CN108320821B - 一种球形燃料元件压制自动上下料装置 - Google Patents

一种球形燃料元件压制自动上下料装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于高温气冷堆核燃料元件工业生产自动化技术领域，具体涉及一种球形燃料元件压制自动上下料装置，包括：芯球成型物料转运系统、无燃料区成型物料转运系统、终压成型转运系统、模具清理系统。本发明技术方案实现了高温气冷堆球形燃料元件压制过程芯球模具合模、放置模具到接粉工位、放置二次搅拌工位、芯球压制、芯球模具清理、芯球识别定位、无燃料区放置终压上下半模等自动操作，提高了压制线生产效率，降低了人力需求和操作人员劳动强度。

Description

一种球形燃料元件压制自动上下料装置
技术领域
本发明属于高温气冷堆核燃料元件工业生产自动化技术领域，具体涉及一种球形燃料元件压制自动上下料装置。
背景技术
高温气冷堆核燃料元件生产线，包括从化工转化开始到核芯制备、包覆颗粒制备、球形燃料元件制备、基体石墨粉制备以及废物回收的完整生产线。由于实验线主要是出于研究的目的，自动化水平低，球形燃料元件制备生产线自动化程度低，其中芯球的初压以及球坯的终压均为人工手动操作，劳动强度大，人员需求量大。为了更好的实现高温气冷堆球形核燃料元件生产的工业化，亟需设计制作一种球形燃料元件压制自动上下料装置，以实现球形燃料元件芯球初压至终压过程的自动上下料，解决劳动强度大、人员需求量大的问题，满足工业化生产效率及要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种球形燃料元件压制自动上下料装置，从而解决高温气冷堆球形燃料元件制备生产线球坯压制手动操作劳动强度大、人员需求量大的问题，并提高生产效率。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种球形燃料元件压制自动上下料装置，包括：芯球成型物料转运系统、无燃料区成型物料转运系统、终压成型转运系统、模具清理系统：
Ⅰ芯球成型物料转运系统
芯球成型物料转运系统用于芯球模具合模、放置模具到接粉工位、放置二次搅拌工位、模具清理、颗粒与石墨粉回收分离；
芯球成型物料转运系统包括芯球模具顶升装置、机器人R1、芯球模具组装平台、芯球模具进出压制工位装置、模具清理装置、回收装置；
芯球模具顶升装置、芯球模具组装平台、芯球模具进出压制工位装置、模具清理装置和回收装置之间通过机器人R1按照如下动作进行连接；
①机器人R1将芯球空模具放置在芯球模具顶升装置上，芯球模具顶升装置自动顶升完成接料后并恢复至原位置；
②机器人R1将装好物料的芯球模具送至搅拌工位完成搅拌，再将芯球模具放置在芯球模具进出压制工位装置；
③芯球模具进出压制工位装置根据压制信号自动完成芯球模具的进出动作；
④机器人R1将芯球模具进行拆分并放置在芯球模具组装平台；
⑤机器人R1夹持模具清理装置对芯球模具进行清理；
⑥模具清理装置将清理后的颗粒、基体石墨粉转移至回收颗粒、石墨粉的回收装置；回收装置通过滤网将颗粒与石墨粉隔离回收；
Ⅱ无燃料区成型物料转运系统
无燃料区成型物料转运系统用于芯球压制后芯球取放、无燃料区四工位放置终压上下半模；
无燃料区成型物料转运系统包括机器人R2和终压模具传送平台；
机器人R2通过真空吸盘将压制完成的芯球吸附放置暂存转盘上；
机器人R2在终压模具传送平台上根据控制信号抓取终压模具放置在无燃料区成型装置上，完成无燃料区成型动作；
Ⅲ终压成型转运系统
终压成型转运系统用于终压模具转运、终压球坯取放；
终压成型转运系统包括机器人R3、终压球坯取放装置和终压模具清理装置；
通过机器人R3将装好物料的终压模具放入压机内，完成压制后由机器人R3将其取出，放置在终压球坯取放装置上，由机器人R3将终压球坯取出；
由终压模具清理装置分别对终压模具上下半模进行清理，最后由机器人R3将清理后模具放置在终压模具传送平台上；
Ⅳ模具清理系统
模具清理系统用于终压模具清理及废粉回收。
进一步的，如上所述的一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，芯球模具顶升装置包括用于收集物料的接料斗、用于顶升托盘的气缸、用于控制气缸升降速度的控制器、用于放置芯球模具的托盘。
进一步的，如上所述的一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，机器人R1包括夹持芯球模具的卡爪，用于吸附芯球的真空吸盘，以及用于带动卡爪的三轴气缸；卡爪根据动作信号完成芯球模具在接料工位、搅拌工位、压制工位之间的转运。
进一步的，如上所述的一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，芯球模具组装平台上制作有模盖、上半模、下半模以及整模的单独放置工位，每个工位设计尺寸与芯球模具外径配合使用。
进一步的，如上所述的一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，芯球模具进出压制工位装置包括用于推进芯球模具至压制工位的进料拨叉、控制进料拨叉动作的光电开关、接受压制完成信号后推出芯球模具的出料拨叉；其中进料拨叉可将芯球模具精准的推至芯球压制缸套内。
进一步的，如上所述的一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，回收装置通过负压将模具清理装置清理的废石墨粉与颗粒吸入，并通过振动滤网将废石墨粉与颗粒分离回收。
本发明技术方案的有益效果在于：实现了高温气冷堆球形燃料元件压制芯球模具合模、放置模具到接粉工位、放置二次搅拌工位、芯球压制、芯球模具清理、芯球识别定位、无燃料区放置终压上下半模等自动操作，提高了压制线生产效率，降低了人力需求和操作人员劳动强度。
附图说明
图1为本发明一种球形燃料元件压制自动上下料装置结构示意图。
图2为芯球模具顶升装置结构示意图。
图3为机器人R1结构示意图。
图4为芯球模具进出压制工位装置结构示意图。
图中：芯球模具顶升装置(1)、机器人R1(2)、芯球模具组装平台(3)、芯球模具进出压制工位装置(4)、模具清理装置(5)、回收装置(6)、机器人R2(7)、终压模具传送平台(8)、机器人R3(9)、终压球坯取放装置(10)和终压模具清理装置(11)、接料斗(1-1)、气缸(1-2)、控制器(1-3)、托盘(1-4)、卡爪(2-1)、真空吸盘(2-2)、三轴气缸(2-3)、进料拨叉(4-1)、光电开关(4-2)、出料拨叉(4-3)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明一种球形燃料元件压制自动上下料装置，包括：芯球成型物料转运系统、无燃料区成型物料转运系统、终压成型转运系统、模具清理系统：
Ⅰ芯球成型物料转运系统
芯球成型物料转运系统用于芯球模具合模、放置模具到接粉工位、放置二次搅拌工位、模具清理、颗粒与石墨粉回收分离；
芯球成型物料转运系统包括芯球模具顶升装置1、机器人R1、芯球模具组装平台3、芯球模具进出压制工位装置4、模具清理装置5、回收装置6；
芯球模具组装平台3上制作有模盖、上半模、下半模以及整模的单独放置工位，每个工位设计尺寸与芯球模具外径配合使用。
回收装置6通过负压将模具清理装置5清理的废石墨粉与颗粒吸入，并通过振动滤网将废石墨粉与颗粒分离回收。
如图2所示，芯球模具顶升装置1、芯球模具组装平台3、芯球模具进出压制工位装置4、模具清理装置5和回收装置6之间通过如图3所示的机器人R1按照如下动作进行连接；
①机器人R1将芯球空模具放置在芯球模具顶升装置1上，芯球模具顶升装置1自动顶升完成接料后并恢复至原位置；
②机器人R1将装好物料的芯球模具送至搅拌工位完成搅拌，再将芯球模具放置在芯球模具进出压制工位装置4；
③芯球模具进出压制工位装置4根据压制信号自动完成芯球模具的进出动作；
④机器人R1将芯球模具进行拆分并放置在芯球模具组装平台3；
⑤机器人R1夹持模具清理装置5对芯球模具进行清理；
⑥模具清理装置5将清理后的颗粒、基体石墨粉转移至回收颗粒、石墨粉的回收装置6；回收装置6通过滤网将颗粒与石墨粉隔离回收；
Ⅱ无燃料区成型物料转运系统
无燃料区成型物料转运系统用于芯球压制后芯球取放、无燃料区四工位放置终压上下半模；
无燃料区成型物料转运系统包括机器人R2和终压模具传送平台8；
机器人R2通过真空吸盘将压制完成的芯球吸附放置暂存转盘上；
机器人R2在终压模具传送平台8上根据控制信号抓取终压模具放置在无燃料区成型装置上，完成无燃料区成型动作；
Ⅲ终压成型转运系统
终压成型转运系统用于终压模具转运、终压球坯取放；
终压成型转运系统包括机器人R3、终压球坯取放装置10和终压模具清理装置11；
通过机器人R3将装好物料的终压模具放入压机内，完成压制后由机器人R3将其取出，放置在终压球坯取放装置10上，由机器人R3将终压球坯取出；
由终压模具清理装置11分别对终压模具上下半模进行清理，最后由机器人R3将清理后模具放置在终压模具传送平台8上；
Ⅳ模具清理系统
模具清理系统用于终压模具清理及废粉回收。
如图2所示，芯球模具顶升装置1包括用于收集物料的接料斗1-1、用于顶升托盘的气缸1-2、用于控制气缸1-2升降速度的控制器1-3、用于放置芯球模具的托盘1-4。
如图3所示，机器人R12包括夹持芯球模具的卡爪2-1，用于吸附芯球的真空吸盘2-2，用于带动卡爪2-1的三轴气缸2-3；卡爪2-1根据动作信号完成芯球模具在接料工位、搅拌工位、压制工位之间的转运。
如图4所示，芯球模具进出压制工位装置4包括用于推进芯球模具至压制工位的进料拨叉4-1、控制进料拨叉4-1动作的光电开关4-2、接受压制完成信号后推出芯球模具的出料拨叉4-3；其中进料拨叉4-1将芯球模具精准的推至芯球压制缸套内。

Claims (7)

1.一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，其特征在于：包括：芯球成型物料转运系统、无燃料区成型物料转运系统、终压成型转运系统、模具清理系统：
Ⅰ芯球成型物料转运系统
芯球成型物料转运系统用于芯球模具合模、放置模具到接粉工位、放置二次搅拌工位、模具清理、颗粒与石墨粉回收分离；
芯球成型物料转运系统包括芯球模具顶升装置(1)、机器人R1(2)、芯球模具组装平台(3)、芯球模具进出压制工位装置(4)、模具清理装置(5)、回收装置(6)；
芯球模具顶升装置(1)、芯球模具组装平台(3)、芯球模具进出压制工位装置(4)、模具清理装置(5)和回收装置(6)之间通过机器人R1(2)按照如下动作进行连接：
①机器人R1(2)将芯球空模具放置在芯球模具顶升装置(1)上，芯球模具顶升装置(1)自动顶升完成接料后并恢复至原位置；
②机器人R1(2)将装好物料的芯球模具送至搅拌工位完成搅拌，再将芯球模具放置在芯球模具进出压制工位装置(4)；
③芯球模具进出压制工位装置(4)根据压制信号自动完成芯球模具的进出动作；
④机器人R1(2)将芯球模具进行拆分并放置在芯球模具组装平台(3)；
⑤机器人R1(2)夹持模具清理装置(5)对芯球模具进行清理；
⑥模具清理装置(5)将清理后的颗粒、基体石墨粉转移至回收颗粒、石墨粉的回收装置(6)；回收装置(6)通过滤网将颗粒与石墨粉隔离回收；
Ⅱ无燃料区成型物料转运系统
无燃料区成型物料转运系统用于芯球压制后芯球取放、无燃料区四工位放置终压上下半模；
无燃料区成型物料转运系统包括机器人R2(7)和终压模具传送平台(8)；
机器人R2(7)通过真空吸盘将压制完成的芯球吸附放置暂存转盘上；
机器人R2(7)在终压模具传送平台(8)上根据控制信号抓取终压模具放置在无燃料区成型装置上，完成无燃料区成型动作；
Ⅲ终压成型转运系统
终压成型转运系统用于终压模具转运、终压球坯取放；
终压成型转运系统包括机器人R3(9)、终压球坯取放装置(10)和终压模具清理装置(11)；
通过机器人R3(9)将装好物料的终压模具放入压机内，完成压制后由机器人R3(9)将其取出，放置在终压球坯取放装置(10)上，由机器人R3(9)将终压球坯取出；
由终压模具清理装置(11)分别对终压模具上下半模进行清理，最后由机器人R3(9)将清理后模具放置在终压模具传送平台(8)上；
Ⅳ模具清理系统
模具清理系统用于终压模具清理及废粉回收。
2.根据权利要求1所述 的一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，其特征在于：芯球模具顶升装置(1)包括用于收集物料的接料斗(1-1)、用于顶升托盘的气缸(1-2)、用于控制气缸(1-2)升降速度的控制器(1-3)、用于放置芯球模具的托盘(1-4)。
3.根据权利要求1所述 的一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，其特征在于：机器人R1(2)包括夹持芯球模具的卡爪(2-1)，用于吸附芯球的真空吸盘(2-2)，用于带动卡爪(2-1)的三轴气缸(2-3)；卡爪(2-1)根据动作信号完成芯球模具在接料工位、搅拌工位、压制工位之间的转运。
4.根据权利要求1所述 的一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，其特征在于：芯球模具组装平台(3)上制作有模盖、上半模、下半模以及整模的单独放置工位，每个工位设计尺寸与芯球模具外径配合使用。
5.根据权利要求1所述 的一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，其特征在于：芯球模具进出压制工位装置(4)包括用于推进芯球模具至压制工位的进料拨叉(4-1)、控制进料拨叉(4-1)动作的光电开关(4-2)、接受压制完成信号后推出芯球模具的出料拨叉(4-3)；其中进料拨叉(4-1)将芯球模具精准的推至芯球压制缸套内。
6.根据权利要求1所述 的一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，其特征在于：回收装置(6)通过负压将模具清理装置(5)清理的废石墨粉与颗粒吸入，并通过振动滤网将废石墨粉与颗粒分离回收。
7.根据权利要求1所述 的一种高温气冷堆球形燃料元件压制自动上下料装置，其特征在于：芯球模具顶升装置(1)包括用于收集物料的接料斗(1-1)、用于顶升托盘的气缸(1-2)、用于控制气缸(1-2)升降速度的控制器(1-3)、用于放置芯球模具的托盘(1-4)；
机器人R1(2)包括夹持芯球模具的卡爪(2-1)，用于吸附芯球的真空吸盘(2-2)，用于带动卡爪(2-1)的三轴气缸(2-3)；卡爪(2-1)根据动作信号完成芯球模具在接料工位、搅拌工位、压制工位之间的转运；
芯球模具组装平台(3)上制作有模盖、上半模、下半模以及整模的单独放置工位，每个工位设计尺寸与芯球模具外径配合使用；
芯球模具进出压制工位装置(4)包括用于推进芯球模具至压制工位的进料拨叉(4-1)、控制进料拨叉(4-1)动作的光电开关(4-2)、接受压制完成信号后推出芯球模具的出料拨叉(4-3)；其中进料拨叉(4-1)将芯球模具精准的推至芯球压制缸套内；
回收装置(6)通过负压将模具清理装置(5)清理的废石墨粉与颗粒吸入，并通过振动滤网将废石墨粉与颗粒分离回收。
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