一種機械臂及基于該機械臂的檢測機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機械臂及基于該機械臂的檢測機器人。其中機械臂包括具有第一關節(jié)、可伸縮的第二關節(jié)及第一探頭的第一掃查臂；第一關節(jié)的輸出軸與第二關節(jié)的一端連接，用于通過旋轉帶動第二關節(jié)擺動；第一探頭安裝于第二關節(jié)的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測；或；機械臂包括具有第一關節(jié)、可伸縮的第二關節(jié)、可旋轉的第三關節(jié)及第一探頭的第一掃查臂，第三關節(jié)的旋轉軸心線的延伸方向與第二關節(jié)的伸縮方向相同；第一關節(jié)的輸出軸與第二關節(jié)的一端連接，用于通過旋轉帶動第二關節(jié)擺動；第三關節(jié)的一端與第二關節(jié)的另一端連接；第一探頭安裝于第三關節(jié)的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測。通過本發(fā)明可實現(xiàn)高效準確的檢測。
【專利說明】一種機械臂及基于該機械臂的檢測機器人
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于核電站在役檢查無損檢測領域，尤其涉及一種用于CEPR型核電站反應堆壓力容器檢測的機械臂及基于該機械臂的檢測機器人。
【背景技術】
[0002]核反應堆壓力容器是核電站最為重要的部件之一，是核電廠整個壽期內(nèi)唯一不可更換的大型部件。圖1所示為現(xiàn)有技術中CEPR型核反應堆壓力容器的結構示意圖。結合圖1所示，壓力容器I包括筒體10、法蘭11、半球形的下封頭12、管嘴13。其中，筒體10由自上至下依次相焊接的管嘴段筒體101、堆芯段筒體102以及過渡環(huán)段筒體103組成。管嘴段筒體101的上部與所述法蘭11相焊接，法蘭11的上端面上沿其周向開設有一圈螺栓孔111，螺栓孔111用于連接半球形的上封頭以及在檢測時用于插設導向柱，法蘭11具有與該圈螺栓孔111正對的一圈螺栓孔韌帶區(qū)112。管嘴段筒體101沿其周向間隔地開設有多個管嘴13，部分管嘴13用于與進水主管道(圖中未示出)相連通、另一部分管嘴13用于與出水主管道(圖中未示出)相連通，管嘴13的末端焊接有一圈安全端14，安全端14與進水/出水主管道相焊接，安全端14與管嘴13為異種金屬焊接。過渡環(huán)段筒體103的內(nèi)壁上沿其軸向間隔地開設有多個導向塊16，導向塊16與過渡環(huán)段筒體103相焊接。壓力容器I的基體金屬的所有內(nèi)壁上均焊接有一層用于防腐內(nèi)部堆焊層。整個壓力容器I的役前/在役的檢查項包括:a、內(nèi)部堆焊層掃查山、過渡環(huán)段與各導向塊16之間的連接焊縫掃查；c、法蘭11的螺栓孔111螺紋掃查；d、管嘴段筒體101與管嘴13之間的連接焊縫掃查；e、管嘴13與安全端14之間的異種金屬連接焊縫掃查；f、管嘴段筒體101與堆芯段筒體102之間、堆芯段筒體102與過渡環(huán)段筒體103之間的環(huán)焊縫掃查；g、過渡環(huán)段筒體103與下封頭12之間的環(huán)焊縫掃查；h、基體金屬與內(nèi)部堆焊層之間的結合區(qū)掃查；1、法蘭11的螺栓孔韌帶區(qū)112掃查。。
[0003]為確定核反應堆壓力容器的質(zhì)量，核電廠和核動力裝置的檢驗規(guī)范和大綱中，對壓力容器上的各焊縫及筒體、下封頭在內(nèi)的堆焊層等提出了無損檢測的強制性要求，并指定分別在投入運行前和運行一定時間間隔后對壓力容器實施役前和在役檢查。
[0004]對反應堆壓力容器筒體和下封頭進行超聲檢查通常有水浸聚焦檢查和接觸式檢查兩大類，其中接觸式檢查又可分為常規(guī)探頭檢查和相控陣探頭檢查。其中接觸式常規(guī)探頭必須與壓力容器表面保持貼合。而對焊縫的檢查需要使多種角度的探頭超聲波分別從兩側打到焊縫上。
[0005]現(xiàn)有的檢測方案，掃查臂的設計要么其梳狀掃查軌跡與反應堆壓力容器下封頭焊縫的形狀不匹配，掃查效率低，要么掃查臂端部的探頭與下封頭內(nèi)壁無法貼合。而且EPR堆型下封頭半徑與圓筒體半徑尺寸有較大差異，現(xiàn)有的設計往往不能兼顧圓筒體和下封頭的掃查。
[0006]上述問題同樣也發(fā)生在具有類似形狀的容器上。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種機械臂及基于機械臂的檢測機器人，以實現(xiàn)弧形和輻射狀掃查，提高掃查效率。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種機械臂，所述機械臂包括第一掃查臂，所述第一掃查臂包括模塊化的第一關節(jié)、可沿自身軸向伸縮的第二關節(jié)及第一探頭；
所述第一關節(jié)的輸出軸與所述第二關節(jié)的一端連接，用于通過旋轉帶動所述第二關節(jié)擺動；
所述第一探頭安裝于所述第二關節(jié)的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測；
或.所述機械臂包括第一掃查臂，所述第一掃查臂包括模塊化的第一關節(jié)、可沿自身軸向伸縮的第二關節(jié)、可繞自身軸心線轉動的第三關節(jié)及第一探頭；所述第三關節(jié)的軸心線的延伸方向與所述第二關節(jié)的伸縮方向相同；
所述第一關節(jié)的輸出軸與所述第二關節(jié)的一端連接，用于通過旋轉帶動所述第二關節(jié)擺動；
所述第三關節(jié)的一端與所述第二關節(jié)的另一端連接；
所述第一探頭安裝于所述第三關節(jié)的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測。
[0009]優(yōu)選的，所述機械臂還包括第二掃查臂；
所述第二掃查臂包括模塊化的可沿自身軸向伸縮的第四關節(jié)及第二探頭，所述第四關節(jié)的一端與所述第一關節(jié)的固定座連接，所述第二探頭安裝于所述第四關節(jié)的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測；
或.所述第二掃查臂包括模塊化的可沿自身軸向伸縮的第四關節(jié)、可繞自身軸心線旋轉動的第五關節(jié)及第二探頭；
所述第五關節(jié)的軸心線的延伸方向與所述第四關節(jié)的伸縮方向相同；
所述第四關節(jié)的一端與所述第一關節(jié)的固定座相連，所述第五關節(jié)的一端與所述第四關節(jié)的另一端連接；所述第二探頭安裝于所述第五關節(jié)的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測。
[0010]優(yōu)選的，所述第一關節(jié)包括:第一固定座、安裝在所述第一固定座上的第一電機組件、由所述第一電機組件驅(qū)動轉動的主動鏈輪、通過鏈條與所述主動鏈輪相傳動的從動鏈輪、與所述從動鏈輪相傳動的蝸輪蝸桿二級減速器；
所述蝸輪蝸桿二級減速器的輸出軸與所述第二關節(jié)的一端可拆卸式的連接，用于通過旋轉帶動所述第二關節(jié)擺動。
[0011]優(yōu)選的，所述第一關節(jié)還包括具有兩個第一同步帶輪以及連接在所述兩個第一同步帶輪之間的同步帶的第一同步帶輪機構和用于檢測所述第一同步帶輪機構轉動角度的
第一編碼器；
其中一個第一同步帶輪與所述蝸輪蝸桿二級減速器的輸出軸相連，另一個第一同步帶輪與所述第一編碼器相連。
[0012]優(yōu)選的，所述第二關節(jié)或所述第四關節(jié)包括:
依次套設的多個伸縮臂、第二電機組件、與所述第二電機組件相連的齒輪副、與所述齒輪副相連的絲杠螺母以及一端與所述絲杠螺母相連且另一端與最內(nèi)側的伸縮臂相連的絲杠螺桿，所述伸縮臂的軸向與所述絲杠螺桿的軸向相平行；所述第二電機組件驅(qū)動所述齒輪副旋轉并進而帶動所述絲杠螺母旋轉；位于兩個伸縮臂之間的伸縮臂上設置有兩個滑輪且每個所述滑輪上繞設有一段繩，所述每段繩的兩端分別固定連接于所述兩個伸縮臂的不同端，同一伸縮臂的不同滑輪上的繩的繞設方向相反；
所述伸縮臂均具有相對的第一端和第二端；
所述第二關節(jié)的最外層的伸縮臂的第一端連接于所述第一關節(jié)的輸出軸，所述第二關節(jié)的最內(nèi)層的伸縮臂的第二端連接于所述第三關節(jié)；
所述第四關節(jié)的最外層的伸縮臂的第一端連接于所述第一關節(jié)的固定座，所述第二關節(jié)的最內(nèi)層的伸縮臂的第二端連接于所述第五關節(jié)。
[0013]優(yōu)選的，所述第二電機組件的電機末端設置有第二編碼器；
和/或；
所述最內(nèi)側或最外側的伸縮臂上設置有感應器，所述電機組件的支撐架上設置有接近開關，所述感應器和所述接近開關用于初始位置、終止位置的標定和限位保護。
[0014]優(yōu)選的，所述第三關節(jié)或第五關節(jié)包括:
第二固定座，蝸輪蝸桿副、通過鏈條驅(qū)動所述蝸輪蝸桿副的蝸桿的第三電機組件、與所述蝸輪蝸桿副的蝸輪同軸連接且穿設在所述第二固定座腔體內(nèi)的轉動軸；
所述第三關節(jié)的第二固定座與第二關節(jié)可拆卸式的連接，所述第三關節(jié)的轉動軸上設有所述第一探頭；
所述第五關節(jié)的第二固定座與第四關節(jié)可拆卸式的連接，所述第五關節(jié)的轉動軸上設有所述第二探頭。
[0015]優(yōu)選的，所述轉動軸通過軸承與所述第二固定座相連，所述軸承采用多層油封進行密封和/或所述固定座的腔體內(nèi)充有氣體。
[0016]優(yōu)選的，所述第三關節(jié)或第五關節(jié)還包括具有兩個第二同步帶輪及同步帶的第二同步帶輪機構和第三編碼器；所述轉動軸通過所述第二同步帶輪機構的一個第二同步帶輪連接所述第三編碼器；
和/或；
所述第三電機組件的電機末端設置有第四編碼器。
[0017]本發(fā)明實施例還提供了一種檢測機器人，包上述所述的機械臂；
所述檢測機器人還包括:可沿自身軸向伸縮的主立柱、一端連接于所述主立柱且另一端可拆卸地連接于被測試的壓力容器上的至少兩個支撐腿、一端與所述第一關節(jié)可拆卸式的連接且另一端與所述主立柱的下部相連并繞所述主立柱的軸向旋轉的主旋轉關節(jié)；
所述主立柱的中軸線與被測試的壓力容器的軸心線相重合；所述第二關節(jié)在所述第一關節(jié)輸出軸的帶動下繞一垂直于所述主立柱軸向的方向擺動。
[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明技術方案，通過第一關節(jié)帶動第二關節(jié)進行擺動，并設置第二關節(jié)可伸縮，使得末端的探頭能夠與下封頭的內(nèi)壁相貼合，實現(xiàn)了弧形和輻射狀掃查，提高了掃查效率和準確度。第一機械臂和第二機械臂對稱布置，第一機械臂既可以用于下封頭焊縫掃查又可以用于筒體焊縫掃查。各個關節(jié)模塊化可拆卸和獨立動作有利于現(xiàn)場快速處理故障，第二關節(jié)和第四關節(jié)結構完全相同，第三關節(jié)和第五關節(jié)結構完全相同，關節(jié)之間互為備用，有利于提高設備整體抵抗故障風險的能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本發(fā)明現(xiàn)有技術中的反應堆壓力容器結構圖；
圖2為本發(fā)明機械臂的結構圖；
圖3為本發(fā)明第一關節(jié)的結構圖；
圖4為本發(fā)明第二關節(jié)的結構圖；
圖5為本發(fā)明第三關節(jié)的結構圖；
圖6為本發(fā)明檢測機器人的結構圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]實施例一
圖2為本發(fā)明實施例提供的一種機械臂的示意圖。其中，該機械臂包括第一掃查臂21，該第一掃查臂21具體包括第一關節(jié)23、可沿自身軸向伸縮的第二關節(jié)24、可繞自身軸心線旋轉的第三關節(jié)25及第一探頭261 ;其中，第三關節(jié)25的旋轉軸心線的延伸方向與第二關節(jié)24的軸向相同。
[0023]上述第一關節(jié)23的輸出軸與第二關節(jié)24的一端連接，輸出軸的旋轉會帶動第二關節(jié)24在上下方向擺動。第三關節(jié)25的一端與第二關節(jié)24的另一端連接；第一探頭261安裝于第三關節(jié)25的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測。
[0024]上述方案中，通過設置第二關節(jié)的長度，可使得第二關節(jié)擺動的弧形軌跡與下封頭的形狀相吻合，從而實現(xiàn)高效準確的掃查。該設置也同樣適用于其他半球形的容器檢測中。
[0025]而可旋轉的第三關節(jié)的設置，使得探頭可以360°旋轉，從而只需要一個探頭就可以從多個角度向焊縫發(fā)送超聲波，從而減少了探頭的數(shù)量。
[0026]當然，在本發(fā)明的其他實施例中，可以不設置可旋轉的第三關節(jié)，而通過設置多個探頭實現(xiàn)從多個角度向焊縫發(fā)送超聲波。此時，探頭261將直接設置在第二關節(jié)24上。
[0027]需要說明的是，上述掃查臂可以用于下封頭的掃查，也可以用于筒體的掃查，在用于筒體的掃查時，只需控制第一關節(jié)不動作即可。
[0028]為提高掃查效率，本發(fā)明優(yōu)選實施例中，機械臂同時包括兩個掃查臂，其中第一掃查臂與上述實施例中介紹的掃查臂相同，第二掃查臂包括可沿自身軸向伸縮的第四關節(jié)27、可繞自身軸心線旋轉的第五關節(jié)28及第二探頭262。其中，第五關節(jié)28的旋轉軸心線的延伸方向與第四關節(jié)27的軸向相同；第四關節(jié)的一端可拆卸的連接在第一關節(jié)23的固定座上，第五關節(jié)28的一端與第四關節(jié)27的另一端連接；第二探頭262安裝于第五關節(jié)28的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測。
[0029]與第一掃查臂的不同在于，第二掃查臂的第四關節(jié)與第一關節(jié)的固定座相連，因此，不會在第一關節(jié)的帶動下進行擺動。該第二掃查臂主要用于筒體及焊縫的掃查。
[0030]在該實施例中，可旋轉的第五關節(jié)可以不設置，而通過設置多個探頭262實現(xiàn)從多角度向焊縫發(fā)送超聲波，此時，探頭262直接設置在第四關節(jié)27上。
[0031]需要說明的是，上述具有連接關系的關節(jié)之間的連接是可拆卸式的連接，且各關節(jié)是模塊化的。其中，第二關節(jié)和第四關節(jié)的結構相同，第三關節(jié)和第五關節(jié)的結構相同。在其中一些部件出現(xiàn)故障時，可將對應的部件拆卸下來進行重新組裝后使用。當然，如果是第二掃查臂出現(xiàn)故障，可以不用重新組裝，直接利用第一掃查臂進行筒體的掃查。
[0032]其中第一關節(jié)上可預留連接主旋轉關節(jié)29 (下文將提到)的接口。
[0033]以下將對上述各關節(jié)的具體組成進行介紹:
圖3示出了第一關節(jié)的一種具體組成，其中該第一關節(jié)包括固定座(圖中未示出)以及安裝在固定座上的電機組件31和蝸輪蝸桿二級減速器32 ;電機組件31通過傳動鏈36、主動鏈輪35、張緊鏈輪37、從動鏈輪321帶動蝸輪蝸桿二級減速器32運動；其中蝸輪蝸桿二級減速器32的輸出軸322與第二關節(jié)的一端連接，用于通過旋轉帶動第二關節(jié)擺動。
[0034]其中，蝸輪蝸桿二級減速器32具有大減速比，使得第一掃查臂具有大扭矩，經(jīng)實驗，能夠承擔1500NM的擺動扭矩。
[0035]為對輸出軸的旋轉角度進行測量以隨時進行控制，本發(fā)明中第一關節(jié)還包括具有兩個同步帶輪331、332以及連接在兩個同步帶輪之間的同步帶333的同步帶輪機構和用于檢測同步帶輪機構轉動角度的編碼器34。其中同步帶輪331與蝸輪蝸桿二級減速器的輸出軸322相連，同步帶輪332與編碼器34相連。這樣編碼器就能夠?qū)ν綆л?32的旋轉角度進行測量，從而能夠得到輸出軸322的旋轉角度。
[0036]由于蝸輪蝸桿具有大減速比，上述結構能夠?qū)崿F(xiàn)機械自鎖，從而避免了在斷電狀態(tài)下掃查臂的自然下垂帶來的危險。
[0037]圖4示出了第二關節(jié)(或第四關節(jié))的一種具體結構。參見圖4，該第二關節(jié)具體包括:
依次套設的三層方管(即內(nèi)筒板45、中筒板46、外筒板47)、設于支撐架49上的電機組件41、與電機組件41相連的齒輪副42、與齒輪副42相連的絲杠螺母43以及一端與絲杠螺母43相連且另一端與內(nèi)筒板45相連的絲杠螺桿44 ；電機組件41驅(qū)動齒輪副42旋轉并進而帶動絲杠螺母43旋轉。絲杠螺母43的旋轉會帶動絲杠螺桿44的直線運動,進而帶動與絲杠螺桿44相連的內(nèi)筒板同步直線運動。
[0038]其中，中筒板46上設置有兩個滑輪481、482，且兩個滑輪上分別纏繞有鋼絲繩，兩端鋼絲繩的饒舌方向相反。兩段鋼絲繩的兩端均一端固定在內(nèi)筒板45上，另一端固定在外筒板47上。其固定端如圖4中所示的484處。
[0039]上述內(nèi)筒板45的一端與第三關節(jié)25的固定座相連,夕卜筒板相對的一端與第一關節(jié)23的輸出軸相連。
[0040]與第二關節(jié)的不同在于，第四關節(jié)的最外層的伸縮臂的一端連接于所述第一關節(jié)的固定座，第二關節(jié)的最內(nèi)層的伸縮臂的相對一端連接于所述第五關節(jié)。
[0041]當然，在本發(fā)明中，可以設置多層方管，多層方管之間通過設于其上直線導軌和滾輪以及纏繞在滾輪上的繩(如鋼絲繩)作同步直線運動。
[0042]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，可以在第二關節(jié)的電機組件41的電機末端設置編碼器，以測量電機的轉動角度。
[0043]另外，為進行限位保護，可以在內(nèi)筒板上設置感應器，在支撐架上設置接近開關，以標定初始位置和終止位置，進而進行限位。
[0044]圖5示出了第三關節(jié)(或第五關節(jié))的一種具體結構。如圖5所示，該第三關節(jié)具體包括:
與第二關節(jié)可拆卸式連接的固定座51，蝸輪蝸桿副54、通過鏈傳動55與蝸輪蝸桿副54的蝸桿連接的電機組件53、與蝸輪蝸桿副44的位于固定座內(nèi)腔中的蝸輪同軸連接且穿設在所述第二固定座腔體內(nèi)的轉動軸52，電機組件53、蝸輪蝸桿副54和轉動軸52安裝在固定座51上。電機組件53通過鏈傳動55帶動蝸桿旋轉，進而驅(qū)動蝸輪繞軸線轉動。蝸輪與轉動軸52相固定連接，此時，轉動軸52相對于固定座51旋轉。
[0045]為保證第三關節(jié)能夠在水下應用，在用于連接固定座51與轉動軸52的軸承處采用多層油封進行動密封，同時在固定座51腔體內(nèi)接入氣壓進行氣密封。
[0046]轉動軸52上可設置有同步帶輪機構56，通過同步帶輪機構56連接一個編碼器57，編碼器57用于反饋轉動軸52的角度位置信息。本發(fā)明中，還可以在電機組件53的電機尾端設置有一個編碼器用于第三關節(jié)的位置和速度控制。
[0047]基于上述實施例介紹的機械臂，本發(fā)明還提供了一種檢測機器人。如圖6所示，該檢測機器人包括上述所述的機械臂，具體為第一掃查臂65和第二掃查臂66。還包括可沿自身軸向伸縮的主立柱61、一端連接于主立柱61且另一端可拆卸地連接于被測試的壓力容器以主立柱的中軸線與被測試的壓力容器的軸心線相重合的至少兩個支撐腿62、一端與所述第一關節(jié)可拆卸式的連接且另一端與主立柱61的下部相連并繞主立柱61的軸向旋轉的主旋轉關節(jié)64 ;主立柱61的軸向與主旋轉關節(jié)64的旋轉軸心線的延伸方向一致。第二關節(jié)在第一關節(jié)輸出軸的帶動下繞一垂直于主立柱61軸向的方向擺動
以下介紹幾種具體的檢測方式:
1、核反應堆壓力容器(RPV)筒體-內(nèi)部堆焊層
RPV筒體-內(nèi)部堆焊層檢查主要由第一關節(jié)、第二關節(jié)、第四關節(jié)、第三關節(jié)和第五關節(jié)幾個運動軸定位至指定姿態(tài)，然后，由主立柱和主旋轉關節(jié)兩個運動軸聯(lián)合運動實現(xiàn)全范圍掃查。內(nèi)部堆焊層沿RPV軸線最深位置為10532.5mm，半徑方向最大值為R=2442.5mm,周向掃查角度要求361° (檢查程序規(guī)定有1°的重疊區(qū)域)。主立柱和主旋轉關節(jié)的運動行程范圍可以覆蓋檢查區(qū)域。反應堆壓力容器無損檢測機器人可以滿足檢查該區(qū)域的要求。此外，掃查運動軸的速度和精度也滿足檢查程序要求。
[0048]2、RPV筒體-過渡環(huán)段與其內(nèi)部徑向?qū)驂K連接焊縫
與RPV筒體-內(nèi)部堆焊層檢查類似，RPV筒體-過渡環(huán)段與其內(nèi)部徑向?qū)驂K連接焊縫主要由第一關節(jié)、第二關節(jié)、第四關節(jié)、第三關節(jié)和第五關節(jié)幾個運動軸定位至指定姿態(tài)，然后，由主立柱和主旋轉關節(jié)兩個運動軸聯(lián)合運動實現(xiàn)全范圍掃查。導向塊連接焊縫沿RPV軸線最深位置小于9米,半徑方向最大值為R=2442.5mm,周向361° (檢查程序規(guī)定有1°的重疊區(qū)域)。主立柱和主旋轉關節(jié)的運動范圍可以覆蓋檢查區(qū)域。反應堆壓力容器無損檢測機器人可以滿足檢查該區(qū)域的要求。第二關節(jié)、第四關節(jié)有足夠的行程，確保檢查末端可以縮回導向塊內(nèi)部，實現(xiàn)避障。此外，掃查運動軸的速度和精度也滿足檢查程序要求。
[0049]3、RPV筒體-各直段之間的環(huán)焊縫
RPV筒體-各直段之間的檢查主要由第一關節(jié)、第二關節(jié)、第四關節(jié)、第三關節(jié)和第五關節(jié)幾個運動軸定位至指定姿態(tài)，然后，由主立柱和主旋轉關節(jié)兩個運動軸聯(lián)合運動實現(xiàn)全范圍掃查。各直段之間的環(huán)焊縫沿RPV軸線位置分別為3440mm、5782mm和8144mm，半徑方向最大值為R=2442.5mm,周向掃查角度要求361° (檢查程序規(guī)定有1°的重疊區(qū)域)。“主立柱和主旋轉關節(jié)的運動行程范圍可以覆蓋檢查區(qū)域。反應堆壓力容器無損檢測機器人可以滿足檢查該區(qū)域的要求。此外，掃查運動軸的速度和精度也滿足檢查程序要求。因此,機器人能夠滿足RPV筒體-各直段之間的環(huán)焊縫的檢查需求。
[0050]4、過渡環(huán)段與下封頭之間的環(huán)焊縫
過渡環(huán)段與下封頭之間的環(huán)焊縫的檢查主要由下封頭掃查臂(第一掃查臂)來完成。
[0051]主立柱、第二關節(jié)、第五關節(jié)幾個運動軸定位至指定姿態(tài)，然后，由主旋轉關節(jié)和第一關節(jié)兩個運動軸聯(lián)合運動實現(xiàn)全范圍掃查。過渡環(huán)段與下封頭之間的環(huán)焊縫的理論中心沿RPV軸線位置為8466.8mm,下封頭半徑值為R=2695mm，周向掃查角度要求361° (檢查程序規(guī)定有1°的重疊區(qū)域)。主立柱和主旋轉關節(jié)的運動行程范圍可以覆蓋檢查區(qū)域，下封頭掃查臂的長度滿足R=2695_的長度要求。反應堆壓力容器無損檢測機器人可以滿足檢查該區(qū)域的要求。此外，掃查運動軸的速度和精度也滿足檢查程序要求。因此，機器人能夠滿足過渡環(huán)段與下封頭之間的環(huán)焊縫的檢查需求。
[0052]5、堆焊層與基體金屬結合區(qū)
堆焊層與基體金屬結合區(qū)與RPV本體-內(nèi)部堆焊層檢查區(qū)域完全相同，主要由筒體掃查臂(第二掃查臂)和下封頭掃查臂(第一掃查臂)180度對稱布置，并行檢查實現(xiàn)。
[0053]堆焊層與基體金屬結合區(qū)主要由第一關節(jié)、第二關節(jié)、第四關節(jié)、第三關節(jié)和第五關節(jié)幾個運動軸定位至指定姿態(tài)，然后，由主立柱和主旋轉關節(jié)兩個運動軸聯(lián)合運動實現(xiàn)全范圍掃查。堆焊層與基體金屬結合區(qū)沿RPV軸線最深位置為10532.5mm，半徑方向最大值為R=2442.5mm，周向掃查角度要求361° (檢查程序規(guī)定有1°的重疊區(qū)域)。主立柱和主旋轉關節(jié)的運動行程范圍可以覆蓋檢查區(qū)域。反應堆壓力容器無損檢測機器人可以滿足檢查該區(qū)域的要求。此外，掃查運動軸的速度和精度也滿足檢查程序要求。
[0054]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種機械臂，其特征在于:所述機械臂包括第一掃查臂， 所述第一掃查臂包括模塊化的第一關節(jié)、可沿自身軸向伸縮的第二關節(jié)及第一探頭，第二關節(jié)具有兩端，所述第一關節(jié)的輸出軸與所述第二關節(jié)的一端連接，用于通過旋轉帶動所述第二關節(jié)擺動；所述第一探頭安裝于所述第二關節(jié)的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測； 或 所述第一掃查臂包括模塊化的第一關節(jié)、可沿自身軸向伸縮的第二關節(jié)、可繞自身軸心線轉動的第三關節(jié)及第一探頭，所述第三關節(jié)的軸心線方向與所述第二關節(jié)的伸縮方向相同；第二關節(jié)具有兩端，所述第一關節(jié)的輸出軸與所述第二關節(jié)的一端連接，用于通過旋轉帶動所述第二關節(jié)擺動；所述第三關節(jié)具有兩端，其中一端與所述第二關節(jié)的另一端連接；所述第一探頭安裝于所述第三關節(jié)的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測。
2.根據(jù)權利要求1所述的機械臂，其特征在于，所述機械臂還包括第二掃查臂；第一關節(jié)具有第一固定座； 所述第二掃查臂包括模塊化的可沿自身軸向伸縮的第四關節(jié)及第二探頭，所述第四關節(jié)具有兩端，其中一端與所述第一關節(jié)的固定座連接，所述第二探頭安裝于所述第四關節(jié)的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測； 或 所述第二掃查臂包括模塊化的可沿自身軸向伸縮的第四關節(jié)、可繞自身軸心線旋轉動的第五關節(jié)及第二探頭 ，所述第五關節(jié)的軸心線的延伸方向與所述第四關節(jié)的伸縮方向相同，第四關節(jié)具有兩端，第五關節(jié)具有兩端，所述第四關節(jié)的一端與所述第一關節(jié)的固定座相連，所述第五關節(jié)的一端與所述第四關節(jié)的另一端連接；所述第二探頭安裝于所述第五關節(jié)的另一端，用于發(fā)送超聲波以進行超聲檢測。
3.根據(jù)權利要求2所述的機械臂，其特征在于，所述第一關節(jié)包括:所述第一固定座、安裝在所述第一固定座上的第一電機組件、由所述第一電機組件驅(qū)動轉動的主動鏈輪、通過鏈條與所述主動鏈輪相傳動的從動鏈輪、與所述從動鏈輪相傳動的蝸輪蝸桿二級減速器； 所述蝸輪蝸桿二級減速箱的輸出軸與所述第二關節(jié)的一端可拆卸式的連接，用于通過旋轉帶動所述第二關節(jié)擺動。
4.根據(jù)權利要求3所述的機械臂，其特征在于，所述第一關節(jié)還包括具有兩個第一同步帶輪以及連接在所述兩個第一同步帶輪之間的同步帶的第一同步帶輪機構和用于檢測所述第一同步帶輪機構轉動角度的第一編碼器； 其中一個第一同步帶輪與所述蝸輪蝸桿二級減速器的輸出軸相連，另一個第一同步帶輪與所述第一編碼器相連。
5.根據(jù)權利要求4所述的機械臂，其特征在于，所述第二關節(jié)或所述第四關節(jié)包括: 依次套設的多個伸縮臂、第二電機組件、與所述第二電機組件相連的齒輪副、與所述齒輪副相連的絲杠螺母以及一端與所述絲杠螺母相連且另一端與最內(nèi)側的伸縮臂相連的絲杠螺桿，所述伸縮臂的軸向與所述絲杠螺桿的軸向相平行；所述第二電機組件驅(qū)動所述齒輪副旋轉并進而帶動所述絲杠螺母旋轉；位于兩個伸縮臂之間的伸縮臂上設置有兩個滑輪且每個所述滑輪上繞設有一段繩，所述每段繩的兩端分別固定連接于所述兩個伸縮臂的不同端，同一伸縮臂的不同滑輪上的繩的繞設方向相反； 所述伸縮臂均具有相對的第一端和第二端； 所述第二關節(jié)的最外層的伸縮臂的第一端連接于所述第一關節(jié)的輸出軸，所述第二關節(jié)的最內(nèi)層的伸縮臂的第二端連接于所述第三關節(jié)； 所述第四關節(jié)的最外層的伸縮臂的第一端連接于所述第一關節(jié)的固定座，所述第二關節(jié)的最內(nèi)層的伸縮臂的第二端連接于所述第五關節(jié)。
6.根據(jù)權利要求5所述的機械臂，其特征在于，所述第二電機組件的電機末端設置有第二編碼器； 和/或； 所述最內(nèi)側或最外側的伸縮臂上設置有感應器，所述電機組件的支撐架上設置有接近開關，所述感應器和所述接近開關用于初始位置、終止位置的標定和限位保護。
7.根據(jù)權利要求2所述的機械臂，其特征在于，所述第三關節(jié)或第五關節(jié)包括: 第二固定座，蝸輪蝸桿副、通過鏈條驅(qū)動所述蝸輪蝸桿副的蝸桿的第三電機組件、與所述蝸輪蝸桿副的蝸輪同軸連接且穿設在所述第二固定座腔體內(nèi)的轉動軸； 所述第三關節(jié)的第二固定座與第二關節(jié)可拆卸式的連接，所述第三關節(jié)的轉動軸上設有所述第一探頭； 所述第五關節(jié)的第二固定座與第四關節(jié)可拆卸式的連接，所述第五關節(jié)的轉動軸上設有所述第二探頭。
8.根據(jù)權利要求7所述的機械臂，其特征在于，所述轉動軸通過軸承與所述第二固定座相連，所述軸承采用多層油封進行密封和/或所述固定座的腔體內(nèi)充有氣體。
9.根據(jù)權利要求7所述的機械臂，其特征在于，所述第三關節(jié)或第五關節(jié)還包括具有兩個第二同步帶輪及同步帶的第二同步帶輪機構和第三編碼器；所述轉動軸通過所述第二同步帶輪機構的一個第二同步帶輪連接所述第三編碼器； 和/或； 所述第三電機組件的電機末端設置有第四編碼器。
10.一種檢測機器人，其特征在于，所述檢測機器人包括所述1-9中的任一項所述的機械臂； 所述檢測機器人還包括:可沿自身軸向伸縮的主立柱、一端連接于所述主立柱且另一端可拆卸地連接于被測試的壓力容器上的至少兩個支撐腿、一端與所述第一關節(jié)可拆卸式的連接且另一端與所述主立柱的下部相連并繞所述主立柱的軸向旋轉的主旋轉關節(jié)； 所述主立柱的中軸線與被測試的壓力容器的軸心線相重合；所述第二關節(jié)在所述第一關節(jié)輸出軸的帶動下繞一垂直于所述主立柱軸向的方向擺動。
【文檔編號】B25J18/04GK104015199SQ201410233696
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權日:2014年5月29日
【發(fā)明者】吳健榮, 洪茂成, 馬官兵, 王賢彬, 王可慶, 田浩志, 朱傳雨, 李明, 林戈, 陳懷東 申請人:中廣核檢測技術有限公司, 蘇州熱工研究院有限公司, 中國廣核集團有限公司