DD268904A1

DD268904A1 - Anordnung geraetetragender manipulatorbewegungseinheiten an einem manipulator

Info

Publication number: DD268904A1
Application number: DD84270799A
Authority: DD
Inventors: Peter Popp; Mattias Eberlein
Original assignee: Zittau Ing Hochschule
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1989-06-14

Abstract

Die Erfindung beinhaltet eine Anordnung geraetetragender Manipulatorbewegungseinheiten an einem Manipulator zur fernbedienten Handhabung von Geraeten fuer die Reinigung, Pruefung, Reparatur und ggf. Fremdkoerperbewegung von/aus Behaeltern, insbesondere Reaktordruckbehaeltern, mit dem Ziel, die vergleichsweise bisher in Anspruch genommenen Pruef- und Bearbeitungszeiten zu verkuerzen und so die Verfuegbarkeit von Kernreaktoren zu erhoehen und einen umfassenden Strahlenschutz des Personals zu gewaehrleisten. Aufgabe ist es dabei, eine groessere Anzahl an Geraeten aufzunehmen und gleichzeitig oder nacheinander ohne gegenseitige Behinderung einsetzen zu koennen, um die wechsel- und umruestfreie Einsetzbarkeit des Manipulators zu ermoeglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess mit einer in der Figur 3 beispielhaft dargestellten Anordnung von Manipulatorbewegungseinheiten geloest, indem die geraetetragenden Manipulatorbewegungseinheiten auf und unter einer vertikal verfahrbaren Traegereinheit des Manipulators behinderungsfrei verteilt und in einer oder mehreren Ebenen uebereinander angeordnet werden, derart, dass das Uebereinanderanordnen mittels einheitlich ausgelegter Adapter erfolgt, wobei die Reihenfolge der geraetetragenden Manipulatorbewegungseinheiten beliebig waehlbar ist.

Description

Titel der Erfindung

Anordnung gerätetragender Manipuiatcrbewegungseinheiten an einem Manipulator.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der fernbedienten Handhabung von Geräten zur Reinigung, Prüfung und Reparatur von rotationssymmetrisohen Behältern, insbesondere von Reaktordruckbehältern in Kernkraftwerken sowie ggf. Fremdkörperbergung aus diesen mittels Manipulator.

Charakteristik der bekannten teohnisohen Lösungen

Reaktordruokbehälter in Kernkraftwerken bedürfen aus Sicherheitsgründen der zyklischen Prüfung ihrer Wandung. Dazu ist oft eine Reinigung der Behälteroberflache notwendig. Die durch die Prüfung ermittelten Befunde müssen, soweit sie die Sioherheitsanforderungen beeinträchtigen, bearbeitet und ggf. beseitigt werden. Fremdkörper, die während des geöffneten Zustandes in den Reaktordruckbehälter gelangen, sind vor dem Verschließen des Reaktordruokbehälters zu entfernen. Durch das Vorhandensein ionisierender Strahlung sind aus Strahlensohutzgründen diese Arbeiten an Reaktordruckbehältern ferngesteuert und zumeist unter Wasser durchzuführen.

Ferngesteuerte Vorrichtungen zur Prüfung und/oder Bearbeitung von Reaktordruokbehältern sind in verschiedenen Ausführungsfornien bekannt. Ihnen ist gemein, daß sie zumeist nur eine geringe Anzahl von Geräten, z. B. Prüf- oder Bearbeitungsgeräte, gleichzeitig aufnehmen und handhaben können, so daß ihre Einsetzbarkeit auf wenige Aufgaben bzw. nur auf bestimmte Bereiche des Reaktordruckbehälters beschränkt bleibt oder zeitaufwendige Wechsel von Geräten, teilweise verbunden mit Umrüstungen der Verrichtung, erforderlich sind, die zur Verlängerung der Stillstandszeiten der Kernreaktoren führen.

So nehmen die aus DE OS 2 256 653, DE OS 2 417 822, DE OS

2 440 962, DE OS 2 502 968, DE OS 2 547 472, DE OS 2 733 946, DE OS 2 810 487, DE OS 2 830 908, DE OS 2 930 389, DE OS

3 142 500, DE OS 3 235 297, US-Patent 3,862,578 und US-Patent 4,169,758 bekannten Vorrichtungen, einschließlich der in den US-Patenten 4,149,932, 4,149,933, 4,149,934, 4,149,935, 4,165,254, 4,174,999 und 4,196,049 beschriebenen Vorrichtung nur eine geringe Anzahl an Geräten gleichzeitig auf und verfügen über keine erkennbare Möglichkeit, derart viele Prüf- und Bearbeitungsgeräte aufnehmen und gleichzeitig oder nacheinander ohne gegenseitige Behinderung einsetzen zu können, daß ein wechsel- und umrüstfreier Einsatz der Vorrichtungen für die wesentlichen Einsatzaufgaben an Reaktordruckbehältern gewährleistet wird.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist eine Anordnung von gerätetragenden Manipulatorbewegungseinheiten an einem Manipulator zu schaffen, die die Aufnahme und den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Geräte, z. B. Prüf- und Bearbeitungsgeräte, ohne gegenseitige Behinderung ermöglicht, so daß eine wechsel- und umrüstfreie Einsatzbarkeit des Manipulators für die wesentlichen Einsatzaufgaben an Reaktordruckbehältern gewährleistet wird. Dabei ist es Ziel der Erfindung, die vergleichsweise bisher in Anspruch

genommenen Prüf- und Bearbeitungszeiten zu verkürzen und so die Verfügbarkeit der Kernreaktoren zu erhöhen, einen umfassenden Strahlenschutz des Personals zu ermöglichen sowie zur Gewährleistung der nuklearen Sicherheit von Kernkraftwerksanlagen beizutragen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gerätetragender Manipulatorbewegungseinheiten an einem Manipulator zu entwickeln, mit der eine größere Anzahl an Geräten aufgenommen und gleichzeitig oder nacheinander eingesetzt werden kann * und die dadurch ein Wechseln der Geräte und das häufig dazu erforderliche Umrüsten der Verrichtungen vermeidet, unabhängig von den durchzuführenden Einsatzaufgaben des Manipulators an den jeweiligen Reaktordruokbehälterbereichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe daduroh gelöst, daß die gerätetragenden Manipulatorbewegungseinheiten auf und unter der vertikal verfahrbaren Trägereinheit eines Manipulators behinderungsfrei verteilt und in einer oder mehreren Ebenen übereinander angeordnet werden, derart, daß das Ubereinanderanordnen mittels einheitlich ausgelegter Adapter erfolgt, wobei die Reihenfolge der gerätetragenden Manipulatorbewegungseinheiten beliebig wählbar ist.

Die Adapterplatten und die in verschiedenen AusfUhrungsformen gestalteten Distanzadapter verfügen über Längsbohrungen zur Aufnahme von Befestigungs- und Verbindungselementen, wobei die nicht näher ausgeführten Befestigungselemente mit den Rotationsständern verbindbar sind und so die Linear- und Teleskopeinheiten über die Adapterplatten und Distanzadapter in mittlerer bzw. langer AusfUhrungsform halten.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen ze:', gen:

Fig. 1 ein Vertikalsohnitt eines Reaktordruckbehälters mit Manipulator;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Reaktordruokbehälter mit Manipulator;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Trägereinheit mit gerätetragenden Manipulatorbewegungseinheiten;

Jig. 4 ein AusfUhrungsbeispiel für die Anordnung einer Lineareinheit auf einem Rotivtionsständer;

Fig. 5 ein Ausfuhrungsbeispiel für die Anordnung von zwei Lineareinheiten auf einem Rotationsständer;

Fig. 6 ein Ausfuhrungsbeispiel für die Anordnung von drei Lineareinheiten auf einem Rotationsständer;

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung von einer Teleskopeinheit auf einem Rotationsständer;

Fig. 8 ein Ausfuhrungsbeispiel für die Anordnung von zwei Teleskopeinheiten auf einem Rotationsständer;

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung von zwei Lineareinheiten und einer Teleskopeinheit auf einem Rotationsständer;

Fig. 10 ein AusfUhrungsbeii/p^J.el für die Anordnung von einer Teleskopeinheit unter der Trägereinheit an einer Drehgelenkeinrichtung und

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung von zwei Teleskopeinheiten unter der Trägereinheit an einer Drehgelenkeinriohtung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen den Reaktordruokbehälter 1 im geöffneten und von Reaktoreinbauten entleerten Zustand mit Manipulator.

Der Manipulator besteht aus einer Gestellführung 2, Einern aus Gestellrahmen 3, Gestellmasten 4 und Gestellkreuz 5 zusammengesetzten Gestell, einer Trägereinheit 6, Gegengewichten 7 und mehreren auf und unter der Trägereinheit 6 angeordneten gerätetragenden Manipulatorbewegungseinheiten, die nicht näher dargestellt sind.

Die Gestellführung 2 ist in Ringform ausgeführt und wird auf dem Reaktorflansch 8 mittels radial angebrachter Befestigungslaschen 9, Befeatigungsbolzen 10 und anderer nioht näher dargestellter Elemente zentriert und befestigt. Sie verfügt über eine ausgesparte Fr.hrungsbahn 11. Der Gestellrahmen 3 ist vorzugsweise als eokrahmenförmiges Gebilde mit vier speziell ausgebildeten Ecken ausgeführt, die an ihren seitlichen Stirnflächen die Laufräder 12 aufnehmen, welche in der Führungsbahn 11 der Gestellführung 3 rollen. Auf dem Gestellrahmen 3 befindet sich der Gestellantrieb 13, welcher die Rotationsbewegung des Gestells in der C-Aohse re ;lisiert. Unabhängig vom Gestellantrieb 13 arbeitet das Wegmeßsystem 14 für die C-Achse. Die achsmittige Zentrierung des Gestells erfolgt über Zentrierrollen 15, die am Gestellrahmen 3 befestigt sind.

Halterungen 16 am Gestellrahmen 3 dienen der Befestigung der Gestellmasten 4, die über das an ihren unteren Enden befestigte Gestellkreuz 5 miteinander verbunden sind. Das Gestellkreuz 5 setzt sich aus mehreren, der Anzahl der Gestellmasten 4 entsprechenden und gleichlangen Hohlprofilelementen zusammen. Jedes Hohlprofilelement des Gestellkreuzes 5 verfügt dabei an seinem äußeren Ende über gegen die Reaktordruokbehälterwand ausfahrbare Zentrierrollen 17, deren Aufgabe die bedarfsweise Ausrichtung und Abstützung des Gestells ist.

Auf den Halterungen 16 von zwei im gestreckten Winkel zueinander stehenden Gestellmaaten 4 sind die Antriebe 18 der Trägereinheit 6 angebracht, die als SeilzUge ausgelegt sind. Die Ai: triebe 18 arbeiten in Synchronität, womit eine waagerechte Lage der Trägereinheit 6 beim Bewegen in vertikaler Richtung der Z-Achse gewährleistet wird. Das Wegmeßsystem 19 für die Z-Achse befindet sich an einem der Führungsschlitten 20 der Trägereinheit 6, die mit den an den ⁿ-estellmasten 4 angebrachten Führungsschienen 21 Im Eingriff stehen und so eine exakte Führung der Trägereinheit 6 gestatten. Die Gegengewichte 7 bewirken ein verbessertes Bewegungs- und Positionierverhalten der Trägereinheit 6. Durch Seile 22 stehen sie mit der Trägereinheit 6 in Verbindung, wobei die Seile 22 über die Antriebe 18 geführt vrerden und ihre Seillänge so bestimmt ist, daß die Trägereinheit 6 ihre obere und untere Endlage erreichen kann. Zur Vermeidung von Pendelbewegungen werden die Gegengewichte 7 geführt.

Die Trägereinheit 6, bestehend aus einem Grundrahmen mit Verstrebungen, ist als Stabtragwerk ausgelegt und in ihrer Grundform dem Gestellrahmen 3 angepaßt. Funktionell realisiert sie mittels der Antriebe 18 das Verfahren der gerätetragenden Manipulatorbewegungseinheiten in der Z-Achse und nimmt diese sowohl auf ihrer Ober- als auch an ihrer Unterseite auf. Auf der Oberseite, in die Trägereinheit 6 eingelassen, befinden sioh dazu entsprechend ausgelegt< und in der Nähe der Ecken der Trägereinheit 6 angeordnete, drehbare Rotationsständer 23, die mit ihrer Anordnung auf der Trägereinheit 6 kurze Schubwege der gerätetragenden Manipulatorbewegungseinheiten in X- bzw. Y-Richtung zur Reaktordruckbehälterwand gestatten und einen behinderungsfreien Schwenkbereich gewährleisten. Der Rotationsständerantrieb 24 ist in der Trägereinheit 6 untergebracht. An der Unterseite der Trägereinheit 6 erfolgt die Befestigung der gerätetragenden Manipulatorbewegungseinrichtungen über angeflanschte Drehgelenkeinrichtungen, die in den Figuren 1 und 2 nicht näher dargestellt sind.

Die Figur 3 zeigt eine mögliche Anordnungsvariante von gerätetragenden Manipulatorbewegungseinheiten an der in Seitenansicht dargestellten Trägereinheit 6. Auf der Oberseite der Trägereinheit 6 befinden sich verteilt angeordnet mehrere feft installierte Rotationsständer 23, die als Koppelstellen für die darauf zu befestigenden gerätetragenden Manipulatorbewegungseinheiten, in diesem Fall von Lineareinheiten 25, ausgelegt sind.

Die Lineareinheiten 25 realisieren horizontale Bewegungen in der X- bzw. Y-Achse zur Positionierung der entsprechenden, nicht näher dargestellten Prüf- und Bearbeitungsgeräte an der Reaktordruckbehälterwand, welche an die Stirnseiten der Schubeleraente 26 der Lineareinheiten 25 angebracht werden. Auf Grund ihrer bewußt kurz gehaltenen Schubwege wei '.en die Lineareinheiten 25 vorzugsweise für Einsatzaufgaben am hohlzylindrischen Teil des Reaktordruckbehälters eingesetzt. Ihre Befestigung auf den Rotationsständern 23 erfolgt so, daß zwei stirnseitig an die Lineareinheit 25 angebrachte und mit jeweils einer Bohrung für die Durchführung des Schubeleraentes

26 Versehens Adapterplatten 27 Längsbohrungen aufweisen zur Aufnahme von Befestigungselementen, welche durch diese Längsbohrungen geführt und mit dem Rotationsstänier 23 verbunden werden. Erfolgt die Anordnung mehrerer Lineareinheiten 25 übereinander, wie in Figur 3 dargestellt, so werden verlängerte Befestigungselemente durch die Längsbohrungen der übereinanderetehenden Adapterplatten 27 mit dem Rotationsständer 23 verschraubt. Auf diese Weise ermöglichen die Adapterplatten

27 und die nicht näher dargestellten Befestigungselemente ein Übereinanderanordnen von Lineareinheiten 25 auf den Rotationsständern 23.

Unter der Trägereinheit 6 werden vorzugsweise Teleskopeinheiten 28 angeordnet, z. B. zur Realisierung der Einsatzaufgaben am rotationsellipsoidisch ausgeführten Reaktordruokbehälterboden. Die dazu erforderliche Neigbewegung B erhalten die Teleskopeinheiten 28 von Drehgelenkeinriohtungen 29, welche an der Unterseite der Trägereinheit 6 angeflanscht

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sind und über einen Verbindungsadapter 30 die Teleskopeinheiten 28 an deren Rückseite aufnehmen. Bei der Anordnung mehrerer Teleskopeinheiten 28 übereinander an einer Drehgelenkeinriohtung 29 wird die Verbindung der Teleskopeinheiten 28 über die beidseitig an jeder Teleskopeinheit 28 vorhandenen Adapterplatten 31 hergestellt mittels nicht näher ausgeführter Verbindungselemente, die durch die Längsbohrungen der übereinanderstehenden Adapterplatten 31 geführt und verschraubt werden. Soweit erforderlich, können zwischen den Teleskopeinheiten 28 Distanzadapter (kurze Ausführung) 32 angebracht werden.

Die Figuren 4 bis 11 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für Anordnungsvarianten von Lineareinheiten 25 und Teleskopeinheiten 28 auf bzw. unter der Trägereinheit 6.

In Figur h wird die Anordnung einer Li.noareinher.t 25 auf einem flotationsständer 28 gezeigt.

In Figur 5 ist die Anordnung mit zwei übereinanderliegenden Lineareinheiten 25 auf einem Rotationsständer 23 dargestellt.

Schließlich zeigt Figur 6, in welcher Weise drei Lineareinheiten 25 übereinander auf einem Rotationsständer 2-¹ angeordnet werden, können.

In Figur 7 wird ein Ausführungsbeispiel zur Anordnung einer Tele3kopeinheit 28 auf einem Rotationsständer 23 gezeigt. Diese Anordnung ist auf Grund der langsn Schubwege der Teleskopeinheit 28 vorzugsweise geeignet für Einsatzzwecke an den Rohranschlußstutzen des Reaktordruckbehälters 1, bei denen die Prüf- und Bearbeitungsgeräte in die Rohranschlußstutzen eingeführt werden müssen. Die Anordnung der Teleskopeinheit 28 auf dem Rotationsständer 23 muß dabei so erfolgen, daß für die zur Prüfung und Bearbeitung der Rohranschlußstutzen angekoppelten Geräte ein ausreichender Freiraum

zur Oberkante der Trägereinheit 6 gewährleistet wird. Dieser notwendige Höhenabstand zur Trägereinheit 6 wird duroh Distanzadapter (lange Ausführung) 33 erreioht. Die Distanüadapter (lange Ausführung) .'J3 verfügen in analoger Weise zu den Adapterplatten 30 der Teleskopeinheit 28 Längsbohrungen, durch die die nicht näher dargestellten Befestigungselemente geführt und mit dom Rotationsständer 23 verbunden werden.

Ist der Einratz mehrerer Teleskopeinheiten 28 erforderlich, so besteht, wie in der Figur 8 dargestellt, die Möglichkeit des Übereinanderanordnens. Auch hier erfolgt die Befestigung der übereinanderliegenden Telsskopeinhciten 28 auf dem Rotationsständer 23 mittels nicht näher ausgeführter Bef eatigungelemente, die durch die Längs bohrungen eier Adapterplatten 31 und der zwischengefügten Distanzadapter 33 geführt und mit dem Rotationsständer 23 verbunden werden.

In Figur 9 wird ein AusfUhrungsbeispiel für eine kombinierte Anordnung von Lineareinheiten 25 und Teleskopeinheiten 28 auf einem Rotationsständer 23 gezeigt, bei der Distanzadapter in mittlerer Ausführung 3k als Zwischenglied zwischan Lineareinheit 25 und Teleskopeinheit 28 Verwendung finden. Die Befestigung dieser kombinierten Anordnung auf dem Rotationsständer 23 erfolgt nach dom gleichen Prinzip wie bei den zuvor beschriebenen Anordnungen von gerätetragenden Manipulatcrbewegungseinheiten mittels nicht näher dargestellter Befestigungselemente in den Längsbohrungen der Adapterplatten 27, 31 und der Distanzadapter (mittlere Ausführung) 3k und deren Verbindung mit dem Rotationsständer 23.

Die Figur 10 zeigt ein Ausführungebeispiel für die Anordnung von einer Teleskopeinheit 28 unter der Trägereinheit 6 an einer Drehgelenkeinrichtung 29, während Figur 11 die Anordnung von zwei Teleskopeinheiten 28 an einer Drehgelenkeinrichtung 29, ebenfalls unter der Trägereinheit 6, darstellt, wobei die Telskopeinheiten 28 über Distanzadapter (kurze Ausführung) 32 in Verbindung stehen.

Claims

10

Erfjndung3an3pruoh

1 . Pi λ Ordnung gerätetragender Manipulatorbewegungseinheiten an einem Manipulator, der eine speziell ausgebildete, in vertikaler Richtung verfahrbare und mit Koppeiste len für die Aufnahme von gerätetragenden Manipulatorbewegungseinheiten an der Ober- und Unterseite versehene Trägereinheit aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere gerätetragende Manipulatorbewegungseinheiten in Form von Lineareinheiten (25) und Teleskopeinheiten (28) auf und unter der Trägereinheit (6) behinderungsfrei verteilt und in einer oder mehreren Ebenen übereinander angeordnet sind, derart, daß das Übereinanderanordnen und Befestigen der gerätetragenden Lineareinheiten (25) und Teleskopeinheiten (28) an den Rotationsständern (23) auf der Trägereinheit (6) vorzugsweise mittels Adapterplatten (27, 31)ι Distanzadapistn (33, 3*0 in mittlerer und lauter Ausführungsform und nicht näher ausgeführter Befestigungselemente erfolgt, wobei die Reihenfolge beim Übereinanderanordnen von Lineareinheiten (25) und Teleskopeinheiten (28) beliebig wählbar ist sowie die Befestigung der Teleskopeinheiten (28) unter der Trägereinheit (6) mittels Verbindungsadapter (30) an Drehgelenkeinrichtungen (29) erfolgt und mehrere übereinander angeordnete Teleskopeinheiten (28) vorzugsweise durch nicht näher ausgeführte Verbindungselemente und Distanzadapter (32) in kurzer AusfUhrungsform zusammengehalten werden.

2. Anordnung gerätetragender Manipulatorbewegungseiriheiten nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Adapterplatten (27, 3D und die Distanzadapter (32, 33, 3*0 in verschiedenen Ausführungsformen Längsbohrungen zur Aufnahme nicht näher ausgeführter Beiestigungs- und Verbindungselemente besitzen.

3. Anordnung gerätetragender Manipulatorbewegungseinheiten nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die nicht näher ausgeführten Befestigungselemente mit den Rotationsständern (23) verbindbar sind und so die Lineareinheiten (25) und Teleskopeinheiten (20) über die Adapterplatten (27, 31) und Distanzadapier (33, 34) in mittlerer und langer Ausführungsforra halten.

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