​GBT 45523.2-2025 英文版翻译版 放射性物质远程操作装置　第2部分：机械式主从机械手

GB/T 45523.2-2025 英文版/翻译版 放射性物质远程操作装置　第2部分：机械式主从机械手

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1范国

本文件规定了机械式主从机械手的结构和功能、技术要求和检验要求。

本文件适用于在电离辐射环境中使用的远程操作机械式主从机械手的设计,制造和应用。

规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用面构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 45523.1 放射性物质远程操作装置第1部分:通用要求

EI/T1096 密封箱室密封性分级及其检验方法EJ/T 1175.1 密封箱室部件 第1部分:手套接盘,封袋接盘,手套孔盖、封袋孔盖,密封环及可互

换件密封箱室部件 第2部分:手要,煤封袋、剑式机械手护套及主从机械手护套EJ/T 1175.2EJ/T 1175.3密封箱室部件 第3部分,转运装置--平板门、气(闸小室,双盖转运装置,废物桶

密封连接机构

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GB/T 45523.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

顶出装置 ejection device

用于松开能互换的部件(如护套或密封元件),并用另一部件替代它,且不破坏密封完整性的装置。

3.2

护套组件giter assembly

-端配装密封联接件,另一端配装支承环或可扩展型环的护套，

3.3

更换装置replacement device

位于热室内部,用于连接或拆卸远程操作装置的某些部件(如夹钳,夹爪、专用工具等)的机械装置。

4 结构和功能

4.1结构

4.1.1 机械式主从机械手是安装在具有屏蔽的密封箱体壁上的固定设备。其包含三个主要部件:主动臂、从动臂和连接管，连接管配装有连接主动和从动臂的机械部件，

4.1.2 连接管通常穿过密封箱室水平安装。其结构应保证将主动臂产生的运动,力和扭矩分别传递给从动特和夹钳。

4.1.3 机械手应能将从动臂上的力反馈到主动臂。传动机构的运动应是可逆的,并能在所有位置双向

传递力和扭矩。

4.1.4 根据最终用途(安装在y热室或 a-y热室)的不同,确定选择非密封型连接管或密封型连接管。从动臂可配装护套(应符合E/T1175.1和EJ/T1175.2的要求),用于防止自身污染或保持热室密封。央钳的夹爪或整个夹钳组件应能实现远程拆卸和更换。

4.1.5 主动臂和从动臂按运动同步的要求布置。主动臂上设置了若干附加部件,包括平衡重、制动装置和/或在主动臂与从动臂之间实现相对运动或位置偏移(即变位运动)的电动装置。

4.2 功能

4.2.1 按照 GB/T 45523.1的规定,机械式主从机械手分为两类:机械式伸缩管主从机械手和机械式关节主从机械手,见图1。机械式主从机械手适于执行复杂操作,一般成对安装,适用于各种尺寸,屏蔽墙由不同屏蔽材料制成的热室中。

机械式主从机械于

机械式忡缩管主从机械手

机械式关节主从机械手

从动臂不可远程拆换

以动臂可选程拆换

图1>机械式主从机械手的分类

4.2.2 机械式伸缩管主从机械手是大型热室的主要操作装置。机械式伸缩管主从机械手传递的力可调节至达到手工操作所需力的最大量级。当要求传递的力大于机械式关节主从机械手所能传递的力时,可考虑选择短臂型的机械式伸缩管主从机械手。在高度受限的热室中,也可选择具有双伸缩管从动臂的紧凑型主从机械手。从动臂不能远程拆卸和更换的机械式伸缩管主从机械手(见图2),维修时,从动臂从热室操作区抽出。对从动臂能远程拆卸和更换的机械式伸缩管主从机械手进行维修时,将从动臂通过转运装置移出热室，转运装置应满足E/T1175.3的要求。

4.2.3 机械式关节主从机械手(见图 3)是具有较厚屏蔽墙的热室的主要操作装置。能传递中等大小的力。机械式关节主从机械手的尺寸较小,工作空间也较小。但与剑式机械手相比较,机械式关节主从机械手可提供较大的工作空间和更高的操作灵活度。

5技术要求

5.1 一般要求

5.1.1 应满足 GB/T 45523.1 的要求。

5.1.2 应根据机械式主从机械手的选型和应用确定设计参数，

5.1.3 机械式伸缩管主从机械手的特点如下:

安装在厚度大的屏蔽墙内:a)

h)操作空间较大:

具有较大的负载能力(可达45 kg):c)

d) 可提供两种维修方案(从操作间内整体拆卸和更换或在热室内远程拆卸和更换从动臂):e)与机械式关节主从机械手相比可提供更多的功能选项。

5.1.4 机械式关节主从机械手的特点如下:

a) 操作空间有限(操作深度一般为1000 mm,操作高度一般为 500 mm);h)负载能力一般(可达 12 kg):

c)维修通道受限(在操作间拆卸和更换)。

5.2 运动系统

5.2.1 机械式主从机械手应能实现7个运动,包括X向,Y向,Z向3个直线运动,夹钳俯仰,夹钳扭转、方位旋转3个旋转运动和1个夹紧运动,见图4。

5.2.2 机械式伸缩管主从机械手通过伸缩管的上下移动来实现沿Z轴方向的运动。机械式伸缩管主从机械手应配置X 向运动(左右运动)和Y向运动(前后运动)的电动变位,还应包含】个由双伸编管来实现的Z向(上下运动)电动延伸,此电动延伸量称为扩展行程。变位运动增大了从动臂的活动范围,同时使主动臂保持在一个有利的人机工程学位置。机械式伸缩管主从机械手可有以下两种不同的运动传递方式:

a)从动臂不能拆卸和更换,其主动臂与从动臂之间的机械连接通过钢丝绳或钢带实现:b)从动臂能拆卸和更换,其钢丝绳或钢带连接在连接管与机械臂的水平交汇点处中断,在该点的运动传递通过旋转轴和齿轮来实现，其主动臂也能拆卸和更换。

5.2.3 机械式关节主从机械手在Z轴方向上的运动通过绕肩部轴和绕肘部轴的两个旋转运动组合来

实现(见图5),可在上臂配置电动或机械的变位运动。

5.5灵活度

灵活度指标不易量化,与空载力(摩擦力、动态质是等,见5.6)、过度挠曲等相关,并可通过采用动作平稳、游隙(见 5.7)最小和良好的操作人员人机工程学设计等措施加以改善。通过减小空载条件下操作人员所需克服的摩擦力可提高机械手的灵活度。机械手的灵活度随承受的负载增大而下降。

5.6 空载力和扭矩

5.6.1 空载力和扭矩宜小于最大负载能力的1%~2%。其影响因素包括负载能力,机械手总体设计钢丝绳和钢带张力、护套、密封圈等。

5.6.2空载力和扭矩应按照附录点中的测量方法进行测量。

5.7 挠曲和游院

5.7.1 挠曲和游隙宜尽量小。设计宜综合考忠提高部件刚性导致的重量增加以及游隙消除机构带来的摩擦。

5.7.2 挠曲和游隙应按照附录A中的测量方法进行测量。

5.8 平衡

5.8.1 在操作范围内各点均达到空载平衡是主从机械手的一个重要特性,它可使操作人员在不同位置上的操作灵活度基本相同且疲劳最小。

5.8.2 一般通过安装在主动臂上(有时也安装在从动臂上)的可调节的平衡重来实现平衡。5.8.3主从机械手有两类平衡设计:

a)基本平衡(空载,对所有运动的参照位置进行优化):

b)扩展平衡,实现所有有效位置上的空载平衡。

5.8.4 对于能拆卸和更换手臂的主从机械手,主动臂可与各种长度的从动臂搭配。然后通过增加或减少适当的平衡重调整平衡。

5.11.1.2 护套下端设计

5.11.1.2.1 护套下端的设计宜考虑机械手将完成的操作任务特性和不同机械手类型的特殊要求。5.11.1.2.2 设计时应确保护套波纹管的波数充足和管段布置良好,以适应从动臂在每个运动下实现完整动作,特别注意极限动作时的协调。应确保在极限动作时,护套材料任一部位均未拉伸至接近其弹性极限,以留出老化效应冗余。操作环境气氣,操作温度升高时出现磨蚀性粒子等会加速这种老化效应。5.11.1.2.3 夹钳上密封护套的末端结构如图 14 所示，如图 14 b)和图 14c)所示的结构,适用于用正向力拆卸和更换。在将末端执行器(夹钳或工具)连接到从动臂上时,可能会损坏护套,且护套材料在夹钳受力时也始终处于受力状态。

5.11.1.2.4 如图 15 所示为应用防护护套。

5.11.1.3 双层护套

5.11.1.3.1 当帘封箱室需要高纯度内部气氛(例如仅含有微量 H,O或 O,杂质的惰性气体)或在高a射线污染的环境中,可使用双层护套(见图16)。

5.11.1.3.2 双层护套先后分别固定在2个支承环上,再安装在一个形状特殊的密封环上(带两个或三个环槽的密封环,应符合 EI/T 1175.1的要求)，双层护套在实钳上的安装方式与单层护套相同。双层护套结构能用以净化夹层内的气体。夹层空间宜用密封室内的同种气体填充。

5.11.1.3.3 夹层内应保持负压,以便检测任何一层护套的泄漏,并安全更换已泄漏的护套。这种双层护套配置也能降低从动臂的污染风险。

5.11.1.3.4 双层护套组件与单层护套组件的更换方法类似。在此过程中,新、旧双层护套之间的空间利用图16中序号9的充气管道进行吹扫。

5.11.2.2 主动臂的末端结构

主动臂的末端配装有手柄,该手柄可以连接增力手柄或控制电驱动运动的控制盒。

5.11.3 电力供应系统

应为机械式主从机械手供应低压直流电。

5.11.4 其他辅助装置

5.11.4.1 顶出装置

5.11.4.1.1 顶出装置可在不破坏热室密封的情况下,将密封护套顶出,并更换上新的护套。

5.11.4.1.2 与安装在标准支承环上的护套配套使用的顶出装置有多种类型,其不同之处在于密封环的直径、密封环的类型(帶单凹槽,双凹槽或三凹槽),屏蔽墙的厚度或护套的类型(如单层护套或双层护套)。

5.11.4.1.3 顶出装置可分为机械式和气动式。

5.11.4.2 更换装置

5.11.4.2.1 更换装置是放置在热室内的一种专用机械部件,用于远程操作连接或拆卸远程操作装置的不同部件(特别是腕关节和末端执行器)。

5.11.4.2.2 在热室中,更换装置应布置在适当的操作区内,通常使用吊钩或提升设备来放置。一些常用的,典型的更换装置见附录B.

6检验

6.1 机械手的功能性试验及出厂验收检验都应在产品制造厂进行。出厂验收检验时应组装,并对其所有的功能进行检验,包括对机械手的全部功能进行检验。

6.2 应对从动臂,夹钳与从动臂密封护套,密封护套与手腕的连接进行远程更换检验,现场任意选取两台机械手满足互换性检验,且机械手整体应进行密封检验(含穿墙管)。

6.3 出厂验收检验时,应对机械手穿墙管和连接管的泄漏率进行检验,应通过安装主动臂和从动臂来验证穿墙管和连接管的功能性。