[發明專利]應用于BNCT靶體更換的遙控維護系統及其維護工藝

在審

• 申請號: 202010427394.4
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN112230607A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 趙崇光;張銳強;童劍飛;梁天驕
• 申請（專利權）人: 散裂中子源科學中心;中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 廣東眾達律師事務所 44431
• 代理人: 王睿

1.應用于BNCT靶體更換的遙控維護系統， 所述的遙控維護系統整體服役于密閉空間內，包括遙操作系統、監控系統、靶體結構和靶體存儲結構，其特征在于：

所述的遙操作系統主要包括天車、靶體拖車和遙操作機器人，遙操作機器人安裝在靶體結構側面、靶體拖車及束流整形裝置旁邊，靶體拖車帶動束流整形裝置移動后，靶體結構暴露在密閉空間的空氣當中，機器人通過安裝在其上的電動扳手以及夾具，夾取操作靶體結構；

所述的靶體結構包括靶容器和靶片，靶片安裝在靶容器內部，靶容器通過連接件安裝在真空腔法蘭面上并通過螺栓固定；

所述的監控系統主要包括安裝在密閉空間內的攝像頭、安裝在密閉空間外的影像顯示屏；攝像頭包括四個高清防輻照攝像頭，分別設置在靶體結構前方的三面墻上；影像顯示屏安裝在監視窗的旁側，影像顯示屏與攝像頭電性連接以顯示攝像頭采集的信息；

所述的靶體存儲結構，主要包括屏蔽容器與載重運輸系統，安裝在靶體拖車側，與遙操作機器人共用安裝基座；載重運輸系統的電機、遙操作機器人及其工具通過密閉空間的預留孔道內穿電纜，與密閉空間外的控制面板相連。

2.根據權利要求1所述的應用于BNCT靶體更換的遙控維護系統，其特征在于：所述的靶容器固定安裝真空腔一端，靶容器內安裝有靶片。

3.根據權利要求1所述的應用于BNCT靶體更換的遙控維護系統，其特征在于：所述的靶體拖車帶動束流整形裝置前后方向水平移動，靶體拖車設置有傳動機構，其中，傳動機構包括靶體拖車的啟動電機，靶體拖車的控制裝置為安裝在密閉空間外的操作面板，通過電纜穿過密閉空間開設的孔道與傳動機構電性相連，控制拖車的啟動、靜止與速度調節。

4.根據權利要求1所述的應用于BNCT靶體更換的遙控維護系統，其特征在于：所述的天車橫架于密閉空間的上空，設置有與之配套的遙控器，天車通過滑輪組與鏈條懸掛有起重吊鉤，天車遙控器設置在密閉空間外，通過電纜與天車的運行機構電性連接，以控制起重吊鉤在東、南、西、北、上、下方向的位移。

5.根據權利要求1所述的應用于BNCT靶體更換的遙控維護系統，其特征在于：所述的遙操作機器人為六自由度機器人，末端可替換拆卸式連接有維護工具，其工作范圍必須能夠覆蓋靶體結構以及存靶體存儲結構。

6.根據權利要求5所述的應用于BNCT靶體更換的遙控維護系統，其特征在于：所述的維護工具包括電動扳手和氣動夾具，安裝于機器人末端，通過專用的夾具固定成一體。

7.根據權利要求1所述的應用于BNCT靶體更換的遙控維護系統，其特征在于：所述的靶體存儲結構，包括可轉移的屏蔽容器與固定于治療室內的載重運輸系統；當屏蔽容器需要轉運時，可以通過天車將其整體轉移離開治療室。

8.根據權利要求1或7所述的應用于BNCT靶體更換的遙控維護系統，其特征在于：所述的屏蔽容器包括頂部的屏蔽門和底部的鉛盒，鉛盒中間容腔為放射性物質的存儲區域；所述的屏蔽門與鉛盒通過斜面配合，屏蔽門與底部鉛盒間配合移動路線設置成迷宮結構，當屏蔽門關閉時，通過鎖止機構將兩者固定；當屏蔽容器豎直落于載重運輸系統上時，屏蔽門向上頂起，與底部鉛盒脫開一定間隙，從而方便屏蔽門的開合。

9.根據權利要求1或7所述的應用于BNCT靶體更換的遙控維護系統，其特征在于：所述的載重運輸系統包括移動機構和控制系統，其中移動機構包括電機、驅動系統、半包圍式的U型支撐連接結構、底板支撐結構、絲桿傳動系統和直線導軌，所述的電機安裝在底板支撐結構的底板上，通過聯軸器與絲杠傳動系統連接；絲杠傳動系統中的絲桿螺母與U型支撐連接結構剛性連接，通過布置于控制室的驅動系統驅動絲杠傳動系統線性運動帶動U型支撐連接結構的直線運動；直線導軌安裝在底板兩側上，并設置于U型支撐連接結構兩側的對應底部，U型支撐連接結構兩側底部設置有滑槽結構與直線導軌構成滑動連接；所述的控制系統為電機控制的上位系統，用于控制電機的正反轉，以及判斷屏蔽門的開合狀態。

10.應用于BNCT靶體更換的遙控維護系統的維護工藝，其特征在于：所述的維護工藝包括以下步驟：

（1）BNCT停機：包括加速器停機和真空冷卻集成結構中的真空腔恢復和排空冷卻水回路等；

（2）靶體拖車作業：靶體拖車帶動束流整形裝置運動，靶體結構暴露于治療室環境；

（3）靶體存儲結構作業：通過操作密閉空間外的操作面板，操控載重運輸系統實現屏蔽容器屏蔽門的打開；

（4）監控系統作業：通過攝像頭取像，影像顯示屏上顯示攝像頭采集的信息，通過實時取像觀察，確保屏蔽容器的屏蔽門完全打開；

（5）遙操作機器人作業：首先通過遙操作機械手上的電動扳手，實現靶體結構的螺栓松開；再通過遙操作機械手上的氣動夾具，實現靶體結構的夾持；然后將靶體結構運輸至屏蔽容器上端，將靶體結構更換為水平姿態；然后遙操作機械手將靶體結構準確放置于靶容器的固定位置；松開氣動夾具；

（6）遙操作機器人復位：遙操作機械手復位，全過程通過監控系統觀察，確保動作到位，無干涉與碰撞的發生；

（7）靶體存儲結構復位：通過操作密閉空間外的操作面板，操控載重運輸系統實現屏蔽容器屏蔽門的關閉；

（8）人工作業：對治療室進行換氣以及對輻射劑量進行測量，確保處理安全范圍后，打開密閉空間的屏蔽門，人員進入；采用天車將屏蔽容器起吊與運輸至治療室外，完成。