核辐射环境下的关节式机械臂快速拆装系统及拆装方法技术方案

本发明专利技术涉及一种核辐射环境下的工装装置，尤指一种核辐射环境下的关节式机械臂快速拆装系统，主要包括机械臂联动系统、机械臂组装件、装卸机构和控制系统，机械臂联动系统与机械臂组装件联动连接，装卸机构为机械臂组装件的拆装工具，机械臂联动系统主要由悬壁式联动移动架、吊挂式联动伸缩筒和联接器组成，机械臂组装件由多个关节机械臂组成，包括制动部分和驱动部分：制动部分主要包括由上至下相互连接的大臂、中臂和小臂，驱动部分主要包括伺服驱动电机、减速器和蜗杆蜗轮传动机构，装卸机构主要包括上、下壳体装卸结构、气缸驱动升降台、装卸支撑架和移动底座，本发明专利技术用于核辐射内关节式机械臂连接处的拆装，以便于自身零部件的维修与更换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种核辐射环境下的工装装置，尤指一种核辐射环境下的关节式机械臂快速拆装系统。
技术介绍
随着我国核工业科学与技术的发展，科学工作者对核工业技术的研究与探索也得到了可观的进展，对于操作的安全性能与可靠性能也大大地提高。在核工业早期，由于检修、保养和事故过程中人员操作不当，或核环境中核物质放射性剂量过高造成的人身伤亡事故不断发生，因此，远程遥控操作技术是核工业不可缺少的要素，远程遥控操作技术用于核辐射现场内部对内部设备的工装维护与更换，大大地减轻操作人员的辐照伤害与操作疲劳。核辐射环境下远程遥控维护技术是一种灵活运行的操作系统，在核辐射环境内的设备很多，各种管道错综复杂，通道狭隘，工作空间小，但通过远程遥控技术能操作各种检修工具，而远程遥控维护系统中必不可少的工装设备为动力机械手，且为满足核辐射环境中对工装设备的防辐照要求，对于动力机械手的结构设计、性能作用也有较高要求，为满足其活动灵活的要求，其结构设计也较为复杂。现今的操作技术应用在核辐射环境下对工装设备乃至细小零部件进行起吊转运或更换维护时，由于环境的限制使得工作难度大，操作员疲劳程度也大，若对于细节的处理稍有不慎或不够缜密，则会对核辐射环境中的工作成果产生很大影响，因此对于核辐射环境中的工作条件是要求较高的，不仅需要谨慎的操作步骤与规划的，也需要良好的工装设计。对于核辐射现场内部的关节式机械臂连接处的拆装，现有的关节式机械臂都采用固定式的连接，即机械手臂关节与关节采用众多螺栓螺母连接，拆装时需要依次松开所有螺栓螺母，电缆接头需要手动拔出，工序非常的繁杂，耗时过长，也造成拆装不方便。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术旨在公开一种核辐射环境下的工装装置，尤指一种核辐射环境下的关节式机械臂快速拆装系统。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种核辐射环境下的关节式机械臂快速拆装系统，所述拆装系统工作于核辐射环境中，其特征在于，所述的拆装系统主要包括机械臂联动系统、机械臂组装件、装卸机构和控制系统，机械臂联动系统与机械臂组装件联动连接，装卸机构为机械臂组装件的拆装工具，活动设置于工作环境内；所述机械臂联动系统主要由悬壁式联动移动架、吊挂式联动伸缩筒和联接器组成，其中，联动移动架主要包括直轨固定架、整架式移动架和滑动支撑架，直轨固定架主要由固定在侧壁上的两直线导轨平行间隔设置形成大型悬壁滑轨状；整架式移动架为四方形框架状，其短边架设在两导轨上以使其长边为连贯两导轨的传输道，短边通过两端安装滑轮从而活动连接在直轨固定架的导轨上，形成整架式移动架整体沿导轨平移滑动的安装结构，整架式移动架的长边设置为轨道结构以形成小型滑轨，滑动支撑架通过滑块活动连接在整架式移动架的长边上以沿长边滑动；同时，整架式移动架、滑动支撑架分别电性连接定位驱动装置；所述联动伸缩筒的顶部为与滑动支撑架固定连接的伸缩筒支撑体，伸缩筒支撑体下方连接六段式的伸缩筒，伸缩筒底部与机械臂组装件相抵衔接；伸缩筒支撑体内部安装有驱动装置，伸缩筒内部安装有传动装置，并通过传动装置连贯驱动装置与机械臂组装件从而传递驱动作用至机械臂组装件；所述机械臂组装件由多个关节机械臂组成，包括制动部分和驱动部分：制动部分主要包括由上至下相互连接的大臂、中臂和小臂，三臂体形状结构相同、尺寸逐级减小，三臂体均由圆柱状上壳体与旋涡状下壳体铆接组装形成安装驱动部分的壳体，驱动部分主要包括伺服驱动电机、减速器和蜗杆蜗轮传动机构，伺服驱动电机与减速器轴向安装在上壳体内，蜗杆蜗轮传动机构安装在下壳体内，且其蜗杆与伺服驱动电机、减速器驱动连接，蜗轮与蜗杆传动啮合配合；其中大臂蜗轮在中轴处、圆周处通过联动轴、铜柱接合件连接中臂的上壳体，中臂蜗轮在中轴处、圆周处通过联动轴、铜柱接合件连接小臂的上壳体，并通过加固螺栓拧紧，大臂、中臂分别通过驱动蜗轮运动带动中臂、小臂转动；所述装卸机构主要包括上壳体装卸结构、下壳体装卸结构、气缸驱动升降台、装卸支撑架和移动底座，移动底座为六轮驱动的移动载体，装卸支撑架固定连接在移动底座之上，两个或两个以上的气缸驱动升降台通过装卸支撑架的支撑作用安装定位，上壳体装卸结构与下壳体装卸结构分别安装在不同的气缸驱动升降台之上以实现独立控制；其中的上、下壳体装卸结构水平相邻设置，分别主要由从上至下组装的装卸夹具、夹具调节装置和可旋转支杆组成，上壳体装卸结构的装卸夹具为弧形钳状，下壳体装卸结构的装卸夹具为直角钳状，夹具开口朝上，装卸夹具与夹具调节装置通过抽拉连杆活动连接从而调节夹具的开口宽度，夹具调节装置与可旋转支杆轴向安装，通过可旋转支杆带动夹具调节装置绕其中轴旋转；气缸驱动升降台主要包括由下至上组装的驱动气缸、活塞杆和升降板，升降板连接在可旋转支杆的下方从而带动上、下壳体装卸结构实现升降控制。所述的控制系统分别与机械臂联动系统、装卸机构、机械臂组装件电性连接形成电驱动控制回路。所述的控制系统为远程遥控驱动控制系统，通过对工作环境实时监控并反馈而实现遥控控制，从而控制机械臂联动系统、装卸机构、机械臂组装件在驱动作用下启动运程。所述的机械臂组装件首端通过大臂与联动伸缩筒相连，末端通过小臂连接工具手抓。所述机械臂组装件的铜柱接合件主要包括十二对铜柱插头与导柱，分别通过十二对铜柱插头与导柱连接大臂蜗轮接口与中臂上壳体接口，以及中臂蜗轮接口与小臂上壳体接口；同时连接处的加固螺栓仅为两个。一种核辐射环境下的关节式机械臂快速拆装系统的拆装方法，其特征在于，所述的拆装方法包括以下：拆卸方法：1）对联动移动架、联动伸缩筒进行控制从而调节机械臂组装件至指定位置，同时对装卸机构进行控制从而将其移至机械臂组装件处；2）调节装卸机构的气缸驱动升降台使上、下壳体装卸结构到达机械臂组装件的小臂的壳体下方，然后调节可旋转支杆使上、下壳体装卸结构的装卸夹具开口正对在小臂的上、下壳体外侧，再然后控制夹具调节装置以调节装卸夹具的开口宽度，并适配夹持在小臂的上、下壳体外壁，最后拧松两个加固螺栓并控制移动底座往外移动，在拉力的作用下使铜柱接合件的导柱与铜柱插头分离从而将小臂从中臂蜗轮处卸下；3）依步骤2）将中臂从大臂蜗轮处卸下；最后将大臂从联动伸缩筒底部卸下即可；安装方法：1）将机械臂组装件的大臂、中臂和小臂置于邻近联动伸缩筒的工作台架上，同时对装卸机构进行控制从而将其移至机械臂组装件处；2）利用辅助夹具将大臂夹持运送至装卸机构的装卸夹具中，控制移动底座往联动伸缩筒底部移动，调节气缸驱动升降台使上、下壳体装卸结构到达联动伸缩筒正对下方，然后调节可旋转支杆使装卸夹具所夹持的大臂上壳体接口对准联动伸缩筒的底部接口后进行配合安装；3）利用辅助夹具将中臂夹持运送装卸机构的装卸夹具中，控制移动底座往联动伸缩筒底部移动，调节气缸驱动升降台使上、下壳体装卸结构到达联动伸缩筒正对下方，然后调节可旋转支杆使装卸夹具所夹持的中臂上壳体接口对准大臂蜗轮处接口后进行铜柱接合件的导柱与铜柱插头匹配连接；4）依步骤3）将小臂上壳体安装至中臂蜗轮处。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核辐射环境下的关节式机械臂快速拆装系统，所述拆装系统工作于核辐射环境中，其特征在于，所述的拆装系统主要包括机械臂联动系统、机械臂组装件、装卸机构和控制系统，机械臂联动系统与机械臂组装件联动连接，装卸机构为机械臂组装件的拆装工具，活动设置于工作环境内；所述机械臂联动系统主要由悬壁式联动移动架、吊挂式联动伸缩筒和联接器组成，其中，联动移动架主要包括直轨固定架、整架式移动架和滑动支撑架，直轨固定架主要由固定在侧壁上的两直线导轨平行间隔设置形成大型悬壁滑轨状；整架式移动架为四方形框架状，其短边架设在两导轨上以使其长边为连贯两导轨的传输道，短边通过两端安装滑轮从而活动连接在直轨固定架的导轨上，形成整架式移动架整体沿导轨平移滑动的安装结构，整架式移动架的长边设置为轨道结构以形成小型滑轨，滑动支撑架通过滑块活动连接在整架式移动架的长边上以沿长边滑动；同时，整架式移动架、滑动支撑架分别电性连接定位驱动装置；所述联动伸缩筒的顶部为与滑动支撑架固定连接的伸缩筒支撑体，伸缩筒支撑体下方连接六段式的伸缩筒，伸缩筒底部与机械臂组装件相抵衔接；伸缩筒支撑体内部安装有驱动装置，伸缩筒内部安装有传动装置，并通过传动装置连贯驱动装置与机械臂组装件从而传递驱动作用至机械臂组装件；所述机械臂组装件由多个关节机械臂组成，包括制动部分和驱动部分：制动部分主要包括由上至下相互连接的大臂、中臂和小臂，三臂体形状结构相同、尺寸逐级减小，三臂体均由圆柱状上壳体与旋涡状下壳体铆接组装形成安装驱动部分的壳体，驱动部分主要包括伺服驱动电机、减速器和蜗杆蜗轮传动机构，伺服驱动电机与减速器轴向安装在上壳体内，蜗杆蜗轮传动机构安装在下壳体内，且其蜗杆与伺服驱动电机、减速器驱动连接，蜗轮与蜗杆传动啮合配合；其中大臂蜗轮在中轴处、圆周处通过联动轴、铜柱接合件连接中臂的上壳体，中臂蜗轮在中轴处、圆周处通过联动轴、铜柱接合件连接小臂的上壳体，并通过加固螺栓拧紧，大臂、中臂分别通过驱动蜗轮运动带动中臂、小臂转动；所述装卸机构主要包括上壳体装卸结构、下壳体装卸结构、气缸驱动升降台、装卸支撑架和移动底座，移动底座为六轮驱动的移动载体，装卸支撑架固定连接在移动底座之上，两个或两个以上的气缸驱动升降台通过装卸支撑架的支撑作用安装定位，上壳体装卸结构与下壳体装卸结构分别安装在不同的气缸驱动升降台之上以实现独立控制；其中的上、下壳体装卸结构水平相邻设置，分别主要由从上至下组装的装卸夹具、夹具调节装置和可旋转支杆组成，上壳体装卸结构的装卸夹具为弧形钳状，下壳体装卸结构的装卸夹具为直角钳状，夹具开口朝上，装卸夹具与夹具调节装置通过抽拉连杆活动连接从而调节夹具的开口宽度，夹具调节装置与可旋转支杆轴向安装，通过可旋转支杆带动夹具调节装置绕其中轴旋转；气缸驱动升降台主要包括由下至上组装的驱动气缸、活塞杆和升降板，升降板连接在可旋转支杆的下方从而带动上、下壳体装卸结构实现升降控制。...

【技术特征摘要】
1.一种核辐射环境下的关节式机械臂快速拆装系统，所述拆装系统工作于核辐射环境中，其特征在于，所述的拆装系统主要包括机械臂联动系统、机械臂组装件、装卸机构和控制系统，机械臂联动系统与机械臂组装件联动连接，装卸机构为机械臂组装件的拆装工具，活动设置于工作环境内；
所述机械臂联动系统主要由悬壁式联动移动架、吊挂式联动伸缩筒和联接器组成，其中，联动移动架主要包括直轨固定架、整架式移动架和滑动支撑架，直轨固定架主要由固定在侧壁上的两直线导轨平行间隔设置形成大型悬壁滑轨状；整架式移动架为四方形框架状，其短边架设在两导轨上以使其长边为连贯两导轨的传输道，短边通过两端安装滑轮从而活动连接在直轨固定架的导轨上，形成整架式移动架整体沿导轨平移滑动的安装结构，整架式移动架的长边设置为轨道结构以形成小型滑轨，滑动支撑架通过滑块活动连接在整架式移动架的长边上以沿长边滑动；同时，整架式移动架、滑动支撑架分别电性连接定位驱动装置；
所述联动伸缩筒的顶部为与滑动支撑架固定连接的伸缩筒支撑体，伸缩筒支撑体下方连接六段式的伸缩筒，伸缩筒底部与机械臂组装件相抵衔接；伸缩筒支撑体内部安装有驱动装置，伸缩筒内部安装有传动装置，并通过传动装置连贯驱动装置与机械臂组装件从而传递驱动作用至机械臂组装件；
所述机械臂组装件由多个关节机械臂组成，包括制动部分和驱动部分：制动部分主要包括由上至下相互连接的大臂、中臂和小臂，三臂体形状结构相同、尺寸逐级减小，三臂体均由圆柱状上壳体与旋涡状下壳体铆接组装形成安装驱动部分的壳体，驱动部分主要包括伺服驱动电机、减速器和蜗杆蜗轮传动机构，伺服驱动电机与减速器轴向安装在上壳体内，蜗杆蜗轮传动机构安装在下壳体内，且其蜗杆与伺服驱动电机、减速器驱动连接，蜗轮与蜗杆传动啮合配合；其中大臂蜗轮在中轴处、圆周处通过联动轴、铜柱接合件连接中臂的上壳体，中臂蜗轮在中轴处、圆周处通过联动轴、铜柱接合件连接小臂的上壳体，并通过加固螺栓拧紧，大臂、中臂分别通过驱动蜗轮运动带动中臂、小臂转动；
所述装卸机构主要包括上壳体装卸结构、下壳体装卸结构、气缸驱动升降台、装卸支撑架和移动底座，移动底座为六轮驱动的移动载体，装卸支撑架固定连接在移动底座之上，两个或两个以上的气缸驱动升降台通过装卸支撑架的支撑作用安装定位，上壳体装卸结构与下壳体装卸结构分别安装在不同的气缸驱动升降台之上以实现独立控制；其中的上、下壳体装卸结构水平相邻设置，分别主要由从上至下组装的装卸夹具、夹具调节装置和可旋转支杆组成，上壳体装卸结构的装卸夹具为弧形钳状，下壳体装卸结构的装卸夹具为直角钳状，夹具开口朝上，装卸夹具与夹具调节装置通过抽拉连杆活动连接从而调节夹具的开口宽度，夹具调节装置与可旋转支杆轴向安装，通过可旋转支杆带动夹具调节装置绕其中轴旋转；气缸驱动升降台主要包括由下至上组装的驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄泳波，孙振忠，陈海彬，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44