机械手清洗设备的制作方法

本发明属于核燃料后处理技术领域，具体涉及一种机械手清洗设备，可用于对机械手手臂清洗去污。

背景技术：

在核领域，从事核科学研究及生产的实验室及工厂对放射性物质进行操作均离不开核用机械手，它能够通过适当的生物屏蔽将操作人员与危险环境隔开进行操作。其目的是使操作人员与被操作对象隔开，在保证操作人员及操作环境安全的前提下对放射性物质进行操作。

由于机械手从手手臂长时间工作于放射性环境下，为便于对其清洗检修和保护机械零部件，通常在除夹钳以外的手臂金属结构外面有一个保护套，在检修时将其拆除然后对其他部分清洗。因放射性环境的特殊性，机械手臂的清洗系统须考虑到以下几点：

整个清洗过程必须在密闭包容的空间内进行，防止放射性气氛外溢；

在对机械手臂清洗之前必须将沾污的机械臂保护套拆除并转运出；

清洗系统应方便人员操作，有相应的观察措施；

机械手臂清洗过程必须稳定可靠，保证机械臂安全、可靠、充分地被清洗。

本发明正是针对放射性环境下工作的机械手臂清洗而提供的一种机械手清洗手套箱。

技术实现要素：

为实现对机械手臂隔离清洗，本发明提供一种机械手清洗设备，能够对沾污环境下工作的机械手臂清洗去污，实现工作人员与被操作对象隔离，保证了工作人员在安全环境下对放射性物质的操作；结构紧凑、检修方便。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种机械手清洗设备，包括相互连通的上箱体和下箱体，所述上箱体内设有传动机构，该传动机构包括相互啮合的锥齿盘和锥齿轮，锥齿盘可转动的支撑在上箱体的底部，锥齿轮通过穿设在上箱体侧壁上的传动轴与设置在上箱体外部的驱动系统连接；锥齿盘的盘面上设有用于固定机械手的支撑装置；下箱体内设有用于清洗机械手的清洗去污系统。

进一步，所述支撑装置包括用于夹紧机械手的夹紧机构和用于支撑机械手的机械手挂架；所述夹紧机构包括支架及对称设置在支架上的两个可伸缩的夹紧部件；机械手挂架包括机械手挂架本体，机械手挂架本体的顶部设有用于挂住机械手的沟槽。

进一步，所述夹紧部件包括底板和安装在底板上的固定架；一根丝杆穿过固定架和底板，其首端设置夹紧块，尾端设置手轮，当旋转手轮时，丝杆带动夹紧块轴向运动。

进一步，所述清洗去污系统包括高压水管和超声波清洗池，高压水管安装在下箱体上部、用于对机械手手臂清洗，超声波清洗池安装在下箱体底部、用于对机械手夹钳清洗。

进一步，所述传动轴通过轴座安装在上箱体上，轴座包括中间套、设置在中间套外端的锁紧螺母及设置在中间套内端的滚动轴承。

进一步，所述锥齿盘通过连接部件转动的设置在上箱体上，连接部件包括支盘和锥齿压板，支盘与锥齿盘之间及支盘和锥齿压板之间均设有滚珠。

进一步，所述上箱体和下箱体上分别设有窥视检修系统。

进一步，所述上箱体上还设有进排风系统。

进一步，所述上箱体内还设有用于清洗上箱体内壁的活动冲洗管。

进一步，所述下箱体内还设有用于将冲洗完毕的机械手手臂吹干的压空管。

本发明的有益技术效果在于：

本发明的机械手清洗设备，根据机械手臂的细长结构特点，按照机械手臂清洗流程在重力竖直方向布置手套箱内，且分上、下箱布置，上箱体能够实现机械手保护套的拆除及机械手臂的加紧固定，下箱体主要对沾污的手臂及沾污较严重的夹钳完成清洗，清洗去污时，实现工作人员与被操作对象隔离，保证了工作人员在安全环境下对放射性物质的操作，达到功能的相对隔离，实现机械手臂的有效清洗；结构紧凑，操作、检修方便，同时又可确保人员安全。

附图说明

图1是本发明机械手清洗设备的结构示意图；

图2是图1中支撑装置的俯视图；

图3是图2中夹紧部件的俯视图；

图4是图1中驱动系统和传动系统的放大图。

图中：

1.排风过滤器；2.操作显示面板；3.照明灯具；4.进料袋封门；5.带手套孔窥视窗；6.上箱体；7.进风过滤器；8.上袋封检修门；9.活动冲洗管；10.机械手挂架；11.锥齿盘；13.锥齿压板；15.密封板；16.滚珠；17.支盘；18.支座；19.下箱上窥视窗；20.手套孔；21.支腿；22.压空管；23.下箱下窥视窗；24.下箱体；25.超声波清洗池；26.下袋封检修门；27.高压水管；29.电机支架；30.下箱上窥视窗；12、14、28、31、38、43、49、50.螺钉；32、59.螺母；33.锥齿轮；34.键；35.滚动轴承；36.垫板；37.电机支座；39.减速电机总成；40.锁紧螺母；41.压块；42.密封垫；44.压紧垫；45.传动轴；46.中间套；47.外套；48.支架；51.夹紧块；52、53.销；54.丝杆；55.导向轴；56.固定架；57.底板；58.手轮

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，是本发明提供的机械手清洗设备，包括相互连通而又密闭的上箱体6和下箱体24。上箱体6与下箱体24之间设有垫板36，上箱体6焊接在垫板36上，下箱体24通过螺钉31与垫板36连接。

上箱体6上设有传动系统、驱动系统、支撑装置、照明系统、进排风系统、上窥视检修系统。

传动系统包括一对相互啮合的锥齿轮33和锥齿盘11。锥齿轮33通过穿设在上箱体侧壁上的传动轴45与驱动系统刚性连接，从而将上箱体外部的动力传递到上箱体的内部，且实现转动换向。传动轴45通过轴座安装在上箱体侧壁上，该轴座包括中间套46及设置在中间套46外部的外套47，外套47与上箱体6焊接，中间套46与外套47通过螺钉43连接，两者之间的连接处设有压紧垫44，确保上箱体的密封性。中间套46为空心结构，其外端与传动轴45之间通过锁紧螺母40密封，锁紧螺母40与中间套46采用螺纹配合，中间套46内端与锁紧螺母40之间设置压块41和密封垫42，实现该处箱体内外的气氛密闭隔离。锥齿轮33与中间套46之间通过滚动轴承35轴向定位，锥齿轮33通过键34与传动轴45连接，传动轴45端部通过螺母32将锥齿轮33固定在传动轴上，避免锥齿轮33轴向窜动。

驱动系统包括减速电机总成39，减速电机总成39与传动系统传动轴45连接，驱动传动系统转动换向。减速电机总成39通过电机支座37固定在垫板36上，减速电机总成39与电机支座37通过螺钉38连接；垫板36的下方设有电机支架29，电机支架29一端固定在下箱体上，另一端固定在垫板下表面，用于对电机支座29的支撑。

支撑装置包括机械手挂架10和机械手夹紧机构，两者均设置在锥齿盘11上，能够随锥齿盘的转动而转动。机械手挂架10包括挂架本体，挂架本体的顶部设有倾斜的凹槽，用于机械手的定位与支撑。夹紧机构包括支架48及对称设置支架48上的两个可伸缩的夹紧部件。每个夹紧部件包括底板57、设置在底板57上的固定架56及穿设在底板57和固定架56上的丝杆装置。丝杆装置包括丝杆54及设置在丝杆54两侧的导向轴55，丝杆54及导向轴55的一端设有夹紧块51，丝杆54的另一端通过螺母59轴向加紧，且在该端的丝杆54上设有手轮58。夹紧块51通过销53和销52固定在丝杆和导向轴上，夹紧块51的内侧面设有与机械手的外侧面相适配的形状。开有螺孔和光孔的固定架56焊接在底板57上，导向轴55能够在固定架56的光孔内滑动，丝杆54则与固定架56螺孔配合，丝杆54的另一端铣成方形，与手轮58的方形孔相配，由此，夹紧块51、销52、销53、丝杆54、导向轴55、支架56、底板57、手轮58、螺母59共同组成加紧机构，如图2、3所示。本实施例中加紧装置共2套，以机械手臂为轴心对称布置，当旋转手轮58时，在导向轴55的限定下丝杆54带动夹紧块51轴向运动。机械手挂架10、加紧机构的支架48和底板57分别用螺钉12、螺钉49和螺钉50连接在锥齿盘11上。

如图4所示，锥齿盘11通过下部的连接部件可转动的支撑在垫板36上。连接部件包括设置在垫板36上的支座18、设置在支座18上的支盘17及设置在支盘17的外侧的齿轮压板13。锥齿盘11与齿轮压板13之间通过螺钉14连接，支盘17与支座18之间通过螺钉28连接。锥齿盘11与支盘17之间、支盘17与齿轮压板13之间均设有滚珠16，齿轮压板13、螺钉14和支盘17上开有滑槽，便于滚珠16在滑槽内滚动。锥齿盘11与支盘17之间的滚珠16在滑槽内滚动同时在垂直向起支撑作用，从而实现锥齿盘11与支盘17相对转动且限定水平向运动。齿轮压板13的底部设有密封板15，确保齿轮压板13和支盘17之间滑槽的封闭。

上窥视检修系统包括上窥视系统和上检修系统。上窥视系统包括带手套孔窥视窗5，手套开孔设置在手轮58标高上下位置，便于操作同时观察手轮58的转动情况。上检修系统包括进料袋封门4和上袋封检修门8，机械手臂可通过进料袋封门4进入，当上箱体产生废物时，可通过上袋封检修门8转运出，便于物料进出转运及检修工作。

照明系统包括照明灯具3及照明灯具开关。照明灯具3设置在带手套孔窥视窗5上方的上箱体内，便于观察上箱体内部情况。照明灯具开关设置在上箱体外部的操作显示面板2上，用于控制照明灯具3的启闭。

进排风系统包括进风过滤器7、排风过滤器1及安装在操作显示面板2上测定设备内部压力的膜盒压力计。由此，箱体内污染气氛通过进排风系统排出，不会导致沾污物外泄，且该进排风系统能够控制气流方向。

上箱体6内还设有活动冲洗管9，当上箱体6内壁受到沾污时，可通过带手套孔窥视窗5操作活动冲洗管9进行冲洗，从而保证上箱体6的内部干净环境。

下箱体24设置在支腿21上，上箱体通过支腿21进行支撑，支腿21通过螺钉与垫板连接。下箱体24内设有清洗去污系统和下窥视检修系统。清洗去污系统包括用于清洗机械手臂的高压水管27和用于清洗机械手臂头部夹钳的超声波清洗池25。机械手臂通过高压水管27的高压水进行冲洗，当冲洗完毕后通过设置在下箱体24内的压空管22通气吹干，保证手臂的清洁度；夹钳部分则没入超声波清洗池25中利用超声波进行清洗。本发明高压水管在冲洗手臂的同时也能对下箱体内壁清洗，保证下箱体24内部处于干净气氛下。

下窥视检修系统包括下窥视系统和下检修系统。下窥视系统包括两个下箱上窥视窗19、30及下箱下窥视窗23，用于在操作机械手臂的同时观察箱体内部情况。下箱上窥视窗19下方还设有手套孔20，用于手臂辅助清洗。下检修系统包括下袋封检修门26，设置在下箱体的一侧，用于对下箱体内部件进行检修和废物的转运。

由此，上箱体主要作用是将从进料袋封门进入的机械手通过手套孔窥视窗辅助操作置于机械手的支撑装置上，通过手套孔窥视窗操作加紧机构加紧固定机械手，同时操作动力驱动系统通过传动系统整体旋转机械手，可将沾污的机械手保护套拆除，并将其从上袋封检修门中运出。下箱体主要用于对机械手的手臂和夹钳进行清洗。

综上，当机械手臂从进料袋封门4进入到手套箱后，启动减速电机总成39带动锥齿盘11转动，使连接在锥齿盘11上的机械手支撑装置一起转动，便于机械手臂顺利放置在机械手挂架10上，利用机械手支架48实现双点支撑稳定机械手臂，然后将外表面沾污的机械手保护套通过带手套孔窥视窗5、手套孔20拆除，手动转动手轮58实现夹紧块51对机械手臂的加紧固定。此时，机械手臂上部在上箱体6中，手臂中下部在下箱体24中，夹钳则落入超声波清洗池25中。向超声波清洗池25中注入清洗液清洗夹钳，启动高压水管27的高压水进行冲洗机械手臂，附带冲洗下箱体24内壁，操作活动冲洗管9冲洗可能被沾污的上箱体6内壁，当冲洗完毕后通过压空管22通气吹干，保证此时手套箱内处于干净的气氛中。为充分清洗手臂，可驱动减速电机总成39整体旋转机械手。机械手臂清洗完毕后即可从进料袋封门4转运出下一工位，清洗过程结束。

本发明的机械手清洗设备并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。