为示出根据本发明实施例的桶抓具的纵截面的结构示意图
图3为示出根据本发明实施例的桶抓具的无动力自锁机构的结构示意图
图4为示出根据本发明实施例的桶抓具的吊钩的结构示意图
图5为示出根据本发明实施例的桶抓具的吊钩抓取桶沿状态的结构示意图
图6为示出根据本发明实施例的桶抓具的双轮钢丝绳起吊机构的结构示意图
图7为示出根据本发明实施例的桶抓具的可旋转起吊机构的结构示意图
图8为示出根据本发明实施例的桶抓具的抓具上座的仰视图
图9为示出根据本发明实施例的桶抓具的抓具下座的俯视图
附图标记列表
1—起吊机构2—抓具上座3—吊钩4—无动力自锁机构
5—定位机构6—抓具下座7—芯轴8—上耳板9—下耳板
10—吊板31—上连扳32—中连扳33—外钩板34—内钩板
41—活钩板42—滑动轮43—滑块44—活滑块45—挡板
111—吊环112—滑轮113—开口销114—销轴
115—侧板116—筋板120—法兰121—电机122—螺栓
123—键124—压兰125—短接头126—托板127—轴承
128—连接头129—螺栓螺母
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。
本发明专门针对200l盛装放射性废物的废物桶进行了设计，针对放射性场所使用要求，着重就抓具的无动力自锁机构4、定位机构5进行了设计和验证，并针对实际应用中的要求，设计了多种方式起吊，包括单钩起吊、双轮钢丝绳起吊、双轮起吊可旋转抓具。解决了应用中抓具在吊运过程中旋转、摆动等问题以及应用中抓具旋转的要求。
根据本发明的一种实施例：
本发明实施例的桶抓具的结构示意图如图1所示，包括起吊机构1、抓具上座2、吊钩3、抓具下座6、无动力自锁机构4、三爪定位机构5及芯轴7。起吊机构1与抓具上座2连接，吊钩3为交叉折叠式，一端通过销轴114与抓具上座2连接，吊钩3另一端固定在抓具下座6上，无动力自锁机构4零件与抓具上座2及抓具下座6连接，三爪定位机构5通过销轴114与抓具下座6连接，且三爪定位并可在一定角度上下摆动。
所述的起吊机构1焊接在抓具上座2上，起吊机构1最简单的形式为半圆形吊环111，吊环111焊接在抓具上座2上，如图1所示，吊环111为一定直径的钢材棒料制作而成，弯曲为半圆形，两端焊接在抓具上座2上。吊环111的作用是外部吊车挂钩钩在吊环111上将整个抓具吊起。
在调运及实际运行过程中，为了防止废物桶旋转、摆动，起吊结构也可变为双轮钢丝绳调运方式，如图6所示，双轮钢丝绳起吊机构1由吊环111、滑轮112、开口销113、销轴114、侧板115、筋板116组成，吊环111的作用是方便搬运抓具，或者作为备用起吊机构1，滑轮112共两个，每个滑轮112通过一个销轴114和一个开口销113安装在侧板115上，滑轮112可以以销轴114为轴旋转，侧板115共个，两两一组，焊接在抓具上座2上，筋板116共八个，两个筋板116为一组，底边焊接在抓具上座2上，侧边焊接在侧板115外侧，用以加强支撑侧板115。
在吊桶过程中，抓具在下钩时，由于废物桶之间间隙较小，没有足够位置使吊钩3完成下钩，无法卡住桶盖外沿，需将抓具旋转一定角度后方能下钩，另外也为了方便远距离查看废物桶编号，因此，通过在起吊机构1上增加电机121等零部件，使抓具可旋转。可旋转起吊机构1如图7所示，包括电机121、滑轮112、侧板115、开口销113、销轴114、螺栓122、键123、压兰124、短接头125、筋板116、托板126、轴承127、连接头128、螺栓122螺母、法兰120，法兰120通过螺栓螺母129固定在抓具上座2连接，连接头128一端焊接在法兰120上，一端有外螺纹，通过两个内螺纹压兰124将轴承127固定在端接头内，连接头128中心开通孔，孔内铣键槽，通过键123与电机121的轴连接，电机121通过螺栓122固定在短接头125上；需要转动时，电机121轴转动带动连接头128，连接头128带动法兰120和抓具上座2从而带动整个抓具旋转；滑轮112共两个，每个滑轮112通过一个销轴114和一个开口销113安装在侧板115上，滑轮112可以以销轴114为轴旋转，侧板115共个，两两一组，焊接在抓具上座2上，筋板116共八个，两个筋板116为一组，底边焊接托板126上，侧边焊接在每组侧板115外侧，用以加强支撑侧板115。
抓具上座2由上座和吊板10焊接组成，上座有三个作用，分别是固定吊板10、通过芯轴7连接抓具下座6以及连接活钩板41，吊板10的作用是连接固定吊钩3，吊板10两个为一组，共三组，每组两个吊板10平行且间距一定，三组吊板10平均布置焊接在上座上，三组吊板10两两成120度夹角焊接在上座上，如图8所示，每组吊板10通过销轴114与吊钩3一端连接。上座中心开梯形孔，通过芯轴7与抓具下座6连接。
芯轴7如图2所示外形为阶梯圆柱形，芯轴7直径较小端设置外螺纹，中部为阶梯凸台，直径较大端为圆柱帽，芯轴7直径较小端先穿过抓具下座6后，上端穿过抓具上座2，通过防松垫圈和螺母紧固。芯轴7大头卡在抓具下座6梯形槽内，抓具下座6可沿芯轴7上下运动。
吊钩3的作用是在抓桶时钩住桶沿并与桶沿夹持啮合，放桶时脱离桶沿。如图4所示，吊钩3由一个上连扳31、两个中连扳32、一个外钩板33和一个内钩板34组成，内外钩板的一端焊接有与废物桶边沿夹持、啮合的钩板。上连板一端通过销轴114与抓具上座2吊板10连接，下端通过销轴114与两个中连扳32的一端连接，两个中连扳32下端通过销轴114分别与内外钩板的一端连接，内外钩板的中间位置开孔通过销轴114固定在抓具下座6上耳板8上，吊钩3共三个。脱钩时，抓具下座6在桶盖上停止运动后，抓具上座2和吊钩3在重力作用下继续下降，中连扳32和内外钩板随之收缩，而内外钩板的钩头张开，实现脱钩，如图5所示。抓钩时，抓具上座2带动吊钩3上升，而抓具下座6静止在桶盖上，吊钩3上升，中连扳32和内外钩板拉伸，而内外钩板钩头收缩与桶盖外沿啮合，内外钩板钩头受力停止收缩，抓具上座2继续上升，同时与吊钩3啮合的废物桶与抓具下座6同时上升，实现抓钩。中连扳32和内外钩板随抓具上座2的上下运动而交叉收缩或拉伸，从而实现吊钩3内外钩板的啮合和脱离。
抓具下座6包括上耳板8、下耳板9及底座，抓具下座6的作用是固定三爪定位机构5，固定吊钩3，抓具下座6通过芯轴7与抓具上座2连接，安装无动力自锁机构4部分部件。底座底部焊接三组下耳板9，两个下耳板9为一组，每组上耳板8与另外两组成120度夹角，如图9所示，每组两个下耳板9之间通过销轴114安装一组三爪定位装置，三爪定位装置可以以销轴114为轴上下旋转一定角度。抓具下座6底座上部焊接三组上耳板8，两个上耳板8为一组，每组上耳板8与另外两组成120度夹角，每组两个上耳板8之间通过销轴114与吊钩3底部固定。每组上耳板8与下耳板9成60度夹角。抓具下座6底座上还需安装无动力自锁机构4的滑块43、活滑块44、桩钉、固定轴、前盖等部件，弹簧用桩钉固定，活滑块44用固定轴固定，活滑块44可以以固定轴为轴心转动，前盖通过螺母紧固在抓具下座6上，前盖的作用是保护无动力自锁机构4，防止磕碰。
三爪定位机构5两两成120度设置，由连杆、销轴114、开口销113和滑动轮组成，连杆一端通过销轴114和开口销113与抓具下座6下耳板9连接，另一端开槽，槽内通过销轴114和开口销113连接一滑动轮，滑动轮可以以销轴114为轴360°转动，三爪定位机构5每个爪与吊钩3成60度夹角。当抓具下降，三爪定位机构5上的滑动轮接触到桶盖后，滑动轮在桶盖上滚动，接触到桶盖内沿后停止，三爪上的滑动轮受桶盖内沿阻力作用而引导抓具水平移动，实现抓具的定位和与废物桶的对中。同时三爪定位机构5的连杆随滑动轮运行至最高限位后停止，抓具下座6停止下降。实现吊钩3以正确位置下钩并与废物桶盖啮合。
无动力自锁机构4包括活钩板41、滑块43、活滑块44、挡板45、弹簧、固定轴、桩钉和销轴114。结构如图3所示，活钩板41一端开孔通过固定轴固定在抓具上座2上，活钩板41可以以固定轴为轴左右旋转；活钩板41上侧设置的小轴与焊接在抓具上座2上的桩钉配合以安装拉簧；活钩板41另一端通过销轴114安装一滑动轮42，滑动轮42可以沿滑块43和活滑块44一侧组成的斜面滚动。滑块43以一定方位焊接在抓具下座6上，滑块43为直角三角形外形，三角形一直角边开一弧形凹槽，滑块43焊接在抓具下座6上，活滑块44底部开一梯形孔用销轴114固定在抓具下座6上，右端开一小孔，外形及焊接位置如图3所示。活滑块44底部通过销轴114上的螺纹紧固在抓具下座6上，活滑块44可以以固定轴为轴旋转，活滑块44右端孔与拉簧一端连接，拉簧另一端连接安装在抓具下座6上的桩钉，活滑块44在弹簧的作用下能够以固定轴为轴旋转，使另一端在自然状态下顶靠在滑块43上。抓具下座6的滑块43下部焊接挡板45，位于无动力自锁机构4下方，挡板45与水平方向成一定角度，作用是与滑块43一起控制活钩板41位置，从而实现吊钩3的啮合和脱钩。
无动力自锁机构4原理及运动轨迹：当抓具处于脱钩为工作状态时，安装在活钩板41上的滑动轮42处于滑块43凹槽内，因为滑动轮42卡在滑块43凹槽内从而限制活钩板41的运动，此时，抓具上座2和抓具下座6距离最近，安装在抓具上下座之间的吊钩3处于收缩脱钩(开启)状态，当需要抓取废物桶时，抓具下座6落在废物桶盖上停止下降，而抓具上座2沿上下座之间的芯轴7继续向下运动，而钩板上的滑动轮42在上座重力、挡板45阻力及钩板上拉簧拉力作用下从滑块43凹槽内脱离运动至滑块43和活滑块44之间凹槽位置，此时，吊钩3外钩板33已运行至桶盖外沿下方，此后，抓具在吊车牵引下上升，钩板上的滑动轮42在拉簧拉力及牵引力作用下，克服活滑块44拉簧拉力作用，从滑块43和活滑块44之间凹槽位置沿滑块43右侧向上运动，直至芯轴7处于拉伸状态，运动停止，此过程中，抓具下座6仍然静止在桶盖上，而抓具上座2沿芯轴7向上运动，吊钩3受拉伸作用，直至吊钩3内外钩板与桶盖沿完全啮合，吊钩3停止拉伸，抓具上座2带动吊钩3及废物桶，吊钩3带动抓具下座6运动至指定位置，抓取过程完成。废物桶已放置至指定位置需要脱钩时，抓具下座6受桶盖阻力作用停止运动，抓具上座2在吊车牵引下缓慢下降，活滑块44上的滑动轮42沿活滑块44及滑块43组成的斜面向斜下方运动，同时，吊钩3收缩，而吊钩3的内外钩板与废物桶沿脱离，抓具上座2继续下降，直至活钩板41上的钩头受重力及活钩板41上弹簧拉力从斜面底部运行至滑块43凹槽内，吊钩3与桶沿完全脱离，此后，钩头停止于滑块43凹槽内，抓具上座2受吊车牵引力上升，活钩板41受滑块给予钩头的阻力而牵引抓具下座6同时向上运动。脱钩过程完成。
根据本发明的一种实施例的使用过程如下：
(1)下放对中：在下放对中过程中，装在吊车上的桶抓具在自重作用下缓慢下放，在接触到废物桶桶盖后，抓具三爪定位机构5与桶盖内沿接触，抓具受到桶盖内沿的向心作用力而向桶中心移动，从而实现桶抓具和废物桶的对中。
(2)下钩：下放对中完成后，三爪定位机构5与抓具下座6落在废物桶盖上后停止下降，抓具上座2引导交叉折叠式吊钩3继续下降至最低限位(桶盖外沿下方)，同时无动力自锁机构4在抓具上座2自重作用下解锁。
(3)夹持抓取：下钩完成后，吊车引导桶抓具上升，抓具上座2上升的同时将交叉折叠式吊钩3拉伸，吊钩3内外钩板收缩与桶盖边沿啮合完成对废物桶的夹持；然后吊车带动桶抓具和废物桶进行上下或平行移动。
(4)放置脱钩：吊车将桶抓具和废物桶移动到指定位置，废物桶和桶抓具下座6停止运动，桶抓具上座2在自重作用下继续下降，将折叠式吊钩3收缩，桶抓具内外钩板与桶外沿脱离，同时无动力自锁机构4完成自锁，脱钩操作结束。
经过试验验证，该抓具可实现该型号废物桶的灵活起吊。三爪定位机构5可准确实现抓具和废物桶中心的对中，相比其他定位机构5更加灵活、更加准确；吊钩3采用内外双钩板，实现了对废物桶盖内外双夹持，克服了一些抓具采用的单独外钩板容易引起废物桶的变形、夹持不稳等缺点；抓具无动力自锁机构4结构简单、灵活可靠，无需外力、无需人员进入吊运现场辅助操作，可实现吊钩3的准确啮合和脱钩。
虽然根据本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，然而，本领域普通技术人员应理解，在不背离本发明的总体构思的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。