堆内构件镶块定位销自动化冷装装置及方法与流程

本发明涉及一种堆内构件镶块定位销自动化冷装装置，还涉及一种堆内构件镶块定位销自动化冷装方法，主要应用于核电站堆内构件镶块定位销冷装。

背景技术：

目前在核电站建造领域，堆内构件镶块定位销冷装是将定位销在液氮(-196℃)中浸泡一段时间例如30分钟左右之后，从液氮中取出该定位销，然后操作人员戴上很厚的羊皮手套对该定位销进行手动安装。采用手动安装的这种方式会造成无法直观有效地控制定位销安装质量，不能确保定位销百分百地安装成功，容易出现定位销卡死、安装就位尺寸超差等质量问题。而且，由于定位销将要插入的镶块定位销孔是盲孔，而冷冻过后的定位销的表面会存在迅速结霜的情况因而堵塞排气槽，所以，手动安装定位销时容易出现“气阻”、“弹销”现象，影响定位销安装质量，存在一定的安装质量隐患。另外，液氮与较之高温的物体接触时反应强烈，所以，手动安装定位销时容易产生飞溅冻伤的事故。

此外，通常，每个核电站机组的堆内构件有8个镶块，每个镶块有2个定位销，合计16个定位销，每个定位销的直径和长度依据销孔尺寸来确定，每个定位销安装在镶块与径向支撑座的销孔内，定位销安装完成后，定位销的端面距离镶块表面的尺寸应满足设计要求，以便于将定位销与镶块焊接在一起。每个定位销孔由现场镶块与径向支撑座配钻、配铰而成，形成盲孔，孔深及孔径应满足设计要求，定位销孔与定位销是过盈配合，过盈量应满足设计要求。

为了避免堆内构件镶块定位销冷装时手动安装该定位销而出现的问题例如“弹销”，设计了本发明。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可以将堆内构件镶块定位销冷装的人工操作转换为机械自动化操作的自动化冷装装置。

本发明提供了一种堆内构件镶块定位销自动化冷装装置，包括：直线驱动单元，包括驱动部件和顶杆，所述驱动部件配置成可驱动所述顶杆沿着直线方向进退，所述顶杆用于推顶定位销；以及导向单元，用于支撑所述定位销并容许所述定位销滑动，具有导向部，所述导向部与所述定位销配合，以使所述定位销沿所述直线方向滑动。

在一个实施方式中，所述导向部为弧形内周面，所述弧形内周面设置成与所述定位销的外周面接触配合。

在一个实施方式中，所述导向单元包括调节紧固件，所述调节紧固件穿入所述导向部；所述导向单元还包括固定部，所述导向部通过所述调节紧固件连接所述固定部，并且通过所述调节紧固件，所述导向部相对于所述固定部的位置可调节。

在一个实施方式中，所述顶杆的顶端包括检具部，所述检具部能进入到容纳所述定位销的销孔，所述检具部的长度与所述定位销在所述销孔的位置的设计尺寸相关联。

在一个实施方式中，所述装置还包括压力检测单元，所述压力检测单元设置于所述顶杆的顶端面。

在一个实施方式中，所述装置还包括：夹持单元，所述夹持单元设置成连动于所述顶杆并且包括设置成可松开或夹紧的夹爪；以及控制器，所述压力检测单元检测到的压力值达到预设值时，控制器根据所述压力检测单元的检测信号指令所述夹爪夹紧所述定位销，并且控制所述直线驱动单元进行回退动作。

在一个实施方式中，所述装置还包括支撑板，所述支撑板平行于镶块，所述直线驱动单元的底部安装于所述支撑板。

在一个实施方式中，所述装置还包括支撑工装，所述支撑工装包括安装板和横梁，所述安装板的一个板面贴合安装在镶块表面上，所述安装板的另一板面连接所述横梁的一个端面，所述横梁的另一端面连接所述支撑板的板面。

在一个实施方式中，所述支撑板上设置有多个安装孔，所述直线驱动单元通过紧固件和所述安装孔连接而安装在所述支撑板上，所述导向单元固定在所述直线驱动单元的驱动部件上。

在一个实施方式中，所述紧固件与所述安装孔之间为可活动配合，以使所述直线驱动单元的安装位置可调节。

本发明还提供一种堆内构件镶块定位销自动化冷装方法，采用上述堆内构件镶块定位销自动化冷装装置，包括以下步骤：将镶块布置在径向支撑座上；使所述直线驱动单元的所述顶杆对准所述镶块上将要容纳定位销的销孔；调整所述导向单元的所述导向部，以使将要置放的所述定位销对准所述销孔；将冷却且缩径的所述定位销置放于所述导向部，通过所述顶杆推动所述定位销，控制所述驱动部件输出的直线运动速度，以避免“气阻”或“弹销”现象。

在一个实施方式中，所述导向部为弧形内周面，将所述导向部的底部与所述销孔的底部水平对齐而调整所述导向单元的所述导向部。

在一个实施方式中，检测所述顶杆与所述定位销之间的压力值，当压力值达到预设值时，将所述定位销从所述销孔中退出。

通过采用上述堆内构件镶块定位销自动化冷装装置及方法，可以将堆内构件镶块定位销冷装时的定位销安装由人工操作转为机械自动化操作，有效地降低人工安装的风险，提高安装水平和效率，并且降低人工劳动强度，同时可以防止因操作人员防护不当产生的液氮飞溅冻伤事故；

此外，可以容易地实现匀速安装定位销的目标，避免人工安装时因速度不均匀而造成的“气阻”、“弹销”现象；

而且上述堆内构件镶块定位销自动化冷装装置尤其是顶杆顶部的凸台设置可以保证定位销的端面距离镶块表面的尺寸一致，从而满足该尺寸要求，避免尺寸超差现象出现；

此外，增加了压力检测单元和定位销夹紧回退机制，可以有效地避免出现定位销卡死、安装不到位、无法及时取出等等的风险。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1是堆内构件镶块定位销自动化冷装装置的立体图。

图2是堆内构件镶块定位销自动化冷装装置的另一立体图。

图3是堆内构件镶块定位销自动化冷装装置的俯视图。

图4是堆内构件镶块定位销自动化冷装装置的侧视图。

图5是堆内构件镶块定位销自动化冷装装置的前视图。

图6是图5中将夹持装置去掉时的简化视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本发明的保护范围。

例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的示例中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

如本发明所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。此外，还将理解，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。为了方便描述，图中定义了上下方向、左右方向和前后方向，并且使用“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”这种表述，这种表述仅仅为了方便描述并易于理解，并不限制结构的具体方向。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

图1、图2、图3、图4和图5分别从不同角度示出了堆内构件镶块定位销自动化冷装装置100的示例构造，并且图中还示出了镶块101和径向支撑座102等的示例构造。注意，图2中，定位销a看似并没有与销孔对齐，因为图中并非是按照等比例的条件绘制的，事实上，将后面将会描述的直线驱动单元1安装在该处时，定位销a与销孔103对齐。

图中示出了左右两个镶块101，如背景技术中所描述的，两个镶块101都布置在径向支撑座102上。下面的描述仅针对单个镶块101进行描述。

镶块101的镶块表面101a(图中，镶块101的后表面，即，镶块101中与径向支撑座102相反一侧的表面)上设置有上下两个销孔103，定位销a将要插入该销孔103并容纳在销孔103中。

堆内构件镶块定位销自动化冷装装置100包括直线驱动单元1和导向单元2。

直线驱动单元1包括顶杆11和驱动部件12，驱动部件12配置成可以驱动顶杆11沿着直线方向d(即，将定位销a置放好以后定位销a的延伸方向，定位销a将要插入的销孔103的孔深方向，也即图中的前后方向)进退，顶杆11用于推顶定位销a。图示实施方式中，直线驱动单元1为一气缸，该气缸可以连接气源装置(图中未示出)，在接到工作指令后，可以提供动力使驱动部件12驱动顶杆11按照预定的直线运动速度诸如匀速地向前推进，顶杆11的顶部的顶端顶住定位销a的后端面(下文称之为，定位销a的端面)从而将定位销a匀速地顶进销孔103中，并且接到结束指令后，进行回退动作，即停止使顶杆11向前推进并且回退，或者使顶杆11向前推进预定距离之后，自动停止并退回。在另一实施方式中，直线驱动单元1可以是其他形式，诸如直线电机或者液压系统。顶杆11在直线方向d上的推进距离可以是100mm-150mm，也即，作为直线驱动单元1的气缸的行程是100mm-150mm。

导向单元2用于支撑定位销a并容许定位销a滑动。导向单元2具有导向部21。导向部21与定位销a配合，以使定位销a沿直线方向d滑动。图示实施方式中，导向部21为弧形内周面，该弧形内周面设置成与定位销a的外周面接触配合，从而定位销a可以置放于该弧形内周面所围成的空间内并由该弧形内周面支撑并引导滑动。作为导向部21的弧形内周面可以是小于等于或者大于半圆的弧形内周面，当该弧形内周面的弧形段小于等于半圆时，可以较容易地从上方将定位销a置放于该弧形内周面所围成的空间内，而当该弧形内周面的弧形段大于半圆时，可以从端侧朝向弧形内周面所围成的空间插入定位销而将定位销a置放于该弧形内周面所围成的空间内。构成该弧形内周面的弧形段的直径可以大于等于定位销a的直径，优选为略大于定位销a的直径。在另一实施方式中，导向部21可以是其他形式，诸如，导向部21是沿着直线方向d观看时两侧为弧形段而底侧为向下凹陷的凹槽的形状，又或者，当定位销a上开设有沿着定位销a的延伸方向而延伸的排气槽时，导向部21可以是在对应该排气槽的位置设置有沿着定位销a的延伸方向延伸的长条凸起，从而对定位销a进行导向和支撑。

导向单元2在高度方向(也即图中的上下方向)上比顶杆11低，从而使得定位销a被作为导向部21的弧形内周面支撑时，顶杆11可以顶住定位销a的端面，进行推顶作用。装配定位销a时，可以使导向单元2中作为导向部21的弧形内周面对准销孔103，例如，弧形内周面的底部与销孔103的底部水平对齐。

导向单元2还包括固定部22，固定部22连接导向部21，整个导向单元2通过固定部21而固定在直线驱动单元1的驱动部件12上。图示实施方式中，固定部22包括套箍221以及将套箍221连接到导向部21的凸臂222，套箍221套合在驱动部件12的外周上，从而将导向单元2固定在直线驱动单元1的驱动部件12上。在一个实施方式中，套箍221(或者说，导向单元2)相对于直线驱动单元1(或者说，驱动部件12)沿着直线方向d可移动并锁定，例如，图示实施方式中，套箍221可以沿着驱动部件12的外周滑动，并且套箍221上设置有紧定螺钉，拧紧该紧定螺钉便可以将套箍221也即整个导向单元2固定在驱动部件12上。这样，可以前后地调节导向单元2在直线方向d上的位置，从而可以更有利地支撑定位销a。

图示实施方式中，导向单元2包括调节紧固件23，调节紧固件23穿入导向部21。导向部21可以通过调节紧固件23而连接到固定部22(具体地，凸臂222)，通过调节紧固件23，导向部21相对于固定部22的位置可调节，从而整体调节导向部21的高度，也即导向部21所支撑的定位销a的高度，从而使得定位销a对齐销孔103。例如，图示实施方式中，固定部22的凸臂222具有螺纹孔，在导向部21的对应位置也具有螺纹孔，调节紧固件23分别穿过凸臂222中的螺纹孔和导向部21底部的螺纹孔，例如可以在凸臂222的上表面与导向部21的底表面之间加塞一定厚度的垫片，并且拧动调节紧固件23，从而抬升导向部21相对于凸臂222的高度。图中仅示出了一个调节紧固件23，也可以布置两个以上的调节紧固件23。

图示实施方式中，导向部21在直线方向d上比定位销a短。这样可以减少定位销a与导向部21的接触面积，从而减少顶杆11推顶定位销a时的阻力，并且在导向单元2包括调节紧固件23的情况下，可以有助于更加灵敏地调节定位销a的倾斜度。

图6是侧视图的简化示意图，其中省略了后面将会描述的夹持单元4。参见图6，顶杆11的顶端(图中的前端)包括检具部111，检具部111能进入到容纳定位销a的销孔103，检具部111的长度与定位销a在销孔103的位置的设计尺寸相关联，该设计尺寸即背景技术中描述过的定位销a的端面距离镶块表面101a的尺寸。图示实施方式中，检具部111由位于顶杆11顶端的小径部构成，该小径部的直径略小于定位销a的直径，而顶杆11的主体部112的直径略大于定位销a的直径。设置检具部111可以便于定位销a就位后限制定位销a的安装深度，保证定位销a的端面距离镶块表面的尺寸，作为检具部111的小径部可以伸进销孔103中，而主体部112由于尺寸较大而无法进入销孔103，因而作为检具部111的小径部在直线方向d上的长度即是定位销a安装完成时定位销a的端面与镶块表面101a之间的距离，例如，作为检具部111的小径部的长度可以是3mm。在另一实施方式中，检具部111可以是一个尺寸渐变的锥形形状，在图中的前端直径比后端直径大，甚至，检具部111可以是非圆形，例如，图中作为检具部111的小径部不是圆柱形，而是方形，只要其尺寸小于定位销a的直径即可。

继续参见图6，堆内构件镶块定位销自动化冷装装置100还包括压力检测单元3，压力检测单元3设置于顶杆11的顶端面(即，图中的前端面)。压力检测单元3可以是一个压力传感器，例如压阻式压力传感器、陶瓷压力传感器等等。当直线驱动单元1启动而顶杆11推顶定位销a时，压力检测单元3可以随时检测顶杆11顶端的压力。

参见图1值图5，堆内构件镶块定位销自动化冷装装置100还包括夹持单元4，夹持单元4设置成连动于顶杆11并且包括设置成可松开或夹紧的夹爪41，夹持单元4随顶杆11一起沿着直线方向d进退。例如，图中夹爪41包括左右两个爪件，可以从左右方向夹紧定位销a的尾部位置，例如，距离尾端面约10mm的位置。例如，夹持单元4可以由电力控制，而根据指令信号进行夹爪41的松开或夹紧，例如可以通过两个电机分别驱动两个爪件沿着各自张开或夹紧的方向旋转，从而实现夹紧或松开的动作。堆内构件镶块定位销自动化冷装装置100包括控制器(图中未示出)，当上述压力检测单元3检测到的压力值达到(或者说，超过)预设值时，该控制器根据压力检测单元3的检测信号(例如通过指令上述两个电机分别作用)指令夹持单元4的夹爪41夹紧定位销a，并且控制直线驱动单元1进行回退动作，也即使顶杆11回退，因而夹持单元4在夹紧定位销a的状态下跟着顶杆11回退，于是将定位销a从销孔103中退出。例如，一旦压力检测单元3检测到的压力值达到一极限值时，即向夹持单元4发送夹紧信号，指令夹爪41夹紧定位销a，并且向直线驱动单元1发送结束指令，使得直线驱动单元1可以停止顶杆11向前推顶并回退。例如，在该过程中，可以设置一预定回退距离，顶杆11回退该预定回退距离后，定位销a恰好位于导向单元2的导向部21上，从而夹持单元4的夹爪41松开，从而定位销a又被重新置放于导向单元2上并由导向单元2支承。例如，当检具部111进入销孔103而顶杆11的主体部112抵接镶块表面101a而无法进入销孔103时，如果直线驱动单元1继续作用，顶杆11继续向前推顶，最终可能会出现压力检测单元3检测到的压力值达到预设值的情况，此时，直线驱动单元1停止作用并且顶杆11回退，而定位销a已经进入销孔103，即使夹爪41收到夹紧指令而夹紧也无法将定位销a拉回，因此，可以顺利地结束该操作。

图示实施方式中，夹持单元4设置于顶杆11的顶部，例如可以通过腰孔和紧固件配合的方式而位置可调节地安装于顶杆11。

图示实施方式中，堆内构件镶块定位销自动化冷装装置100还包括支撑板5。支撑板5构成直线驱动单元1的支撑基础。支撑板5平行于镶块表面101a，直线驱动单元1的底部(或者说，驱动部件12的底部)安装于支撑板5。利用平行于镶块表面101a的支撑板5来安装直线驱动单元1，可以更加有利于使得直线驱动单元1的顶杆11的推顶方向与销孔a的孔深方向一致。

图示实施方式中，支撑板5上设置有多个安装孔51，直线驱动单元1通过紧固件52和安装孔51连接而安装在支撑板5上。每个安装孔51或者每组安装孔51可以对应直线驱动单元1的不同安装位置。例如，图示实施方式中，直线驱动单元1通过四个安装孔51而安装于支撑板5，一组安装孔51对应四个安装孔。支撑板5上设置有四组安装孔，例如第一组安装孔51a，第二组安装孔51b，因而可以分别对应两个镶块101上的一共四个销孔103的位置。在一个实施方式中，紧固件52与安装孔51之间为可活动配合，以使直线驱动单元1的安装位置可以调节，例如，安装孔51的孔径比紧固件52的外径大，此时，直线驱动单元1的安装位置可以微调，又例如，根据安装需要，安装孔51可以设置成腰孔的形式，从而可以对直线驱动单元1的安装位置进行调整，以使得直线驱动单元1所连接的导向单元2可以对准销孔103。

图示实施方式中，堆内构件镶块定位销自动化冷装装置100还包括支撑工装6，支撑工装6用于安装支撑板5。支撑工装6包括安装板61和横梁62，安装板61的一个板面(图中的前板面)贴合安装在镶块表面101a上，安装板61的另一板面(图中的后板面)连接横梁62的一个端面(图中的前端面)，横梁62的另一端面(图中的后端面)连接支撑板5的板面(图中的前板面)。通过支撑工装6，可以很好地保证支撑板5与镶块表面101a平行。横梁62例如可以是方钢。

本发明还涉及一种堆内构件镶块定位销自动化冷装方法，采用上述堆内构件镶块定位销自动化冷装装置100，包括以下步骤：

1)将镶块101布置在径向支撑座102上。

2)使直线驱动单元1的顶杆11对准将要容纳定位销a的销孔103。

3)调整导向单元2的导向部21，以使将要置放的定位销a对准镶块101上的销孔103。

该步骤中，在图示实施方式中，导向部21为弧形内周面，可以通过将导向部21的底部与销孔103的底部水平对齐而调整导向单元2的导向部21。

4)将冷却且缩径(因为热胀冷缩而直径减小)的定位销a置放于导向部21，通过顶杆11推动定位销a，控制驱动部件12输出的直线运动速度，以避免“气阻”或“弹销现象”。

该步骤中，控制驱动部件12输出的直线运动速度例如可以使直线运动速度为匀速。此外，定位销a的外周面上可以设置排气槽，例如在周向方向上均布地加工三条排气槽，也可以有利于避免“气阻”或“弹销现象”。

上述堆内构件镶块定位销自动化冷装方法还可以包括：检测顶杆11与定位销a之间的压力值(通过压力检测单元3)，当压力值达到预设值时，将定位销a从销孔103中退出。

在一个实施方式中，例如，通过图示的堆内构件镶块定位销自动化冷装装置100，可以包括如下更加具体的步骤：将每个方位的镶块101清洁干净后，将左右镶块101利用紧固件诸如上下两个螺栓按方位固定在径向支撑座上；利用紧固件104将支撑工装6安装在镶块表面101a并且将支撑板5安装于支撑工装6，将直线驱动单元1安装在支撑板5上并且连接好动力源(例如，直线驱动单元1是气缸时，动力源是气源装置)，其中，直线驱动单元1的顶杆11的顶部已安装有专用的压力检测单元3和夹持单元4，顶杆11的顶部设置有用于限制深度的检具部111，调整直线驱动单元1的位置，使得顶杆11的中心与容纳定位销a的销孔103的中心一致，调整导向部21的位置高度等，以便后面将要置放的定位销a的中心与销孔103的中心一致，例如使作为导向部21的弧形内周面的底部与销孔103的底部水平对齐，在夹持单元4的位置可调节的情况下，可以调整夹持单元4的位置，使夹持单元4的夹紧中心与定位销a的中心一致；准备就绪后，将经液氮冷却后且直径缩小的定位销a置放在导向单元2上，启动直线驱动单元1，顶杆11将定位销a匀速顶进销孔103内，利用检具部111，定位销a将会被安装在销孔103合适的位置。如果在推顶过程中压力检测单元3检测到阻力过大时，控制器发送夹紧回退指令，包括向夹持单元4发送夹紧指令，夹持单元4将迅速夹紧定位销a的尾端，并且向直线驱动单元1发送回退指令，直线驱动单元1将停止推顶作用并且顶杆11回退至初始位置，以便将定位销a退出；可以重复上述步骤直到其它定位销安装完毕。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。