一种核工业用容器转运操作平台的制作方法

本实用新型涉及一种自动化转运装置，特别是一种核工业用容器转运操作平台。

背景技术：

核工业的工作环境会附带有大量的污染物，该类污染物对外界环境或人体都会造成巨大的损害，因此核工业的工作环境应该尽量在全封闭的场地进行，对工作设备要求具有高度的自动化和可靠性以帮助工作人员避免污染物带来的威胁，另外核工业用的工作设备还需要具有可调整性，以适应不同要求下的工作需要。

现有的自动开合抓手，如中国专利公告CN205294778U公开了一种自动化开合盖平台，其通过抓手、三爪卡盘和容器配合达到容器开闭的目的，但该技术在核工业领域中应用存在以下问题：1、开闭过程中通过旋转容器达到盖体与容器间的松紧，会导致物料跟随容器一同运动；2、通过旋盖方式连接盖体和容器并不能提供足够的连接强度，无法支持容器内部工作时所需要的高压环境；3、盖体和容器间的连接不具有可调整型，不能快速灵活地根据工作情况调节盖体和容器间的闭合松紧；4、不满足突发情况下的安全要求，如抓手在断电时无自锁功能会导致容器在转运过程中掉落，从而引发严重的安全事故。

X轴和Z轴双向运动机器人在机械制造行业也已较为常见，如中国专利公告CN204603115U公开了一种钣金冲压自动上下料机器人，通过现有的X轴直线单元和Z轴直线单元实现水平和竖直方向上的运动，但该技术在核工业领域中应用同样存在问题：1、不满足突发情况下的安全要求，如机器人在断电时无自锁功能会导致容器在转运过程中掉落，从而引发严重的安全事故；2、在断电或电机损坏时无法通过外界手动操作排除危险；3、难以维修，因为电机及相配合的如减速机设备均设置在设备内部，维修时必须进入机器人的工作区域范围，这在核工业中存在不便。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种核工业用容器转运操作平台，该容器转运操作平台自动化和可靠性均能满足核工业工作中的实际需求，且在工作状态下具有一定的可调整性，而在突发情况下能够避免意外并可通过手动调整排除危险。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种核工业用容器转运操作平台，其结构包括转运机器人、开合抓手和容器，所述开合抓手设置在转运机器人上并与容器配合；

所述容器包括容器本体和容器盖，所述容器本体和容器盖通过贴合密封，所述容器盖包括盖体和卡紧机构，所述卡紧机构包括旋转轴、升降螺母、卡爪、限位杆和施力板，所述旋转轴一端为操作端另一端活动连接容器盖，所述旋转轴上螺纹连接有升降螺母，所述升降螺母外侧转动连接有卡爪，所述卡爪两侧通过限位杆限位，所述限位杆固定在盖体和施力板间；所述容器本体上设有与卡爪相配合的外缘；

所述开合抓手包括抓手本体、平移机构、旋转机构和抓手机构，所述平移机构和旋转机构设置在抓手本体上，所述平移机构包括平移驱动件和平移传动件，所述平移驱动件驱动平移传动件；所述旋转机构包括旋转驱动件和旋转操作件，所述旋转驱动件驱动旋转操作件；所述抓手机构包括定位件和至少一对相配合的抓手件，所述抓手件连接平移机构；所述平移传动件带动相配合的抓手件相对运动；

所述旋转操作件与旋转轴的操作端相配合，所述抓手件与容器本体和容器盖相配合，所述定位件与施力板相配合。

开合抓手集合了固定和旋转功能，通过平移机构控制抓手件距离从而抓紧容器壳体，通过旋转操作件旋转容器盖上的操作端，旋转轴发生旋转，由于卡爪两侧由限位杆限位，从而使升降螺母在旋转轴上做上升或下降运动，带动卡爪的连接端远离或接近盖体，从而使卡爪抓紧或松脱容器本体的外缘，使容器盖和容器本体实现密闭或打开，通过定位件和施力板相配合保证容器盖在操作端被抓手操作时不发生旋转，从而实现容器本体和容器盖在不发生旋转的情况下实现全自动开合；通过转运机器人和开合抓手的配合实现容器的转运。

进一步地，所述卡紧机构还包括与卡爪相配合的调节件，所述调节件连接在限位杆上。设置调节件设置在与卡爪中部某点的配合位置，从而控制升降螺母到达何处时卡爪与外缘配合或脱离，也控制卡爪与外缘的配合角度。

作为优选，所述调节件上设有松紧件、开口和与开口相连通的通孔，所述松紧件控制开口大小，所述卡爪两侧的限位杆分别为第一限位杆和第二限位杆，所述调节件通过通孔套设在第一限位杆中，所述调节件一端通过第二限位杆限位。通过该结构设置调节件使之可在限位杆上灵活调整和固定位置，并能保证卡爪和调节件始终处于可配合的位置。

进一步地，所述操作端为多边形；所述旋转操作件包括壳体，壳体一侧开设有入口，壳体设有侧板，所述侧板上通过弹性部件连接有旋转指示杆和旋转卡杆，所述旋转指示杆设置在侧板中心，所述旋转卡杆基本布满侧板其余空间，每根旋转卡杆与其余旋转卡杆间的距离至少有两种长度，各旋转卡杆间和旋转卡杆与旋转指示杆间靠近设置，所述旋转指示杆的直径大于旋转卡杆的直径。该旋转操作件只要操作端为多边形且大于指示杆的直径并小于入口直径均可实现配合，当不同大小或角度的操作端进入壳体后，旋转指示杆和中心部分的旋转卡杆被压缩，从而靠外侧的旋转卡杆可以与操作端边缘配合实现带动旋转轴旋转。

作为优选，所述容器盖中心开设有圆形凹口，所述旋转轴一端设有与圆形凹口相配合的圆形凸起，所述圆形凹口和圆形凸起光滑连接。旋转轴需要被限位在容器盖上且不影响旋转，为保证旋转操作件可通过较小的力驱动旋转轴，通过光滑配合的圆形凹口和圆形凸起结构最为简单有效。

作为优选，所述定位件为定位柱销，定位件设置在抓手件上，各定位件间和定位件与旋转操作件间设置在相异平面。定位件设置在抓手件上无需再单独控制，只需要在抓手件抓紧容器本体时定位件固定容器盖，但由于定位件会在水平方向上运动因此位置可能会与另一定位件或旋转操作件发生冲突，因此需设置在相异平面使抓手件抓紧容器盖时定位件与另一定位件或旋转操作件位置交叉，为减小定位件体积从而减小相异平面所需的体积以减少抓手总体积，优选为圆柱形的定位柱销作为定位件。

进一步地，所述转运机器人包括X轴机构和Z轴机构，所述X轴机构包括X轴机架、X轴驱动件、X轴传动件和第一安装座，所述X轴驱动件和X轴传动件设置在X轴机架上，所述第一安装座连接在X轴传动件上，所述X轴传动件至少部分延伸出X轴机架呈X轴转动件，所述X轴转动件至少部分形状呈多边形；所述Z轴机构包括Z轴机架、Z轴驱动件、蜗轮、蜗杆、Z轴传动件和第二安装座，所述Z轴机架设置在第一安装座上，所述Z轴驱动件、蜗轮、蜗杆和Z轴传动件设置在Z轴机架上，所述Z轴驱动件通过蜗轮和蜗杆连接Z轴传动件，所述第二安装座连接在Z轴传动件上，所述蜗杆至少部分延伸出Z轴机架呈Z轴转动件，所述Z轴转动件至少部分形状呈多边形；所述开合抓手设置在第二安装座上。通过X轴传动件和延伸出X轴机架的X轴转动件与蜗轮蜗杆和伸出Z轴机架的Z轴转动件，使在断电或电机损坏时可以通过X轴转动件和Z轴转动件进行手动操作排除危险，将蜗轮和蜗杆结构作为减速机构使本机器人具有自锁功能，当Z轴驱动件突然失去动力时，Z轴传动件由于一端连接蜗轮和蜗杆，第二安装座能够被固定在Z轴传动件上，不会由于容器自身质量下坠发生危险。

作为优选，所述Z轴传动件包括Z轴梯形丝杠，所述第二安装座通过Z轴丝杠螺母与Z轴梯形丝杠连接。梯形丝杠与丝杠螺母也具有自锁功能，可进一步保证紧急情况下第二安装座被固定。

作为优选，所述平移传动件包括平移梯形丝杆和平移丝杆螺母，所述抓手件连接平移丝杆螺母，所述平移梯形丝杆一端设置有平移转动件。通过梯形丝杆和丝杆螺母作为平移传动件只有在转动梯形丝杆时丝杆螺母才会转动，而丝杆螺母不能带动梯形丝杆转动，因此在突发情况下(比如平移驱动件突然失去动力)抓手件因平移传动件的自锁结构，不会因容器的重力使抓手件脱开从而引发危险，通过设置如六角螺丝等平移转动件使梯形丝杆可在平移驱动件失去动力时手动操作。

作为优选，还包括放置孔、压紧机构、插拔机构和放置台，所述容器与放置孔、压紧机构、插拔机构相配合，所述放置孔上设置有定位销，所述定位销设有球形端面，所述容器上设有与定位销相配合的定位孔；所述放置台与容器盖相配合。因核工业用容器转运操作平台上还需要进行加压等操作，因此需要放置孔和压紧机构固定容器，并通过定位销结构完成容器定位，从而插拔机构可有效与容器配合；而在操作过程中开合抓手需开合并搬运容器盖，因此需设置放置台方便开合抓手在容器盖与容器本体分离时放置容器盖以便容器盖定位和再次抓取。

本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：开合抓手集合了固定和旋转功能，通过平移机构控制抓手件距离从而抓紧容器壳体，通过旋转操作件旋转容器盖上的操作端，旋转轴发生旋转，由于卡爪两侧由限位杆限位，从而使升降螺母在旋转轴上做上升或下降运动，带动卡爪的连接端远离或接近盖体，从而使卡爪抓紧或松脱容器本体的外缘，使容器盖和容器本体实现密闭或打开，通过定位件和施力板相配合保证容器盖在操作端被抓手操作时不发生旋转，从而实现容器本体和容器盖在不发生旋转的情况下实现全自动开合；通过转运机器人和开合抓手的配合实现容器的转运；通过调节件使盖体和容器间的闭合松紧可灵活调整；通过旋转操作件具体结构设置使操作端只要为多边形且大于指示杆的直径并小于入口直径均可实现配合；通过光滑配合的圆形凹口和圆形凸起结构使旋转操作件操作转动轴时更为有效；通过定位件具体结构设置简化了抓手的操作要求且减小了总体积；通过放置孔和压紧机构固定容器，并通过定位销结构完成容器定位，从而插拔机构可有效与容器配合，而放置台方便开合抓手在容器盖与容器本体分离时放置容器盖以便容器盖定位和再次抓取。以上结构的设置能满足核工业工作中自动化和可靠性的实际需求，且在工作状态下具有一定的可调整性。

在断电或电机损坏时可以通过X轴转动件、Z轴转动件或平移转动件进行手动操作排除危险，将蜗轮和蜗杆结构作为减速机构使容器机器人具有自锁功能，同样平移梯形丝杆和平移丝杆螺母使抓手件具有自锁功能，当电机突然失去动力时，Z轴传动件由于一端连接蜗轮和蜗杆，第二安装座能够被固定在Z轴传动件上，不会由于容器自身质量下坠发生危险，抓手件也不会脱开从而引发危险；通过Z轴梯形丝杠与丝杠螺母及Z轴机架与第一安装座固定的连接方式，进一步增加了平台在紧急情况下的可靠性；通过X轴传动件和减速机的结构或位置调整使电机和减速机方便在核工业条件下维修。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为容器打开状态的结构示意图。

图3为容器闭合状态的结构示意图。

图4为容器盖的爆炸图。

图5为开合抓手与容器的结构示意图。

图6为开合抓手转运或开合容器示意图。

图7为开合抓手转运容器盖示意图。

图8为平移传动件剖面图。

图9为旋转操作件剖面图。

图10为转运机器人的结构示意图。

图11为蜗轮蜗杆的剖视图。

图12为Z轴传动件的剖视图。

标号说明：

容器1 容器本体11 盖体12

旋转轴13 升降螺母14 卡爪15

第一限位杆161 第二限位杆162 调节件17

松紧件171 开口172 通孔173

施力板18 开合抓手2 抓手本体21

平移电机221 平移传动件222 平移梯形丝杆2221

平移丝杆螺母2222 平移转动件223 旋转电机231

旋转操作件232 壳体2321 入口2322

侧板2323 旋转指示杆2324 旋转卡杆2325

弹簧2326 抓手件241 定位柱销242

卡爪243 支撑凸缘244 转运机器人3

X轴机架311 X轴电机312 X轴传动件313

X轴转动件3131 第一安装座314 Z轴机架321

Z轴电机322 蜗轮323 蜗杆324

Z轴转动件3241 Z轴传动件325 Z轴梯形丝杆3251

Z轴丝杆螺母3252 第二安装座326 放置孔4

定位销41 压紧机构5 插拔机构6

放置台7

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1和2所示，本实施例包括转运机器人3、开合抓手2和容器1，开合抓手2设置在转运机器人3上并与容器1配合。容器1与平台上设置的放置孔4、压紧机构5、插拔机构6相配合，放置孔4上设置有定位销41，定位销41端面为球形，容器1上设有与定位销41相配合的定位孔(图中未示出)；平台上还设置有与盖体12相配合放置台7。

如图2所示，容器1包括容器本体11和盖体12，两者通过贴合密封，可在容器本体11或盖体12的密封处设置密封圈。配合图4所示，盖体12的中心设置有圆形凹口，该圆形凹口可以与旋转轴13下方的圆形凸起光环配合，从而限制旋转轴13在盖体12上的相对位置并可使旋转轴13正常旋转，旋转轴13另一端为操作端，操作端呈正六边形，用以和外界操作设备配合以在旋转轴13上施加旋转力，旋转轴13的轴主体设有螺纹结构，升降螺母14套设在螺纹结构上，升降螺母14四周均匀分布有三个卡爪15，每个卡爪15两侧分别靠近设置有第一限位杆161和第二限位杆162，第一限位杆161上套有调节件17，调节件17远离第二限位杆162的一端开设有开口172，开口172一端连接套设在第一限位杆161上的通孔173，开口172两侧的调节件17部件通过松紧件171连接，通过松紧件171可以控制开口172的宽度从而控制通孔173大小，使调节件17在第一限位杆161上活动或固定，调节件17靠近第二限位杆162的一端形状与第二限位杆162相配合呈半圆形将调节件17水平方向上限位。第一限位杆161和第二限位杆162另一端通过施力板18固定，施力板18呈正六边形，用以在操作设备旋转旋转轴13时固定盖体12。

如图2所示为容器打开时的状态，其中降低升降螺母14的高度，使卡爪15靠近盖体12，设置在第一限位杆161和第二限位杆162间的调节件17将卡爪15抬起，从而释放卡爪15与容器本体11的外缘111间的配合。如图3所示为容器闭合时的状态，升高升降螺母14的高度，卡爪15接触到外缘111后升降螺母14继续升高从而锁紧容器本体11和盖体12。

如图5所示，开合抓手2包括抓手本体21，抓手本体21上设置有平移电机221、平移传动件222、旋转电机231、旋转操作件232和一对抓手件241，其中平移电机221驱动平移传动件222，旋转电机231驱动旋转操作件232，抓手件241连接在平移传动件222上，两抓手件241上均设置有定位柱销242，两定位柱销242和旋转操作件232设置在不同的平面无论抓手件241如何平移两定位柱销242和旋转操作件232都不会发生接触，两抓手件241底端设置有卡爪243，卡爪243呈三段折弯形，卡爪243底面向内水平面延伸有支撑凸缘244。

如图8所示，平移传动件222包括平移梯形丝杆2221和设置在平移梯形丝杆2221上的平移丝杆螺母2222，抓手件241可直接或间接连接在平移丝杆螺母2222上，当平移电机221驱动平移梯形丝杆2221转动时，两平移丝杆螺母2222做相向或相对运动，而平移丝杆螺母2222无法在平移梯形丝杆2221上自行旋转，如图5所示平移梯形丝杆2221的一端设置有平移转动件223，平移转动件223可同操作端为正六边形。

如图9所示，旋转操作件232包括圆柱形壳体2321，壳体2321一侧设置有入口2322，壳体2321内设置有侧板2323，侧板2323用于连接旋转指示杆2324和旋转卡杆2325，旋转指示杆2324和旋转卡杆2325通过弹簧2326连接侧板2323从而可以独立改变旋转指示杆2324或旋转卡杆2325端部距离侧板2323，旋转指示杆2324设置在侧板2323中心，侧板2323其余位置均连接旋转卡杆2325，旋转卡杆2325的直径小于旋转指示杆2324的直径，从而当不同大小或角度的操作端(直径需大于旋转指示杆且小于壳体直径)进入壳体2321后，旋转指示杆2324和中心部分的旋转卡杆2325被压缩，从而靠外侧的旋转卡杆2325可以与操作端边缘配合实现带动旋转轴13旋转。

如图6所示，当转运或开合容器1时，定位柱销242固定施力板18，从而保证旋转操作件232转动旋转轴13时容器盖12保持静止，而卡爪243及支撑凸缘244与容器本体11两侧的把手配合从而固定容器本体11。如图7所示，当转运容器盖时，卡爪243及支撑凸缘244与施力板18配合。

如图10至12所示，转运机器人3由X轴机架311和Z轴机架321组成，X轴机架311和Z轴机架321相互垂直设置。其中X轴机架311外侧设置有X轴电机312，X轴电机312的输出力通过X轴传动件313带动第一安装座314平移，其中X轴传动件313包括丝杆、螺母和万向联轴器，还可以设置导轨或锥齿轮，X轴传动件313的丝杆一端通过万向联轴器与X轴电机312配合，另一端延伸出X轴机架311作为X轴转动件3131，X轴转动件3131为长方体形状。Z轴机架321固定连接在第一安装座314上，Z轴机架321上部外侧设置有Z轴电机322，Z轴电机322的输出轴与减速机配合，减速机由蜗轮323和蜗杆324组成，Z轴电机322带动蜗杆324转动，从蜗轮323向Z轴传动件325输出，Z轴传动件325包括Z轴梯形丝杆3251和Z轴丝杆螺母3252，还可以设置导轨，第二安装座326通过Z轴丝杆螺母3252在Z轴梯形丝杆3251上运动，蜗杆324一端延伸出减速机并焊接有一长方体块作为Z轴转动件3241。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。