申请/专利权人：中核北方核燃料元件有限公司

申请日：2018-12-27

公开（公告）日：2023-01-24

公开（公告）号：CN109659056B

主分类号：G21F5/14

分类号：G21F5/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.01.24#授权;2019.05.14#实质审查的生效;2019.04.19#公开

摘要：本发明涉及机械设计技术领域，具体公开了一种用于辐照环境下的三维运动装置，通过使用钢丝绳以及多个换向滑轮，实现了电机带动探头杆的伸出收回运动，满足辐照等恶劣环境下的检测要求。本发明装置完成了对辐照后组件的模拟实验，可以经受辐照环境考验，运动控制满足使用要求，检测结果良好，实现了特殊工况下此类运动装置从无到有的突破。

主权项：1.一种用于辐照环境下的三维运动装置，其特征在于：包括X向导轨1、X电机2、Y向导轨3、Y电机4、Z向导轨5、Z电机6、尾端滑轮7、首端滑轮8、探头杆9、Z电机滑轮10、金属滑块11、紧固螺丝12以及钢丝绳；所述的X向导轨1设于水平面上，在X向导轨1上设有X向导轨滑块，通过X电机2驱动X向导轨滑块沿X向导轨1实现水平方向往复运动；与所述X向导轨1垂直地设有Y向导轨3，所述的Y向导轨3与X向导轨滑块相连；在Y向导轨3上设有Y向导轨滑块，通过Y电机4驱动Y向导轨滑块沿Y向导轨3实现竖直方向升降运动；在所述的Y向导轨3上、分别与X向导轨1和Y向导轨3垂直地设有Z向导轨5；所述的Z向导轨5与Y向导轨3通过螺栓固定连接，且相连的位置位于Z向导轨5的中点；在所述的Z向导轨5的内部设有探头杆9，所述的探头杆9与Z向导轨5平行，探头杆9的首端伸出Z向导轨5的首端，探头杆9的尾端与Z向导轨5的尾端端面平齐；在Z向导轨5上、靠近Z向导轨5的首端固定设有Z电机6；所述的Z电机6与Z电机滑轮10通过联轴器相连；在所述的Z电机滑轮10上沿圆柱面刻制环形螺纹，用于缠绕钢丝绳；所述Z电机滑轮10靠近Y向导轨3的一端边缘为边缘A，Z电机滑轮10远离Y向导轨3的一端边缘为边缘B；在Z向导轨5上、且位于Z向导轨5的首端和Z电机6之间，固定设有首端滑轮8，在首端滑轮8上刻制有V型环槽；在Z向导轨5上、靠近Z向导轨5的尾端固定设有尾端滑轮7，在尾端滑轮7的表面刻制有V型环槽；在所述Z向导轨5的内部设有一个可往复移动的金属滑块11，探头杆9穿过金属滑块11，并与之固定且无相对移动；所述的钢丝绳穿过金属滑块11，通过紧固螺丝12的椭圆形端头压紧钢丝绳，完成与金属滑块11固定；所述钢丝绳的一端在Z电机滑轮10边缘A处固定，其余部分沿Z电机滑轮10上的环形螺纹缠绕5～6圈后，由Z电机滑轮10的下方引出，然后从尾端滑轮7的上端绕入尾端滑轮7上的一个V型环槽，环绕半圈后绕出尾端滑轮7，转向穿过金属滑块11后，由下向上绕入首端滑轮8上的V型环槽；钢丝绳在首端滑轮8上的V型环槽缠绕半圈后由上方绕入尾端滑轮7的另一个V型环槽，然后再由下向上绕入Z电机滑轮10上的环形螺纹，由Z电机滑轮10的中心向Z电机滑轮10边缘B方向缠绕5～6圈后，在Z电机滑轮10边缘B处完成钢丝绳另一端的固定。

全文数据：一种用于辐照环境下的三维运动装置技术领域本发明属于机械设计技术领域，具体涉及一种用于辐照环境下的三维运动装置。背景技术核电用板型燃料组件层间隙检测主要使用两台直线导轨带动特制涡流探头杆完成Y、Z方向定位，之后通过电机带动探头杆伸入两板间隙后沿X方向往复运动完成检测。目前所有的检测工作均在辐照前的正常状态下进行，对检测设备无特殊要求。为了研究辐照后的组件间隙变化情况，需对裂变后的组件进行检测，此时的组件仍处于中子活化状态，会放射出大量的辐照能及伽玛射线，这就要求检测设备所有部件均为金属材质，或在塑料等其他材质的外部包有防辐射的金属外壳，否则部件会出现脆化失效现象，并成为辐照污染物而携带放射性，这是决不允许的。但是目前检测辐照后组件间隙的专用设备还未实现研制。发明内容本发明的目的在于提供一种用于辐照环境下的三维运动装置，实现在辐照环境下完成组件间隙自动检测。本发明的技术方案如下：一种用于辐照环境下的三维运动装置，包括X向导轨、X电机、Y向导轨、Y电机、Z向导轨、Z电机、尾端滑轮、首端滑轮、探头杆、Z电机滑轮、金属滑块、紧固螺丝以及钢丝绳；所述的X向导轨设于水平面上，在X向导轨上设有X向导轨滑块，通过X电机驱动X向导轨滑块沿X向导轨实现水平方向往复运动；与所述X向导轨垂直地设有Y向导轨，所述的Y向导轨与X向导轨滑块相连；在Y向导轨上设有Y向导轨滑块，通过Y电机驱动Y向导轨滑块沿Y向导轨实现竖直方向升降运动；在所述的Y向导轨上、分别与X向导轨和Y向导轨垂直地设有Z向导轨；所述的Z向导轨与Y向导轨通过螺栓固定连接，且相连的位置位于Z向导轨的中点；在所述的Z向导轨的内部设有探头杆，所述的探头杆与Z向导轨平行，探头杆的首端伸出Z向导轨的首端，探头杆的尾端与Z向导轨的尾端端面平齐；在Z向导轨上、靠近Z向导轨的首端固定设有Z电机；所述的Z电机与Z电机滑轮通过联轴器相连；在所述的Z电机滑轮上沿圆柱面刻制环形螺纹，用于缠绕钢丝绳；所述Z电机滑轮靠近Y向导轨的一端边缘为边缘A，Z电机滑轮远离Y向导轨的一端边缘为边缘B；在Z向导轨上、且位于Z向导轨的首端和Z电机之间，固定设有首端滑轮，在首端滑轮上刻制有V型环槽；在Z向导轨上、靠近Z向导轨的尾端固定设有尾端滑轮，在尾端滑轮的表面刻制有V型环槽；在所述Z向导轨的内部设有一个可往复移动的金属滑块，探头杆穿过金属滑块，并与之固定且无相对移动；所述的钢丝绳穿过金属滑块，通过紧固螺丝的椭圆形端头压紧钢丝绳，完成与金属滑块固定；所述钢丝绳的一端在Z电机滑轮边缘A处固定，其余部分沿Z电机滑轮上的环形螺纹缠绕5～6圈后，由Z电机滑轮的下方引出，然后从尾端滑轮的上端绕入尾端滑轮上的一个V型环槽，环绕半圈后绕出尾端滑轮，转向穿过金属滑块后，由下向上绕入首端滑轮上的V型环槽；钢丝绳在首端滑轮上的V型环槽缠绕半圈后由上方绕入尾端滑轮的另一个V型环槽，然后再由下向上绕入Z电机滑轮上的环形螺纹，由Z电机滑轮的中心向Z电机滑轮边缘B方向缠绕5～6圈后，在Z电机滑轮边缘B处完成钢丝绳另一端的固定。所述的Z电机通过Z向导轨侧壁伸出的支撑板固定于Z向导轨的上方。在所述的首端滑轮上刻制有一个夹角呈60°的V型环槽。在所述的尾端滑轮上刻制有两个夹角呈60°的V型环槽。所述的钢丝绳直径为0.5mm。所述Z电机滑轮上的环形螺纹间距为0.5mm。所述首端滑轮和尾端滑轮上的V型环槽宽2mm。所述的钢丝绳固定处于拉紧状态。本发明的显著效果在于：1本发明装置通过使用钢丝绳以及多个换向滑轮，实现了电机带动探头杆的伸出收回运动，满足辐照等恶劣环境下的检测要求。2本发明装置完成了对辐照后组件的模拟实验，可以经受辐照环境考验，运动控制满足使用要求，检测结果良好，实现了特殊工况下此类运动装置从无到有的突破。附图说明图1为三维运动装置结构示意图；图2为Z向导轨主剖视图；图3为Z向导轨俯视图。图中：1-X向导轨；2-X电机；3-Y向导轨；4-Y电机；5-Z向导轨；6-Z电机；7-尾端滑轮；8-首端滑轮；9-探头杆；10-Z电机滑轮；11-金属滑块；12-紧固螺丝。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。如图1所示的一种用于辐照环境下的三维运动装置，包括X向导轨1、X电机2、Y向导轨3、Y电机4、Z向导轨5、Z电机6、尾端滑轮7、首端滑轮8、探头杆9、Z电机滑轮10、金属滑块11、紧固螺丝12以及钢丝绳。所述的X向导轨1设于水平面上，在X向导轨1上设有X向导轨滑块，通过X电机2驱动X向导轨滑块沿X向导轨1实现水平方向往复运动。与所述X向导轨1垂直地设有Y向导轨3，所述的Y向导轨3与X向导轨滑块相连。在Y向导轨3上设有Y向导轨滑块，通过Y电机4驱动Y向导轨滑块沿Y向导轨3实现竖直方向升降运动。在所述的Y向导轨3上、分别与X向导轨1和Y向导轨3垂直地设有Z向导轨5。所述的Z向导轨5与Y向导轨3通过螺栓固定连接，且相连的位置位于Z向导轨5的中点。在所述的Z向导轨5的内部设有探头杆9，所述的探头杆9与Z向导轨5平行，探头杆9的首端伸出Z向导轨5的首端，探头杆9的尾端与Z向导轨5的尾端端面平齐。在距离Z向导轨5首端10cm处固定设有首端滑轮8，在首端滑轮8上刻制有一个宽2mm，夹角呈60°的V型环槽。在距离Z向导轨5首端30cm处固定设有Z电机6，所述的Z电机6通过Z向导轨5侧壁伸出的支撑板固定于Z向导轨5的上方。所述的Z电机6与Z电机滑轮10通过联轴器相连。在所述的Z电机滑轮10上沿圆柱面刻制间距为0.5mm的环形螺纹，用于缠绕钢丝绳。所述Z电机滑轮10靠近Y向导轨3的一端边缘为边缘A，Z电机滑轮10远离Y向导轨3的一端边缘为边缘B。在距离所述Z向导轨5尾端10cm处固定设有尾端滑轮7，在尾端滑轮7的表面刻制有两个宽2mm，夹角呈60°的V型环槽。在所述Z向导轨5的内部设有一个可往复移动的金属滑块11，探头杆9穿过金属滑块11，并与之固定且无相对移动。所述的钢丝绳穿过金属滑块11，通过紧固螺丝12的椭圆形端头压紧钢丝绳，完成与金属滑块11固定。所述的钢丝绳直径为0.5mm，长度为6m。所述钢丝绳的一端在Z电机滑轮10边缘A处固定，其余部分沿Z电机滑轮10上的环形螺纹缠绕5～6圈后，由Z电机滑轮10的下方引出，然后从尾端滑轮7的上端绕入尾端滑轮7上的一个V型环槽，环绕半圈后绕出尾端滑轮7，转向穿过金属滑块11后，由下向上绕入首端滑轮8上的V型环槽；钢丝绳在首端滑轮8上的V型环槽缠绕半圈后由上方绕入尾端滑轮7的另一个V型环槽，然后再由下向上绕入Z电机滑轮10上的环形螺纹，由Z电机滑轮10的中心向Z电机滑轮10边缘B方向缠绕5～6圈后，在Z电机滑轮10边缘B处完成钢丝绳另一端的固定。在钢丝绳的缠绕过程中应始终保持钢丝绳处于拉紧状态，勿使其下垂。在更换钢丝绳时，需要先将固定于Z电机滑轮10边缘A和边缘B处的钢丝绳两端放松，再将金属滑块11中间两个紧固螺丝12拧松，从而取下钢丝绳。

权利要求：1.一种用于辐照环境下的三维运动装置，其特征在于：包括X向导轨1、X电机2、Y向导轨3、Y电机4、Z向导轨5、Z电机6、尾端滑轮7、首端滑轮8、探头杆9、Z电机滑轮10、金属滑块11、紧固螺丝12以及钢丝绳；所述的X向导轨1设于水平面上，在X向导轨1上设有X向导轨滑块，通过X电机2驱动X向导轨滑块沿X向导轨1实现水平方向往复运动；与所述X向导轨1垂直地设有Y向导轨3，所述的Y向导轨3与X向导轨滑块相连；在Y向导轨3上设有Y向导轨滑块，通过Y电机4驱动Y向导轨滑块沿Y向导轨3实现竖直方向升降运动；在所述的Y向导轨3上、分别与X向导轨1和Y向导轨3垂直地设有Z向导轨5；所述的Z向导轨5与Y向导轨3通过螺栓固定连接，且相连的位置位于Z向导轨5的中点；在所述的Z向导轨5的内部设有探头杆9，所述的探头杆9与Z向导轨5平行，探头杆9的首端伸出Z向导轨5的首端，探头杆9的尾端与Z向导轨5的尾端端面平齐；在Z向导轨5上、靠近Z向导轨5的首端固定设有Z电机6；所述的Z电机6与Z电机滑轮10通过联轴器相连；在所述的Z电机滑轮10上沿圆柱面刻制环形螺纹，用于缠绕钢丝绳；所述Z电机滑轮10靠近Y向导轨3的一端边缘为边缘A，Z电机滑轮10远离Y向导轨3的一端边缘为边缘B；在Z向导轨5上、且位于Z向导轨5的首端和Z电机6之间，固定设有首端滑轮8，在首端滑轮8上刻制有V型环槽；在Z向导轨5上、靠近Z向导轨5的尾端固定设有尾端滑轮7，在尾端滑轮7的表面刻制有V型环槽；在所述Z向导轨5的内部设有一个可往复移动的金属滑块11，探头杆9穿过金属滑块11，并与之固定且无相对移动；所述的钢丝绳穿过金属滑块11，通过紧固螺丝12的椭圆形端头压紧钢丝绳，完成与金属滑块11固定；所述钢丝绳的一端在Z电机滑轮10边缘A处固定，其余部分沿Z电机滑轮10上的环形螺纹缠绕5～6圈后，由Z电机滑轮10的下方引出，然后从尾端滑轮7的上端绕入尾端滑轮7上的一个V型环槽，环绕半圈后绕出尾端滑轮7，转向穿过金属滑块11后，由下向上绕入首端滑轮8上的V型环槽；钢丝绳在首端滑轮8上的V型环槽缠绕半圈后由上方绕入尾端滑轮7的另一个V型环槽，然后再由下向上绕入Z电机滑轮10上的环形螺纹，由Z电机滑轮10的中心向Z电机滑轮10边缘B方向缠绕5～6圈后，在Z电机滑轮10边缘B处完成钢丝绳另一端的固定。2.如权利要求1所述的一种用于辐照环境下的三维运动装置，其特征在于：所述的Z电机6通过Z向导轨5侧壁伸出的支撑板固定于Z向导轨5的上方。3.如权利要求2所述的一种用于辐照环境下的三维运动装置，其特征在于：在所述的首端滑轮8上刻制有一个夹角呈60°的V型环槽。4.如权利要求3所述的一种用于辐照环境下的三维运动装置，其特征在于：在所述的尾端滑轮7上刻制有两个夹角呈60°的V型环槽。5.如权利要求4所述的一种用于辐照环境下的三维运动装置，其特征在于：所述的钢丝绳直径为0.5mm。6.如权利要求5所述的一种用于辐照环境下的三维运动装置，其特征在于：所述Z电机滑轮10上的环形螺纹间距为0.5mm。7.如权利要求6所述的一种用于辐照环境下的三维运动装置，其特征在于：所述首端滑轮8和尾端滑轮7上的V型环槽宽2mm。8.如权利要求7所述的一种用于辐照环境下的三维运动装置，其特征在于：所述的钢丝绳固定处于拉紧状态。

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