CN108313723A - 一种uo2生坯自动下料码垛装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种UO2生坯自动下料码垛装置，主要包括生坯输送装置、生坯装盘装置、芯块拆码垛机器人、波纹板缓存上料机、钼舟板缓存上料机、舟单元缓存下料机、舟单元移载机器人和料架定位机构，其特征可以自动完成生坯的装盘与码垛任务，本发明填补了国内相关技术的空白。主要采用了伺服电机驱动与气缸传动完成生坯的输送、装盘及码垛。其中生坯的码垛由芯块机器人完成；整体工装及物料的搬运由舟单元机器人完成；生坯输送装置负责生坯的传送；生坯装盘装置负责生坯的装盘；波纹板缓存上料机、钼舟板缓存上料机负责存放在用工装及将用工装；舟单元缓存下料机存放正在码垛及码垛完成的物料。

Description

一种UO2生坯自动下料码垛装置
技术领域
本发明属于核燃料元件制造，具体涉及一种UO2生坯自动下料码垛装置。
背景技术
成型岗位是将制粒后UO2粉末压制为合格的UO2生坯供烧结岗位使用。成型岗位目前使用的是由宁江机床附件有限责任公司生产的生坯自动装盘装置，该装置需要人工放置塑料空托盘，待生坯装满托盘后，再由人工将装满物料的托盘放到转运小车上。工作强度大，劳动繁重。生坯到烧结岗位后需要经过翻舟装置将生坯翻至到波纹板上。不仅增加了劳动力，而且在翻料过程中容易将生坯磕伤，降低了芯块成品率。因此，为了降低劳动成本，提高芯块成品率，急需一种UO2生坯自动下料码垛装置替代目前使用的生坯装盘装置。
发明内容
本发明的目的在于：为了满足日益增长的生产需要、减少岗位人员的劳动强度、提高UO2芯块的产品直收率，自主研制一种UO2生坯自动下料码垛装置。通过UO2生坯自动下料码垛装置的研制，能够满足生产需要，提升国内相关技术力量，为将来生产线的自动化工作做好准备。
本发明的技术方案如下：一种UO2生坯自动下料码垛装置，包括生坯输送装置、生坯装盘装置、芯块机器人、波纹板缓存上料机、钼舟板缓存上料机、舟单元下料机、舟单元机器人和料架定位机构；其中，所述的生坯输送装置，采用伺服电机作为传动装置，连接上下两根传送皮带同步运行，与压机出口相连接，生坯通过压机出口时，通过生坯拨轮拨动生坯使其自由落体到传送皮带上，传输至下一部分；所述的生坯装盘装置，其作用为将传输轨道的生坯通过主推气缸推到波纹板上；所述的芯块机器人，其作用是将装满生坯的波纹板放于钼舟板上并码垛为烧结岗位所需要的类型，将空波纹板由波纹板上料位放到装盘机，以及将带料波纹板码垛到下料位；所述的波纹板缓存上料机，用于存放波纹板工装，供装盘机使用；所述的钼舟板缓存上料机，用于存放钼舟板工装，供舟单元下料机使用；所述的单元下料机，用于存放正在码垛的物料及码垛好的物料；所述的舟单元机器人，用于将料架的钼舟板及波纹板工装移动到钼舟板缓存上料位及波纹板缓存上料位，并将码垛好的带料舟板移到料架上；所述的料架定位机构，用于固定料架的位置。
所述的生坯输送装置，包括传送皮带、传送装置支架、伺服电机、光电开关、生坯拨轮；伺服电机安装在皮带的末端，直接与下端皮带轮相连接，通过齿轮传动上下皮带同步运行；上下皮带安装在传送装置支架上，作用是传送生坯，通过调整两根皮带的间距，保证不同类型的生坯传输顺利；生坯拨轮安装在压机出口处，其作用是防止生坯在出口处发生卡料现象，保证生坯顺利落入传送皮带的轨道；光电开关安装在传输轨道左侧，其作用是监测生坯的数量是否满足一行的条件。
所述的生坯装盘装置，包括主推气缸、夹爪气缸、辅推气缸、挡料气缸和装盘机；主推气缸安装在传输轨道上方，其作用是将生坯推送到波纹板上；夹爪气缸安装在主推气缸上，其作用是夹紧一行生坯的最后一块；辅推气缸及挡料气缸安装于传输轨道末端，其中挡料气缸作用为隔开传输轨道与装盘机的波纹板，辅推气缸作用为将生坯推到波纹板中间位置；装盘机由伺服电机驱动，分为A、B两部分，放置A波纹板及B波纹板，其作用是通过推料气缸将生坯装满波纹板。
所述的芯块机器人，置于装盘机上方，包括X轴、Y轴、Z轴、夹爪缸、吸盘；其中X、Y、Z三轴，均由伺服电机驱动，机器人Z轴下方安装有夹爪缸和吸盘装置，用于夹取空波纹板及带料波纹板。
所述的波纹板缓存上料机，包括波纹板缓存上料位、波纹板上料位、波纹板推料气缸、台秤机构；其中波纹板缓存上料位用于存放将要使用的波纹板；波纹板上料位用于存放正在使用的波纹板；台秤机构用于称重码垛一舟物料所用的波纹板的重量；波纹板推料气缸用于将波纹板缓存上料位的波纹板推到波纹板上料位。
所述的钼舟板缓存上料机，包括钼舟板缓存上料位、钼舟板上料位和钼舟板推料气缸；其中钼舟板缓存上料位用于存放将要使用的钼舟板；钼舟板上料位用于存放正在使用的钼舟板；钼舟板推料气缸用于将缓存上料位的钼舟板推到上料位。
所述的单元下料机，包括下料位A、下料位B、下料位C、推料气缸、升降气缸和台秤机构；其中，下料位A、下料位B、下料位C用于存放码垛的物料；推料气缸用于将物料由下料位C推至下料位A；升降气缸辅助推料气缸进行工作；台秤机构主要作用是称重钼舟板及码垛完成后一舟料的总重量。
所述的舟单元机器人，分为X轴、Y轴、Z轴，均由伺服电机驱动，舟单元机器人的Z轴下方安装有夹爪开合缸及夹爪缸，用于夹取钼舟板及波纹板。
所述的料架定位机构，包括料架、定位气缸、限位气缸，其中料架901具有六个钼舟板工位及四个波纹板工位，带工装的料架存放钼舟板6块，波纹板108块，一个装满物料的料架可以存放6舟物料；定位器缸及限位气缸在料架两侧，用于夹紧料架，保证料架位置固定。
本发明的显著效果在于：UO2芯块自动上下料码垛装置属于专业设备，完全依靠我厂及国内力量自主研制、开发，在国内尚属首创。目前设备研制成功并投入使用，实现了：
1)实现了设备及生产线的国产化，各项性能指标达到或超过了进口设备的水平；
2)有效的提高了工作效率，达到了减员增效的目的；
3)减少了人员劳动强度，而且设备操作简便，易上手；
4)有效的减少了人员与物料直接接触次数，符合辐射防护的要求。
附图说明
图1为UO2生坯自动下料码垛装置结构示意图一；
图2为UO2生坯自动下料码垛装置结构示意图二；
图3为生坯输送装置结构示意图；
图4为生坯装盘装置结构示意图；
图5为芯块拆码垛机器人结构示意图；
图6为波纹板缓存上料机结构示意图；
图7为钼舟板缓存上料机结构示意图；
图8为舟单元缓存下料机结构示意图；
图9为舟单元机器人结构示意图一；
图10为舟单元机器人结构示意图二；
图11为料架定位机构结构示意图；
图中：1.生坯输送装置、2.生坯装盘装置、3.芯块机器人、4.波纹板缓存上料机、5.钼舟板缓存下料机、6.舟单元下料机、7.舟单元机器人、8.料架定位机构、201.传送皮带、202.传送装置支架、203.伺服电机、204.光电开关、205.生坯拨轮、301.主推气缸、302.夹爪气缸、303.辅推气缸、304.挡料气缸、305.装盘机、401.芯块机器人X轴、402.芯块机器人Y轴、403.芯块机器人Z轴、404.夹爪缸、405.吸盘、501.波纹板缓存上料位、502.波纹板上料位、503.波纹板推料气缸、504.台秤机构、601.钼舟板缓存上料位、602.钼舟板上料位、603.钼舟板推料气缸、701.下料位A、702.下料位B、703.下料位C、704.推料气缸、705.升降气缸、706.台秤机构、801.舟单元机器人X轴、802.舟单元机器人Y轴、803.舟单元机器人Z轴、804.夹爪开合缸、805.夹爪缸、901.料架、902.定位气缸、903.限位气缸。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明所述的一种UO2生坯自动下料码垛装置作进一步详细说明。
如图1-11所示，一种UO2生坯自动下料码垛装置，包括生坯输送装置1、生坯装盘装置2、芯块机器人3、波纹板缓存上料机4、钼舟板缓存上料机5、舟单元下料机6、舟单元机器人7和料架定位机构8；其中，所述的生坯输送装置1，采用伺服电机203作为传动装置，连接上下两根传送皮带201同步运行，与压机出口相连接，生坯通过压机出口时，通过生坯拨轮205拨动生坯使其自由落体到传送皮带201上，传输至下一部分；所述的生坯装盘装置2，其作用为将传输轨道的生坯通过主推气缸301推到波纹板上；所述的芯块机器人3，其作用是将装满生坯的波纹板放于钼舟板上并码垛为烧结岗位所需要的类型，将空波纹板由波纹板上料位放到装盘机，以及将带料波纹板码垛到下料位；所述的波纹板缓存上料机4，用于存放波纹板工装，供装盘机使用；所述的钼舟板缓存上料机5，用于存放钼舟板工装，供舟单元下料机6使用；所述的单元下料机6，用于存放正在码垛的物料及码垛好的物料；所述的舟单元机器人7，用于将料架的钼舟板及波纹板工装移动到钼舟板缓存上料位601及波纹板缓存上料位501，并将码垛好的带料舟板移到料架上；所述的料架定位机构8，用于固定料架的位置。
所述的生坯输送装置1，包括传送皮带201、传送装置支架202、伺服电机203、光电开关204、生坯拨轮205；伺服电机203安装在皮带201的末端，直接与下端皮带轮相连接，通过齿轮传动上下皮带同步运行；上下皮带安装在传送装置支架202上，作用是传送生坯，通过调整两根皮带的间距，保证不同类型的生坯传输顺利；生坯拨轮205安装在压机出口处，其作用是防止生坯在出口处发生卡料现象，保证生坯顺利落入传送皮带201的轨道；光电开关204安装在传输轨道左侧，其作用是监测生坯的数量是否满足一行的条件。
所述的生坯装盘装置2，包括主推气缸301、夹爪气缸302、辅推气缸303、挡料气缸304和装盘机305；主推气缸301安装在传输轨道上方，其作用是将生坯推送到波纹板上；夹爪气缸302安装在主推气缸301上，其作用是夹紧一行生坯的最后一块；辅推气缸303及挡料气缸304安装于传输轨道末端，其中挡料气缸304作用为隔开传输轨道与装盘机的波纹板，辅推气缸303作用为将生坯推到波纹板中间位置；装盘机305由伺服电机驱动，分为A、B两部分，放置A波纹板及B波纹板，其作用是通过推料气缸将生坯装满波纹板。
所述的芯块机器人3，置于装盘机上方，包括X轴401、Y轴402、Z轴403、夹爪缸404、吸盘405；其中X、Y、Z三轴，均由伺服电机驱动，机器人Z轴403下方安装有夹爪缸404和吸盘装置405，用于夹取空波纹板及带料波纹板。
所述的波纹板缓存上料机4，包括波纹板缓存上料位501、波纹板上料位502、波纹板推料气缸503、台秤机构504；其中波纹板缓存上料位501用于存放将要使用的波纹板；波纹板上料位502用于存放正在使用的波纹板；台秤机构504用于称重码垛一舟物料所用的波纹板的重量；波纹板推料气缸503用于将波纹板缓存上料位的波纹板推到波纹板上料位。
所述的钼舟板缓存上料机5，包括钼舟板缓存上料位601、钼舟板上料位602和钼舟板推料气缸603；其中钼舟板缓存上料位601用于存放将要使用的钼舟板；钼舟板上料位602用于存放正在使用的钼舟板；钼舟板推料气缸603用于将缓存上料位的钼舟板推到上料位。
所述的单元下料机6，包括下料位A701、下料位B702、下料位C703、推料气缸704、升降气缸705和台秤机构706；其中，下料位A701、下料位B702、下料位C703用于存放码垛的物料；推料气缸704用于将物料由下料位C703推至下料位A701；升降气缸705辅助推料气缸704进行工作；台秤机构706主要作用是称重钼舟板及码垛完成后一舟料的总重量。
所述的舟单元机器人7，分为X轴801、Y轴802、Z轴803，均由伺服电机驱动，舟单元机器人7的Z轴803下方安装有夹爪开合缸804及夹爪缸805，用于夹取钼舟板及波纹板。
所述的料架定位机构8，包括料架901、定位气缸902、限位气缸903，其中料架901具有六个钼舟板工位及四个波纹板工位，带工装的料架存放钼舟板6块，波纹板108块，一个装满物料的料架901可以存放6舟物料；定位器缸902及限位气缸903在料架901两侧，用于夹紧料架901，保证料架901位置固定。
本发明所述的一种UO2生坯自动下料码垛装置工作步骤如下：
1)工装搬运：设备在回零完成后，通过中控室叫车，将带工装的料架由AGV小车转运到工位，料架定位机构的定位器缸及限位气缸将料架固定，码垛装置在自动模式下，舟机器人将料架上的钼舟板及波纹板移动到钼舟板缓存上料位以及波纹板缓存上料位。待料架上的工装全部移动到上料位后，由中控室叫车将空料架移到生坯库。
2)自动叫车：码垛装置在叫车模式为正常模式下，点击自动模式，通过工作站自身发出命令进行上料或下料叫车。
3)生坯装盘：码垛装置点击准备就绪后，开启压机，进行生坯的压制工作。首先生坯通过自由落体运动到传输皮带上，通过皮带传送到生坯装盘装置，生坯在堆积一定数量，光电开关检测到信号2秒后，推料气缸将满行的生坯推到波纹板上。
4)生坯码垛：舟机器人从钼舟板上料位夹取空钼舟板到钼舟板下料位3，芯块机器人将满盘的波纹板夹取到下料位3的钼舟板上，并进行分层码垛，待波纹板层数为8层，一舟物料码垛完毕。钼舟板台秤举升气缸伸出，对满舟物料称重，并移动到下料位2。
5)满舟下料：当满舟的物料移动到钼舟板下料位1后，舟机器人将带料钼舟板移动到料架上，待料架装满6舟物料后，工作站自动对中控室下达下料叫车的命令。
设备安装、调试完成后，进行了大量的试验，对每盘生坯进行抽样检测，结果表明生坯表面清洁度及磕伤率均合格。目前，已应用于中核北方核燃料元件厂CANDU-6核燃料元件芯块制备生产线。

Claims (9)

1.一种UO2生坯自动下料码垛装置，其特征在于：包括生坯输送装置(1)、生坯装盘装置(2)、芯块机器人(3)、波纹板缓存上料机(4)、钼舟板缓存上料机(5)、舟单元下料机(6)、舟单元机器人(7)和料架定位机构(8)；其中，所述的生坯输送装置(1)，采用伺服电机(203)作为传动装置，连接上下两根传送皮带(201)同步运行，与压机出口相连接，生坯通过压机出口时，通过生坯拨轮(205)拨动生坯使其自由落体到传送皮带(201)上，传输至下一部分；所述的生坯装盘装置(2)，其作用为将传输轨道的生坯通过主推气缸(301)推到波纹板上；所述的芯块机器人(3)，其作用是将装满生坯的波纹板放于钼舟板上并码垛为烧结岗位所需要的类型，将空波纹板由波纹板上料位放到装盘机，以及将带料波纹板码垛到下料位；所述的波纹板缓存上料机(4)，用于存放波纹板工装，供装盘机使用；所述的钼舟板缓存上料机(5)，用于存放钼舟板工装，供舟单元下料机(6)使用；所述的单元下料机(6)，用于存放正在码垛的物料及码垛好的物料；所述的舟单元机器人(7)，用于将料架的钼舟板及波纹板工装移动到钼舟板缓存上料位(601)及波纹板缓存上料位(501)，并将码垛好的带料舟板移到料架上；所述的料架定位机构(8)，用于固定料架的位置。
2.如权利要求1所述的一种UO2生坯自动下料码垛装置，其特征在于：所述的生坯输送装置(1)，包括传送皮带(201)、传送装置支架(202)、伺服电机(203)、光电开关(204)、生坯拨轮(205)；伺服电机(203)安装在皮带(201)的末端，直接与下端皮带轮相连接，通过齿轮传动上下皮带同步运行；上下皮带安装在传送装置支架(202)上，作用是传送生坯，通过调整两根皮带的间距，保证不同类型的生坯传输顺利；生坯拨轮(205)安装在压机出口处，其作用是防止生坯在出口处发生卡料现象，保证生坯顺利落入传送皮带(201)的轨道；光电开关(204)安装在传输轨道左侧，其作用是监测生坯的数量是否满足一行的条件。
3.如权利要求1所述的一种UO2生坯自动下料码垛装置，其特征在于：所述的生坯装盘装置(2)，包括主推气缸(301)、夹爪气缸(302)、辅推气缸(303)、挡料气缸(304)和装盘机(305)；主推气缸(301)安装在传输轨道上方，其作用是将生坯推送到波纹板上；夹爪气缸(302)安装在主推气缸(301)上，其作用是夹紧一行生坯的最后一块；辅推气缸(303)及挡料气缸(304)安装于传输轨道末端，其中挡料气缸(304)作用为隔开传输轨道与装盘机的波纹板，辅推气缸(303)作用为将生坯推到波纹板中间位置；装盘机(305)由伺服电机驱动，分为A、B两部分，放置A波纹板及B波纹板，其作用是通过推料气缸将生坯装满波纹板。
4.如权利要求1所述的一种UO2生坯自动下料码垛装置，其特征在于：所述的芯块机器人(3)，置于装盘机上方，包括X轴(401)、Y轴(402)、Z轴(403)、夹爪缸(404)、吸盘(405)；其中X、Y、Z三轴，均由伺服电机驱动，机器人Z轴(403)下方安装有夹爪缸(404)和吸盘装置(405)，用于夹取空波纹板及带料波纹板。
5.如权利要求1所述的一种UO2生坯自动下料码垛装置，其特征在于：所述的波纹板缓存上料机(4)，包括波纹板缓存上料位(501)、波纹板上料位(502)、波纹板推料气缸(503)、台秤机构(504)；其中波纹板缓存上料位(501)用于存放将要使用的波纹板；波纹板上料位(502)用于存放正在使用的波纹板；台秤机构(504)用于称重码垛一舟物料所用的波纹板的重量；波纹板推料气缸(503)用于将波纹板缓存上料位的波纹板推到波纹板上料位。
6.如权利要求1所述的一种UO2生坯自动下料码垛装置，其特征在于：所述的钼舟板缓存上料机(5)，包括钼舟板缓存上料位(601)、钼舟板上料位(602)和钼舟板推料气缸(603)；其中钼舟板缓存上料位(601)用于存放将要使用的钼舟板；钼舟板上料位(602)用于存放正在使用的钼舟板；钼舟板推料气缸(603)用于将缓存上料位的钼舟板推到上料位。
7.如权利要求1所述的一种UO2生坯自动下料码垛装置，其特征在于：所述的单元下料机(6)，包括下料位A(701)、下料位B(702)、下料位C(703)、推料气缸(704)、升降气缸(705)和台秤机构(706)；其中，下料位A(701)、下料位B(702)、下料位C(703)用于存放码垛的物料；推料气缸(704)用于将物料由下料位C(703)推至下料位A(701)；升降气缸(705)辅助推料气缸(704)进行工作；台秤机构(706)主要作用是称重钼舟板及码垛完成后一舟料的总重量。
8.如权利要求1所述的一种UO2生坯自动下料码垛装置，其特征在于：所述的舟单元机器人(7)，分为X轴(801)、Y轴(802)、Z轴(803)，均由伺服电机驱动，舟单元机器人(7)的Z轴(803)下方安装有夹爪开合缸(804)及夹爪缸(805)，用于夹取钼舟板及波纹板。
9.如权利要求1所述的一种UO2生坯自动下料码垛装置，其特征在于：所述的料架定位机构(8)，包括料架(901)、定位气缸(902)、限位气缸(903)，其中料架(901)具有六个钼舟板工位及四个波纹板工位，带工装的料架存放钼舟板6块，波纹板108块，一个装满物料的料架(901)可以存放6舟物料；定位器缸(902)及限位气缸(903)在料架(901)两侧，用于夹紧料架(901)，保证料架(901)位置固定。
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