[发明专利]高温气冷堆蒸汽发生器主蒸汽出口端激光焊接堵管装置及方法

权利要求书

1.一种高温气冷堆蒸汽发生器主蒸汽出口端激光焊接堵管装置，其特征在于：包括电机(4)、联轴器(5)、右轴承支承(6)、左轴承支承(18)、丝杠(7)、滑竿(8)、激光焊接光学系统(17)、第一地脚(1)、第一支承杆(2)、滑台支架(3)、人孔(9)、伸缩装置(10)、弹性浮动头(11)、多轴机器人(12)、快换接头(16)、固定盘(19)、第二支承杆(20)、第二地脚(21)、移动滑块(22)、丝杠螺母(23)和滑块套筒(24)；其中，滑台支架(3)、电机(4)、联轴器(5)、右轴承支承(6)、丝杠(7)和滑竿(8)组成输运单元；多轴机器人(12)、快换接头(16)和激光焊接光学系统(17)组成焊接单元；

所述的滑台支架(3)固定于第一支承杆(2)和第二支承杆(20)上，第一支承杆(2)和第二支承杆(20)分别布置于人孔(9)两侧，第一支承杆(2)连接第一地脚(1)，第二支承杆(20)连接第二地脚(21)，第一地脚(1)和第二地脚(21)固定于地面；

所述的丝杠(7)通过左轴承支承(18)和右轴承支承(6)分别安装于滑台支架(3)的左、右两侧，其右端通过联轴器(5)连接电机(4)，并能在电机(4)的带动下旋转，丝杠(7)和丝杠螺母(23)相互配合，将丝杠(7)的旋转运动转化为丝杠螺母(23)的直线运动；滑竿(8)固定于滑台支架(3)上，滑竿(8)与滑块套筒(24)相配合，确保滑块套筒(24)在滑竿(8)的导向下沿直线运动；

所述的丝杠螺母(23)和滑块套筒(24)安装于移动滑块(22)上，移动滑块(22)与固定盘(19)相连接，固定盘(19)沿周向均匀布置2-3组伸缩装置(10)，每组伸缩装置(10)顶端连接一个弹性浮动头(11)，弹性浮动头(11)能在伸缩装置(10)的带动下卡紧主蒸汽出口端内壁面(13)；

所述的多轴机器人(12)安装于固定盘(19)上，激光焊接光学系统(17)通过快换接头(16)安装于多轴机器人(12)的执行末端，多轴机器人(12)在控制轨迹下对布置在传热管(14)上的堵头(15)进行焊接封堵。

2.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆蒸汽发生器主蒸汽出口端激光焊接堵管装置，其特征在于：所述的多轴机器人(12)为六轴机器人，能通过轨迹规划避免与主蒸汽出口端内壁面(13)和传热管(14)干涉。

3.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆蒸汽发生器主蒸汽出口端激光焊接堵管装置，其特征在于：激光焊接光学系统(17)含有摄像头装置，安装于激光头旁侧，激光焊接光学系统(17)能通过光纤接受外部激光源，并能通过连接外部冷却介质实现降温冷却。

4.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆蒸汽发生器主蒸汽出口端激光焊接堵管装置，其特征在于：所述的第一地脚(1)和第二地脚(21)上设置有装拆孔，便于通过螺纹结构安装、固定和拆卸。

5.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆蒸汽发生器主蒸汽出口端激光焊接堵管装置，其特征在于：所述的固定盘(19)上设置有加强筋结构，防止因多轴机器人(12)的倾覆力矩导致断裂或结构失效。

6.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆蒸汽发生器主蒸汽出口端激光焊接堵管装置，其特征在于：所述的弹性浮动头(11)上设置有力反馈单元，伸缩装置(10)的伸出长度能根据反馈力的大小通过外部控制器控制。

7.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆蒸汽发生器主蒸汽出口端激光焊接堵管装置，其特征在于：所述的多轴机器人(12)和激光焊接光学系统(17)耐辐照能力不低于10Gy/h。

8.权利要求1至7任一项所述的一种高温气冷堆蒸汽发生器主蒸汽出口端激光焊接堵管装置的工作方法，其特征在于：在高温气冷堆蒸汽发生器主蒸汽出口端需进行堵管作业时，输运单元通过第一地脚(1)和第二地脚(21)紧固于地基；输运单元通过电机(4)驱动，采用丝杠(7)及丝杠螺母(23)完成焊接单元的直线运动，确保激光焊接光学系统(17)顺利通过人孔(9)运动至靠近堵头(15)的区域，为保证直线运动的精度，通过滑竿(8)和滑块套筒(24)实现运动导向；由于主蒸汽出口端为水平布置，多轴机器人(12)在水平悬臂状态下工作，因此通过伸缩装置(10)，弹性浮动头(11)进行辅助固定，伸缩装置(10)带动弹性浮头(11)伸出卡于主蒸汽出口端内壁面(13)，由于弹性浮动头(11)上设置有力反馈单元，外部控制器在力信号的基础上，控制伸缩装置(10)的伸出长度，保证辅助定位的作用力大小恒定，防止对输运单元的造成过大影响；为便于连接，多轴机器人(12)上设置快换接头(16)用于高效连接或拆卸激光焊接光学系统(17)，由于激光焊接光学系统(17)含有摄像头装置，通过摄像头装置结合图像处理方法判断堵头(15)的位置，实现焊接定位及焊接现场图像采集。