螺栓旋擰機器人試驗臺架的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種螺栓旋擰機器人試驗臺架，包括支撐架、主螺栓懸掛裝置、大蓋螺母旋轉裝置、工作平臺、螺紋套筒、主螺栓以及大蓋螺母；主螺栓懸掛裝置和大蓋螺母旋轉裝置設置于支撐架，且大蓋螺母旋轉裝置設置于主螺栓懸掛裝置下方，工作平臺設置于支撐架上端，大蓋螺母螺紋連接于主螺栓；螺栓旋擰機器人控制主螺栓擰入或擰出螺紋套筒，主螺栓懸掛裝置可動地連接或脫離主螺栓以定位主螺栓，大蓋螺母旋轉裝置驅動大蓋螺母旋轉以使大蓋螺母相對主螺栓上下移動。該螺栓旋擰機器人試驗臺架輔助螺栓旋擰機器人工作，模擬螺栓旋擰機器人于反應堆壓力容器上的工作過程，測試螺栓旋擰機器人對主螺栓的識別及各項旋擰性能參數(shù)。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種機械設備，尤其涉及一種試驗臺架。 螺栓旋擰機器人試驗臺架

【背景技術】
[0002] 核電站反應堆壓力容器各部件間的密封面相貼合，通過主螺栓連接各部件間的密 封面，使得反應堆壓力容器保持密封。各部件間用于貼合并連接的密封面精度極高，稍有磕 碰影響到密封面的精度，極有可能造成反應堆壓力容器內(nèi)核輻射物質(zhì)逸出。
[0003] 目前，旋擰主螺栓的工作均為人工手動作業(yè)，作業(yè)質(zhì)量不穩(wěn)定，反應堆壓力容器的 密封性能無法保障；此外，核反應堆停堆后，反應堆壓力容器內(nèi)輻射劑量仍較高，作業(yè)人員 需要穿著笨重的防輻射服進行作業(yè)，且即使穿著防輻射服仍會受到較高的輻射，作業(yè)環(huán)境 非常惡劣，對人身傷害較大。對此，需要一種螺栓旋擰設備，通過螺栓旋擰設備的機械操作 取代人工手動操作；同時亦需要一種試驗檢測裝置，以對螺栓旋擰設備進行檢測和模擬試 驗，以保障螺栓旋擰設備的性能，減少故障發(fā)生。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型的目的是提供一種試驗臺架，通過于該試驗臺架上對螺栓旋擰機器人 進行模擬試驗，并于試驗過程中檢測螺栓旋擰機器人的各參數(shù)并進行調(diào)試，使得螺栓旋擰 機器人能夠順利擰入和擰出反應堆壓力容器上的主螺栓。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型公開了一種螺栓旋擰機器人試驗臺架，其包括支 撐架、主螺栓懸掛裝置、大蓋螺母旋轉裝置、工作平臺、螺紋套筒、主螺栓以及大蓋螺母；所 述主螺栓懸掛裝置和所述大蓋螺母旋轉裝置設置于所述支撐架上，且所述大蓋螺母旋轉 裝置設置于所述主螺栓懸掛裝置下方，所述工作平臺設置于所述支撐架上端以承載螺栓旋 擰機器人，所述大蓋螺母螺紋連接于所述主螺栓；所述螺栓旋擰機器人控制所述主螺栓擰 入或擰出所述螺紋套筒，所述主螺栓懸掛裝置可動地連接或脫離所述主螺栓以定位所述主 螺栓，所述大蓋螺母旋轉裝置驅動所述大蓋螺母旋轉以使所述大蓋螺母相對所述主螺栓上 下移動。
[0006] 根據(jù)本實用新型提供的螺栓旋擰機器人試驗臺架，工作平臺承載螺栓旋擰機器 人，使得螺栓旋擰機器人位于主螺栓的上方；當螺栓旋擰機器人控制主螺栓擰入螺紋套筒 后，主螺栓被螺紋套筒定位，當螺栓旋擰機器人控制主螺栓擰出螺紋套筒后，主螺栓被主螺 栓懸掛裝置的懸掛螺母懸掛在第一支撐板上，使得主螺栓被定位在螺紋套筒的上方；根據(jù) 本實用新型提供的螺栓旋擰機器人試驗臺架，無論主螺栓擰入螺紋套筒抑或擰出螺紋套 筒，主螺栓均處于被可靠定位的狀態(tài)；大蓋螺母旋轉裝置驅動大蓋螺母相對主螺栓上下移 動，以模擬將大蓋螺母與主螺栓相擰松或擰緊；該螺栓旋擰機器人試驗臺架輔助螺栓旋擰 機器人工作，模擬螺栓旋擰機器人于反應堆壓力容器上的工作過程，測試螺栓旋擰機器人 的各項性能參數(shù)，從而減少甚至避免螺栓旋擰機器人在工作中可能發(fā)生的故障。
[0007] 較佳的，所述主螺栓懸掛裝置包括固定連接于所述支撐架的第一支撐板、位于所 述第一支撐板上側的懸掛螺母、及驅動所述懸掛螺母旋轉以使所述懸掛螺母相對主螺栓堅 向移動的第一螺母旋轉機構；所述懸掛螺母和所述螺紋套筒的軸心位于同一直線上，所述 第一支撐板上開設有供所述主螺栓穿過的第一穿孔；當螺栓旋擰機器人控制主螺栓擰出螺 紋套筒后，螺栓旋擰機器人的機械手臂繼續(xù)帶動主螺栓向上移動并穿過第一穿孔，懸掛螺 母在主螺栓的帶動下向上運動；當主螺栓被提升至預設位置后，第一螺母旋轉機構驅動懸 掛螺母旋轉，以使懸掛螺母相對主螺栓向下旋擰至初始位置，第一支撐板支撐懸掛螺母及 與懸掛螺母螺紋連接的主螺栓，使得主螺栓保持在螺紋套筒的上方。
[0008] 具體地，所述主螺栓上端設置有用于與所述螺栓旋擰機器人相連接的適配器；主 螺栓與螺栓旋擰機器人通過適配器連接，使得螺栓旋擰機器人方便地驅動主螺栓旋轉升 降，以擰入或擰出螺紋套筒，同時亦可于堅直方向對主螺栓施力，以減少與主螺栓相連接的 螺紋的受力，避免螺紋受力過大而受損。
[0009] 較佳的，所述大蓋螺母旋轉裝置包括固定連接于所述支撐架以承載所述大蓋螺母 的第二支撐板，及驅動所述大蓋螺母旋轉以使所述大蓋螺母相對所述主螺栓上下移動的大 蓋螺母旋轉機構；所述第二支撐板上開設有第二穿孔，所述主螺栓穿設于所述第二穿孔； 大蓋螺母旋轉裝置位于主螺栓懸掛裝置下方，且位于螺紋套筒上方，大蓋螺母旋轉裝置驅 動大蓋螺母相對主螺栓上下移動，以模擬將大蓋螺母與主螺栓相擰松或擰緊。
[0010] 具體地，所述工作平臺呈弧形結構，所述主螺栓懸掛裝置、所述螺紋套筒、及所述 主螺栓沿所述工作平臺弧形結構的中心弧線排列設置；弧形結構的工作平臺模擬反應堆壓 力容器的形狀，從而方便地模擬螺栓旋擰機器人的移動過程；螺栓旋擰機器人沿工作平臺 移動以依次驅動多個主螺栓的擰入和擰出，從而檢測螺旋旋轉機器人的性能。
[0011] 具體地，所述工作平臺兩端分別設置有限位緩沖裝置；所述限位緩沖裝置防止螺 栓旋擰機器人脫離工作平臺，并為機器人可能撞向限位緩沖裝置時提供緩沖。進一步的，所 述螺栓旋擰機器人上設置有距離紅外傳感器；限位緩沖裝置模擬障礙物，與距離紅外傳感 器相配合，以測試螺栓旋擰機器人的障礙物檢測功能，并當距離紅外傳感器測得螺栓旋擰 機器人行進方向上有障礙物時，控制螺栓旋擰機器人停止行進并報警。
[0012] 具體地，所述工作平臺上設置有為所述螺栓旋擰機器人水平移動提供導向的軌 道。
[0013] 具體地，所述工作平臺上設置有可調(diào)式的力矩限制器，所述力矩限制器用于與所 述螺栓旋擰機器人連接；力矩限制器限制和測試螺栓旋擰機器人驅動主螺栓旋轉的性能和 力矩保護功能。
[0014] 具體地，所述工作平臺于任一所述主螺栓對應的位置處設置有一螺栓識別器，通 過所述定位傳感器與所述螺栓識別器的配合使用，實現(xiàn)螺栓旋擰機器人的水平精確定位 和自動識別主螺栓編號。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型螺栓旋擰機器人試驗臺架的俯視圖。
[0016] 圖2為本實用新型螺栓旋擰機器人試驗臺架與螺栓旋擰機器人的組裝結構于圖1 中A-A方向上的的剖視圖。
[0017] 圖3為圖2中C部的放大圖。
[0018] 圖4為圖2中D部的放大圖。
[0019] 圖5為圖2中E部的放大圖。
[0020] 圖6為圖1中B-B方向上的剖視圖。

【具體實施方式】
[0021] 為詳細說明本實用新型的技術內(nèi)容、構造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結合實施 方式并配合附圖詳予說明。
[0022] 如圖1-2的螺栓旋擰機器人試驗臺架，包括支撐架100、主螺栓懸掛裝置200、大蓋 螺母旋轉裝置300、工作平臺400、螺紋套筒500、主螺栓600以及大蓋螺母800 ;其中，螺紋 套筒500與底板通過螺栓固定連接，以模擬反應堆壓力容器密封面上的螺紋孔；主螺栓600 堅直設置于螺栓旋擰機器人700和螺紋套筒500之間，主螺栓懸掛裝置200和大蓋螺母旋 轉裝置300設置于支撐架100上，且大蓋螺母旋轉裝置300設置于主螺栓懸掛裝置200下 方，工作平臺400設置于支撐架100上端以承載螺栓旋擰機器人700,大蓋螺母800螺紋連 接于主螺栓600的中部；螺栓旋擰機器人700控制主螺栓600擰入或擰出螺紋套筒500,主 螺栓懸掛裝置200可動地連接或脫離主螺栓600以定位主螺栓600,大蓋螺母旋轉裝置300 驅動大蓋螺母800旋轉以使大蓋螺母800相對主螺栓600上下移動。結合圖3-圖6所示， 更具體的：
[0023] 工作平臺400呈弧形結構，弧形結構的工作平臺400模擬反應堆壓力容器的形狀； 承載于工作平臺400上的螺栓旋擰機器人700沿工作平臺400做弧線運動，從而方便地模 擬螺栓旋擰機器人700的水平移動過程。如圖3和圖6所示，工作平臺400上方設置有軌 道420,軌道420依工作平臺400的形狀設置成弧形，軌道420 -方面作為螺栓旋擰機器人 700的承載面，同時也為螺栓旋擰機器人700沿軌道420移動提供導向；進一步的，軌道420 側面安裝有鏈條421，螺栓旋擰機器人700的下側設有鏈輪720,鏈輪720轉動使得鏈輪720 相對與之嚙合的鏈條421滾動，以驅動螺栓旋擰機器人700相對工作平臺400移動，從而控 制螺栓旋擰機器人700移動至目標位置。工作平臺400的兩端具有限位緩沖裝置410,以 防止螺栓旋擰機器人700脫離工作平臺400,同時在螺栓旋擰機器人700撞擊工作平臺400 兩端時提供緩沖；螺栓旋擰機器人700上設置有距離紅外傳感器（圖中未示），距離紅外傳 感器與限位緩沖裝置410相配合，以測試螺栓旋擰機器人700的障礙物檢測功能，并當距離 紅外傳感器測得螺栓旋擰機器人700行進方向上有障礙物時，控制螺栓旋擰機器人700停 止行進并報警。如圖1所示，工作平臺400上，于主螺栓600的對應位置處設置有螺栓識別 器440,該螺栓識別器440與設置于螺栓旋擰機器人700上的定位傳感器相配合，實現(xiàn)螺栓 旋擰機器人700的自動水平精確定位和自動識別主螺栓600的編號，從而判斷螺栓旋擰機 器人700的當前位置；工作平臺400上還設置有可調(diào)式的力矩限制器430,力矩限制器430 與螺栓旋擰機器人700連接，通過調(diào)節(jié)力矩限制器430的力矩限制值，以試驗螺栓旋擰機器 人700的力矩保護功能。
[0024] 主螺栓懸掛裝置200、大蓋螺母旋轉裝置300、螺紋套筒500、主螺栓600及大蓋螺 母800沿工作平臺400弧形結構的中心弧線等距排列設置有多個；螺栓旋擰機器人700于 工作平臺400上沿軌道420移動，從而檢測螺栓旋擰機器人700的水平運動和定位功能。
[0025] 如圖2所示，主螺栓600上端設置有用于與螺栓旋擰機器人700相連接的適配器 610 ;主螺栓600與螺栓旋擰機器人700通過適配器610連接，使得螺栓旋擰機器人700可 以方便地連接或脫離主螺栓600,從而驅動主螺栓600擰入或擰出螺紋套筒500,同時亦可 于堅直方向對主螺栓600施力，以減少與主螺栓600螺紋連接的壓力容器上的螺紋孔受力， 避免螺紋孔的螺紋面受力過大而受損。
[0026] 如圖2和圖4所示，主螺栓懸掛裝置200包括第一支撐板210、懸掛螺母220和第 一螺母旋轉機構230。第一支撐板210固定連接于支撐架100,且第一支撐板210與工作平 臺400相平行；第一支撐板210的上方開設有定位凹槽211，懸掛螺母220可動地設置于定 位凹槽211內(nèi)，且懸掛螺母220與螺紋套筒500的軸心位于同一直線上；第一支撐板210對 應懸掛螺母220和螺紋套筒500還開設有第一穿孔212,第一穿孔212用于供主螺栓600穿 過；第一螺母旋轉機構230固定連接于支撐架100,且第一螺母旋轉機構230的輸出端與懸 掛螺母220通過齒輪連接，以驅動懸掛螺母220旋轉使得懸掛螺母220相對主螺栓600堅 向移動。具體地，第一螺母旋轉機構230的輸出端為一齒輪，懸掛螺母220的外壁設有哨合 齒，第一螺母旋轉機構230的輸出端與懸掛螺母220外壁的哨合齒相哨合，從而驅動懸掛螺 母220旋轉。當螺栓旋擰機器人700控制主螺栓600擰出螺紋套筒500后，螺栓旋擰機器 人700繼續(xù)提升主螺栓600向上移動并穿過第一穿孔212,懸掛螺母220在主螺栓600的帶 動下向上運動，當主螺栓600提升至預設位置后，第一螺母旋轉機構230驅動懸掛螺母220 旋轉，以使懸掛螺母220相對主螺栓600向下移動至初始高度位置，第一支撐板210支撐懸 掛螺母220及與懸掛螺母220螺紋連接的主螺栓600,使得主螺栓600保持在螺紋套筒500 的上方。
[0027] 進一步地，當主螺栓600與螺紋套筒500螺紋連接時，懸掛螺母220位于主螺栓 600的上方，且懸掛螺母220與主螺栓600沒有接觸；螺栓旋擰機器人700的機械手臂710 向下移動穿過第一穿孔212,并通過適配器610與主螺栓600連接，主螺栓600在螺栓旋擰 機器人700的驅動下旋轉向上并脫離螺紋套筒500,主螺栓600脫離螺紋套筒500后，機械 手臂710停止旋擰操作并繼續(xù)提升主螺栓600向上堅直運動，同時懸掛螺母220在主螺栓 600的推頂下向上移動；當主螺栓600提升至預設位置后，懸掛螺母220在第一螺母旋轉機 構230驅動下旋轉并與主螺栓600螺紋連接，直至懸掛螺母220相對主螺栓600向下移動 至懸掛螺母220容置于定位凹槽211內(nèi)，懸掛螺母220的下側面與定位凹槽211的底面相 抵頂，從而將主螺栓600懸掛至螺紋套筒500的上方。
[0028] 如圖2和圖6所示，大蓋螺母旋轉裝置300位于主螺栓懸掛裝置200下方。大蓋 螺母旋轉裝置300包括第二支撐板310和大蓋螺母旋轉機構320,其中，第二支撐板310固 定連接于支撐架100,大蓋螺母800設置于第二支撐板310的上側面，S卩，第二支撐板310承 載大蓋螺母800 ;大蓋螺母旋轉機構320驅動大蓋螺母800旋轉以使大蓋螺母800相對主 螺栓600上下移動，以模擬將大蓋螺母800與主螺栓600相擰松或擰緊的過程。第二支撐 板310對應大蓋螺母800和螺紋套筒500還開設有第二穿孔311，主螺栓600穿設于第二穿 孔 311。
[0029] 主螺栓600與螺紋套筒500螺紋連接時，主螺栓600穿過第二穿孔311，大蓋螺母 800與主螺栓600螺紋連接，且大蓋螺母800的下側面抵頂于第二支撐板310的上側面，以 模擬大蓋螺母800相對主螺栓600擰緊的狀態(tài)；當螺栓旋擰機器人700控制主螺栓600擰 出螺紋套筒500之前，大蓋螺母旋轉機構320驅動大蓋螺母800旋轉以使大蓋螺母800的 下側面與第二支撐板310的上側面不相抵頂，S卩，將大蓋螺母800擰松，隨后，螺栓旋擰機器 人700控制主螺栓600擰出螺紋套筒500 ;當螺栓旋擰機器人700控制主螺栓600擰入到 螺紋套筒500后，大蓋螺母旋轉機構320驅動大蓋螺母800旋轉，以使大蓋螺母800相對主 螺栓600向下移動至初始高度位置，以模擬大蓋螺母800相對主螺栓600擰緊的過程。
[0030] 結合圖1-圖6所示，對本實用新型螺栓旋擰機器人試驗臺架的工作過程做一詳細 說明：
[0031] 螺栓旋擰機器人700沿軌道420移動至一主螺栓600的上方；螺栓旋擰機器人700 的機械手臂710向下移動穿過第一穿孔212,并通過適配器610與主螺栓600連接；大蓋螺 母旋轉機構320驅動大蓋螺母800旋轉以使大蓋螺母800的下側面與第二支撐板310的上 側面不相抵頂，即，將大蓋螺母800擰松；主螺栓600在螺栓旋擰機器人700的驅動下旋轉 向上并脫離螺紋套筒500,主螺栓600脫離螺紋套筒500后，螺栓旋擰機器人700停止旋擰 主螺栓600,并繼續(xù)提升主螺栓600堅直向上，懸掛螺母220在主螺栓600的推頂下向上移 動，大蓋螺母800隨主螺栓600 -起向上移動；當主螺栓600提升至預設位置后，第一螺母 旋轉機構230驅動懸掛螺母220旋轉，以使懸掛螺母220與主螺栓600螺紋連接并相對主 螺栓600向下移動至初始高度位置，S卩，懸掛螺母220容置于定位凹槽211內(nèi)，懸掛螺母220 的下側面與定位凹槽211的底面相抵頂，從而將主螺栓600懸掛至螺紋套筒500的上方；螺 栓旋擰機器人700的機械手臂710與適配器610脫離，機械手臂710上升至初始高度，即完 成了對一主螺栓600的擰出操，螺栓旋擰機器人700水平移動定位至下一個主螺栓600,進 行相同操作；上述操作多次進行，直至擰出全部主螺栓600。
[0032] 螺栓旋擰機器人700將主螺栓600擰入螺紋套筒500時，只需反向操作上述步驟 即可。
[0033] 根據(jù)本實用新型提供的螺栓旋擰機器人試驗臺架，弧形結構的工作平臺400模擬 反應堆壓力容器的形狀，承載于工作平臺400上的螺栓旋擰機器人700沿工作平臺400做 弧線運動，從而方便地模擬螺栓旋擰機器人700的移動過程；與底板固定連接的螺紋套筒 500模擬反應堆壓力容器密封面上的螺紋孔；主螺栓懸掛裝置200懸掛定位主螺栓600,使 得主螺栓600擰出螺紋套筒500后，將主螺栓600懸掛在螺紋套筒500的上方，從而使得螺 栓旋擰機器人700可以方便地往復旋擰主螺栓600 ;大蓋螺母旋轉裝置300驅動大蓋螺母 800相對主螺栓600上下移動，以模擬將大蓋螺母800與主螺栓600相擰松或擰緊的過程。 該螺栓旋擰機器人試驗臺架輔助螺栓旋擰機器人700工作，模擬螺栓旋擰機器人700于反 應堆壓力容器上的工作過程，測試螺栓旋擰機器人700的各項性能參數(shù)。
[〇〇34] 以上所揭露的僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，當然不能以此來限定本實用新 型之權利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋 的范圍。
【權利要求】
1. 一種螺栓旋擰機器人試驗臺架，其特征在于：包括支撐架、主螺栓懸掛裝置、大蓋螺 母旋轉裝置、工作平臺、螺紋套筒、主螺栓以及大蓋螺母；所述主螺栓懸掛裝置和所述大蓋 螺母旋轉裝置設置于所述支撐架上，且所述大蓋螺母旋轉裝置設置于所述主螺栓懸掛裝置 下方，所述工作平臺設置于所述支撐架上端以承載螺栓旋擰機器人，所述大蓋螺母螺紋連 接于所述主螺栓；所述螺栓旋擰機器人控制所述主螺栓擰入或擰出所述螺紋套筒，所述主 螺栓懸掛裝置可動地連接或脫離所述主螺栓以定位所述主螺栓，所述大蓋螺母旋轉裝置驅 動所述大蓋螺母旋轉以使所述大蓋螺母相對所述主螺栓上下移動。
2. 如權利要求1所述的螺栓旋擰機器人試驗臺架，其特征在于：所述主螺栓懸掛裝置 包括固定連接于所述支撐架的第一支撐板、位于所述第一支撐板上側的懸掛螺母、及驅動 所述懸掛螺母旋轉以使所述懸掛螺母相對所述主螺栓堅向移動的第一螺母旋轉機構；所述 懸掛螺母和所述螺紋套筒的軸心位于同一直線上，所述第一支撐板上開設有供所述主螺栓 穿過的第一穿孔。
3. 如權利要求2所述的螺栓旋擰機器人試驗臺架，其特征在于：所述主螺栓上端設置 有用于與所述螺栓旋擰機器人相連接的適配器。
4. 如權利要求1所述的螺栓旋擰機器人試驗臺架，其特征在于：所述大蓋螺母旋轉裝 置包括固定連接于所述支撐架以承載所述大蓋螺母的第二支撐板，及驅動所述大蓋螺母旋 轉以使所述大蓋螺母相對所述主螺栓上下移動的大蓋螺母旋轉機構；所述第二支撐板上開 設有第二穿孔，所述主螺栓穿設于所述第二穿孔。
5. 如權利要求1所述的螺栓旋擰機器人試驗臺架，其特征在于：所述工作平臺呈弧形 結構，所述主螺栓懸掛裝置、所述螺紋套筒及所述主螺栓沿所述工作平臺弧形結構的中心 弧線排列設置。
6. 如權利要求5所述的螺栓旋擰機器人試驗臺架，其特征在于：所述工作平臺兩端分 別設置有限位緩沖裝置。
7. 如權利要求5所述的螺栓旋擰機器人試驗臺架，其特征在于：所述工作平臺上設置 有為所述螺栓旋擰機器人水平移動提供導向的軌道。
8. 如權利要求5所述的螺栓旋擰機器人試驗臺架，其特征在于：所述工作平臺上設置 有可調(diào)式的力矩限制器，所述力矩限制器用于與所述螺栓旋擰機器人的機械手臂連接，以 測試所述螺栓旋擰機器人的機械手臂旋擰所述主螺栓的力矩保護功能。
9. 如權利要求5所述的螺栓旋擰機器人試驗臺架，其特征在于：所述工作平臺于任一 所述主螺栓對應的位置處設置有一螺栓識別器，所述螺栓識別器用于與設置于所述螺栓旋 擰機器人上的定位傳感器相配合，以定位識別所述主螺栓編號。
【文檔編號】G01M99/00GK203881556SQ201420316665
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權日:2014年6月13日
【發(fā)明者】劉治, 吳玉, 王愛麗, 李志 , 李曉, 劉青松 申請人:中科華核電技術研究院有限公司, 中國廣核集團有限公司