核燃料棒端塞加装设备的制作方法

本实用新型涉及核燃料棒加工处理设备，具体地讲，是涉及一种核燃料棒端塞加装设备。

背景技术：

核燃料棒及其包壳管是核燃料组件的重要组成部分，对其磨削外径时，为防止磨削液进入包壳管内壁造成污染，故在磨削前对包壳管两端加装端塞，并在磨削完成后取下。目前都是人工加装和取下端塞，劳动强度大。为了提高该工序的机械化和自动化效能，特此设计开发了该核燃料棒端塞加装设备，通过机械结构来代替人工加装端塞的过程，同时考虑到核燃料棒通常较长(4米左右)，属于细长构件，在机械加装端塞过程中还涉及到工件搬移，为了降低核燃料棒在加装端塞的搬移过程中出现折损情况，在该设备设计中还配套设计了相应的搬移输送机构来解决该问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种核燃料棒端塞加装设备，通过机械结构代替以往人工操作，降低人员的劳动强度，并利用方便搬移输送的结构来降低核燃料棒在加工处理过程中的折损。

为实现上述目的，本采用的技术方案如下：

一种核燃料棒端塞加装设备，包括提高平稳支撑的搬移机架，在所述搬移机架上沿核燃料棒轴向设置并形成送料工位的送料支撑机构，均安置于搬移机架上并分别在送料支撑机构两侧与之对应设置的多个上料存料机构和多个下料存料机构，安置于搬移机架上并在上料存料机构、送料支撑机构和下料存料机构三者之间形成核燃料棒搬移过渡的顶推搬移机构，设置于搬移机架一端并与送料工位对接的端塞加装机构，以及设置于端塞加装机构和送料支撑机构之间的并与送料工位匹配的管夹持机构，其中，所述送料支撑机构将其上送料工位上放置的核燃料棒一端传送至对接端塞加装机构，由管夹持机构夹持核燃料棒该端进行固定，再由端塞加装机构将端塞打入核燃料棒端部内壁卡住。

具体地，所述管夹持机构包括一对相互对应的夹板，设置于夹板的内侧相对面上并带有与核燃料棒匹配的夹槽的夹持内衬，上端与夹板连接的叉型铰链架，以及连接于叉型铰链架下端的呈竖直方向动作的夹持气缸，其中，所述夹持气缸的活动端与叉型铰链架的下端轴连接，所述叉型铰链架上端的铰链片伸出上端轴并用于固定连接夹板，其上端轴通过轴座固定安置于搬移机架或端塞加装机构上，所述夹持内衬上的夹槽闭合后与所述端塞加装机构上的加装口对应。

具体地，所述端塞加装机构包括设置于搬移机架端部的加装基架，设置于加装基架上的水平台面，安置于水平台面上并带有与送料工位对应的加装口的加塞定位板，设置于水平台面上并与加装口对应的端塞添加器，以及设置于水平台面上的并与加装口对应且沿包壳管轴向动作的加塞机构。

进一步地，所述端塞添加器包括安置于水平台面上用于存放端塞的震动盘，与震动盘的出料口对接的端塞送料槽，与端塞送料槽对接的端塞排料槽，以及开设于端塞排料槽末端两侧的并与加装口和加塞机构均对应的加塞口。

进一步地，所述加塞机构包括固定安置于水平台面上并沿核燃料棒轴向走向的直线导轨，通过滑块安置于直线导轨上的加塞座，设置于加塞座上并与加装口和加塞口均对应的加塞头，以及安置于水平台面上的用于推动加塞座沿直线导轨移动的加塞气缸。

更具体地，所述上料存料机构包括与搬移机架固定连接的上料支架，设置于上料支架上并向下料方向倾斜的上料导轨，设置于上料导轨上的由耐磨材料制成的上料支撑棒，以及设置于上料导轨朝向送料工位一端的端部的上料挡块，其中，所述上料挡块上部凸出于所述上料支撑棒。

更具体地，所述下料存料机构包括与搬移机架固定连接的下料支架，设置于下料支架上并向下料方向倾斜的下料导轨，设置于下料导轨上的由耐磨材料制成的下料支撑棒，以及设置于下料导轨朝向送料工位一端的端部的下料导块，其中，所述下料导块上端与所述下料支撑棒上表面齐平。

更具体地，所述顶推搬移机构包括上料存料机构、送料支撑机构和下料存料机构三者之间形成核燃料棒搬移过渡的顶推过渡板，用于安置顶推过渡板的上顶推座，设置于上顶推座下方的并与搬移机架连接的下顶推座，固定于下顶推座上的竖撑柱，顶部与上顶推座固定连接的且中部与竖撑柱上的导套连接的顶推柱，设置于顶推柱底部的顶推斜滑块，横向安置于下顶推座上设置的导套内的横推杆，一端与下顶推座连接且另一端与横推杆连接的横推气缸，固定设置于横推杆上的顶推连板，以及在顶推连板上斜向设置的并与顶推斜滑块匹配的顶推斜导杆。

更具体地，所述顶推过渡板上端设有用于在上料存料架和送料工位之间形成上料过渡的第一斜槽和用于在送料工位和下料存料架之间形成下料过渡的第二斜槽。

进一步地，所述送料支撑机构包括与核燃料棒搬移长度匹配的呈整体式的支撑梁，多个沿送料方向间隔排列地安置于支撑梁上的导轮座，安置于导轮座上的转向机，安置于转向机的输出轴上且其转动方向与送料方向匹配的送料导轮，以及安置于支撑梁上用于驱动转向机的送料电机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型利用顶推搬移机构上配置的顶推过渡板在上料存料机构、送料支撑机构和下料存料机构之间形成错位结合，巧妙实现了三者之间的核燃料棒搬移过渡，而保证了核燃料棒在机构上短距离平稳搬移，不会受到损伤，同时利用送料支撑机构将送料工位上的核燃料棒端部送入管夹持机构进行夹持和端塞加装机构，再由端塞加装机构将端塞打入核燃料棒端部，保证了整个加装过程的连续，其结构巧妙，机械化程度高，使用方便，具有很高的应用价值。

(2)本实用新型在加塞时采用管夹持机构对核燃料棒端部进行稳定夹持，方便了核燃料棒在加塞过程中的固定不脱离，其利用叉型铰链架进行夹持力的传递，保证了夹板动作的稳定，并采用夹持内衬保护核燃料棒不会被夹持损坏。

(3)本实用新型通过加塞气缸驱动加塞头进行动作，将端塞从加塞口准确地打入加装口实现端塞加装，有效地简化的人工操作，提高了自动化程度。

(4)本实用新型的顶推过渡板通过其首端的上料挡钩阻挡了核燃料棒在顶推过程中从其首端掉出，保证棒管稳定地从上料存料架上转移至顶推过渡板的第一斜槽上；其中部的下料挡钩利用相同的方式实现处理后的棒管从加工工位平稳转移至顶推过渡板的第二斜槽上，方便后续下料；同时当核燃料棒需要两端加塞时将顶推过渡板改动为三级式，实现了一个上下料过程中对两端均加塞的操作，优化了设备整体构造。

(5)本实用新型的送料支撑机构通过带v槽的送料导轮对核燃料棒进行稳定支撑，同时利用送料电机和转向机驱动送料导轮转动进行送料，使核燃料棒的搬移、送料、加塞过程形成有效的衔接，提高了设备的机械自动化操作程度。

附图说明

图1为本实用新型的整体侧面示意图。

图2为本实用新型的整体俯视示意图。

图3为端塞加装机构的结构示意图。

图4为管夹持机构的结构示意图。

图5为上料存料机构、下料存料机构和送料支撑机构配合设置的结构示意图。

图6为顶推搬移机构的结构示意图。

图7为顶推过渡板的结构示意图。

图8为另一种顶推过渡板的结构示意图。

图9为两个送料支撑机构并排布置的结构示意图。

图10为送料支撑机构的结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-搬移机架，10-送料支撑机构，20-上料存料机构，30-下料存料机构，40-顶推搬移机构，50-端塞加装机构，60-管夹持机构，

11-支撑梁，12-导轮座，13-转向机，14-送料导轮，15-送料电机，16-传动轴，

21-上料支架，22-上料导轨，23-上料支撑棒，24-上料挡块，31-下料支架，32-下料导轨，33-下料支撑棒，34-下料导块，35-挡料块，

41-上顶推座，42-下顶推座，43-竖撑柱，44-顶推柱，45-顶推斜滑块，46-横推杆，47-横推气缸，48-顶推连板，49-顶推斜导杆，401-顶推过渡板，402-第一斜槽，403-第二斜槽，404-上料过渡挡壁，405-上料挡钩，406-下料挡钩，407-第三斜槽，

51-加装基架，52-水平台面，53-加塞定位板，54-震动盘，55-端塞送料槽，56-端塞排料槽，57-加塞口，511-直线导轨，512-加塞座，513-加塞头，514-加塞气缸，

61-夹板，62-夹持内衬，63-叉型铰链架，64-夹持气缸，65-下端轴，66-上端轴。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

如图1-10所示，该核燃料棒端塞加装设备，包括提高平稳支撑的搬移机架1，在所述搬移机架上沿核燃料棒轴向设置并形成送料工位的送料支撑机构10，均安置于搬移机架上并分别在送料支撑机构两侧与之对应设置的多个上料存料机构20和多个下料存料机构30，安置于搬移机架上并在上料存料机构、送料支撑机构和下料存料机构三者之间形成核燃料棒搬移过渡的顶推搬移机构40，设置于搬移机架一端并与送料工位对接的端塞加装机构50，以及设置于端塞加装机构和送料支撑机构之间的并与送料工位匹配的管夹持机构60，其中，所述送料支撑机构将其上送料工位上放置的核燃料棒一端传送至对接端塞加装机构，由管夹持机构夹持核燃料棒该端进行固定，再由端塞加装机构将端塞打入核燃料棒端部内壁卡住。该实施方式只是对核燃料棒的一端进行端塞加装，在另一种实施方式中对核燃料棒的两端依次进行端塞加装，如图2和图9所示，此时将送料支撑机构在上料存料机构和下料存料机构之间并排布设两组，将端塞加装机构和管夹持机构分别在搬移机架两端各配置一组，一组送料支撑机构的送料工位与一侧的管夹持机构和端塞加装机构匹配，另一组送料支撑机构的送料工位与另一侧的管夹持机构和端塞加装机构匹配，同时将顶推搬移机构从原有的两级式顶推搬移调整为三级式顶推搬移，其增加的一级与增加的送料支撑机构的送料工位匹配。

具体地，如图4所示，所述管夹持机构60包括一对相互对应的夹板61，设置于夹板的内侧相对面上并带有与核燃料棒匹配的夹槽的夹持内衬62，上端与夹板连接的叉型铰链架63，以及连接于叉型铰链架下端的呈竖直方向动作的夹持气缸64，其中，所述夹持气缸的活动端与叉型铰链架的下端轴65连接，所述叉型铰链架上端的铰链片伸出上端轴并用于固定连接夹板，其上端轴66通过轴座固定安置于搬移机架或端塞加装机构上，所述夹持内衬上的夹槽闭合后与所述端塞加装机构上的加装口对应。

如图3所示，所述端塞加装机构50包括设置于搬移机架端部的加装基架51，设置于加装基架上的水平台面52，安置于水平台面上并带有与送料工位对应的加装口的加塞定位板53，设置于水平台面上并与加装口对应的端塞添加器，以及设置于水平台面上的并与加装口对应且沿核燃料棒轴向动作的加塞机构。

其中，所述端塞添加器包括安置于水平台面上用于存放端塞的震动盘54，与震动盘的出料口对接的端塞送料槽55，与端塞送料槽对接的端塞排料槽56，以及开设于端塞排料槽末端两侧的并与加装口和加塞机构均对应的加塞口57。所述震动盘的盘体部分由其底部自带的震动结构和转动结构驱动产生轻微震动并同时旋转，使其盘体部分存放的端塞依次从其出料口排出，进入端塞送料槽；该端塞送料槽的首端向末端略微倾斜，可使端塞在自身重力作用下逐渐从槽首端滚滑至末端依次排列。

所述加塞机构包括固定安置于水平台面上并沿核燃料棒轴向走向的直线导轨511，通过滑块安置于直线导轨上的加塞座512，设置于加塞座上并与加装口和加塞口均对应的加塞头513，以及安置于水平台面上的用于推动加塞座沿直线导轨移动的加塞气缸514。当送料支撑机构将核燃料棒的端部送至加装口处时，管夹持机构对该端部外侧进行夹持，加塞气缸动作推动加塞头向加装口移动，在该移动过程中推动停留在加塞口处的端塞向加装口移动，并塞入核燃料棒的端部，实现端塞加装。

如图5所示，所述上料存料机构20包括与搬移机架固定连接的上料支架21，设置于上料支架上并向下料方向倾斜的上料导轨22，设置于上料导轨上的由耐磨材料制成的上料支撑棒23，以及设置于上料导轨朝向送料工位一端的端部的上料挡块24，其中，所述上料挡块上部凸出于所述上料支撑棒所形成的阻挡位与所述顶推搬移机构所形成的核燃料棒搬移过渡的始端相匹配。通过所述上料导轨及上料支撑棒的倾斜设置，使核燃料棒放置于上料存料机构后可由其自身重力作用沿上料支撑棒滚滑到上料挡块处；为了控制核燃料棒在上料导轨上的滚滑速度，所述上料导轨及上料支撑棒的倾斜角度一般设置在3度以下。

所述下料存料机构30包括与搬移机架固定连接的下料支架31，设置于下料支架上并向下料方向倾斜的下料导轨32，设置于下料导轨上的由耐磨材料制成的下料支撑棒33，设置于下料导轨朝向送料工位一端的端部的下料导块34，以及设置于下料导轨另一端的挡料块35，其中，所述下料导块上端与所述下料支撑棒上表面齐平，所述挡料块凸出于所述下料支撑棒上侧；所述顶推搬移机构所形成的核燃料棒搬移过渡的末端与所述下料导块所在位置相匹配。相应地，下料导轨及下料支撑棒的倾斜角度也一般配置在3度以下。

如图6所示，所述顶推搬移机构40包括上料存料机构、送料支撑机构和下料存料机构三者之间形成核燃料棒搬移过渡的顶推过渡板401，用于安置顶推过渡板的上顶推座41，设置于上顶推座下方的并与搬移机架连接的下顶推座42，固定于下顶推座上的竖撑柱43，顶部与上顶推座固定连接的且中部与竖撑柱上的导套连接的顶推柱44，设置于顶推柱底部的顶推斜滑块45，横向安置于下顶推座上设置的导套内的横推杆46，一端与下顶推座连接且另一端与横推杆连接的横推气缸47，固定设置于横推杆上的顶推连板48，以及在顶推连板上斜向设置的并与顶推斜滑块匹配的顶推斜导杆49。为了匹配核燃料棒的操作长度，该顶推搬移机构采用多组方式设置，同时考虑到其多组之间的结构共性，各组顶推搬移机构之间采用部分结构共用形式，如上顶推座、下顶推座、横推杆等结构部件配置为与送料工位匹配长度的整体，而竖撑柱、顶推柱、顶推轮、顶推斜滑块、顶推连板、顶推斜导杆等部件则按每组独立配置，如此只需要一套横推气缸即可驱动各组第一顶推搬移机构同步动作，并且该横推气缸也由其他可实现推拉作用的动力设备替换。而顶推过渡板则统一安置于整体形式的上顶推座上，其数量和位置则可按上料存料机构和下料存料机构的数量和位置匹配设置，以便于更准确地形成所述核燃料棒搬移过渡。

如图7所示，所述顶推过渡板401为两级式顶推搬移，其上端设有用于在上料存料架和送料工位之间形成上料过渡的第一斜槽402和用于在送料工位和下料存料架之间形成下料过渡的第二斜槽403，该第一斜槽和第二斜槽的倾斜方向朝向下料方向，其倾斜角度控制在3度以下，该第一斜槽的末端低于第二斜槽的首端，由此在该顶推过渡板上形成上料过渡挡壁404。并且该上料过渡挡边与送料工位相匹配，且对应送料工位的中心略偏向上料一侧。为了更好地实现搬移过渡，该第一斜槽首端设有与其斜面圆角过渡的上料挡钩405，且该上料挡钩与上料存料架上的上料挡块位置匹配，二者之间形成可容纳核燃料棒的间隙，该第二斜槽首端设有与其斜面圆角过渡的下料挡钩406，且该下料挡钩一般位于上料过渡挡壁的顶端，由此在其与送料工位朝向下料方向的侧边之间形成可容纳核燃料棒的间隙。在核燃料棒由上料存料架向送料工位搬移的过程中，先顶推过渡板上升，第一斜槽承载核燃料棒上升，上料挡钩阻挡核燃料棒从第一斜槽首端滑落，当第一斜槽的斜面上升到超出上料挡块顶端高度时，核燃料棒受自身重力作用沿第一斜槽的斜面移动至其末端，并受上料过渡挡壁的阻挡而停留在该处；然后顶推过渡板下降至送料工位平面以下，核燃料棒随之下降并在下降过程中受到送料工位朝向上料方向的侧边的限制而落在送料工位上平稳放置。在核燃料棒由送料工位向下料存料机构搬移的过程中，先顶推过渡板上升，第二斜槽承载核燃料棒上升，由于上料过渡挡壁及下料挡钩位于送料工位的中心略偏向上料一侧的位置，核燃料棒同步上升中受下料挡钩限制不会从第二斜槽首端滑落并会逐渐偏向送料工位朝向下料方向的侧边，当第二斜槽的斜面超出送料工位平面后，核燃料棒受自身重力作用沿第二斜槽的斜面向其末端移动，并在第二斜槽的斜面与下料存料机构的下料支撑棒上表面齐平时进入下料存料机构，实现核燃料棒下料。

在另一种实施方式中的三级式的顶推搬移机构与前述两级式的顶推搬移机构的差别主要体现在所述顶推过渡板401上，即如图8所示的顶推过渡板401为三级式顶推搬移，其上端设置依次排布的第一斜槽402、第二斜槽403、第三斜槽407，该第一斜槽用于在上料存料架和第一送料工位之间形成上料过渡，该第二斜槽用于在第一和第二送料工位之间形成移料过渡，该第三斜槽用于在第二送料工位和下料存料架之间形成下料过渡，该第一和第二送料工位由两组送料支撑机构形成，靠近上料存料架的送料支撑机构形成第一送料工位，靠近下料存料架的送料支撑机构形成第二送料工位，如图9所示。该三级式的顶推过渡板上的斜槽倾斜角度、(第一、第二)过渡挡壁、(上料、移料、下料)挡钩等结构部分可参考前述两级式的顶推过渡板设置。

如图10所示，所述送料支撑机构10包括与核燃料棒搬移长度匹配的呈整体式的支撑梁11，多个沿送料方向间隔排列地安置于支撑梁上的导轮座12，安置于导轮座上的转向机13，安置于转向机的输出轴上且其转动方向与送料方向匹配的送料导轮14，以及安置于支撑梁上用于驱动转向机的送料电机15，所有转向机可通过传动轴16串联，送料电机与端部位置的转向机的输入轴连接输入动力，由此可实现由一个送料电机同步驱动所有转向机动作，所述送料导轮上配置的v槽构成所述送料工位，用于支撑核燃料棒并使核燃料棒沿送料导轮转动方向移动。所述加装口与送料电机分别位于送料工位的两端。

所述支撑梁可固定安置于搬移机架上，此时送料工位的位置即为固定不可调，也可通过一套升降机构来驱动支撑梁升降动作，以实现送料工位的高度可调，便于匹配送料工位与加装口的对接位置。该升降机构可采用与所述顶推搬移机构中实现升降功能相同的组件，也可采用其他同样能够实现升降动作的结构，本实施例中以与所述顶推搬移机构中实现升降功能相同的组件为例，即该升降机构包括下顶推座42、竖撑柱43、顶推柱44、顶推斜滑块45、横推杆46、横推气缸47、顶推连板48和顶推斜导杆49等结构部件，并同样采用多组设计及多组共用部件形式配置。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。