一种靶件切割装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于放射性同位素制备技术领域，具体涉及一种靶件切割装置。
【背景技术】
[0002]所有通过反应堆辐照用于生产放射性同位素的靶料都必须装在金属容器中焊接密封，特别是需要在高反应堆运行功率和长时间辐照条件下的靶料。这种送入反应堆辐照的装有靶料的密封金属容器通常称为靶件或同位素靶件，靶件的外形通常是圆柱体形，靶件的外壳一般由高纯铝或锆合金材料制成。
[0003]从反应堆中取出的辐照后的同位素靶件具有很强的放射性，需要在热室或屏蔽箱内用专门的切割装置打开，取出其中的靶料，转入特定的工艺系统或装置制备放射性同位素或制成放射源。由于靶件壳体材料在反应堆辐照后被活化，在对靶件实施切割的过程中，为防止切肩飞溅对工作场所造成放射性污染，往往需要进行无肩切割。
[0004]我国从20世纪60年代开始至今开展了放射性同位素研制与生产，由于各单位使用靶件的材料和靶件形状、规格尺寸等的差异，所用的同位素靶件切割装置的结构和功能差别较大，这些差别尤其在同位素靶件切割装置的核心部件-切割机构的结构和功能上体现明显。现有同位素研制与生产中使用的同位素靶件切割装置存在切割靶件的位置高度不可调(即只适用于长度固定的靶件切割)、切割时靶件易向上下窜动、切割噪音和振动较大、切割后靶件的切口变形量大的不足，往往导致卡刀而不能顺利完成切割、切口变形而难于取出内包装的靶料、靶件窜动引起靶件内的靶料(特别是粉状靶料)外溅和产生较多切肩而导致较大的放射性污染，而且均未有在事故(如停电及电气故障)状态下退刀取出靶件的功能，不能够对不同长度的靶件进行安全有效的切割。目前，尚未见具备故障发生时退刀取靶功能和适应不同长度靶件切割的同位素靶件切割装置的公开报道。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术中的同位素靶件切割装置存在只能对固定长度靶件进行切割而不能对不同长度的靶件进行安全切割、切割时靶件易向上窜动、切割噪音和振动较大、切割后靶件切口变形量大、易产生放射性污染的不足和不具备在事故(如停电或电气故障)状态下退刀取出靶件的功能，本发明提供一种靶件切割装置。
[0006]实现本发明的技术方案如下:
本发明的靶件切割装置，其特点是，所述的靶件切割装置包括切割机构、夹持机构、旋转机构、升降机构、机箱、控制器、空压机，其连接关系是，所述的切割机构置于机箱顶板上设置的限位槽内，夹持机构设置在机箱中层板面上，旋转机构、升降机构置于机箱内。所述的切割机构与机箱的顶面滑动连接，旋转机构、升降机构分别与机箱固定连接，夹持机构与旋转机构固定连接，夹持机构还通过管道与空压机气连接。所述的切割机构、夹持机构、旋转机构、升降机构、空压机分别与控制器电连接。
[0007]所述的切割机构包括电机1、支架、螺杆、刀架、刀片、圆锥销、辊杠、辊杠支架、插销、连接柱，切割机构的外形为水平放置的长方体形。所述的支架置于机箱的顶板上，支架由两块板架通过插销、连接柱拼接构成。支架一端的外侧固定设置有电机I，内侧依次设置有螺杆、刀架，支架另一端内侧固定设置有辊杠支架。所述的螺杆的一端与电机I的轴同轴心固定连接，另一端与刀架滑动连接，螺杆还通过轴承与支架滚动连接，刀架与支架滑动连接。在刀架上水平设置有圆片形的刀片，刀架与刀片通过圆锥销滚动连接。所述的刀架的内螺纹与螺杆的螺纹匹配设置。所述的辊杠支架上垂直设置有两个平行的辊杠，两条辊轴的轴心线分别与水平设置的刀片的垂直中心线之间的垂直距离相等。所述的电机I与控制器电连接。
[0008]所述的夹持机构包括气缸、夹持块、弹簧、活塞、气嘴，所述的旋转机构包括套筒、轴承、齿轮副、转轴、减速器、电机Π、圆环形的限位器，所述的升降机构包括滑轨、靶托架、丝杠、电机m、靶托，旋转机构与升降机构并排设置于机箱内，活塞、靶托架的外形均为L形，在机箱中层板底面上设置有定位槽，所述的气缸内侧对称设置有两个活塞，活塞的一端水平置于气缸内，另一端竖直置于气缸外。在活塞竖直端的顶部和中部依次固定设置有夹持块、弹簧，活塞与气缸滑动连接，弹簧与气缸固定连接，在气缸外侧对称设置有两个气嘴，气嘴通过软管与空压机气连接。
[0009]所述的套筒垂直贯穿机箱的中层板，在套筒的内壁上固定水平设置有两个结构相同的限位器，套筒的中部通过轴承与机箱滚动连接，套筒的上部与气缸的内侧底部固定连接，在套筒的下部固定设置有齿轮副的从齿轮，齿轮副的主齿轮固定设置在竖立的转轴的中部位置，转轴的顶端置于机箱的中层板底面上的定位槽内，转轴的下部通过轴承与机箱内置的支撑架滚动连接，转轴的底端与减速器的轴同轴心固定连接，在减速器下方固定连接有电机Π，电机Π与机箱内的底板固定连接。
[0010]所述的滑轨竖直固定设置在机箱一侧内壁上，靶托架的水平端与滑轨滑动连接，靶托架的竖直端置于套筒内的限位器的中心孔内，在靶托架的竖直端的顶部固定设置有靶托，在靶托内放置有垫块，在垫块内放置有靶件，靶托架的竖直端与限位器滑动连接，垫块与靶托、靶件分别匹配设置。所述的套筒、限位器、靶托架的竖直端、靶托、垫块、靶件的垂直中心线为同轴心设置。在靶托架的水平端的中部设置有滑动连接的竖直的丝杠，丝杠的顶端置于机箱的中层板底面上的定位槽内，丝杠的中下部通过轴承与机箱内置的支撑架滚动连接，丝杠的底端与电机In的轴同轴心固定连接，电机In与机箱内的底板固定连接。所述的丝杠垂直贯通靶托架的水平端的中部，靶托架设置的内螺纹与竖直的丝杠的螺纹匹配设置。所述的电机Π、电机m分别与控制器电连接。
[0011]所述的控制器、空压机置于热室外，切割机构、夹持机构、旋转机构、升降机构、机箱置于热室内。
[0012]本发明的靶件切割装置的简要工作原理是:利用热室的机械手将反应堆辐照后的靶件放在升降机构的靶托架上的垫块上，控制器指令电机m运行调节靶件的放置高度，利用压缩空气驱动气缸内对称设置的活塞相对运动将靶件夹紧，控制器再指令电机π在限定的旋转角度内交替作正转和反转，并通过齿轮副和套筒驱动被夹紧的靶件随气缸作限定角度的正向和反向往复旋转(电机Π的转角应确保靶件的单向旋转角度不小于180度，一般设置在185度-210度之间)，同时控制器指令电机I旋转并通过螺杆驱动刀架向靶件快速靠近，在靶件与刀片和两个辊杠三点接触后，电机I降速继续驱动刀架向靶件缓慢水平移动，刀片跟随靶件反向旋转，在刀片旋转挤压靶件和两个辊杠顶力的合力下，逐步将往复旋转的靶件切割打开。当出现停电或机械故障时，利用机械手拔出支架的插销和刀架上的圆锥销，将支架的一段沿连接柱推开一定角度和将刀片取下，再手动释放压缩空气以解除靶件夹持，将靶件安全取出。
[0013]本发明中利用了可往复旋转的对称结构设计的气动夹持机构和与靶件同一垂直轴心设置的靶托、垫块等部件，将不同直径的靶件始终固定在旋转轴心上，防止了靶件在切割过程中可能出现的上下窜动或振动，采用在限位槽内以靶件为中心水平滑动和由两部分拼接构成的切割机构，保证当刀片或辊杠任一方首先接触靶件后，另一方将通过支架在限位槽内不同方向上的滑动迅速向靶件靠近，逐步将靶件包围在刀片与两个平行的辊杠之间的中间，保证在刀片与辊杠相对运动的过程中刀片挤压切割靶件时不对旋转的靶件重心造成偏移或偏移量很小，消除了水平切割力导致靶件切口变形的主要因素，并通过拔出圆锥销去除刀片、拔出插销旋开支架和采用手动释放压缩空气以解除靶件夹持和包围，实现在断电或切刀与靶件咬合不能通过电机I驱动刀片退离靶件的情况下，能够方便用机械手取出被切割的靶件;采用升降机构调节靶件的切割高度和与靶件规格配合的垫块，使本发明适用于多种规格尺寸的辐照靶件的安全切割，并利用垂直设置的两个平行的辊杠与水平设置的圆片形刀片形成与直立的圆柱体形靶件三点接触，使靶件中心点与三个接触点连线形成的夹角分别约为120度，使靶件在切割过程中受力均匀而减少切口的变形量，消除了水平切割力导致靶件切口变形的主要因素，并消除了在断电或切刀与靶件咬合不能顺利完成切割和不能通过电机I驱动刀片退离