核反应堆压力容器无损检测机器人及其检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种核反应堆压力容器无损检测机器人及其检测方法。它包括：立柱组件；多个支撑腿，各支撑腿的一端固定连接于所述立柱组件、另一端可拆卸地连接于压力容器上并使立柱组件的中轴线与压力容器的轴心线相重合；第一机械臂，其设置有用于扫查压力容器的筒体的第一探头组件；第二机械臂，其设置有用于扫查压力容器的下封头的第二探头组件；第三机械臂，其设置有用于扫查压力容器的管嘴部的第三探头组件；第四机械臂，其设置有用于扫查压力容器法兰的螺栓孔螺纹的第四探头组件及用于扫查压力容器法兰的螺栓孔韧带区的第五探头组件；主旋转关节，其可绕所述立柱组件的轴向转动地连接于立柱组件的下部，所述第二机械臂通过一摆动关节绕一垂直于所述立柱组件轴向的方向转动地连接于所述主旋转关节、其它的机械臂可拆卸地连接于所述主旋转关节。
【专利说明】核反应堆压力容器无损检测机器人及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核反应堆压力容器无损检测领域，特别涉及一种用于CEPR型核反应堆压力容器的无损检测机器人及其检测方法。
【背景技术】
[0002]核反应堆压力容器是核电站最为重要的部件之一，用来固定、支承和包容堆芯及所有堆内构件，是核电厂整个寿期内唯一不可更换的大型部件。核反应堆压力容器的质量是保证核动力系统正常、安全运行的关键。为确定核反应堆压力容器的质量，核电厂和核动力装置的检验规范和大纲中，对压力容器上的各焊缝及其它部位提出了无损检测的强制性要求，并指定分别在投入运行前和运行一定时间间隔后对压力容器实施役前和在役检查。
[0003]核反应堆压力容器的主体为一圆筒，圆筒上部通过螺栓组件连接有半球形上封头、焊接有法兰，圆筒下部焊接有过渡环段，过渡环段焊接有半球形下封头，圆筒筒体上径向间隔焊接有进水管嘴和出水管嘴，进水管嘴和出水管嘴分别焊接有一安全端，安全端再与主管道相焊接。以中国台山CEPR堆型为例，核反应堆在役检查范围包括:反应堆压力容器内部堆焊层、反应堆压力容器过渡环段与内部径向导向块之间的连接焊缝、法兰的螺栓孔螺纹、管嘴段筒体与管嘴的连接焊缝、管嘴与安全端之间的异种金属焊缝、反应堆压力容器各部分筒体之间的环焊缝(管嘴段筒体和堆芯段筒体之间、堆芯段筒体和过渡环段之间)、过渡环段与下封头之间的环焊缝、核反应堆压力容器内部堆焊层与基体金属结合区、法兰的螺栓孔韧带区、堆芯中子强辐照区内表面堆焊层等。
[0004]通常对核反应堆压力容器的无损检测主要有超声检测技术、视频检测技术和射线检测技术。其中，接触式常规超声检查要求超声探头必须与压力容器表面保持贴合，并使多种角度的探头超声波分别从两侧打到焊缝上。
[0005]由于反应堆压力容器检查占用核电站大修关键路径，检查设备的效率和可靠性至关重要。现有技术中的检查设备一般不能实现所有检查部分的全覆盖，检查中需要多次出水。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明的目的是提供一种核反应堆压力容器无损检测机器人及其检测方法，其检查范围覆盖核反应堆压力容器役前/在役检查大纲所规定的全部检查项，仅需出水一次即可完成所有检查，具有高可靠性。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种核反应堆压力容器无损检测机器人，所述压力容器具有筒体、下封头、管嘴部、带有螺栓孔和螺栓孔韧带区的法兰，它包括:
立柱组件，其可沿其轴向伸缩；
多个支撑腿，其用于支撑所述立柱组件，各所述支撑腿的一端固定连接于所述立柱组件、另一端可拆卸地连接于压力容器上并使所述立柱组件的中轴线与压力容器的轴心线相重合；
第一机械臂，其设置有用于扫查压力容器的筒体的第一探头组件；
第二机械臂，其设置有用于扫查压力容器的下封头的第二探头组件；
第三机械臂，其设置有用于扫查压力容器的管嘴部的第三探头组件；
第四机械臂，其设置有用于扫查压力容器法兰的螺栓孔螺纹的第四探头组件及用于扫查压力容器法兰的螺栓孔韧带区的第五探头组件；
主旋转关节，其可绕所述立柱组件的轴向转动地连接于立柱组件的下部，其中，所述第二机械臂通过一摆动关节绕一垂直于所述立柱组件轴向的方向转动地连接于所述主旋转关节、其它的机械臂可拆卸地连接于所述主旋转关节；
其中，各机械臂的末端均具有一可绕自身轴心线转动的末端旋转关节，所述第一机械臂、第二机械臂还均具有一第一伸缩关节，所述第一机械臂的第一伸缩关节位于主旋转关节与其末端旋转关节之间，所述第二机械臂的第一伸缩关节位于摆动关节与其末端旋转关节之间，所述第三机械臂、第四机械臂还均具有位于所述主旋转关节与其末端旋转关节之间的第二伸缩关节，所述第四机械臂的末端旋转关节的轴心线与压力容器的轴向相平行且连接于第二伸缩关节的下部，所述第一探头组件、第二探头组件、第三探头组件、第四探头组件分别安装于各机械臂的末端旋转关节上，所述第五探头组件安装于所述第四机械臂的第二伸缩关节上且其轴向与压力容器的轴向相垂直。
[0008]优选地，所述末端旋转关节包括可拆卸地连接于所述第一伸缩关节或第二伸缩关节的具有内腔的固定座、活动地设置于所述固定座上的由一第一电机驱动转动的蜗杆、与所述蜗杆相配合且位于所述内腔中的蜗轮、同轴地连接于所述蜗轮的第一转动轴、两个通过同步带传动的第一同步带轮，所述第一转动轴穿设在内腔中，所述内腔中充满气体，所述第一转动轴与固定座之间设置有多个轴承和动密封组件，所述第一探头组件/第二探头组件/第三探头组件/第四探头组件安装于所述第一转动轴上，其中一个第一同步带轮同轴地连接于所述第一转动轴、另一个第一同步带轮连接有一用于拾取并反馈第一转动轴的角度位置信息的第一编码器，所述第一电机上设置有一用于拾取并反馈第一电机转动角度信息和转动速度信息的第二编码器。
[0009]优选地，所述第一伸缩关节包括相互套设的三层第一套筒、两个第一钢丝绳、由一第二电机驱动旋转的第一丝杠螺母、与所述第一丝杠螺母相配合的第一丝杠螺杆，所述第一套筒具有相对的第一端和第二端，第一机械臂的第一伸缩关节的外层的第一套筒的第二端连接于所述主旋转关节，第二机械臂的第一伸缩关节的外层的第一套筒的第二端连接于所述摆动关节，内层的第一套筒的第一端固定连接于所述第一丝杠螺杆的一端且二者的轴向相平行、且其第一段也连接于所述末端旋转关节，位于外层和内层之间的第一套筒的第一端和第二端上均可转动地设置有一第一滑轮，两个第一钢丝绳分别绕设于一个第一滑轮上且其两端均分别固定连接于外层的第一套筒的第一端和内层的第一套筒的第二端，两个第一钢丝绳的绕设方向相反，所述第二电机上设置有一用于拾取并反馈第二电机转动角度信息和转动速度信息的第三编码器，所述第一伸缩关节上还设置一用于标定内层第一套筒的初始位置和终止位置的第一接近开关。
[0010]优选地，所述第二伸缩关节包括相互套设的三层第二套筒、两个第二钢丝绳、由一第三电机驱动旋转的第二丝杠螺杆、与所述第二丝杠螺杆相配合的第二丝杠螺母，所述第二套筒具有相对的第一端和第二端，外层的第二套筒的中部连接于所述主旋转关节，内层的第二套筒的第一端连接于所述末端旋转关节，所述第二丝杠螺杆可绕自身轴线转动地设置于外层的第二套筒上且二者的轴向相平行，位于外层和内层中间的第二套筒与所述第二丝杠螺母相固定连接，内层的第二套筒的第一端和第二端上均可转动地设置有一第二滑轮，两个第二钢丝绳分别绕设于一个第二滑轮上且其两端均分别固定连接于外层的第二套筒的第一端和内层的 第二套筒的第二端，两个第二钢丝绳的绕设方向相反，所述第三电机上设置有一用于拾取并反馈第三电机转动角度信息和转动速度信息的第四编码器。
[0011]优选地，所述摆动关节包括由第四电机驱动转动的主动链轮、通过链条与所述主动链轮相传动的从动链轮、与所述从动链轮相传动的蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器的输出轴与第二机械臂相可拆卸地连接。
[0012]更优选地，所述摆动关节还包括与所述蜗轮蜗杆减速器相传动的第二同步带轮，所述第二同步带轮连接有一用于拾取并反馈蜗轮蜗杆减速器输出轴的转动角度信息的第五编码器。
[0013]优选地，所述主旋转关节包括可拆卸地连接于所述立柱组件下端的具有空腔的安装座、设置于所述安装座上的第五电机、由所述第五电机驱动转动的驱动齿轮、与所述驱动齿轮相啮合的主齿轮、同轴地连接于所述主齿轮的第二转动轴，所述第二转动轴穿设于所述空腔中且其下端连接有各机械臂。
[0014]更优选地，所述主旋转关节还包括一与所述主齿轮相啮合的消侧隙齿轮、连接于所述消侧隙齿轮上的用于拾取并反馈第五电机转动角度信息和转动速度信息的第六编码器、设置于所述安装座上的至少两个用于标定第二转动轴的初始位置和最大行程位置的第二接近开关。
[0015]更优选地，所述驱动齿轮和主齿轮均为斜齿轮。
[0016]优选地，该核反应堆压力容器无损检测机器人还包括一用于带动所述立柱组件伸缩的卷扬机构。
[0017]更优选地，所述立柱组件包括相套设的两层具有相对的上端和下端的第三套筒，所述支撑腿的一端固定连接于外层第三套筒上，所述卷扬机构包括支架，外层第三套筒的上端固定连接于所述卷扬机构的支架，内层第三套筒的上端位于卷扬结构的下方且转动地设置有一第三滑轮，所述卷扬机构的钢丝绳由下方绕设于第三滑轮上且末端固定连接于外层第三套筒的上端。
[0018]更优选地，所述立柱组件包括相套设的多层具有相对的上端和下端的第三套筒，自外层至内层的所述第三套筒依次记为B(1)，B(2)，…B(2i+1)，其中i=l，2，…，B(I)的上端固定连接于所述卷扬机构，B (2)，B (3)，…B (21-l)，B (2i)的上端和下端以及B (2i+1)的上端均转动地设置有一第三滑轮，所述卷扬机构包括支架且具有两个分别用于下放和上拉的两个钢丝绳，B(I)的上端固定连接于所述卷扬机构的支架，其中一个钢丝绳的末端固定连接于B(I)的下端并依此绕设于8(2)下端，"4(2卜1)上端，B(2i)下端以及B(2i+1)上端的第三滑轮上，另一个钢丝绳的末端固定连接于B (I)的下端并依此绕设于B (2)上端，…B(21-1)下端，B(2i)上端端以及B(2i+1)上端的第三滑轮上，两个钢丝绳在每个第三套筒上的绕设方向均相反。
[0019]进一步地，所述卷扬机构还包括设置于支架上的由第六电机驱动旋转的第一卷筒和第二卷筒、分别卷绕于所述第一卷筒和第二卷筒上的用于下放和上拉的钢丝绳、位于所述第六电机与第一卷筒和第二卷筒支架内的多级减速机构，所述第一卷筒和第二卷筒的钢丝绳的卷绕方向一致但旋转方向相反，钢丝绳均从第一卷筒和第二卷筒之间穿过并连接于立柱组件上，所述卷扬机构还包括设置于所述多级减速机构上的第七编码器，其用于拾取并反馈第一卷筒和第二卷筒的旋转角度信息。
[0020]优选地，它还包括设置于所述主旋转关节下部的用于监控各机械臂的第一摄像头组件、设置于所述第二机械臂上的用于检查压力容器整个内壁的第二摄像头组件。
[0021]更优选地，所述第二机械臂的第一伸缩关节和末端旋转关节之间连接有一延长块，所述第二摄像头组件设置于所述延长块上。
[0022]优选地，所述支撑腿为三个，压力容器法兰的部分螺纹孔中设置有导向柱，所述导向柱的轴向与立柱组件的轴向相平行，其中两个支撑腿上开设有与所述导向柱相配合的通孔，所述两个支撑腿分别穿设在两个导向柱上以支撑所述立柱组件。
[0023]优选地，所述第四机械臂还包括一可拆卸连接于其第二伸缩关节的连接块，所述连接块具有三个端部且其第一个端部连接于第二伸缩关节、第二个端部设置有所述第五探头组件、第三个端部连接于末端旋转关节。
[0024]一种上述的核反应堆压力容器无损检测机器人的检测方法，依次包括以下步骤:
A、将两个支撑腿穿设在压力容器的其中两个导向柱上，依次视频检查下封头、超声扫查过渡环段筒体与下封头之间的环焊缝、超声扫查基体金属与内部堆焊层之间的结合区扫查、管嘴段筒体与管嘴之间的连接焊缝、超声扫查除支撑腿所处区域外的法兰螺栓孔韧带区、超声扫查除支撑腿所处区域外的法兰螺栓孔的螺纹；
B、将两个支撑腿穿设在另两个导向柱上，依次超声扫查步骤A中未扫查到的法兰螺栓孔的螺纹、超声扫查步骤A中未扫查到的法兰螺栓孔韧带区、超声扫查管嘴与安全端之间的异种金属连接焊缝、超声扫查管嘴段筒体与堆芯段筒体之间及堆芯段筒体与过渡环段筒体之间的环焊缝、检查下封头；
C、无损检测机器人出水。
[0025]由于上述技术方案的运用，本发明与先有技术相比具有如下优点:本发明通过立柱组件沿其轴向的伸缩调整各探头组件的轴向位置，通过各机械臂沿各自轴向的伸缩调整各探头组件沿压力容器径向的位置，通过主旋转关节调整各探头组件沿压力容器周向的位置，通过主旋转关节调整探头组件的角度，通过摆动关节调整下封头扫查探头组件在下封头内的轴向位置，可以实现对核反应堆压力容器检查部位的全面覆盖，仅需出水一次即可完成反应堆压力容器在役检查大纲规定的所有检查项。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为核反应堆压力容器的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的原理示意图；
图4为本发明的一种卷扬机构的结构示意图；
图5为本发明的一种立柱组件的结构示意图；
图6为本发明的另一些实施例中的一种立柱组件的结构示意图； 图7为本发明的一种主旋转关节的结构示意图；
图8为本发明的一种摆动关节的结构示意图；
图9为本发明的一种第一伸缩关节的结构示意图；
图10为本发明的一种第二伸缩关节的结构示意图；
图11为本发明的一种末端旋转关节的结构示意图。
[0027]其中:1、压力容器；10、筒体；101、管嘴段筒体；102、堆芯段筒体；103、过渡环段筒体；11、法兰；111、螺栓孔；112、螺栓孔韧带区；12、下封头；13、管嘴；14、安全端；16、导向块；
20、卷扬机构；200、支架；201、第六电机；202、多级减速机构；203、第一齿轮；204、第二齿轮；205、第一卷筒；206、第二卷筒；207、第七编码器；208、抱闸机构；209、紧急回收机构；
21、立柱组件；211、B(1);212、B(2) ;213、B(3) ;214、B(4) ;215、B(5) ;216、第三滑轮。
[0028]、支撑腿；220、通孔；
23、主旋转关节；230、安装座；231、第五电机；232、驱动齿轮；233、主齿轮；234、第二转动轴；235、消侧隙齿轮；236、第六编码器；237、第二接近开关；
24a、第一探头组件；24b、第二探头组件；24c、第三探头组件；24d、第四探头组件；24e、第五探头组件；
25a、第一机械臂；251a、延长块；25b、第二机械臂；251b、延长块；25c、第三机械臂；25d、第四机械臂；252、连接块；
26、摆动关节；261、第四电机；262、主动链轮；263、链条；264、从动链轮；265、蜗轮蜗杆减速器；2650、输出轴；266、第二同步带轮；267、第五编码器；
27、第一伸缩关节；271、第一套筒；272、第一钢丝绳；273、第二电机；274、第一丝杠螺母；275、第一丝杠螺杆；276、第一滑轮；
28、第二伸缩关节；281、第二套筒；282、第二钢丝绳；283、第三电机；284、第二丝杠螺杆；2840、支座；285、第二丝杠螺母；286、第二滑轮；
29、末端旋转关节；291、固定座；292、第一电机；293、蜗杆；294、蜗轮；295、第一转动轴；296、第一同步带轮；297、第一编码器；
30a、第一摄像头组件；30b、第二摄像头组件。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。本发明中提及的上端和下端分别对应于图2中纸面的上和下，立柱组件的轴向和压力容器I的轴向对应于图2中的纸面的上下方向。
[0030]图1所示为现有技术中CEPR型核反应堆压力容器I的结构示意图。结合图1所示，压力容器I包括筒体10、法兰11、半球形的下封头12、管嘴13。其中，筒体10由自上至下依次相焊接的管嘴段筒体101、堆芯段筒体102以及过渡环段筒体103组成。管嘴段筒体101的上部与所述法兰11相焊接，法兰11的上端面上沿其周向开设有一圈螺栓孔111，螺栓孔111用于连接半球形的上封头以及在检测时用于插设导向柱，法兰11具有与该圈螺栓孔111正对的一圈螺栓孔韧带区112。管嘴段筒体101沿其周向间隔地开设有多个管嘴13，部分管嘴13用于与进水主管道(图中未示出)相连通、另一部分管嘴13用于与出水主管道(图中未示出)相连通，管嘴13的末端焊接有一圈安全端14，安全端14与进水/出水主管道相焊接，安全端14与管嘴13为异种金属焊接。过渡环段筒体103的内壁上沿其轴向间隔地开设有多个导向块16，导向块16与过渡环段筒体103相焊接。压力容器I的基体金属的所有内壁上均焊接有一层用于防腐内部堆焊层。整个压力容器I的役前/在役的检查项包括:a、内部堆焊层扫查；b、过渡环段与各导向块16之间的连接焊缝扫查；c、法兰11的螺栓孔111螺纹扫查；d、管嘴段筒体101与管嘴13之间的连接焊缝扫查；e、管嘴13与安全端14之间的异种金属连接焊缝扫查；f、管嘴段筒体101与堆芯段筒体102之间、堆芯段筒体102与过渡环段筒体103之间的环焊缝扫查；g、过渡环段筒体103与下封头12之间的环焊缝扫查；h、基体金属与内部堆焊层之间的结合区扫查；1、法兰11的螺栓孔韧带区112扫查。
[0031]结合图2、图3所示，一种用于CEPR型核反应堆压力容器I的无损检测机器人，它包括:
立柱组件21，其可沿其轴向伸缩；
多个支撑腿22，其用于支撑所述立柱组件21，各所述支撑腿22的一端固定连接于所述立柱组件21、另一端可拆卸地安装于压力容器I上并使所述立柱组件21的中轴线与压力容器I的轴心线相重合；
第一探头组件24a，其用于扫查压力容器I的筒体10 ；
第二探头组件24b，其用于扫查压力容器I的下封头12也可用于扫查压力容器I的筒体10 ；
第三探头组件24c，其用于扫查压力容器I的管嘴13部；
第四探头组件24d，其用于扫查压力容器I法兰11的螺栓孔111螺纹；
第五探头组件24e，其用于扫查压力容器I法兰11的螺栓孔韧带区112 ；
机械臂，其为多个且均可沿各自的轴向伸缩，所述第一探头组件24a、第二探头组件24b、第三探头组件24c、第四探头组件24d、第五探头组件24e分别设置于五个机械臂的末端，或第一探头组件24a、第二探头组件24b、第三探头组件24c、第四探头组件24d分别设置于四个机械臂的末端且第五探头组件24e设置于所述四个机械臂中的一个的末端上；
主旋转关节23，其可绕所述立柱组件21的轴向转动地连接于立柱组件21的下部，其中，设置有所述第二探头组件24b的机械臂通过一摆动关节26绕一垂直于所述立柱组件21轴向的方向转动地连接于所述主旋转关节23、其它的机械臂可拆卸地连接于所述主旋转关节23。
[0032]具体到本实施例中，所述机械臂包括可转动地设置有所述第一探头组件24a的第一机械臂25a、可转动地设置有所述第二探头组件24b的第二机械臂25b、可转动地设置有所述第三探头组件24c的第三机械臂25c、可转动地设置有所述第四探头组件24d的第四机械臂25d，所述第一探头组件24a、第二探头组件24b、第三探头组件24c分别绕各机械臂(25a.25b.25c)的轴向转动，所述第四探头组件25d连接于第四机械臂25d末端的下部且绕一平行于压力容器I轴向的方向转动，所述第五探头组件24e固定设置于所述第四机械臂25d上。第一探头组件24a、第二探头组件24b、第三探头组件24c、第四探头组件24d及第五探头组件24e均采用超声波探测的方式，其均包括与各机械臂连接的探头架及设置在探头架上的一或多个超声波探头。其中第一探头组件24a、第二探头组件24b、第三探头组件24c的结构分别见中国专利CN101894593、CN101894592、CN2014100255602。第五探头组件24e的探头正对法兰11的螺栓孔韧带区112设置，其在扫查过程中无需调节角度，只要通过主旋转关节23和第四机械臂25d的第二伸缩关节调整其轴向位置和径向位置即可。
[0033]所述第一机械臂25a、第二机械臂25b、第三机械臂25c的末端及第四机械臂25d末端的下部均具有一末端旋转关节29，所述第一机械臂25a、第二机械臂25b还均具有一第一伸缩关节27，所述第一机械臂25a的第一伸缩关节27位于主旋转关节23与末端旋转关节29之间，所述第二机械臂25b的第一伸缩关节27位于摆动关节26与末端旋转关节29之间，所述第三机械臂25c、第四机械臂25d还均具有位于所述主旋转关节23与末端旋转关节29之间的第二伸缩关节28，所述第四机械臂(25d)的末端旋转关节(29)的轴心线与压力容器的轴向相平行且连接于第二伸缩关节(28)的下部，所述第四机械臂(25d)还包括一可拆卸地连接于其第二伸缩关节(28)的连接块(252)，所述连接块具有三个端部且其第一个端部连接于第二伸缩关节(28)、第二个端部设置有所述第五探头组件(24e)、第三个端部连接于末端旋转关节(29)，第四机械臂25d的末端旋转关节的轴向与压力容器的轴向相平行，所述第一探头组件24a、第二探头组件24b、第三探头组件24c、第四探头组件24d分别安装于各机械臂的末端旋转关节29上。
[0034]结合图3所示，该核反应堆压力容器无损检测机器人包括一个立柱组件21、两个第一伸缩关节27、两个第二伸缩关节28等三种直线运动关节，包括一个主旋转关节23、一个摆动关节26、四个末端旋转关节29等三种旋转关节，上述各关节和立柱组件21均为模块化设置，任意两个连接的方式均为相可拆卸地连接，以便于拆卸更滑和从新组装。其中立柱组件21用于调整各探头组件在压力容器I轴向上的深度位置，简称轴向位置；主旋转关节23用于调整各探头组件在压力容器I周向360度范围内的位置，简称周向位置；摆动关节26用于调整第二探头组件24b在下封头12内的位置；第一伸缩关节27用于调整第一探头组件24a及第二探头组件24b在筒体10及下封头12内沿径向的位置，简称径向位置，第二伸缩关节28用于调整第三探头组件24c在管嘴13内的位置及第四探头组件24d和第五探头组件24e在法兰11上的位置，且第一伸缩关节27的行程要短于第二伸缩关节28的行程。下面对各关节逐一进行描述。
[0035]该核反应堆压力容器无损检测机器人还包括一用于带动所述立柱组件21伸缩的卷扬机构20。结合图4所示，所述卷扬机构20主要实现钢丝绳的收放，其包括设置于支架200上的由第六电机201驱动旋转的第一卷筒205和第二卷筒206、分别卷绕于所述第一卷筒205和第二卷筒206上的用于下放和上拉的钢丝绳、位于所述第六电机201与第一卷筒205和第二卷筒206支架200内的多级减速机构202，所述第一卷筒205和第二卷筒206的钢丝绳的卷绕方向一致但旋转方向相反，钢丝绳均从第一卷筒205和第二卷筒206之间穿过并连接于立柱组件21上。所述卷扬机构20还包括设置于所述多级减速机构202上的第七编码器207，其用于拾取并反馈第一卷筒205和第二卷筒206的旋转角度信息。所述多级减速机构202包括依次相传动的一级减速器、二级减速器、三级减速器、第一齿轮203、第二齿轮204，其中第一齿轮203和第二齿轮204相啮合，第一卷筒205与第一齿轮203相同轴地连接，第二卷筒206与第二齿轮204相同轴地连接，第一卷筒205和第二卷筒206转动带动一个钢丝绳下放、另一个钢丝绳上拉。为安全起见，卷扬机构20还包括抱闸机构208和紧急回收机构209，当第六电机201无动作时，抱闸机构208抱紧第六电机201的转轴，使钢丝绳保持静止。紧急回收机构209在电机失效时，可将钢丝绳收回。第七编码器207设置在二级减速器上测量第一卷筒205的旋转角度，无损检测机器人的控制器在收到第七编码器207反馈的信息后通过换算可以计算的出钢丝绳收放的长度。
[0036]结合图5所示，所述立柱组件21包括相套设的五层具有相对的上端和下端的第三套筒，自外层至内层的所述第三套筒依次记为Β(1)，...Β(5)，(211?215)，B⑴的上端固定连接于所述卷扬机构20，B(2)，B(3)，B(4)的上端和下端以及Β(5)的上端均转动地设置有一第三滑轮216，B(I)的上端固定连接于所述卷扬机构20的支架200，其中一个钢丝绳的末端固定连接于B(I)的下端并依此绕设于Β(2)下端、Β(3)上端、Β(4)下端以及Β(5)上端的第三滑轮216上，另一个钢丝绳的末端固定连接于B(I)的下端并依此绕设于B (2)上端、Β(3)下端、Β(4)上端以及Β(5)上端的第三滑轮216上，两个钢丝绳在每个第三套筒上的绕设方向均相反且在均是从Β(2)、Β(3)、Β(4)的两个滑轮的外侧绕过，此处的外侧是相对内侧而言，内侧是指同一个第三套筒上下端的两个第三滑轮216之间。
[0037]在另一些实施方式中，结合图6所示，所述立柱组件21包括相套设的两层具有相对的上端和下端的第三套筒，所述支撑腿22的一端固定连接于外层第三套筒上，所述卷扬机构20包括支架200，外层第三套筒的上端固定连接于所述卷扬机构20的支架200，内层第三套筒的上端位于卷扬结构的下方且转动地设置有一第三滑轮216，所述卷扬机构20的钢丝绳由下方绕设于第三滑轮216上且末端固定连接于外层第三套筒的上端。这种结构的立柱组件21的行程大大地短于上述的五层第三套筒的立柱组件21的行程。
[0038]结合图7所示，所述主旋转关节23用于实现下部所有机械臂的整体旋转，它包括可拆卸连接于所述立柱组件21的最内层的第三套筒(Β(5))下端的具有空腔的安装座230、设置于所述安装座230上的第五电机231、由所述第五电机231驱动转动的驱动齿轮232、与所述驱动齿轮232相啮合的主齿轮233、同轴地连接于所述主齿轮233的第二转动轴234，所述第二转动轴234穿设于所述空腔中且其下端连接有各机械臂。安装座230与第二转动轴234之间设置有多个轴承用于对空腔进行动密封。所述驱动齿轮232和主齿轮233均为斜齿轮。
[0039]所述主旋转关节23还包括一与所述主齿轮233相啮合的消侧隙齿轮235、连接于所述消侧隙齿轮235上的用于拾取并反馈第五电机231转动角度信息和转动速度信息的第六编码器236、设置于所述安装座230上的一对用于标定第二转动轴234的初始位置和最大行程位置(即O?380度)的第二接近开关237，主齿轮233上设置有一个感应器，当其转动到正对第二接近开关237的位置时，第二接近开关237检测到信号，无损检测机器人的控制器接受到上述信号后，通过进一步的换算得出主旋转关节的旋转角度和旋转速度。
[0040]结合图8所示,所述摆动关节26包括由第四电机261驱动转动的主动链轮262、通过链条263与所述主动链轮262相传动的从动链轮264、与所述从动链轮264相传动的蜗轮蜗杆减速器265，所述蜗轮蜗杆减速器的输出轴2650与第二机械臂25b相连接。蜗轮蜗杆减速器的输出轴2650的轴心线垂直于压力容器的轴向，第二机械臂25b的轴向即其第一伸缩关节的轴向垂直于蜗轮蜗杆减速器的输出轴2650的轴心线。
[0041]所述摆动关节26还包括与所述蜗轮蜗杆减速器相传动的第二同步带轮266，所述第二同步带轮266连接有一用于拾取并反馈蜗轮蜗杆减速器输出轴2650的转动角度信息的第五编码器267。无损检测机器人的控制器接收到上述反馈信息后，进一步换算出摆动关节26的摆动角度从而控制第二机械臂25b的角度以改变第二探头组件24b在下封头12内的位置。
[0042]结合图9所示，所述第一伸缩关节27包括相互套设的三层第一套筒271、两个第一钢丝绳272、由一第二电机273驱动旋转的第一丝杠螺母274、与所述第一丝杠螺母274相配合的第一丝杠螺杆275，所述第一套筒271具有相对的第一端和第二端(对应于图9中纸面的左和右)，第一机械臂25a的第一伸缩关节27的外层的第一套筒271的第二端可拆卸地连接于所述主旋转关节23的第二转动轴234，第二机械臂25b的第一伸缩关节27的外层的第一套筒271的第二端连接于所述摆动关节26的蜗轮蜗杆减速器的输出轴，内层的第一套筒271的第一端固定地连接于所述第一丝杠螺杆275的一端且二者的轴向相平行、且其第一端也连接于所述末端旋转关节29且可由末端旋转关节29驱动，位于外层和内层之间的第一套筒271的第一端和第二端上均可转动地设置有一第一滑轮276，两个第一钢丝绳272分别绕设于一个第一滑轮276上且其两端均分别固定连接于外层的第一套筒271的第一端和内层的第一套筒271的第二端，两个第一钢丝绳272的绕设方向相反。内层的第一套筒271的第一端与后端的延长块相可拆卸地连接。
[0043]所述第二电机273上设置有一用于拾取并反馈第二电机273转动角度信息和转动速度信息的第三编码器，所述第一伸缩关节27的内层第一套筒271上还设置一用于标定内层第一套筒271的初始位置和终止位置的第一接近开关，外层的第一套筒上可拆卸地连接有与第一接近开关相配合的感应器。无损检测机器人的控制器接收到上述反馈信息后，进一步换算出第一伸缩关节27的直线运动距离进而控制第一 /第二机械臂(25a、25b)的伸缩程度以改变第一 /第二探头组件(24a、24b)的径向位置。第二电机经减速后的输出轴与齿轮相连，齿轮再将旋转传递给螺母。
[0044]结合图10所示，所述第二伸缩关节28包括相互套设的三层第二套筒281、两个第二钢丝绳282、由一第三电机283驱动旋转的第二丝杠螺杆284、与所述第二丝杠螺杆284相配合的第二丝杠螺母285，所述第二套筒281具有相对的第一端和第二端(对应于图10中纸面的左和右)，外层的第二套筒281的中部可拆卸地连接于所述主旋转关节23的第二转动轴234以保持重力平衡，内层的第二套筒281的第一端连接于所述末端旋转关节29，所述第二丝杠螺杆284通过一对支座可绕自身轴线转动地设置于外层的第二套筒281上且二者的轴向相平行，位于外层和内层中间的第二套筒281与所述第二丝杠螺母285固定连接，内层的第二套筒281的第一端和第二端上均可转动地设置有一第二滑轮286，两个第二钢丝绳282分别绕设于一个第二滑轮286上且其两端均分别固定连接于外层的第二套筒281的第一端和内层的第二套筒281的第二端，两个第二钢丝绳282的绕设方向相反。
[0045]所述第三电机283上设置有一用于拾取并反馈第三电机283转动角度信息和转动速度信息的第四编码器。无损检测机器人的控制器接收到上述反馈信息后，进一步换算出第二伸缩关节28的直线运动距离进而控制第三/第四机械臂(25e、25d)的伸缩程度以改变第三/第四/第五探头组件的径向位置。
[0046]结合图11所示，所述末端旋转关节29包括可拆卸地连接于所述第一伸缩关节27(内层的第一套筒271的第一端)或第二伸缩关节28 (内层的第二套筒281的第一端)的具有内腔的固定座291、活动地设置于所述固定座291上的由一第一电机292驱动转动的蜗杆293、与所述蜗杆293相配合且位于所述内腔中的蜗轮294、同轴地连接于所述蜗轮294的第一转动轴295、两个通过皮带相传动的第一同步带轮296，所述第一转动轴295穿设在内腔中，所述内腔中充满气体，所述第一转动轴295与固定座291之间设置有多个轴承和动密封组件，所述第一探头组件24a/第二探头组件24b/第三探头组件24c/第四探头组件24d安装于所述第一转动轴295上。轴承用于支撑，轴承外侧设置多个动密封组件，为保证末端旋转关节29能够在水下应用，在轴承处采用多层油封进行动密封，同时在固定座291的内腔中接入气压进行气密封。
[0047]两个第一同步带轮296中的一个同轴地连接于所述第一转动轴295、另一个第一同步带轮296连接有一用于拾取并反馈第一转动轴295的角度位置信息的第一编码器297，所述第一电机292上设置有一用于拾取并反馈第一电机292转动角度信息和转动速度信息的第二编码器。第二编码器为冗余配置，一方面是为了提高测量的精度，另一方面是当其中一个有故障时，可借助另一个来检测并反馈。第一编码器297和第二编码器均与该无损检测机器人的控制器相电连，当控制器接收到由第一编码器297和/或第二编码器反馈的信息时，通过控制第一电机292的转速来调整末端旋转关节29的位置和速度。
[0048]综上，第一机械臂25a自其始端至末端依次由一个第一伸缩关节27、一个延长块251a及一个末端旋转关节29组成，第一伸缩关节27的外层的第一套筒271的第二端可拆卸地连接于主旋转关节23的第二转动轴234的下部、内层的第一套筒271的第一端可拆卸地连接于延长块251a的一端，延长块251a的另一端可拆卸地连接于末端旋转关节29的固定座291，末端旋转关节29的第一转动轴295上设置有第一探头组件24a ；
第二机械臂25b自其始端至末端依次由一个第一伸缩关节27、一个延长块25 Ib及一个末端旋转关节29组成，第一伸缩关节27的外层的第一套筒271的第二端可拆卸地连接于摆动关节26的蜗轮294蜗杆293减速器的输出轴、内层的第一套筒271的第二端可拆卸地连接于主旋转关节23的第二转动轴234的下部、内层的第一套筒271的第一端可拆卸地连接于延长块251b的一端，延长块251b的另一端可拆卸地连接于末端旋转关节29的固定座291，末端旋转关节29的第一转动轴295上设置有第二探头组件24b ；
第三机械臂25c自其始端至末端依次由一个第二伸缩关节28、一个末端旋转关节29组成，第二伸缩关节28的外层的第二套筒281的中部可拆卸地连接于主旋转关节23的第二转动轴234的下部、内层的第二套筒281的第一端可拆卸地连接于末端旋转关节29的固定座291，末端旋转关节29的第一转动轴295上设置第三探头组件24c ；
第四机械臂25d自其始端至末端依次由一个第二伸缩关节28、一个连接块252、一个末端旋转关节29组成，第二伸缩关节28的外层的第二套筒281的中部可拆卸地连接于主旋转关节23的第二转动轴234的下部、内层的第二套筒281的第一端可拆卸地连接于连接块252的一端，连接块252的下部可拆卸地连接于末端旋转关节29的固定座291，末端旋转关节29的第一转动轴295上设置第四探头组件24d，连接块252的另一端上设置第五探头组件24e。第五探头组件24e的轴向应垂直于压力容器的轴向(即水平)设置以便于正对法兰螺栓孔韧带区，第四探头组件24d的轴向应平行于压力容器的轴向以及螺栓孔的轴向(SP竖直)设置以便于第四探头组件24e靠近螺栓孔并进行扫查。
[0049]其中，第三机械臂25c和第四机械臂25d沿立柱组件21的中轴线呈轴对称设置，且位于第一机械臂25a和第二机械臂25b的上方，当其中一个机械臂发生故障不能在现场处理完成时，可以利用另一个机械臂重新快速组合实现法兰11或管嘴13的扫查；第一机械臂25a和第二机械臂25b基本呈对称设置，当其中一个机械臂的第一伸缩关节27或末端旋转关节29发生故障不能在现场完成处理时，可以利用另一个机械臂的第一伸缩关节27或末端旋转关节29快速组合实现筒体10或下封头12的扫查。
[0050]结合图2所示，它还包括设置于所述主旋转关节23下部的用于监控各机械臂的第一摄像头组件30a。它还包括设置于所述第二机械臂25b上的用于检查压力容器I整个内壁的第二摄像头组件30b。所述第二机械臂25b的第一伸缩关节27和末端旋转关节29之间连接有一延长块251b，所述第二摄像头组件设置于所述延长块251b上。第一摄像头组件及第二摄像头组件的摄像头均为可旋转地设置以便于获取较广范围内的视频图像。
[0051]所述支撑腿22为三个，压力容器I法兰11的部分螺纹孔中设置有导向柱，所述导向柱的轴向与立柱组件21的轴向相平行，其中两个支撑腿22上开设有与所述导向柱相配合的通孔220，所述两个支撑腿22分别穿设在两个导向柱上以支撑所述立柱组件21。本发明的支撑腿22的设置方式见《无损检测》2013年11期中刊登的《反应堆压力容器I检查机支撑腿22设计及可靠性研究》一文。
[0052]一种本发明的核反应堆压力容器无损检测机器人对于CEPR型核反应堆压力容器的检测方法，依次包括以下步骤:
A、将两个支撑腿穿设在压力容器的其中两个导向柱上，依次视频检查下封头、超声扫查过渡环段筒体与下封头之间的环焊缝、超声扫查基体金属与内部堆焊层之间的结合区扫查、管嘴段筒体与管嘴之间的连接焊缝、超声扫查除支撑腿所处区域外的法兰螺栓孔韧带区、超声扫查除支撑腿所处区域外的法兰螺栓孔的螺纹；
B、将两个支撑腿穿设在另两个导向柱上，依次超声扫查步骤A中未扫查到的法兰螺栓孔的螺纹、超声扫查步骤A中未扫查到的法兰螺栓孔韧带区、超声扫查管嘴与安全端之间的异种金属连接焊缝、超声扫查管嘴段筒体与堆芯段筒体之间及堆芯段筒体与过渡环段筒体之间的环焊缝、检查下封头；
C、无损检测机器人出水。
[0053]具体的检测过程如下。
[0054]、内部堆焊层扫查:主要由摆动关节26、第一机械臂25a及第二机械臂25b的第一伸缩关节27和末端旋转关节29将第一探头组件24a和第二探头组件24b定位至指定位置和状态，通过立柱组件21和主旋转关节23联合运动实现全范围扫查。内部堆焊层沿压力容器轴向的最深位置为10532.5mm,扫查半径最大值为2442.5mm,周向扫查角度361度(其中有I度的重叠区域)。立柱组件21和主旋转关节23的运动行程范围可覆盖检查区域。
[0055]、过渡环段与各导向块16之间的连接焊缝扫查:扫查方法类似于a项，主要由摆动关节26、第一机械臂25a及第二机械臂25b的第一伸缩关节27和末端旋转关节29将第一探头组件24a和第二探头组件24b定位至指定位置和状态，通过立柱组件21和主旋转关节23联合运动实现全范围扫查。导向块16连接焊缝沿压力容器的轴向最深位置小于9米，半径最大值为2442.5mm,周向扫查角度361度(其中有I度的重叠区域)。立柱组件21和主旋转关节23的运动行程范围可覆盖检查区域，第一伸缩关节27具有足够的行程，确保第一 /第二探头组件24b可相向收缩，与导向块16互不干涉，实现避障。[0056]、法兰的螺栓孔111螺纹扫查:EPR反应堆压力容器法兰的螺栓孔111中有四个(A、B、C、D)内安装有导向柱，为确保所有的螺栓孔111都能被检查到，机器人采用正、反位两次安装的方式进行检查。正位安装时，支撑腿22穿设在螺栓孔111A、B的导向柱上，可检查螺栓孔111C、D等；反位安装时，支撑腿22穿设在螺栓孔111C、D的导向柱上，可检查螺栓孔111A、B等。主要由第四机械臂25d上的第四探头组件24d实施检查，立柱组件21、第二伸缩关节28保持固定，主旋转关节23和末端旋转关节29用于扫查运动，其运动范围均超过361度，满足扫查范围。
[0057]、管嘴段筒体与管嘴之间的连接焊缝扫查:该焊缝主要在压力容器R=2843.5mm的位置，主要由第三机械臂25c上的第三探头组件24c完成检查。立柱组件21和主旋转关节23保持固定不动用于扫查前的定位，第二伸缩关节28和末端旋转关节29用于实现沿管嘴轴向和周向两个方向的扫查。
[0058]、管嘴与安全端14之间的异种金属连接焊缝扫查:该焊缝主要在压力容器R=3735mm的位置，扫查方法类似于d。主要由第三机械臂25c上的第三探头组件24c完成检查。立柱组件21和主旋转关节23保持固定不动用于扫查前的定位，第二伸缩关节28和末端旋转关节29用于实现沿管嘴轴向和周向两个方向的扫查。
[0059]、管嘴段筒体与堆芯段筒体之间、堆芯段筒体与过渡环段筒体之间的环焊缝扫查:由摆动关节26、第一机械臂25a及第二机械臂25b的第一伸缩关节和末端旋转关节29定位至指定位置和状态进行扫查前的定位，然后由立柱组件21和主旋转关节23联合运动实现全范围扫查。
[0060]、过渡环段筒体与下封头之间的环焊缝扫查:主要由第二机械臂25b上的第二探头组件24b来完成，由立柱组件21、第一伸缩关节27和末端旋转关节29定位至指定位置和状态进行扫查前定位，然后由主旋转关节23、摆动关节26联合运动实现全范围扫查。
[0061]、基体金属与内部堆焊层之间的结合区扫查:与a的扫查方法相同。另外，堆芯中子强辐照区内表面堆焊层的扫查方法也与a相同。
[0062]、法兰11的螺栓孔韧带区112扫查:主要由第四机械臂25d的第五探头组件24e来进行检查。先由立柱组件21、第二伸缩关节28实现扫查前的定位，然后由主旋转关节23进行扫查运动。
[0063]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种核反应堆压力容器无损检测机器人，所述压力容器具有筒体(10)、下封头(12)、管嘴部(13，14，15)、带有螺栓孔(111)和螺栓孔韧带区(112)的法兰，其特征在于，它包括: 立柱组件(21)，其可沿其轴向伸缩； 多个支撑腿(22 )，其用于支撑所述立柱组件(21)，各所述支撑腿(22 )的一端固定连接于所述立柱组件(21)、另一端可拆卸地连接于压力容器(I)上并使所述立柱组件(21)的中轴线与压力容器(I)的轴心线相重合； 第一机械臂(25a)，其设置有用于扫查压力容器的筒体(10)的第一探头组件(24a)； 第二机械臂(25b)，其设置有用于扫查压力容器的下封头(12)的第二探头组件(24b)； 第三机械臂(25c)，其设置有用于扫查压力容器的管嘴部(13，14，15)的第三探头组件(24b)； 第四机械臂(25d)，其设置有用于扫查压力容器法兰的螺栓孔(111)螺纹的第四探头组件(24d)及用于扫查压力容器法兰的螺栓孔韧带区(112)的第五探头组件(24e)； 主旋转关节(23)， 其可绕所述立柱组件(21)的轴向转动地连接于立柱组件(21)的下部，所述第二机械臂(25b )通过一摆动关节(26 )绕一垂直于所述立柱组件(21)轴向的方向转动地连接于所述主旋转关节(23)、其它的机械臂(25a、25c、25d)固定连接于所述主旋转关节(23)； 其中，各机械臂的末端均具有一可绕自身轴心线转动的末端旋转关节(29)，所述第一机械臂(25a)、第二机械臂(25b)还均具有一第一伸缩关节(27)，所述第一机械臂(25a)的第一伸缩关节(27)位于主旋转关节(23)与其末端旋转关节(29)之间，所述第二机械臂(25b)的第一伸缩关节(27)位于摆动关节(26)与其末端旋转关节(29)之间，所述第三机械臂(25c)、第四机械臂(25d)还均具有位于所述主旋转关节(23)与其末端旋转关节(29)之间的第二伸缩关节(28)，所述第四机械臂(25d)的末端旋转关节(29)的轴心线与压力容器的轴向相平行且连接于第二伸缩关节(28)的下部，所述第一探头组件(24a)、第二探头组件(24b)、第三探头组件(24c)、第四探头组件(24d)分别安装于各机械臂的末端旋转关节(29)上，所述第五探头组件(24)安装于所述第四机械臂(25d)的第二伸缩关节(28)上且其轴向与压力容器的轴向相垂直。
2.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述末端旋转关节(29)包括可拆卸地连接于所述第一伸缩关节(27)或第二伸缩关节(28)的具有内腔的固定座、活动地设置于所述固定座上的由一第一电机驱动转动的蜗杆、与所述蜗杆相配合且位于所述内腔中的蜗轮、同轴地连接于所述蜗轮的第一转动轴、两个通过同步带传动的第一同步带轮，所述第一转动轴穿设在内腔中，所述内腔中充满气体，所述第一转动轴与固定座之间设置有多个轴承和动密封组件，所述第一探头组件(24a) /第二探头组件(24b) /第三探头组件(24c) /第四探头组件(24d)安装于所述第一转动轴上，其中一个第一同步带轮同轴地连接于所述第一转动轴、另一个第一同步带轮连接有一用于拾取并反馈第一转动轴的角度位置信息的第一编码器，所述第一电机上设置有一用于拾取并反馈第一电机转动角度信息和转动速度信息的第二编码器。
3.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述第一伸缩关节(27)包括相互套设的三层第一套筒、两个第一钢丝绳、由一第二电机驱动旋转的第一丝杠螺母、与所述第一丝杠螺母相配合的第一丝杠螺杆，所述第一套筒具有相对的第一端和第二端，第一机械臂(25a)的第一伸缩关节(27)的外层的第一套筒的第二端连接于所述主旋转关节(23)，第二机械臂(25b)的第一伸缩关节(27)的外层的第一套筒的第二端连接于所述摆动关节(26)，内层的第一套筒的第一端固定连接于所述第一丝杠螺杆的一端且二者的轴向相平行、且其第一端也连接于所述末端旋转关节(29)，位于外层和内层之间的第一套筒的第一端和第二端上均可转动地设置有一第一滑轮，两个第一钢丝绳分别绕设于一个第一滑轮上且其两端均分别固定连接于外层的第一套筒的第一端和内层的第一套筒的第二端，两个第一钢丝绳的绕设方向相反，所述第二电机上设置有一用于拾取并反馈第二电机转动角度信息和转动速度信息的第三编码器，所述第一伸缩关节(27)上还设置一用于标定内层第一套筒的初始位置和终止位置的第一接近开关。
4.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述第二伸缩关节(28)包括相互套设的三层第二套筒、两个第二钢丝绳、由一第三电机驱动旋转的第二丝杠螺杆、与所述第二丝杠螺杆相配合的第二丝杠螺母，所述第二套筒具有相对的第一端和第二端，外层的第二套筒的中部连接于所述主旋转关节(23)，内层的第二套筒的第一端连接于所述末端旋转关节(29)，所述第二丝杠螺杆可绕自身轴线转动地设置于外层的第二套筒上且二者的轴向 相平行，位于外层和内层中间的第二套筒与所述第二丝杠螺母相固定连接，内层的第二套筒的第一端和第二端上均可转动地设置有一第二滑轮，两个第二钢丝绳分别绕设于一个第二滑轮上且其两端均分别固定连接于外层的第二套筒的第一端和内层的第二套筒的第二端，两个第二钢丝绳的绕设方向相反，所述第三电机上设置有一用于拾取并反馈第三电机转动角度信息和转动速度信息的第四编码器。
5.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述摆动关节(26)包括由第四电机驱动转动的主动链轮、通过链条与所述主动链轮相传动的从动链轮、与所述从动链轮相传动的蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器的输出轴与第二机械臂(25b)相可拆卸地连接。
6.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述摆动关节(26 )还包括与所述蜗轮蜗杆减速器相传动的第二同步带轮，所述第二同步带轮连接有一用于拾取并反馈蜗轮蜗杆减速器输出轴的转动角度信息的第五编码器。
7.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述主旋转关节(23)包括可拆卸地连接于所述立柱组件(21)下端的具有空腔的安装座、设置于所述安装座上的第五电机、由所述第五电机驱动转动的驱动齿轮、与所述驱动齿轮相啮合的主齿轮、同轴地连接于所述主齿轮的第二转动轴，所述第二转动轴穿设于所述空腔中且其下端连接有各机械臂。
8.根据权利要求7所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述主旋转关节(23)还包括一与所述主齿轮相啮合的消侧隙齿轮、连接于所述消侧隙齿轮上的用于拾取并反馈第五电机转动角度信息和转动速度信息的第六编码器、设置于所述安装座上的至少两个用于标定第二转动轴的初始位置和最大行程位置的第二接近开关。
9.根据权利要求7所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述驱动齿轮和主齿轮均为斜齿轮。
10.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:该核反应堆压力容器无损检测机器人还包括一用于带动所述立柱组件(21)伸缩的卷扬机构(20 )。
11.根据权利要求10所述核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述立柱组件(21)包括相套设的两层具有相对的上端和下端的第三套筒，所述支撑腿的一端固定连接于外层第三套筒上，所述卷扬机构(20)包括支架，外层第三套筒的上端固定连接于所述卷扬机构(20)的支架，内层第三套筒的上端位于卷扬结构的下方且转动地设置有一第三滑轮，所述卷扬机构(20)的钢丝绳由下方绕设于第三滑轮上且末端固定连接于外层第三套筒的上端。
12.根据权利要求10所述核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述立柱组件(21)包括相套设的多层具有相对的上端和下端的第三套筒，自外层至内层的所述第三套筒依次记为B(1)，B(2)，…B(2i+1)，其中i=l，2，…，B(I)的上端固定连接于所述卷扬机构(20)，B(2),B(3), -B(21-l),B(2i)的上端和下端以及B(2i+l)的上端均转动地设置有一第三滑轮，所述卷扬机构(20)包括支架且具有两个分别用于下放和上拉的两个钢丝绳，B(I)的上端固定连接于所述卷扬机构(20)的支架，其中一个钢丝绳的末端固定连接于B(I)的下端并依此绕设于B(2)下端，".Β(2?-1)上端，B(2i)下端以及B(2i+1)上端的第三滑轮上，另一个钢丝绳的末端固定连接于B(I)的下端并依此绕设于B (2)上端，...B(21-1)下端，B(2i)上端端以及B(2i+1)上端的第三滑轮上，两个钢丝绳在每个第三套筒上的绕设方向均相反。
13.根据权利要求12所述核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述卷扬机构(20)还包括设置于支架上的由第六电机驱动旋转的第一卷筒和第二卷筒、分别卷绕于所述第一卷筒和第二卷筒上的用于下放和上拉的钢丝绳、位于所述第六电机与第一卷筒和第二卷筒支架内的多级减速机构，所述第一卷筒和第二卷筒的钢丝绳的卷绕方向一致但旋转方向相反，钢丝绳均从第一卷筒和第二卷筒之间穿过并连接于立柱组件(21)上，所述卷扬机构(20)还包括设置于所述多级减速机构上的第七编码器，其用于拾取并反馈第一卷筒和第二卷筒的旋转角度信息。
14.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:它还包括设置于所述主旋转关节(23)下部的用于监控各机械臂的第一摄像头组件、设置于所述第二机械臂(25b )上的用于检查压力容器整个内壁的第二摄像头组件。
15.根据权利要求14所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述第二机械臂(25b )的第一伸缩关节(27 )和末端旋转关节(29 )之间连接有一延长块，所述第二摄像头组件设置于所述延长块上。
16.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述支撑腿为三个，压力容器法兰的部分螺纹孔中设置有导向柱，所述导向柱的轴向与立柱组件(21)的轴向相平行，其中两个支撑腿上开设有与所述导向柱相配合的通孔，所述两个支撑腿分别穿设在两个导向柱上以支撑所述立柱组件(21)。
17.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器无损检测机器人，其特征在于:所述第四机械臂(25d)还包括一可拆卸地连接于其第二伸缩关节(28)的连接块(252)，所述连接块具有三个端部且其第一个端部连接于第二伸缩关节(28)、第二个端部设置有所述第五探头组件(24e )、第三个端部连接于末端旋转关节(29 )。
18.—种如权利要求1-17中任一项所述的核反应堆压力容器无损检测机器人的检测方法，其特征在于，依次包括以下步骤: A、将两个支撑腿穿设在压力容器的其中两个导向柱上，依次视频检查下封头、超声扫查过渡环段筒体与下封头之间的环焊缝、超声扫查基体金属与内部堆焊层之间的结合区扫查、管嘴段筒体与管嘴之间的连接焊缝、超声扫查除支撑腿所处区域外的法兰螺栓孔韧带区、超声扫查除支撑腿所处区域外的法兰螺栓孔的螺纹； B、将两个支撑腿穿设在另两个导向柱上，依次超声扫查步骤A中未扫查到的法兰螺栓孔的螺纹、超声扫查步骤A中未扫查到的法兰螺栓孔韧带区、超声扫查管嘴与安全端之间的异种金属连接焊缝、超声扫查管嘴段筒体与堆芯段筒体之间及堆芯段筒体与过渡环段筒体之间的环焊缝、检查下封头； C、无损检测机器人出水 。
【文档编号】B25J11/00GK103985424SQ201410233953
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】李明, 林戈, 陈怀东, 吴健荣, 洪茂成, 马官兵, 王贤彬, 王可庆, 肖学柱, 吕天明, 金国栋, 张鹏飞, 曾晨明, 刘金宏, 林忠元 申请人:中广核检测技术有限公司, 苏州热工研究院有限公司, 中国广核集团有限公司