【专利介绍】核废料钢桶自动取封盖系统

文/齐兆军

申请号：CN201310077670.9

公开号：CN103145074A

IPC分类号：B67B3/00; G21F9/20; B67B7/14

发明人：齐兆军;黄跃进;黄永谦

专利权人：大连德欣新技术工程有限公司

摘要

本发明公开了一种核废料钢桶自动取封盖系统，具有：将盛装核废料的钢桶输送至指定位置的输送滚道、安装/拆卸所述钢桶桶盖的取盖/封盖装置和存放取盖/封盖装置取下的桶盖的桶盖存储架；所述取盖/封盖装置具有：位于所述输送滚道上方的多轴拧松/拧紧系统和衔接所述多轴拧松/拧紧系统和桶盖存储架的桶盖抓取输送装置由于采用了上述技术方案，本发明公开的核废料钢桶自动取封盖系统，采用了钢桶自动定位，螺栓及螺孔位置自动检测定位和多轴自动拧松/拧紧装置，多项先进可靠的技术，可以实现多个钢桶的自动取盖堆放以及再自动封盖。避免了人工干预，满足了核岛作业的安全性要求。

权利要求书

1、一种核废料钢桶自动取封盖系统，具有：

将核废料的钢桶（2）输送至指定位置的输送滚道（1）、安装/拆卸所述钢桶 （2）桶盖（21）的取盖/封盖装置（3）和存放取盖/封盖装置（3）取下的桶盖 （21）的桶盖存储架（4）；

所述取盖/封盖装置（3）具有：位于所述输送滚道（1）上方的多轴拧松/拧 紧系统（31）和衔接所述多轴拧松/拧紧系统（31）和桶盖存储架（4）的桶盖抓 取输送装置（32）；

所述多轴拧松/拧紧系统（31）具有：多个位于同一圆周曲线上，中心对称 的多个螺栓拧松/拧紧装置（311），所述的多个拧松/拧紧装置的顶端分别固定在 一水平固定盘（312）的下表面；该旋转固定盘（312）上方连接有一可升降高 度的伺服旋转机构（313）；

所述多轴拧松/拧紧系统（31）还具有：螺栓/螺孔检测装置（314），该装置 至少具有一对识别螺栓和螺孔的对射光电开关；所述检测装置的检测中心与所 述多个螺栓拧松/拧紧装置（311）中的一个同轴；

所述多轴拧松/拧紧系统（31）的下方还具有：与所述多轴拧松/拧紧系统（31） 独立设置，可升降高度的夹紧定心装置（315），该装置具有一对相对设置，间 距可调的V型铁（3151）；

拆卸桶盖（21）时：输送滚道（1）将带有桶盖（21）的钢桶（2）输送至 多轴拧松/拧紧系统（31）的下方，所述夹紧定心装置（315）的一对V型铁（3151） 夹紧桶盖（21）的边缘；螺栓/螺孔检测装置（314）中的对射光电开关开启并工 作，所述伺服旋转机构（313）旋转，带动光电对射开关旋转，直至所述对射光 电开关检测到螺栓，表明所述桶盖的螺栓与多个螺栓拧松/拧紧装置（311）一一 对应，多轴拧松/拧紧系统（31）高度下降，多个螺栓拧松/拧紧装置（311）拧 松桶盖（21）螺栓；夹紧定心装置（315）夹起桶盖（21）传送至桶盖抓取输送 装置（32），由所述输送装置放置在所述桶盖存储架（4）上，完成桶盖（21） 的拆卸；

安装桶盖时：桶盖抓取输送装置（32）从桶盖存储架（4）上抓取桶盖（21）， 输送至所述多轴拧松/拧紧系统（31）的下方；夹紧定心装置（315）下降至桶盖 （21）高度，夹紧该桶盖，完成桶盖（21）与多轴拧松/拧紧系统（31）的定心； 螺栓/螺孔检测装置（314）中的对射光电开关开启并工作，所述伺服旋转机构 （313）不断的旋转，直至所述对射光电开关检测到螺栓孔，完成所述螺栓拧松 /拧紧装置（311）与螺栓的一一对应；多轴拧松/拧紧系统（31）下降高度，将 桶盖（21）保留在多轴拧松/拧紧系统（31）上；输送滚道（1）将钢桶（2）输 送至多轴拧松/拧紧系统（31）的下方，夹紧定心装置（315）下降夹紧钢桶（2）， 完成当前钢桶与多轴拧松/拧紧系统（31）的定心；

螺栓/螺孔检测装置（314）中的对射光电开关二次开启并工作，所述伺服旋 转机构（313）旋转，直至所述对射光电开关检测到螺栓孔，完成多轴拧松/拧紧 系统（31）与钢桶螺栓孔的一一对应，多轴拧松/拧紧系统（31）下降，释放桶 盖（21），拧紧螺栓，完成桶盖的安装。

2、根据权利要求1所述的一种核废料钢桶自动取封盖系统，其特征还在于：

所述伺服旋转机构（313）具有：与所述水平固定盘（312）上表面的中央 连接的中心轴（3131），该中心轴的外齿轮与驱动轴（3132）的外齿轮啮合；工 作时，中心轴（3131）由驱动轴（3132）驱动进行旋转，带动多轴拧松/拧紧系 统（31）进行旋转；

所述中心轴（3131）的上方设有固定盘（3134），固定盘（3134）的上方连 接有多根调节所述伺服旋转机构高度的液压柱（3133）。

3、根据权利要求1所述的一种核废料钢桶自动取封盖系统，其特征还在于： 所述的桶盖抓取输送装置（32）具有：接收多轴拧松/拧紧系统（31）取下的桶 盖，传送至指定位置的第一抓取输送装置（321）和在所述指定位置抓取桶盖 （21），将桶盖（21）放置在所述桶盖存储架（4）上的第二抓取输送装置（322）；

所述第一抓取输送装置（321）具有一水平滑轨（3211），该滑轨具有一沿 该滑轨移动的滑块（3212），该滑块（3212）的上方具有承托桶盖（21）的支撑 固定架（3213）；

当所述滑块运动至水平滑轨（3211）靠近多轴拧松/拧紧系统（31）的一端 时，支撑固定架（3213）抓取多轴拧松/拧紧系统（31）携带的桶盖（21）后， 向所述滑轨的另一端运动，到达预定位置后，由所述第二抓取输送装置（322） 抓起桶盖，放置在桶盖存储架（4）上。

4、根据权利要求3所述的一种核废料钢桶自动取封盖系统，其特征还在于： 所述第二抓取输送装置（322）具有：设置在第一抓取输送装置（322）上方的 水平滑轨II（3221），与所述水平滑轨II（3221）配合移动的滑块II（3222），该 滑块的下方设有可升降高度的固定爪（3223）；

当滑块II（3222）运动至水平滑轨II（3221）靠近第一抓取输送装置（321） 的一端时，固定爪（3223）下降高度，抓取位于支撑固定架（3213）上的桶盖(21) 后，向水平滑轨II（3221）另一端运动，到达指定位置时，将所述桶盖（21）放 置在桶盖存储架（4）上。

5、根据权利要求4所述的一种核废料钢桶自动取封盖系统，其特征还在于： 所述桶盖存储架（4）具有：立式支撑架（41），固定在该支撑架面向第二抓取 输送装置（322）一侧，可升降高度的滑动板（42），在滑动板（42）的外侧， 由上至下依次固定有多个夹持桶盖（21）的桶盖夹（43）；

当桶盖存储架（4）接收由桶盖抓取输送装置（32）传送的桶盖时，处于空 闲状态下的位于最下端的桶盖夹（43）上升至指定高度，带有桶盖（21）的固 定爪（3223）下降至同一高度，桶盖夹（43）夹紧桶盖（21）后下降高度；固 定爪（3223）复位，等待下一个桶盖。

当第二抓取输送装置（322）抓取存储的桶盖（21）时，携带有桶盖的最上 端的桶盖夹（43）上升至特定高度，等待固定爪（3223）抓紧桶盖（21）时， 该桶盖夹（43）打开，并上升高度。

说明书

1、技术领域

本发明涉及一种自动取盖和封盖系统，尤其涉及盛装核废料钢桶的自动取 盖和封盖系统。

2、背景技术

核废料（nuclear waste material）泛指在核燃料生产、加工和核反应堆用过 的不再需要的并具有放射性的废料。在运输和存储核废料的过程中，都要用到 钢桶盛装经过封闭的核废料，由于钢桶具有很强的放射性，所以在其灌装和运 输的过程中，都必须禁止人员靠近，也就无法采用传统的人工的方式，对钢桶 进行密封，而现有的设备中，也没有类似的设备能够专门对核废料桶盖进行封 装和拆卸处理。

3、发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制的一种核废料钢桶自动取封盖系统， 具有：

将盛装核废料的钢桶输送至指定位置的输送滚道、安装/拆卸所述钢桶桶盖 的取盖/封盖装置和存放取盖/封盖装置取下的桶盖的桶盖存储架；

所述取盖/封盖装置具有：位于所述输送滚道上方的多轴拧松/拧紧系统和衔 接所述多轴拧松/拧紧系统和桶盖存储架的桶盖抓取输送装置；

所述多轴拧松/拧紧系统具有：多个位于同一圆周曲线上，中心对称设置的 多个螺栓拧松/拧紧装置，所述的多个拧松/拧紧装置的顶端分别固定在一水平固 定盘的下表面；该旋转固定盘上方连接有一可升降高度的伺服旋转机构；

所述多轴拧松/拧紧系统还具有：螺栓/螺孔检测装置，该装置至少具有一对 识别螺栓和螺孔的对射光电开关；所述检测装置与所述多个螺栓拧松/拧紧装置 中的一个同轴；

所述多轴拧松/拧紧系统的下方还具有：与所述多轴拧松/拧紧系统独立设 置，可升降高度的夹紧定心装置，该装置具有一对相对设置，间距可调的V型 铁；

拆卸桶盖时：输送滚道将带有桶盖的钢桶输送至多轴拧松/拧紧系统的下方， 所述夹紧定心装置的一对V型铁夹紧桶盖的边缘；螺栓/螺孔检测装置中的对射 光电开关开启并工作，所述伺服旋转机构旋转，直至所述对射光电开关检测到 螺栓，表明所述桶盖的螺栓与多个螺栓拧松/拧紧装置一一对应，多轴拧松/拧紧 系统高度下降，多个螺栓拧松/拧紧装置拧松桶盖螺栓；夹紧定心装置夹起桶盖 传送至桶盖抓取输送装置，由所述输送装置放置在所述桶盖存储架上，完成桶 盖的拆卸；

安装桶盖时：桶盖抓取输送装置从桶盖存储架上抓取桶盖，输送至所述多 轴拧松/拧紧系统的下方；夹紧定心装置下降至桶盖高度，夹紧该桶盖，完成桶 盖与多轴拧松/拧紧系统的定心；螺栓/螺孔检测装置中的对射光电开关开启并工 作，所述伺服旋转机构不断的旋转，直至所述对射光电开关检测到螺栓孔，完 成所述螺栓拧松/拧紧装置与螺栓的一一对应；多轴拧松/拧紧系统下降高度，将 桶盖保留在多轴拧松/拧紧系统上；输送滚道将钢桶输送至多轴拧松/拧紧系统的 下方，夹紧定心装置下降夹紧钢桶，完成当前钢桶与多轴拧松/拧紧系统的定心；

螺栓/螺孔检测装置中的对射光电开关二次开启并工作，所述伺服旋转机构 不断的旋转，直至所述对射光电开关检测到螺栓孔，完成多轴拧松/拧紧系统与 钢桶螺栓孔的一一对应，多轴拧松/拧紧系统下降，释放桶盖，拧紧螺栓，完成 桶盖的安装。

所述伺服旋转机构具有：与所述水平固定盘上表面的中央连接的中心轴， 该中心轴的外齿轮与驱动轴的外齿轮啮合；工作时，中心轴由驱动轴驱动进行 旋转，带动多轴拧松/拧紧系统进行旋转；

所述中心轴的上方设有固定盘，固定盘的上方连接有多根调节所述伺服旋 转机构高度的液压柱。

所述的桶盖抓取输送装置具有：接收多轴拧松/拧紧系统取下的桶盖，传送 至指定位置的第一抓取输送装置和在所述指定位置抓取桶盖，将桶盖放置在所 述桶盖存储架上的第二抓取输送装置；

所述第一抓取输送装置具有一水平滑轨，该滑轨具有一沿该滑轨移动的滑 块，该滑块的上方具有承托桶盖的支撑固定架；

当所述滑块运动至水平滑轨靠近多轴拧松/拧紧系统的一端时，支撑固定架 抓取多轴拧松/拧紧系统）携带的桶盖后，向所述滑轨的另一端运动，到达预定 位置后，由所述第二抓取输送装置抓起桶盖，放置在桶盖存储架上。

所述第二抓取输送装置具有：设置在第一抓取输送装置上方的水平滑轨II， 与所述水平滑轨II配合移动的滑块II，该滑块的下方设有可升降高度的固定爪，
当滑块II运动至水平滑轨II靠近第一抓取输送装置的一端时，固定爪下降 高度，抓取位于支撑固定架上的桶盖后，向水平滑轨II另一端运动，到达指定 位置时，将所述桶盖放置在桶盖存储架上。

所述桶盖存储架具有：立式支撑架，固定在该支撑架面向第二抓取输送装 置一侧，可升降高度的滑动板，在滑动板的外侧，由上至下依次固定有多个夹 持桶盖的桶盖夹；

当桶盖存储架接收由桶盖抓取输送装置传送的桶盖时，处于空闲状态下的 位于最下端的桶盖夹上升至指定高度，带有桶盖的固定爪下降至同一高度，桶 盖夹夹紧桶盖后下降高度；固定爪复位，等待下一个桶盖。

由于采用了上述技术方案，本发明公开的核废料钢桶自动取封盖系统，采 用了钢桶自动定位，螺栓及螺孔位置自动检测定位和多轴自动拧松/拧紧装置， 多项先进可靠的技术，可以实现多个钢桶的自动取盖堆放以及再自动封盖。避 免了人工干预，满足了核岛作业的安全性要求。

4、附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描 述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的主视图

图1

图2为本发明的后视图

图2

图3为本发明桶盖抓取装置的示意图

图3

图4为本发明定心装置的示意图

图4

5、具体实施方式

为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1-4所示所示：一种核废料钢桶自动取封盖系统，主要包括：输送滚道 1、桶盖抓取装置3和桶盖存储架4。

输送滚道1将盛装核废料或者空的钢桶2输送至本设备桶盖抓取装置3的 下方，进行取盖或封盖动作后，将钢桶2输送至其它工位。

所述的取盖/封盖装置3主要用于完成将钢桶与自身的相关设备定心、安装 或拆卸桶盖21的动作。为了能够实现上述功能，取盖/封盖装置3主要包括：位 于所述输送滚道1正上方的多轴拧松/拧紧系统31和衔接所述多轴拧松/拧紧系 统31和桶盖存储架4，将取下或准备安装的桶盖在桶盖存储架4和多轴拧松/拧 紧系统31之间传递的桶盖抓取输送装置32。

所述的多轴拧松/拧紧系统31的主要功能部件为多个螺栓拧松/拧紧装置 311，实现螺栓的拧紧、卸下、固定桶盖21、定位螺栓和螺栓孔、拧松和固定等 一连串的动作。

所述的多个规格相同的螺栓拧松/拧紧装置311连接在一个旋转固定盘312 的下方，位于固定盘上同一圆周曲线上，且呈中心对称设置，以适应桶盖21上 螺栓和螺栓孔的分布位置。同时由于旋转固定盘312的存在，所述的多个螺栓 拧松/拧紧装置311可围绕圆心公转，调整相对位置，以适应因不同钢桶2摆放 的不同，而造成螺栓/螺栓孔的位置在圆周上的不同位置。

在旋转固定盘312的上方，连接有带动旋转固定盘312自转的伺服旋转机 构313，同时，为了完成后续的动作，伺服旋转机构313能够在竖直方向上变换 不同的高度。

为了能够自动检索螺栓和螺栓孔的位置，调节多个螺栓拧松/拧紧装置311 的圆周水平位置，本发明中的多轴拧松/拧紧系统31还带有螺栓/螺孔检测装置 314，该装置采用对射光电开关，并且检测装置的检测点与所述多个螺栓拧松/ 拧紧装置311中的一个同轴。

进一步的，为了减少多轴拧松/拧紧系统31的移动，作为一个较佳的实施方 式，所述多轴拧松/拧紧系统31的下方还具有：与所述多轴拧松/拧紧系统31相 对独立设置，即可以不随伺服旋转机构313旋转。可升降高度的夹紧定心装置315，该装置具有一对相对设置，间距可调的V型铁3151，当V型铁夹紧桶盖 21时，即完成了桶盖与多轴拧松/拧紧系统31的定心。

拆卸桶盖21时：输送滚道1将带有桶盖21的钢桶2输送至多轴拧松/拧紧 系统31的下方，所述夹紧定心装置315的一对V型铁3151夹紧桶盖21的边缘， 首先完成定心工作。

螺栓/螺孔检测装置314中的对射光电开关开启并工作，所述伺服旋转机构 313旋转，带动对射光电开关做圆周运动，直至所述对射光电开关检测到螺栓， 由于同轴的关系，即可表明所述桶盖的螺栓与多个螺栓拧松/拧紧装置311一一对应，多轴拧松/拧紧系统31高度下降，多个螺栓拧松/拧紧装置311拧松桶盖21螺栓；夹紧定心装置315夹起桶盖21传送至桶盖抓取输送装置32，由所述 输送装置放置在所述桶盖存储架4上，完成桶盖21的拆卸；

安装桶盖时：桶盖抓取输送装置32从桶盖存储架4上抓取桶盖21，输送至 所述多轴拧松/拧紧系统31的下方；夹紧定心装置315下降至桶盖21高度，夹 紧该桶盖，完成桶盖21与多轴拧松/拧紧系统31的定心；螺栓/螺孔检测装置314中的对射光电开关开启并工作，所述伺服旋转机构313不断的旋转，直至所述 对射光电开关检测到螺栓孔，完成所述螺栓拧松/拧紧装置311与螺栓的一一对应；多轴拧松/拧紧系统31下降高度，夹紧定心装置315松开桶盖，将桶盖21 保留在多轴拧松/拧紧系统31上；输送滚道1将钢桶2输送至多轴拧松/拧紧系 统31的下方，夹紧定心装置315下降夹紧钢桶2，完成当前钢桶与多轴拧松/拧 紧系统31的定心；螺栓/螺孔检测装置314中的对射光电开关二次开启并工作， 所述伺服旋转机构313不断的旋转，直至所述对射光电开关检测到螺栓孔，完 成多轴拧松/拧紧系统31与钢桶螺栓孔的一一对应，多轴拧松/拧紧系统31下降， 释放桶盖21，拧紧螺栓，完成桶盖的安装。

作为一个较佳的实施方式，伺服旋转机构313主要包括如下部件：与所述 水平固定盘312上表面的中心位置固定连接的中心轴3131，该中心轴的旁边设 有一驱动轴3132，所述中心轴的外齿轮与驱动轴3132的外齿轮啮合。

工作时，中心轴3131由驱动轴3132驱动进行旋转，带动多轴拧松/拧紧系 统31进行旋转。

为了调节整个伺服旋转机构313的高度，所述中心轴3131的上方设有固定 盘3134，固定盘3134的上方连接有多根调节所述伺服旋转机构高度的液压柱 3133。

进一步的，作为一个较佳的实施方式，桶盖抓取输送装置32主要包括两个 主要机构，分别是接收多轴拧松/拧紧系统31取下的桶盖，传送至指定位置的第 一抓取输送装置321和在所述指定位置抓取桶盖21，将桶盖21放置在所述桶盖 存储架4上的第二抓取输送装置322。

所述第一抓取输送装置321具有一水平滑轨3211，该滑轨具有一沿该滑轨 移动的滑块3212，该滑块3212的上方具有承托桶盖21的支撑固定架3213。

当所述滑块运动至水平滑轨3211靠近多轴拧松/拧紧系统31的一端时，支 撑固定架3213抓取多轴拧松/拧紧系统31携带的桶盖21后，向所述滑轨的另一 端运动，到达预定位置后，由所述第二抓取输送装置322抓起桶盖，放置在桶 盖存储架4上。

同样的，所述第二抓取输送装置322具有：设置在第一抓取输送装置322 上方的水平滑轨II3221，与所述水平滑轨II3221配合移动的滑块II3222，该滑 块的下方设有可升降高度的固定爪3223，

当滑块II3222运动至水平滑轨II3221靠近第一抓取输送装置321的一端时， 固定爪3223下降高度，抓取位于支撑固定架3213上的桶盖21后，向水平滑轨 II3221另一端运动，到达指定位置后，待桶盖存储架4拾取桶盖后，松开桶盖， 整个装置复位。

更进一步的，为了能够有效的保存不同钢桶桶盖的存放顺序，作为一个较 佳的实施方式，所述桶盖存储架4具有类似堆栈功能，主要包括如下部件：立 式支撑架41；固定在该支撑架面向第二抓取输送装置322一侧，可升降高度的 滑动板42；在滑动板42的外侧，由上至下依次固定有多个夹持桶盖21的桶盖 夹43。

当桶盖存储架4接收由桶盖抓取输送装置32传送的桶盖时，处于空闲状态 下的位于最下端的桶盖夹43上升至指定高度，带有桶盖21的固定爪3223下降 至同一高度，桶盖夹43夹紧桶盖21后下降高度；固定爪3223复位，等待下一 个桶盖。

当抓取输送装置322抓取存储的桶盖21时，携带有桶盖的最上端的桶盖夹 43上升至特定高度，等待固定爪3223抓紧桶盖21时，该桶盖夹43打开，并上 升高度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。