CN114083089A - 一种燃料棒端塞焊接装置 - Google Patents

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童晓东
江保军
徐阵涛
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Abstract

本发明公开一种燃料棒端塞焊接装置，包括旋转夹持组件、焊接组件、以及监测组件，所述旋转夹持组件包括旋转座、气动卡盘以及驱动单元，所述旋转座上开设有第一通孔，所述气动卡盘开设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔相互连通，所述第二通孔内设有卡爪，所述卡爪用于夹紧所述包壳管，所述焊接组件包括焊接箱，所述焊接箱的侧壁上设有定位孔，所述定位孔与所述第二通孔相对齐，所述监测组件用于监测焊接箱的内部，从而保证包壳管与环缝之间的环缝与焊接位置对齐。所述燃料棒端塞焊接装置能够使得包壳管与端塞的环缝与焊接位置精准对齐。

Description

一种燃料棒端塞焊接装置
技术领域
本发明属于核工业的技术领域，具体涉及一种燃料棒端塞焊接装置。
背景技术
MOX燃料棒由包壳管、上端塞、下端塞、芯块等组成，在芯块装入包壳管前需将下端塞压入包壳管，并对下端塞与包壳管间的环缝进行焊接，芯块装入包壳管后，需将上端塞压入包壳管，并对上端塞与包壳管间的环缝进行焊接。并且包壳管管壁较薄，焊接时易烧穿、变形，其焊接难度较大。
在现有技术中，目前国内的压水燃料棒所用端塞结构形式与MOX燃料棒端塞不同，其端塞与包壳管焊接的方式也不同，通常采用堵孔焊或压力电阻焊的方式，而目前所用的焊接机构和焊接工艺均无法满足MOX燃料棒端塞的焊接操作，尤其是无法保证下端塞与包壳管间的环缝与焊接位置精准对齐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种燃料棒端塞焊接装置，所述燃料棒端塞焊接装置能够保证端塞与包壳管之间的环缝与焊接位置精准对齐。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种燃料棒端塞焊接装置，用于焊接包壳管组件中包壳管与端塞之间的环缝，包括旋转夹持组件、焊接组件、以及监测组件，所述旋转夹持组件包括旋转座、气动卡盘以及驱动单元，所述气动卡盘固定安装在所述旋转座上，所述旋转座上开设有第一通孔，所述气动卡盘开设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔相互连通，所述第二通孔内设有卡爪，所述卡爪用于夹紧所述包壳管，所述驱动单元的运动输出端与所述旋转座连接，用于驱动旋转座转动，所述焊接组件包括焊接箱，所述焊接箱和所述旋转座分设于所述气动卡盘的两侧，所述焊接箱的侧壁上设有定位孔，所述定位孔与所述第二通孔相对齐，所述监测组件用于监测焊接箱的内部，从而保证包壳管与环缝之间的环缝与焊接位置对齐，所述端塞塞设于包壳管的末端，所述包壳管组件穿过第一通孔、第二通孔以及定位孔，并进入所述焊接箱的内部到达焊接位置，在驱动单元的驱动下，所述气动卡盘夹紧所述包壳管组件，并且带动其旋转，进而完成环缝的焊接。
优选的，所述监测组件包括摄像头与显示器，所述摄像头设于焊接箱的侧壁上，并且对准焊接箱的内部，所述显示器与所述摄像头电连接，用于显示所述摄像头拍摄的视频信息。
优选的，所述焊接组件还包括焊料部件和调整单元，所述焊接箱的内部为焊接腔体，所述定位孔开设于所述焊接腔体的靠近气动卡盘的一侧的侧壁上，所述焊接腔体另一侧的内壁上设有端塞定位块，所述端塞能够卡接在所述端塞定位块内，所述焊料部件包括钨极，所述焊接箱的顶部开设有顶孔，所述钨极穿过所述顶孔进入所述焊接腔体内，所述调整单元包括第一调整单元和第二调整单元，所述第一调节单元用于调整钨极在竖直方向的位置，所述第二调节单元用于调整钨极在水平方向的位置，以使钨极的下端与所述包壳管与端塞之间的环缝相对齐。
优选的，所述焊接组件还包括通气管道，所述通气管道连通焊接腔体内部，所述通气管道用于在焊接时向焊接腔体内部输入保护气体，所述保护气体采用氩气。
优选的，所述焊接组件还包括压力仪表，所述压力仪表与所述焊接腔体连通，用于监测焊接腔体内保护气体的压力。
优选的，所述燃料棒端塞焊接装置还包括送料组件，所述送料组件包括底部支架、送料支架、第一驱动电缸、夹爪，所述送料支架安装在所述底部支架上，用于支撑包壳管，所述夹爪固定安装在所述第一驱动电缸上，用于夹紧所述包壳管，所述第一驱动电缸安装在所述底部支架上，用于驱动所述夹爪运动，从而带动所述包壳管朝向第一通孔的方向运动。
优选的，所述燃料棒端塞焊接装置还包括支撑组件，所述支撑组件包括底座以及上部安装板，所述上部安装板固设于所述底座上，所述旋转夹持组件固定安装在所述上部安装板上。
优选的，所述支撑组件还包括导轨单元，所述导轨单元包括直线导轨以及第二驱动电缸，所述直线导轨沿着与所述包壳管长度方向相垂直的方向设置，并设于所述第二驱动电缸的两侧，所述上部安装板滑设在所述直线导轨上，第二驱动电缸设于所述底座上，其与所述上部安装板连接，用于驱动上部安装板沿着所述直线导轨滑动。
优选的，所述燃料棒端塞焊接装置还包括控制组件，所述控制组件包括控制器与光电传感器，所述光电传感器与所述控制器电连接，所述光电传感器安装于上部安装板上，并且位于所述定位孔的下方，用于感应所述包壳管，并在感应到包壳管时，发送第一信号给所述控制器，所述控制器还与所述第一驱动电缸电连接，用于在接收到第一信号后，控制第一驱动电缸运动，从而带动包壳管运动到焊接箱内。
优选的，所述驱动单元包括驱动电机和同步带，所述驱动电机通过同步带与所述旋转座连接，从而驱动旋转座转动。
本发明中的气动卡盘与旋转座能够有效地定位包壳管与端塞的位置，并且带动其旋转，在监测组件的作用下，可以保证包壳管与端塞的环缝与焊接位置精准对齐，气动卡盘与旋转座带动包壳管与端塞旋转，从而完成环缝的焊接。
附图说明
图1是本发明实施例1中的燃料棒端塞焊接装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1中的旋转夹持组件与焊接箱的结构示意图；
图3是本发明实施例1中的焊接箱的立体结构图；
图4是本发明实施例1中的焊接箱的剖视图。
图中：1-送料组件，2-包壳管，3-旋转夹持组件，4-底座，5-第二驱动电缸，6-旋转座，7-气动卡盘，8-光电传感器，9-焊接箱，10-上部安装板，11-驱动电机，12-焊接腔体，13-定位孔，14-压力仪表接口，15-调节棒，16-摄像头，17-钨极，18-端塞定位块，19-端塞，20-直线导轨，21-滑块，22-轴承，23-调节螺栓，24-同步带，25-底部支架，26-送料支架，27-夹爪，28-第一驱动电缸。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种燃料棒端塞焊接装置，用于焊接包壳管组件中包壳管与端塞之间的环缝，包括旋转夹持组件、焊接组件、以及监测组件，所述旋转夹持组件包括旋转座、气动卡盘以及驱动单元，所述气动卡盘固定安装在所述旋转座上，所述旋转座上开设有第一通孔，所述气动卡盘开设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔相互连通，所述第二通孔内设有卡爪，所述卡爪用于夹紧所述包壳管，所述驱动单元的运动输出端与所述旋转座连接，用于驱动旋转座转动，所述焊接组件包括焊接箱，所述焊接箱和所述旋转座分设于所述气动卡盘的两侧，所述焊接箱的侧壁上设有定位孔，所述定位孔与所述第二通孔相对齐，所述监测组件用于监测焊接箱的内部，从而保证包壳管与环缝之间的环缝与焊接位置对齐，所述端塞塞设于包壳管的末端，所述包壳管组件穿过第一通孔、第二通孔以及定位孔，并进入所述焊接箱的内部到达焊接位置，在驱动单元的驱动下，所述气动卡盘夹紧所述包壳管组件，并且带动其旋转，进而完成环缝的焊接。
实施例1
如图1所示，本实施例公开一种燃料棒端塞焊接装置，用于焊接包壳管组件中包壳管2与端塞19之间的环缝，该装置包括旋转夹持组件3、焊接组件、以及监测组件，其中，旋转夹持组件3包括旋转座6、气动卡盘7以及驱动单元。
气动卡盘7固定安装在旋转座6上，旋转座6上开设有第一通孔，气动卡盘7开设有第二通孔，第一通孔与第二通孔相互连通，第二通孔内设有卡爪，卡爪沿着第二通孔的周向设置，可伸出第二通孔内或缩回气动卡盘7内部，从而用于夹紧包壳管2或在需要取下包壳管2时松开包壳管2；驱动单元的运动输出端与旋转座6连接，用于驱动旋转座6转动；焊接组件包括焊接箱9，焊接箱9和旋转座6分设于气动卡盘7的两侧，焊接箱9为封闭的箱型结构，在其靠近气动卡盘7的一侧的侧壁上设有定位孔13，定位孔13与第二通孔相对齐；监测组件用于监测焊接箱9的内部，从而保证包壳管2与环缝之间的环缝与焊接位置对齐，包壳管2的两端通过端塞19封闭，并且需要对包壳管2与端塞19的环缝进行焊接。
包壳管2与塞设于其端部的端塞19共同组成包壳管组件，包壳管组件穿过第一通孔、第二通孔以及定位孔13，并进入焊接箱9的内部到达焊接位置，在驱动单元的驱动下，气动卡盘7夹紧包壳管组件，并且带动其旋转，进而完成环缝的焊接。
在本实施例中，监测组件包括摄像头16与显示器，摄像头16设于焊接箱9的侧壁上，该侧壁与设有定位孔13的侧壁相邻，摄像头16对准焊接箱9的内部的焊接位置，显示器与摄像头16电连接，用于显示摄像头16拍摄的视频信息。在焊接时，通过显示器上的视频信息灵活地调整包壳管组件以及焊接物料的位置，使得包壳管2与端塞19的环缝与焊接位置对齐，以精准地完成包壳管2与端塞19环缝的焊接。
在本实施例中，焊接组件还包括焊料部件和调整单元，焊接箱9的内部为焊接腔体12，定位孔13开设于焊接腔体12的靠近气动卡盘7的一侧的侧壁上，焊接腔体12另一侧的内壁上设有端塞定位块18，在包壳管组件伸入焊接箱9内部时，端塞19能够卡接在端塞定位块18内，从而将包壳管组件定位。焊接腔体12另一侧的内壁上设有安装槽，在安装槽内设有轴承22，端塞定位块18的一端支撑在轴承22内。焊料部件包括钨极17，焊接箱9的顶部开设有顶孔，钨极17穿过顶孔进入焊接腔体12内，调整单元包括第一调整单元和第二调整单元，第一调节单元用于调整钨极17在竖直方向的位置，第二调节单元用于调整钨极17在水平方向的位置，以使钨极17的下端与包壳管2与端塞19之间的环缝相对齐。
如图4所示，具体的，第一调节单元包括轴套与调节棒15，轴套卡接在焊接箱9的顶孔内，且轴套的内部设有内螺纹，调节棒15外部设有外螺纹，调节棒15与轴套螺纹连接，而且调节棒15中心设有沿其轴向的贯穿孔，钨极17固定安装在贯穿孔内。轴套与调节棒15均沿着竖直方向设置，用于调节钨极17在竖直方向的位置。第二调节单元包括调节螺栓23，焊接箱9的顶部设有调节孔，调节孔沿着水平方向设置，调节孔的一端与顶孔相连通，调节螺栓23安装在调节孔内，通过移动调节螺栓23，从而推动轴套沿着水平方向运动，进而调节钨极17在水平方向的位置，使得钨极17与包壳管2以及端塞19的环缝相对齐。
在本实施例中，焊接组件还包括通气管道，通气管道连通焊接腔体12内部，通气管道用于在焊接时向焊接腔体12内部输入保护气体，保护气体采用氩气。
如图3所示，在本实施例中，焊接组件还包括压力仪表，压力仪表通过压力仪表接口14与焊接腔体12连通，用于监测焊接腔体12内保护气体的压力，通过监测压力仪表上显示的示数来控制通气管道的通气量，以保证焊接腔体12内部始终保持合适的压力。
如图1所示，在本实施例中，燃料棒端塞焊接装置还包括送料组件1，送料组件1包括底部支架25、送料支架26、第一驱动电缸28、夹爪27，底部支架25的底端固定在地面上，送料支架26采用两个，两个送料支架26安装在底部支架25上，并且分别安装在底部支架25的两端，两个送料支架26的形状均为V型，用于在包壳管2运动时支撑包壳管2的两端，夹爪27固定安装在第一驱动电缸28上，用于夹紧包壳管2，第一驱动电缸28安装在底部支架25上，并且位于两个送料支架26之间，用于驱动夹爪27运动，从而带动包壳管2朝向第一通孔的方向运动。
如图2所示，可选的，燃料棒端塞焊接装置还包括支撑组件，支撑组件包括底座4以及上部安装板10，上部安装板10固设于底座4上，底座4固定在地面上，旋转夹持组件3固定安装在上部安装板10上。
如图2所示，可选的，支撑组件还包括导轨单元，导轨单元包括直线导轨20以及第二驱动电缸5，直线导轨20沿着与包壳管2长度方向相垂直的方向设置，并设于第二驱动电缸5的两侧，上部安装板10底部设有滑块21，上部安装板10通过滑块21滑设在直线导轨20上，第二驱动电缸5设于底座4上，其与上部安装板10连接，用于驱动上部安装板10沿着直线导轨20滑动，以使包壳管2与旋转座6上的第一通孔对齐。
在本实施例中，燃料棒端塞焊接装置还包括控制组件，控制组件包括控制器与光电传感器8，光电传感器8与控制器电连接，光电传感器8安装于上部安装板10上，并且位于定位孔13的下方，用于感应包壳管2，并在感应到包壳管2时，发送第一信号给控制器，控制器还与第一驱动电缸28电连接，用于在接收到第一信号后，控制第一驱动电缸28运动，以使得夹爪27带动包壳管2运动，从而带动包壳管2运动到焊接箱9内。
如图1所示，可选的，驱动单元包括驱动电机11和同步带24，驱动电机11通过同步带24与旋转座6连接，从而驱动旋转座6转动。
本实施例中的燃料棒端塞焊接装置的工作过程如下：
第二驱动电缸5驱动上部安装板10运动，以使第一通孔与包壳管2对齐；
第一驱动电缸28驱动包壳管2进入第一通孔、第二通孔；
当光电传感器8感应到包壳管2时，控制器控制第一驱动电缸28继续运动到焊接箱9的内部，直到端塞19卡接进端塞定位块18；
第二通孔内部的卡爪伸出卡紧包壳管2；
通过显示器的视频信息，调节第一调节单元与第二调节单元，使得钨极17与包壳管2以及端塞19的环缝对齐；
驱动电机11启动，带动旋转座6以及气动卡盘7转动，进而带动包壳管组件转动，钨极17在焊接腔室内部的高温作用下融化，从而使得包壳管2与端塞19之间的环缝完成焊接；
在焊接时，需要通过通气管道向焊接腔室内部输送氩气，并且通过压力仪表监测其内部的实时压力。
本实施例中的燃料棒端塞焊接装置通过旋转座6与气动卡盘7对包壳管组件进行定位，并且带动其旋转，在焊接箱9内部设置有监测组件，以使得钨极17能精准对准包壳管2与端塞19的环缝，从而精准地完成包壳管2与端塞19的焊接。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃料棒端塞焊接装置，用于焊接包壳管组件中包壳管(2)与端塞(19)之间的环缝，其特征在于，
包括旋转夹持组件(3)、焊接组件、以及监测组件，
所述旋转夹持组件(3)包括旋转座(6)、气动卡盘(7)以及驱动单元，
所述气动卡盘(7)固定安装在所述旋转座(6)上，所述旋转座(6)上开设有第一通孔，所述气动卡盘(7)开设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔相互连通，所述第二通孔内设有卡爪，所述卡爪用于夹紧所述包壳管(2)，
所述驱动单元的运动输出端与所述旋转座(6)连接，用于驱动旋转座(6)转动，
所述焊接组件包括焊接箱(9)，所述焊接箱(9)和所述旋转座(6)分设于所述气动卡盘(7)的两侧，所述焊接箱(9)的侧壁上设有定位孔(13)，所述定位孔(13)与所述第二通孔相对齐，
所述监测组件用于监测焊接箱(9)的内部，以使包壳管(2)与环缝之间的环缝与焊接位置能够对齐，
所述端塞(19)塞设于包壳管(2)的末端，所述包壳管组件穿过第一通孔、第二通孔以及定位孔(13)，并进入所述焊接箱(9)的内部到达焊接位置，在驱动单元的驱动下，所述气动卡盘(7)夹紧所述包壳管组件，并且带动其旋转，进而完成环缝的焊接。
2.根据权利要求1所述的燃料棒端塞焊接装置，其特征在于，所述监测组件包括摄像头(16)与显示器，
所述摄像头(16)设于焊接箱(9)的侧壁上，并且对准焊接箱(9)的内部，
所述显示器与所述摄像头(16)电连接，用于显示所述摄像头(16)拍摄的视频信息。
3.根据权利要求2所述的燃料棒端塞焊接装置，其特征在于，所述焊接组件还包括焊料部件和调整单元，所述焊接箱(9)的内部为焊接腔体(12)，
所述定位孔(13)开设于所述焊接腔体(12)的靠近气动卡盘(7)的一侧的侧壁上，所述焊接腔体(12)另一侧的内壁上设有端塞定位块(18)，所述端塞(19)能够卡接在所述端塞定位块(18)内，
所述焊料部件包括钨极(17)，所述焊接箱(9)的顶部开设有顶孔，所述钨极(17)穿过所述顶孔进入所述焊接腔体(12)内，
所述调整单元包括第一调整单元和第二调整单元，所述第一调节单元用于调整钨极(17)在竖直方向的位置，所述第二调节单元用于调整钨极(17)在水平方向的位置，以使钨极(17)的下端与所述包壳管(2)与端塞(19)之间的环缝相对齐。
4.根据权利要求2所述的燃料棒端塞焊接装置，其特征在于，所述焊接组件还包括通气管道，
所述通气管道连通焊接腔体(12)内部，所述通气管道用于在焊接时向焊接腔体(12)内部输入保护气体，
所述保护气体采用氩气。
5.根据权利要求4所述的燃料棒端塞焊接装置，其特征在于，所述焊接组件还包括压力仪表，
所述压力仪表与所述焊接腔体(12)连通，用于监测焊接腔体(12)内保护气体的压力。
6.根据权利要求1所述的燃料棒端塞焊接装置，其特征在于，还包括送料组件(1)，所述送料组件(1)包括底部支架(25)、送料支架(26)、第一驱动电缸(28)、夹爪(27)，
所述送料支架(26)安装在所述底部支架(25)上，用于支撑包壳管(2)的两端，
所述夹爪(27)固定安装在所述第一驱动电缸(28)上，用于夹紧所述包壳管(2)，
所述第一驱动电缸(28)安装在所述底部支架(25)上，用于驱动所述夹爪(27)运动，从而带动所述包壳管(2)朝向第一通孔的方向运动。
7.根据权利要求6所述的燃料棒端塞焊接装置，其特征在于，还包括支撑组件，所述支撑组件包括底座(4)以及上部安装板(10)，
所述上部安装板(10)固设于所述底座(4)上，所述旋转夹持组件(3)固定安装在所述上部安装板(10)上。
8.根据权利要求7所述的燃料棒端塞焊接装置，其特征在于，所述支撑组件还包括导轨单元，所述导轨单元包括直线导轨(20)以及第二驱动电缸(5)，
所述直线导轨(20)沿着与所述包壳管(2)长度方向相垂直的方向设置，并设于所述第二驱动电缸(5)的两侧，所述上部安装板(10)滑设在所述直线导轨(20)上，
第二驱动电缸(5)设于所述底座(4)上，其与所述上部安装板(10)连接，用于驱动上部安装板(10)沿着所述直线导轨(20)滑动。
9.根据权利要求7所述的燃料棒端塞焊接装置，其特征在于，还包括控制组件，所述控制组件包括控制器与光电传感器(8)，
所述光电传感器(8)与所述控制器电连接，所述光电传感器(8)安装于上部安装板(10)上，并且位于所述定位孔(13)的下方，用于感应所述包壳管(2)，并在感应到包壳管(2)时，发送第一信号给所述控制器，
所述控制器还与所述第一驱动电缸(28)电连接，用于在接收到第一信号后，控制第一驱动电缸(28)运动，从而带动包壳管(2)运动到焊接箱(9)内。
10.根据权利要求1-9任一项所述的燃料棒端塞焊接装置，其特征在于，所述驱动单元包括驱动电机(11)和同步带(24)，所述驱动电机(11)通过同步带(24)与所述旋转座(6)连接，从而驱动旋转座(6)转动。
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