CN110227918B - 一种放射性废料桶后处理生产线用定位设备 - Google Patents

Abstract

一种放射性废料桶后处理生产线用定位设备属于放射性环境下的装配自动化技术领域。该设备包括:设备支架、定位固定板、螺栓定位装置、螺孔定位装置、直线导轨、弹簧。定位固定板安装于设备支架上的，直线导轨安装在定位固定板上，螺栓定位装置和螺孔定位装置分别安装在直线导轨上，螺栓定位装置与螺孔定位装置在圆形区域内均匀对称布置。该自动化定位设备的核心功能是解决在放射性条件下实现废料桶螺栓和螺栓孔分布的确定，设备的核心部件是螺栓定位装置和螺孔定位装置。该设备结构简单，满足了放射性废料后处理启封盖生产线中，在不适应摄像器材工作的放射性环境下，对于放射性废料桶的螺栓、螺栓孔定位需求，提高了安全性和生产效率。

Description

一种放射性废料桶后处理生产线用定位设备

技术领域

本发明是一种放射性废料桶后处理生产线用螺栓定位设备，涉及自动装配领域，属于装配自动化技术领域。

背景技术

放射性废料后处理、放射性材料转移和运输、放射性废料容器启封盖等操作，由于放射性会对人造成不可逆的伤害，使用机械替代人工在放射性废料处理流水线上工作成为其中重要的需求。

放射性废料桶启封盖的关键步骤是对废料桶定位获得螺栓、螺栓孔的位置分布。

由于放射性粒子对于感光材料会造成不可逆的辐照损伤，摄像器材在放射性环境内的使用寿命十分有限。因此，设计一种针对放射性环境需求的废料桶螺栓、螺栓孔定位设备具有重要意义。

发明内容

针对放射性环境下的废料桶自动化启封盖装配问题，本发明提供了一种放射性废料桶后处理生产线用定位设备。

放射性废料桶自动启封盖生产线的要求是：由于放射性环境下不适应图像采集设备长时间工作，故需采用机械的手段获得螺栓和螺栓孔的分布状况，以便套筒对准螺栓和螺栓孔，实现废料桶的启封盖。

本发明解决放射性废料桶螺栓定位问题所采用的技术方案是：本发明采用了一种废料桶主动运动、定位设备被动适应的，采用机械碰撞实现螺栓和螺栓孔分布确定的螺栓、螺栓孔定位的方案。本发明提供的一种放射性废料桶螺栓定位设备，主要结构包括，设备支架、定位固定板、螺栓定位装置、螺孔定位装置、直线导轨、弹簧。其中核心部件为螺栓定位装置和螺孔定位装置。

所述螺栓定位装置，以受压压缩的弹簧为螺栓定位挡块提供垂直于桶身的推力实现螺栓定位挡块和桶盖的贴合。同时，旋转废料桶使得螺栓进入螺栓定位挡块的凹槽内实现定位装置对螺栓的精确找位。

所述螺孔定位装置，以受压压缩的弹簧为螺孔定位挡块和螺栓定位挡块提供垂直于桶身的推力实现螺栓定位挡块和桶身上沿、螺孔定位滚轮与桶身上沿的贴合。同时，旋转废料桶使得螺孔定位滚轮落入螺栓孔内，螺孔定位挡块的锥面与螺栓孔贴合，实现定位装置对于螺栓孔的精确找位。

一种放射性废料桶后处理生产线用定位设备，其特征在于包括：设备支架(1)、定位固定板(2)、螺栓定位装置(3)、螺孔定位装置(4)、直线导轨(5)和弹簧(6)；直线导轨(5)固定于定位固定板(2)上,螺栓定位装置(3)和螺孔定位装置(4)分别安装于直线导轨(5)上。弹簧(6)安装于螺栓定位支架(301)、螺孔定位支架(401)和定位固定板(2)之间。螺栓定位装置(3)包括：螺栓定位支架(301)、螺栓定位连接块(302)、螺栓定位挡块(303)；螺孔定位装置(4)包括：螺孔定位支架(401)、螺孔定位连接块(402)、螺孔定位挡块(403)、螺孔定位滚轮(404)；

废料桶(9)装有12个螺栓，均匀分布在圆周上，每个螺栓的夹角为30度。螺栓定位装置(3)和螺孔定位装置(4)分别在设备支架上安装有两组，并且沿着圆周上对称分布，每个螺栓定位装置(3)与另一个螺栓定位装置(3)的夹角为180度，每个螺孔定位装置(4)和螺栓定位装置(3)的夹角为90度。直线导轨(5)安装于螺栓定位装置(3)和螺孔定位装置(4)的两侧，每侧各一个。弹簧安装于螺栓定位装置(3)和螺孔定位装置(4)的两侧，每侧各两个。定位设备下方设有回转升降平台，回转升降平台上设有过载离合器，通过回转升降平台升降和回转废料桶配合定位设备工作。

螺栓定位挡块(303)下端有一个宽度大于螺栓帽直径的凹槽。螺孔定位挡块(402)下端为一个下底面开槽的圆台体。圆台体的锥面光滑，上底面直径不大于废料桶(9)的螺栓孔直径，下底面开槽用于安装螺孔定位滚轮(404)。螺孔定位滚轮(404)直径远小于螺孔直径。

回转升降平台具有驱动废料桶平移、回转、升降和随动夹紧的功能，回转升降平台内设有过载离合器，当回转过程中，扭矩大于指定的扭矩值，离合器断开，平台保持静止，平台的驱动轴可以继续回转。

螺栓定位装置(3)和螺孔定位装置(4)两侧设置弹簧(6)，弹簧(6)连接定位固定板(2)。废料桶盖(901)与螺栓定位装置(3)或螺孔定位装置(4)接触，推动螺栓定位装置(3)或螺孔定位装置(4)相对于定位固定板(2)沿直线导轨(5)做直线运动。

应用所述设备的方法，其特征在于：

废料桶(9)经废料桶后处理生产线回转升降平台夹紧并移动，进入设备支架(1)的中心，并向上顶升废料桶(9)与螺栓定位装置(3)和螺孔定位装置(4)配合。定位工序分为启盖定位和封盖定位两部分。

废料桶启盖定位，由于废料桶(9)上螺栓为每30度一个的均匀分布，故由回转升降平台驱动废料桶(9)上升并且顺时针旋转大于30度，保证螺栓会与螺栓定位装置在回转行程中的一点发生接触。废料桶盖(901)与螺栓定位挡块(303)的底面接触，弹簧(6)推动螺栓定位装置(3)，将螺栓定位装置(3)和废料桶盖(901)压紧；废料桶盖与螺孔定位滚轮(404)接触，弹簧(6)推动螺孔定位装置(4)，将螺孔定位装置(4)和废料桶盖(901)压紧。在回转行程中的某一位置，废料桶螺栓沿着螺栓定位挡块(303)的凹槽滑入凹槽内，并与凹槽的底面接触，实现废料桶(9)的锁死，废料桶和平台不再回转。由于两个螺栓定位装置(3)在圆周范围内对称布置，在回转锁死过程中产生的力偶中心位于废料桶(9)的中心，保证废料桶(9)不会发生偏转。回转升降平台内设有过载离合器，在废料桶(9)被锁死后，回转力矩增大，过载离合器过载断开，回转升降平台保持静止保证废料桶(9)与螺栓定位装置(3)的相对位置，平台的驱动轴继续回转，但回转升降平台并不发生转动。废料桶(9)锁死后与螺栓定位装置(3)相对位置固定，故废料桶螺栓分布与螺栓定位装置(3)的分布相同，由于螺栓定位装置(3)水平方向与设备支架(1)无相对运动，故螺栓分布状态确定。设备启盖定位工作完成。

废料桶封盖定位，由于废料桶(9)上螺栓孔为每30度一个的均匀分布，故由回转升降平台驱动废料桶(9)上升并且做顺时针旋转大于30度，保证螺栓孔会与螺孔定位装置在回转行程中的一点发生接触。废料桶身(902)上沿与螺栓定位挡块(303)的底面接触，弹簧(6)推动螺栓定位装置(3)，将螺栓定位装置(3)和废料桶身(902)压紧；废料桶身(902)上沿与螺孔定位滚轮(404)接触，弹簧(6)推动螺孔定位装置(4)，将螺孔定位装置(4)和废料桶身(902)上沿压紧。弹簧(6)压迫螺孔定位装置(4)，在废料桶(9)做顺时针旋转时，螺孔定位滚轮(404)在废料桶身(902)上沿滚动，在滚动范围内的某一位置，螺孔定位滚轮(404)落入废料桶身(902)的螺栓孔内，在弹簧(6)的作用下，螺孔定位装置(4)沿着直线导轨(5)向下滑动。废料桶身(902)的螺栓孔与螺孔定位挡块(403)的锥面接触，实现废料桶(9)的锁死，废料桶桶身与回转升降平台不再回转。由于两个螺孔定位装置(4)在圆周范围内对称布置，在回转锁死过程中产生的力偶中心位于废料桶(9)的中心，保证废料桶(9)不会发生偏转。回转升降平台内设有过载离合器，在废料桶桶身(902)锁死后，回转力矩增大，过载离合器过载断开，回转升降平台保持静止，保证废料桶桶身(902)与螺孔定位装置(4)的相对位置，平台的驱动轴继续回转，但回转升降平台并不发生转动。废料桶(9)锁死后与螺孔定位装置(4)相对位置固定，故废料桶身(902)螺栓孔分布与螺孔定位装置(3)的分布相同，由于螺孔定位装置(4)水平方向与设备支架(1)无相对运动，故螺栓孔的分布状态确定。设备封盖定位工作完成。

启盖和封盖定位完成后，均有弹簧(6)推动螺栓定位装置(3)、螺孔定位装置(4)沿着直线导轨(5)回到初始位置，该设备工作完成。

本发明所提供的一种放射性废料桶后处理生产线用定位设备，该设备结构简单，提出了一种废料桶的主动运动、定位设备被动适应的方法，采用机械接触实现螺栓和螺栓孔分布确定的螺栓、螺栓孔定位设备。该设备满足了放射性废料后处理启封盖生产线中，在不适应摄像器材工作的放射性环境下，对于放射性废料桶的螺栓、螺栓孔定位需求，提高了生产过程的安全性和生产效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为螺栓定位装置的轴测图；

图3为螺孔定位装置的轴测图；

图4为废料桶、螺栓定位挡块、直线导轨的相对运动示意图；

图5为废料桶桶身、螺孔定位挡块、螺孔定位滚轮相对运动示意图；

图中：设备支架(1)；定位固定板(2)；螺栓定位装置(3)；螺栓定位支架(301)；螺栓定位连接块(302)；螺栓定位挡块(303)；螺孔定位装置(4)；螺孔定位支架(401)；螺孔定位连接块(402)；螺孔定位挡块(403)；螺孔定位滚轮(404)；直线导轨(5)；弹簧(6)；废料桶(9)；桶盖(901)；桶身(902)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

一种放射性废料桶后处理生产线用定位设备的结构主要包括：设备支架(1)、定位固定板(2)、螺栓定位装置(3)、螺孔定位装置(4)、直线导轨(5)、弹簧(6)。定位固定板(2)安装在设备支架上；弹簧(6)和直线导轨(5)安装在定位固定板上；螺孔定位装置(4)和螺栓定位装置(3)安装在直线导轨(5)上与定位固定板实现相对直线运动。回转升降平台夹紧废料桶并运动于设备下方中心。废料桶(9)装有12个螺栓，均匀分布在直径为742mm的圆周上，每个螺栓的夹角为30度。定位固定板(2)两个一组对称安装在设备支架(1)的直径为742mm的圆周上，均匀布置四组，每组定位固定板(2)的夹角为90度。定位固定板(2)共四组，每组对称安装的两个，共八个。螺栓定位装置(3)安装在对称安装的两个定位固定板(2)之间，均匀布置两组，每组螺栓定位装置(3)的夹角为180度。螺孔定位装置(4)安装在另外两组对称安装的两个定位固定板(2)之间，均匀布置两组，每组螺孔定位装置(4)之间的夹角为180度，与相邻的螺栓定位装置(3)的夹角为90度。直线导轨(5)对称安装于螺栓定位装置(3)的两端，直线导轨(5)的另一端安装于与螺栓定位装置(3)对应的、对称的定位固定板(2)上。直线导轨(5)对称安装与螺孔定位装置(4)的两端，直线导轨(5)的另一端安装于与螺孔定位装置(4)对应的、对称的定位固定板上。直线导轨(5)共四组，每组是对称安装的两个，共八个。安装在螺栓定位装置(3)上的弹簧(6)分为两组，每组两个，对称布置。安装在螺栓定位装置(3)上的弹簧(6)一端安装在螺栓定位装置(3)上，另一端安装在与螺栓定位装置(3)相对应的、对称安装的定位固定板(2)上。安装于螺孔定位装置(4)上的弹簧(6)分为两组，每组两个，对称布置。安装在螺孔定位装置(4)上的弹簧(6)一端安装在螺孔定位装置(4)上，另一端安装在于螺孔定位装置(4)相对应的、对称安装的定位固定板(2)上。弹簧(6)共八组，每组是对称安装的两个，共十六个。定位设备下方设有回转升降平台，并在回转台上设有过载离合器，通过回转升降平台升降和回转废料桶配合定位设备工作。(回转升降平台图中未体现)。

螺栓定位挡块(303)下端有一个宽度大于螺栓帽直径的凹槽。螺孔定位挡块(402)下端为一个下底面开槽的圆台体。圆台体的锥面光滑，上底面直径不大于废料桶(9)的螺栓孔直径，下底面开槽用于安装螺孔定位滚轮(404)。螺孔定位滚轮(404)直径远小于螺孔直径。回转升降平台具有驱动废料桶平移、回转、升降和随动夹紧的功能，回转升降平台内设有过载离合器，当回转过程中，离合器上扭矩过载，离合器断开，平台保持静止，平台的驱动轴可以继续回转。

废料桶启盖定位，由于废料桶(9)上螺栓为每30度一个的均匀分布，故由回转升降平台驱动废料桶(9)上升并且顺时针旋转大于30度，保证螺栓会与螺栓定位装置在回转行程中的一点发生接触。废料桶盖(901)与螺栓定位挡块(303)的底面接触，弹簧(6)推动螺栓定位装置(3)，将螺栓定位装置(3)和废料桶盖(901)压紧；废料桶盖与螺孔定位滚轮(404)接触，弹簧(6)推动螺孔定位装置(4)，将螺孔定位装置(4)和废料桶盖(901)压紧。在回转行程中的某一位置，废料桶螺栓沿着螺栓定位挡块(303)的凹槽滑入凹槽内，并与凹槽的底面接触，实现废料桶(9)的锁死，废料桶和平台不再回转。由于两个螺栓定位装置(3)在圆周范围内对称布置，在回转锁死过程中产生的力偶中心位于废料桶(9)的中心，保证废料桶(9)不会发生偏转。回转升降平台内设有过载离合器，在废料桶(9)被锁死后，回转力矩增大，过载离合器过载断开，回转升降平台保持静止保证废料桶(9)与螺栓定位装置(3)的相对位置，平台的驱动轴继续回转，但回转升降平台并不发生转动。废料桶(9)锁死后与螺栓定位装置(3)相对位置固定，故废料桶螺栓分布与螺栓定位装置(3)的分布相同，由于螺栓定位装置(3)水平方向与设备支架(1)无相对运动，故螺栓分布状态确定。设备启盖定位工作完成。

废料桶封盖定位，由于废料桶(9)上螺栓孔为每30度一个的均匀分布，故由回转升降平台驱动废料桶(9)上升并且做顺时针旋转大于30度，保证螺栓孔会与螺孔定位装置在回转行程中的一点发生接触。废料桶身(902)上沿与螺栓定位挡块(303)的底面接触，弹簧(6)推动螺栓定位装置(3)，将螺栓定位装置(3)和废料桶身(902)压紧；废料桶身(902)上沿与螺孔定位滚轮(404)接触，弹簧(6)推动螺孔定位装置(4)，将螺孔定位装置(4)和废料桶身(902)上沿压紧。弹簧(6)压迫螺孔定位装置(4)，在废料桶(9)做顺时针旋转时，螺孔定位滚轮(404)在废料桶身(902)上沿滚动，在滚动范围内的某一位置，螺孔定位滚轮(404)落入废料桶身(902)的螺栓孔内，在弹簧(6)的作用下，螺孔定位装置(4)沿着直线导轨(5)向下滑动。废料桶身(902)的螺栓孔与螺孔定位挡块(403)的锥面接触，实现废料桶(9)的锁死，废料桶桶身与回转升降平台不再回转。由于两个螺孔定位装置(4)在圆周范围内对称布置，在回转锁死过程中产生的力偶中心位于废料桶(9)的中心，保证废料桶(9)不会发生偏转。回转升降平台内设有过载离合器，在废料桶桶身(902)锁死后，回转力矩增大，过载离合器过载断开，回转升降平台保持静止，保证废料桶桶身(902)与螺孔定位装置(4)的相对位置，平台的驱动轴继续回转，但回转升降平台并不发生转动。废料桶(9)锁死后与螺孔定位装置(4)相对位置固定，故废料桶身(902)螺栓孔分布与螺孔定位装置(3)的分布相同，由于螺孔定位装置(4)水平方向与设备支架(1)无相对运动，故螺栓孔的分布状态确定。设备封盖定位工作完成。

启盖和封盖定位完成后，均有弹簧(6)推动螺栓定位装置(3)、螺孔定位装置(4)沿着直线导轨(5)回到初始位置，该设备工作完成。

Claims (1)

1.一种放射性废料桶后处理生产线用定位方法，所用设备包括：设备支架（1）、定位固定板（2）、螺栓定位装置（3）、螺孔定位装置（4）、直线导轨（5）和弹簧（6）；螺栓定位装置（3）包括：螺栓定位支架（301）、螺栓定位连接块（302）、螺栓定位挡块（303）；螺孔定位装置（4）包括：螺孔定位支架（401）、螺孔定位连接块(402)、螺孔定位挡块（403）、螺孔定位滚轮（404）；

废料桶（9）装有12个螺栓，相邻两个螺栓的夹角为30度；定位固定板（2）两个一组对称安装在设备支架（1）的的圆周上，均匀布置四组，相邻两组定位固定板（2）的夹角为90度；螺栓定位装置（3）安装在对称安装的两个定位固定板（2）之间，均匀布置两组，两组螺栓定位装置（3）的夹角为180度；螺孔定位装置（4）安装在另外两组对称安装的两个定位固定板（2）之间，均匀布置两组，两组螺孔定位装置（4）之间的夹角为180度，与相邻的螺栓定位装置（3）的夹角为90度；两个直线导轨（5）的一端对称安装于一个螺栓定位装置（3）的两端，另一端安装于与这一个螺栓定位装置（3）对应的、对称的定位固定板（2）上；另外两个直线导轨（5）的一端对称安装于螺孔定位装置（4）的两端，另一端安装于与这一个螺孔定位装置（4）对应的、对称的定位固定板上；直线导轨（5）共四组，每组是对称安装的两个，共八个；安装在每组螺栓定位装置(3)上的弹簧（6）分为两组，每组两个，两组之间对称布置；安装在螺栓定位装置(3)上的弹簧（6）一端安装在螺栓定位装置（3）上，另一端安装在与螺栓定位装置（3）相对应的、对称安装的定位固定板（2）上；安装于每组螺孔定位装置（4）上的弹簧（6）分为两组，每组两个，两组之间对称布置；安装在螺孔定位装置（4）上的弹簧（6）一端安装在螺孔定位装置（4）上，另一端安装在与螺孔定位装置（4）相对应的、对称安装的定位固定板（2）上；弹簧（6）共八组，每组是对称安装的两个，共十六个；

螺栓定位挡块（303）下端设计有一个宽度大于螺栓帽直径的凹槽；螺孔定位挡块（403）下端为一个下底面开槽的圆台体；圆台体的锥面光滑，上底面直径不大于废料桶（9）的螺栓孔直径，下底面开槽用于安装螺孔定位滚轮（404）；螺孔定位滚轮（404）的直径小于螺孔直径；

定位设备下方设有回转升降平台，回转升降平台的驱动轴上设有过载离合器，当回转过程中，扭矩增大使得离合器过载，离合器断开，平台保持静止，平台的驱动轴可以继续回转；

螺栓定位装置（3）和螺孔定位装置（4）两侧设置弹簧（6），弹簧（6）连接定位固定板（2）；废料桶盖（901）与螺栓定位装置（3）或螺孔定位装置（4）接触，推动螺栓定位装置（3）或螺孔定位装置（4）相对于定位固定板（2）沿直线导轨（5）做直线运动；

其特征在于：废料桶（9）经废料桶后处理生产线回转升降平台夹紧并移动，进入设备支架（1）的中心，并向上顶升废料桶（9）与螺栓定位装置（3）和螺孔定位装置（4）接触；定位工序分为启盖定位和封盖定位两部分；

废料桶启盖定位，由于废料桶（9）上螺栓为每30度一个的均匀分布，故由回转升降平台驱动废料桶（9）上升并且顺时针旋转大于30度，保证螺栓会与螺栓定位装置在回转行程中的一点发生接触；废料桶盖（901）与螺栓定位挡块（303）的底面接触，弹簧(6)推动螺栓定位装置（3），将螺栓定位装置（3）和废料桶盖（901）压紧；废料桶盖与螺孔定位滚轮（404）接触，弹簧（6）推动螺孔定位装置（4），将螺孔定位装置（4）和废料桶盖（901）压紧；在回转行程中的某一位置，废料桶螺栓沿着螺栓定位挡块（303）的凹槽滑入凹槽内，并与凹槽的底面接触，实现废料桶（9）的锁死，废料桶和平台不再回转；由于两个螺栓定位装置（3）在圆周范围内对称布置，在回转锁死过程中产生的力偶中心位于废料桶（9）的中心，保证废料桶（9）不会发生偏转；回转升降平台内设有过载离合器，在废料桶（9）被锁死后，回转力矩增大，过载离合器过载断开，回转升降平台保持静止保证废料桶（9）与螺栓定位装置（3）的相对位置，平台的驱动轴继续回转，但回转升降平台并不发生转动；废料桶（9）锁死后与螺栓定位装置（3）相对位置固定，故废料桶螺栓分布与螺栓定位装置（3）的分布相同，由于螺栓定位装置（3）水平方向与设备支架（1）无相对运动，故螺栓分布状态确定；设备启盖定位工作完成；

废料桶封盖定位，由于废料桶（9）上螺栓孔为每30度一个的均匀分布，故由回转升降平台驱动废料桶（9）上升并且做顺时针旋转大于30度，保证螺栓孔会与螺孔定位装置在回转行程中的一点发生接触；废料桶身（902）上沿与螺栓定位挡块（303）的底面接触，弹簧(6)推动螺栓定位装置（3），将螺栓定位装置（3）和废料桶身（902）压紧；废料桶身（902）上沿与螺孔定位滚轮（404）接触，弹簧（6）推动螺孔定位装置（4），将螺孔定位装置（4）和废料桶身（902）上沿压紧；弹簧（6）压迫螺孔定位装置（4），在废料桶（9）做顺时针旋转时，螺孔定位滚轮（404）在废料桶身（902）上沿滚动，在滚动范围内的某一位置，螺孔定位滚轮（404）落入废料桶身（902）的螺栓孔内，在弹簧（6）的作用下，螺孔定位装置（4）沿着直线导轨（5）向下滑动；废料桶身（902）的螺栓孔与螺孔定位挡块（403）的锥面接触，实现废料桶（9）的锁死，废料桶身与回转升降平台不再回转；由于两个螺孔定位装置（4）在圆周范围内对称布置，在回转锁死过程中产生的力偶中心位于废料桶（9）的中心，保证废料桶（9）不会发生偏转；回转升降平台内设有过载离合器，在废料桶身（902）锁死后，回转力矩增大，过载离合器过载断开，回转升降平台保持静止，保证废料桶身（902）与螺孔定位装置（4）的相对位置，平台的驱动轴继续回转，但回转升降平台并不发生转动；废料桶（9）锁死后与螺孔定位装置（4）相对位置固定，故废料桶身（902）螺栓孔分布与螺孔定位装置（4）的分布相同，由于螺孔定位装置（4）水平方向与设备支架（1）无相对运动，故螺栓孔的分布状态确定；设备封盖定位工作完成；

启盖和封盖定位完成后，均由弹簧（6）推动螺栓定位装置（3）、螺孔定位装置（4）沿着直线导轨（5）回到初始位置，该设备工作完成。

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