DE1182405B

DE1182405B - Greif- und Hebevorrichtung

Info

Publication number: DE1182405B
Application number: DEU7877A
Authority: DE
Inventors: Raymond James Sandrock
Original assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Current assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Priority date: 1960-03-21
Filing date: 1961-03-20
Publication date: 1964-11-26
Also published as: GB920155A; US3012811A; FR1282499A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 40S7¥W PATENTAMT Internat. Kl.: B 66 c

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 35 b-6/25

Nummer: 1182405

Aktenzeichen: U7877XI/35b

Anmeldetag: 20. März .1961

Auslegetag: 26. November 1964

Die Erfindung betrifft eine Greif- und Hebevorrichtung, bei der das Erfassen und Freigeben einer Last durch Fernsteuerung geschieht, mit einem Paar zusammenwirkender Greifarme, einem zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung beweglichen Steuerglied zum Bewegen der Greifarme in die Greiferstellung und aus dieser heraus, wobei eine Feder das Steuerglied in der ersten Stellung zu halten versucht und mit einem an einem Kabel hängenden Tragteil zum Unterstützen und Heben der Greifervorrichtung.

Bei bestimmten Verwendungen von Hebe- oder Greifwerkzeugen ist es nicht möglich, die Arbeitsweise der Greifteile zu beobachten. Zum Beispiel beim Zusammenfügen oder Auseinandernehmen von Brennstoffelementen in einem Kernreaktor muß die Vorrichtung, welche das Heben und ebenso das Anortundstellesetzen sowie das Ausklinken der Brennstoffelemente ausführt, eine automatische Steuerung zum Greifen der Brennstoffelemente und zum Ausklinken derselben in dem Reaktor dann aufweisen, wenn das Brennstoffelement sich im Reaktor befindet. Die Schwierigkeit des Problems liegt darin, daß es im allgemeinen nicht möglich ist, die Lage des Brennstoffelements und die Greifelemente in dem Kernreaktor von der Nähe aus zu beobachten. Darüber hinaus muß eine Hebeeinrichtung für die Verwendung in einem Kernreaktor so beschaffen sein, daß sie nur in der Lage ist, ihre Last auszuklinken, wenn sie das tun soll. Eine zusätzliche und wesentliche Forderung, die an eine solche Vorrichtung gestellt wird, ist, daß die Berührung mit dem zugreifenden Knopf des Brennstoffelements relativ sanft sein muß und daß sie auf einen leichten Kontakt ansprechen muß, um ein übermäßiges Erschüttern des Brennstoffelements zu vermeiden. Daher ist eine verhältnismäßig leichte Einrichtung sehr erwünscht. Darüber hinaus muß, da die Vorrichtung radioaktiv wird, ein Minimum an Unterhaltungsaufwand und deshalb eine einfache Konstruktion gefordert werden.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art, die zu diesen Arbeiten verwendet werden, vereinigen in sich nicht alle diese Merkmale, die eben aufgezählt wurden. Zum Beispiel erfordert eine Vorrichtung, die nicht sofort ihre Last ausklinkt, wenn diese aufgesetzt wird, eine, wenn auch geringe visuelle Beobachtung, um den geeigneten Moment zum Ausklinken der Last zu bestimmen. Eine andere Vorrichtung, die möglicher·; weise keine visuelle Beobachtung zu ihrer Betätigung oder ihrer Arbeitsweise erfordert, erfordert die Verwendung von schweren Teilen, um ihre Funktion in einer vorgeschriebenen Weise zu gewährleisten.

Bei einer bekannten Greifvorrichtung wird die Be-Greif- und Hebevorrichtung

Anmelder: ·'·■".< .

United States Atomic EnerSy Commission,

Germantown, Md. (V. St.'^L)

Vertreter: '.;■.&■..

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Pienzenauer §tr. 28

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Als Erfinder benannt: ·'^{r ;}
Raymond James Sandrocki,,
Lynchburg, Va. (V. St. A)_x .■ -..'.'

Beanspruchte Priorität: ,'i

V. St. v. Amerika vom 21. März 1960 (16 616)

tätigung aller beim Auswechsfein einer Last wirksam werdenden Organe, z. B. deröreii-, Sicherungs- und Entriegelungsglieder, ausschliöMch durch die mechanische Längsbewegung eines'Greif armes bewirkt. Bei dieser bekannten Vorrichtung'ist. eine Beobachtung des Greif Vorgangs für eine erfolgversprechende Arbeitsweise erforderlich. Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung'-'in der Schaffung·einer Greifvorrichtung, welche völlig sicher auch ohne direkte Beobachtung und unter Fernbedienung eine Last nur" dann greift bzw. ausklinkt, wenn sich die Last iü einer entsprechenden Läge befindet. Die Lösung dieser Aufgabe ist auch mit verschiedenen weiteren bekannten Grdfvorrichtungeri nicht möglich, da diese Greifvorrichtungen eine manuelle Tätigkeit in Nähe des gehobenen Gegenstandes voraussetzen oder überhaupt keine geeigneten Greifwte'rkzeuge für den angegebenen Zweck besitzen.

Die obengenannte Aufgäbe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination an sich bekannter Teile, nämlich eines Kureiea&teuergliedes, eines am Tragteil angeordneten hoWeh Fortsatzes zum Festhalten des Kürvensteuergliedes in der von' ihm gerade eingenommenen Stellung immer dann, wenn der Tragteil die Greifvorrichtung trägt, einer das Kurvensteuerglied in seine zweite Stellung drängenden, elektrisch betriebenen BetätiguAgsvorrichtuilg zur Überwindung der Federkraft der Feder,' einer elektrischen Sperrvorrichtung zur Verhinderung einer Bewegung des Tragteiles, wenn das Kurvensteüerglied sich in einer

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ten Stellung auf der oberen Stirnfläche des Blocks 22 aufsitzt, wird durch diese Berührung seine Bewegung nach unten begrenzt. Eine Bewegung nach oben des Fortsatzes 54 und damit des Tragteils 14 ist durch 5 den Absatz 66 der Hülse 26 begrenzt, so daß sich der Tragteil 14 nach oben und unten in dem engen Bereich zwischen diesen zwei Begrenzungen bewegen kann.
Der Steuerstab 16 ist gleitbar in dem Greifer-

Zwischenstellung zwischen seiner ersten und seiner zweiten Stellung befindet, und eines im Tragteil gleitend gelagerten, das Kurvensteuerglied mit Betätigungsvorrichtung sowie die Greifarme aufnehmenden Greifergehäuses.

Diese Greifvorrichtung arbeitet äußerst einfach und zuverlässig. Mit dieser erfindungsgemäßen Greifvorrichtung ist ein Greifen und Ausklinken einer Last nur dann möglich, wenn die gesamte Anordnung

unterstützt wird und locker durchhängt. Nur dann io gehäuse 12 gelagert und erstreckt sich innerhalb des

kann der Steuerstab relativ zu dem Tragteil verscho- inneren Gehäuses 24 nach unten bis zu dem ihn füh-

ben werden und so eine Bewegung der Greifarme in renden Führungsteil 46. Der Steuerstab 16 hat einen

die Greifstellung oder aus dieser heraus erfolgen. Es kreisförmigen Querschnitt und ist mit einem Absatz

kann demnach der die Vorrichtung Bedienende nie- 74 versehen, weshalb sich sein Durchmesser an dieser

mais im ungeeigneten Moment eine Last ergreifen 15 Stelle ändert. Ein Paar von halbkreisförmigen

bzw. ausklinken. Schlitzen 76 und 78 sind längs des äußeren Umfanges

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer des Steuerstabes 16 unmittelbar unterhalb des AbGreif- und Hebevorrichtung nach der Erfindung dar- satzes 74 angeordnet. Die Schlitze 76 und 78 weisen gestellt. eine solche Form und einen solchen Durchmesser

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine bevor- 20 auf, daß die Sperrkugeln 62 und 64 hineinpassen. In

zugte Ausführungsform nach der Erfindung in der dem unteren Teil des Steuerstabes 16 befindet sich

Stellung, in der sich die Greifvorrichtung über der ein eingeschnürter Teil 82 mit einer entsprechenden

Last befindet, um diese zu ergreifen; Form, um als Kurvensteuerung für die Rollen 36, 38,

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ansicht wie die, die in 42 und 44 der Greif arme 18 A und 185 zu wirken.

Fig. 1 dargestellt ist, mit der Ausnahme, daß die 25 Die Kurvensteuerung steuert dadurch die Greif-oder

Greif- und Hebevorrichtung in einer Stellung darge- Ausklinkbewegung der Greif arme 18 A und 18 5. Um stellt ist, in der sie die Last trägt;

F i g. 3 zeigt eine Teilseitenansicht der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung.

In F i g. 1 ist eine Greif- und Hebevorrichtung 10 30 dargestellt, die von einem Kabel 13 getragen wird und einen entsprechend geformten Knopf 11 einer Last greifen kann. Die Greifvorrichtung 10 besteht aus einem Greifergehäuse 12, einem Tragteil 14, der

relativ zu dem Greifergehäuse 12, wie später ausge- 35 Ringraum 87 zwischen der Hülse 26 und der Oberführt wird, verschiebbar ist, einem Steuerstab 16 und fläche des Steuerstabes 16 einerseits und zwischen der einem Paar von Greif armen 18^4 und 18 5. Das Wandung der Lochplatte 86 und der Wandung, die Greifergehäuse 12 besteht aus einem Block 22, an von dem Absatz 74 des Steuerstabes 16 gebildet dem die Greif arme 18 Λ, 18 B aufgehängt sind, einem wird, andererseits erzeugt. In diesem Ringraum ist inneren Gehäuse 24 für eine Magnetspule 92, das 40 eine Feder 88 vorgesehen, die den Steuerstab 16 nach zylinderförmig sein kann, und einer zylinderförmigen unten drückt.

Hülse 26, die den Block 22 mit dem inneren Ge- An dem oberen Ende des Steuerstabes 16 ist die häuse 24 verbindet, so daß das innere Gehäuse 24 Magnetspule 92 angeordnet, die auf irgendeine be- und der Block 22 ein Stück ergeben. Wie am besten kannte Weise innerhalb des inneren Gehäuses 24 gein F i g. 3 zu sehen ist, besteht der Block 22 aus 45 halten wird. Eine flexible elektrische Leitung 93 verfestem Material und ist mit einem vertikalen Schlitz bindet die Magnetspule 92 mit einer Stelle außerhalb 28 versehen, in dem die Greif arme 18 Λ und 185, der Greifvorrichtung 10. Wenn die Magnetspule 92 die um Wellen 32 bzw. 34 drehbar gelagert sind, mit erregt wird, wird der Steuerstab 16 nach oben geSpiel eingepaßt sind. Die Greif arme 18 A und 18 B zogen, wobei er den Widerstand der Feder 88 übersind mit Rollen 36 und 38 bzw. Rollen 42 und 44 50 windet. Der Steuerstab 16 wird dadurch bis in die in versehen. Die Rollen 36, 38, 42 und 44 laufen auf Fig. 1 dargestellte Stellung gezogen. Wenn die Erdem Steuerstab 16. Ein befestigter Führungsteil 46 regung der Magnetspule 92 aufhört, steht der Steuerflacher Bauart, wie in Fig. 1 und 3 dargestellt ist, stab 16 nur unter dem Einfluß der Feder 88 und überbrückt den Schlitz 28 und erstreckt sich bis bewegt sich nach unten in seine unterste Stellung, die unterhalb des Bodens des Blockes 22, um mit dem 55 in F i g. 2 dargestellt ist, mit Ausnahme, wenn er Knopf 11 der Last in Berührung zu kommen. infolge der Sperrwirkung der Sperrkugeln 62 und 64

Der verschiebbare äußere Tragteil 14 besteht aus daran gehindert wird. Ein Paar von Mikroschaltern einem zylinderförmigen Hauptteil 52 und einem 94 und 96, die auf der Magnetspule 92 befestigt sind, zylinderförmigen, hohlen Fortsatz 54 mit kleinerem werden infolge der Bewegung des Steuerstabes 16 in Durchmesser, der über die Hülse 26 paßt. Die 60 die eine bzw. andere Endstellung betätigt zylindrische Hülse 26 ist mit einem Paar von öff- Die Bewegung des Steuerstabes 16 nach unten nungen 56 und 58 versehen, um ein Paar von Sperr- läßt die Rollen 36, 38, 42 und 44 so auflaufen, daß kugeln 62 und 64 aufzunehmen. Unmittelbar ober- die Greif arme 18 A und 185 nach innen um ihre halb der Öffnungen 56 und 58 befindet sich in der Wellen 32 und 34 gedreht werden, so daß ihre unte-Hülse 26 ein ringförmiger Absatz 66, der mit einem 65 ren Spitzen zusammenkommen und den Knopf 11 der ringförmigen Absate-72: aw der Innenseite des Fort- Last omiassen, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Besatzes 54 in Eingriff kommen kann. Da die untere. wegung des Steuerstabes 16 nach oben verursacht das ■Kante des Fortsatzes 54 in der in Fig. 1 dargestell- Auseinandergehen der Greif arme 18 Λί und 185 und

den Steuerstab 16 zu führen, ist dieser mit einem Schlitz 84 versehen, in den der Führungsteil 46 eingreift.

Das Innere des inneren Gehäuses 24, das sich in dem Hauptteil 52 befindet, ist von einer kreisförmigen Lochplatte 86 abgeschlossen, die sich fast bis zu der Oberfläche des Steuerstabes 16 erstreckt und einen ringförmigen Anschlag bildet. Dadurch wird ein

das Ausklinken des Knopfes 11, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß die Sperrkugeln 62 und 64 sich längs der Innenfläche des Schlitzes 78 befinden. Hingegen wenn der verschiebbare äußere Tragteil 14 auf der oberen Fläche des Blockes 22 aufsitzt, ist kein Widerlager hinter den Sperrkugeln 62 und 64 vorhanden, und sie können sich frei nach außen in den Raum zwischen den Absätzen 72 und 66 bewegen. Wenn daher der Steuerstab 16 nach unten gedrückt wird, kann er die Sperrkugeln 62 und 64 frei beiseiteschieben und sich auf Grund des Druckes, der auf ihn ausgeübt wird, nach unten bewegen. Hingegen ist es klar, daß, wenn der verschiebbare äußere Tragteil 14 angehoben wird, so daß die Absätze 66 und 72 der Hülse 26 und des Fortsatzes 54 zusammenkommen, die Sperrkugeln 62 und 64 in den jeweiligen Schlitzen 76 bzw. 78 arretiert und die Greif arme 18 Λ und 18 B in ihrer jeweiligen Stellung wirksam festgehalten werden.

Die Arbeitsweise der in den Fig. 1, 2 und 3 dar- au gestellten Greif- und Hebevorrichtung ist folgende: Angenommen, die Greif- und Hebevorrichtung 10 wird von einem Kabel 13 getragen und befindet sich in der in F i g. 1 dargestellten Stellung, mit der Ausnahme, daß sie noch nicht auf den Knopf 11 der Last abgesenkt ist und daher der Führungsteil 46 noch nicht auf dem Knopf 11 aufsitzt, d. h., daß der Block 22 von dem Zugkabel 13 mittels des Tragteils 14, der Absätze 72 und 66, welche miteinander in Eingriff stehen, und des Greifergehäuses 12 gehalten wird. Auf diese Weise werden die Sperrkugeln 62 und 64 wirksam in ihrer Stellung in dem ringförmigen Schlitz 78 festgehalten. Wenn die Greifvorrichtung 10 so weit abgesenkt wird, daß der Führungsteil 46 in Berührung mit dem oberen Teil des Knopfs 11 kommt, wird das Kabel 13 von dem Gewicht des Greifergehäuses 12 entlastet, und der verschiebliche äußere Tragteil 14 senkt sich ab, um auf dem Block 22 aufzusitzen, der andererseits selbst auf dem Knopf 11 der Last aufsitzt. Die Verschiebung des Tragteils 14 trennt die Absätze 72 und 66, wodurch die Festhaltewirkung der Sperrkugeln 62 und 64 aufhört. In dieser Stellung drückt die Feder 88 den Steuerstab 16 nach unten, die Magnetspule 92 ist nicht erregt und die Sperrkugeln 62 und 64 können in den Raum, der zwischen den Absätzen 72 und 66 frei geworden ist, zurückweichen. Der Steuerstab 16 bewegt sich nach unten, wobei dessen Schlitz 84 mit dem Führungsteil 46 in Eingriff kommt. Die Greif arme 18/1 und 18 B werden zusammengeführt, und die Sperrkugeln 62 und 64 kommen in den anderen Schlitz 76. Wenn das Kabel 13 wieder angezogen wird, hält der Fortsatz 54 die Sperrkugeln 62 und 64 fest, und die Flächen der Absätze 72 und 66 kommen miteinander in Eingriff, so daß der Knopf 11 angehoben und gehalten wird. Um die Last, die an dem Knopf 11 hängt, zu senken und sie auszuklinken, wird die Greif- und Hebevorrichtung 10 so lange gesenkt, bis die Last auf einer Unterlage auf sitzt. Der verschiebbare äußere Tragteil 14 verschiebt sich leicht relativ zu dem Greifergehäuse 12 nach unten, so daß die Sperrkugeln 62 und 64, die sich in dem Schlitz 76 befinden, freigegeben werden. In diesem Augenblick wird die Magnetspule 92 erregt, so daß der Steuerstab 16 nach oben gezogen wird, wobei die Kugeln 62 und 64 aus dem Schlitz 76 ausgestoßen werden. Diese Bewegung des Steuerstabes 16 bewirkt, daß die Greif arme 18/1 und 18 B sich auf Grund des Auf lauf ens der Rollen 36,44 auf der Steuerkurve im unteren Teil des Steuerstabs 16 voneinander entfernen. Ein Anheben des verschieblichen äußeren .Tragteils 14 mittels des Kabels 13 nach oben arretiert dann die Kugeln in dem unteren Schlitz 78 mit halbkreisförmigem Querschnitt, wobei die Arme 1JL4 und 182? in gespreizter Stellung verbleiben, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, so daß die Greif- und Hebevorrichtung 10 von der Belastung, die mit dem Knopf 11 verbunden ist, gelöst ist und frei von dieser Last entfernt werden kann.

Die Mikroschalter 94 und 96 werden von dem Steuerstab 16 in der obersten bzw. der untersten Stellung desselben geschaltet. Sie können ebenfalls über die Leitung 93 mit einer geeigneten Sicherheitseinrichtung, wie z. B^ihem Luftventil, in einer Luftleitung verbunden werden, welche Luft zu der pneumatischen Winde fördert, die die Greifvorrichtung 10 hebt. Diese Verriegelung verhindert eine unrichtige Bewegung der Greifvorrichtung 10. Somit wurde eine einfache Vorrichtung für die Fernsteuerung von Lasten an Stellen, wo eine visuelle Beobachtung nicht geeignet oder möglich ist, geschaffen. Diese Vorrichtung verhindert ein zufälliges Entladen oder Ausklingen der Last infolge der Arretierwirkung, die einzig von der Halterung der Last abhängt. Darüber hinaus ist die Vorrichtung in beiden Richtungen in dem Sinne zwangläufig wirksam, daß eine Vorspannung durch die Wirkung einer Feder und in der entgegengesetzten Richtung durch die Erregung einer Magnetspule bewirkt wird. Die Arbeitsweise der Vorrichtung hängt nicht von kleinen Toleranzen ab, da die Greif arme 18 A und 18 B so konstruiert werden können, daß sie sich über eine ebenso weite Distanz ausdehnen, wie die räumlichen Beschränkungen gerade noch erlauben.

Claims

Patentansprüche:

1. Greif- und Hebevorrichtung, bei der das Erfassen und Freigeben einer Last durch Fernsteuerung geschieht, mit einem Paar zusammenwirkender Greifarme, einem zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung beweglichen Steuerglied zum Bewegen der Greif arme in die Greifstellung und aus dieser heraus, wobei eine Feder das Steuerglied in der ersten Stellung zu halten versucht, und mit einem an einem Kabel hängenden Tragteil zum Unterstützen und Heben der Greifvorrichtung, gekennzeichnet durch die Kombination an sich bekannter Teile, nämlich eines Kurvensteuergliedes (Steuerstab 16), eines am Tragteil (14) angeordneten hohlen Fortsatzes (54) zum Festhalten des Kurvensteuergliedes in der von ihm gerade eingenommenen Stellung immer dann, wenn der Tragteil die Greifvorrichtung trägt, einer das Kurvensteuerglied in seine zweite Stellung drängenden, elektrisch betriebenen Betätigungsvorrichtung (Solenoid 92) zur Überwindung der Federkraft der Feder (88), einer elektrischen Sperrvorrichtung (Mikroschalter 94 und 96) zur Verhinderung einer Bewegung des Tragteiles, wenn das Kurvensteuerglied sich in einer Zwischenstellung zwischen seiner ersten und seiner zweiten Stellung befindet, und eines im Tragteil gleitend gelagerten, das Kurvensteuerglied mit Betätigungsvorrichtung sowie die Greifarme (ISA, 18B) aufnehmenden Greifergehäuses (12).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch-betriebene Beta-

tigungsvorrichtung für das Kurvensteuerglied (Steuerstab 16) ein Solenoid (92) und das Kurvensteuerglied ein infolge Erregung des Solenoids anhebbarer Steuerstab (16) ist.

3: Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, um beim Heben der Greifvorrichtung ein Anheben und beim lockeren Durchhängen des Kabels (13) bzw. beim Aufsitzen der Greifvorrichtung ein Gleiten des Tragteiles (14) nach unten in bezug auf den Steuerstab (16) zu ermöglichen, der hohle Fortsatz (54) des Tragteiles den Steuerstab umschließt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifergehäuse (12) im Bereich des hohlen Fortsatzes (54) des Tragteils (14) als Hülse (26) ausgebildet ist, die öffnungen (56, 58) zur Aufnahme von Sperrkugeln (62, 64) aufweist, daß im Steuerstab (16) obere und untere Schlitze (76 bzw. 78) zum Einrasten der Sperrkugeln angeordnet sind, wodurch der Steuerstab in seiner ersten, in Stellung auf die Hülse unteren Stellung, in der er die Greif arme (18^4 und 185) schließt, und in seiner zweiten, oberen Stellung, in der er sie öffnet, festgelegt wird, und daß bei herabgeglittenem Fortsatz in diesem hinter den Sperrkugeln genügend freier Raum vorhanden ist, damit die Sperrkugeln ausweichen können, um dadurch eine Bewegung des Steuerstabes (16) zu ermöglichen, wogegen der Fortsatz in angehobener Lage einen den Sperrkugeln anliegenden Ring (Absatz 72) aufweist, durch den eine Bewegung des Steuerstabes verhindert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Greif arme (18 A und 18S) an einem von der Hülse (26) getragenen Block (22) in einem Schlitz (28) um Wellen (32, 34) schwenkbar gelagert sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Berühren einer zu hebenden Last (Knopf 11) und zum Lockern des Tragteiles (14) nach Eintreten dieser Berührung bzw. dem Aufsitzen der Greifvorrichtung ein Führungsglied (46) am unteren Teil des Blockes (22) befestigt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1046 791;
britische Patentschrift Nr. 819 966;
USA.-Patentschriften Nr. 2 397554, 2 825599.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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ι Bundesdruckerei Berlin