本发明专利技术公开了一种多功能远程切割装置，其属于切割技术领域，主要用于核设施退役领域和普通工业领域的拆解作业。包括支架、三坐标运动系统、机械臂、工具头、工具更换装置、内支撑架、工作台、移动小车、轨道、吸尘装置、视频系统等。针对放射性环境中厚壁圆筒类构件和任意形状薄壁构件难以实现拆解作业的难题，本发明专利技术采用三坐标运动系统携带内切割圆盘刀具、机械臂及其工具头，分别实现厚壁圆筒类构件和任意形状薄壁构件的远程切割，满足大型厚壁构件和复杂形状构件解体需求，可大幅降低操作人员安全风险和劳动强度，对核设施退役和普通工业拆解具有重要价值。具有重要价值。具有重要价值。
【技术实现步骤摘要】
一种多功能远程切割装置
[0001]本专利技术涉及切割
，具体涉及一种多功能远程切割装置。
技术介绍
[0002]在核设施退役领域，压力容器、堆内构件、大型管道等厚壁圆筒类构件的切割作业需求很大。由于这类构件含有放射性污染，操作人员辐照风险大，需要实现远程自动化切割。但构件壁厚和外形尺寸较大，切割难度和人员工作强度很大。因此，有必要开发用于厚壁圆筒类构件的远程切割装置。同时，支架、肋板、壳体等各类形状的薄壁零件拆解需求量较大，在核设施退役、普通工业维修和设备拆除方面均有应用。但这类切割对工具的适应性和灵活性要求较高，需要针对不同对象采用机械臂携带工具头进行切割。因此，有必要开发既能满足放射性水平高的厚壁构件切割，又能满足各类复杂结构的薄壁构件切割的多功能远程切割装置。
[0003]目前普通工业领域的大型厚壁构件不涉及放射性污染，对二次废物产生量和远程自动化操作要求很低，构件的安装固定要求不高，常采用火焰切割、等离子切割、激光热切割等方法对大型厚壁构件进行外切割。但这些热切割方法容易产生放射性气溶胶，造成环境污染，人员近距离操作时容易大量吸入体内造成内照射。同时，大型构件重量很大，采用外切割方法很难实现待切割对象的安装和吊运。另外，在拆除薄壁构件时，被切割对象种类繁多、结构复杂，要求配备适应性强的切割执行机构，并采用多种工具头满足夹持、锯切、铣削、钻、剪切、热切割、磨料水射流切割等不同功能要求，但目前缺乏这类多功能远程切割装置。
技术实现思路
[0004]本专利技术为解决现有技术的不足，目的在于提供一种多功能远程切割装置，采用本方案，实现了大型厚壁圆筒类构件和任意形状薄壁构件切割，同时为核设施退役和类似设施设备拆解提供实用装置。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]一种多功能远程切割装置，包括：
[0007]支架，所述支架顶部安装有沿横向移动的大车，所述大车上安装有沿纵向移动的小车，所述小车底部设有沿竖向伸缩并伸入支架内的伸缩机构；所述伸缩机构的底部末端连接有内切割工具头或机械臂或吊钩，所述机械臂末端安装有外切割工具头；
[0008]内支撑架，所述内支撑架位于所述支架内部，并用于固定待切割对象；
[0009]移动小车，所述移动小车安装于轨道上，并位于所述内支撑架内；所述支架和内支撑架同侧面均开口，所述轨道从侧面开口处向外延伸；所述移动小车上带有工作台，所述待切割对象放置于所述工作台上。
[0010]相对于现有技术中，由于这类构件含有放射性污染，操作人员辐照风险大，需要实现远程自动化切割，且构件壁厚和外形尺寸较大，切割难度和人员工作强度很大的问题，本
方案提供了一种多功能远程切割装置，采用本方案，能用于厚壁圆筒构件的内、外切割，实现大型容器和管道切割，同时可携带其他冷热切割工具头和常规作业工具头进行远程操作，为核设施退役、设备维修、普通工业设备拆解等提供技术支持。具体方案中，包括支架，支架为框架结构，四个立柱底部法兰通过地脚螺栓与地基固定，支架顶部安装三坐标运动系统、全局摄像头、位置传感器等，支架一侧开口，用于轨道铺设、移动小车运动和待切割对象吊运。上述的三坐标运动系统由笛卡尔坐标三个相互垂直方向上的运动机构组成，即沿水平方向的横向移动的大车、沿水平方向纵向移动的小车，以及竖直运动的伸缩机构，三个运动机构通过双电机驱动减速器，再通过轮轨进行直线运动，两个电机可同时工作或互为备用；其中伸缩机构为多级伸缩套筒或直线运动机构，安装于小车上，从而实现竖直方向运动，其下端为标准结构，用于安装内切割工具头或机械臂或吊钩，当安装内切割工具头时，用于进入待切割对象，即厚壁容器内部进行内切割；当安装机械臂时，用于在机械臂上安装外切割工具头，从而实现待切割对象的外切割；当安装吊钩时，用于实现吊运操作；
[0011]伸缩机构底部末端的连接可通过内切割工具头、机械臂、吊钩等物项的切换，实现不同作业功能。内切割工具头可支撑在待切割对象内部，配合伸缩机构工作，提升系统对内切割工具头的支撑刚度。内支撑架可以从支架顶部或侧面的开口进入支架内部。伸缩机构可由多节伸缩套筒和提升系统组成，提升系统可为钢丝绳卷筒传动、齿轮齿条传动、液压缸传动、滚珠丝杠传动。
[0012]上述中的内切割工具头和机械臂两种安装方式，实现了内切割和外切割，从而可进行圆筒类厚壁构件切割和任意形状薄壁类构件切割；随后通过内支撑架固定，及工作台支撑待切割对象，从而配合切割工具头实现切割操作，其中工作台用于厚壁容器的支撑、定位和夹紧，配合伸缩套筒和工具头进行厚壁容器的外切割操作，工作台由夹具、顶升机构、减震垫、废物收集装置等组成，可进行待切割对象夹紧、顶升、支承，在待切割对象放置工作台表面时，具有减震和防冲击作用；
[0013]最后由移动小车将解体段通过轨道运输而出，工作台固定在地面的移动小车上，移动小车通过轮轨机构在地面轨道上运动。移动小车由托盘、框架、驱动电机、减速器、夹轨器、控制系统等组成，其夹轨器实现移动小车在轨道上任意工作位置的固定，轨道两端的限位块实现移动小车机械限位。上述中三坐标运动系统的各运功机构通过光栅尺、拉线位移传感器等实现运动部件的位置检测，内支撑架、工作台、移动小车可单独或组合使用，实现各类容器的安装与切割。
[0014]上述方案，旨在实现：解决了含放射性污染的厚壁容器及类似构件的远程切割问题，同时解决了任意形状薄壁构件远程切割问题。采用本专利技术可实现含放射性污染金属构件的切割解体，为大型放射性污染构件的解体提供手段，为放射性金属废物处理和运输提供条件，可用于各类反应堆退役、非堆核设施拆解和其他危险场所内物项拆解，具有重要工程应用价值。
[0015]进一步优化，所述机械臂通过底座法兰和所述伸缩机构底部连接，所述机械臂末端安装有若干种工具头的通用接口，所述工具头包括夹钳和外切割工具头；机械臂为多自由度机械手，倒置安装于伸缩机构下端，机械臂末端夹钳可更换为圆盘锯、等离子割炬、激光切割头等工具头，机械臂底座具备一个绕伸缩机构中心轴线的旋转自由度。机械手某一位置安装摄像头，用于切割部位状态观察与记录。
[0016]进一步优化，所述内切割工具头通过法兰和所述伸缩机构底部连接，并通过若干伸缩缸支撑于所述待切割对象的内壁，与伸缩机构配合共同提高系统刚度。伸缩缸可采用气缸、液压缸、电动缸等，绕伸缩机构中心轴线均匀布置。
[0017]进一步优化，所述内支撑架上带有定位面，所述定位面用于支撑所述待切割对象顶部法兰，所述定位面的高度可变；内支撑架和工作台用于配合伸缩机构末端工具头或机械臂末端工具头的切割操作，其中内支撑架用于支撑厚壁容器顶部法兰，便于内切割头或其他工具头进入厚壁容器内部进行内切割；内支撑架主要由钢结构组装而成，顶部有定位面与待切割对象配合。每完成一段切割，解体段通过内支撑架底部运输小车转移至二次解体工位，然后降低内支撑架定位面，让压力容器剩余部分底部与运输小车的工作台保持较小的间隙，下一次周向内切割完成后，解体段可安全放置于运输小车的工作台。
[0本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多功能远程切割装置，其特征在于，包括：支架(1)，所述支架(1)顶部安装有沿横向移动的大车(2)，所述大车上安装有沿纵向移动的小车(3)，所述小车(3)底部设有沿竖向伸缩并伸入支架内的伸缩机构(4)；所述伸缩机构(4)的底部末端连接有内切割工具头(5)或机械臂(10)或吊钩，所述机械臂(10)末端安装有外切割工具头(11)；内支撑架(6)，所述内支撑架(6)位于所述支架(1)内部，并用于固定待切割对象；移动小车(8)，所述移动小车(8)安装于轨道(9)上，并位于所述内支撑架(6)内；所述支架(1)和内支撑架(6)同侧面均开口，所述轨道(9)从侧面开口处向外延伸；所述移动小车(8)上带有工作台(7)，所述待切割对象放置于所述工作台(7)上。2.根据权利要求1所述的一种多功能远程切割装置，其特征在于，所述机械臂(10)通过底座法兰和所述伸缩机构(4)底部连接，所述机械臂(10)末端安装有若干种工具头的通用接口，所述工具头包括夹钳和外切割工具头(11)。3.根据权利要求1所述的一种多功能远程切割装置，其特征在于，所述内切割工具头(5)通过法兰和所述伸缩机构(4)底部连接，并通过若干伸缩缸支撑于所述待切割对象的内壁。4.根据权利要求1所述的一种多功能远程切割装置，其特征在于，所述内支撑架(6)上带有定位面，所述定位面用于支撑所述待切割对象顶...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙志军，王帅，胡冬梅，李文钰，张永领，丁然，刘金龙，王小兵，赵菀，王冲，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。