定位格架G因子自动测量机

　　一、引言

　　定位格架G因子自动测量机用于大亚湾核电厂核燃料组件定位格架的G因子自动测量。以往大亚湾核电厂使用的核燃料及核燃料定位组件都是由法国提供的,为了尽快地实现核电厂的核燃料及其定位组件的国产化,提高我国核电工业的技术水平,我们受核电工业总公司国营812厂的委托,研制了一台达到并超过法国现有水平,能完全实现自动测量的定位格架G因子自动测量机,主要技术指标如下:

　　分辨力: 1μm;测量不确定度:σ≤4μm;测量重复性:σ≤2μm;测量速度:对整个格架每对刚凸的高度差(528个差值)的测量时间≤1小时。

　　定位格架G因子值为定位格架板刚凸高度差的平均值及标准偏差的均方根值。定位格架俯视图如图1。

　　二、测量机的组成

　　参见图2,该测量机由床身5、数控回转工作台4、测量部件1、计算机7、电器控制系统2、定位格架3及精密光栅传感器6组成。各部件的主要功能如下:

　　床身是一台长2000mm,高1600mm,宽1200mm的精密仪器,由两组直流电机通过摩擦机构驱动X、Y方向的工作台移动,其移动量由两组500mm、270mm精密光栅传感器反馈控制。由于X、Y方向导轨是滚动导轨,其摩擦力很小,反应快。工作台由摩擦轮驱动,具有一旦碰到意外也不致毁坏电机、传动机件等部件的优点。Z方向的运动由步进电机和曲柄连杆机构驱动,其目的是为了测量部件在Z方向定位正确、速度快,并减少测量部件在运动始末阶段由加速度带来的冲击力,提高了仪器在测量中的稳定性。

　　数控回转工作台用步进电机驱动,以光电开关作为零位,在每90°的工位转动中,定位误差小于1′。测量部件由两组平行片簧测差机构,通过电感传感器同时快速准确测量两组单元的刚凸高度差。

　　计算机显示直观清晰实用的图形界面,简单方便地控制各部件的运动定位、仪器参数的标定以及测量数据的采集、处理、显示及打印。

　　电器控制系统为各个部件提供安全、可靠的动力,控制各执行件的运动和安全保护。

　　三、测量原量

　　当工作台在计算机的控制下,运动到测量位置时,测量部件在床身的步进电机驱动下,通过曲柄连杆机构进入定位格架栅元中(图3)。当测量部件的上测头6和下测头8进入栅元后,上导轨1向左移动,上测头6碰到上刚凸7后,上导轨1就停止运动,作为刚凸对的定位基点。由于电感传感器4通过传感器座3固定安装在下测头座5上,与下测头8连成一体。在电传感器4的测力作用下,下测头8向左运动,碰到下刚凸9时,电感传感器4即精确地测出两刚凸之间的高度差。