CN103909331A - 核燃料棒的端塞自动焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使构成核燃料棒的包覆管和端塞自动焊接的装置，所述核燃料棒的端塞自动焊接装置用于在焊接腔室内电阻焊接包覆管和端塞，所述核燃料棒的端塞自动焊接装置包括：焊接腔室（110），使端塞（12）和包覆管（11）进行电阻焊接；包覆管输送部（120），其包括把持固定包覆管（11）的包覆管夹（123）和使该包覆管夹（123）向水平方向驱动的第一伺服电动机（124），从而使包覆管向所述焊接腔室（110）水平输送；端塞焊接电极（130），其用于把持由端塞供给装置供给的端塞（12）；端塞输送驱动部（140），将把持在所述端塞焊接电极（130）上的端塞（12）向所述焊接腔室（110）水平输送；位置控制模块（150），控制所述第一伺服电动机（124）和所述端塞输送驱动部（140）的驱动，通过对端塞和包覆管迅速精密地控制，形成焊接，从而可提高作业效率性和生产率。

Description

核燃料棒的端塞自动焊接装置
技术领域
本发明涉及核燃料棒的端塞自动焊接装置，尤其涉及一种利用伺服电动机使构成核燃料棒的包覆管和端塞准确而迅速地进行自动焊接的装置。
背景技术
原子炉是一种通过人工控制核裂变物质的连锁核裂变反应，使核裂变产生的热能用作动力的装置。
原子炉中使用的核燃料是将浓缩铀成形为具有一定大小的圆筒形小球（pellet）（以下称为“烧结体”）后，将多个烧结体装填至燃料棒内制得，这些多个燃料棒构成核燃料组件，将该组件装填至原子炉的炉心后，通过核反应形成燃烧。
如图1所示，核燃料棒10由包覆管11、端塞12、烧结体13及弹簧构成，在包覆管11内插入烧结体13和弹簧后，在开口的端部上结合端塞12，从而形成焊接，在焊接结束之后，包覆管11和端塞12的焊接部10a通过加工装置去除突出的焊缝（weld bead）。
由此制得的多个燃料棒构成核燃料组件装填至原子炉内。因此，为了制备核燃料组件需要很多燃料棒，与此相关的包覆管和端塞的焊接作业也会增加。
例如，本发明申请人的韩国授权专利第1044336号（授权日：2011年6月20日）中公开有一种用于向焊接位置自动供给端塞的核燃料棒的端塞供给装置，在韩国公开专利第10-2011-0054432号（公开日：2011年5月25日）中公开有一种核燃料棒的端塞焊接部加工装置，其在焊接包覆管和端塞后，用于加工焊缝。
因此，在需要多个核燃料棒的核燃料组件的制备过程中，对于制备核燃料组件来说，准确而迅速地进行包覆管和端塞的焊接作业，从而提高作业的效率性和生产率非常重要。
发明内容
（一）要解决的技术问题
根据上述观点，本发明的目的在于，提供一种核燃料棒的端塞自动焊接装置，其通过自动化焊接包覆管和端塞，利用伺服电动机，通过精密的位置控制，迅速地形成焊接。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供一种核燃料棒的端塞自动焊接装置，本发明的核燃料棒的端塞自动焊接装置用于在焊接腔室内电阻焊接包覆管和端塞，所述装置包括：焊接腔室，使端塞和包覆管进行电阻焊接；包覆管输送部，其包括把持固定包覆管的包覆管夹和使该包覆管夹向水平方向驱动的第一伺服电动机，从而将包覆管向所述焊接腔室水平输送；端塞焊接电极，其用于把持由端塞供给装置供给的端塞；端塞输送驱动部，其使所述端塞焊接电极向所述焊接腔室侧进行前后驱动；位置控制模块，其用于控制所述第一伺服电动机和所述端塞输送驱动部的驱动。
优选地，本发明的所述端塞输送驱动部包括：增压汽缸，其用于前后驱动端塞焊接电极，从而使端塞加压固定在位于焊接腔室内的包覆管上；及第二伺服电动机，其用于前后驱动所述增压汽缸。
优选地，本发明的所述焊接腔室的前端部进一步设置有包覆管原点设定部，其在向焊接腔室内侧输送包覆管的输送区间内设定包覆管原点。
优选地，本发明的所述包覆管原点设定部包括触控传感器，所述触控传感器通过接触所述包覆管的前端部来感知位置信号。
优选地，本发明的所述位置控制模块控制所述第一伺服电动机和所述端塞输送驱动部，以使把持在所述端塞焊接电极上的端塞和把持在所述包覆管夹上的包覆管同时向上述焊接腔室内部进入。
（三）有益效果
本发明的核燃料棒的端塞自动焊接装置用于在焊接腔室内对构成核燃料棒的包覆管和端塞进行电阻焊接，所述核燃料棒的端塞自动焊接装置包括：包覆管夹，其通过伺服电动机向焊接腔室侧输送包覆管；端塞焊接电极，其利用伺服电动机和增压汽缸向焊接腔室侧输送由端塞自动供给装置供给的端塞；位置控制模块，其控制伺服电动机驱动至正确的焊接位置；能够迅速、准确精密地控制端塞和包覆管，从而形成焊接，提高作业的效率性和生产率。
附图说明
图1是表示一般的核燃料棒结构的示意图。
图2是本发明的核燃料棒的端塞自动焊接装置的正面图。
图3是本发明的核燃料棒的端塞自动焊接装置的平面图。
图4是在本发明的核燃料棒的端塞自动焊接装置中，表示焊接腔室和端塞输送驱动部的示意图。
图5是在本发明的核燃料棒的端塞自动焊接装置中，表示包覆管输送驱动部的示意图。
附图标记说明
10:燃料棒；                 10a:焊缝；
11:包覆管；                 12:端塞；
13:烧结体；
110:焊接腔室；              120:包覆管输送部；
121:包覆管输送伺服固定板；  122:滑轮；
123:包覆管夹；              124:第一伺服电动机；
130:端塞焊接电极；          140:端塞输送驱动部；
141:增压汽缸；              142:第二伺服电动机；
150:控制系统；              160:包覆管原点设定部。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
本发明的核燃料棒的端塞自动焊接装置用于在焊接腔室内电阻焊接包覆管和端塞，所述装置包括：焊接腔室110，使端塞12和包覆管11进行电阻焊接；包覆管输送部120，其包括把持固定包覆管11的包覆管夹123和使该包覆管夹123向水平方向驱动的第一伺服电动机124，从而使包覆管向所述焊接腔室110水平输送；端塞焊接电极130，其用于把持由端塞供给装置供给的端塞12；端塞输送驱动部140，其使所述端塞焊接电极130向所述焊接腔室110侧进行前后驱动；位置控制模块150，其用于控制所述第一伺服电动机124和所述端塞输送驱动部140的驱动。
焊接腔室110用于安插端塞12和包覆管11，从而形成电阻压力焊接（RPW:Resistance Pressure Welding），而位于焊接腔室110内的端塞12和包覆管11的前端部在加压状态下，沿着端塞12和包覆管11的结合部形成焊接。
包覆管输送部120用于向焊接腔室110侧输送包覆管，其包括：水平设置的包覆管输送伺服固定板121，其设置有用于水平引导包覆管11的多个滑轮122；包覆管夹123，其把持固定包覆管11；第一伺服电动机124，其用于向水平方向驱动该包覆管夹123。如图5所示，在包覆管输送部设置有通过第一伺服电动机124形成前后驱动的包覆管夹123，该包覆管夹123在把持固定包覆管11的状态下，将包覆管11输送至焊接腔室110侧。第一伺服电动机124的驱动通过控制系统150完成。
水平输送包覆管11的第一伺服电动机124能够进行精密的位置控制，因此与下述用作感知包覆管基准点的触控传感器一起，能够精密地控制包覆管的焊接位置。
优选地，本发明的特征为，进一步设置有包覆管原点设定部160，其用于感知向焊接腔室110输送的包覆管11的前端部的位置，更优选地，包覆管原点设定部160包括触控传感器单元161，其通过接触包覆管11的前端部来感知位置信号。
如图2所示，包覆管被送达的焊接腔室110的前端部设置有触控传感器单元161，而触控传感器单元161通过直线滑动导轨（LMGUIDE）能够前后移动，包覆管通过接触触控传感器单元161来识别包覆管11的位置。优选地，为了准确地识别位置，形成二次接触，第一次接触以1000rpm的速度推进，第二次接触以50rpm的速度推进，从而能够精确地识别原点。
包覆管前端部原点的位置数据将被传输到控制系统150，而控制系统150以包覆管前端部的原点为基准，推进包覆管11至包覆管11与端塞12接触的位置后停止，而包覆管11通过包覆管电极111被固定。
端塞焊接电极130用于把持由端塞供给装置供给的端塞12并将端塞12输送至焊接腔室110，为固定端塞12，在端塞焊接电极130的前端部设置有真空吸嘴，从而使端塞12吸入真空而固定。
端塞供给装置通过自动化从端塞箱中（magazine）逐个地排出端塞，从而连续作业，而排出的端塞通过端塞夹131被逐个地输送到端塞焊接电极130上。
端塞夹131通过汽缸的驱动，使端塞12在把持的状态下，推进至端塞焊接电极130的运转位置（）。接着，把持在端塞夹131上的端塞12被设置成与端塞夹131垂直，并固定在等待的端塞焊接电极130上。此时，端塞焊接电极130通过向内部吸入真空来固定端塞12。
如上所述，把持端塞12的端塞焊接电极130通过端塞输送驱动部140的推进驱动被输送至焊接腔室110。
为了使输送至焊接腔室110的端塞12精密地焊接，应具有对端塞的迅速供给和适当的压力。因此，本发明将增压汽缸和伺服电动机用作将端塞12输送至燃烧室110的激励源（）。
具体如图4所示，本发明的特征为，端塞输送驱动部140包括：增压汽缸141，其用于前后驱动端塞焊接电极130，从而使端塞12加压固定在位于焊接腔室110内的包覆管11上；及第二伺服电动机142，其用于前后驱动所述增压汽缸141。
增压汽缸141固定在可前后移动的输送板143上，该输送板143通过第二伺服电动机142形成前后驱动。
这种端塞输送驱动部140在第二伺服电动机142驱动下，通过端塞焊接电极130的插入口产生的真空吸入，从把持端塞12的端塞夹131上传递获得端塞12，接着端塞夹131后退至等待位置。端塞夹131完成后进时，端塞焊接电极130通过第二伺服电动机142形成一次推进，在完成一次推进后，增压汽缸141驱动，向焊接腔室110内固定有包覆管11的包覆管焊接电极侧形成二次推进，此时端塞12和包覆管11的前端部相互加压接触，即接通焊接电流，从而形成端塞12和包覆管11的焊接。
本发明的各驱动元件通过控制系统150形成驱动控制，特别是，控制系统150包括用于控制增压汽缸141及第二伺服电动机142的位置控制模块。所述增加汽缸141与第一伺服电动机124一起输送端塞。此外，位置控制模块为了获取包覆管的准确的位置信息，将由包覆管位置感知部160传递的信号作为输入信息。
优选地，本发明的控制系统同时进行输送端塞12和包覆管11至焊接腔室110的动作，从而可以加快动作速度，简化工序并提高生产率。
在完成端塞12和包覆管11的焊接之后，燃料棒通过包覆管夹123形成后退，通过重复相同的过程形成下一个包覆管和端塞的焊接。
在焊接腔室110所处的主基座171上面可以设置用于检测焊缝10a的焊缝检测部170。
以上说明的本发明不仅限定于上述实施例及附图，在不脱离本发明技术思想的范围内，本领域技术人员可以进行多种替换、变形及变更是显然的。

Claims (5)

1.一种核燃料棒的端塞自动焊接装置，其用于在焊接腔室内电阻焊接包覆管和端塞，其特征在于，所述核燃料棒的端塞自动焊接装置包括：焊接腔室，使端塞和包覆管进行电阻焊接；包覆管输送部，其包括把持固定包覆管的包覆管夹和使该包覆管夹向水平方向驱动的第一伺服电动机，从而将包覆管向所述焊接腔室水平输送；端塞焊接电极，其用于把持由端塞供给装置供给的端塞；端塞输送驱动部，其使所述端塞焊接电极向所述焊接腔室侧进行前后驱动；位置控制模块，其用于控制所述第一伺服电动机和所述端塞输送驱动部的驱动。
2.根据权利要求1所述的核燃料棒的端塞自动焊接装置，其特征在于，所述端塞输送驱动部包括：增压汽缸，其用于前后驱动端塞焊接电极，从而使端塞加压固定在位于焊接腔室内的包覆管上；及第二伺服电动机，其用于前后驱动所述增压汽缸。
3.根据权利要求1所述的核燃料棒的端塞自动焊接装置，其特征在于，所述焊接腔室的前端部进一步设置有包覆管原点设定部，其在向焊接腔室内侧输送包覆管的输送区间内设定包覆管原点。
4.根据权利要求3所述的核燃料棒的端塞自动焊接装置，其特征在于，所述包覆管原点设定部包括触控传感器，所述触控传感器通过接触所述包覆管的前端部来感知位置信号。
5.根据权利要求1所述的核燃料棒的端塞自动焊接装置，其特征在于，所述位置控制模块控制所述第一伺服电动机和所述端塞输送驱动部，以使把持在所述端塞焊接电极上的端塞和把持在所述包覆管夹上的包覆管同时向所述焊接腔室内部进入。
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