FR2626807A1

FR2626807A1 - Multi-function remote manipulator robot for nuclear reactor steam generators

Info

Publication number: FR2626807A1
Application number: FR8801476A
Authority: FR
Inventors: Laure Drean
Original assignee: EURL SEIROB
Current assignee: EURL SEIROB
Priority date: 1988-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1989-08-11
Anticipated expiration: 2008-02-04
Also published as: FR2626807B1

Abstract

This manipulator relates to work and monitoring to be carried out on all the walls of a steam generator waterbox: tubes plate, hemispherical bowl, manhole, the separation plate, the primary inlets and outlets. Due to its design and its positioning in the waterbox Fig. 1, its implementation takes place in remote control without personnel being exposed to the waterbox. It comprises: a base plate 1 for fixing onto the manhole, a base 2 for orientation, 3 articulation pairs for positioning in 3, 4 and 5 and 3 embeddable structures 6, 7, 8.

Description

La nréments invention concerne un rabot polyvalent de manioulation et d'intervention destin6 aux opérations de maintenante, de contrale et de rèparations dans les boites de generateurs de vaneur de reacteurs nucléaires qualque sont l'inclineison de l' echanquer de chaieur concerné par rapport a ia verticale ansolus
L'architecture de ce maninulateur permet les interventions sur toutes les zurfaces de la hoite a eau des achangeure de chaisur fique 2 dont essentiellement la plaque tubulatre (9) , le bol émisptérique ( 10), la plaque de separation (11) et lels tuyeuteries d'entres et de sortiw des fluides primaires (12).The invention relates to a versatile tooling and interventional plane intended for maintenance, control and repair operations in the vanishing generator boxes of nuclear reactors, such as the inclination of the relevant heat exchanger with respect to vertical ansolus
The architecture of this manipulator allows the interventions on all the zurfaces of the water heater of the heat exchanger 2 of which essentially the tubular plate (9), the emitting bowl (10), the plate of separation (11) and the pipes of entering and exiting primary fluids (12).

Le robot est caracterise Par un assemblage compact et encastrable one structures permettant la mise en place sans intervention humaine dans la boite a eau qui est un milieu tres irradiant
Ce robot en exploitation permet le retour au trou d'homme et le chanoment doutils mors de la boite a eau sans enposstion de personnel de mise en oauwre
Ce sonot comprens : - un socle (1) de liaison m6cant oue vec l'autrieur du trou d'bowme zur lequel il est boulonne.The robot is characterized by a compact and built-in structure that allows the installation without human intervention in the water box which is a very radiating environment
This robot in operation allows the return to the manhole and chanoment bit tools of the box without enposstion personnel implementation
This sonot comprises: - a base (1) linking mècant with the other bowme hole zur which he is bolted.

- une emnese d'orientation en cas 0 à 360. an orientation guide in case 0 to 360.

- 3 articulations couples (3) (4) (5)
- 3 structures (6) (7) (8) s'entastrant l'une dns l'autre et mannevrées sur trois axes par les articulations
- d'un bras d'entrêmité qui comporte une motorisation
coaniale de 0 à 360' et d'une platine de travail en ertrémité assurant une orientation- e de t à 360 sur un
axe vertical par rapport a l'axe du bras
Aonlitations a toutes les opérations de maintenance, de controle et de réparatrons qui relèvent des procédés automatiques
Compte tenu de sa compamité, de sa légérsté et de sa simplicité de mise en oeuvre ,il trouvera éqalement son annlitation par l'homme de l'rt dans toutes les applications an milieux hostiles mt particuli8rement sous man.- 3 pairs of joints (3) (4) (5)
- 3 structures (6) (7) (8) fit into each other and maneuvered on three axes by the joints
an input arm which comprises a motorisation
coaniale from 0 to 360 'and an end work plate providing an orientation e t 360 on a
vertical axis relative to the axis of the arm
Aonlitations to all maintenance, control and repair operations related to automatic processes
Given its compamity, its lightness and its simplicity of implementation, it will also find its annlitation by the man of rt in all applications in hostile environments and especially under man.

L'ensemble ntrurturel du robot etant étanche, un blinnage électronique est particuliérement dapté pour le champ de bataille ou l'accident mucléaire. Since the robot's entire body is waterproof, an electronic blinning is particularly suited to the battlefield or nuclear accident.

l'ampert compact et performant de ce bras repliable et encastrable trouve également san application sur la navette de 1 espace
DESCRIPTION GENERALE
Ce telémantpulateur fiqure 2 tomporte - un mocle (1) relie rigidement à l'axterieur et fixé par des boulons sur le trou d'homme pr l'intermédiaire d'un colerette 1 ) . Ce socle est positionne et réglé pour otablir un plan parallèle à la plaque tubulaire et comporte le récentacle de l'embase du robot, @ une embase (2) uni est finée sur le socie par la collerette infrerieure .L'embasse posséde une motorisation en cao de O & so pour assurer le positionnement du robot
articulations "couples' (3) (4) (5) amsurent les manipulations des charqes voisines de 50 kos en emtrémite et definiasent le positionnement o à 360 en sites de cnacun des composants du robot - 3 structures encastrables ( à ) 7 ) ( 8 1 qui permettent le repliement compiet du robot figure 3 et figure 4, Le bras g B 5 se replie dans le bras ( 7 S et 1' ensemble des tres@ 7 ) et 8 3 se replient dans le bras principal t
Ces 3 structures ancastraules donnent au ronnt un volume attif tres grand, permet d'etre introduit sans difficulte et sans démontage par le trpu d'homme de dimenzion limitée pour la mise en place dans la boite & eau qui est un milieu radipactit. Cette position replise figure 4 a l'avantage de factilter le transport dans les endroits encombr6s que sont les compartiments sréacteurs étancmme Ces structures sont en alliages legers ou esmposities pour limiter le poids total du robot.compact and efficient ampert this collapsible and flush arm also finds san application on the shuttle of 1 space
GENERAL DESCRIPTION
This telemanager fiqure 2 tomporte - a mocle (1) rigidly connected to the axterieur and fixed by bolts on the manhole via a rim 1). This base is positioned and set to establish a plane parallel to the tube plate and includes the recentacle of the base of the robot, @ a base (2) is united finite on the socie by the underside collar .The booster has a motorization in o & so cad to ensure the positioning of the robot
articulations "couples" (3) (4) (5) amsurent the handling of the charges close to 50 kos in emtrémite and definiasent the positioning o to 360 in sites of cnacun of the components of the robot - 3 structures built-in (to) 7) (8) 1 which allow the complete folding of the robot FIG. 3 and FIG. 4, The arm g B 5 folds into the arm (7 S and 1 'all of the tres @ 7) and 8 3 folds into the main arm t
These 3 ancastraules structures give to the rrt a very large atactive volume, allows to be introduced without difficulty and without dismounting by the man of dimenzion limited for the establishment in the box & water which is a medium radipactit. This position folds to Figure 4 has the advantage of factilter transportation in congested places that are compartments breeders étancmme These structures are light alloys or esmposities to limit the total weight of the robot.

EXPLOITATION ET POBITIONNEMENT figure 5 et figure a
Le robot sur son socla en boite à eau ast positionnà sur un plan parllels au plan de la plaque tubulaire . la motorisation de 1 ' embase assure un positionnement circulaire o à 360 sur ces plans
L'articulation (5) permet l'orientation en altitude et site
A) par rapport au plan 20. cette rotation est assurée autour de l'axe @@' du plan 20 et se situe concordant par rapport a l'axe vertical de l'embese vv" Le bras principal permettant l'encastrabilité de 1 l'ensemble assure la liaison rigide de l'articulation principale ( 5 avec le bras secondaire par l'intermédiaire d'une articulation dite secondaire (4
Les axes des deux articulations ( 5 ) et ( 4 > sont a une distance k .L'axe yy, sa situe dans le plan paralléle @ au plan 20 défini par l'axe xx*
L'articulation 5 réalise le positionnement an site (A) - Le pras sacondaire essure la liaison rigade avec l'axe d'articulationt 3) du bram d'entrémité , l'axe de l'articulation determine la plan de travail ( 40 ) parralléle à la plaque tubutaire pian ( 50 ), L'artarulation ( 3 )' est à une diztunce V de l'aus VV* . L'articulation ( 4) realtse le mositionnement en site ( B ) . L'acticulation ( 3 lassure positionnement de l'axe du bras d'extrémité confoandu avec leplan ( 40 ) par l'orientation en site ( C ).OPERATION AND POBITIONING Figure 5 and Figure a
The robot on its socla in water box is positioned on a plane parallel to the plane of the tubular plate. the motorization of 1 'base ensures a circular positioning o 360 on these plans
The articulation (5) allows the orientation at altitude and site
A) relative to the plane 20. This rotation is provided around the axis @@ 'of the plane 20 and is located concordant with respect to the vertical axis of the vv "The main arm allowing the installation of 1 l together ensures the rigid connection of the main articulation (5 with the secondary arm via a so-called secondary articulation (4
The axes of the two joints (5) and (4> are at a distance k. The axis yy lies in the plane parallel to the plane 20 defined by the axis xx *
The articulation 5 realizes the positioning at the site (A) - The sacral pras has the strict connection with the axis of articulation (3) of the bram d'enemité, the axis of the articulation determines the work plan (40) Parallel to the tubular plate (50), Artarulation (3) is at a distance V of the VV *. The articulation (4) realizes the positioning in site (B). The acticulation (3) assures positioning of the axis of the end arm confoandu with the plane (40) by the orientation in site (C).

- Le bras d'antrémite (8) actionné par l'articulation (3) possene en entremité une platine de positionnement fin (5) dens un ane perpenditulire au plen 40.- The antremite arm (8) actuated by the hinge (3) has in end a fine positioning plate (5) in an ane perpenditulire to the plen 40.

Le mositionnement en cas de l'embase (D0 puis le positronnement en cap (E) he la platine de positionnement fin parmet le travail dans l'axe de tubes de la plaque tubulaire sur le plan 50 cuelque soit le pargage triangulaire ou rectngulaire de celle ci figure à.Mositioning in the case of the base (D0 and positronnement in heading (E) he end of the positioning plate by the work in the tube axis of the tubular plate on the plane 50 cuelque is the triangular or rectangular pargage that it appears in.

La distance de l'are de la platime d'extrémité à l'axe xz du plan ( 40 ) ze sitwe à une distance ( d ) constante sur ce plam pour un plan de travail ( 40 ) parailale à la plaque tubulaire ( 50 ).The distance from the end platima to the xz axis of the plane (40) ze sitwe at a constant distance (d) on this plam for a work plane (40) parailale to the tubular plate (50) .

- Le distance de l'axe vertical de l'embase xx à l'axe de travail ww projeté sur le plan (50) est réalisé par la prosection du bres principal X par le site A, puis par la prosection du bras secondaire y par le site B et la mistanue d du bras d'entremite
Le positionnement en cap est réalisé par la rotation de l'empame angle ( D ) et de la rotation de l'entrematé angle ( E ) 1 = * cos A + y con B + d.- The distance from the vertical axis of the base xx to the working axis ww projected on the plane (50) is achieved by the prosection of the main beam X by the site A, then by the prosection of the secondary arm y by site B and the mistory d of the arm of entremit
The heading positioning is achieved by the rotation of the angle (D) and the rotation of the angle (E) 1 = * cos A + y con B + d.

L'orientation et la constructiond e la platine de travail figure 7 permet en plus t'ne -grande capacité de travail selon la contiguration du pergage de la plaque tobulaire et de la platine adaptée ( 1 ) l'esemple présenté par la figure 7 montre le nombre important de tubes que l'on peut traiter manx changer la position principale du robot dans l'ars du tune vise 2
ARTICIRATIONS COUFLES figure B
Des artitulations couples permattent le mouvement du robot sous deun modes du fonctionnement - un fonctionnement dynamique sans mise ers oeuvre des freins a) ectromnquétiques - un fonctionnement en positionnement fixe avec mise en deuvre alectrofreine de biocage en positionnement mite
Cette articulation standard représentée sur 1 figure (8) comoorte - une platine motrite ( 1 ) avec un moteur haute porformance
counle ( 2 ) et une géneratrite tachymetrique ( 3 ) Ces deus elements sont concentriques le support statorique ( 4 ) des encoulements de la qénératice tachymetrique à une épaisseur minimun de 6 mm en alliage amagnétique une platine réductrice ( 5 ) assure la transmission du mouvement de rotation par l'intermédiaire d'un élément de reduction ( 6 ) uni entraine une cloche de motorisation ( 7 ) concentriques à la platine motrice et à la platine de réduction - un élément de codage et de positionnement haute ramolution ( 8 ) est intégré à l'extremité de la platine de réduttion et activé par la partie menée dont il faut détecter le positionnement Ce montage en extrémité permet de n'affranchir des reux de réduction et autorise un remplacement rapide des resolveurs sans démontage du robot. Cet assemblage a l'avantage en plus d'isaler macaniquement ainsi qu'électriquement l'élement ensible de positionnement de l'articulation et de réaliser le blindage électromagnétique d'ambiance nucléaire fortement radioactive.The orientation and construction of the work plate 7 also allows a great working capacity according to the contigation of the pergage of the tobucous plate and the adapted plate (1) the example shown in Figure 7 shows the large number of tubes that can be treated manx change the main position of the robot in the ars of the tune aims 2
ARTICIRATIONS CUTTERS Figure B
Coupled artitulations allow the movement of the robot under different modes of operation - dynamic operation without the use of electromnetic brakes (a) - fixed positioning operation with electro-brazing implementation of biocage in mite positioning
This standard joint shown in Figure 1 (8) comoorte - a platinum motrite (1) with a high performance engine
counle (2) and a tachymetric generatrite (3) These two elements are concentric, the stator support (4) of the tachymetric commutations at a minimum thickness of 6 mm of non-magnetic alloy a reducing plate (5) ensures the transmission of the movement of rotation by means of a reduction element (6) drives a driving bell (7) concentric to the driving plate and to the reduction plate - a high-resolution coding and positioning element (8) is integrated in the extremity of the reduction plate and activated by the driven part whose positioning must be detected This end fitting makes it possible to free the reduction rings and allows rapid replacement of the resolvers without disassembly of the robot. This assembly has the advantage in addition to isaler macanically as well as electrically ensible element of positioning of the joint and to achieve electromagnetic shielding of highly radioactive nuclear environment.

- une platine de freinese eletromagnétique montée en bout afin de permettre, le réglage, le démontage et la réparation sans affecter l'assemblabe de l'articulation comports :
un element de structure C 12 ) monté concentrique a la platine motrice . cat élément reçoie un bobinage statorique ( 13 ) de maintian jA l'autrémité du rmtog ( 14 ) de cette articulation est monte un disque ( 15 ) amagnétique qui comporte à sa périphérie un disque ( 16 ) megnetique qui
permet d'assurer le couplage magnetique avec stator ( 11 )
Au frein .Le diamétre du dimque ( 15 ) sera de 20mm nupérieur eu diametre d'ektrémite de l'arbre ( 14 ) pour aliminer les perturbutions magnétiques de la platine motrice
L'aivaole ( 10 ) assure la préssurimation de l'articulation les diaphragmes ( 1 11 lpermettant la ventillation interne de la platine motrice et de la platine de freinage
LE BRAS D EXTREMITE NLMERD 3 tigure 9
Le bras n 3 figure 9 peut se replier et s'encastrer dans le bras secondaire ce qui permet 1 accessibilité de la
structure de ce robot polyvalent en espace limité d'acces au
trt d'homme sans difficulté de mise en oeuvre
te bras comporte autre la liaison avec le bras secondaire
pour une articulation de menoeuvre en eite ~un shsemble de
motorisation tmuole concentrique ( 1 ) à la structure du
bras3 permettant la rotation sur lui meme de O X 350 pour
l'aus PP'
L'entremité du bras 3 comporte une autre articulation couple
concentrique qui permet l'orièntation de la platine (2)
pour tenir compte des configurations de travail sur la plaque
tunulaire quelque soit le perçage de la plaque
Cette platine d'extrémité comporte une transmission conique
( 3 ) entrainée par la motorisation platine ( 4 )
La platine comporte : :
- un codeur de positionnement t 5 }
- une optique dé centrage et d'analyse de forme permettant un
centra fin du robot t 6 > - un bloc de calCul inertiel de positionnement absolu assurant
la corrélation et le positionnement précis selon le bauclage
corrigé d'une chaine informatique de controle commende - an end-mounted electromagnetic brake plate to allow, adjustment, disassembly and repair without affecting the assembly of the joint comports:
a structural element C 12) mounted concentrically to the drive plate. This element receives a stator winding (13) from maintian. At the other end of the rmtog (14) of this articulation is mounted a non-magnetic disk (15) which comprises at its periphery a magnetic disc (16) which
allows magnetic coupling with stator (11)
With the brake. The diameter of the dimple (15) will be of 20mm nupérieur with diameter of ektrémite of the shaft (14) to alleviate the magnetic disturbances of the platinum motor
The aivaole (10) ensures the pressurimation of the articulation the diaphragms (1 11 lpermettant the internal ventilation of the drive plate and the brake plate
THE NLMERD EXTREMITY ARM 3 Figure 9
The arm n 3 FIG 9 can fold and fit into the secondary arm which allows 1 accessibility of the
structure of this versatile robot in limited space of access to
trt of man without difficulty of implementation
arm has other connection with the secondary arm
for a joint workmen enite ~ a shsemble of
concentric tmuole motorisation (1) to the structure of
arm3 allowing the rotation itself of OX 350 for
the PP '
The entremity of the arm 3 comprises another articulation torque
concentric which allows the formation of the platinum (2)
to account for work patterns on the plate
tunicular whatever the drilling of the plate
This end plate has a conical transmission
(3) driven by the platinum motor (4)
The plate includes:
a positioning encoder t 5
- a centering optics and shape analysis allowing a
central end of the robot t 6> - an inertial cal block of absolute positioning ensuring
Correlation and precise positioning according to the hoop
corrected from a control computer chain

Claims

3 CLAIMS

1: This remote manipulator for generator operations

of steam is characterized in that it comprises

a metal base fixed on the access hole to the enclosure delimited by the envelope (10). This base ensures the positioning of the motor base (2) fixed by its flange (12)

a set of 3 articulated arms (6, 8, 8) making it possible to access all the zones of the water container and more particularly of the tube plate (9)

3 pairs of articulated joints (3-4-5) assembled in 3 stages ensuring the maneuvering of the arms (6-7-8) 2: This manipulator according to claim 1 is characterized by comprising an end arm (S> which can be folded into the hollow structure of the secondary arm (7)

This outer structure (7) can be folded into the hollow structure of the main arm (6) These ancasable structures are made of composite materials 3) This remote manipulator according to the preceding claims comprises the arms (6-7-8) concentric and centered according to the l 'axis

VV .The axes of articulation are centered on the axis VV in the axis of the structure of the main arm 4: This manipulator according to the preceding claims is characterized by the positioning in distance on the tube plate according to the definition of two fixed parallel planes (20-40) with a variable hinge plane (30) for defining the distance by projection of the three arms of the robot according to 3, angular sites (A) (B) (C) The axis of the positioning of the end 8 .WW'om arm finds concentric to the tube axis screw on the plate

tubular

The heading orientation is achieved by the rotation of the motor base (2) S: This manipulator according to the premerstend claims mounted in a water box allows the presentation of the arms (7) and (8) in the orientation axis of the hole man and allows to have the end arm 8 out of nuclear irriadiation 6: Remote manipulator according to the preceding claim characterized by the fact that this set is motorized by

watertight sealed torque joints for versatile use in air and water

This concentric mounting to the drive bell (7) allows the pressurization of the outer cavity (10) and the articulation by the diaphragms (11) 7: Télémentpulateur seion the preceding revendication comprise joints couples 3-4-5 which mant constituted by the assembly of 3 functional plates

A plate whose structure (1) allows the mounting of a tachometric generator (3) concentric with a torque motor (2).

8: Remote manipulator according to the preceding claims (8.7) comprises in the couples joints -a reducing plate (6) with position resolver fi

this resolver is directly mutwainê by the drive bell (7) and is concentric with the articulation axis 9: Remote manipulator according to the preceding claims (6.7.8) comprises in the article - a braking end plate which comprises a structure (12) freezing on the drive plate (1) .This structure allows the attachment of the static element of the arena (13). The coupling of electromagnetic braking is achieved by fixing a niagnetic flywheel (16) which receives the magnetic braking disk (16). this flywheel is twisted 20 by screw to the primary rotor (14

This concentric coupling provides a protection-das component against the nuclear irradiation at a value of 50 rad / hour. Telemanipulator according to the pre-existing claims characterized by the arm of Autrèmite (8) which comprises a first set motorized torque (1) ensuring the rotation of C to 360 and a second torque motor (4) which awsure the rotation of the end plate 0 to 360 (2) allowing the work of all tubular plates whatever the rectangular drilling, crunched , trianqulaire the design of this endplate with high definition (5) réamlution parmet the ancastrabilité of a shape analysis element (6) and a sensing element (7) absolute positioning in space and in the reference axis of the target point in WW