CN204854685U - 一种用于核燃料棒包壳管的测长装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械测量领域，特别是一种用于核燃料棒包壳管的测长装置。本实用新型提供的用于核燃料棒包壳管的测长装置通过设置的可沿支撑平台上下移动的取料装置，快速的将被测包壳管取至测量位置，并在测量完毕后快速的将其放至出料架，大大加快了整个燃料棒生产流程；同时本实用新型提供的测长装置还包括标定装置，通过标定装置，可以随时将标定管取至测量位置，对所述测长装置进行标准长度标定，克服了环境温度对测量结果的影响；所述测长装置中的测量装置通过设置力传感器，保证了每次接触式测量时，测量装置对被测包壳管的接触力度都完全相同，提高了测量的精度。

Description

一种用于核燃料棒包壳管的测长装置

技术领域

本实用新型涉及机械测量领域，特别是一种用于核燃料棒包壳管的测长装置。

背景技术

用于核电领域的核燃料棒的包壳管在生产过程中需要严格控制其长度，理论上每根包壳管的长度都应相同，因此在包壳管的生产过程中，长度测量就显得非常重要，而如何能够更加快捷对批量生产的包壳管进行精确测量是本领域内重要研究课题。

实用新型内容

本实用新型的发明目在于提供一种快捷的对批量生产的包壳管进行精确长度测量的用于核燃料棒包壳管的测长装置，包括支撑平台、V型测量槽、进料架和出料架；所述V型测量槽设置在所述支撑平台上表面，所述进料架和所述出料架设置在所述支撑平台的两侧；还包括取料装置和测量装置；

所述测量装置设置在所述V型测量槽沿被测包壳管长度方向的两侧，用于测量所述被测包壳管的长度；

所述取料装置由第一动力装置带动沿所述支撑平台上下移动；所述取料装置的顶部为齿形板，所述齿形板包含进料端、出料端、第一斜面、第二斜面和台阶；

所述进料端设置有第一限位翻转块，所述第一限位翻转块在所述齿形板向上运动时将所述进料架末端的一根被测包壳管顶起，在所述齿形板向下运动遇到障碍时向上翻动以使得所述齿形板顺利下行；

所述第一斜面用于被测包壳管由进料端滚向台阶；

所述第二斜面用于被测包壳管从台阶处滚向出料端；

所述台阶用于拦住由进料端滚入的所述被测包壳管，当所述齿形板低于所述V型测量槽时，所述被测包壳管落入所述V型测量槽；当所述齿形板再次由下向上运动至高于V型测量槽时，所述被测包壳管沿所述第二斜面滚向出料端。

进一步的，核燃料棒包壳管的长度测量多采用与标准管（在测量过程中称为标定管）进行比较的方式，即测长装置先对标定管进行长度测量，再通过比较被测包壳管与标定管长度的差距来判断被测包壳管的长度；但由于核燃料棒包壳管对测量精度的要求非常高，而测量环境温度的不同会导致被测包壳管的长度产生变化，而这种变化很可能会导致测量结果完全不同；为了防止这种情况，本实用新型提供的测长装置还包括用于校准、标定被测包壳管标准长度的标定装置，其可以在测量环境温度发生变化时或其他任何测量者认为需要重新标定时对包壳管的长度重新进行标定；所述标定装置包括标定管架、挑管杠杆以及支撑柱；

所述标定管架设置在所述进料架下方，用于放置所述标定管；

所述挑管杠杆包括杠杆进料端、杠杆回料端以及设置在杠杆进料端侧面的驱动凸台；所述杠杆进料端设置有第二限位翻转块，所述第二限位翻转块用于在所述杠杆进料端上行时将所述标定管具挑起，在所述杠杆进料端下行遇到障碍时向上翻起，以使得所述杠杆进料端顺利下行；所述驱动凸台用于在所述齿形板下行时，与所述齿形板的进料端侧面设置的驱动滚柱噬合，以使得所述杠杆进料端跟随所述齿形板下行；

所述支撑柱一端与所述挑管杠杆中部活动连接，另一端与所述支撑平台固定连接，用于将所述挑管杠杆支撑在所述支撑平台上；所述支撑柱的高度低于所述V型测量槽槽底的高度；所述支撑柱上还设置有拉簧，所述拉簧一端与所述支撑柱连接，另一端与所述挑管杠杆靠近杠杆回料端一侧的杆体连接，所述拉簧用于始终给所述挑管杠杆一个逆时针旋转的力，当所述齿形板上行至所述驱动滚柱脱离所述挑管杠杆上的所述驱动凸台时，所述挑管杠杆会在所述拉簧的作用下沿所述支撑柱逆时针旋转，此时所述杠杆回料端下行。

进一步的，所述标定装置还包括限位柱，所述限位柱一端与所述支撑平台固定连接，用于限制所挑管杠杆的杠杆回料端的下行位置，所述限位柱的高度低于所述支撑柱的高度。

进一步的，在包壳管的测长领域，多采用接触式测量方式，但接触式测量时，不同的接触力度会产生不同的测量结果，这在对测量精度要求非常高的包壳管测量领域是不可接受的，因此本实用新型提供的测长装置中的测量装置可保证每次测量时对被测包壳管具有完全相同的接触力度，所述测量装置包括测长机体和第二动力装置，

所述测长机体包含有腔体以及面向被测物体伸出的长度测头，所述长度测头用于与被测物体接触；

所述第二动力装置用于通过第二传动装置带动所述测长机体前后运动；所述第二传动装置包含齿轮、齿条和弹簧：

所述齿轮与所述步进电机连接；

所述齿条沿所述测长机体运动方向设置在所述测长机体腔体内并与所述齿轮噬合；

所述弹簧一端与所述齿条固定连接，另一端与所述测长机体的前进方向的腔体内壁连接；所述弹簧与所述齿条连接的一端设置有力传感器，所述力传感器用于感受所述弹簧的压力。

进一步的，还包括设置在所述测长机体底部的位移检测装置，所述位移检测装置用于测量所述测长机体的位移。

优选的，所述位移检测装置为容栅式位移传感器。

优选的，所述第二动力装置为步进电机。

进一步的，所述出料端还设置有第三限位翻转块，所述第三限位翻转块竖起时用于挡住所述被测包壳管，落下时使得所述被测包壳管滚向所述出料架。

进一步的，由于被测包壳管的材料对环境温度敏感，因此本实用新型提供的测长装置中的所述支撑平台的上表面为大理石，大理石与被测包壳管的主要材料铬具有相近的膨胀系数，因此可最大限度的避免支撑平台的材料由于膨胀系数的不同对测量结果的影响。

进一步的，所述第一动力装置为交流伺候电机。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的用于核燃料棒包壳管的测长装置通过设置的可沿支撑平台上下移动的取料装置，快速的将被测包壳管取至测量位置，并在测量完毕后快速的将其放至出料架，大大加快了整个燃料棒生产流程；同时本实用新型提供的测长装置还包括标定装置，通过标定装置，可以随时将标定管取至测量位置，对所述测长装置进行标准长度标定，克服了环境温度对测量结果的影响；所述测长装置中的测量装置通过设置力传感器，保证了每次接触式测量时，测量装置对被测包壳管的接触力度都完全相同，提高了测量的精度。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1提供的测长装置结构示意图。

图2为本实用新型实施例2提供的测长装置结构示意图。

图3为本实用新型中测量装置的剖视图。

图4为与图3对称端设置的测量装置剖视图。

图5为测量装置对被测包壳管进行长度测量示意图。

图中标记：1-支撑平台，11-直线导轨，2-V型测量槽，3-进料架，4-出料架，5-取料装置，51-第一斜面，52-第二斜面，53-台阶，54-进料端，55-出料端，56-第一限位翻转块，57-第三限位翻转块，6-标定装置，61-标定管架，62-挑管杠杆，621-杠杆进料端，622-杠杆回料端，623-驱动凸台，624-第二限位翻转块，63-支撑柱，631-拉簧，7-测量装置，71-测长机体，711-长度测头，712-测长机体腔体，721-齿轮，722-齿条，723-弹簧，73-位移检测装置。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：如图1所示，本实用新型的发明目在于提供一种快捷的对批量生产的包壳管进行精确长度测量的用于核燃料棒包壳管的测长装置，包括支撑平台1、V型测量槽2、进料架3和出料架4；所述V型测量槽2设置在所述支撑平台1上表面，所述进料架3和所述出料架4设置在所述支撑平台1的两侧，所述进料架3和所述出料架4的高度均高于所述V型测量槽2的高度；还包括取料装置5和测量装置7；

所述测量装置7设置在所述V型测量槽2沿被测包壳管长度方向的两侧，用于测量所述被测包壳管的长度；

所述支撑平台1两侧设置有直线滑轨11，所述取料装置5由第一动力装置（图中未显示）带动沿所述支撑平台1两侧的直线滑轨11上下移动；本实施例中，所述第一动力装置为交流伺候电机。

所述取料装置5的顶部为齿形板，所述齿形板包含进料端54、出料端55、第一斜面51、第二斜面52和台阶53；

所述进料端54设置有第一限位翻转块56，所述第一限位翻转块56在所述齿形板向上运动时将所述进料架3末端的一根被测包壳管顶起，在所述齿形板向下运动遇到障碍时向上翻动以使得所述齿形板顺利下行；

所述第一斜面51用于被测包壳管由进料端54滚向台阶53；

所述第二斜面52用于被测包壳管从台阶53处滚向出料端55；

所述台阶53用于拦住由进料端54滚入的所述被测包壳管，当所述齿形板低于所述V型测量槽2时，所述被测包壳管落入所述V型测量槽2；当所述齿形板再次由下向上运动至高于V型测量槽2时，所述被测包壳管沿所述第二斜面52滚向出料端55。

进一步的，在包壳管的测长领域，多采用接触式测量方式，但接触式测量时，不同的接触力度会产生不同的测量结果，这在对测量精度要求非常高的包壳管测量领域是不可接受的，因此本实用新型提供的测长装置中的测量装置7可保证每次测量时对被测包壳管具有完全相同的接触力度，如图3、4所示，所述测量装置7包括测长机体71和第二动力装置，

所述测长机体71包含有腔体以及面向被测物体伸出的长度测头711，所述长度测头711用于与被测物体接触，本实施例中，所述长度测头采用铬制成，铬也是被测包壳管的主要材料，采用铬制成的长度测头711可最大限度避免由于材料膨胀系数不同造成的对测量结果的影响。

所述第二动力装置用于通过第二传动装置带动所述测长机体71前后运动；所述第二传动装置包含齿轮721、齿条722和弹簧723：

所述齿轮721与所述步进电机连接；

所述齿条722沿所述测长机体71运动方向设置在所述测长机体腔体712内并与所述齿轮721噬合；

所述弹簧723一端与所述齿条722固定连接，另一端与所述测长机体71的前进方向的腔体内壁连接；所述弹簧723与所述齿条722连接的一端设置有力传感器，所述力传感器用于感受所述弹簧723的压力。

进一步的，还包括设置在所述测长机体71底部的位移检测装置73，所述位移检测装置73用于测量所述测长机体71的位移。

优选的，所述位移检测装置73为容栅式位移传感器。

优选的，所述第二动力装置为步进电机。

进一步的，所述出料端55还设置有第三限位翻转块57，所述第三限位翻转块57竖起时用于挡住所述被测包壳管，落下时使得所述被测包壳管滚向所述出料架4。

进一步的，由于被测包壳管的材料对环境温度敏感，因此本实用新型提供的测长装置中的所述支撑平台1的上表面为大理石，大理石与被测包壳管的主要材料铬具有相近的膨胀系数，因此可最大限度的避免支撑平台1的材料由于膨胀系数的不同对测量结果的影响。

本实施例提供的测长装置按照如下步骤进行工作：

S100：第一动力装置带动所述取料装置5向上运动，所述齿形板进料端54处设置的第一限位翻转块56向上顶起所述进料架3末端的一根被测包壳管，改被测包壳管沿所述齿形板的第一斜面51滑动至台阶53处。

S200：第一动力装置带动所述取料装置5下行，当所述齿形板低于所述V型测量槽时，被测包壳管落入V型测量槽2；此时，所述V型测量槽2两侧（此处的两侧指沿所述被测包壳管长度方向的两侧）的测量装置7对被测包壳管进行长度测量；本实施例中，所述测量装置7的测量过程，如图5所示，对称设置在被测包壳管的两端的初始位置，图3所示的测量装置7中步进电机带动齿轮721逆时针旋转推动齿条722向右运动，所述齿条722通过弹簧723推动所述测长机体71向右运动，直至所述长度侧头顶住被测包壳管一端，此时所述弹簧723受到所述测长机头71的反向作用力加大，所述步进电机继续转动直至所述力传感器感测到该反向作用力大于预设阈值时，步进电机停止前进，此时所述容栅式位移传感器测量所述测量机体71的位移量，图4所示的测量装置7也按照上述步骤得出其向左的位移量，通过两个测量装置7与初始位置的位移量得出被测包壳管的长度，从而测出所处被测包壳管的长度。

S300：第一动力装置带动所述取料装置5上行，当所述齿形板高于所述V型测量槽3时，被测包壳管被台阶53顶起，并沿所述第二斜面52滚动至所述第三限位翻转块57处（注意此时因为所述取料装置未达到所述进料架3的高度，因此所述进料端55没有取新的被测包壳管）。

S400:所述取料装置5继续上行，直至所述齿形板达到所述出料架4的高度时，所述出料架4下端设置的凸起将所述第三限位翻转块57翻转，被测包壳管滚入出料架4中，同时新的被测包壳管从所述齿形板进料端54沿所述第一斜面滚入到所述台阶53处，为了方便在将测完的被测包壳管放入出料架4的同时，从进料架3取到新的被测包壳管，所述出料架4的高度应略高于进料架3或至少与进料架3高度相同。

实施例2：如图2所示，核燃料棒包壳管的长度测量多采用与标准管（在测量过程中称为标定管）进行比较的方式，即测长装置先对标定管进行长度测量，再通过比较被测包壳管与标定管长度的差距来判断被测包壳管的长度；但由于核燃料棒包壳管对测量精度的要求非常高，而测量环境温度的不同会导致被测包壳管的长度产生变化，而这种变化很可能会导致测量结果完全不同；为了防止这种情况，本实施例提供的测长装置除了实施例1中所有装置外还包括用于校准、标定被测包壳管标准长度的标定装置6，其可以在测量环境温度发生变化时或其他任何测量者认为需要重新标定时对包壳管的长度重新进行标定；所述标定装置6包括标定管架61、挑管杠杆62以及支撑柱63；

所述标定管架61设置在所述进料架3下方，实际上，为了使得标定管能够顺利滚回标定管架，所述标定管架位置的高度还应低于所述支撑柱63顶端的高度；所述标定管架61用于放置所述标定管；

所述挑管杠杆62包括杠杆进料端621、杠杆回料端622以及设置在杠杆进料端621侧面的驱动凸台623（图中仅表示设置位置，因为所述驱动凸台623设置在所述杠杆进料端621的内侧侧面，因此未能具体显示）；所述杠杆进料端621设置有第二限位翻转块624，所述第二限位翻转块624用于在所述杠杆进料端621上行时将所述标定管具挑起，在所述杠杆进料端621下行遇到障碍时向上翻起，以使得所述杠杆进料端621顺利下行；所述驱动凸台623用于在所述齿形板下行时，与所述齿形板的进料端54侧面设置的驱动滚柱（图中未显示）噬合，以使得所述杠杆进料端621跟随所述齿形板下行；

所述支撑柱63一端与所述挑管杠杆62中部活动连接，另一端与所述支撑平台1固定连接，用于将所述挑管杠杆62支撑在所述支撑平台1上；所述支撑柱63的高度低于所述V型测量槽2槽底的高度；所述支撑柱63上还设置有拉簧631，所述拉簧631一端与所述支撑柱63连接，另一端与所述挑管杠杆62靠近杠杆回料端622一侧的杆体连接，所述拉簧631用于始终给所述挑管杠杆62一个逆时针旋转的力，当所述齿形板上行至所述驱动滚柱脱离所述挑管杠杆62上的所述驱动凸台623时，所述挑管杠杆62会在所述拉簧631的作用下沿所述支撑柱63逆时针旋转，此时所述杠杆回料端622下行。

进一步的，所述标定装置6还包括限位柱，所述限位柱一端与所述支撑平台1固定连接，用于限制所挑管杠杆62的杠杆回料端622的下行位置，所述限位柱的高度低于所述支撑柱63的高度。

本实施例提供的测长装置除包含实施例1中提到的工作步骤S100至S400外，还可根据需要实现如下标定的步骤（本步骤应在步骤S300后进行）：

S301：所述取料装置5向下运行，所述杠杆进料端621内侧侧面设置的驱动凸台623与所述齿形板的进料端54外侧侧面设置的驱动滚柱（图中未显示）噬合，所述杠杆进料端621随所述取料装置5下行（即所述挑管杠杆顺时针转动），当遇到所述标定管架61时，所述第一限位翻转块56及所述第二限位翻转块624均向上翻起，从而使得所述取料装置5及所述杠杆进料端621继续下行。

S302：所述取料装置5向上运行，此时由于所述驱动滚柱不再与所述驱动凸台623噬合，因此所述挑管杠杆会在所述拉簧631的作用下逆时针转动（即所述杠杆进料端上行），所述第一限位翻转块56及所述第二限位翻转块624挑起位于标定管架中的标定管，当所述取料装置高于所述支撑柱63时，所述标定管滚到齿形板的台阶53处。

S303：所述取料装置5向上运行高于所述V型测量槽2后下行，将台阶53处的所述标定管放置在测量槽中进行标定测量，具体测量方式参考实施例1中步骤S200。

S304：标定测量完成后，所述取料装置5向下运行，所述挑管杠杆62的杠杆进料端621如步骤S301中所述被所述取料装置5带动下行，即所述挑管杠杆62顺时针旋转，此时所述挑管杠杆62的杠杠回料端622将V型测量槽2中的标定管挑起，所述标定管沿所述挑管杠杆62滚回标定管架61（应注意的是，此时所述齿形板的进料端54的末端以及所述挑管杠杆62的杠杆进料端621的末端应高于所述标定管架61的高度或与所述标定管架61的高度相同）；标定完成。

需要说明的是，本实用新型提供的测长装置也适用于任何管具的长度测量，尤其是所述管具与核燃料棒包壳管的形状接近或相似时。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于核燃料棒包壳管的测长装置，包括支撑平台（1）、V型测量槽（2）、进料架（3）和出料架（4）；所述V型测量槽（2）设置在所述支撑平台（1）上表面，所述进料架（3）和所述出料架（4）设置在所述支撑平台（1）的两侧；其特征在于，还包括取料装置（5）和测量装置（7）；

所述测量装置（7）设置在所述V型测量槽（2）沿被测包壳管长度方向的两侧，用于测量所述被测包壳管的长度；

所述取料装置（5）由第一动力装置带动沿所述支撑平台（1）上下移动；所述取料装置（5）的顶部为齿形板，所述齿形板包含进料端（54）、出料端（55）、第一斜面（51）、第二斜面（52）和台阶（53）；

所述进料端（54）设置有第一限位翻转块（56），所述第一限位翻转块（56）在所述齿形板向上运动时将所述进料架（3）末端的一根被测包壳管顶起，在所述齿形板向下运动遇到障碍时向上翻动以使得所述齿形板顺利下行；

所述第一斜面（51）用于被测包壳管由进料端（54）滚向台阶（53）；

所述第二斜面（52）用于被测包壳管从台阶（53）处滚向出料端（55）；

所述台阶（53）用于拦住由进料端（54）滚入的所述被测包壳管，当所述齿形板低于所述V型测量槽（2）时，所述被测包壳管落入所述V型测量槽（2）进行长度测量；当所述齿形板再次由下向上运动至高于V型测量槽（2）时，所述被测包壳管沿所述第二斜面（52）滚向出料端（55）。

2.根据权利要求1所述的用于核燃料棒包壳管的测长装置，其特征在于，所述用于核燃料棒包壳管的测长装置还包括用于校准、标定被测包壳管标准长度的标定装置（6）；

所述标定装置（6）包括标定管架（61）、挑管杠杆（62）以及支撑柱（63）；

所述标定管架（61）设置在所述进料架（3）下方，用于放置所述标定管具；

所述挑管杠杆（62）包括杠杆进料端（621）、杠杆回料端（622）以及设置在杠杆进料端（621）侧面的驱动凸台（623）；所述杠杆进料端（621）设置有第二限位翻转块（624），所述第二限位翻转块（624）用于在所述杠杆进料端（621）上行时将所述标定管具挑起，在所述杠杆进料端（621）下行遇到障碍时向上翻起，以使得所述杠杆进料端（621）顺利下行；所述驱动凸台（623）用于在所述齿形板下行时，与所述齿形板的进料端（54）侧面设置的驱动滚柱噬合，以使得所述杠杆进料端（621）跟随所述齿形板下行；

所述支撑柱（63）一端与所述挑管杠杆（62）中部活动连接，另一端与所述支撑平台（1）固定连接，用于将所述挑管杠杆（62）支撑在所述支撑平台（1）上；所述支撑柱（63）的高度低于所述V型测量槽（2）槽底的高度；所述支撑柱（63）上还设置有拉簧（631），所述拉簧（631）一端与所述支撑柱（63）连接，另一端与所述挑管杠杆（62）靠近杠杆回料端（622）一侧的杆体连接，所述拉簧（631）用于始终给所述挑管杠杆（62）一个逆时针旋转的力。

3.根据权利要求2所述的用于核燃料棒包壳管的测长装置，其特征在于，所述标定装置（6）还包括限位柱，所述限位柱一端与所述支撑平台（1）固定连接，用于限制所挑管杠杆（62）的杠杆回料端（622）的下行位置，所述限位柱的高度低于所述支撑柱（63）的高度。

4.根据权利要求1所述的用于核燃料棒包壳管的测长装置，其特征在于，所述测量装置（7）包括测长机体（71）和第二动力装置，

所述测长机体（71）包含有腔体以及面向被测物体伸出的长度测头（711），所述长度测头（711）用于与被测物体接触；

所述第二动力装置用于通过第二传动装置带动所述测长机体（71）前后运动；所述第二传动装置包含齿轮（721）、齿条（722）和弹簧（723）：

所述齿轮（721）与所述步进电机连接；

所述齿条（722）沿所述测长机体（71）运动方向设置在所述测长机体腔体（712）内并与所述齿轮（721）噬合；

所述弹簧（723）一端与所述齿条（722）固定连接，另一端与所述测长机体（71）的前进方向的腔体内壁连接；所述弹簧（723）与所述齿条（722）连接的一端设置有力传感器，所述力传感器用于感受所述弹簧（723）的压力。

5.如权利要求4所述的用于核燃料棒包壳管的测长装置，其特征在于，还包括设置在所述测长机体（71）底部的位移检测装置（73），所述位移检测装置（73）用于测量所述测长机体（71）的位移。

6.如权利要求4所述的用于核燃料棒包壳管的测长装置，其特征在于，所述位移检测装置（73）为容栅式位移传感器。

7.如权利要求4所述的用于核燃料棒包壳管的测长装置，其特征在于，所述第二动力装置为步进电机。

8.根据权利要求1所述的用于核燃料棒包壳管的测长装置，其特征在于，所述出料端（55）还设置有第三限位翻转块（57），所述第三限位翻转块（57）竖起时用于挡住所述被测包壳管，落下时使得所述被测包壳管滚向所述出料架（4）。

9.根据权利要求1所述的用于核燃料棒包壳管的测长装置，其特征在于，所述支撑平台（1）的上表面为大理石。

10.根据权利要求1所述的用于核燃料棒包壳管的测长装置，其特征在于，所述第一动力装置为交流伺候电机。