CN108862143A - 用于核废料钢桶的自动取封盖装置及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于核废料钢桶的自动取封盖装置，包括安装支架、拧螺栓机构、抓取机构及传感器；所述拧螺栓机构设置于安装支架上并用于对螺栓的拧紧或拧松；所述抓取机构设置于安装支架底部并用于抓取桶盖；所述传感器设于安装支架的底部，用于实现精准定位；所述安装支架的中心轴线处设有主气缸，所述主气缸连接抓取机构并控制抓取机构工作；所述安装支架底部还均布有薄型气缸，用于桶盖的夹紧操作。本发明的自动取封盖装置对位精度高、结构简单、安装方便，便于维护及运行，有效节省了成本。

Description

用于核废料钢桶的自动取封盖装置及其用途

技术领域

本发明涉及一种自动取封盖装置，具体涉及一种用于核废料钢桶的自动取封盖装置及其用途。

背景技术

核废料泛指在核燃料生产、加工和核反应堆用过的不再需要的并具有放射性的废料，随着核工业的发展需要以及环境保护要求的提高，应采用合适的容器来满足核废料的贮存、运输及处理等。目前，国内核电站及核领域中，核废料的包装容器主要是钢桶，钢桶的桶盖和桶体采用螺栓连接。但是由于装有核废料的钢桶具有放射性，不便于人工靠近现场操作，无法采用传统方式对钢桶进行密封，需要自动化操作设备。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明提供一种用于核废料钢桶的自动取封盖装置及其用途，用于克服现有技术中所存在的技术缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种用于核废料钢桶的自动取封盖装置，包括安装支架、拧螺栓机构、抓取机构及传感器；所述拧螺栓机构设置于安装支架上并用于对螺栓的拧紧或拧松；所述抓取机构设置于安装支架底部并用于抓取桶盖；所述传感器设于安装支架的底部，用于实现精准定位；所述安装支架的中心轴线处设有主气缸，所述主气缸连接抓取机构并控制抓取机构工作；所述安装支架底部还均布有薄型气缸，用于桶盖的夹紧操作。

进一步地，所述安装支架包括固连的架体和安装板。

进一步地，所述主气缸贯穿安装支架并设于安装支架的中心轴线处，在安装支架的底部与抓取机构连接。

进一步地，所述抓取机构包括转动连接的抓取支架和抓取部，所述抓取支架与主气缸连接，所述抓取部的一端通过销轴与安装板连接。

进一步地，所述抓取机构数量为4个，沿安装板圆周均布。

进一步地，所述传感器包括第一激光传感器、第二激光传感器、第三激光传感器和第四激光传感器，均匀分布设置在安装板的边缘位置。

进一步地，所述传感器还包括第五激光传感器和第六激光传感器，均布在安装板的边缘处。

进一步地，所述自动取封盖装置还包括若干桶盖压紧缓冲器，均布在安装板上。

进一步地，所述自动取封盖装置还包括设于安装板上的限位开关。

本发明还提供了一种上述自动取封盖装置在核废料钢桶取盖封盖中的用途。

如上所述，本发明的用于核废料钢桶的自动取封盖装置，通过传感器对钢桶进行精准对位，通过抓取机构对钢桶进行取盖或封盖，从而实现自动取封盖操作，避免了人工干预。本发明的自动取封盖装置对位精度高、结构简单、安装方便，便于维护及运行，有效节省了成本。

附图说明

图1为本发明的自动取封盖装置结构示意图；

图2为本发明的自动取封盖装置剖视图；

图3为图1的仰视图；

图4为自动取封盖装置安装使用示意图；

图5为图4的侧视图；

图6为传感器检测钢桶信号时的工作示意图。

元件标号说明

1、自动取封盖装置

11、安装支架 12、拧螺栓机构

13、抓取机构 14、传感器

15、主气缸 16、薄型气缸

17、桶盖压紧缓冲器 18、限位开关

111、架体 112、安装板

131、抓取支架 132、抓取部

141、第一激光传感器 142、第二激光传感器

143、第三激光传感器 144、第四激光传感器

145、第五激光传感器 146、第六激光传感器

2、R轴旋转装置 3、X轴移动装置

4、Y轴移动装置 5、Z轴升降装置

6、桶盖 61、螺栓孔

62、定位孔 7、用于钢桶定位的传感器照射位置。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”、“左”、“右”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参考图1至图3，本发明为一种用于核废料钢桶的自动取封盖装置，包括安装支架11、拧螺栓机构12、抓取机构13及传感器14；所述拧螺栓机构12设置于安装支架11上并用于对螺栓的拧紧或拧松；所述抓取机构13设置于安装支架11底部并用于抓取桶盖；所述传感器14设于安装支架11的底部，用于实现精准定位；所述安装支架11的中心轴线处设有主气缸15，所述主气缸15连接抓取机构13并控制抓取机构13工作；所述安装支架11底部还均布有薄型气缸16，用于桶盖的夹紧操作。

本发明实施例中，所述拧螺栓机构12底端设有拧螺栓扳手，用于对螺栓进行拧紧或拧松操作。优选地，拧螺栓机构12数量为2个，均布在安装支架11上。

进一步地，所述安装支架11包括固连的架体111和安装板112。

本发明实施例中，所述主气缸15贯穿安装支架11并设于安装支架11的中心轴线处，在安装支架11的底部与抓取机构13连接。

进一步地，所述抓取机构13包括转动连接的抓取支架131和抓取部132，所述抓取支架131与主气缸15连接，所述抓取部132的一端通过销轴与安装板112连接。

进一步地，在本发明实施例中，所述抓取机构数量为4个，沿安装板112圆周均布。在其他实施例中，所述抓取机构数量可以是少于4个或多个，不限于4个。

本发明实施例中，所述传感器14优选为激光传感器，可实现对取盖或封盖操作中的精对位。优选地，所述传感器14包括第一激光传感器141、第二激光传感器142、第三激光传感器143和第四激光传感器144，均匀分布设置在安装板112的边缘位置，用于实现对钢桶及桶盖的精准定位。在其他实施例中，用于对钢桶及桶盖定位的激光传感器数量可以不限于四个。

进一步地，为实现对桶盖上的螺栓孔的精对位，所述传感器14还包括若干用于对螺栓孔进行扫描定位的激光传感器。本发明实施例中，所述传感器14包括第五激光传感器145和第六激光传感器146，均布在安装板112的边缘处，实现对桶盖螺栓孔的扫描定位。在其他实施例中，用于对桶盖螺栓孔扫描定位的传感器可以是一个或多个，不限于两个。

进一步地，所述第五激光传感器145和第六激光传感器146安装位置分别与拧螺栓机构12安装位置成一定夹角α，其中该夹角大小与钢桶及桶盖上的螺栓孔和定位孔之间的夹角相匹配(参考图6)。由此，可保证第五激光传感器145和第六激光传感器146扫描定位到定位孔时，拧螺栓机构12刚好与螺栓孔位置对应，从而进行拧螺栓操作。

优选地，为更便于桶盖的夹紧操作，本发明实施例中，所述薄型气缸16数量为4个，均布在安装板112上，便于对桶盖的夹紧操作。

进一步地，所述自动取封盖装置1还包括若干桶盖压紧缓冲器17，均布在安装板112上，用于在封盖操作中的缓冲作用。优选地，桶盖压紧缓冲器17压紧时的压缩量大于3mm。

进一步地，所述自动取封盖装置1还包括设于安装板112上的限位开关18。

本发明的自动取封盖装置，在使用时，如图4、图5所示，将自动取封盖装置1的上端与R轴旋转装置2固定，通过X轴移动装置3、Y轴移动装置4、Z轴升降装置5以及R轴旋转装置2(X轴移动装置3、Y轴移动装置4、Z轴升降装置5以及R轴旋转装置2均采用本领域内常规装置，在此不作详述)的工作，实现对钢桶的取盖、封盖操作。在本发明中，所述X轴移动装置3、Y轴移动装置4、Z轴升降装置5均包括伺服电机、减速机、滑轨等结构，R轴旋转装置2包括伺服电动机，上述各装置均电连接有控制器(图中未显示)，通过控制器实现对伺服电动机的控制，进而实现各装置的工作；同时控制器与自动取封盖装置电连接，控制并接受传感器信号，实现取盖及封盖操作。优选地，所述控制器为可编程逻辑控制器，编程简单，使用方便。

具体地，取盖操作时，钢桶运送到取封盖工位处，此时自动取封盖装置1中第一激光传感器141、第二激光传感器142、第三激光传感器143和第四激光传感器144对桶盖进行扫描定位，并将扫描信号发送至控制器，控制器控制Z轴升降装置5工作，自动取封盖装置1下降，碰触限位开关18后主气缸15工作，带动抓取机构13的抓取支架131对桶盖进行抓取操作；然后控制器控制Z轴升降装置5工作，自动取封盖装置1上升，X轴移动装置3工作，将桶盖连同支架吊运并放置于固定位置，主气缸15工作，使抓取机构13的抓取支架131松开桶盖，同时控制器的程序记录该位置坐标。并使自动取封盖装置1返回取封盖工位。

封盖操作时，待钢桶装料后，运送至取封盖工位，控制器控制Z轴升降装置5工作，带动自动取封盖装置1靠近钢桶，X轴移动装置3及Y轴移动装置4均工作，调整自动取封盖装置的位置，直到用于钢桶定位的第一激光传感器141、第二激光传感器142、第三激光传感器143和第四激光传感器144全部反馈信号，使钢桶定位精准，记录X、Y坐标值，R轴旋转装置2工作，带动自动取封盖装置1旋转，使用于螺栓孔定位的第五激光传感器145和第六激光传感器146全部反馈信号，实现对螺栓孔的精准定位，记录R轴坐标值。此时，自动取封盖装置1返回放置桶盖支架坐标位置，R轴旋转装置2工作，带动自动取封盖装置1旋转，利用第五激光传感器145和第六激光传感器146实现对桶盖处螺栓孔的精准定位。然后控制器控制Z轴升降装置5工作，自动取封盖装置1下降，下降至限位开关18处停止下降，并上升3～8mm以脱开限位开关18，从而使限位开关18脱离接触。此时桶盖压紧缓冲器17压紧桶盖，薄型气缸16工作夹紧桶盖，自动取封盖装置1在Z轴升降装置5、X轴移动装置3、Y轴移动装置4的工作下返回钢桶位置(即前述所记录的X、Y坐标值)，Z轴升降装置5下降到程序固定高度，R轴旋转装置2返回前述过程中所记录的R轴坐标值，即钢桶螺栓孔定位的坐标位置，将桶盖放置于钢桶上，薄型气缸16工作松开桶盖，R轴旋转装置2根据找桶定位孔时的旋转角度，用程序算法计算出初始位置一对螺栓角度，R轴旋转装置2逆转回到拧螺栓机构12对准初始位置一对螺栓，拧螺栓机构12动作，拧紧螺栓。第一对螺栓拧紧后，R轴旋转装置2旋转45°，拧紧下一对螺栓，直到所有螺栓拧紧。

本发明实施例中，封盖操作中，桶盖放置在钢桶上时，桶盖与钢桶接触需要再下降3～8mm后，碰触限位开关18，停止下降。然后需要再次上升3～8mm以脱开限位开关18，否则限位开关18始终接触桶盖，并向控制器反馈信号，会导致程序默认为下降到位，后续程序无法执行。

本发明中，钢桶中心找正采用程序算法，如图6所示，钢桶定位时，采用均布在自动取封盖装置1上的第一激光传感器141、第二激光传感器142、第三激光传感器143和第四激光传感器144，检测位置为钢桶和桶盖6外沿，钢桶运送至取封盖工位后，第一激光传感器141、第二激光传感器142、第三激光传感器143和第四激光传感器144扫描并检测钢桶和桶盖6外沿(如图中标号7的位置所示)，激光传感器检测到钢桶外沿时产生反馈信号，检测到钢桶以外时无信号，然后根据所检测的信号通过X轴移动装置3和Y轴移动装置4工作，进行自动取封盖装置1的微调，实现第一激光传感器141、第二激光传感器142、第三激光传感器143和第四激光传感器144同时产生反馈信号，程序记录X、Y坐标值，即为钢桶位置。

如图6所示，螺栓孔61定位时，采用第五激光传感器145和第六激光传感器146，由于钢桶上的螺栓孔61与定位孔62之间的角度α，与拧螺栓机构12和相邻的第五激光传感器145或第六激光传感器146之间的角度α一致，因此，当第五激光传感器145和第六激光传感器146扫描定位到定位孔62时，拧螺栓机构12与螺栓孔61对齐，此时记录R轴坐标值，即为螺栓孔的精准定位。

综上所述，本发明的用于核废料钢桶的自动取封盖装置，对位精度高、结构简单、安装方便，便于维护及运行，有效节省了成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于核废料钢桶的自动取封盖装置，其特征在于，包括安装支架、拧螺栓机构、抓取机构及传感器；所述拧螺栓机构设置于安装支架上并用于对螺栓的拧紧或拧松；所述抓取机构设置于安装支架底部并用于抓取桶盖；所述传感器设于安装支架的底部，用于实现精准定位；所述安装支架的中心轴线处设有主气缸，所述主气缸连接抓取机构并控制抓取机构工作；所述安装支架底部还均布有薄型气缸，用于桶盖的夹紧操作。

2.根据权利要求1所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述安装支架包括架体和安装板。

3.根据权利要求1所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述主气缸贯穿安装支架并设于安装支架的中心轴线处，在安装支架的底部与抓取机构连接。

4.根据权利要求2所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述抓取机构包括转动连接的抓取支架和抓取部，所述抓取支架与主气缸连接，所述抓取部的一端通过销轴与安装板连接。

5.根据权利要求2所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述抓取机构数量为4个，沿安装板圆周均布。

6.根据权利要求2所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述传感器包括第一激光传感器、第二激光传感器、第三激光传感器和第四激光传感器，均匀分布设置在安装板的边缘位置。

7.根据权利要求6所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述传感器还包括第五激光传感器和第六激光传感器，均布在安装板的边缘处。

8.根据权利要求2所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述自动取封盖装置还包括若干桶盖压紧缓冲器，均布在安装板上。

9.根据权利要求2所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述自动取封盖装置还包括设于安装板上的限位开关。

10.权利要求1至9任一项所述自动取封盖装置在核废料钢桶取盖封盖中的用途。