技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种用于核电站水中狭小空间提取
工件的非标夹钳装置，特别是涉及一种在
传感器帮助下实现零件安全夹持和提取的装置。是一种适用于
放射性环境下工作，可进行人不能进入、屏蔽在容器中的零件的牢固夹持及提取的夹钳装置。可以作为耐辐照
机器人、
机械臂的远程遥控末端执行机构。
背景技术
[0002] 核电站运营维修时首先考虑的是减少放射性物质对环境的影响，为在场工作人员提供
辐射防护最优化工作条件。同时要考虑夹钳装置使用环境及操作空间尺寸，还有夹钳夹持的牢固和安全性。
现有技术中相同功能的夹钳装置有以下几种：
[0003] 1.液压驱动平口式两爪夹钳
[0004] 液压驱动平口式两爪夹钳可以垂直夹持工件，也可以与工件在保持一个
角度时钳住零件长度方向上的任一
位置。但因为此种夹钳的夹趾为平口设计，在夹持圆形零件时，夹趾和被夹持零件是线
接触，使得工件夹装不稳定，在夹持和提取零件时会损伤零件，也会影响夹钳的提取
力，影响作业效率的同时也存在夹持失效的不安全因素。
[0006] 弹簧凸轮式两爪夹钳主要用于垂直方向对具有台阶面工件和U型结构零件的夹持和提取。此种夹钳夹趾是一种L型设计，夹趾与工件的轴向台阶面接触，在弹簧力的作用下，
活塞杆上下运动带动夹趾上的两对左右对称的滚轮，使夹趾可沿固定在
支撑座上的销轴沿着一个类似凸轮的平面上运动来实现夹趾的张开与闭合。夹趾闭合状态下夹住工件进行提取动作。此种结构的夹钳
活塞杆与滚轮的运动
精度对夹钳的夹紧力及夹持的精准度有较大影响，需要夹钳有较高的加工和装配精度。其使用的安全闭
锁结构在装置的安全冗余设计上缺少优势。
[0007] 有鉴于上述现有的技术存在的
缺陷，本设计人经过不断的研究和实验创设出确具实用价值的本实用新型
专利。
发明内容
[0008] 本实用新型的目的在于将辐射强、空间窄、灵活度高、可水下作业等诸多特点综合起来开发耐辐照机器人、机械臂的远程末端遥控执行机构。
[0009] 本实用新型的另一目的在于，提供一种可在核电站放射性环境水狭窄空间中，提升力大于2000N的夹钳装置，所要解决的技术问题是夹持力与夹钳尺寸的矛盾及夹钳夹持的
稳定性。
[0010] 本实用新型的另一目的在于，克服平口两爪夹钳夹持圆形工件时存在的线性接触引起的夹持不稳定，对工件的损伤，对夹钳夹持力的影响等缺陷而提供一种新型结构的夹钳装置。
[0011] 本实用新型的再一目的在于减少夹钳机构的设计、加工和装配累计误差对夹钳功能的影响，提供一种结构简单，易于维修，安全可靠的夹钳装置，使其满足特殊工况对夹钳安全夹持的要求。
[0012] 本实用新型的还一目的在于夹钳的复合几何结构能够在不影响夹趾的工作行程角度工况下能使液压活塞
连接杆的行程增加，达到更好的控制夹趾的夹持位置的目的。
[0013] 本实用新型设计思路可以引入其它领域，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
[0014] 本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种用于核电站水中狭小空间的夹钳装置，其特征在于，包括：夹钳机构，装在第一
液压缸的下端；控制系统为夹钳机构提供动力，把旋转运动变成液压缸活塞的直线运动；液压缸，分别为第一液压缸和第二液压缸；软管，第一液压缸和第二液压缸通过软管进行压力的传递；卷线轮是软管的承载体，同时也用于缠绕软管；筒体，所述的第一液压缸装在封闭的筒体内。
[0015] 本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0016] 前述的用于核电站水中狭小空间的夹钳装置，其中所述的第一液压缸由缸体、上
法兰、下法兰、活塞、第一活塞连接杆、弹簧、
阀门和快速接头组成，在所述的缸体的上端和下端分别设置有上法兰和下法兰，所述的上法兰上安装着快速接头和阀门，所述的软管通过快速接头接通第一液压缸和第二液压缸，所述的活塞设置在所述的缸体内，所述的第一活塞连接杆是为夹钳机构传送夹持力的构件，该第一活塞连接杆是两端设计有
螺纹的阶梯轴，该第一活塞连接杆上端螺纹用于固定活塞，该第一活塞连接杆露出液压缸部分的下端
螺纹连接夹钳机构，所述的弹簧套装在第一活塞连接杆上，所述的第二液压缸与第一液压缸的结构相同，均为单向液压缸。
[0017] 前述的用于核电站水中狭小空间的夹钳装置，其中所述的夹钳机构由夹趾、控制板、转接座组成，所述的夹趾通过阶梯销轴安装在转接座上，所述的控制板既与安装在第一活塞连接杆露出液压缸部分的下端螺纹连接，也通过销轴与夹趾连接；第一活塞连接杆与夹趾、控制板的组合设计，使夹钳机构通过第一活塞连接杆从直线运动转换成夹趾的径向夹紧松开运动，并且不会对所传送的力产生严格的限制。
[0018] 前述的用于核电站水中狭小空间的夹钳装置，其中所述的夹趾是一个容易进入空隙很小的空间进行工作的长条形结构，由夹趾主体和夹爪
焊接而成，该夹趾长度需要灵活设计，使该夹趾可以选择待夹持工件上最安全和方便的部位作为夹持面，由于夹钳机构同时具有提取和夹紧功能，提取需要一个向上的力，夹紧是一个径向力，夹趾主体与夹爪焊接后保持了一个垂直关系，同时夹爪使用了仿型设计，其几何形状与工件待夹持面的形状相吻合，使得夹趾可以在垂直和径向两个方向上即待夹持工件的垂直端面和径向圆柱面上同时夹持工件，夹趾长度方向上部设置有与夹趾同轴向的垂直长槽，垂直长槽是控制板随着第一活塞连接杆上下运动的轨道，垂直长槽尺寸、形状和位置是根据夹钳张开闭合角度决定，夹趾材料的选择取决于夹趾不会发生形变而影响夹钳的功能。
[0019] 前述的用于核电站水中狭小空间的夹钳装置，其中所述的控制板由三个园心角度相同的翼板形成的一体板，该控制板的中间设有通孔，第一活塞连接杆穿过所述的通孔，在三个翼板上分别设有径向长槽，均布安装在转接座的三个夹趾通过销轴安装在控制板上对应的径向长槽内，第一销孔是设置在控制板与径向长槽垂直位置上的贯穿孔，销轴穿过控制板的第一销孔及安装在控制板的径向长槽中的夹趾的垂直长槽后用止退
垫圈紧固；因为夹趾的垂直长槽与第一活塞连接杆的轴线有一个按照夹趾实现张开闭合需要的径向位移角度设计的夹角，控制板在夹趾的垂直长槽中上下运动时是一条与第一活塞连接杆有夹角的路径，这个组合是按照三角函数的正玄关系设计，其中，第一活塞连接杆为直边，斜边为夹趾的垂直长槽的长度，直边与斜边(正玄)的夹角是夹趾径向移动的角度；控制板端面上三个径向长槽
定位了三个夹趾的坐标位置，同时增加了夹钳三个夹趾的刚性及工作稳定性，控制板与第一液压缸的第一活塞连接杆和夹钳机构的夹趾的组合实现和保证了夹钳机构夹持运动轨迹。
[0020] 前述的用于核电站水中狭小空间的夹钳装置，其中所述的转接座是第一液压缸与夹钳机构的连接件，也是夹趾的载体和夹钳的承重件，该转接座的上部结构为具有
外螺纹的圆柱体，该外螺纹与装有第一液压缸的筒体的
内螺纹连接在一起，该转接座的上部结构还设有三个轴向均布台阶通孔和轴向均布第二销孔，所述的台阶通孔和所述的第二销孔分别通过螺杆与销子将转接座和第一液压缸的下法兰轴向连接；
[0021] 转接座的下部结构是一个与控制板翼板相对应的均布360°的三个等分爪结构，每一个等分爪中间设有等分槽，每个等分爪上还设有阶梯孔，通过等分槽及阶梯孔还有阶梯销轴将夹趾安装在转接座上，3个阶梯孔分别垂直于自己所在的等分爪的爪面，等分槽与转接座轴线平行，设置在转接座上的轴向通孔是第一液压缸的第一活塞连接杆的工作路径上的
接口，第一活塞连接杆穿过转接座的轴向通孔与控制板连接，3个夹趾分别安装在转接座的3个等分槽中，并通过各自对应的阶梯孔和阶梯销轴连接固定在转接座上，夹趾同时穿过控制板上的径向长槽，通过销轴和止推垫圈固定在控制板的翼板上构成完整的夹钳机构，这个连接在实现三个夹趾的定位的同时满足夹趾与控制板的安装位置精准度要求。
[0022] 前述的用于核电站水中狭小空间的夹钳装置，其中所述的筒体是由夹钳壳体及上端盖组成的密封筒体，上端盖上有三个孔，一个孔是软管的通道，另外两个孔用于安装吊装栓；筒体的底部内螺纹连接夹钳机构的转接座，筒体对工作在水下的第一液压缸起到
辐射屏蔽和密封的作用。
[0023] 前述的用于核电站水中狭小空间的夹钳装置，其还包括
压力传感器，所述的压力传感器通过三通接入软管，该压力传感器能够防止因系统
泄漏引起的对夹钳机构控制力的影响。
[0024] 前述的用于核电站水中狭小空间的夹钳装置，其中所述的控制系统由直线传动器、联轴节和第二液压缸组成，直线传动器的输出与第二液压缸的
第二活塞连接杆通过联轴节连接，控制系统安装在非辐照环境的控制室内，或者非
电离辐射环境的控制台上,控制系统的直线传动器与第二液压缸同轴连接。
[0025] 本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。其至少具有下列优点：
[0026] 1、本实用新型的夹钳夹趾小截面面积承载大于2000N
载荷的设计可用于狭小空间工件的安全夹持。
[0027] 2、本实用新型的夹钳机构是一个具有模
块化设计的结构，例如：控制系统直线传动器、两个结构相同的液压缸、夹钳机构等可作为模块化设计的基本结构，系统接口选用标准快速接头，结构满足按照夹持工件及夹持力的不同进行参数的选择。液压缸的活塞连接杆、夹趾和控制板的组合结构设计不仅实现了夹趾张开与闭合功能，同时具有结构简单，组件累计误差小，易于装配、维修等优点。夹趾主体及夹爪的仿形设计可使夹趾在待夹持工件的任意台阶面上进行操作。夹钳转接座不仅可以适用于本实用新型，而且可以用于其它工件的起重、吊装执行系统中的连接零件。是一个结构稳定、适用范围较大的零件。夹趾和控制板可根据待夹持工件形状进行模块化、系列化设计。
[0028] 由于夹钳提取和夹趾夹紧工件的力矢量的多向性，夹钳机构在夹趾行程极限位置具有很好的稳定性。每一根夹趾的仿形(仿工件待夹持面的) 几何形状可以使夹趾与待夹持工件在垂直和径向两个面上接触，加大承载面，提高了夹持的稳定和安全性。夹趾的结构设计和选用的AISI321不锈
钢(同中国的1Cr18Ni9Ti
不锈钢)具有的机械性能可在夹趾不发生形变的情况下完成夹持和提取功能。
[0029] 3.本实用新型夹钳夹钳机构的控制板360°圆周均布径向长槽及与径向长槽垂直的销孔设计可以使三个夹趾安装在控制板长槽内，用销轴把控制板和夹趾连接在一起。这个结构定位了三个夹趾的坐标位置(与活塞连接杆轴心的等距及360°圆周均布)。控制板与夹趾连接后可以沿着夹趾主体上的垂直长槽做上下往复移动，故而定位了其运动轨迹。
[0030] 4、本实用新型夹钳的复合几何结构能够增加活塞连接杆的工作行程而不增大夹趾的工作角度。增加的行程能够更好的控制夹趾位置及夹持力。夹钳机构的主要优势在于在夹趾行程极限位置处的固定的稳定性，这是由于保证夹钳提取和夹趾夹紧的力矢量的多向性导致。
[0031] 5、本实用新型采用两个通过软管相连的相同单向液压缸组成的压力传递系统使用了水为介质。由于工作液水的压缩率低，力能够从一个缸体的活塞连接杆传送至另一个缸体的活塞连接杆。
[0032] 本实用新型使用水作为
传动系统的载能体可以在距离操作员一定的距离处安装并实现执行机构精确、顺畅地操作而不延迟，同时
能量消耗最小。
[0033] 6本实用新型采用连接两个液压缸的(通道上)软管上设有的压力传感器能够控制装置泄漏引起的压力变化，并且能够控制夹钳夹紧力。
[0034] 7、本实用新型使用自动缠绕的软管卷线轮提升了系统的机动性和夹钳装置的使用范围。例如满足夹钳控制系统与待夹持工件的距离要求，可以满足不同夹持工件现场的吊装设备的吊装高度要求，并防止软管松弛。
[0035] 8、本实用新型进行了模块化设计，可以方便的安装、维修及拆卸。
[0036] 9、本实用新型的转接座既是夹钳机构的组成零件，又是实现夹钳机构与第一液压缸连接的零件，还是夹钳机构的承重零件，既对筒体的具有密封作用，又对夹趾具有定位的作用。
[0037] 上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照
说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳
实施例，并配合
附图,详细说明如下。
附图说明
[0038] 图1是本实用新型的夹钳装置总装示意图。
[0039] 图中显示了根据本实用新型的一个实施例的用于水中狭小空间夹持提取工件的夹钳装置各部件之间的装配关系。
[0040] 图2是本实用新型的夹钳闭合示意图。
[0041] 图3是第一液压缸结构示意图
[0042] 第一液压缸由筒体、活塞、第一活塞连接杆、弹簧、上下法兰组成。第一活塞连接杆是一个阶梯轴，轴的两端设计有螺纹，用于把液压缸活塞、弹簧、控制板等零件连接和固定在一起。活塞和弹簧位于液压缸筒体内。液压缸的活塞连接杆的部分长度露出液压缸底部与夹钳机构连接。
[0043] 图4A是筒体示意图。
[0044] 筒体由上端盖、夹钳壳体组成，是用于安装和密封第一液压缸及连接夹钳机构的组件。
[0045] 图4B是筒体上端盖示意图。
[0046] 上端盖有一个光孔用于软管与第一液压缸的连接。两个
螺纹孔用来安装吊装
螺栓。
[0047] 图5是夹钳机构示意图。
[0048] 图5中显示的夹钳机构包括夹趾、控制板、转接座。图中显示了转接座、夹趾、控制板与活塞连接杆的装配关系。
[0049] 图6是夹趾、控制板、活塞连接杆组装示意图。
[0050] 图7是控制板示意图。
[0051] 图8A是夹趾示意图，夹趾是一个焊接结构，底部的夹爪是一个几何形状与工件待夹持面的形状相吻合的零件，夹爪焊接在夹趾主体上，夹爪的形状是根据要夹持零件的形状和尺寸设计的。
[0052] 图8B是夹趾的俯视图。
[0053] 图9A是转接座示意图。
[0054] 图9B是转接座仰视图
[0055] 图10控制系统示意图。
[0056] 图11夹钳运动示意图
[0057] 图12液压示意图
[0058] 其中：
[0059] 1.夹钳机构
[0060] 1-1.夹趾
[0061] 1-11.夹趾主体
[0062] 1-12.夹爪
[0063] 1-13.垂直长槽
[0064] 1-2.控制板
[0065] 1-21.销轴 1-22.止退垫圈
[0066] 1-23.径向长槽 1-24.第一销孔
[0067] 1-25.通孔
[0068] 1-3.转接座
[0069] 1-31.台阶通孔 1-32.等分爪
[0070] 1-33.等分槽 1-34.第二销孔
[0071] 1-35.轴向通孔 1-36阶梯孔
[0072] 2.第一液压缸
[0073] 2-1.上法兰 2-2.活塞
[0074] 2-3.缸体 2-4.弹簧
[0075] 2-5.下法兰 2-6.第一活塞连接杆
[0076] 2-7.阀门 2-8.快速接头
[0077] 3.筒体
[0078] 3-1.上端盖 3-2.夹钳壳体
[0079] 4.软管
[0080] 5卷线轮
[0081] 6.压力传感器
[0082] 7.第二液压缸
[0083] 7-6.第二活塞连接杆
[0084] 8.控制系统
[0085] 8-1.直线传动器 8-2.联轴节(
铰链)
具体实施方式
[0086] 为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的用于核电站水中狭小空间的夹钳装置,其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0087] 请参阅图1-图12所示，本实用新型较佳实施例的用于核电站水中狭小空间的夹钳装置，其主要包括：夹钳机构1、第一液压缸2、筒体3、软管 4、卷线轮5、压力传感器6、第二液压缸7和控制系统8。其中，夹钳机构1装在第一液压缸2的下端。控制系统8为夹钳机构1提供动力，把旋转运动变成液压缸活塞的直线运动。第一液压缸2和第二液压缸7通过软管4进行压力的传递。卷线轮5是软管4的承载体，同时也用于缠绕软管4。第一液压缸2装在封闭的筒体3内。
[0088] 本实用新型实施例的控制系统8包括两个主要部件：直线传动器8-1 和第二液压缸7。直线传动器8-1的输出与第二液压缸7的第二活塞连接杆 7-6通过联轴节8-2(铰链)连接。控制系统8可以安装在非辐照环境的控制室内，或者非电离辐射环境的控制台上,控制系统的直线传动器8-1与第二液压缸7的第二活塞连接杆7-6的连接有
同轴度要求。控制系统8为夹钳机构1提供动力。
[0089] 控制系统8的功能是通过直线传动器8-1把旋转运动变成第二液压缸7 活塞的直线运动，第二液压缸7通过软管4把带有压力的介质传送给第一液压缸2，第一液压缸2的活塞2-2带动第一活塞连接杆2-6一起做上下直线运动。由于工作介质(该情况下使用水)压缩率低，力能够从一个缸体的活塞连接杆传送至另一个缸体的活塞连接杆，力的损失较小。第一液压缸2的第一活塞连接杆2-6通过控制板1-2与夹钳机构1连接。第一液压缸的活塞2-2下行时夹钳的夹趾1-1闭合。活塞2-2上行时弹簧2-4松开回到初始位置，夹钳的夹趾1-1张开。
[0090] 本实用新型实施例的压力传感器6借助三通接入软管4，软管4使用快速接头2-8接通第一液压缸2和第二液压缸7，压力传感器6能够防止因设备泄漏引起的对夹钳控制力的影响。压力传感器6的标准输出为4-20mA，可以连接至大多数工业
控制器。
[0091] 本实用新型实施例的筒体3是由夹钳壳体3-2及上端盖3-1组成的密封筒体，上端盖3-1上有三个孔，一个孔是软管4的通道，另外两个孔用于安装吊装栓；筒体3的底部内螺纹连接夹钳机构1的转接座1-3，筒体3对工作在水下的第一液压缸2起到辐射屏蔽和密封的作用。
[0092] 本实用新型实施例的卷线轮5用于软管4的管理，在需要时缠绕多余的软管4。
[0093] 本实用新型实施例的第一液压缸2和第二液压缸7结构相同.以第一液压缸2的结构为例，第一液压缸2由缸体2-3、上法兰2-1、下法兰2-5、活塞2-2、活塞连接杆2-6、弹簧2-4、阀门2-7和快速接头2-8组成。活塞2-2设置在所述的缸体2-3内。在缸体2-3的上端和下端分别设置有上法兰2-1和下法兰2-5，上法兰2-7上安装着快速接头2-8和阀门2-7，快速接头
2-8用来安装连接软管4，软管4通过快速接头2-8接通第一液压缸 2和第二液压缸7，阀门2-
7用来排出气体和水。下法兰2-5设有轴向螺纹孔及销孔(均为非通孔)。第一液压缸2的下法兰2-5还与夹钳机构1的转接座1-3轴向连接。第一液压缸的下法兰2-5与转接座1-3的连接，使得第一液压缸2与夹钳机构1连接为一体，第二液压缸7的下法兰只用于液压缸的密封。第一活塞连接杆2-6是为夹钳机构1传送夹持力的构件，第一活塞连接杆2-6两端设计为有螺纹的阶梯轴，第一活塞连接杆2-6露出液压缸2的部分下端穿过转接座1-3上的轴向通孔1-
35后安装夹钳机构1的控制板1-2，实现第一液压缸2与夹钳机构1的连接，该第一活塞连接杆2-6上端螺纹用于固定活塞2-2。第一活塞连接杆2-6是为夹钳机构传送夹持力的零件。弹簧2-4套装在第一活塞连接杆2-6上。第二液压缸7 的第二活塞连接杆7-6通过联轴节(铰链)8-2与直线传动器8-1连接。
[0094] 第一液压缸2安装在密闭的筒体3内，筒体3由夹钳壳体3-1、上端盖 3-2组成，上端盖3-1上有三个孔，一个孔是液压软管的通道，另外两个孔用于安装起重栓。筒体3底部内螺纹用来安装夹钳机构的转接座1-3。
[0095] 第一液压缸2在水下工作，第二液压缸7与直线传动器8-1一起安装在非水下的夹钳装置操作区域。
[0096] 本实施例的夹钳机构1由夹趾1-1、控制板1-2、转接座1-3组成，夹趾1-1通过阶梯销轴安装在转接座1-3上，控制板1-2安装在第一活塞连接杆2-6上，也通过销轴1-21与夹趾1-1连接；第一活塞连接杆2-6与夹趾1-1、控制板1-2的组合设计，使夹钳机构1通过第一活塞连接杆2-6从直线运动转换成夹趾1-1的径向夹紧松开运动，并且不会对所传送的力产生严格的限制。
[0097] 夹趾1-1是一个容易进入空隙很小的空间进行工作的长条形结构，由夹趾主体1-11和夹爪1-12焊接而成，该夹趾1-1长度需要灵活设计，使该夹趾1-1可以选择待夹持工件上最安全和方便的部位作为夹持面。由于夹钳机构同时具有提取和夹紧功能，提取需要一个向上的力，夹紧是一个径向力，夹趾主体1-11与夹爪1-12焊接后保持了一个垂直关系，同时夹爪1-12使用了仿型设计，其几何形状与工件待夹持面的形状相吻合，使得夹趾1-1可以在垂直和径向两个方向上即待夹持工件的垂直端面和径向圆柱面上同时夹持工件，夹趾1-
1长度方向上部设置有与夹趾1-1同轴向的垂直长槽1-13，垂直长槽1-13是控制板1-2随着第一活塞连接杆2-6上下运动的轨道，垂直长槽1-13尺寸、形状和位置是根据夹钳张开闭合角度决定，夹趾1-1材料的选择取决于夹趾1-1不会发生形变影响夹钳的功能。夹趾的垂直长槽1-13的几何形状设计是根据三角函数的正玄关系设计的，第一活塞连接杆2-6为直边，斜边为夹趾1-1的垂直长槽1-13的长度，直边与斜边(正玄)的夹角是夹趾1-1径向移动的角度。这个设计能够增加第一活塞连接杆2-6的工作行程而不增大夹趾1-1的径向工作行程角度。增加的行程能够更好的控制夹趾1-1夹持位置。
[0098] 控制板1-2由三个园心角度相同的翼板形成的一体板，该控制板1-2 的中间设有通孔1-25，第一活塞连接杆2-6穿过所述的通孔1-25，在三个翼板上分别设有径向长槽1-23,该径向长槽1-23与转接座1-3上的三个安装夹趾的等分爪1-32一样，都是均布在360°圆周上。在控制板1-2每个径向长槽1-23的垂直方向设计有安装销轴的第一销孔1-24，该第一销孔 1-24是设置在控制板1-2与径向长槽1-23垂直位置上的贯穿孔。销轴1-21 穿过控制板1-2的第一销孔1-24及安装在控制板1-2的径向长槽1-23中的夹趾1-1的垂直长槽1-13。
[0099] 均布安装在转接座1-3的等分爪1-32上的三个夹趾1-1分别穿过控制板1-2的三个径向长槽1-23，用销轴1-21穿过控制板销孔1-24和夹趾1-1 的垂直长槽1-13后用止退垫圈1-22紧固，把控制板1-2及夹趾1-1连接在一起，夹趾1-1在控制板1-2的径向长槽1-23内受到约束，控制板1-2 的三个径向长槽1-23定位和加固了三个夹趾1-1的坐标位置。控制板1-
2 是在第一活塞连接杆2-6的带动下沿着夹趾1-1上的垂直长槽1-13作上下运动，由于夹趾
1-2本身上的垂直长槽1-23形状和尺寸是根据夹趾1-1张开闭合角度要求进行设计的，夹趾
1-1安装在转接座1-3上后夹趾1-1上的垂直长槽1-23与第一活塞连接杆2-6之间有一个夹角，这个夹角就是夹趾张开闭合的角度。第一液压缸2的第一活塞连接杆2-6的h＝40mm。夹趾 1-1的工作行程角度b＝4.5°。
[0100] 控制板1-2由三个园心角度相同的翼板形成的一体板，该控制板的中间设有通孔1-25，第一活塞连接杆2-6穿过所述的通孔1-25，在三个翼板上分别设有径向长槽1-23，因为夹趾1-1的垂直长槽1-13与第一活塞连接杆2-6的轴线有一个按照夹趾1-1实现张开闭合需要的径向位移角度设计的夹角，控制板1-2在夹趾1-1的垂直长槽1-13中上下运动时是一条与第一活塞连接杆2-6有夹角的路径，这个组合是按照三角函数的正玄关系设计。
[0101] 控制板1-2端面上三个径向长槽1-23定位了三个夹趾1-1的坐标位置，同时增加了夹钳三个夹趾1-1的刚性及工作稳定性，控制板1-2与第一液压缸2的第一活塞连接杆2-6和夹钳机构的夹趾1-1的组合实现和保证了夹钳机构1夹持运动轨迹。
[0102] 本实施例的转接座1-3是第一液压缸2与夹钳机构1的连接件，也是夹趾1-1的载体和夹钳的承重件，该转接座1-3的上部结构为具有外螺纹的圆柱体，该外螺纹与装有第一液压缸2的筒体3的内螺纹连接在一起，该转接座1-3的上部结构还设有三个轴向均布台阶通孔1-31和轴向均布第二销孔1-34，台阶通孔1-31和第二销孔1-34分别通过螺杆与销子将转接座1-3和第一液压缸2的下法兰2-5轴向连接；
[0103] 转接座1-3的下部结构是一个与控制板1-2结构相对应的均布360°的三个等分爪1-32，每一个等分爪1-32中间设有等分槽1-33，每个等分爪 1-32上还设有阶梯孔1-36，通过等分槽1-33，阶梯孔1-36及阶梯销轴将夹趾1-1安装在转接座1-3上，3个阶梯孔1-36分别垂直于自己所在的等分爪1-32及等分槽1-33，等分槽1-33与转接座1-3轴线平行，设置在转接座1-3上的轴向通孔1-35是第一液压缸2的第一活塞连接杆2-6的工作路径上的接口，第一活塞连接杆2-6穿过转接座1-3的轴向通孔1-35与控制板1-2连接，3个夹趾1-1分别安装在转接座1-3的3个等分槽1-33 中，并通过各自对应的阶梯孔1-36及阶梯销轴连接固定在转接座1-3 上，夹趾1-1同时穿过控制板1-2上的径向长槽1-23，通过销轴1-21和止推垫圈
1-22固定在控制板1-2的翼板上，构成完整的夹钳机构，以实现三个夹趾1-1的连接和定位，同时满足夹趾1-1与控制板1-2的安装位置精准度要求。
[0104] 使用液压传动控制第一液压缸2的第一活塞连接杆2-6的位置及传送夹紧力，第一活塞连接杆2-6与转接座1-3、控制板1-2灵巧设计简化了夹钳机构，使夹钳机构1通过第一液压缸2的第一活塞连接杆2-6的直线运动转换成夹趾1-1的径向夹紧和松开运动，并且不会对所传送的力产生严格的限制。
[0105] 在液压力和弹簧2-4的作用下，第一液压缸2的第一活塞连接杆2-6 在缸体2-3.内作往复直线运动。活塞2-2下行
压缩弹簧2-4，第一活塞连接杆2-6带着夹钳机构1的控制板1-2向下运动，控制板1-2的上下往复运动轨迹是受控于夹趾1-1上的垂直长槽1-13的尺寸和形状的限制，活塞 2-2行程的公称尺寸是40mm，当夹趾1-1径向移动角度达到4.5°时夹钳机构1夹住工件，完成夹持功能。活塞2-2上行，弹簧2-4复位回到初始位置，使夹趾1-1松开工件。在保证夹趾1-1的径向移动角度4.5°的工况下，活塞2-2行程不受严格限制。活塞2-2的行程不受严格限制的设计为夹钳能够保持最佳夹持位置和夹持力的稳定和安全可靠性提供了保证，同时也降低了对零件的设计加工精度要求及装配的累计误差要求。针对在狭小空间的水中工作对夹钳形状及尺寸的限制，使得夹钳机构1的夹趾1-1 传递了主要的夹持力和提取力，且平均截面积相对较小，故夹趾的结构和工况不允许材料出现弹性
变形。所以在选择夹钳装置零件的材料时，在以往设计经验的
基础上，重点对材料的强度特性以及限制非弹性形变的刚性要求进行了计算、分析和实验。根据负载条件，对零件材料的机械性能进行了选择，对硬度做出了要求。同时因为夹钳是在辐射环境的水中使用，对所用材料进行了耐辐射、耐
腐蚀及可焊性选择和计算。
[0106] 本实用新型实施例的夹趾1-1选择了美国AISI321不锈钢，相当于中国的1Cr18Ni9Ti不锈钢。AISI321不锈钢于AISI304不锈钢相比，因其加入了金属
钛，使其具有了更好的耐
晶界腐蚀性及高温强度。AISI321具有较好的机械性能，其
抗拉强度：σb(MN/m2)>＝550，
屈服强度：σs(MN/m2)>＝200，硬度：≤187HB，并可在高达750℃的高温下使用。此外，这种材料抗辐射性强，因此经常用于核电站设备中。
[0107] 对转接座1-3、第一液压活塞杆2-6和用以控制夹趾1-1状态的控制板 1-2等水中工作零件选用了AISI304不锈钢，相当于国标：0Cr18Ni9不锈钢。作为机械连接时或高载荷下使用的零件的材料，AISI304是一种耐腐蚀耐热钢。经冷加工后有高的强度，可在-196℃至600℃的环境中使用。AISI304 具有极好的机械性能，其机械性能：抗拉强度：σb(MPa)≥520，屈服强度：σ0.2(MPa)≥205，硬度：≤187HB，对可焊性没有限制。不要求额外加工和添加防护涂层。而且截面尺寸的
焊接件具有足够的耐
晶间腐蚀能力，在
氧化性酸中具有优良的耐蚀性，在
碱溶液和大部分
有机酸和
无机酸中以及大气、水、
蒸汽中耐蚀性亦佳。被广泛用于
原子能用工业设备。
[0108] 下面参考附图描述的实施例是示例性的，旨在解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
[0109] 参阅图1所示，本实用新型实施例是由夹钳机构1、第一液压缸 2、筒体3、软管4卷线轮5、压力传感器6、第二液压缸7和控制系统8组成，在本实用新型实施例中，控制系统8为夹钳机构1提供动力。控制系统8的直线传动器8-1通过联轴节(铰链)8-2与第二液压缸7连接，把旋转运动转换为液压缸活塞的线性运动，用于控制安装在筒体3内第一液压缸2的活塞2-2的行程。
[0110] 压力传感器6，使用了SIEMENS SITRANS P200压力传感器，压力传感器6的标准输出为4-20mA，可以连接大多数工业控制器。
[0111] 压力传感器6安装在第二液压缸7和第一液压缸2之间，接入液压系统的SIEMENS SITRANS P200压力传感器能够防止设备泄漏及控制夹钳上的力。
[0112] 图2显示根据本实用新型的一个实施例的夹钳闭合工作示意图。
[0113] 在图1和图2所示的实施例中，控制系统8可根据使用环境要求进行安装。如在放射性环境中使用时考虑到
电机与传感器对电离辐射的敏感性，可把控制系统8安装在非辐照环境的控制室内，或者非电离辐射环境的控制台上。装置中卷线轮5的参数根据夹钳机构末端与控制系统8之间的距离及软管的参数进行设计。
[0114] 在本实用新型的一个实施例中使用由两个通过软管4相连的相同单向液压缸组成的液压传动。由于工作液(该情况下使用水)压缩率低，力能够从一个缸体的活塞杆传送至另一个缸体的活塞杆。使用液压传动控制活塞连接杆的位置及传送夹持力。
[0115] 在本实用新型的一个实施例中，由于夹钳用在含有放射性污染的水中进行工作，故第一液压缸2被安装在一个密闭的筒体3内如图4A所示，筒体3的上端盖3-1有供液压软管4通过的孔，使用了耐辐照材料制作的液压
密封件。同时上端盖3-1设计有安装吊装栓的两个对称孔。吊装栓用于液压缸的装配与运输，同时也是夹钳工作时使用外部起吊设备的辅助工具。筒体3下端与夹钳机构1的转接座1-3连接，转接座1-3在连接筒体3 的同时也起到了对夹钳壳体3-2下端密封的作用。
[0116] 在本实用新型的一个实施例中，第一液压缸2和第二液压缸7都是单向液压缸均要借助弹簧2-4实现返回运动。如第一液压缸2要借助弹簧2-4 实现活塞2-2返回初始位置的功能。活塞2-2下行压缩弹簧2-4时夹钳闭合，弹簧2-4伸开时靠本身弹力迫使活塞2-2上行复位到初始位置时夹钳张开。
[0117] 在本实用新型的一个实施例中，图5是夹钳机构示意图，如图5所示夹钳机构1包括转换座1-3、夹趾1-1、控制板1-2。转接座1-3是一个结构复杂的异形件结构，通过自身外螺纹与装有第一液压缸2的筒体3 连接，同时通过转换座1-3本身轴向台阶通孔1-31和销孔1-34使用螺杆及销轴与第一液压缸2的下法兰2-5连接，实现了第一液压缸2和夹钳机构1的机械连接及力的传递。
[0118] 参阅图5所示，夹趾1-1和转换座1-3是通过阶梯销轴连接的，夹趾 1-1以阶梯销轴为中心，在一个设计好的满足夹趾张开闭合需要的角度范围内(本实用新型角度＝4.5°)做径向运动。当第一液压缸2进入工况状态时，活塞2-2带动第一活塞连接杆2-6下行压缩弹簧2-4，此时装在第一活塞连接杆2-6上的控制板1-2跟着第一活塞连接杆2-6一起做下行运动。控制板1-2通过销轴1-21止推垫圈1-22及夹趾1-1本身的垂直长槽1-13 与夹趾1-1连在一起，控制板1-2的上下运动轨迹受夹趾1-1垂直长槽1-13 的约束。在控制板1-2下行的同时，与控制板1-2装在一起的三个夹趾1-1 同时闭合，直至夹紧工件，确认工件夹紧后，夹钳机构1开始提取工件到目的位置。反之活塞2-2与第一活塞连接杆2-6受弹簧2-4弹力的作用上行到达初始位置时，三个夹趾1-1同时张开。
[0119] 参阅图6所示，控制板1-2安装在第一活塞连接杆2-6上，夹趾1-1 和控制板1-2使用销轴1-21和止退垫圈1-22装配在一起构成了夹钳运动结构关系。夹趾1-1安装在控制板1-2的均布径向长槽1-13中，控制板1-2 上与径向长槽1-13垂直的销孔1-24是一个贯穿孔，用于销轴1-21把夹趾 1-1和控制板1-2连接固定在一起，销轴1-21又通过夹趾1-1上的垂直长槽1-13，在连接控制板1-2和夹趾1-1的同时固定了夹趾1-1与第一活塞连接杆2-6的相对位置。这个结构使控制板1-2可以沿着夹趾主体1-11上的垂直长槽1-13上下运动，得以实现了夹钳的张开闭合功能。
[0120] 参阅图7所示，控制板1-2是设有均布在圆周面上的三个翼板上的三个径向长槽1-23及与径向长槽1-23垂直的销孔1-24的圆形零件，三个夹趾1-1在控制板1-2的轴向(第一活塞连接杆2-6)带动下，通过夹趾1-1 本身的垂直长槽1-13的运动轨迹实现夹钳机构1的夹持功能。控制板1-2 上三个径向长槽1-23和销孔1-24的位置度决定了三个夹趾1-1运动的一致性和准确度。
[0121] 参阅图8A、图8B所示，夹趾1-1由夹趾主体1-11和夹爪1-12焊接而成。本实用新型实施例设有三个夹趾1-1。夹趾1-1的结构根据待夹持工件的形状和尺寸决定，同时也需要考虑夹持空间对夹趾形状及尺寸的限制。夹趾1-1的几何形状可以使夹趾同时在最少两个接触面上包容待夹持工件即垂直端面和径向圆柱面，并且通过夹趾1-1材料的选择，设计理论计算和设计实验保证夹趾1-1在达到设计夹持力的情况下，夹趾不会发生形变影响夹钳的功能。需要强调的是夹趾1-1进行了模块化设计，与转换座1-3 的连接是标准设计，夹趾1-1可以按照被夹持工件的尺寸、形状及夹持空间的尺寸要求进行设计和更换。
[0122] 图8B是夹趾俯视图，在该图中显示了夹爪1-12形状，需要说明的是图8B中夹爪形状的设计可以变化，图示的实施例仅仅是说明之用。
[0123] 参阅图9A所示，转换座1-3是第一液压缸2与夹钳机构1的连接零件，也是夹趾1-1的载体和夹钳机构1的承重零件。转接座1-3通过自身外螺纹与装有第一液压缸2的筒体3内螺纹连接，还通过转接座1-3本身轴向台阶通孔1-31和1-34销孔使用螺杆和销轴与第一液压缸2的下法兰2-5连接，同时通过三个均布阶梯孔1-36与三个夹趾1-1连接，上述构件的连接构成完整的夹钳本体装置。
[0124] 参阅图9B所示转接座1-3，圆柱体上设计有1-31台阶通孔和1-34销孔。转接座1-3的下部是一个与控制板1-2结构相似并相对应的均布360°的等分爪1-32结构。等分爪1-32中间设计有等分槽1-33和阶梯孔 1-36。转接座1-3设计结构是圆柱面、螺纹、孔、等分爪、等分槽等多种形面的组合。转接座1-3主要使用
车床和加工中心等设备的车、铣、钻等多道工序加工完成，特别是等分槽1-33槽宽较小，槽高大于槽宽，故不能使用大直径
铣刀加工，
铣削时刚性不好，有一定的加工难度。
[0125] 转接座1-3既是夹钳机构1的组成零件，又是实现夹钳机抅1与第一液压缸2连接的零件，还是夹钳机构的承重零件，既对筒体3具有密封作用，又对夹趾1-1具有定位的作用，转接座1-3的功能决定了其结构形状的复杂，其形状的复杂决定了工艺的难度，其形状、结构和加工方法属异形件类零件，按照核电站用设备的安全及
质量要求，根据以往设备设计和使用经验对材料选用及加工精度进行了相应规定。
[0126] 参阅图10所示。图10是控制系统8示意图，图中显示了直线传动器 8-1，联轴节(铰链)8-2及第二液压缸7的连接关系。从图10中可以看到联轴节(铰链)8-2把直线传动器8-1的输出端与第二液压缸7的活塞连接杆7-6连接在一起，得以把直线传动器8-1的旋转运动变成第二液压缸7 活塞的直线运动。
[0127] 本实用新型的工作原理是：将第一液压缸2的活塞2-2的往复直线运动通过第一活塞连接杆2-6及控制板1-2转
化成夹趾1-1的径向运动。夹趾1-1的长度主要由待夹持工件的形状确定。另一个先决条件是待夹持工件呈现密集分布，对夹趾1-1形状及尺寸要求严格。且要求夹趾1-1的工作角度要小。根据这些条件，确定了夹趾和夹钳控制板1相互之间的最佳工作逻辑关系。
[0128] 夹钳运动如图11所示，第一液压缸2的第一活塞连接杆2-6的工作公称行程h＝40mm。夹趾1-1的工作行程b＝4.5°。弹簧2-4、第一活塞连接杆 2-6与控制板1-2的的复合几何结构在保证夹趾1-1的工作行程的同时，使第一活塞连接杆2-6的行程不受严格限制具有一定的设计冗余量，这个冗余设计能够更好的控制夹钳机构1的夹持位置及夹持安全。同时不改变夹趾1-1的工作行程角度，保证夹趾1-1在狭小空间的安全工作。
[0129] 如图12所示，液压传动是两个带回位弹簧且通过软管4相互连通的单向液压缸的闭环传送。液压缸的活塞连接杆工作时，液压缸腔体内产生的压力由压力传感器6控制。使用阀门2-7向系统中充入工作液，并在充液过程中从系统中排出空气。工作压力根据所需的传动动态
刚度条件选择。
[0130] 由于工作液(该情况下使用水)压缩率低，力能够从一个缸体的活塞连接杆传送至另一个缸体的活塞连接杆。使用弹簧实现活塞连接杆在液压缸内的返回运动。液压传动装置还包括压力传感器6。该传感器6能够防止装置泄漏并且能够控制夹钳压紧力。卷线轮5自动缠绕提升了系统的机动性和范围，并防止软管松弛。
[0131] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单
修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
