一种新型弹性胀缩式内孔夹紧装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于孔板面爬行机器人的机械手，具体涉及一种新型弹性胀缩式内孔夹紧装置。

技术背景

目前，孔板面爬行机器人多用于核电站蒸汽发生器的传热管检测。蒸汽发生器的数千根传热管倒置于孔板面上，在役检修时需要将用于检测的爬行机器人送至孔板下方，机器人的机械足插入孔板并抓紧传热管内壁使机器人在孔板下方爬行工作。现阶段孔板面爬行机器人使用的定位抓紧机械足的夹紧装置多采用单斜楔胀紧方式，夹紧管壁时接触面积较小造成局部应力过大，易损伤管壁；驱动部分多采用两级气缸，结构较为复杂。因此需要对夹紧装置进行改进，增大机械足与管壁的接触面积，简化其驱动机构，使机械足的夹紧效果更好，更加灵活。

技术实现要素：

本实用新型就是针对现有技术的不足，提供了一种接触面积更大、受力更加均匀、结构简单的新型弹性胀缩式内孔夹紧装置。

为了实现上述目的，本发明所设计的新型弹性胀缩式内孔夹紧装置，包括贯穿有推杆的气缸，所述气缸缸头设置有与推杆配合的伸缩爪，其特征在于：所述气缸内设置有第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞将气缸内腔分为前腔室，中腔室，后腔室，其中前腔室位于气缸头部，所述前腔室和后腔室均与大气连通；所述推杆前端沿轴线设置有多段上小下大的棱台状斜面，中部与第二活塞固定，尾端设置有与大气压连通的第二气口，所述第二气口与中腔室连通；所述伸缩爪内壁设置有与棱台状斜面相配合的斜平面导向块。

进一步地，所述棱台状斜面的段数为2。

更进一步地，所述棱台状斜面整体由沿同一周向均分的4部分组成，所述伸缩爪内壁设置有与棱台状斜面相对应的4个斜面导向块。

再进一步地，所述伸缩爪为弹性元件。

再进一步地，所述第二气口沿推杆轴向布置，所述推杆中部设置环形凹槽，所述环形凹槽与第二气口之间通过径向设置的气孔连通，所述第二活塞上设置有连通环形凹槽和中腔室的气路。

再进一步地，所述气缸包括缸筒和用于密封的前端盖和后端盖，所述前端盖上设置有连接大气与前腔室的第一气口，所述后端盖上设置有连接大气与后腔室的第三气口。

再进一步地，所述第一活塞相对于第二活塞的端面上设置有缓冲柱塞。优选地，所述第一活塞的直径大于第二活塞，所述缸筒内均分为两段，其中一段尺寸与第一活塞适应，另一段尺寸与第二活塞适应。此结构是为了限制第一活塞的运动范围。

本实用新型的优点在于：

本实用新型所采用的弹性伸缩爪在推杆上棱台上斜平面导向块的作用下利用自身弹性实现平行于孔壁母线胀开卡紧孔壁，使推杆和伸缩爪、伸缩爪和孔壁的接触面积更大，受力更加均匀，驱动机构采用双活塞单气缸结构实现伸缩爪的胀缩，结构简单。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中伸缩爪的结构示意图；

图3(a) ~(g)为本实用新型实施例中的各阶段运动状态结构示意图。

其中：1-伸缩爪，11-导向块，2-推杆，21-棱台，22-环槽，23-气孔， 24-第二气口，31-上端盖，311-第一气口，32-下端盖，321-第三气口，33- 缸筒，34-第一活塞，341-缓冲柱塞，35-第二活塞，351-气路，36-前腔室， 37-中腔室，38-后腔室。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

图中所示的新型弹性胀缩式内孔夹紧装置，包括贯穿有推杆2的气缸3，气缸3缸头设置有与推杆2配合的伸缩爪1，气缸3内设置有第一活塞34 和第二活塞35，第一活塞34和第二活塞35将气缸3内腔分为前腔室36，中腔室37，后腔室38，其中前腔室36位位于气缸3头部，前腔室36和后腔室38均与大气连通；推杆2前端沿轴线设置有多段上小下大的棱台状斜面21，中部与第二活塞35固定，尾端设置有与大气压连通的第二气口24，第二气口24与中腔室37连通；述伸缩爪1内壁设置有与棱台状斜面21相配合的斜平面导向块11。

其中，棱台状斜面21的段数为2。棱台状斜面21整体由沿同一周向均分的4部分组成，所述伸缩爪1内壁设置有与棱台状斜面21相对应的4个斜面导向块11。第二气口24沿推杆2轴向布置，所述推杆2中部设置环形凹槽22，环形凹槽22与第二气口24之间通过径向设置的气孔23连通，第二活塞35上设置有连通环形凹槽22和中腔室37的气路351。气缸3包括缸筒33和用于密封的前端盖31和后端盖32，前端盖31上设置有连接大气与前腔室36的第一气口311，后端盖32上设置有连接大气与后腔室38的第三气口321。第一活塞34相对于第二活塞35的端面上设置有缓冲柱塞 341，且第一活塞34的直径大于第二活塞35，所述缸筒33内均分为两段，其中一段尺寸与第一活塞34适应，另一段尺寸与第二活塞35适应。此设计均为限制第一活塞的行程。

伸缩爪1上半部分为弹性结构，下端通过螺纹与第一活塞34固接，伸缩爪1内部中空，上端内圈设置有4组与推杆2上两个棱台21斜面相配合的斜平面导向块11，当推杆2相对于伸缩爪1向上运动时，两棱台21上的斜面将伸缩爪1上端向四周沿内孔母线平行顶开，伸缩爪1上端外圆柱面的直径与孔径相等，从而卡紧孔壁。

如图3中(a)-(g)所示，代表本实用新型中一种蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足从伸入管内到加紧管壁，后松开管壁，移出管板的过程，具体动作步骤如下：

一般情况下检测机器人有4个机械足，当机器人在管板下面爬行时，需要各机械足上的伸缩爪交替进行收缩和伸出动作完成移动。

如图3(a)、3(b)所示，伸缩爪的伸出动作：通过第二气口24向中腔室37通入压缩空气，前腔室36和大气相连通，推动第一活塞34带动伸缩爪1向上运动。

如图3(c)所示，机器人机体将伸缩爪1送入蒸汽发生器传热管的孔内。

如图3(d)所示，伸缩爪的夹紧动作：向后腔室38通入压缩空气，中腔室37与大气相连通，推动第二活塞35带动推杆2向上运动，当推杆上两棱台21斜面与伸缩爪导向块11的斜面相接触并有相对运动时，斜面间的挤压力使伸缩爪上端弹性结构的外表面始终与传热管内壁母线保持平行张开，进而夹紧传热管内壁，保证机器人整机安全吊装在管板下方。为确认伸缩爪是否夹紧管壁，可向前腔室36内通入少量压缩空气，使第一活塞34有向下运动的趋势，保证伸缩爪和管壁的贴合。

如图3(e)所示，伸缩爪的松开动作：向中腔室37中通入压缩空气，前腔室36、后腔室38与大气相连通，推动第二活塞35带动推杆2向下运动，推杆上两棱台21与伸缩爪导向块11脱离接触，伸缩爪上端由于自身弹性回收，消除对管壁的夹紧状态。

如图3(f)所示，机器人机体将伸缩爪1从蒸汽发生器传热管的孔内移出。

如图3(f)、3(g)所示，伸缩爪的收回动作：向前腔室36通入压缩空气，中腔室37与大气相连通，推动第一活塞34带动伸缩爪1向下运动，伸缩爪收回到气缸内。

综上所述，本实用新型的新型弹性胀缩式内孔夹紧装置，能够解决爬行机器人在孔板上定位夹紧的问题，结构更加简单，夹紧可靠，使孔壁和夹爪受力均匀，减轻了定位夹紧过程中对孔壁的损坏。