機械手清洗設備的制作方法

本發明屬于核燃料后處理技術領域，具體涉及一種機械手清洗設備，可用于對機械手手臂清洗去污。

背景技術：

在核領域，從事核科學研究及生產的實驗室及工廠對放射性物質進行操作均離不開核用機械手，它能夠通過適當的生物屏蔽將操作人員與危險環境隔開進行操作。其目的是使操作人員與被操作對象隔開，在保證操作人員及操作環境安全的前提下對放射性物質進行操作。

由于機械手從手手臂長時間工作于放射性環境下，為便于對其清洗檢修和保護機械零部件，通常在除夾鉗以外的手臂金屬結構外面有一個保護套，在檢修時將其拆除然后對其他部分清洗。因放射性環境的特殊性，機械手臂的清洗系統須考慮到以下幾點：

整個清洗過程必須在密閉包容的空間內進行，防止放射性氣氛外溢；

在對機械手臂清洗之前必須將沾污的機械臂保護套拆除并轉運出；

清洗系統應方便人員操作，有相應的觀察措施；

機械手臂清洗過程必須穩定可靠，保證機械臂安全、可靠、充分地被清洗。

本發明正是針對放射性環境下工作的機械手臂清洗而提供的一種機械手清洗手套箱。

技術實現要素：

為實現對機械手臂隔離清洗，本發明提供一種機械手清洗設備，能夠對沾污環境下工作的機械手臂清洗去污，實現工作人員與被操作對象隔離，保證了工作人員在安全環境下對放射性物質的操作；結構緊湊、檢修方便。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：提供一種機械手清洗設備，包括相互連通的上箱體和下箱體，所述上箱體內設有傳動機構，該傳動機構包括相互嚙合的錐齒盤和錐齒輪，錐齒盤可轉動的支撐在上箱體的底部，錐齒輪通過穿設在上箱體側壁上的傳動軸與設置在上箱體外部的驅動系統連接；錐齒盤的盤面上設有用于固定機械手的支撐裝置；下箱體內設有用于清洗機械手的清洗去污系統。

進一步，所述支撐裝置包括用于夾緊機械手的夾緊機構和用于支撐機械手的機械手掛架；所述夾緊機構包括支架及對稱設置在支架上的兩個可伸縮的夾緊部件；機械手掛架包括機械手掛架本體，機械手掛架本體的頂部設有用于掛住機械手的溝槽。

進一步，所述夾緊部件包括底板和安裝在底板上的固定架；一根絲桿穿過固定架和底板，其首端設置夾緊塊，尾端設置手輪，當旋轉手輪時，絲桿帶動夾緊塊軸向運動。

進一步，所述清洗去污系統包括高壓水管和超聲波清洗池，高壓水管安裝在下箱體上部、用于對機械手手臂清洗，超聲波清洗池安裝在下箱體底部、用于對機械手夾鉗清洗。

進一步，所述傳動軸通過軸座安裝在上箱體上，軸座包括中間套、設置在中間套外端的鎖緊螺母及設置在中間套內端的滾動軸承。

進一步，所述錐齒盤通過連接部件轉動的設置在上箱體上，連接部件包括支盤和錐齒壓板，支盤與錐齒盤之間及支盤和錐齒壓板之間均設有滾珠。

進一步，所述上箱體和下箱體上分別設有窺視檢修系統。

進一步，所述上箱體上還設有進排風系統。

進一步，所述上箱體內還設有用于清洗上箱體內壁的活動沖洗管。

進一步，所述下箱體內還設有用于將沖洗完畢的機械手手臂吹干的壓空管。

本發明的有益技術效果在于：

本發明的機械手清洗設備，根據機械手臂的細長結構特點，按照機械手臂清洗流程在重力豎直方向布置手套箱內，且分上、下箱布置，上箱體能夠實現機械手保護套的拆除及機械手臂的加緊固定，下箱體主要對沾污的手臂及沾污較嚴重的夾鉗完成清洗，清洗去污時，實現工作人員與被操作對象隔離，保證了工作人員在安全環境下對放射性物質的操作，達到功能的相對隔離，實現機械手臂的有效清洗；結構緊湊，操作、檢修方便，同時又可確保人員安全。

附圖說明

圖1是本發明機械手清洗設備的結構示意圖；

圖2是圖1中支撐裝置的俯視圖；

圖3是圖2中夾緊部件的俯視圖；

圖4是圖1中驅動系統和傳動系統的放大圖。

圖中：

1.排風過濾器；2.操作顯示面板；3.照明燈具；4.進料袋封門；5.帶手套孔窺視窗；6.上箱體；7.進風過濾器；8.上袋封檢修門；9.活動沖洗管；10.機械手掛架；11.錐齒盤；13.錐齒壓板；15.密封板；16.滾珠；17.支盤；18.支座；19.下箱上窺視窗；20.手套孔；21.支腿；22.壓空管；23.下箱下窺視窗；24.下箱體；25.超聲波清洗池；26.下袋封檢修門；27.高壓水管；29.電機支架；30.下箱上窺視窗；12、14、28、31、38、43、49、50.螺釘；32、59.螺母；33.錐齒輪；34.鍵；35.滾動軸承；36.墊板；37.電機支座；39.減速電機總成；40.鎖緊螺母；41.壓塊；42.密封墊；44.壓緊墊；45.傳動軸；46.中間套；47.外套；48.支架；51.夾緊塊；52、53.銷；54.絲桿；55.導向軸；56.固定架；57.底板；58.手輪

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式作進一步詳細的描述。

如圖1所示，是本發明提供的機械手清洗設備，包括相互連通而又密閉的上箱體6和下箱體24。上箱體6與下箱體24之間設有墊板36，上箱體6焊接在墊板36上，下箱體24通過螺釘31與墊板36連接。

上箱體6上設有傳動系統、驅動系統、支撐裝置、照明系統、進排風系統、上窺視檢修系統。

傳動系統包括一對相互嚙合的錐齒輪33和錐齒盤11。錐齒輪33通過穿設在上箱體側壁上的傳動軸45與驅動系統剛性連接，從而將上箱體外部的動力傳遞到上箱體的內部，且實現轉動換向。傳動軸45通過軸座安裝在上箱體側壁上，該軸座包括中間套46及設置在中間套46外部的外套47，外套47與上箱體6焊接，中間套46與外套47通過螺釘43連接，兩者之間的連接處設有壓緊墊44，確保上箱體的密封性。中間套46為空心結構，其外端與傳動軸45之間通過鎖緊螺母40密封，鎖緊螺母40與中間套46采用螺紋配合，中間套46內端與鎖緊螺母40之間設置壓塊41和密封墊42，實現該處箱體內外的氣氛密閉隔離。錐齒輪33與中間套46之間通過滾動軸承35軸向定位，錐齒輪33通過鍵34與傳動軸45連接，傳動軸45端部通過螺母32將錐齒輪33固定在傳動軸上，避免錐齒輪33軸向竄動。

驅動系統包括減速電機總成39，減速電機總成39與傳動系統傳動軸45連接，驅動傳動系統轉動換向。減速電機總成39通過電機支座37固定在墊板36上，減速電機總成39與電機支座37通過螺釘38連接；墊板36的下方設有電機支架29，電機支架29一端固定在下箱體上，另一端固定在墊板下表面，用于對電機支座29的支撐。

支撐裝置包括機械手掛架10和機械手夾緊機構，兩者均設置在錐齒盤11上，能夠隨錐齒盤的轉動而轉動。機械手掛架10包括掛架本體，掛架本體的頂部設有傾斜的凹槽，用于機械手的定位與支撐。夾緊機構包括支架48及對稱設置支架48上的兩個可伸縮的夾緊部件。每個夾緊部件包括底板57、設置在底板57上的固定架56及穿設在底板57和固定架56上的絲桿裝置。絲桿裝置包括絲桿54及設置在絲桿54兩側的導向軸55，絲桿54及導向軸55的一端設有夾緊塊51，絲桿54的另一端通過螺母59軸向加緊，且在該端的絲桿54上設有手輪58。夾緊塊51通過銷53和銷52固定在絲桿和導向軸上，夾緊塊51的內側面設有與機械手的外側面相適配的形狀。開有螺孔和光孔的固定架56焊接在底板57上，導向軸55能夠在固定架56的光孔內滑動，絲桿54則與固定架56螺孔配合，絲桿54的另一端銑成方形，與手輪58的方形孔相配，由此，夾緊塊51、銷52、銷53、絲桿54、導向軸55、支架56、底板57、手輪58、螺母59共同組成加緊機構，如圖2、3所示。本實施例中加緊裝置共2套，以機械手臂為軸心對稱布置，當旋轉手輪58時，在導向軸55的限定下絲桿54帶動夾緊塊51軸向運動。機械手掛架10、加緊機構的支架48和底板57分別用螺釘12、螺釘49和螺釘50連接在錐齒盤11上。

如圖4所示，錐齒盤11通過下部的連接部件可轉動的支撐在墊板36上。連接部件包括設置在墊板36上的支座18、設置在支座18上的支盤17及設置在支盤17的外側的齒輪壓板13。錐齒盤11與齒輪壓板13之間通過螺釘14連接，支盤17與支座18之間通過螺釘28連接。錐齒盤11與支盤17之間、支盤17與齒輪壓板13之間均設有滾珠16，齒輪壓板13、螺釘14和支盤17上開有滑槽，便于滾珠16在滑槽內滾動。錐齒盤11與支盤17之間的滾珠16在滑槽內滾動同時在垂直向起支撐作用，從而實現錐齒盤11與支盤17相對轉動且限定水平向運動。齒輪壓板13的底部設有密封板15，確保齒輪壓板13和支盤17之間滑槽的封閉。

上窺視檢修系統包括上窺視系統和上檢修系統。上窺視系統包括帶手套孔窺視窗5，手套開孔設置在手輪58標高上下位置，便于操作同時觀察手輪58的轉動情況。上檢修系統包括進料袋封門4和上袋封檢修門8，機械手臂可通過進料袋封門4進入，當上箱體產生廢物時，可通過上袋封檢修門8轉運出，便于物料進出轉運及檢修工作。

照明系統包括照明燈具3及照明燈具開關。照明燈具3設置在帶手套孔窺視窗5上方的上箱體內，便于觀察上箱體內部情況。照明燈具開關設置在上箱體外部的操作顯示面板2上，用于控制照明燈具3的啟閉。

進排風系統包括進風過濾器7、排風過濾器1及安裝在操作顯示面板2上測定設備內部壓力的膜盒壓力計。由此，箱體內污染氣氛通過進排風系統排出，不會導致沾污物外泄，且該進排風系統能夠控制氣流方向。

上箱體6內還設有活動沖洗管9，當上箱體6內壁受到沾污時，可通過帶手套孔窺視窗5操作活動沖洗管9進行沖洗，從而保證上箱體6的內部干凈環境。

下箱體24設置在支腿21上，上箱體通過支腿21進行支撐，支腿21通過螺釘與墊板連接。下箱體24內設有清洗去污系統和下窺視檢修系統。清洗去污系統包括用于清洗機械手臂的高壓水管27和用于清洗機械手臂頭部夾鉗的超聲波清洗池25。機械手臂通過高壓水管27的高壓水進行沖洗，當沖洗完畢后通過設置在下箱體24內的壓空管22通氣吹干，保證手臂的清潔度；夾鉗部分則沒入超聲波清洗池25中利用超聲波進行清洗。本發明高壓水管在沖洗手臂的同時也能對下箱體內壁清洗，保證下箱體24內部處于干凈氣氛下。

下窺視檢修系統包括下窺視系統和下檢修系統。下窺視系統包括兩個下箱上窺視窗19、30及下箱下窺視窗23，用于在操作機械手臂的同時觀察箱體內部情況。下箱上窺視窗19下方還設有手套孔20，用于手臂輔助清洗。下檢修系統包括下袋封檢修門26，設置在下箱體的一側，用于對下箱體內部件進行檢修和廢物的轉運。

由此，上箱體主要作用是將從進料袋封門進入的機械手通過手套孔窺視窗輔助操作置于機械手的支撐裝置上，通過手套孔窺視窗操作加緊機構加緊固定機械手，同時操作動力驅動系統通過傳動系統整體旋轉機械手，可將沾污的機械手保護套拆除，并將其從上袋封檢修門中運出。下箱體主要用于對機械手的手臂和夾鉗進行清洗。

綜上，當機械手臂從進料袋封門4進入到手套箱后，啟動減速電機總成39帶動錐齒盤11轉動，使連接在錐齒盤11上的機械手支撐裝置一起轉動，便于機械手臂順利放置在機械手掛架10上，利用機械手支架48實現雙點支撐穩定機械手臂，然后將外表面沾污的機械手保護套通過帶手套孔窺視窗5、手套孔20拆除，手動轉動手輪58實現夾緊塊51對機械手臂的加緊固定。此時，機械手臂上部在上箱體6中，手臂中下部在下箱體24中，夾鉗則落入超聲波清洗池25中。向超聲波清洗池25中注入清洗液清洗夾鉗，啟動高壓水管27的高壓水進行沖洗機械手臂，附帶沖洗下箱體24內壁，操作活動沖洗管9沖洗可能被沾污的上箱體6內壁，當沖洗完畢后通過壓空管22通氣吹干，保證此時手套箱內處于干凈的氣氛中。為充分清洗手臂，可驅動減速電機總成39整體旋轉機械手。機械手臂清洗完畢后即可從進料袋封門4轉運出下一工位，清洗過程結束。

本發明的機械手清洗設備并不限于上述具體實施方式，本領域技術人員根據本發明的技術方案得出其他的實施方式，同樣屬于本發明的技術創新范圍。