ISO 17874-2:2004
(Main)Remote-handling devices for radioactive materials — Part 2: Mechanical master-slave manipulators
Remote-handling devices for radioactive materials — Part 2: Mechanical master-slave manipulators
ISO 17874-2:2004 specifies the criteria for the selection, installation and use of a mechanical master-slave manipulator, for remote handling of radiaoactive materials in a nuclear facility. ISO 17874-2:2004 deals only with the technical aspects related to the manipulator and its interface with the nuclear facility in which it is intended to be installed. In particular, the process apparatus and the manipulator features need to be studied in parallel in order to optimize all the functionalities of the manipulator. However, ISO 17874-2:2004 does not cover the fundamental design criteria of the nuclear facility (e.g. the process involved, maintenance of the process equipment, intervention for other purposes).
Dispositifs de manipulation à distance pour matériaux radioactifs — Partie 2: Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques
L'ISO 17874-2:2004 spécifie les critères de sélection, de montage et d'utilisation d'un télémanipulateur maître-esclave mécanique, pour la manipulation à distance de matériaux radioactifs dans une installation nucléaire. L'ISO 17874-2:2004 ne traite que des aspects techniques relatifs au télémanipulateur et à ses interfaces avec l'installation nucléaire dans laquelle son montage est prévu. En particulier, les appareils du procédé et les caractéristiques du télémanipulateur doivent être étudiés en parallèle dans l'intention d'optimiser toutes les fonctionnalités du télémanipulateur. Cependant, l'ISO 17874-2:2004 ne couvre pas les critères fondamentaux de conception de l'installation nucléaire (par exemple le procédé mis en oeuvre, la maintenance du procédé, les moyens d'intervention destinés à d'autres applications).
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17874-2
First edition
2004-12-01
Remote-handling devices for radioactive
materials —
Part 2:
Mechanical master-slave manipulators
Dispositifs de manipulation à distance pour matériaux radioactifs —
Partie 2: Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques
Reference number
©
ISO 2004
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 General architecture and classification. 3
4.1 General architecture . 3
4.2 Classification. 4
4.3 Kinematics . 7
5 Basic considerations for the choice of a manipulator . 9
5.1 General criteria. 9
5.2 Particular criteria. 10
5.3 Mounting of the master-slave manipulators . 12
5.4 Leak-tightness and protection against contamination . 13
6 Different manipulator mounting methods and associated requirements . 15
6.1 Unsealed connection tube, with a gaiter . 15
6.2 Unsealed connection tube, without gaiter.21
6.3 Sealed connection tube. 21
6.4 Design of the lower end of the gaiters. 22
6.5 Special case of double gaiters . 25
6.6 Replacement of manipulator gaiters. 26
6.7 Attachment of leak-tight manipulator gaiters . 29
7 Accessories . 29
7.1 Connection tubes with shielding. 29
7.2 Balancing . 29
7.3 Terminations. 30
7.4 Electricity supply . 31
7.5 Various . 31
Annex A (normative) Method of measurement of no-load forces and torques, flexures and
backlashes. 33
Annex B (informative) Typical disconnection stations. 45
Bibliography . 48
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 17874-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 2,
Radiation protection.
ISO 17874 consists of the following parts, under the general title Remote-handling devices for radioactive
materials:
— Part 1: General requirements
— Part 2: Mechanical master-slave manipulators
— Part 3: Electrical master-slave manipulators
— Part 4: Power manipulators
— Part 5: Remote-handling tongs
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Introduction
This part of ISO 17874 deals with mechanical master-slave manipulators used for nuclear applications.
These devices replace the hands and arms of the operators in areas inaccessible to personnel (mostly behind
shielding walls).
Mechanical master-slave manipulators were originally developed for hot cells, which were designed for
research and development for nuclear power reactor-fuel elements. They are now also in use in other nuclear
installations, such as fabrication or reprocessing plants for fuel elements, waste-treatment stations and
decommissioning of nuclear facilities.
This part of ISO 17874 should be of assistance to designers of nuclear plants, as well as to manufacturers,
users and license authorities.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 17874-2:2004(E)
Remote-handling devices for radioactive materials —
Part 2:
Mechanical master-slave manipulators
1 Scope
This part of ISO 17874 specifies the criteria for the selection, installation and use of a mechanical
master-slave manipulator, for remote handling of radiaoactive materials in a nuclear facility.
This part of ISO 17874 deals only with the technical aspects related to the manipulator and its interface with
the nuclear facility in which it is intended to be installed.
In particular, the process apparatus and the manipulator features need to be studied in parallel in order to
optimize all the functionalities of the manipulator.
However, this part of ISO 17874 does not cover the fundamental design criteria of the nuclear facility (e.g. the
process involved, maintenance of the process equipment, intervention for other purposes).
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 11933-1:1997, Components for containment enclosures — Part 1: Glove/bag ports, bungs for glove/bag
ports, enclosure rings and interchangeable units
ISO 11933-2:1997, Components for containment enclosures — Part 2: Gloves, welded bags, gaiters for
remote-handling tongs and for manipulators
ISO 10648-2:1994, Containment enclosures — Part 2: Classification according to leak tightness and
associated checking methods
ISO 17874-1:2004, Remote-handling devices for radioactive materials — Part 1: General requirements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
mechanical master-slave manipulator
manipulator reproducing the effects of the hand and arm movements of the operator by means of mechanical
transmission elements, installed in a shielding or a containment wall
3.2
arm
effectively reproduces the functions of a human arm, respecting in most cases the same distribution and
corresponding articulations
NOTE 1 The corresponding articulations are shoulder, upper arm, elbow, forearm, wrist joint, etc.
NOTE 2 The motions of a manipulator master arm and its associated slave arm are generally parallel.
3.3
master arm
arm located outside a hot cell and equipped with a handle on which the operator acts
3.4
slave arm
arm located inside a hot cell and equipped with tongs to grip the work-piece
3.5
axis
directions of a Cartesian coordinate system defined from the operator's standing point, considered as the
origin of this system
NOTE The following axes are considered: Axis X: from right to left along the shielding wall; Axis Y: forward into the
shielded cell; Axis Z: up towards the ceiling of the shielded cell.
3.6
balancing
characteristic allowing the manipulator to be maintained with negligible forces applied by the operator in stable
positions throughout the whole operating volume by mechanical means (e.g. counterweights)
3.7
connection tube
component mounted inside the through-wall tube, which transmits the motions of the master arm to the slave
arm by rotation and by internal mechanical elements
NOTE The connection tube can be withdrawn into the operating room.
3.8
disconnection
mechanical operation allowing the separation of two assembled elements, such as the disconnection of a
slave arm or a master arm from the connection tube
3.9
extended reach (Z-motion)
a motorized mechanical extension of the slave arm, by a double telescope, serving to adjust the working
length and hence to extend the reach across the working volume
3.10
gaiter of a manipulator
booting US
specially profiled flexible sleeve designed to protect the mechanical parts of the slave arms of a manipulator
from contamination or to provide continuity of the leak-tightness of a hot cell
3.11
handle
component fixed at the end of the master arm and gripped by the operator, facilitating the control of the
movement of the manipulator
2 © ISO 2004 – All rights reserved
3.12
indexing motions (X- and Y-motion)
an adjustable mechanical or electrical displacement between the slave arm position and the corresponding
master-arm position, to enlarge the working volume and minimize operator strain
3.13
jaws
components fixed on the end of the tongs which facilitate the handling of an object
NOTE The jaws can be disconnectable.
3.14
joint
articulation
assembly of several pieces allowing one or more rotational motions
3.15
operating volume
space in which the operation of a tong is possible, considering all the positions in which the different
components of the slave arm of a manipulator can be moved
3.16
operator side removal
operation consisting of extracting a part or the whole of a manipulator from the operator side of the hot cell
3.17
orientation motion
rotation motions around certain axes of the manipulator
NOTE 1 According to the axis considered, the three following motions are distinguished: tilt (α), twist (β) and swivel or
azimuth motion (γ).
NOTE 2 In articulated manipulators, the orientation motion can be accomplished around the forearm axis or around the
arm axis.
3.18
tong
gripping device fixed at the slave-
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17874-2
Première édition
2004-12-01
Dispositifs de manipulation à distance
pour matériaux radioactifs —
Partie 2:
Télémanipulateurs maître-esclave
mécaniques
Remote-handling devices for radioactive materials —
Part 2: Mechanical master-slave manipulators
Numéro de référence
©
ISO 2004
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 1
4 Architecture générale et classification . 4
4.1 Architecture générale . 4
4.2 Classification. 4
4.3 Cinématique. 7
5 Considérations générales pour le choix d'un télémanipulateur . 9
5.1 Critères généraux. 9
5.2 Critères particuliers . 10
5.3 Montage des télémanipulateurs maître-esclave . 12
5.4 Étanchéité et protection contre la contamination . 13
6 Différentes méthodes de montage du télémanipulateur et exigences associées . 15
6.1 Tube de connexion non étanche, avec une manche. 15
6.2 Tube de connexion non étanche, sans manche . 22
6.3 Tube de connexion étanche. 22
6.4 Conception de l'extrémité inférieure des manches. 24
6.5 Cas particulier de la double manche . 25
6.6 Remplacement des manches de télémanipulateur . 27
6.7 Fixation des manches d'étanchéité de télémanipulateurs . 30
7 Accessoires . 30
7.1 Tubes de connexion blindés. 30
7.2 Équilibrage. 30
7.3 Terminaux . 31
7.4 Alimentation électrique . 32
7.5 Divers . 32
Annexe A (normative) Méthodes de mesurage des forces et couples à vide, des flexions et des
jeux . 34
Annexe B (informative) Stations de déconnexion usuelles . 46
Bibliographie . 49
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 17874-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 2,
Radioprotection.
L'ISO 17874 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Dispositifs de manipulation à
distance pour matériaux radioactifs:
— Partie 1: Exigences générales
— Partie 2: Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques
— Partie 3: Télémanipulateurs maître-esclave électriques
— Partie 4: Télémanipulateurs télécommandés
— Partie 5: Pinces pour manipulation à distance
iv © ISO 2004 – Tous droits réservés
Introduction
La présente partie de l'ISO 17874 concerne les télémanipulateurs maître-esclave mécaniques utilisés pour
des applications nucléaires.
Ces dispositifs remplacent les mains et les bras des opérateurs dans des zones inaccessibles au personnel
(en grande partie derrière des parois blindées).
Les télémanipulateurs maître-esclave mécaniques furent développés à l'origine pour les cellules chaudes, qui
furent conçues dans un but de recherche et de développement pour les éléments combustibles des réacteurs
nucléaires de puissance. Ils sont maintenant aussi utilisés en d'autres installations nucléaires, telles que des
usines de fabrication ou de retraitement d'éléments combustibles, des stations de traitement des déchets et
de déclassement d'installations nucléaires.
La présente partie de l'ISO 17874 a vocation d'aide aux concepteurs d'installations nucléaires ainsi qu'aux
fabricants, utilisateurs et organismes habilités à délivrer des licences.
NORME INTERNATIONALE ISO 17874-2:2004(F)
Dispositifs de manipulation à distance pour matériaux
radioactifs —
Partie 2:
Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 17874 spécifie les critères de sélection, de montage et d'utilisation d'un
télémanipulateur maître-esclave mécanique, pour la manipulation à distance de matériaux radioactifs dans
une installation nucléaire.
La présente partie de l'ISO 17874 ne traite que des aspects techniques relatifs au télémanipulateur et à ses
interfaces avec l'installation nucléaire dans laquelle son montage est prévu.
En particulier, les appareils du procédé et les caractéristiques du télémanipulateur doivent être étudiés en
parallèle dans l'intention d'optimiser toutes les fonctionnalités du télémanipulateur.
Cependant, la présente partie de l'ISO 17874 ne couvre pas les critères fondamentaux de conception de
l'installation nucléaire (par exemple le procédé mis en œuvre, la maintenance du procédé, les moyens
d'intervention destinés à d'autres applications).
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 11933-1:1997, Composants pour enceintes de confinement — Partie 1: Ronds de gant et de sac,
obturateurs de ronds de gant et de sac, bagues d'enceintes et éléments interchangeables à distance
ISO 11933-2:1997, Composants pour enceintes de confinement — Partie 2: Gants, sacs à souder, manches
de protection pour pinces à distance et télémanipulateurs
ISO 10648-2:1994, Enceintes de confinement — Partie 2: Classification selon leur étanchéité et méthodes de
contrôle associées
ISO 17874-1:2004, Dispositifs de manipulation à distance pour matériaux radioactifs — Partie 1: Exigences
générales
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
télémanipulateur maître-esclave mécanique
manipulateur installé dans un mur blindé ou de confinement et reproduisant les effets des mouvements de la
main et du bras de l'opérateur au moyen d'éléments de transmission mécaniques
3.2
bras
définit un système reproduisant les fonctions d'un bras humain, respectant la plupart du temps la même
répartition et les articulations correspondantes
NOTE 1 Les articulations correspondantes sont l'épaule, le bras, le coude, l'avant-bras, le poignet (aussi appelé
genouillère), etc.
NOTE 2 Les mouvements assurés par un bras maître d'un télémanipulateur et son bras esclave associé sont
généralement parallèles.
3.3
bras maître
bras situé à l'extérieur d'une cellule chaude et équipé d'une poignée sur laquelle agit l'opérateur
3.4
bras esclave
bras situé à l'intérieur d'une cellule chaude et équipé d'une pince pour saisir la pièce à manipuler
3.5
axe
directions d'un système de coordonnées cartésiennes définies depuis la position de l'opérateur, considéré
comme l'origine du système
NOTE Les axes suivants sont pris en compte: axe X, de la droite vers la gauche le long de la paroi blindée; axe Y, en
avant vers la cellule blindée; axe Z, montée vers le plafond de la cellule blindée.
3.6
équilibrage
caractéristique permettant au télémanipulateur, soumis à des efforts négligeables par l'opérateur, de rester en
position stable dans tout l'espace de travail grâce à des moyens mécaniques (par exemple contrepoids)
3.7
tube de connexion
composant monté à l'intérieur du fourreau et permettant la transmission des mouvements du bras maître au
bras esclave par rotation et par des éléments mécaniques internes
NOTE Le tube de connexion est extractible depuis la face avant des cellules blindées.
3.8
déconnexion
opération mécanique permettant la séparation de deux éléments assemblés, tels que la déconnexion d'un
bras esclave ou d'un bras maître du tube de connexion
3.9
extension (mouvement Z)
extension mécanique, motorisée, du bras esclave par l'intermédiaire d'un double télescope, servant à ajuster
la longueur du bras donc à augmenter la portée à travers l'espace de travail
3.10
manche d'un télémanipulateur
manchette flexible, spécialement conçue pour assurer la protection contre la contamination des parties
mécaniques des bras esclave, d'un télémanipulateur ou pour assurer la continuité de l'étanchéité d'une cellule
chaude
NOTE Ce composant est aussi appelé «booting» (USA).
2 © ISO 2004 – Tous droits réservés
3.11
poignée
composant fixé à l'extrémité du bras maître et saisi par l'opérateur pour permettre
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.