DIN 25409-5-2015 Remote handling devices for use behind shielding walls - Part 5 Master slave manipulators with three pivots - Requirements and tests《在屏蔽墙后面使用的遥控设备 第5部分 设有三个枢轴的伸缩型主.pdf

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1、Dezember 2015DEUTSCHE NORM Preisgruppe 10DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 25.040.30; 27.120.20!%G=P“2362645www.din.deDIN 25409-5Fernbedienungsgerte zum Arbei

2、ten hinter Schutzwnden Teil 5: Parallelmanipulatoren mit 3 Gelenken Anforderungen und PrfungenRemote handling devices for use behind shielding walls Part 5: Master slave manipulators with three pivots Requirements and testsTlmanipulateurs pour travail derrire des murs de protection Partie 5: Manipul

3、ateurs matreesclave avec trois pivots Exigences et essaisAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 254095:199107www.beuth.deGesamtumfang 15 SeitenDDIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)DIN 25409-5:2015-12 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative

4、 Verweisungen . 4 3 Grundausstattung 4 4 Bewegungsmglichkeiten 5 5 Arbeits- und Bewegungsbereiche 6 6 Belastbarkeit . 6 7 Leerlaufkrfte . 8 8 Elastische Verformungen 8 9 Eigengewichtsausgleich 9 10 Gasdichtheit der Wanddurchfhrungen . 9 11 Werkstoffe 10 11.1 Zulssige Werkstoffe 10 11.2 Oberflchenbeh

5、andlung . 10 12 Konstruktive Merkmale 10 13 Montage und Demontage 11 14 Wartung und Instandsetzung 12 15 Elektrische Ausrstung . 12 16 Lieferzustand 12 17 Prfungen . 12 17.1 Prfungsumfang . 12 17.2 Arbeitsbereich und Mae . 13 17.3 Maximalbelastbarkeit 13 17.4 Leerlaufkrfte . 13 17.5 Elastische Verfo

6、rmungen 13 17.6 Eigengewichtsausgleich 13 17.7 Funktionen . 13 17.8 Gasdichtheit der Wanddurchfhrungen . 14 17.9 Dekontaminierbarkeit von Oberflchen . 14 17.10 Dauerstandsfestigkeit bei Dauerbelastung . 14 18 Kennzeichnung . 14 Literaturhinweise . 15 DIN 25409-5:2015-12 3 Vorwort Diese Norm wurde vo

7、m Arbeitsausschuss NA 062-07-62 AA Strahlenschutzeinrichtungen“ im DIN-Normen-ausschuss Materialprfung (NMP) erstellt. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle d

8、iesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 25409, Fernbedienungsgerte zum Arbeiten hinter Schutzwnden besteht aus folgenden Teilen: null Teil 1: Ferngreifer - Mae null Teil 2: Parallelmanipulatoren mit 3 Gelenken - Mae null Teil 3: Parallelmanipulatoren in Teleskopbauart - Mae null Teil 4: Pa

9、rallelmanipulatoren in Teleskopbauart - Anforderungen und Prfungen null Teil 5: Parallelmanipulatoren mit 3 Gelenken - Anforderungen und Prfungen null Teil 6: Ferngreifer - Anforderungen null Teil 7: Kraftmanipulatoren mit elektrischen Antrieben - Anforderungen und Prfungen null Teil 8: Kraftmanipul

10、atoren Bedienteile - Anordnung und Kennzeichnung Zu DIN 25409 ist ein Beiblatt 1 mit Hinweisen fr die Verwendung erschienen. nderungen Gegenber DIN 25409-5:1991-07 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Vorwort hinzugefgt; b) Entfernung der Patentklassifikationen; c) normative Verweisungen aktual

11、isiert; d) redaktionelle berarbeitungen. Frhere Ausgaben DIN 25409-5: 1977-02, 1991-07 DIN 25409-5:2015-12 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr Parallelmanipulatoren mit 3 Gelenken, die in hohen Strahlungsfeldern, und zwar hauptschlich in Heien Zellen mit Abschirmung aus Beton und Blei, verwende

12、t werden. Diese Norm legt Mindestanforderungen fest, die an Parallelmanipulatoren mit 3 Gelenken gestellt werden und Kriterien, die fr den Einsatz zu beachten sind. Diese Norm gibt auerdem Hinweise fr Abnahmeprfungen der Gerte. Mae und die Bezeichnung der Parallelmanipulatoren mit 3 Gelenken sind in

13、 DIN 25409-2 festgelegt. Hin-weise fr die Verwendung siehe DIN 25409 Beiblatt 1. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug ge

14、nommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 25407-1, Abschirmwnde gegen ionisierende Strahlung Teil 1: Bausteine DIN 25409-2, Fernbedienungsgerte zum Arbeiten hinter Schutzwnden Teil 2: Parallelmanipulat

15、oren mit 3 Gelenken - Mae DIN 25409-4:2015-12, Fernbedienungsgerte zum Arbeiten hinter Schutzwnden Teil 4: Parallelmanipulatoren in Teleskopbauart - Anforderungen und Prfungen DIN 25410, Kerntechnische Anlagen Oberflchensauberkeit von Komponenten DIN 25415, Radioaktiv kontaminierte Oberflchen Verfah

16、ren zur Prfung und Bewertung der Dekontaminierbarkeit DIN EN 10088 (alle Teile), Nichtrostende Sthle DIN EN ISO 4288, Geometrische Produktspezifikation (GPS) Oberflchenbeschaffenheit: Tastschnitt-verfahren Regeln und Verfahren fr die Beurteilung der Oberflchenbeschaffenheit 3 Grundausstattung Der Ma

17、nipulator besteht aus den Haupt-Baugruppen Bedienungsarm, Wanddurchfhrung und Arbeitsarm. Auerdem muss er folgende Bauteile als Grundausstattung aufweisen: a) auswechselbare Parallelbacken; b) Sperrklinke fr die Zange, die diese geschlossen hlt. Der Hebel zum Einschalten und Lsen der Sperr-klinke mu

18、ss sich am Handgriff befinden; c) Vorrichtung zum gleichzeitigen Feststellen aller Bewegungen auer der Zange und der X-Bewegung. Die Feststellvorrichtung ist von der Bedienungsseite her zu bettigen; d) Feststellvorrichtung fr die X-Bewegung. Die Feststellvorrichtung ist von der Bedienungsseite her z

19、u bettigen; e) Strahlenabschirmung aus Blei in der Wanddurchfhrung. Dicke bei Strahlenschutzwnden aus Blei: gleiche Dicke wie die Wand. Ermittlung der erforderlichen Dicke fr Strahlenschutzwnde aus Blei siehe DIN 25407 Beiblatt 1. DIN 25409-5:2015-12 5 4 Bewegungsmglichkeiten Parallelmanipulatoren n

20、ach dieser Norm mssen die in Bild 1 am Beispiel des Arbeitsarmes dargestellten sieben unabhngigen Bewegungsmglichkeiten haben. Legende 1 Wanddurchfhrung 2 Schultergelenk 3 Oberarm 4 Ellenbogengelenk 5 Unterarm 6 Handgelenk 7 Zange 8 Parallelbacke G Greifen: ffnen und Schlieen der Zange Hd Handdrehen

21、: Drehen der Zange um ihre Mittelachse Hn Handneigen: Neigen der Zange um eine senkrecht zu ihrer Mittelachse liegende Achse Ad Armdrehen: Drehen des Unterarmes um die Mittelachse Un Unterarmneigen: Neigen des Unterarmes um die senkrecht zu seiner Mittelachse liegende Ellbogengelenkachse On Oberarmn

22、eigen: Neigen des Oberarmes um die senkrecht zu seiner Mittelachse liegende Schultergelenkachse an der Wanddurchfhrung X X-Bewegung: Drehung des Armes um die Mittelachse der Wanddurchfhrung Bild 1 Bewegungsmglichkeiten eines Parallelmanipulators mit 3 Gelenken DIN 25409-5:2015-12 6 5 Arbeits- und Be

23、wegungsbereiche Die Arbeitsbereiche der drei Manipulator-Gren I, II und III nach DIN 25409-2 sind unterschiedlich. Sie sind einerseits durch die Hauptmae der Manipulatoren (vor allem Lnge des Arbeitsarmes und Abstand des Schultergelenkes des Arbeitsarmes von der Schutzwand), andererseits durch die B

24、ereiche, in denen die einzelnen Bewegungen ausgefhrt werden knnen (Bewegungsbereiche) begrenzt. Falls nicht anders angegeben, gelten die nachfolgenden Festlegungen fr die Ausfhrung der Bewegungen mit dem Bedienungsarm von Hand aus der Grundstellung heraus. In der Grundstellung sind die Oberarme hori

25、zontal und die Unterarme senkrecht, die Zange horizontal und nach vorn gerichtet und die Richtung der Greifbewegung seitwrts. Tabelle 1 Arbeits-und Bewegungsbereiche Bewegung Anforderung Greifen (G): ffnungsweite zwischen den Parallelbacken 0 mm bis 70 mm Handdrehen (Hd): null 200 bei Hn + 70 null 3

26、60 bei Hn 0 null 200 bei Hn 130 Handneigen (Hn): null 70, 130 Armdrehen (Ad): null 180 Unterarmneigen (Un): Arbeits- und Bedienungsarm gemeinsam + 90, 60; gegebenenfalls als Zusatzeinrichtung Verstellung des Arbeitsarmes von Hand gegenber dem Bedienungsarm null 30. Oberarmneigen (On): Arbeits- und B

27、edienungsarm gemeinsam + 45, 70; gegebenenfalls als Zusatzeinrichtung elektromotorische Verstellung des Arbeitsarmes gegenber dem Bedienungsarm null 30. X-Bewegung (X): Arbeits- und Bedienungsarm gemeinsam null 90, praktisch nutzbar infolge der Reichweite des menschlichen Armes etwa null 45. ANMERKU

28、NG 1 Da die X-Bewegung konstruktiv als Drehung des kompletten Manipulators um die Mittelachse der Wanddurchfhrung ausgebildet ist, wird der Bewegungsbereich in Winkelgrad und die Belastbarkeit als Drehmoment angegeben. ANMERKUNG 2 + bedeutet nach vorn (vom Operateur weg), oben bzw. rechts (je nach A

29、rt der Bewegung). - bedeutet nach hinten (auf den Operateur zu), unten bzw. links. 6 Belastbarkeit Es gibt folgende Gerteklassen: leicht (L) und schwer (S) Es werden zwei Belastungsarten unterschieden: a) Maximalbelastung, die nur in begrenzter Hufigkeit einwirken darf; b) Dauerbelastung. DIN 25409-

30、5:2015-12 7 Tabelle 2 Mit den einzelnen Bewegungen ausbbare Mindestkrfte bzw. Drehmomente Bewegungsart Gerteklasse leicht (L) schwer (S) max. ausbbar dauernd ausbbar max. ausbbar dauernd ausbbar Greifen daN 10,0 6,0 18,0 12,0 Handdrehen daNm 0,5 0,2 1,0 0,7 Handneigen daNm 1,4 0,9 2,8 1,8 Armdrehen

31、daNm 1,8 1,1 3,6 2,2 Unterarm daNm 6,0 3,8 12,0 7,5 Oberarm daNm 5,0 3,0 10,0 6,0 X-Bewegung daNm 12,0 7,0 24,0 14,0 Tabelle 3 Gewichte der mit dem Manipulator zu handhabenden Gegenstnde Handhabungsart Gerteklasse leicht (L) schwer (S) max. hand-habbar kg dauernd handhabbar kg max. handhabbar kg dau

32、ernd handhabbar kg Zange 8 5 16 10 Lasthaken 20a7b40a13bDie angegebenen Gewichte gelten fr alle Stellungen, die der Arbeitsarm einnehmen kann, wenn keine Einschrnkungen gemacht werden. aUn null 25, On null 35, X-Bewegung null 30. bUn- und X-Bewegung null 45. Ferner ist zu unterscheiden, in welcher W

33、eise der Gegenstand vom Manipulator gehandhabt wird: a) manipulieren eines Gegenstandes mit den Parallelbacken der Zange; b) tragen eines Gegenstandes mit dem Lasthaken. Mit den einzelnen Bewegungen mssen mindestens die in Tabelle 2 angegebenen Krfte bzw. Drehmomente ausgebt werden knnen. Mit dem Ma

34、nipulator mssen Gegenstnde mit mindestens den in Tabelle 3 genannten Gewichten gehand-habt werden knnen. Die eingebauten Drahtseile mssen 104Lastspiele bei Dauerbelastung ohne Schaden und ohne eine die Funktion wesentlich beeintrchtigende Dehnung ermglichen. DIN 25409-5:2015-12 8 Alle brigen Krfte b

35、ertragenden Teile mssen eine Lebensdauer von 106Lastspielen bei Dauerbelastung aufweisen. 7 Leerlaufkrfte Wenn ein Manipulator von Hand aus der Grundstellung heraus bewegt wird, sind die zu berwindenden Leerlaufkrfte in erster Linie Reibungskrfte. Bei den Bewegungen Un, On und X knnen durch die Gege

36、ngewichte nicht ausgeglichene Reste des Eigengewichtes zu den Reibungskrften hinzukommen und je nach Bewegungsrichtung die Leerlaufkrfte erhhen oder verringern. Tabelle 3 legt die Leerlaufkrfte am Handgriff fest. Tabelle 4 Leerlaufkrfte am Handgriff Bewegungsart Gerteklasse leicht (L) schwer (S) nic

37、ht gasdicht cN gasdicht cN nicht gasdicht cN gasdicht cN Greifen (Schlieen) 300 400 300 400 Handdrehen 50 100 50 100 Handneigen 100 200 150 250 Armdrehen 50 100 50 100 Unterarm neigen 150 250 200 300 Oberarm neigen 150 250 200 300 X-Bewegung 100 200 100 200 Da nur die Krfte interessieren, die der Be

38、dienende am Handgriff aufbringen muss, nicht jedoch in Verbindung mit Hebelarmen an bestimmten Stellen des Manipulators auftretende oder mit dem Manipulator ausbbare Drehmomente, sind im Gegensatz zu Abschnitt 6 bei allen Bewegungsarten Krfte angegeben. Der Angriffspunkt der Krfte ist in der Mitte d

39、es Handgriffs. Beim Schlieen der Zange ist zustzlich die Kraft der Zugfeder zu berwinden, die die Zange selbstttig bei Entlastung ffnet. Die in Tabelle 4 genannten Leerlaufkrfte sollten nicht berschritten werden. 8 Elastische Verformungen Die elastischen Verformungen unter Belastung haben ihre Ursac

40、he in Lngungen der Drahtseile, Verdrehung von Wellen sowie der Durchbiegung der Arme. Die Folge sind Stellungsabweichungen von Gliedern des Arbeitsarmes gegenber den entsprechenden des Bedienungsarmes. Die in der Tabelle 5 angegebenen Werte fr die Verformung drfen nicht berschritten werden. Diese We

41、rte gelten fr die Gre I, nach DIN 25409-2; die entsprechenden Werte fr die Gren II und III sind wegen der geringeren Armlngen bei sonst gleicher Ausfhrung etwas niedriger. DIN 25409-5:2015-12 9 Tabelle 5 Elastische Verformungen unter Belastung Bewegungsart Gerteklasse leicht (L) schwer (S) unter Bea

42、n-spruchung Verformung unter Bean-spruchung Verformung Greifena8 daN 30 mm 16 daN 30 mm Handdrehenb0,5 daNm 30 1,0 daNm 30 Handneigenb1,4 daNm 30 2,8 daNm 30 Armdrehenb1,8 daNm 30 3,6 daNm 30 Unterarmneigenc6,0 daNm 65 mm 12,0 daNm 65 mm Oberarmneigenc5,0 daNm 40 mm 10,0 daNm 40 mm X-Bewegungc, d 12

43、,0 daNm 40 mm 24,0 daNm 40 mm ANMERKUNG Elastische Verformungen bzw. Stellungsabweichungen treten unter Beanspruchung durch Handhaben von Gegenstnden oder Ausben von Krften bzw. Drehmomenten zu Gegenstnden gegenber dem unbelasteten Zustand auf. aHier gemessen der Abstand der Parallelbacken zueinande

44、r. bHandgriff gegenber Zange. cBedienungsarm gegenber Arbeitsarm auf der Hhe der Handgelenke. dWenn Ober- und Unterarm senkrecht. 9 Eigengewichtsausgleich Fr die Bewegungen Un, On und X sind die Eigengewichte der Arme durch Gegengewichte auszugleichen. Der Ausgleich hat soweit zu erfolgen, dass in a

45、llen Stellungen, die die Arme einnehmen knnen, die Restkrfte, mit denen der Operateur das unbelastete Gert sttzen muss, weniger als 5 % derjenigen Krfte betragen, die ohne Gegengewichte auftreten wrden. 10 Gasdichtheit der Wanddurchfhrungen Zu unterscheiden sind drei Ausfhrungen: a) Normal (N), nich

46、t abgedichtet; b) Gasdicht (G), mit abgedichteter Wanddurchfhrung im Wanddurchfhrungsrohr der Abschirmwand dichtend; c) Boxtyp (B), mit abgedichteter Wanddurchfhrung im Durchfhrungsrohr des Kontaminationsschutz-kastens dichtend. Bei Manipulatoren mit gasdichter Wanddurchfhrung muss die Leckrate fr L

47、uft kleiner als 2 Pa l s1bei einem Unterdruck in der Heien Zelle von 10 hPa sein. DIN 25409-5:2015-12 10 11 Werkstoffe 11.1 Zulssige Werkstoffe Alle bewegten Teile, auch Zahnrder, sind mglichst aus Aluminiumlegierungen herzustellen, hochbean-spruchte Zahnrder aus nichtrostenden Sthlen nach DIN EN 10

48、088. Die nichtbewegten Teile der Wanddurchfhrung knnen aus Baustahl bestehen. Es sind nur vorgereckte Seile zu verwenden. Stahlteile, die sich im Betrieb in der Heien Zelle befinden, sind aus austenitischen Sthlen zu fertigen. Bei Verbindung von Teilen aus nichtrostenden Sthlen sind nur austenitische Schrauben und Muttern vorzusehen. Diese mssen bezglich der Werkstoffpaarung so ausgewhlt werden, dass auch nach lngerem Gebrauch ein leichtes Lsen der Verbindung sichergestellt ist. Die Werkstoffe und Konservierungen sowie die Oberflchen (auch erst nach Demontage sichtbare) mssen so ausgewhlt wer