ISO 17874-3-2011 Remote handling devices for radioactive materials - Part 3 Electrical master-slave manipulators《放射性物质远程处理设备 第3部分 电动仿效机械手》.pdf

1、 Numro de rfrence ISO 17874-3:2011(F) ISO 2011NORME INTERNATIONALE ISO 17874-3 Premire dition 2011-11-01 Dispositifs de manipulation distance pour matriaux radioactifs Partie 3: Tlmanipulateurs matre-esclave lectriques Remote handling devices for radioactive materials Part 3: Electrical master-slave

2、 manipulators ISO 17874-3:2011(F) DOCUMENT PROTG PAR COPYRIGHT ISO 2011 Droits de reproduction rservs. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie

3、 et les microfilms, sans laccord crit de lISO ladresse ci-aprs ou du comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.org Web www.iso.org Publi en Suisse ii ISO 2011 Tous droits rse

4、rvsISO 17874-3:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos . iv Introduction . v 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives . 1 3 Termes et dfinitions 1 4 Champ dapplication . 4 5 Caractristiques gnrales 4 6 Exigences . 5 6.1 Aspects gnraux 5 6.2 Mouvements . 6 6.3 Capacit

5、en charge 7 6.4 Longueur du bras esclave 7 6.5 Forces, couples et longueurs 7 6.6 Caractristiques de conception . 8 6.7 Friction (ou forces de frottement) 15 6.8 Dformation sous charge . 16 6.9 Vitesses 17 6.10 Dimensions des pinces doigts parallles (pinces standards) . 18 6.11 Systme dasservissemen

6、t lectrique 19 7 Fonctionnalits optionnelles 24 8 Pilotage . 25 8.1 Bras matre . 25 8.2 Poste de commande 27 9 Units esclaves et porteurs 29 10 Pinces et outils spciaux 32 11 Critres de slection . 34 12 Essais . 34 13 Cellules pour essais inactifs 34 Annexe A (informative) Caractristiques de prototy

7、pes et appareils exprimentaux non couverts par la prsente partie de lISO 17874 . 35 Annexe B (informative) Systmes de tlvision 37 Bibliographie . 40 ISO 17874-3:2011(F) iv ISO 2011 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganisme

8、s nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et

9、 non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment aux rgles donnes dans les Directives

10、 ISO/CEI, Partie 2. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins

11、des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur ex

12、istence. LISO 17874-3 a t labore par le comit technique ISO/TC 85, nergie nuclaire, technologies nuclaires, et radioprotection, sous-comit SC 2, Radioprotection. LISO 17874 comprend les parties suivantes, prsentes sous le titre gnral Dispositifs de manipulation distance pour matriaux radioactifs: Pa

13、rtie 1: Exigences gnrales Partie 2: Tlmanipulateurs matre-esclave mcaniques Partie 3: Tlmanipulateurs matre-esclave lectriques Partie 4: Tlmanipulateurs tlcommands Partie 5: Pinces de manipulation distance ISO 17874-3:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs vIntroduction La prsente partie de lISO 17874

14、concerne les tlmanipulateurs matre-esclave lectriques utiliss pour les applications nuclaires. Ce sont des dispositifs de tlmanipulation usage gnral utiliss pour remplacer les bras et les mains dans les endroits dangereux ou inaccessibles pour le personnel (gnralement derrire une paroi blinde). Les

15、tlmanipulateurs matre-esclave lectriques furent lorigine dvelopps pour les cellules de haute activit, de grande dimension, dans un objectif de recherche et le dveloppement sur les lments combustibles des racteurs nuclaires. Leur usage sest maintenant gnralis dautres utilisations nuclaires, telles qu

16、e le retraitement, les acclrateurs et le dmantlement des anciennes installations nuclaires. Un autre domaine dapplication concerne les manipulateurs embarqus sur des vhicules permettant des oprations de rcupration de sources ou dobjets contamins, suite des incidents ou accidents nuclaires. Les tlman

17、ipulateurs matre-esclave lectriques ncessitent parfois une adaptation ou une conception spciale pour rpondre des applications non nuclaires. La prsente partie de lISO 17874 ne traite aucune des exigences spcifiques ces domaines, mme si les concepteurs peuvent tirer parti de certains composants norma

18、liss dvelopps dans le secteur nuclaire afin, le cas chant, de raliser des conceptions efficaces et cot rduit en vue dautres applications. La prsente partie de lISO 17874 est conue comme une aide aux concepteurs dinstallations ou dquipements nuclaires ainsi quaux fabricants, utilisateurs et autorits

19、de sret. NORME INTERNATIONALE ISO 17874-3:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs 1Dispositifs de manipulation distance pour matriaux radioactifs Partie 3: Tlmanipulateurs matre-esclave lectriques 1 Domaine dapplication La prsente partie de lISO 17874 spcifie les principales caractristiques des tlmanipu

20、lateurs matre-esclave lectriques destins tre utiliss en milieu nuclaire. Elle dfinit les exigences de base relatives la conception des tlmanipulateurs matre-esclave lectriques, aussi bien pour des applications lintrieur qu lextrieur des installations nuclaires. La prsente partie de lISO 17874 ne con

21、cerne ni les prototypes, ni les appareils exprimentaux, ni les types obsoltes, prsentant des variantes de conception nincluant pas une ou des caractristiques essentielles du tlmanipulateur matre-esclave lectrique (par exemple le retour deffort). Des exemples de tels appareils et caractristiques spci

22、ales sont donns dans lAnnexe A. 2 Rfrences normatives Les documents de rfrence suivants sont indispensables pour lapplication du prsent document. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document de rfrence sapplique (y compris les vent

23、uels amendements). ISO 17874-1:2010, Dispositifs de manipulation distance pour matriaux radioactifs Partie 1: Exigences gnrales ISO 17874-2:2004, Dispositifs de manipulation distance pour matriaux radioactifs Partie 2: tlmanipulateurs matre-esclave mcaniques ISO 17874-4:2006, Dispositifs de manipula

24、tion distance pour matriaux radioactifs Partie 4: Tlmanipulateurs tlcommands 3 Termes et dfinitions Pour les besoins du prsent document, les termes et dfinitions suivants sappliquent. 3.1 tlmanipulateur matre-esclave lectrique systme reproduisant les mouvements de la main et du bras de loprateur au

25、moyen de bras matre et esclave isocinmatiques pourvus dun systme dasservissement bilatral (retour deffort) NOTE 1 Le mot bilatral se rapporte la proprit du systme de pouvoir tre dplac indiffremment en actionnant le bras matre ou le bras esclave. NOTE 2 Le bras esclave est gnralement embarqu sur un p

26、orteur (mobile). ISO 17874-3:2011(F) 2 ISO 2011 Tous droits rservs3.2 bras composant reproduisant les fonctions du bras humain, en respectant dans la plupart des cas la mme distribution et les articulations correspondantes NOTE Les articulations correspondantes comprennent lpaule, le bras, le coude,

27、 lavant-bras et le poignet. 3.3 axe direction dun systme de coordonnes cartsiennes dfinies depuis la position de loprateur, considr comme tant lorigine du systme NOTE Les axes suivants sont pris en compte: axe X: de la droite vers la gauche, le long de la paroi blinde; axe Y: en avant, vers lintrieu

28、r de la cellule blinde; axe Z: vers le plafond de la cellule blinde. 3.4 quilibrage caractristique permettant loprateur de maintenir le tlmanipulateur en position stable dans tout le volume de travail, tout en appliquant des forces ngligeables, par des moyens lectriques ou mcaniques (par exemple des

29、 contrepoids) 3.5 manche manchette flexible, spcialement conue pour assurer la protection du bras esclave contre la contamination NOTE Ce composant est aussi appel booting (tats-Unis). 3.6 poigne composant fix lextrmit du bras matre et saisi par loprateur, permettant le contrle des mouvements du tlm

30、anipulateur 3.7 indexage mouvement X, Y et Z dcalage lectrique rglable entre la position du bras esclave et la position correspondante du bras matre, permettant daugmenter lespace de travail et de minimiser la fatigue de loprateur 3.8 doigts (de pince) lments fixs lextrmit des pinces pour faciliter

31、la prhension des objets NOTE Les doigts peuvent tre dconnectables. 3.9 bras matre bras situ lextrieur de la cellule de haute activit et quip dune poigne sur laquelle agit loprateur 3.10 amplitude du mouvement tendue sur laquelle un mouvement peut tre ralis par un sous-ensemble mcanique ISO 17874-3:2

32、011(F) ISO 2011 Tous droits rservs 33.11 mouvement dorientation rotation autour de certains axes des pinces NOTE Suivant les axes considrs, on distingue trois mouvements de rotation: lvation ( ); rotation ( ); pivotement ou azimut ( ). 3.12 espace de travail volume de travail espace dans lequel lact

33、ion des pinces est possible, compte tenu de toutes les positions dans lesquelles les diffrents lments constitutifs du bras esclave du tlmanipulateur peuvent se dplacer 3.13 mouvement de positionnement mouvement effectuant un dplacement des pinces (ou du systme terminal de prhension) NOTE Suivant les

34、 axes considrs, on distingue trois mouvements diffrents: X, Y et Z. 3.14 PLZT lanthano-zirco-titanate de plomb (Pb) cristal lectro-optique utilis pour passer rapidement de polarisations linaires orthogonales des systmes de visualisation 3D 3.15 bras esclave bras situ lintrieur dune cellule de haute

35、activit, par exemple, et quip de pinces pour saisir les objets ou les outils, ou plac sur un porteur mobile 3.16 pinces systme de serrage fix lextrmit du bras esclave et compos dun actionneur et de doigts 3.17 lment de transmission lment mcanique qui transmet la force motrice ou les couples depuis l

36、es moteurs jusquaux sous- ensembles mcaniques mouvoir 3.18 porteur systme mobile permettant de dplacer et de positionner le bras esclave ou lunit esclave lintrieur de lespace de travail 3.19 isocinmatique proprit dun manipulateur dont les bras matre et esclave prsentent, depuis la base jusqu lextrmi

37、t libre, le mme type de mouvement (rotation ou translation) dans le mme ordre et avec les mmes orientations relatives ISO 17874-3:2011(F) 4 ISO 2011 Tous droits rservs4 Champ dapplication Les tlmanipulateurs matre-esclave lectriques sont spcialement utiliss lintrieur des btiments, dans les cellules

38、de haute activit vocation de recherche, les usines de retraitement des combustibles nuclaires, les stations de traitement des dchets, les acclrateurs, les machines de recherche sur la fusion et les grandes enceintes pour tout autre usage o de hauts niveaux dirradiation ou de contamination radioactiv

39、e sont prsents. Les oprations effectuer incluent lexploitation courante, lentretien, la rparation, les changes de composants de procd, les interventions, la dconstruction et le dmantlement. Les tlmanipulateurs matre-esclave lectriques sont adapts aux tches compliques exigeant une grande dextrit, sim

40、ilaires celles pour lesquelles un tlmanipulateur matre-esclave mcanique serait utilis, mais avec la possibilit de rduire les efforts perus par loprateur. Leur espace de travail peut tre grandement largi par lutilisation dun porteur. Les tlmanipulateurs matre-esclave lectriques cumulent la plupart de

41、s avantages des tlmanipulateurs matre-esclave mcaniques (particulirement la dextrit, voir lISO 17874-2) et des tlmanipulateurs tlcommands (notamment la mobilit, voir lISO 17874-4). En consquence, ils peuvent tre utiliss pour travailler dans des zones qui sont inaccessibles avec des tlmanipulateurs m

42、atre-esclave mcaniques fixes. Les objets lourds peuvent tre manipuls plus facilement quavec les tlmanipulateurs matre-esclave mcaniques par lutilisation dune servo-assistance, et en moins de temps quavec un tlmanipulateur lourd en utilisant une commande matre-esclave isocinmatique. Une paire de tlma

43、nipulateurs matre-esclave lectriques peut avantageusement tre installe la place de plusieurs paires de tlmanipulateurs matre-esclave mcaniques dans une cellule de haute activit quipe de hublots, sil nest pas ncessaire de travailler simultanment sur plusieurs postes (hublots). 5 Caractristiques gnral

44、es Un tlmanipulateur matre-esclave lectrique comprend gnralement quatre sous-ensembles caractristiques (voir Figure 1), savoir, un bras esclave, un bras matre, un pupitre de commande ou une console, et une armoire de commande. Le bras esclave et le bras matre sont habituellement ddis des charges uti

45、les diffrentes. Pour des applications spciales, deux armoires de commande sont fournies, une pour chacun des bras, par exemple si la commande du bras esclave doit tre place distance. ISO 17874-3:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs 5Lgende 1 bras esclave 2 bras matre 3 pupitre de commande (ou console

46、) 4 armoire de commande Figure 1 Tlmanipulateur matre-esclave lectrique Sous-ensembles En mode de travail standard, une force ou un dplacement est appliqu sur le bras matre, avec effet correspondant sur le bras esclave. Cependant, les bras matre et esclave doivent tre tous les deux rversibles, cest-

47、dire que si une force ou un dplacement est appliqu au bras esclave, le bras matre doit le suivre. En consquence, les transmissions de lactionneur doivent tre mcaniquement rversibles et le systme dentranement par moteur lectrique doit fournir un retour deffort de la charge applique au bras esclave vers loprateur, via la poigne du bras matre. Il doit tre possible dadapt