一种乏燃料储罐双机头焊接设备及其作业方法与流程

本发明涉及一种乏燃料储罐双机头焊接设备及其作业方法，属于焊接设备。

背景技术：

1、随着近年来核电技术的大力发展，乏燃料的处理、储存也面临更多的处理需求。乏燃料的处理不仅关乎到核电的生产安全，更关乎人民群众的生命健康和自然环境的保护。在很长一段时期内，乏燃料储罐的焊接密封工作普遍采用人工示教辅以有限的自动化焊接方式进行施工，生产工人面临的辐射风险大。因此，提高核电生产过程中乏燃料储罐的焊接效率、降低工人的劳动强度、提升焊接设备的自动化水平，是系统性提升生产方式、改进工作流程的重要问题之一。由于乏燃料本身的放射性及生产环境的特殊性，现有的焊接姿态调整方法存在效率较低、难以适应复杂焊缝、人工干涉次数多等缺点；对于焊接质量不能很好的保证，工人在操作过程中接受的辐射剂量较大。

2、乏燃料储罐焊接姿态调整机构是乏燃料处理工艺流程中的重要机械，用处十分重要。在密封乏燃料储罐时，需要一种可实现焊接路径自适应、焊接焊缝定位准确、焊接成型质量高、焊接熔池可视化、焊接效率高的焊接设备完成乏燃料储罐密封的焊接工作。

3、现有技术中，中国专利文件cn115156668a公开了一种乏燃料密封贮存容器焊接方法，中国专利文件cn211564802u公开了乏燃料贮存容器自动焊接装置，这两种焊接方法及机构均采用单一焊枪钨极氩弧焊的焊接方式对乏燃料储罐进行焊接密封，在焊接非完整圆弧和内外盖焊接时无法满足焊接要求，工作效率较低。为此，提出本发明。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种乏燃料储罐双机头焊接设备，实现了焊接专机双焊枪的360度回转和焊枪位置及姿态的调节，并避免了内外盖焊接时更换焊枪及其配套设备，自动化程度高，保证焊接质量的同时避免人工辅助，减少辐射影响。

2、本发明还提供上述乏燃料储罐双机头焊接设备的作业方法。

3、本发明的技术方案如下：

4、一种乏燃料储罐双机头焊接设备，包括底座回转机构、回转半径伸缩机构、焊枪高度调节机构和焊枪姿态调整机构，其中，

5、底座回转机构上对称设置有回转半径伸缩机构，回转半径伸缩机构末端设置有焊枪高度调节机构，焊枪姿态调整机构下端设置有焊枪姿态调整机构。

6、根据本发明优选的，底座回转机构包括底座、回转内齿轮、第一伺服电机、回转支架和支撑板，底座中心固定设置有回转内齿轮，回转内齿轮顶部设置有环状滑槽，回转支架为圆形板，回转支架底部设置有环状凸起，回转支架通过环状凸起设置于回转内齿轮的环状滑槽内，回转支架上设置有第一减速器，第一减速器上侧连接有第一伺服电机输出轴，第一减速器底部输出轴贯穿回转支架后设置有外齿轮，外齿轮啮合连接有回转内齿轮，回转支架中部设置有支撑板，支撑板上对称设置有回转半径伸缩机构。通过第一伺服电机带动外齿轮围绕回转内齿轮旋转，进而带动回转支撑和支撑板旋转。

7、根据本发明优选的，回转半径伸缩机构包括水平运动滑台、水平固定滑块、第二伺服电机和第二减速器，水平运动滑台内设置有丝杠，丝杠一端连接有第二减速器输出轴，第二减速器连接有第二伺服电机，水平运动滑台通过外置滑轨滑动连接有水平固定滑块，水平固定滑块一侧螺纹连接有丝杠，另一侧固定于支撑板，水平运动滑台外端设置有焊枪高度调节机构。通过丝杠旋转的反作用力带动水平运动滑台沿水平固定滑块运动，进而带动焊枪高度调节机构水平运动。

8、根据本发明优选的，焊枪高度调节机构包括垂直固定滑块、垂直运动滑台、第三伺服电机和第三减速器，垂直运动滑台内设置有丝杠，丝杠一端连接有第三减速器输出轴，第三减速器连接有第三伺服电机，垂直运动滑台通过外置滑轨滑动连接有垂直固定滑块，垂直固定滑块一侧螺纹连接有丝杠，另一侧固定于水平运动滑台，垂直运动滑台下侧设置有焊枪姿态调整机构。

9、根据本发明优选的，焊枪姿态调整机构包括水平旋转机构和垂直旋转机构，水平旋转机构包括固定支架、第四伺服电机和第四减速器，垂直旋转机构包括l型支架、t型支架、第五伺服电机和第五减速器，固定支架固定于垂直运动滑台，固定支架上侧设置有第四减速器，第四减速器连接有第四伺服电机，第四减速器输出轴底部贯穿固定支架后连接有l型支架，l型支架一侧设置有第五减速器，第五减速器连接有第五伺服电机，第五减速器输出轴贯穿l型支架后连接有t型支架。

10、根据本发明优选的，水平运动滑台两侧分别设置有水平限位块，垂直运动滑台两侧分别设置有垂直限位块，通过水平限位块和垂直限位块限制运动距离。

11、上述乏燃料储罐双机头焊接设备的作业方法，步骤如下：

12、s1：底座回转机构通过定位销固定在需要焊接的乏燃料储罐的盖上，t型支架上安装焊枪，垂直运动滑台上设置有丝盘和送丝机，丝盘内的焊丝通过送丝机连接至焊枪上的焊接位置；

13、s2：回转半径伸缩机构工作，驱动水平运动滑台前后移动，带动焊枪到达指定位置，2个焊枪分别对应乏燃料储罐的内盖和外盖；

14、s3：焊枪高度调节机构工作，驱动垂直运动滑台上下移动，带动焊枪到达焊接所需高度位置；

15、s4：焊枪姿态调整机构工作，驱动水平旋转机构及垂直旋转机构围绕既定的轴线旋转，使焊枪姿态满足焊接要求；

16、s5：回转支架旋转，焊枪开始焊接。

17、根据本发明优选的，步骤s1中，t型支架上还设置有熔池监控相机，用于监控焊接状态。

18、本发明的有益效果在于：

19、1、本发明的姿态调整具有工作效率高、焊接质量好、专机适应性强等优点，可以减少工人的现场准备与调整时间，减少辐射。

20、2、本发明采用双机头的设计，可以同时满足乏燃料储罐的内盖和外盖的焊接需求，避免了工人在辐射环境下频繁更换焊接设备、拆装焊枪，提高整体工作效率。

21、3、本发明可以灵活适应不同尺寸及形状的平焊缝、角焊缝及特殊的拐角，减少人工调整的时间。

22、4、本发明设计构思巧妙，工作适应性强，使用方便，效果显著，具有良好的经济价值和社会效益。

技术特征：

1.一种乏燃料储罐双机头焊接设备，其特征在于，包括底座回转机构、回转半径伸缩机构、焊枪高度调节机构和焊枪姿态调整机构，其中，

2.如权利要求1所述的乏燃料储罐双机头焊接设备，其特征在于，底座回转机构包括底座、回转内齿轮、第一伺服电机、回转支架和支撑板，底座中心固定设置有回转内齿轮，回转内齿轮顶部设置有环状滑槽，回转支架为圆形板，回转支架底部设置有环状凸起，回转支架通过环状凸起设置于回转内齿轮的环状滑槽内，回转支架上设置有第一减速器，第一减速器上侧连接有第一伺服电机输出轴，第一减速器底部输出轴贯穿回转支架后设置有外齿轮，外齿轮啮合连接有回转内齿轮，回转支架中部设置有支撑板，支撑板上对称设置有回转半径伸缩机构。

3.如权利要求2所述的乏燃料储罐双机头焊接设备，其特征在于，回转半径伸缩机构包括水平运动滑台、水平固定滑块、第二伺服电机和第二减速器，水平运动滑台内设置有丝杠，丝杠一端连接有第二减速器输出轴，第二减速器连接有第二伺服电机，水平运动滑台滑动连接有水平固定滑块，水平固定滑块一侧螺纹连接有丝杠，另一侧固定于支撑板，水平运动滑台外端设置有焊枪高度调节机构。

4.如权利要求3所述的乏燃料储罐双机头焊接设备，其特征在于，焊枪高度调节机构包括垂直固定滑块、垂直运动滑台、第三伺服电机和第三减速器，垂直运动滑台内设置有丝杠，丝杠一端连接有第三减速器输出轴，第三减速器连接有第三伺服电机，垂直运动滑台滑动连接有垂直固定滑块，垂直固定滑块一侧螺纹连接有丝杠，另一侧固定于水平运动滑台，垂直运动滑台下侧设置有焊枪姿态调整机构。

5.如权利要求4所述的乏燃料储罐双机头焊接设备，其特征在于，焊枪姿态调整机构包括水平旋转机构和垂直旋转机构，水平旋转机构包括固定支架、第四伺服电机和第四减速器，垂直旋转机构包括l型支架、t型支架、第五伺服电机和第五减速器，固定支架固定于垂直运动滑台，固定支架上侧设置有第四减速器，第四减速器连接有第四伺服电机，第四减速器输出轴底部贯穿固定支架后连接有l型支架，l型支架一侧设置有第五减速器，第五减速器连接有第五伺服电机，第五减速器输出轴贯穿l型支架后连接有t型支架。

6.如权利要求5所述的乏燃料储罐双机头焊接设备，其特征在于，水平运动滑台两侧分别设置有水平限位块，垂直运动滑台两侧分别设置有垂直限位块。

7.如权利要求5所述的乏燃料储罐双机头焊接设备的作业方法，其特征在于，步骤如下：

8.如权利要求7所述的乏燃料储罐双机头焊接设备的作业方法，其特征在于，步骤s1中，t型支架上还设置有熔池监控相机，用于监控焊接状态。

技术总结
本发明涉及一种乏燃料储罐双机头焊接设备及其作业方法，属于焊接设备技术领域。焊接设备包括底座回转机构、回转半径伸缩机构、焊枪高度调节机构和焊枪姿态调整机构，其中，底座回转机构上对称设置有回转半径伸缩机构，回转半径伸缩机构末端设置有焊枪高度调节机构，焊枪姿态调整机构下端设置有焊枪姿态调整机构。本发明实现了焊接专机双焊枪的360度回转和焊枪位置及姿态的调节，并避免了内外盖焊接时更换焊枪及其配套设备，自动化程度高，保证焊接质量的同时避免人工辅助，减少辐射影响。

技术研发人员：陈崇龙,贾传宝,王成林,周方正,王琦,李森,师延财,崔贺成,朱志强,李佳鹏,周卫鲁,武利建,高进强,孙震,武传松
受保护的技术使用者：中核检修有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15