批量输运和自动装卸装置的制作方法

本发明涉及输运装置，具体地，涉及一种放射性废物桶测量系统内批量输运和自动装卸装置。

背景技术：

核工业的大力发展将会产生大量的放射性废物，影响环境安全、人类健康和核工业的可持续发展。在核电厂运行过程中，将放射性废物按其放射性活度水平分为豁免废物、中、高水平放射性废物。其中，中低放射性废物，如受到轻微污染的衣物，鞋子，手套以及大修过程中所用的工具，材料等，需要按照国家标准对废物桶进行测量，为其暂存、运输和最终处置方案制定提供科学依据。测量内容包括：废物桶内核素种类、比活度、废物桶表面剂量水平和污染情况。根据“低、中水平放射性固体废物暂时贮存规定”(gb11928-1989)等国家标准要求，入库废物应尽可能根据废物的放射性比活度、半衰期、毒性及废物处理的要求进行分类，分别入库贮存，因此需要利用放射性测量设备对放射性废物进行表面污染和剂量率检测、桶内核素鉴别与活度测量。目前常用无损检测技术，包括分段伽马扫描技术和层析伽马扫描技术进行测量。目前，核电厂采用的相关检测设备一般是利用行车对单个废物桶进行吊装，放置在检测平台上，待测量完毕后，再利用行车吊走，以及下一个废物桶的依次测量。由于是检测环境具有放射性，一般吊装过程通过远程操控，该操作可靠性差，存在安全隐患，并且难以将废物桶精确放置在检测平台的中心，因此整个检测过程效率较低。

对此，可以采用废物桶的批量输送装置实现多个废物桶的批量测量。目前存在的批量输送装置，有采用专用板车在固定轨道上输运的，这种输运方式主要是针对200l废物桶。目前核电厂由于废物减容的要求，开始普遍采用400l压缩桶或水泥固化桶，几何尺寸增大，重量更大大提升。采用行车将重物吊装至输运板车，并进行中心对准，涉及远程操控的精度问题，困难较大。此外，如果采用该设计下的链条和牵引连杆驱动板车，废物桶重量增大会造成板车整体惯性大，在制动时废物桶会存在翻倾的可能，同时板车在惯性及链条连杆弹性作用下往复运动，易引起连接部件的疲劳失效。对此，滚筒传动输运具有较高的可靠性，但是应用在废物桶输运的设备是专用设备，需要实现废物桶位置的校正、与检测平台的精确可靠连接实现废物桶自动装卸等功能，这些是通用设备所不具有的。因此，开发一种新型的与现有检测装置配套的自动装卸料输送装置，实现废物桶的批量检测十分必要。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提出一种实现多个废物桶批量输运和检测批量输运和自动装卸装置。

为解决上述技术问题，本发明批量输运和自动装卸装置，包括：包括依次设置的上游废物桶输运机构、运送机构及下游废物桶输运机构；其中

所述运送机构包括：

平移-旋转传送组件，所述平移-旋转传送组件设置在所述上游废物桶输运机构与所述下游废物桶输运机构之间；

辊筒离合组件，所述辊筒离合组件设置在所述平移-旋转传送组件上。

优选地，所述平移-旋转传送组件包括：

平移单元，所述辊筒离合组件设置在所述平移单元上；

转动单元，所述转动单元设置在所述平移单元上；

辊筒输运单元，所述辊筒输运单元设置在所述转动单元上，所述辊筒输运单元与所述辊筒离合组件匹配。

优选地，所述平移单元包括：

底座；

平移伺服电机，所述平移伺服电机设置在所述底座上；

丝杆，所述丝杆的一端与所述平移伺服电机连接，所述丝杆的另一端与所述底座连接；

滑块，所述滑块设置在所述转动单元的下方；

导轨，所述导轨穿设于所述滑块，所述导轨的两端设置在所述底座上。

优选地，所述转动单元包括：

转动架，所述滑块设置在所述转动架的下方，所述转动架与所述丝杆连接；

轴承结构，所述轴承结构设置在所述转动架上，所述辊筒输运单元与所述轴承结构连接；

转动伺服电机，所述转动伺服电机设置在所述转动架上；

蜗轮蜗杆驱动结构，所述蜗轮蜗杆驱动结构的一端与所述转动伺服电机连接，所述蜗轮蜗杆驱动结构与所述轴承结构啮合。

优选地，所述辊筒输运单元包括：

输运支架，所述输运支架设置在所述转动架上；

输运辊筒，所述输运辊筒设置在所述输运支架内；

输运转轴，所述输运转轴沿所述输运辊筒的长度方向设置在所述输运辊筒的两端，所述输运辊筒一端的所述输运转轴穿设于所述输运支架；

输运啮合牙盘，所述输运啮合牙盘设置在所述输运辊筒一端的所述输运转轴上。

优选地，在所述输运辊筒另一端的所述输运转轴上套设有输运弹簧，所述输运弹簧位于所述输运辊筒的另一端与所述输运支架内壁之间。

优选地，与所述输运辊筒一端相对的所述输运支架的内壁为粗糙结构。

优选地，所述辊筒离合组件包括：

离合支架，所述离合支架设置在所述底座上；

离合伺服电机，所述离合伺服电机设置在所述离合支架上；

离合啮合牙盘，所述离合啮合牙盘设置在所述离合支架上，所述离合啮合牙盘通过离合链轮链条单元与所述离合伺服电机连接；其中

所述离合啮合牙盘与所述输运啮合牙盘匹配。

优选地，在所述上游废物桶输运机构的前端设有废物桶限位机构，所述废物桶限位机构包括：

限位支架；

限位辊筒单元，所述限位辊筒单元设置在所述限位支架上；

可滑动橡胶带，所述可滑动橡胶带设置在所述限位支架的两侧；

限位驱动电机，所述限位驱动电机设置在所述限位支架上；

正反牙丝杆，所述正反牙丝杆设置在所述限位支架上，所述正反牙丝杆与所述限位驱动电机连接；

限位件，所述限位件设置在所述可滑动橡胶带的外侧，所述限位件与所述正反牙丝杆连接。

优选地，所述限位辊筒单元包括：

限位辊筒；

限位滚轴，所述限位滚轴通过限位平键沿所述限位辊筒的长度方向设置在所述限位辊筒的两端；

限位弹簧，所述限位弹簧套设在所述限位滚轴的外侧，两侧的所述限位弹簧分别位于所述限位滚轴的端部与所述限位支架两侧的内壁之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、利用上游废物桶输运机构放置待测废物桶、下游废物桶输运机构放置已检测废物桶、废物桶平移-旋转传送组件的平移、转动、废物桶自动装卸一体化设计，配合探测系统，实现了多个废物桶的依次批量检测。

2、通过废物桶限位机构对废物桶横向位置的调节以及辊筒离合组件对废物桶输运方向位置的调节，实现废物桶检测定位，避免了行车吊装过程中还需要对废物桶落点位置远程定位的困难，能提高检测的准确度。

3、废物桶限位机构可按照废物桶尺寸调节，能方便不同体积废物桶的输运和检测要求。采用可滑动辊筒设计，既保证限位辊筒的转动，又能够实现废物桶的横向位置调整，避免了因废物桶重量大被卡死或底部磨损的潜在问题。同时利用两端的限位弹簧对限位辊筒的复位，不影响下一个废物桶的传递和位置调整。

4、利用辊筒离合组件和废物桶平移-旋转传送组件实现废物桶在辊筒之间的连续传递，由于废物桶平移-旋转传送组件上的输运辊筒属于连续旋转部件，不方便安装电机和布置电缆，通过辊筒离合组件及相互的配合有效地实现了废物桶平移-旋转传送组件上的输运辊筒的传动，同时离开辊筒离合组件后废物桶平移-旋转传送组件上的输运辊筒能实现自锁。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明中废物桶测量系统的三维结构示意图；

图2为本发明中废物桶测量系统的俯视平面图；

图3为本发明中平移-旋转传送组件的结构示意图；

图4为本发明中上游废物桶输运轨道的示意图；

图5为本发明废物桶限位机构的结构示意图；

图6为本发明废物桶限位机构限位辊筒单元的结构示意图；

图7为本发明中下游废物桶输运机构的结构示意图；

图8为本发明中辊筒离合组件的结构示意图；

图9为本发明中平移-旋转传送组件中平移单元的结构示意图；

图10为本发明中平移-旋转传送组件中转动单元结构示意图；

图11为本发明中平移-旋转传送组件中辊筒输运单元结构示意图；

图12为本发明传送链轮链条单元结构示意图；

图13为本发明离合链轮链条单元结构示意图。

图中：

1-上游废物桶输运机构2-下游废物桶输运机构3-辊筒离合组件

4-平移-旋转传送组件5-测量系统6-上游输运轨道

7-废物桶限位机构8-下游输运轨道9-平移单元

10-转动单元11-辊筒输运单元12-传送辊筒

13-传送伺服电机14-传送链轮链条单元15-传送链轮对

16-传送链条17-轨道支架18-限位支架

19-限位驱动电机20-正反牙丝杆21-可滑动橡胶带

22-限位直线轴承23-限位辊筒24-限位滚轴

25-限位平键26-限位弹簧27-下游限位开关

28-离合啮合牙盘29-离合伺服电机30-离合限位开关

31-离合支架32-底座33-丝杆

34-导轨35-平移伺服电机36-平移联轴器

37-平移近端限位开关38-平移远端限位开关39-轴承结构

40-转动伺服电机41-蜗轮蜗杆驱动结构42-输运支架

43-输运轴承44-输运辊筒45-输运啮合牙盘

46-废物桶47-滑块48-转动架

49-输运转轴50-输运弹簧51-离合链轮链条单元

52-限位件53-离合链轮对54-离合链条

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1～图13，本发明包括：上游废物桶输运机构1、下游废物桶输运机构2、辊筒离合组件3、平移-旋转传送组件4。其中，辊筒离合组件3设置在上游废物桶输运机构1和下游废物桶输运机构2之间；平移-旋转传送组件4设置在上游废物桶输运机构1和下游废物桶输运机构2之间，其近端与离合组件3相接触；放射性废物桶46由行车吊装依次直接放置于上游废物桶输运机构1上，经输运传递至平移-旋转传送组件4上，被检测后，传递至下游废物桶输运机构2上，完成检测过程。

上游废物桶输运机构1包括上游输运轨道6和废物桶限位机构7。上游输运轨道6由若干包含传送辊筒12、传送伺服电机13、传送链轮链条单元14、轨道支架17构成。传送辊筒12通过轴承安装在轨道支架17上，并与传送链轮链条单元14相连。传送伺服电机13使用螺丝固定在轨道支架17上，通过联轴器带动传送链轮链条单元14，用于驱动传送辊筒12同步旋转。

其中，传送链轮链条单元14包括传送链条16和多个同轴的传送链轮对15；传送链条16设置在多个传送链轮对15上；传送伺服电机13通过联轴器驱动传送链轮对15转动，进而带动传送链条16转动，进而带动整个传送链轮链条单元14转动；

其中，废物桶限位机构7包含限位支架18、限位驱动电机19、正反牙丝杆20、可滑动橡胶带21、限位直线轴承22与限位弹簧26。限位驱动电机19、正反牙丝杆20、限位直线轴承22、可滑动橡胶带21安装在限位支架18上。限位驱动电机19驱动正反牙丝杆20，并进一步驱动限位直线轴承22及其上的限位件52，使限位支架18上的两个可滑动橡胶带21实现相向或相背移动。

其中，废物桶限位机构7的限位辊筒单元由限位辊筒23、限位滚轴24、限位平键25和限位弹簧26组成，限位辊筒23和限位滚轴24之间由限位平键25连接使限位辊筒23同时具有转动和横向滑动功能。

下游废物桶输运机构2包括辊筒下游输运轨道8以及下游限位开关27。下游输运轨道8与上游废物桶输运机构1类似，同样包括传送辊筒12、传送伺服电机13、传送链轮链条单元14、轨道支架17构成；传送辊筒12通过轴承安装在轨道支架17上，并与传送链轮链条单元14相连；传送伺服电机13使用螺丝固定在轨道支架17上，通过联轴器带动传送链轮链条单元14，用于驱动传送辊筒12同步旋转。在下游废物桶输运机构2的末端，设有与支架17相连的不可活动挡板和下游限位开关27。

辊筒离合组件3包含离合啮合牙盘28、离合链轮链条单元51、离合伺服电机29、离合限位开关30与离合支架31。离合啮合牙盘28通过轴承安装在离合支架31上，与离合链轮链条单元51相连。离合伺服电机29使用螺丝固定在离合支架31上，通过联轴器带动离合链轮链条单元51(包括离合链轮对53和离合链条54)，驱动离合啮合牙盘28同步旋转。

平移-旋转传送组件4包括三个部分：平移单元9、转动单元10、和辊筒输运单元11。

其中，平移单元9位于整个组件的最下层，由底座32、丝杆33、滑块47、导轨34以及平移伺服电机35、平移联轴器36、平移近端限位开关37、平移远端限位开关38组成，平移-旋转传送组件4利用滑块47和导轨34连接在底座32上，平移伺服电机35通过平移联轴器36连接丝杆33，丝杆33与导轨34平行，并与平移-旋转传送组件4下端的丝杆螺母连接。当平移伺服电机35接到指令，旋转带动丝杆33，使平移单元9沿导轨34方向滑动。在底座32两端设有平移近端限位开关37、平移远端限位开关38，保证平移单元9不超出设定的移动范围。

其中，转动单元10位于整个组件的中层，包含转动架48、轴承结构39、转动伺服电机40与蜗轮蜗杆驱动结构41，轴承结构39一端与平移单元9连接，另一端固定在上层的辊筒输运单元11上，设置在转动架48上的转动伺服电机40通过蜗轮蜗杆驱动结构41带动辊筒输运单元11旋转。

其中，辊筒输运单元11位于整个组件的上层，由辊筒输运支架42、输运轴承43、输运辊筒44、输运转轴49、输运平键、输运弹簧50、输运啮合牙盘45组成。输运辊筒44、输运转轴49及输运平键构成辊筒可横向移动的转动部件，安装在辊筒输运支架42上，输运辊筒44一侧与输运支架42之间有设定间隙，间隙内安装输运弹簧50；输运转轴49的另一侧(在辊筒输运单元支架外)与输运啮合牙盘45连接。当辊筒输运单元11未与辊筒离合组件3配合时，输运辊筒44受输运弹簧50作用与辊筒输运支架42粗糙面贴合，实现输运辊筒44的自锁；当辊筒输运单元11平移与辊筒离合组件3配合时，离合啮合牙盘28和输运啮合牙盘45连接，并受平移近端限位开关37作用停止平移时，输运辊筒44被顶不再与辊筒输运支架42粗糙面贴合；此时，在整个输运组件转动指令下，辊筒离合组件3的离合伺服电机29驱动离合链轮链条单元51和离合啮合牙盘28，带动辊筒输运单元输运辊筒44的转动。

一个典型的测量流程如下。

1、吊装废物桶及准备工作。实施废物桶批量测量时，通过行车吊装若干放射性废物桶46放置在上游废物桶输运机构1上。根据废物桶46是200l废物桶还是400l废物桶，按照设定尺寸启动废物桶限位机构轨道限位驱动电机19，调节废物桶限位机构7的可滑动橡胶带21的张角。

2、废物桶46在上游废物桶输运机构1上的输运与横向位置调整。上游废物桶输运机构1启动传送伺服电机13，通过传送链轮链条单元14，驱动传送辊筒12旋转，实现废物桶46向下游移动。在移动过程中，废物桶46如果横向位置不在中心，桶壁会与废物桶限位机构7的可滑动橡胶带21发生碰磨并受挤压，废物桶46会向上游废物桶输运机构1中心移动，实现横向位置的自动校准。此时，废物桶46下方的限位辊筒23受限位滚轴24和限位平键25的作用，继续旋转，使废物桶46能朝下游移动，同时受废物桶限位机构7的挤压，限位辊筒23与限位滚轴24和限位平键25间发生滑动，实现横向移动。限位辊筒23如发生横向移动，两侧限位弹簧26发生变形，当废物桶离开该辊筒，受限位弹簧26的作用，限位辊筒23移回原位置。当废物桶46横向位置校准后，停在上游废物桶输运机构1的末端，待平移-旋转传送组件4与辊筒离合组件3连接配合后，传递至平移-旋转传送组件4上。

3、平移-旋转传送组件4与辊筒离合组件3连接配合。其过程为：平移-旋转传送组件4中的转动单元10复位至初始位置，即辊筒输运单元11中的输运啮合牙盘45朝向辊筒离合组件3中的离合啮合牙盘28；平移-旋转传送组件4内平移单元9受平移伺服电机35及其连接的平移联轴器36、丝杆33作用，带动整个组件沿底座32上的导轨组件34朝辊筒离合组件3移动；输运啮合牙盘45以及离合啮合牙盘28接触配合，并触动限位开关37停止平移伺服电机35；与输运啮合牙盘45相连接的辊筒输运单元11上的输运辊筒44在两个啮合牙盘接触时被顶开与辊筒输运支架42的接触，输运辊筒44自锁解除。

4、将废物桶46由上游废物桶输运机构移至平移-旋转传送组件。启动上游废物桶输运机构1的传送伺服电机13、辊筒离合组件3的离合伺服电机29，使上游废物桶输运机构1上的废物桶46移动；在辊筒离合组件3的离合伺服电机29及离合链轮链条单元51的驱动下，离合啮合牙盘28带动输运啮合牙盘45转动，从而驱动平移-旋转传送组件4中的转动单元10的输运辊筒44转动；废物桶46由上游废物桶输运机构1的传送辊筒12传递至平移-旋转传送组件4的输运辊筒44上。辊筒离合组件3的光电离合限位开关30发射一束光束，利用反射光检测废物桶46距离开关的距离；废物桶46到达输运台中心后，光电离合限位开关30发出指令停止传送伺服电机13、离合伺服电机29的运动，实现废物桶46的输运方向的定位。

5、将废物桶移动至检测区域进行检测。平移-旋转传送组件4的平移单元9受平移伺服电机35及其连接的平移联轴器36、丝杆33作用，带动整个组件沿底座32上的导轨34朝检测区域移动，移动的极限距离受平移远端限位开关38保护。当输运啮合牙盘45离开离合啮合牙盘28，平移-旋转传送组件4中的转动单元10的输运辊筒44受输运弹簧50作用与辊筒输运支架42粗糙面贴合，实现输运辊筒44的自锁，防止废物桶46移动。待平移-旋转传送组件4平移达到指定距离后，停止平移伺服电机35。转动单元10内的转动伺服电机40驱动蜗轮蜗杆驱动结构41带动平移单元9以及上方的废物桶46进行匀速旋转，利用所配套的废物桶测量系统5对废物桶46进行放射性检测。

6、检测结束后平移-旋转传送组件4返回与辊筒离合组件3连接配合。转动单元10内的转动伺服电机40复位至初始位置，即辊筒输运单元11中的输运啮合牙盘45朝向辊筒离合组件3中的离合啮合牙盘28；启动平移-旋转传送组件4内平移单元9的平移伺服电机35，驱动连接的平移联轴器36、丝杆33，带动整个组件沿底座32上的导轨34朝辊筒离合组件3移动；输运啮合牙盘45以及离合啮合牙盘28接触配合，并触动限位开关37停止平移伺服电机35；与输运啮合牙盘45相连接的辊筒输运单元11上的输运辊筒44在两个啮合牙盘接触时被顶开与辊筒输运支架42的接触，输运辊筒44自锁解除。

7、将废物桶移至下游废物桶输运机构2。启动下游废物桶输运机构2的传送伺服电机13、辊筒离合组件3的离合伺服电机29，使废物桶46由平移-旋转传送组件4的输运辊筒44转移至下游废物桶输运机构2的传送辊筒12上，当废物桶移动设定距离，即保证完全离开平移-旋转传送组件4后，停止下游废物桶输运机构2的传送伺服电机13和辊筒离合组件3的离合伺服电机29。此时，完成一个废物桶的输运及检测过程。

8、下一个废物桶的输运检测。所有在上游废物桶输运机构1上的废物桶46依次在传送辊筒12的作用下移动，并重复上述步骤进行废物桶46的横向位置调整。当废物桶46由上游废物桶输运机构1移至平移-旋转传送组件4时，下一个废物桶46在上游废物桶输运机构1的末端待测。重复该过程，实现废物桶的批量输运及检测。当废物桶46依次进入下游废物桶输运机构2后，依次向前移动，如废物桶46触碰下游废物桶输运机构2末端限位开关27后，表明下游废物桶输运机构2已满载废物桶，整个系统不再运行，等待行车吊走废物桶。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。