关节臂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及多关节臂。其非限制性但特别有利的应用是在核反应堆的检查和维修领域。
【背景技术】
[0002]在例如核领域的某些领域，使用更精确和更强健的机器人越来越重要。这是因为在对改进核反应堆的安全越来越多的要求中，求助于机器人以在使用反应堆时执行检查和/修理任务(这些任务通常被称为ISIR，代表在役检查和维修)似乎是特别有吸引力的。这些机器人也能够在安装-拆除位置(主要是核拆除)工作，并且也在核事故和更普遍的工业事故中可能接近必须工作的区域而不引起对人类操作者的高风险。
[0003]通常，这些机器人必须能够结合传感器和用于在核电机组中检查和维修的工具。
[0004]目前使用的这些机器人通常安装在从反应堆的主容器外操作的杆上。进入该容器内的主通道置于平台上。可通过这些通道引入检查或维修机械。当待检查的区域容易进入时，这些解决方案总的来说是令人满意的。迄今为止从没有进入这种类型反应器的最深陷入部分的要求。因为规定的变化，核安全局现在要求能够检查这些区域的全部或部分。截至目前使用的装置不允许这样。
[0005]因此，在安全方面日益增加的要求要求在ISIR任务中机器人必须进入反应堆机组中难以进入的区域。此外，这些难以进入的区域有时可能与机器人进入反应堆的点间有相当长的距离。
[0006]已知的涉及杆的解决方案不可能将机器人置于难以进入的区域并因此不适于ISIR方面的严格要求。此外，由于它们难以清洗，这些解决方案在排污方面存在问题。在特殊操作期间将检查和维修工具引入反应堆的主容器。在这些期间外这些工具不留在容器内，且因此在反应堆工作阶段不出现。因此，有必要将机械化的ISIR装置带出并移动。也作出用于执行检查和保养和/或维护该设备的规定。为此，有必要限制当将它们带出反应堆时它们所携带的污染。同样，它们必须尽可能容易清洗，具有最高可能的清洁度。因此，有必要限定这些工具上的保持冷却剂的面积。
[0007]通过反应堆平台的准入口将机器人引入反应堆的主反应器内。通过称为“定位器”的机械装置定位机器人以向容器内下降，该机械装置一个转动(内在转动)自由维度，和一个平移自由维度。定位器固定至平台。机器人固定至定位器的另一端。
[0008]而且，一些反应堆强加给机器人特别的环境约束。这是使用第4代冷却剂的反应堆的情况。在这种反应堆中，冷却剂通常是纳。这种金属化学活性活波。在与这种冷却剂流接触时，机器人及其关节必须保持完整。
[0009]然而，机器人包括不能与例如纳的冷却剂流接触的电气部件(例如传感器和电动机)。此外，冷却剂的温度保持在相当高以将其保持在液态，这代表附加的约束。ASTRID(先进钠技术工业示范反应堆)构成这种反应堆的例子。
[0010]在本发明的发展情况下，已经发现例如用在工业流水线的机械臂在经受上述约束时，具有缺点。
[0011]例如，在工业领域，对由一系列枢轴形成的机械臂往往提供了很多协助，这些枢轴在铰接接合处剪切工作并具有垂直的转动轴。这种臂显示在图1中。为了保持机器人在有例如钠的流体存在时的完整性，在本发明的上下文中设想将关节与冷却剂流体隔离并将关节封装在护套内。结果是，护套相当快地被撕裂。
[0012]在本发明的背景下，于是设想在剪切期间通过在相对的两个面处提供带有垫圈的非常窄的开口，在关节处形成密封。这个解决方案可限制随时间的液体密封性和强度的可靠度。
[0013]设想另一种解决方案并为更换垫圈做好准备，关节内具有过高的气体压力且气泡从关节内向关节外移动。该解决方案具有复杂和不够可靠的缺点。
[0014]在本发明的背景下，还设想通过手指旋转类型的连接件为彼此铰接的一系列部件形成的臂提供协助。用这种连接件，关节上具有绕其产生转动的转动中心，并可能在相互垂直的两个轴线上产生转动。
[0015]这种关节的负荷能力相对受限。
[0016]此外，该关节具有上述有关关节相对于机械臂浸入的流体隔离的缺点。尤其是，已经发现位于臂周围的护套迅速撕裂。
[0017]因此，需要提出具有至少两个转动自由维度并具有相对于机械臂将被引入的流体改进的流体密封性的机械臂。本发明的目的是提出一种满足该需要的解决方案。
[0018]通过阅读下述描述和附图将发现本发明的其它目的、特征和优点。自然，其它优点可以合并。
【发明内容】
[0019]为实现这个目的，本发明的一方面涉及关节臂，其包括至少三个串联安装的关节，以允许关节臂通过铰接在至少两个转动轴线上运动，每个关节包括第一支撑件、第二支撑件和可伸展且可缩回的至少一个，优选为至少三个线性致动器，每个线性致动器具有通过回转接头分别铰接至第一支撑件和第二支撑件的第一端和第二端。因此本发明提出一种具有改善的强健性和负荷能力并具有通过铰接在至少两个转动自由维度移动的能力。
[0020]根据有利的实施例，关节臂包括封装至少多个关节的流体密封的可变形的护套。
[0021]因此，本发明提出一种通过铰接在垂直于主方向的两个轴线上具有至少两个转动自由维度的机械臂，臂沿该主方向延伸。结果是流体密封护套具有耐磨性和优于现有技术部分描述的已知解决方案的封装机械臂的护套的使用寿命。
[0022]在本发明发展中，观察到，在已知的解决方案中，转动中心位于护套内，这导致曲率半径小并因此将压力集中在护套的小面积上。随着关节产生转动，这些区域上的疲劳度迅速增加并出现破裂。根据本发明的机械臂中，每个关节的转动中心被推至护套外或至少在关节外。
[0023]施加在护套上的压力因此更均匀地沿其长度分散。于是，高度疲劳的区域有限或者甚至消除。从而改善了护套的疲劳强度和使用寿命。
[0024]因此本发明提供可靠的、强健的且简单的解决方案以改善关节相对于它们移动的周围环境的保护。
[0025]此外，该解决方案具有防止钠与机械臂的机械装置接触的优点。这大大限制了滞留钠的可能区域并减小与机械臂清洁去污有关的难度。当臂在容器内完成其工作并从容器出来时，这尤其有用。然后必须清洁或甚至使保养和维护机械臂，限制钠的存在有利于此。
[0026]本发明提供特别有效的解决方案以形成多在核反应堆中用于ISIR任务的关节臂。在第4代纳冷却剂反应堆中尤其有利。
[0027]根据有利的实施例，护套优选配置为无论关节臂怎样运动，都保持与线性致动器和回转接头有距离。因此，甚至当外力(例如在某处施加在护套的外部封套上的压力或例如自外部环境向护套的压力)施加在护套上时，护套与关节的致动器保持有距离。因此，在护套与将线性致动器连接至支撑件的转体之间或在护套与形成致动器的千斤顶或其杆之间没有接触。
[0028]根据有利的实施例，护套优选具有基本不能被外部压力(例如与浸入液体相关的压力或在某点处的压力)作用改变的体积。因此，即使臂浸入液体或位于加压的流体中，护套仍保持由几何因素确定的体积且不受压力影响。优选的，护套的体积恒定。
[0029]这有利地防止护套在压力作用下与关节接触，这将撕裂护套或破坏线性致动器。
[0030]此外，也是有利地，使能够相对于基于可压缩护套的解决方案增加施加在臂上的阿基米德浮力。阿基米德浮力与臂的重量相反。因此臂可以例如通过比具有可变形护套的臂或没有护套的臂更长而具有高质量，而不必设置用于抵消该质量增加的结构或机械加强件。臂的灵敏性和或外部负荷能力因此显著提高。
【附图说明】
[0031 ] 从显示在附图中的实施例的具体描述中，将更清楚本发明的目的、目标、特征和优点，其中:
[0032]图1显示出根据现有技术的多关节臂的示例；
[0033]图2示意性地显示出根据本发明的多关节臂的实施例；
[0034]图3更示意性地显示出根据本发明的多关节臂的实施例；
[0035]图4示意性地显示出集合在根据本发明的多关节臂中的关节的非限制性实施例；
[0036]图5显示出集合在根据本发明的多关节臂中的关节的第二实施例；
[0037]图6为根据图5中显示的实施例的关节臂的剖视图；
[0038]图7显示出包括根据图6中显示的实施例多个关节、且多个关节串联连接的多关节臂。
[0039]图8示意性地显示出施加于图7中显示的多关节臂上的力；
[0040]图9示意性地显示出根据本发明的包括图5和6显示出的关节的和密封护套的多关节臂的实施例；
[0041]图10示意性地显示本发明的另一实施例，其中每个关节包括一个线性致动器。
[0042]图11显示出力吸收结构为中空的实施例。
[0043]附图以实施例方式给出，并不限制本发明。他们组成用于促进对本发明理解的外在表现，并不是实际应用的缩放。尤其是，并未实际显示多个部件的相对尺寸。
【具体实施方式】
[0044]在详细描述本发明的实施例前，下面列出可选择用在组合中或可选特征:
[0045]-优选的，护套封套住所有关节，可选的，关节臂的铰接端除外。
[0046]-有利地，当护套经受小于等于10巴