一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于核燃料元件加工機電一體化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置。包括釬焊系統(tǒng)、點焊系統(tǒng)、上料機構(gòu)、下料機構(gòu)、裝料機器人和卸料機器人；其中，點焊系統(tǒng)在包殼管上點焊支承墊和隔離塊，兩臺機器人相對于釬焊系統(tǒng)中心面對稱安裝，在釬焊系統(tǒng)上料側(cè)設(shè)置上料機構(gòu)和裝料機器人，在釬焊系統(tǒng)下料側(cè)設(shè)置下料機構(gòu)和卸料機器人；工作時點焊系統(tǒng)先開始工作，為釬焊系統(tǒng)備料。通過采用兩臺ABB機器人作為中間環(huán)節(jié)，將點焊與釬焊集成為一體，實現(xiàn)了包殼管點焊后的自動轉(zhuǎn)序、釬焊后的自動下料，豐富了核燃料元件制造方面的研究，為燃料元件制造加工向集成化及全自動化方向發(fā)展，盡量減少中間人為環(huán)節(jié)因素的干擾打下了基礎(chǔ)。
【專利說明】—種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核燃料元件加工機電一體化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在重水堆核燃料元件的生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的技術(shù)方案中需要支承墊隔離塊自動點焊機和單管釬焊機分別進行操作。其中，支承墊隔離塊自動點焊機用于支承墊及隔離塊與鋯管的點焊定位，單管釬焊機用于點焊后半成品的釬焊，使支承墊隔離塊與鋯管形成牢固連接?，F(xiàn)有的技術(shù)方案中，國際上先進的重水堆燃料組件釬焊設(shè)備多采用單管釬焊機，具有焊后次組件質(zhì)量好、熱影響區(qū)小、對鋯管的適應(yīng)性強等特點，是燃料元件制造的發(fā)展趨勢。
[0003]但傳統(tǒng)技術(shù)方案中單管釬焊機及支承墊隔離塊點焊機均為單體設(shè)備，并且自動單管釬焊機采用手工上下料，從整個生產(chǎn)線上來說自動化程度低。所以，亟需研制一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置，通過改造將點焊機和釬焊機連為一體，來提高整條生產(chǎn)線的自動化程度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置，從而將兩臺單體設(shè)備組合起來，形成一套完整的自動點釬焊接系統(tǒng)，即實現(xiàn)支承墊、隔離塊點焊機生產(chǎn)出的半成品自動轉(zhuǎn)移至單管釬焊機上，釬焊后成品自動從單管釬焊機轉(zhuǎn)移至次組件轉(zhuǎn)運箱內(nèi)。
[0005]為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置，包括釬焊系統(tǒng)、點焊系統(tǒng)、上料機構(gòu)、下料機構(gòu)、裝料機器人和卸料機器人；其中，點焊系統(tǒng)在包殼管上點焊支承墊和隔離塊，兩臺機器人相對于釬焊系統(tǒng)中心面對稱安裝，在釬焊系統(tǒng)上料側(cè)設(shè)置上料機構(gòu)和裝料機器人，在釬焊系統(tǒng)下料側(cè)設(shè)置下料機構(gòu)和卸料機器人；工作時點焊系統(tǒng)先開始工作，為釬焊系統(tǒng)備料。
[0007]上料機構(gòu)是一個中間過渡機構(gòu)，用來連接點焊系統(tǒng)和釬焊系統(tǒng)，包括前擋片、后擋片、V形定位塊、儲料架、擾流板和傳感器；點焊系統(tǒng)加工完成的包殼管被自動送到上料機構(gòu)上，在重力的作用下包殼管沿儲料架自動向下滾動，通過前擋片和后擋片將包殼管逐個送到V形定位塊上，初始時，前擋片處于升起位置，后擋片處于下降位置；當V形定位塊上無料時，前擋片下降，后擋片升起，將最靠近V形定位塊處的包殼管滾動到V形定位塊上，供裝料機器人取料；擾料板是用聚酰胺材料制作的板狀結(jié)構(gòu)，在擾流板上左右兩側(cè)設(shè)置連續(xù)的圓弧槽，相鄰的圓弧槽之間的中心距為14.5mm ;通過擾料板的上下振動來防止已經(jīng)點焊上支承墊和隔離塊的包殼管在下滾過程中相互卡死，實現(xiàn)無障礙自動送料；通過傳感器感應(yīng)到包殼管排滿整個上料機構(gòu)時停止點焊系統(tǒng)工作。
[0008]當釬焊系統(tǒng)啟動，上料機構(gòu)有料時，裝料機器人開始工作，裝料機器人從上料機構(gòu)取料后，在行進的過程中將包殼管垂直地移動到焊室，然后回到裝料點，等待下一次取料；當釬焊完成并冷卻后，卸料機器人將包殼管從焊室內(nèi)取出，送到下料機構(gòu)中，之后回到卸料點，等待下一次卸料。
[0009]下料機構(gòu)用來接收下料機器人傳遞過來的包殼管，最多存儲兩箱包殼管，包括氣爪、垂直氣缸、轉(zhuǎn)運箱和旋轉(zhuǎn)氣缸；釬焊完成的包殼管被卸料機器人送到下料機構(gòu)后被氣爪夾緊，在垂直氣缸的作用下送到轉(zhuǎn)運箱的底部，當氣爪下降到距離下方障礙物1cm處時松開包殼管，松開包殼管的同時氣爪上升返回到初始位置，等待下一次接料；當裝滿一箱后，兩轉(zhuǎn)運箱在旋轉(zhuǎn)氣缸的作用下，繞著中心軸線旋轉(zhuǎn)180°，完成空滿箱切換。
[0010]進一步的，如上所述的一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置，裝卸料機器人采用的是ABB IRB1410型機器人，機器人機械手是由六個轉(zhuǎn)軸組成的空間六桿開鏈機構(gòu)，每個轉(zhuǎn)軸均帶有一個齒輪箱，機械手的重復(fù)定位精度為0.025mm,六個轉(zhuǎn)軸均有AC伺服電機驅(qū)動，工作承重能力為5kg，最大工作半徑為1.44m。最大運動速度為7m/S。
[0011]進一步的，如上所述的一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置，上料機構(gòu)的基體采用不銹鋼制作，硬度為HRB80。
[0012]通過本發(fā)明技術(shù)方案的使用，可以達到如下有益技術(shù)效果:
[0013]第一、通過采用兩臺ABB機器人作為中間環(huán)節(jié)，將點焊與釬焊集成為一體，實現(xiàn)了包殼管點焊后的自動轉(zhuǎn)序(工序)、釬焊后的自動下料，豐富了核燃料元件制造方面的研究，為燃料元件制造加工向集成化及全自動化方向發(fā)展，盡量減少中間人為環(huán)節(jié)因素的干擾打下了基礎(chǔ)。
[0014]第二、以ABB/IRB1410/6軸機器人作為包殼管的轉(zhuǎn)運載體，可以靈巧、快速、精確、安全地實現(xiàn)包殼管的裝卸及轉(zhuǎn)運。
[0015]第三、采用柔性控制系統(tǒng)，調(diào)試、維護方便而且便于今后擴展，各分系統(tǒng)都有自已獨立的運行程序，彼此間互不干涉，各系統(tǒng)間只是信號的交流。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置中上料結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置中下料結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1_釬焊系統(tǒng)，2-上料機構(gòu)，3-電焊系統(tǒng)，4-裝料機器人，5-卸料機器人，6-下料機構(gòu)，7-前擋片、8-后擋片、9-V形定位塊、10-儲料架、11-擾流板、12-傳感器、13-氣爪、14垂直氣缸、15-轉(zhuǎn)運箱、16-旋轉(zhuǎn)氣缸。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進行進一步詳細說明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置，包括釬焊系統(tǒng)、點焊系統(tǒng)、上料機構(gòu)、下料機構(gòu)、裝料機器人和卸料機器人；其中，點焊系統(tǒng)在包殼管上點焊支承墊和隔離塊，兩臺機器人相對于釬焊系統(tǒng)中心面對稱安裝，在釬焊系統(tǒng)上料側(cè)設(shè)置上料機構(gòu)和裝料機器人，在釬焊系統(tǒng)下料側(cè)設(shè)置下料機構(gòu)和卸料機器人；工作時點焊系統(tǒng)先開始工作，為釬焊系統(tǒng)備料。
[0022]如圖2所示，上料機構(gòu)是一個中間過渡機構(gòu)，用來連接點焊系統(tǒng)和釬焊系統(tǒng)，包括前擋片、后擋片、V形定位塊、儲料架、擾流板和傳感器；點焊系統(tǒng)加工完成的包殼管被自動送到上料機構(gòu)上，在重力的作用下包殼管沿儲料架自動向下滾動，通過前擋片和后擋片將包殼管逐個送到V形定位塊上，初始時，前擋片處于升起位置，后擋片處于下降位置；當V形定位塊上無料時，前擋片下降，后擋片升起，將最靠近V形定位塊處的包殼管滾動到V形定位塊上，供裝料機器人取料；擾料板是用聚酰胺材料制作的板狀結(jié)構(gòu)，在擾流板上左右兩側(cè)設(shè)置連續(xù)的圓弧槽，相鄰的圓弧槽之間的中心距為14.5mm ;中心距略大于包殼管點焊了支承墊和隔離塊后的平均輪廓外徑，這樣便會在其振動時更加高效地破壞“卡死”現(xiàn)象，使得送料更加順暢。通過擾料板的上下振動來防止已經(jīng)點焊上支承墊和隔離塊的包殼管在下滾過程中相互卡死，實現(xiàn)無障礙自動送料；通過傳感器感應(yīng)到包殼管排滿整個上料機構(gòu)時停止點焊系統(tǒng)工作。上料機構(gòu)的基體采用不銹鋼制作，硬度為HRB80與鋯管的硬度HRB96相近，避免相互之間的磕碰損傷。
[0023]當釬焊系統(tǒng)啟動，上料機構(gòu)有料時，裝料機器人開始工作，裝料機器人從上料機構(gòu)取料后，在行進的過程中將包殼管垂直地移動到焊室，然后回到裝料點，等待下一次取料；當釬焊完成并冷卻后，卸料機器人將包殼管從焊室內(nèi)取出，送到下料機構(gòu)中，之后回到卸料點，等待下一次卸料。裝料機器人和卸料機器人采用的是ABB IRB1410型機器人，機器人機械手是由六個轉(zhuǎn)軸組成的空間六桿開鏈機構(gòu)，每個轉(zhuǎn)軸均帶有一個齒輪箱，機械手的重復(fù)定位精度為0.025mm,六個轉(zhuǎn)軸均有AC伺服電機驅(qū)動,工作承重能力為5kg,最大工作半徑為1.44m。最大運動速度為7m/s。
[0024]如圖3所示，下料機構(gòu)用來接收下料機器人傳遞過來的包殼管，最多存儲兩箱包殼管，包括氣爪、垂直氣缸、轉(zhuǎn)運箱和旋轉(zhuǎn)氣缸；釬焊完成的包殼管被卸料機器人送到下料機構(gòu)后被氣爪夾緊，在垂直氣缸的作用下送到轉(zhuǎn)運箱的底部，當氣爪下降到距離下方障礙物1cm處時松開包殼管，松開包殼管的同時氣爪上升返回到初始位置，等待下一次接料；當裝滿一箱后，兩轉(zhuǎn)運箱在旋轉(zhuǎn)氣缸的作用下，繞著中心軸線旋轉(zhuǎn)180°，完成空滿箱切換。
【權(quán)利要求】
1.一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置，其特征在于:包括釬焊系統(tǒng)、點焊系統(tǒng)、上料機構(gòu)、下料機構(gòu)、裝料機器人和卸料機器人； 其中，點焊系統(tǒng)在包殼管上點焊支承墊和隔離塊，兩臺機器人相對于釬焊系統(tǒng)中心面對稱安裝，在釬焊系統(tǒng)上料側(cè)設(shè)置上料機構(gòu)和裝料機器人，在釬焊系統(tǒng)下料側(cè)設(shè)置下料機構(gòu)和卸料機器人；工作時點焊系統(tǒng)先開始工作，為釬焊系統(tǒng)備料； 上料機構(gòu)是一個中間過渡機構(gòu)，用來連接點焊系統(tǒng)和釬焊系統(tǒng)，包括前擋片、后擋片、V形定位塊、儲料架、擾流板和傳感器；點焊系統(tǒng)加工完成的包殼管被自動送到上料機構(gòu)上，在重力的作用下包殼管沿儲料架自動向下滾動，通過前擋片和后擋片將包殼管逐個送到V形定位塊上，初始時，前擋片處于升起位置，后擋片處于下降位置；當V形定位塊上無料時，前擋片下降，后擋片升起，將最靠近V形定位塊處的包殼管滾動到V形定位塊上，供裝料機器人取料；擾料板是用聚酰胺材料制作的板狀結(jié)構(gòu)，在擾流板上左右兩側(cè)設(shè)置連續(xù)的圓弧槽，相鄰的圓弧槽之間的中心距為14.5mm ;通過擾料板的上下振動來防止已經(jīng)點焊上支承墊和隔離塊的包殼管在下滾過程中相互卡死，實現(xiàn)無障礙自動送料；通過傳感器感應(yīng)到包殼管排滿整個上料機構(gòu)時停止點焊系統(tǒng)工作； 當釬焊系統(tǒng)啟動，上料機構(gòu)有料時，裝料機器人開始工作，裝料機器人從上料機構(gòu)取料后，在行進的過程中將包殼管垂直地移動到焊室，然后回到裝料點，等待下一次取料； 當釬焊完成并冷卻后，卸料機器人將包殼管從焊室內(nèi)取出，送到下料機構(gòu)中，之后回到卸料點，等待下一次卸料； 下料機構(gòu)用來接收下料機器人傳遞過來的包殼管，最多存儲兩箱包殼管，包括氣爪、垂直氣缸、轉(zhuǎn)運箱和旋轉(zhuǎn)氣缸；釬焊完成的包殼管被卸料機器人送到下料機構(gòu)后被氣爪夾緊，在垂直氣缸的作用下送到轉(zhuǎn)運箱的底部，當氣爪下降到距離下方障礙物1cm處時松開包殼管，松開包殼管的同時氣爪上升返回到初始位置，等待下一次接料；當裝滿一箱后，兩轉(zhuǎn)運箱在旋轉(zhuǎn)氣缸的作用下，繞著中心軸線旋轉(zhuǎn)180°，完成空滿箱切換。
2.如權(quán)利要求1所述的一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置，其特征在于:裝料機器人和卸料機器人采用的是ABB IRB1410型機器人，機器人機械手是由六個轉(zhuǎn)軸組成的空間六桿開鏈機構(gòu)，每個轉(zhuǎn)軸均帶有一個齒輪箱，機械手的重復(fù)定位精度為0.025mm，六個轉(zhuǎn)軸均有AC伺服電機驅(qū)動，工作承重能力為5kg，最大工作半徑為1.44m。最大運動速度為7m/s。
3.如權(quán)利要求1所述的一種核燃料元件包殼管點釬焊一體化裝置，其特征在于:上料機構(gòu)的基體采用不銹鋼制作，硬度為HRB80。
【文檔編號】B23K1/00GK104511673SQ201310447034
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】鄖勤武, 王軍, 張 杰, 白金, 王文革, 段永光, 郭吉龍, 呂會, 習建勛, 于雪飛 申請人:中核北方核燃料元件有限公司