CN105081483A - 一种辐照监督样品定位夹持与切割装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种辐照监督样品定位夹持与切割方法，定位完成后旋转水平移动臂上手轮，通过丝杆机构带动整个切割组件在向前移动直到前后定位传感器报警；旋转十字旋转移动机构竖直箱体上的手轮，通过丝杆机构带动中间移动体整体向下移动，从而带动水平移动臂上的切割组件向下移动，直到上下定位传感器报警；上下位置定位完成后，旋转切割组件手轮，插销插入辐照监督样品定位孔直到插销定位传感器报警；插销定位完成后，旋转切割组件手轮，带动切割组件上的夹紧机构动作，完成对辐照监督样品盒的夹紧,夹紧完成后启动切割头。本发明还提供一种辐照监督样品定位夹持与切割装置。

Description

一种辐照监督样品定位夹持与切割装置及其方法

技术领域

本发明涉及核电站设备检修领域，具体地涉及一种辐照监督样品定位夹持与切割装置及其方法。

背景技术

在核电厂运行过程中，在反应堆压力容器全寿命周期内，需定期进行辐照监督样品的取样工作来验证压力容器的状态。根据辐照监督大纲，辐照监督样品需要定期从堆内抽出进行试验，以便证实反应堆压力容器在正常和事故工况下都能够保持结构完整性。在如此高的辐照剂量下，人无法近距离对辐照监督样哦进行定位与夹持，为保证对辐照监督样品进行采样，需要借助于辐照监督样品与夹持装置，焊接式辐照监督样品的取样需在辐射、水下、远程控制等特定环境与要求下进行切割，切割过程中需要对辐照监督样品切割装置进行定位，及对辐照监督样品进行夹持，以便切割工作的顺利实施。

在核电厂运行过程中，在反应堆压力容器全寿命周期内，需定期进行辐照监督样品的取样工作来验证压力容器的状态。焊接式辐照监督样品的取样需在辐射、水下、远程控制等特定环境与要求下进行切割，传统机加工方法在此应用环境中有其局限性。电火花加工作为一种特种加工工艺方法，利用放电电极在金属(导电)部件上火花放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料，成为在国内外广泛应用于核电厂运行、维护、退役过程中水下切割、成型的关键技术之一。本发明提供的水下辐照监督样品切割驱动装置是用来驱动电火花特种切割头，对反应堆压力容器辐照监督样品进行切割。

在核电厂运行过程中，在反应堆压力容器全寿命周期内，需定期进行辐照监督样品的取样工作来验证压力容器的状态。焊接式辐照监督样品的取样需在辐射、水下、远程控制等特定环境与要求下进行切割，切割前需对切割工具进行准确定位与夹持，以便后续切割工作的顺利实施

发明内容

本发明提供一种辐照监督样品定位夹持与切割方法，该方法包括如下步骤：

(1)首先确定十字移动机构位于中间0度位置；将输送长柄工具、定位夹持与电火花切割头组件吊装至十字旋转移动机构水平移动臂上固定；通过水平移动臂在通过旋转底座旋转，定位至左9度位置，完成初始定位；

(2)定位完成后旋转水平移动臂上手轮，通过丝杆机构带动整个切割组件在向前移动直到前后定位传感器报警；旋转十字旋转移动机构竖直箱体上的手轮，通过丝杆机构带动中间移动体整体向下移动，从而带动水平移动臂上的切割组件向下移动，直到上下定位传感器报警；上下位置定位完成后，旋转切割组件手轮B，插销插入辐照监督样品定位孔直到插销定位传感器报警；

(3)插销定位完成后，旋转切割组件手轮A，带动切割组件上的夹紧机构动作，完成对辐照监督样品盒的夹紧。夹紧完成后启动切割头；

(4)切割完毕后，反向旋转手轮A，松开夹紧机构。反向旋转竖直箱体上的手轮，提升整个水平移动臂，带动切割组件向上移动；

(5)移动到指定位置时，反向旋转切割组件上手轮B，插销缩回，放下切割后的辐照监督样品。在旋转底座上旋转十字旋转移动机构上竖直箱体，旋转至右9度位置。

进一步地，所述步骤还包括在整个定位和切割过程中可通过摄像头进行观察。

在又一个实施例中，本发明还提供一种辐照监督样品定位夹持与切割装置，其特征在于，包括第一手轮、第二手轮、长杆装置、前后定位传感器、上下定位传感器、定位机构导向销、切割头、摄像头、吸尘接口管路、夹紧机构、插销定位传感器，十字旋转移动机构，所述前后定位传感器和所述上下定位传感器设置所述长杆装置上用于分别定位所述装置的前后位置与上下位置，所述第一手轮用于操纵所述夹紧机构用于夹紧辐照监督样品，所述第二手轮用于操纵所述定位机构导向销定位所述辐照监督样品，所述切割头设置所述夹紧装置下方用于切割所述辐照监督样品，所述吸尘接口管路设置所述切割头下方用于净化切割头产生的切屑，所述十字旋转移动机构包括水平移动臂、中间移动体、竖直箱体、旋转底座。

附图说明

图1示出十字旋转移动机构的示意图；

图2是示出辐照监督样品盒切割转运装置的结构示意图；

图3是示出辐照监督样品盒切割转运装置的局部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1示出十字旋转移动机构的示意图；图2是示出辐照监督样品盒切割转运装置的结构示意图；图3是示出辐照监督样品盒切割转运装置的局部结构示意图。如图1所示，该十字旋转移动机构包括水平移动臂1、中间移动体2、竖直箱体3、旋转底座4。图2、图3所示，本发明提供的水下辐照监督样品盒切割转运装置主要由手轮A、手轮B、长杆装置3、摄像头4、前后定位传感器5、上下定位传感器6、定位机构导向销7、电火花切割头8、水下吸尘接口管路9、夹紧机构10、插销定位传感器11、辐照监督样品12、辐照监督样品盒13等零部件组成，所述前后定位传感器5和所述上下定位传感器6设置所述长杆装置3上用于分别定位所述装置的前后位置与上下位置，所述手轮A用于操纵所述夹紧机构10用于夹紧辐照监督样品盒13，所述手轮B用于操纵所述定位机构导向销7定位所述辐照监督样品盒13，所述切割头8设置所述夹紧装置10下方用于切割所述辐照监督样品盒13，所述吸尘接口管路9设置所述切割头下方用于净化切割头8产生的切屑。

插销定位传感器11、前后定位传感器5、上下定位传感器6确定装置在反应堆压力容器中的切割位置。

夹紧机构10可在切割过程中夹紧辐照监督样品盒13，防止切割过程中的晃动。

通过手轮A和手轮B可操作插销和夹紧机构10。

摄像头4可在定位、切割、抽取过程中提供水下照明和摄像功能，同时具有辅助定位功能。

电火花切割头8在水上控制系统的控制下，利用切割电极完成切割。

水下吸尘接口管路9可外接水下吸尘器，净化切割水质。

水下辐照监督样品盒切割转运装置可放置于压力容器上端的多自由度移动平台上，并在其带动下进行前后、上下及周向运动。

在水下辐照监督样品盒切割转运装置就位后，首先通过多自由度移动平台将其逐步贴近反应堆压力容器内壁并下降，在前后定位传感器报警后，停止水平动作。继续下降直至上下定位传感器发生报警，表明辐照监督样品已经进入机械手内预定切割位置。

旋转手轮B直至插销定位传感器11报警，表明定位机构内导向销已正确插入辐照监督样品12上预定深度。旋转手轮A，使得夹紧机构10夹紧辐照监督样品盒13的侧面以防后续切割过程中的晃动。操作人员通过水下摄像头4再次确认各位置无误后，通过电火花切割头8控制系统控制电火花切割头自动定位并开始切割，切割过程中外接的吸尘器通过吸尘接口进行吸尘，净化水质。

在切割完毕后，松开夹持手臂，整个装置通过水面操作平台进行整体提升，由定位机构导向销带动辐照监督样品提升完成样品的抽取和转运工作。

操作人员通过水下辐照监督样品盒切割转运装置对辐照监督样品盒盖进行远程定位、固定及样品切割，并通过该装置将切割后辐照监督样品进行提升和转移。

本发明提供的辐照监督样品盒切割转运装置通过前后定位传感器5触碰反应堆压力容器内壁可控制工具相对于反应堆压力容器内壁的距离，通过上下定位传感器6触碰辐照监督样品上部可监控辐照监督样品组件是否准确达到预定切割位置。并可通过不同位置的多个水下摄像头4，对于相应操作过程实时监控。在装置与位于压力容器内壁上的辐照监督样品盒13准确就位后，定位与夹持装置通过各类传感器可以有效定位整个装置与被切割对象的位置，即上下、前后、左右位置，通过夹持机构进行固定，防止加工过程中的晃动。电火花切割头8安装有切割电极，切割电极可自动对刀确定初始加工位置，加工过程通过控制系统实现切割自动化。摄像头可协助定位及对切割过程进行观察。携带的吸尘接口可以外接吸尘器，对切割粉末进行收集与过滤，可有效减少在反应堆压力容器内部因加工产生的粉尘。

本发明提供的辐照监督样品盒切割转运装置在相应操作环境条件恶劣，剂量较高的环境中，操作人员可通过该装置进行远程操作。集定位、夹持、切割、转运功能与一体化，优化了操作流程，减少了检修时间，为核电厂在役检修提供经济效益。通过传感器触碰声光报警显示辐照监督样品可监控监督样品组件定位准确度，且可通过水下摄像头实时监控，减少误操作的可能性。电火花电蚀切割，加工质量高速度快，样品无切割热影响区，真实反映样品实际辐照状态。通过步进电机驱动、光栅尺信号反馈，实现切割自动化。

在又一个实施例中，本发明提供的一种辐照监督样品定位夹持与切割方法通过如下步骤来实现：

首先确定十字移动机构位于中间0°位置；

将输送长柄工具、定位夹持与电火花切割头组件吊装至十字旋转移动机构水平移动臂上，螺栓固定。

通过水平移动臂在通过旋转底座旋转，定位至左9度位置，完成初始定位。

定位完成后旋转水平移动臂上手轮，通过丝杆机构带动整个切割组件在向前移动。

当切割组件上的前后定位传感器感应到压力容器内壁时，位置报警灯闪烁，证明周向方向的前后定位完成。

旋转十字旋转移动机构竖直箱体上的手轮，通过丝杆机构带动中间移动体整体向下移动，从而带动水平移动臂上的切割组件向下移动。

当切割组件上下定位传感器感应到辐照监督样品提取杆上端面时，报警灯闪烁，证明上下位置定位完成。

上下位置定位完成后，旋转切割组件手轮B，插销插入辐照监督样品定位孔，当插销定位传感器报警灯闪烁，证明插销位置定位完成。

插销定位完成后，旋转切割组件手轮A，带动切割组件上的夹紧机构动作，完成对辐照监督样品盒的夹紧。

夹紧完成后，可启动电火花切割头，电火花切割头可实现自动对刀和切割工作。

在整个定位和切割过程中可通过摄像头进行观察。

切割完毕后，反向旋转手轮A，松开夹紧机构。

反向旋转竖直箱体上的手轮，提升整个水平移动臂，带动切割组件向上移动。

移动到指定位置时，反向旋转切割组件上手轮B，插销缩回，放下切割后的辐照监督样品。

在旋转底座上旋转十字旋转移动机构上竖直箱体，旋转至右9度位置。重复(4)～(14)步骤，完成另一辐照监督样品的切割。

本方法切割装置的上下、前后、周向移动采用十字旋转移动机构实现，采用传感器反馈进行位置定位，输送采用长柄工具，切割方法利用核电厂水下电火花切割，移动简单可靠、定位、夹持方便、切割无后座力、切割对刀自动化

虽然已经附图全面描述例子，但各种示图可示出本公开的示例架构或其他配置，其用来帮助理解可在本公开中包括的特征和功能。本公开不限于示出的示例性架构或配置，而是可用各种替代性架构和配置被实现。另外，虽然以上关于各种例子和实现描述了本公开，但应理解，在例子中的一个或更多个描述的各种特征和功能在它们的适用性方面不限于描述它们的特定例子。而是，对于本公开的其他例子中的一个或更多了，它们可单独地或者以某种组合被应用，不管这样的例子是否被描述，并且不管这样的特征作为描述的例子的一部分被该处。再次，本公开的范围不应被上述例子的任一个限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种辐照监督样品定位夹持与切割方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)首先确定十字移动机构位于中间0度位置，将输送长柄工具、定位夹持与电火花切割头组件吊装至十字旋转移动机构水平移动臂上固定，通过水平移动臂在通过旋转底座旋转，定位至左边一定角度位置，完成初始定位；

(2)定位完成后旋转水平移动臂上手轮，通过丝杆机构带动整个切割组件在向前移动直到前后定位传感器报警，旋转十字旋转移动机构竖直箱体上的手轮，通过丝杆机构带动中间移动体整体向下移动，从而带动水平移动臂上的切割组件向下移动，直到上下定位传感器报警，上下位置定位完成后，旋转切割组件手轮B，插销插入辐照监督样品定位孔直到插销定位传感器报警；

(3)插销定位完成后，旋转切割组件手轮A，带动切割组件上的夹紧机构动作，完成对辐照监督样品盒的夹紧，夹紧完成后启动切割头；

(4)切割完毕后，反向旋转手轮A，松开夹紧机构，反向旋转竖直箱体上的手轮，提升整个水平移动臂，带动切割组件向上移动；

(5)移动到指定位置时，反向旋转切割组件上手轮B，插销缩回，放下切割后的辐照监督样品，在旋转底座上旋转十字旋转移动机构上竖直箱体，旋转至右边相应角度位置。

2.如权利要求1所述的辐照监督样品定位夹持与切割方法，其特征在于，所述步骤还包括在整个定位和切割过程中可通过摄像头进行观察。

3.一种辐照监督样品定位夹持与切割装置，其特征在于，包括第一手轮、第二手轮、长杆装置、前后定位传感器、上下定位传感器、定位机构导向销、切割头、摄像头、吸尘接口管路、夹紧机构、插销定位传感器，十字旋转移动机构，所述前后定位传感器和所述上下定位传感器设置所述长杆装置上用于分别定位所述装置的前后位置与上下位置，所述第一手轮用于操纵所述夹紧机构用于夹紧辐照监督样品，所述第二手轮用于操纵所述定位机构导向销定位所述辐照监督样品，所述切割头设置所述夹紧装置下方用于切割所述辐照监督样品，所述吸尘接口管路设置所述切割头下方用于净化切割头产生的切屑，所述十字旋转移动机构包括水平移动臂、中间移动体、竖直箱体、旋转底座。