一种燃料棒下端塞自动定位机构及绕丝焊接系统的制作方法

1.本发明属于核工业技术领域，具体涉及一种燃料棒下端塞自动定位机构以及包含该燃料棒下端塞自动定位机构的绕丝焊接系统。


背景技术：

2.燃料棒是mox燃料组件的组成单元，在燃料棒生产过程中，需要在绕料棒外表面缠绕钢丝并将钢丝端头与燃料棒上下端塞进行焊接。燃料棒的固定与旋转方式的稳定性，将会影响燃料棒绕丝焊接的操作工艺及焊接的成品率。
3.燃料棒通常通过夹持定位机构固定，在现有技术中，夹持定位机构在与燃料棒连接时，需要占用燃料棒下端塞较多的外表面空间，由于燃料棒的下端塞长度尺寸有限，这样的夹持方式会影响后续的缠绕钢丝工序，并且其连接结构复杂，燃料棒的安装与拆卸耗费较多时间，降低了其工作效率。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种燃料棒下端塞自动定位机构以及包含该燃料棒下端塞自动定位机构的绕丝焊接系统，所述燃料棒下端塞自动定位机构与燃料棒下端塞结构能够适配，能快速实现与燃料棒下端塞的稳定连接。
5.为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
6.一种燃料棒下端塞自动定位机构，包括旋转组件和定位组件，所述旋转组件包括转轴与驱动部件，所述驱动部件用于驱动所述转轴转动，所述定位组件包括定位轴套和定位弹簧，所述转轴的中心设有第一穿孔，所述定位轴套设于所述第一穿孔中，且其头端从所述第一穿孔伸出，且定位轴套上还设有轴肩，所述第一穿孔内还设有挡块，所述挡块与所述定位轴套的尾端对应，所述定位弹簧设于所述转轴内，其套设在所述定位轴套上并处于所述轴肩和所述挡块之间，所述定位轴套的头端内凹以形成凹坑，所述凹坑的形状与燃料棒的下端塞的外形相适配，所述凹坑内设有定位块，所述燃料棒的下端塞的底面上设有开槽，所述开槽的形状与所述定位块的外形相适配。
7.优选的，所述燃料棒下端塞自动定位机构还包括端盖，所述端盖包覆在转轴的端部外，且端盖的内孔套设于所述定位轴套的头端。
8.优选的，所述燃料棒下端塞自动定位机构还包括顶出组件，所述顶出组件包括顶杆，所述定位轴套内部还设有空腔，所述空腔与所述凹坑连通，所述顶杆处于所述空腔内，且顶杆的前端伸入所述凹坑内。
9.优选的，自然状态下所述顶杆的前端从所述定位轴套中伸出。
10.优选的，所述空腔的直径大于所述凹坑的直径，所述顶杆分为前段与后段，前段与后段连接，且前段的直径小于后段的直径，前段设于所述空腔内，后段设于所述凹坑内。
11.优选的，所述燃料棒下端塞自动定位机构还包括控制组件，所述控制组件包括控
制器，所述定位组件还包括复位驱动单元，所述复位驱动单元设于所述第一穿孔内部，且靠近所述定位轴套的尾端，所述复位驱动单元与所述控制器电连接，所述复位驱动单元动作，用于在控制器的控制下为所述顶杆提供动力，以将卡接在凹坑内的燃料棒推出。
12.优选的，所述驱动部件设于所述第一穿孔内，其包括驱动电机与齿轮，所述齿轮固设于所述驱动电机的输出端上，所述第一穿孔的底部内壁上设有齿圈，所述齿轮与所述齿圈啮合，所述驱动电机驱动所述齿轮转动，从而带动齿轮转动，进而带动转轴转动。
13.本发明还提供一种绕丝焊接系统，包括绕丝焊接机构，还包括上述燃料棒下端塞自动定位机构，所述绕丝焊接机构设于所述燃料棒下端塞自动定位机构的上方，用于将钢丝缠绕在燃料棒的外表面，以及，将钢丝的端头焊接在燃料棒上。
14.本发明的燃料棒下端塞自动定位机构充分利用燃料棒下端塞的自身特征，在燃料棒下端塞长度尺寸有限的情况下，即不过多占用燃料棒下端塞外表面空间，通过设置与燃料棒下端塞结构相适配的定位结构，实现了燃料棒下端塞的自动定位和锁紧。
附图说明
15.图1为本发明实施例1中的燃料棒下端塞自动定位机构的初始状态的结构示意图；
16.图2为本发明实施例1中的燃料棒下端塞自动定位机构的定位过程的第一示意图；
17.图3为本发明实施例1中的燃料棒的下端塞自动定位机构的定位过程的第二示意图。
18.图中：1
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转轴，11
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第一穿孔，2
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定位弹簧，21
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空腔，3
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定位轴套，31
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顶杆，32
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定位块，33
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第一连接通道，34
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第二连接通道，35
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轴肩，4
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端盖，5
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燃料棒，51
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第一连接杆，52
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第二连接杆，53
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开槽。
具体实施方式
19.下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.本发明提供一种燃料棒下端塞自动定位机构，包括旋转组件和定位组件，所述旋转组件包括转轴与驱动部件，所述驱动部件用于驱动所述转轴转动，所述定位组件包括定
位轴套和定位弹簧，所述转轴的中心设有第一穿孔，所述定位轴套设于所述第一穿孔中，且其头端从所述第一穿孔伸出，且定位轴套上还设有轴肩，所述第一穿孔内还设有挡块，所述挡块与所述定位轴套的尾端对应，所述定位弹簧设于所述转轴内，其套设在所述定位轴套上并处于所述轴肩和所述挡块之间，所述定位轴套的头端内凹以形成凹坑，所述凹坑的形状与燃料棒的下端塞的外形相适配，所述凹坑内设有定位块，所述燃料棒的下端塞的底面上设有开槽，所述开槽的形状与所述定位块的外形相适配。
24.本发明还提供一种绕丝焊接系统，包括绕丝焊接机构，还包括上述燃料棒下端塞自动定位机构，所述绕丝焊接机构设于所述燃料棒下端塞自动定位机构的上方，用于将钢丝缠绕在燃料棒的外表面，以及，将钢丝的端头焊接在燃料棒上。
25.实施例1
26.如图1所示，本实施例公开一种燃料棒下端塞自动定位机构，包括旋转组件和定位组件，旋转组件包括转轴1与驱动部件，驱动部件用于驱动转轴1转动，定位组件包括定位轴套3和定位弹簧2，转轴1的中心设有第一穿孔11，定位轴套3设于第一穿孔11中，且其头端从第一穿孔11伸出，且定位轴套3上还设有轴肩35，第一穿孔11内还设有挡块，挡块与定位轴套3的尾端对应，定位弹簧2设于转轴1内，其套设在定位轴套3上并处于轴肩35和挡块之间，定位轴套3的头端内凹以形成凹坑，凹坑的形状与燃料棒5的下端塞的外形相适配，凹坑内设有定位块32，燃料棒5的下端塞的底面上设有开槽53，开槽53的形状与定位块32的外形相适配。
27.在本实施例中，转轴1为圆柱装柱体，第一穿孔11开设于转轴1的中心，并且沿着转轴1的轴向贯通，相应的，定位轴套3为圆柱状柱体，其直径小于第一穿孔11的直径，从而能在第一穿孔11内沿其轴向滑动，第一穿孔11的内壁上设有环状的挡块，定位轴套3的外部套设有轴套，轴套的外径大于挡块的内径。定位弹簧2设有多个，沿着挡块的周向间隔均匀设置，以保证定位轴套3与定位弹簧2在挤压时稳定，不会导致定位轴套3发生轴向偏移，定位弹簧2的一端固设在挡块上，当定位轴套3沿着第一穿孔11向其内部运动时，会挤压定位弹簧2的另一端，定位弹簧2对定位轴套3产生与定位轴套3运动方向相反的弹力。
28.如图2所示，燃料棒下端塞自动定位机构还包括端盖4，端盖4为圆环状结构，其内径微大于转轴1的外径，牢靠地套设于转轴1的外壁上，端盖4的上端面固定连接有密封板，在密封板的中心开设有与定位轴套3直径大小相匹配的圆孔，定位轴套3的头端穿过圆孔伸出，因此，端盖4将定位轴套3紧固在转轴1内部，以使得在转轴1旋转时，定位轴套3能够跟随转轴1同步旋转。
29.如图3所示，在本实施例中，燃料棒5的下端塞为“凹型”结构，其位于中心的开槽53与定位轴套3头端的定位块32的结构相匹配，位于开槽53两侧的凸起结构分别为第一连接杆51与第二连接杆52，在定位轴套3的头端的凹坑内，定位块32位于凹坑的中心，在定位块32的两侧分别形成第一连接通道33与第二连接通道34。当定位块32伸入凹槽内卡紧时，第一连接杆51与第二连接杆52分别进入第一连接通道33与第二连接通道34内。
30.可选的，燃料棒下端塞自动定位机构还包括顶出组件，顶出组件包括顶杆31，定位轴套3内部还设有空腔21，空腔21沿着定位轴套3的轴向设置，并且其一端与第一连接通道33连通，另一端贯穿定位轴套3的底部，顶杆31处于空腔21内，且顶杆31的前端伸入第一连接通道33内。
31.在本实施例中，在自然状态下，也就是在没有安装燃料棒5的情况下，顶杆31的前端从定位轴套3中伸出。
32.在本实施例中，空腔21的直径大于第二连接通道34的直径，顶杆31分为前段与后段，前段与后段连接，且前段的直径小于后段的直径，后段设于空腔21内，前段设于第一连接通道33内。
33.可选的，燃料棒下端塞自动定位机构还包括控制组件，控制组件包括控制器，定位组件还包括复位驱动单元，复位驱动单元设于第一穿孔11内部，且靠近定位轴套3的尾端，复位驱动单元与控制器电连接，当燃料棒5安装时，会挤压推动顶杆31的头端，使得顶杆31沿着空腔21的长度方向向定位轴套内运动，直到顶杆31的尾端与复位驱动单元接触。需要拆卸燃料棒5时，控制器控制复位驱动单元动作，从而为顶杆31提供瞬间的较大推动力，以将燃料棒5从定位轴套的凹坑内推出。
34.可选的，驱动部件设于第一穿孔11内，其包括驱动电机与齿轮，齿轮固设于驱动电机的输出端上，第一穿孔11的底部内壁上设有齿圈，齿轮与齿圈啮合，驱动电机驱动齿轮转动，从而带动齿轮转动，进而带动转轴1转动。
35.在本实施例中，燃料棒下端塞自动定位机构充分利用燃料棒5下端塞的自身特点，在燃料棒5下端塞长度尺寸有限的情况下，不过多占用燃料棒5下端塞外表面空间，通过设置与燃料棒5下端塞结构相适配的定位结构，实现了燃料棒5下端塞的自动定位和锁紧。其结构简单，安装方便快捷。
36.实施例2
37.本实施例公开一种绕丝焊接系统，包括绕丝焊接机构，还包括实施例1中的燃料棒下端塞自动定位机构，绕丝焊接机构设于燃料棒下端塞自动定位机构的上方，用于将钢丝缠绕在燃料棒5的外表面，以及，将钢丝的端头焊接在燃料棒5上。
38.在本实施例中，绕丝焊接系统的工作过程如下：
39.首先，在外力夹持下，使燃料棒5的下端塞与燃料棒下端塞自动定位机构的定位轴套3的头端接触，将顶杆31的头端推入第一连接通道33内部，并且继续推动定位轴套3朝向第一穿孔11的内部运动，定位轴套3外部的轴肩35挤压定位弹簧2，此时，燃料棒5下端塞的开槽53与定位轴套3头端的定位块32没有对齐；
40.启动驱动部件，以使转轴1以及定位轴套3转动，此时，燃料棒5在外力夹持下稳定不转动，直到燃料棒5下端塞的开槽53与定位轴套3头端的定位块32对齐后，关闭驱动部件，在定位弹簧2的弹力作用下，定位块32直接卡接在燃料棒5下端塞的开槽53内，相应的，第一连接杆51与第二连接杆52进入第一连接通道33与第二连接通道34，因此，第一连接杆51推动顶杆31进一步向下运动，使得顶杆31的尾端与复位驱动单元接触；
41.然后再次启动驱动部件，使绕料棒与其同步旋转，绕丝焊接机构将钢丝缠绕至绕料棒的外表面，并且将钢丝的端头焊接在燃料棒5上。
42.当钢丝缠绕焊接完成后，关闭驱动部件，停止旋转，然后控制器控制复位驱动单元推动顶杆31，顶杆31将卡接在定位块32上的燃料棒5顶出。
43.在本实施例中，通过燃料棒下端塞自动定位机构实现了燃料棒5下端塞的自动定位和锁紧，转轴1带动燃料棒5跟随其旋转，并且具有较强的稳定性，极大优化了燃料棒5绕丝焊接的操作工艺，能够提高产品的成品率。
44.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。