新型核燃料组件拉棒生产系统的制作方法

本发明属于核燃料领域，涉及一种新型核燃料组件拉棒生产系统。

背景技术：

随着现代社会对环境保护提出越来越高的要求，国家将清洁能源的开发利用提升到新的战略高度，核电作为低碳能源，是新能源的重要组成部分，我国十三五规划将大力发展核能，预计每年将新建6～8座核电站，届时我国核电运行和在建装机将达到8800万千瓦。作为核电机组堆芯的核心部件——核燃料组件需求量将大大提高。

核燃料组件是核电机组的关键零部件，制作工艺复杂，安全可靠性要求高，而其中的燃料棒与骨架的组件拉棒装配工艺难度很大，工序周期长，对组件的产能和质量有着重要的影响，一直都是核燃料组件生产的重点管控工序。

由于我国早期核电工艺技术比较落后，机械化程度低，同时核电发展也较为缓慢，造成核燃料组件产量比较低，无法适应当前核电蓬勃发展的需要。因此，迫切需要一种效率更高、更安全可靠的核燃料组件拉棒生产系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型核燃料组件拉棒生产系统，提升效率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

新型核燃料组件拉棒生产系统，包括燃料棒暂存装置i、燃料棒取棒装置、燃料棒预装盒装置、燃料棒暂存装置ii、预装盒输送横移装置、预装盒装夹定位及移动装置、骨架装夹定位以及翻转装置、拉棒装置，其中燃料棒暂存装置i、燃料棒取棒装置、燃料棒预装盒装置、燃料棒暂存装置ii依次连接，预装盒装夹定位及移动装置、骨架装夹定位以及翻转装置、拉棒装置依次连接，预装盒输送横移装置在燃料棒暂存装置ii与预装盒装夹定位及移动装置之间移动；该系统还包括自动导引运输车(automatedguidedvehicle,agv)燃料棒输送装置，用于将成品燃料棒从其它生产车间运送到到所述燃料棒暂存装置i；

所述燃料棒暂存装置i用于暂时存储燃料棒，所述燃料棒预装盒装置通过轨道运行到所述燃料棒暂存装置i旁，定位好后，通过所述燃料棒取棒装置将燃料棒从所述燃料棒暂存装置i拨到所述燃料棒预装盒装置上，所述燃料棒预装盒装置定位锁紧，并将燃料棒逐根插入到所述燃料棒预装盒装置的预装盒中，保证插入长度一致，直到完成264根燃料棒的预装，预装完成的预装盒停留在所述燃料棒暂存装置ii暂存；所述燃料棒预装盒装置解锁定位，再次运行到所述燃料棒暂存装置i旁，进行下一个预装盒的预装；

所述预装盒输送横移装置移动到燃料棒暂存装置ii旁，接收从所述燃料棒暂存装置ii运送来的预装盒，并运送到所述骨架装夹定位以及翻转装置上；由人工将已经焊接装配好的骨架抬到所述骨架装夹定位以及翻转装置上就位，并对骨架上的格架进行夹持，调整定位和锁紧；所述骨架装夹定位以及翻转装置左端的导向板升起到预定位置，该导向板对长拉杆起到导向作用，使其在抓取燃料棒端塞前保持稳定，位置准确；将骨架上预先安装好的下管座拆卸，并装配好模拟下管座，该下管座对骨架上的导向管起到固定作用；所述拉棒装置和所述预装盒装夹定位及移动装置向所述骨架装夹定位以及翻转装置靠拢，到达预定位置定位锁紧；所述拉棒装置通过驱动升降机构，停在准确的位置，与格架上17层过孔中的一层对中完成定位；所述拉棒装置根据组件规格设置拉杆，将导向帽装在拉杆的爪头上，利用拉杆后的定位气缸对没有选中的拉杆进行定位锁紧；所述拉棒装置伺服驱动溜板，溜板推送拉杆穿过格架向预装盒方向前进；当拉杆到卸帽位后，去除导向帽；通过松卡气缸，松开拉爪爪头，拉杆继续前行到达燃料棒端塞位置，将燃料棒端塞扣住；通过所述拉棒装置驱动机构开始进行拉棒操作，将燃料棒依次拉过每一层格架，到位停止；松开爪头，所述拉棒装置驱动机构将拉杆退回到原位，完成一层燃料棒的拉棒作业；所述拉棒装置的工作台通过驱动机构进行高度调整，移动到另外一层，重复拉棒步骤，直到将燃料棒全部拉入到格架的17层孔中；所述预装盒装夹定位及移动装置及所述拉棒装置都退回到原位；

给所述骨架装夹定位以及翻转装置两端留下一定操作距离；拆卸模拟下管座，并重新安装好上、下管座，并对上管座套筒螺钉进行拧紧并胀形；所述骨架装夹定位以及翻转装置从水平状态旋转到竖立状态，工人通过移动升降车，将吊具挂接到组件上管座，依次打开每一层的格架夹持框架，吊运整个组件离开；所述骨架装夹定位以及翻转装置从从竖立状态复位到水平状态；核燃料组件完成，系统复位。

进一步，所述agv燃料棒输送装置包括燃料棒升降输送车、激光引导装置、升降机构、送料机构，所述燃料棒升降输送车用于驱动到达各个工位，并通过升降完成燃料棒的输送；所述激光引导装置利用燃料棒升降输送车上配备有角度编码器的激光头、厂区内固定位置的反光板实现激光测距，旋转激光头对准反光板发射激光，根据对应的编码器角度和激光头反馈的距离数据，精确定位；在到达所述燃料棒暂存装置i后，升降机构将运送的燃料棒托起，然后通过燃料棒升降输送车上的送料机构将其送到所述燃料棒暂存装置i上，然后车载的升降机构降低，退回到燃料棒升降输送车上，完成燃料棒的转运装卸工作。

进一步，所述燃料棒预装盒装置从所述燃料棒暂存装置i上拨取燃料棒，对燃料棒进行夹持定位后，然后移动到预装盒位置并锁紧，通过所述燃料棒预装盒装置上的夹持滚轮，将燃料棒插装到预装盒预定位置。

进一步，所述预装盒输送横移装置包括输送轨道及定位装置、变频驱动装置、定位锁紧装置、升降机构、辊道传送机构；实现从所述燃料棒暂存装置ii接收预装盒，运行到所述预装盒装夹定位及移动装置旁，在定位锁紧后，启动辊道传送机构将预装盒从所述预装盒输送横移装置上平稳运送到所述预装盒装夹定位及移动装置上。

进一步，所述预装盒装夹定位及移动装置包括辊道升降机构、预装盒锁紧装置、预装盒平台移动驱动机构、底座、直线导轨装置，用于放置并定位锁紧预装盒，以便拉棒过程中依次逐层从中抓取燃料棒。

进一步，所述骨架装夹定位以及翻转装置用于对骨架进行装夹定位，左端配备有驱动导向板机构，对长拉杆进行导向支撑，提高拉棒抓取的准确性及精度，中间安装有多组框架夹具，与核燃料组件上的格架位置一一对应，对每个格架进行定位夹持，确保拉棒过程中格架不发生歪斜扭曲，右端配有骨架管座支撑板，对翻转后的骨架进行支撑。

进一步，所述骨架装夹定位以及翻转装置还包括用于翻转的液压油缸系统，是采用单级油缸驱动的转动导杆机构，用于将组件从水平状态翻转到竖直状态，便于吊运输送。

进一步，所述拉棒装置包括拉杆选杆定位机构、拉棒驱动系统、拉棒工作台升降系统、拉棒主机底座、油缸推送机构、限位锁紧机构，用于从所述骨架装夹定位以及翻转装置上抓取燃料棒，然后将燃料棒拉过所述骨架装夹定位以及翻转装置上的多组格架，完成格架上17层燃料棒的拉棒工作。

进一步，该系统还包括燃料棒手动预装工位，当所述燃料棒取棒装置或燃料棒预装盒装置故障，由人工将燃料棒从所述燃料棒暂存装置i运送到所述燃料棒预装盒装置的预装盒进行燃料棒的预装。

本发明的有益效果在于：

(1)采用专门的agv燃料棒输送装置实现自动将燃料棒从其它区域运送到拉棒生产线燃料棒暂存区，并自动装卸到空闲的工作台上。

(2)采用燃料棒预装盒装置代替人工操作，进行插装，大大提高了效率，同时减轻了人力消耗。

(3)采用拉棒装置的燃料棒升降输送车、激光引导装置、激光引导装置、升降机构、送料机构，大大提高了拉棒定位精度，从而提高了核燃料组件的质量和拉棒系统的工作适应性。

(4)采用骨架装夹定位以及翻转装置的比例阀调速结构以及单级油缸驱动机构，提高了组件翻转的平稳性及设备可靠性。

综上所述，本发明显著提升了核燃料组件拉棒工艺的机械化程度、减少了用工量、降低了工人劳动强度，同时提高了核燃料组件的质量，便于工厂进行现代化改造升级，对我国核电关键装备领域是一个较大的技术进步，具有相当的推广价值。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为agv燃料棒输送装置向燃料棒暂存装置i输送燃料棒示意图；

图3为燃料棒预装盒装置对燃料棒暂存装置i上的预装盒进行燃料棒预装示意图；

图4为预装盒输送横移装置将预装盒输送到燃料棒预装盒装置示意图；

图5为拉棒装置处于原位状态，准备开始拉棒示意图；

图6为预装盒装夹定位及移动装置和拉棒装置向骨架装夹定位以及翻转装置靠拢，开始拉棒示意图；

图7为骨架装夹定位以及翻转装置翻转示意图；

图8为骨架装夹定位以及翻转装置液压油缸系统翻转、吊运示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，新型核燃料组件拉棒生产系统，包括燃料棒暂存装置i、燃料棒取棒装置、燃料棒预装盒装置、燃料棒暂存装置ii、预装盒输送横移装置、预装盒装夹定位及移动装置、骨架装夹定位以及翻转装置、拉棒装置，其中燃料棒暂存装置i、燃料棒取棒装置、燃料棒预装盒装置、燃料棒暂存装置ii依次连接，预装盒装夹定位及移动装置、骨架装夹定位以及翻转装置、拉棒装置依次连接，预装盒输送横移装置在燃料棒暂存装置ii与预装盒装夹定位及移动装置之间移动；该系统还包括自动导引运输车(automatedguidedvehicle,agv)燃料棒输送装置，用于将成品燃料棒从其它生产车间运送到到所述燃料棒暂存装置i；

如图2所示所述燃料棒暂存装置i用于暂时存储燃料棒，所述燃料棒预装盒装置通过轨道运行到所述燃料棒暂存装置i旁，定位好后，通过所述燃料棒取棒装置将燃料棒从所述燃料棒暂存装置i拨到所述燃料棒预装盒装置上，所述燃料棒预装盒装置定位锁紧，并将燃料棒逐根插入到所述燃料棒预装盒装置的预装盒中，保证插入长度一致，直到完成264根燃料棒的预装，预装完成的预装盒停留在所述燃料棒暂存装置ii暂存；所述燃料棒预装盒装置解锁定位，再次运行到所述燃料棒暂存装置i旁，进行下一个预装盒的预装；

所述预装盒输送横移装置移动到燃料棒暂存装置ii旁，接收从所述燃料棒暂存装置ii运送来的预装盒，并运送到所述骨架装夹定位以及翻转装置上；由人工将已经焊接装配好的骨架抬到所述骨架装夹定位以及翻转装置上就位，并对骨架上的格架进行夹持，调整定位和锁紧；所述骨架装夹定位以及翻转装置左端的导向板升起到预定位置，该导向板对长拉杆起到导向作用，使其在抓取燃料棒端塞前保持稳定，位置准确；将骨架上预先安装好的下管座拆卸，并装配好模拟下管座，该下管座对骨架上的导向管起到固定作用；所述拉棒装置和所述预装盒装夹定位及移动装置向所述骨架装夹定位以及翻转装置靠拢，到达预定位置定位锁紧；所述拉棒装置通过驱动升降机构，停在准确的位置，与格架上17层过孔中的一层对中完成定位；所述拉棒装置根据组件规格设置拉杆，将导向帽装在拉杆的爪头上，利用拉杆后的定位气缸对没有选中的拉杆进行定位锁紧；所述拉棒装置伺服驱动溜板，溜板推送拉杆穿过格架向预装盒方向前进；当拉杆到卸帽位后，去除导向帽；通过松卡气缸，松开拉爪爪头，拉杆继续前行到达燃料棒端塞位置，将燃料棒端塞扣住；通过所述拉棒装置驱动机构开始进行拉棒操作，将燃料棒依次拉过每一层格架，到位停止；松开爪头，所述拉棒装置驱动机构将拉杆退回到原位，完成一层燃料棒的拉棒作业；所述拉棒装置的工作台通过驱动机构进行高度调整，移动到另外一层，重复拉棒步骤，直到将燃料棒全部拉入到格架的17层孔中；所述预装盒装夹定位及移动装置及所述拉棒装置都退回到原位；

给所述骨架装夹定位以及翻转装置两端留下一定操作距离；拆卸模拟下管座，并重新安装好上、下管座，并对上管座套筒螺钉进行拧紧并胀形；所述骨架装夹定位以及翻转装置从水平状态旋转到竖立状态，工人通过移动升降车，将吊具挂接到组件上管座，依次打开每一层的格架夹持框架，吊运整个组件离开；所述骨架装夹定位以及翻转装置从从竖立状态复位到水平状态；核燃料组件完成，系统复位。

如图2所示，所述agv燃料棒输送装置包括燃料棒升降输送车、激光引导装置、升降机构、送料机构，所述燃料棒升降输送车用于驱动到达各个工位，并通过升降完成燃料棒的输送；所述激光引导装置利用燃料棒升降输送车上配备有角度编码器的激光头、厂区内固定位置的反光板实现激光测距，旋转激光头对准反光板发射激光，根据对应的编码器角度和激光头反馈的距离数据，精确定位；在到达所述燃料棒暂存装置i后，升降机构将运送的燃料棒托起，然后通过燃料棒升降输送车上的送料机构将其送到所述燃料棒暂存装置i上，然后车载的升降机构降低，退回到燃料棒升降输送车上，完成燃料棒的转运装卸工作。

如图3所示，所述燃料棒预装盒装置从所述燃料棒暂存装置i上拨取燃料棒，对燃料棒进行夹持定位后，然后移动到预装盒位置并锁紧，通过所述燃料棒预装盒装置上的夹持滚轮，将燃料棒插装到预装盒预定位置。

如图4所示，所述预装盒输送横移装置包括输送轨道及定位装置、变频驱动装置、定位锁紧装置、升降机构、辊道传送机构；实现从所述燃料棒暂存装置ii接收预装盒，运行到所述预装盒装夹定位及移动装置旁，在定位锁紧后，启动辊道传送机构将预装盒从所述预装盒输送横移装置上平稳运送到所述预装盒装夹定位及移动装置上。

如图5所示，所述预装盒装夹定位及移动装置包括辊道升降机构、预装盒锁紧装置、预装盒平台移动驱动机构、底座、直线导轨装置，用于放置并定位锁紧预装盒，以便拉棒过程中依次逐层从中抓取燃料棒。

如图6所示，所述骨架装夹定位以及翻转装置用于对骨架进行装夹定位，左端配备有驱动导向板机构，对长拉杆进行导向支撑，提高拉棒抓取的准确性及精度，中间安装有多组框架夹具，与核燃料组件上的格架位置一一对应，对每个格架进行定位夹持，确保拉棒过程中格架不发生歪斜扭曲，右端配有骨架管座支撑板，对翻转后的骨架进行支撑。

如图7所示，所述拉棒装置包括拉杆选杆定位机构、拉棒驱动系统、拉棒工作台升降系统、拉棒主机底座、油缸推送机构、限位锁紧机构，用于从所述骨架装夹定位以及翻转装置上抓取燃料棒，然后将燃料棒拉过所述骨架装夹定位以及翻转装置上的多组格架，完成格架上17层燃料棒的拉棒工作。

如图8所示，所述骨架装夹定位以及翻转装置还包括用于翻转的液压油缸系统，是采用单级油缸驱动的转动导杆机构，用于将组件从水平状态翻转到竖直状态，便于吊运输送。

该系统还包括燃料棒手动预装工位，当所述燃料棒取棒装置或燃料棒预装盒装置故障，由人工将燃料棒从所述燃料棒暂存装置i运送到所述燃料棒预装盒装置的预装盒进行燃料棒的预装。

本系统将大幅提高工艺节拍并减少燃料棒生产过程中人工参与的环节，大幅降低燃料棒转运和燃料棒装填预装盒的时间，避免了传统装填工序人工抬放燃料棒产生弯曲的潜在危险，提高了组件生产的质量，未来只需要配备1～2名操作人员。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。