一种容器端塞拆装装置的制作方法

1.本发明涉及一种容器端塞拆装装置。


背景技术：

2.核电站在运行时会产生乏燃料组件，对于其中部分特殊用途的小管径乏燃料进行装载至容器内进行转运至后处理场地。容器在运送至处理车间时，由于具有放射性，人员无法通过近距离接触容器进行拆卸和安装容器顶部端塞。如采用人工拆卸和安装端塞，则对人体产生极大危害，影响安全生产。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种容器端塞拆装装置，能够实现快速更换零部件、远距离进行拆装容器端塞，有效保证工作人员安全，具有较高的可靠性和经济性。
4.实现上述目的的技术方案是：一种容器端塞拆装装置，包括移动台架组件、视觉控制系统、抓取组件、桥接组件和两个台面移动组件，其中：
5.所述移动台架组件包括不锈钢架体、工作台、y轴电机、穿墙密封机构和y轴传动机构，所述不锈钢架体设置在所述y轴传动机构上，所述工作台设置在所述不锈钢架体的顶端，所述y轴电机的输出端通过所述穿墙密封机构与所述y轴传动机构相连，所述y轴电机驱动所述y轴传动机构带动所述不锈钢架体做y轴运动，所述工作台上设置有横向铅屏蔽板和纵向铅屏蔽板，且所述横向铅屏蔽板和纵向铅屏蔽板呈t字形分布；
6.所述视觉控制系统包括耐辐照摄像头和控制器，所述耐辐照摄像头通过云台设置在所述工作台上；
7.所述两个台面移动组件设置在所述工作台上，且分设在所述横向铅屏蔽板的两侧，每个台面移动组件均包括升降工作台和驱动该升降工作台做z轴运动的z轴升降机构；
8.所述抓取组件和桥接组件一一对应地设置在所述两个台面移动组件的升降工作台上，且所述抓取组件与所述耐辐照摄像头相邻；
9.所述抓取组件包括底板、x轴直线电机模组、夹爪、过渡连接杆和抓取滑道，所述底板设置在相应的升降工作台上，所述x轴直线电机模组和抓取滑道分别通过基座设置在底板上，所述夹爪位于所述抓取滑道内；所述x轴直线电机模组的输出端与所述夹爪相连，所述x轴直线电机模组驱动所述夹爪做x轴运动；所述过渡连接杆的一端与所述夹爪相连，另一端连接待拆装的容器端塞；
10.所述桥接组件包括桥接滑道、x轴电机和x轴移动轨道，所述x轴移动轨道设置在相应的升降工作台上，所述桥接滑道设置在所述x轴移动轨道上，所述x轴电机驱动所述桥接滑道沿所述x轴移动轨道做x轴运动；
11.所述控制器分别与所述耐辐照摄像头、y轴电机、z轴升降机构、x轴直线电机模组和x轴电机通讯。
12.上述的一种容器端塞拆装装置，其中，所述y轴传动机构包括两个y向轨道、一根传动螺杆和传动块，所述两个y向轨道对称设置在所述传动螺杆的两侧，所述传动块连接在所述传动螺杆上，所述不锈钢架体的底端的两侧一一对应地设置在所述两个y向轨道上，所述不锈钢架体的底端的中部与所述传动块相连。
13.上述的一种容器端塞拆装装置，其中，所述z轴升降机构包括横向传动杆、纵向传动杆、两个x形交叉支撑架和两个纵向轨道，所述横向传动杆的中部通过滑块与所述纵向传动杆相连；所述滑块外接z轴电机的输出端；所述两个纵向轨道呈左右对称地设置在所述工作台上，且分设在所述纵向传动杆的两侧，每个纵向轨道上设置有滑座；所述横向传动杆的两端一一对应地与所述两个纵向轨道上的滑座相连；且所述横向传动杆的两端一一对应地与所述两个x形交叉支撑架的底端的一边相连；所述两个x形交叉支撑架的底端的另一边连接在所述工作台上，所述两个x形交叉支撑架的顶端连接在所述升降工作台的底端；
14.所述z轴电机驱动所述横向传动杆沿所述纵向传动杆做纵向运动，所述横向传动杆带动所述两个x形交叉支撑架的底端的一边沿相应的纵向轨道做纵向运动，进而调整所述x形交叉支撑架的交叉角度，带动所述升降工作台做z轴运动。
15.上述的一种容器端塞拆装装置，其中，所述两个台面移动组件的z轴电机分别通过快速拆装机构安装在所述工作台上。
16.上述的一种容器端塞拆装装置，其中，所述快速拆装机构包括固定座、固定卡爪和手柄，所述固定座通过螺栓安装在所述工作台上，所述固定卡爪和手柄分别与所述固定座相连，所述固定卡爪抓紧z轴电机。
17.上述的一种容器端塞拆装装置，其中，所述z轴电机采用耐辐照电机，所述两个台面移动组件的z轴电机位于所述横向铅屏蔽板的同一侧，均与所述抓取组件相邻；所述横向铅屏蔽板将两个z轴电机与桥接组件隔开。
18.上述的一种容器端塞拆装装置，其中，所述控制器与所述z轴升降机构的z轴电机相连。
19.上述的一种容器端塞拆装装置，其中，所述y轴电机和控制器设置在热室外部，所述y轴传动机构设置在热室内部；所述耐辐照摄像头通过耐辐照线缆与控制器相连。
20.上述的一种容器端塞拆装装置，其中，所述y轴电机、x轴直线电机模组和x轴电机分别采用耐辐照电机。
21.本发明的容器端塞拆装装置，可以作为乏燃料转运系统的设备之一，能够实现快速更换零部件、远距离进行拆装容器端塞，有效保证工作人员安全，具有较高的可靠性和经济性。
附图说明
22.图1为本发明的容器端塞拆装装置的立体结构图；
23.图2为工作台上各部件的安装示意图；
24.图3为本发明的容器端塞拆装装置的移动台架组件的结构图；
25.图4为本发明的容器端塞拆装装置的视觉控制系统的结构示意图；
26.图5为本发明的容器端塞拆装装置的台面移动组件的结构示意图；
27.图6为快速拆装机构的结构示意图；
28.图7为本发明的容器端塞拆装装置的抓取组件的结构示意图；
29.图8为抓取组件在升降工作台上的安装示意图；
30.图9为本发明的容器端塞拆装装置的桥接组件的结构示意图。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
32.请参阅图1至图9，本发明的最佳实施例，一种容器端塞拆装装置，包括移动台架组件1、视觉控制系统2、抓取组件3、桥接组件4和两个台面移动组件5。视觉控制系统2和两个台面移动组件5分别设置在移动台架组件1的工作台上，抓取组件3和桥接组件4分别设置在两个台面移动组件5上。
33.再请参阅图3，移动台架组件1包括不锈钢架体11、工作台12、y轴电机13、穿墙密封机构14和y轴传动机构15，不锈钢架体11设置在y轴传动机构15上，工作台12设置在不锈钢架体11的顶端，y轴电机13位于热室外部，y轴传动机构15位于热室内，y轴电机13的输出端通过穿墙密封机构14与y轴传动机构15相连，y轴电机13驱动y轴传动机构15带动不锈钢架体11做y轴运动，进而带动工作台12做y轴运动，工作台12上设置有横向铅屏蔽板16和纵向铅屏蔽板17，且横向铅屏蔽板16和纵向铅屏蔽板17呈t字形分布。横向铅屏蔽板16和纵向铅屏蔽板17用于屏蔽γ射线。
34.y轴传动机构15包括两个y向轨道151、一根传动螺杆152和传动块153，两个y向轨道151对称设置在传动螺杆152的两侧，传动块153连接在传动螺杆152上，不锈钢架体11的底端的两侧一一对应地设置在两个y向轨道151上，不锈钢架体11的底端的中部与传动块153相连。y轴电机13驱动传动螺杆152转动，随着传动螺杆152的转动，传动块153产生y向位移，进而带动不锈钢架体11和其顶端的工作台12做y轴运动。
35.移动台架组件1的各部件材质由奥氏体不锈钢型材与钢板焊接、加工而成，具有良好的承载能力；整体采用钢结构件，在热室内部高放射性环境下能够长时间使用，减少故障率，保证机械结构运行的安全性。
36.y轴电机13用于提供动力，y轴电机13通过穿墙密封机构14引至热室外部，通过连轴器实现快速连接，便于检维修或更换零部件。工作台12上具有各种适配孔槽及定位销、槽、台等，保证其上各部件安装后的定位精度，同时实现了远程检维修的可行性，能够适配各种快装机构和零部件，便于安装和检修等工作。
37.再请参阅图4，视觉控制系统2包括耐辐照摄像头21和控制器22，耐辐照摄像头21通过云台23设置在工作台12上；控制器22设置再热室外部，耐辐照摄像头21通过耐辐照线缆24与控制器22相连。云台23用于实现耐辐照摄像头21在周向360
°
方向及轴向360
°
方向进行转动。耐辐照摄像头21能够实时捕捉各角度画面，同时可以监控端塞拆装装置的工作过程，并将监控画面实时传输至上位操作站及移动操作站。
38.再请参阅图2、图5和图6，两个台面移动组件5设置在工作台12上，且分设在横向铅屏蔽板16的两侧，每个台面移动组件5均包括升降工作台51和驱动该升降工作台做z轴运动的z轴升降机构；z轴升降机构包括横向传动杆52、纵向传动杆53、两个x形交叉支撑架54和两个纵向轨道55，横向传动杆52的中部通过滑块56与纵向传动杆53相连；滑块56外接z轴电
机57的输出端；两个纵向轨道55呈左右对称地设置在工作台12上，且分设在纵向传动杆53的两侧，每个纵向轨道55上设置有滑座58；横向传动杆52的两端一一对应地与两个纵向轨道55上的滑座58相连；且横向传动杆52的两端一一对应地与两个x形交叉支撑架54的底端的一边相连；两个x形交叉支撑架54的底端的另一边连接在工作台12上，两个x形交叉支撑架54的顶端连接在升降工作台51的底端；z轴电机57通过滑块56驱动横向传动杆52沿纵向传动杆53做纵向运动，横向传动杆52带动两个x形交叉支撑架54的底端的一边沿相应的纵向轨道55做纵向运动，进而调整x形交叉支撑架54的交叉角度，带动升降工作台51做z轴运动。
39.台面移动组件5为纯机械结构，不易损坏，安装在工作台上后不常拆卸。
40.z轴电机57采用耐辐照电机，两个台面移动组件的z轴电机57位于横向铅屏蔽板16的同一侧，均与抓取组件3相邻，即z轴电机57和抓取组件3位于横向铅屏蔽板16的同一侧；横向铅屏蔽板16将两个z轴电机57与桥接组件4隔开，减少γ射线的照射时间，延长使用寿命。
41.再请参阅图2和图6，两个台面移动组件5的z轴电机57分别通过快速拆装机构59安装固定在工作台12上，快速拆装机构59采用易于远程操作的装夹机构，便于快速拆装、更换及维修z轴电机57。快速拆装机构59包括固定座591、固定卡爪592和手柄593，固定座591通过螺栓固定在工作台上，固定卡爪592和手柄593分别与固定座591相连，固定卡爪592用于抓紧z轴电机57，这样可以实现z轴电机57的快速拆装、更换及维修。
42.抓取组件3和桥接组件4一一对应地设置在两个台面移动组件的升降工作台51上，且抓取组件3与耐辐照摄像头21相邻；这样，一个台面移动组件5用于安装及控制抓取组件3在z轴的移动，另一个台面移动组件5用于安装及控制桥接组件4在z轴的移动。
43.再请参阅图7和图8，抓取组件3包括底板31、x轴直线电机模组32、夹爪33、过渡连接杆34和抓取滑道35，底板31设置在相应的升降工作台51上，x轴直线电机模组32和抓取滑道35分别通过基座36设置在底板31上，夹爪33位于抓取滑道35内；x轴直线电机模组32的输出端与夹爪33相连，x轴直线电机模组32驱动夹爪33做x轴运动；过渡连接杆34的一端与夹爪33相连，另一端连接待拆装的容器端塞。
44.过渡连接杆34与容器的端塞上的孔相连接，夹爪33通过x轴直线电机模组32进行x轴运动，能够抓住过渡连接杆34并自动锁紧，将端塞从容器中拉出或者装入容器口。具体地：在需要拆卸端塞时，过渡连接杆34在热室外部预先安装到待拆的端塞上，抓取滑道35可以深入运输容器的进料口内部直接对接端塞，夹爪33夹紧连接在端塞上的过渡连接杆34，x轴直线电机模组32带动夹爪33继续向一侧拉动，直至将端塞拉出固定长度。回装端塞时进行逆向操作即可，先将夹爪33夹紧连接在端塞上的过渡连接杆34，抓取滑道35可以深入进料口内部，x轴直线电机模组32带动夹爪33继续推进端塞，将端塞装入容器口。
45.再请参阅图9，桥接组件4包括桥接滑道41、x轴电机42和x轴移动轨道43，x轴移动轨道43设置在相应的升降工作台51上，桥接滑道41设置在x轴移动轨道43上，x轴电机42驱动桥接滑道41沿x轴移动轨道43做x轴运动。桥接组件4是作为运输容器与另一台设备(移动翻转装置)之间的连接桥梁，使内容器从端塞处，经过桥接组件4滑入下一台设备。
46.桥接组件4能够在x、y、z轴方向进行移动，辅助内容器在运输容器和移动翻转装置之间位移时的同轴性，避免内容器在推出运输容器时，因容器端盖结构影响容器无法顺利
进入移动翻转装置。当端塞拆装装置的抓取组件3将运输容器的内铅屏蔽端塞取出后，整台容器端塞拆装装置通过z轴升降机构调节z轴向运动、y轴电机13调节y轴向运动，桥接滑道41中心对准取出铅塞的通道口中心，达到同轴同心，桥接组件的x轴移动轨道43载着桥接滑道41向通道口位置移动，桥接滑道41前端抵达运输容器的铅塞端口时停止，同时移动翻转装置运动至桥接滑道41末端，通过调节z轴和y轴方向位移量，保证移动翻转装置的锁紧鞍座组件和桥接滑道41同轴心。此时内容器中心线、桥接滑道中心线、锁紧鞍座组件中心线共线，桥接滑道首尾分别与运输容器和移动翻转装置连接，通过热室外部工作人员将内容器推出运输容器至移动翻转装置上固定位置，由移动翻转装置上抓头机构将内容器完全抽离运输容器。随后桥接组件通过x轴、y轴、z轴方向位移至初始位置，或同样操作将剩余内容器取出进行储存。
47.再请参阅图4，控制器22分别与耐辐照摄像头21、y轴电机13、z轴升降机构的z轴电机57、x轴直线电机模组32和x轴电机42通讯。y轴电机13、x轴直线电机模组32和x轴电机42分别采用耐辐照电机。耐辐照摄像头21辅助捕捉待拆的铅屏蔽端塞在运输容器内的分布位置，将图像传输至控制器22，控制器22根据待拆的铅屏蔽端塞在运输容器内的分布位置，控制y轴电机13、z轴电机57、x轴直线电机模组32和x轴电机42运动，调整各组件y轴、x轴、z轴位移，保证抓取组件3取铅塞及桥接组件4桥接内容器时能够精准到位。
48.本发明的容器端塞拆装装置，所用主要金属材料为奥氏体不锈钢如06cr18ni11ti等。在热室内部的机构尽量不使用有机材料，在必要使用有机材料部分如密封件等多采用耐辐照材料如三元乙丙、氟橡胶等)电缆采用低烟、无卤、阻燃、耐辐照电缆，禁止使用聚氯乙烯。热室内部电器多采用具有合格资质的耐辐照产品。工作台12上可以设置快速拆装机构对易损件进行固定连接，可以通过远程进行快速安装和拆卸各模组件。
49.本发明的容器端塞拆装装置，具有x向、y向、z向三个自由度，能够识别运输容器屏蔽端塞的位置，抓取屏蔽端塞后将其取出或装回运输容器。端塞拆装装置对运输容器的屏蔽端塞进行拆卸，并将屏蔽端塞转至相应位置，为移动翻转装置后续作业让出空间。完成后续作业后，端塞拆装装置可以将屏蔽端塞装回运输容器。控制器可以进行手动与自动切换操作方式，通过耐辐照摄像头进行定位，为设备中各组件执行动作的调节提供参数依据。
50.本发明的容器端塞拆装装置，相比于工作人员人工拆卸和安装端塞，可通过远距离、手动与自动切换的操作方式进行拆装容器端塞，有效保证工作人员安全，还具有以下有益效果：
51.(1)整个装置多采用机械机构，能够减少故障率，延长使用寿命，缩短维修周期，具有较高的可靠性和经济性；
52.(2)整个装置进行模块化设计，具有快拆结构，能够实现快速更换零部件，工作台上的各组件能够快速安装、拆卸；
53.(3)整个装置是根据实际工作环境进行设计，能够在辐射环境下进行工作；
54.(4)整个装置是根据实际使用需求定制设计，具有独创性，其结构原理暂无相关相似设备对比；
55.(5)移动台架组件1整体采用钢结构，高放射性环境下寿命较长，减少故障率，y轴动力外引至热室外部，方便易损件与电气元件的检维修。
56.综上所述，本发明的容器端塞拆装装置，可以作为乏燃料转运系统的设备之一，能
够实现快速更换零部件、远距离进行拆装容器端塞，有效保证工作人员安全，具有较高的可靠性和经济性。
57.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。