DE1210153B

DE1210153B - Ferngesteuerte Vorrichtung fuer die Betaetigung und Bewegung einer im Inneren einer nicht zugaenglichen, dicht abgeschlossenen Zelle befindlichen Klemm- oder Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE1210153B
Application number: DEC25849A
Authority: DE
Inventors: Philippe Wallet; Henri Taverne
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1961-01-12
Filing date: 1961-12-27
Publication date: 1966-02-03
Also published as: LU41048A1; US3198347A; GB981189A; BE612070A; FR1285384A; CH391907A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B 66c

Deutsche KL: 35 b-6/25

Nummer: 1210153

Aktenzeichen: C25849XI/35b

Anmeldetag: 27. Dezember 1961

Auslegetag: 3. Februar 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine ferngesteuerte Vorrichtung für die Betätigung und Bewegung einer im Inneren einer nicht zugänglichen, dicht abgeschlossenen Zelle befindlichen Klemm- oder Spannvorrichtung. Die Klemm- oder Spannvorrichtung wird von einer beweglichen Halterung getragen, die abgedichtet durch die Wand der Zelle hindurchgeführt und an einem rohrförmigen, dichtend durch die Wand der Zelle hindurchgeführten, um seine Achse drehbaren Bauteil angelenkt ist; die Betätigungsmittel für die Halterung liegen außerhalb der Zelle.

Das Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt hauptsächlich im Transport radioaktiver Gegenstände oder radioaktive Substanzen enthaltender Behälter, die im Zelleninneren an Meßgeräte oder Bearbeitungseinrichtungen heran- oder von ihnen weggeführt werden sollen.

Bei den bisher für diese Zwecke bekannten Vorrichtungen ist eine Vielzahl von Gelenken vorgesehen, über die jeweils relativ lange Arme aus Stangen oder Rohren miteinander in Verbindung stehen. Das Ziel dieser Ausbildung der Manipulatoren bekannter Bauart ist dabei, einen möglichst großen Bereich innerhalb der abgeschlossenen Zelle bestreichen zu können. Da aber solche Gelenke stets ein gewisses Spiel aufweisen, das sich im Laufe des Betriebes ständig vergrößert, kommt es durch die Länge der Hebelarme zu einer erheblichen Ungenauigkeit der Vorrichtungsführung. Insbesondere kann aus der Stellung der außerhalb der Zelle angeordneten Bedienungsmittel nicht mit der notwendigen Genauigkeit und Zuverlässigkeit auf die Lage der bewegten Teile innerhalb der Zelle rückgeschlossen werden.

Bei den bekannten Manipulatoren erweist es sich daher als unumgänglich notwendig, dem Bedienungspersonal die Möglichkeit zu einer ständigen optischen Beobachtung der Bewegungen der Klemmvorrichtungen und der mit ihnen transportierten Gegenständen zu geben. Selbst dann aber müssen die Bewegungen bei Annäherung an das jeweilige Ziel gewissermaßen tastend vorgenommen werden, was sich einerseits auf die Arbeitsgeschwindigkeit und anderseits auf die Führungsgenauigkeit ungünstig auswirkt.

Nachteilig ist in diesem Zusammenhang auch noch, daß die Schauöffnungen für das Bedienungspersonal in das Zelleninnere — des notwendigen Strahlenschutzes wegen — durch dickwandige Gläser abgedeckt werden müssen. Gläser größerer Dicke führen aber leicht zu erheblichen Bildverzerrungen, so Ferngesteuerte Vorrichtung für die Betätigung
und Bewegung einer im Inneren einer nicht
zugänglichen, dicht abgeschlossenen Zelle
befindlichen Klemm- oder Spannvorrichtung

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:

Philippe Wallet, Vincennes, Seine;

Henri Taverne, Saclay, Seine-et-Oise (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 12. Januar 1961 (849 474)

daß auch bei optischer Beobachtung die jeweilige Lage der bewegten Teile des Manipulators sich nur mit beschränkter Genauigkeit feststellen läßt.

Ist eine solche Ungenauigkeit schon bei reinen Transportvorgängen sehr unerwünscht, so kann sie für Bearbeitungsvorgänge, bei denen es häufig auf die Einhaltung sehr enger Toleranzen ankommt, auf keinen Fall hingenommen werden.

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine ferngesteuerte Betätigungs- und Bewegungsvorrichtung der erwähnten Art so auszubilden, daß sie die Durchführung auch kleinster Bewegungen mit höchster Präzision gestattet, ohne daß es einer laufenden optischen Beobachtung der bewegten Gegenstände selbst bedarf.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Klemm- oder Spannvorrichtung unmittelbar an einem Kopfteil der in dem rohrförmigen Bauteil um eine zu dessen Drehachse senkrechten Achse schwenkbar gelagerten Halterung sitzt, daß der Kopfteil mit einem kalottenförmigen Körper verbunden ist, welcher abgedichtet auf dem kreisförmigen Rand eines mit dem rohrförmigen Bauteil verbundenen Teils gleitet, wobei die Abdichtung durch eine längs des Randes angeordnete Dichtung gesichert ist, und daß für die Durchführung der Schwenkbewegung der Halterung einerseits sowie der

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Drehbewegung des rohrförmigen Bauteils anderseits den. Der rohrförmige Bauteil 16 kann seinerseits um

voneinander unabhängige, fernsteuerbare Kraft- seine Längsachse x-x (vgl. F i g. 1) gedreht werden

antriebe vorgesehen sind, denen Mittel zur Kontrolle und ist in eine Buchse 17 eingebaut, die entweder

der Bewegungen der Klemm- oder Spannvorrichtung unmittelbar in einer Wand 20 einer dicht abgeschlos-

zugeordnet sind. 5 senen Zelle oder in einem lösbaren Schild 18 be-

Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungs- festigt ist, der über Verbindungsmittel (Schrauben 19)

beispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung, deren an der Wand 20 festgelegt ist.

Aufbau und Wirkungsweise näher erläutert werden. Zur Abdichtung zwischen dem rohrförmigen Bau-Die F i g. 1 bis 4 sind Schnittdarstellungen einer teil oder Träger 16 und der festen Buchse 17 sind fernbetätigten, hydraulischen Klemm- oder Spann- io Ringdichtungen 21 und 22 vorgesehen, vorrichtung gemäß der Erfindung, die zur Behänd- Für die Abdichtung zwischen der schwenkbaren lung radioaktiver Gegenstände im Inneren einer ab- Halterung 3, 5 und dem rohrförmigen Bauteil oder geschlossenen Zelle dient. Dabei zeigt Träger 16 sind besondere Mittel vorgesehen. Mit der F i g. 1 einen senkrecht zu der Wand der Zelle Halterung 3, 5 ist ein kalottenförmiger Körper 23 durch die Vorrichtung geführten Schnitt (längs der 15 verbunden, der im Innern durch eine als Kugelzonen-Schnittlinie I-I der Fig. 2), fläche gestaltete Innenfläche 24 begrenzt ist, deren F i g. 2 einen weiteren senkrecht zur Wand der Krümmungsmittelpunkt auf der gemeinsamen Achse Zelle und senkrecht zu der Schnittebene des Schnittes der beiden Drehzapfen 15 liegt. Dieser kalottenförin F i g. 1 geführten Schnitt (längs der Schnittlinie mige Körper 23 stützt sich auf den kreisförmigen II-II der Fig. 1), 20 Rand eines als Außenflansch dienenden Teiles 25 des F i g. 3 und 4 parallel zur Wandebene längs der rohrförmigen Bauteiles oder Trägers 16 unter EinSchnittlinien III-III und IV-IV der Fig. 1 geführte schaltung einer umlauf enden Dichtung 26 ab. Teilschnitte durch die Vorrichtung. Diese Anordnung gestattet es, die schraubstock-Die F i g. 5 bis 8 zeigen ein Steuerpult für die ähnliche Klemm- oder Spannvorrichtung sowohl um Steuerung der Vorrichtung nach den F i g. 1 bis 4, 25 die Drehachse x-x des rohrförmigen Bauteiles oder und zwar · Trägers 16 zu drehen (F i g. 1) als auch um eine F i g. 5 eine Vorderansicht, Achse y-y ((O in F i g. 1) durch die Drehzapfen 15 zu F i g. 6 eine Draufsicht, schwenken, zumindest mit einem gewissen Schwenk-F i g. 7 und 8 senkrechte Schnitte längs der Schnitt- winkel, der bei dem in der Zeichnung dargestellten linien VII-VII und VIII-VIII der F i g. 5, 30 Ausfuhrungsbeispiel beispielsweise auf Werte von Fig. 9 schließlich zeigt eine schematische Lei- ± 15° gegenüber der mittleren Ruhelage begrenzt ist. tungsanordnung, an Hand deren die Wirkungsweise Dieser Schwenkwinkel könnte aber durch entspreder Vorrichtung erläutert wird. chende Änderung der Konstruktion auch wesentlich Bei der als Ausführungsbeispiel in der Fig. 1 bis 4 größer gemacht werden. Dabei würde sich auch die dargestellten ferngesteuerten Vorrichtung werden 35 sichere Abdichtung beibehalten lassen, wenn beizwei Klemmbacken 1, die Gegenstände? (Fig. 9) spielsweise die Antriebe für die beiden oben anfesthalten und bewegen sollen und die vorzugsweise gegebenen Bewegungen unmittelbar hinter der Wand auswechselbar sind, von zwei Klemmbackenträgern 2 20 oder dem Schild 18 angeordnet werden, wo sie gehalten, die gegeneinander verschiebbar auf eine immer noch leicht zugänglich sind, schwenkbare Halterung aufgebaut sind, die beispiels- 40 In den Fig. 1 und 4 ist ein Kraftantrieb A₁ als weise einen Kopfteil 3 aufweist, in dem ein Zylinder 4 hydraulischer Zylinder dargestellt, dessen Kolbeneines doppeltwirkenden hydraulischen Antriebes sitzt, stange 27 an einem fest an dem Ansatz 5 der schwenkder die beiden Klemmbackenträger 2 mit ihren baren Halterung 3, 5 sitzenden Zapfen 28 angelenkt Klemmbacken 1 der schraubstockartigen Klemm- ist. Ein zweiter hydraulischer Zylinder A₂ wird zur oder Spannvorrichtung bewegt. Mit dem Kopfteil 3 45 wiederholenden Wiedergabe bzw. Anzeige der ausist ein stielartiger zentraler Ansatz 5 verbunden, der geführten Schwenkbewegung der Halterung 3, 5 beBohrungen für das Zu- und Abführen des Druck- nutzt; seine Wirkungsweise wird später erläutert. Die mittels aufweist, mit dem der hydraulische Zylinder 4 Zylinder A₁ und A₂ sind an ihren Enden an zwei gespeist wird. festen oder lösbaren Tragstützen 29 befestigt, die sich Zwei innerhalb des Zylinders 4 befindliche, in ein- 50 mit dem rohrförmigen Bauteil oder Träger 16 drehen, ander entgegengesetzten Richtungen bewegbare KoI- In der F i g. 2 ist ein als hydraulischer Zylinder ben6 sind über je eine Kolbenstange 7 mit den ausgebildeter Kraftantrieb B₁ dargestellt, dessen KoI-Klemmbackenträgern 2 verbunden, die ihrerseits mit benstange eine Zahnstange 30 bewegt, die mit einem entsprechenden Gleitflächen in Gleitschienen 8 ge- Zahnrad 31 kämmt, das drehfest mit einer ihrerseits führt sind. In den Gleitflächen der Klemmbacken- 55 starr an dem rohrförmigen Bauteil oder Träger 16 trager 2 gegenüber den Gleitschienen 8 und gegen- befestigten Brücke 32,33 gekuppelt ist. Gegenüber über dem Kopfteil 3 der Halterung sind Dichtungen 9 dem hydraulischen Zylinder des Kraftantriebes B₁ ist und 10 eingelegt, die das Eindringen aktiven Staubes ein zweiter hydraulischer Zylinder B₂ vorgesehen, der in den Innenraum der Vorrichtung verhindern sollen. — ähnlich wie der Zylinder A₂ — zur wiederholen-Zu'führungs- und Abflußleitungen 11 bzw. 12 des 60 den Wiedergabe bzw. Anzeige der Drehbewegung des Druckmittels sind am Ende des Ansatzes 5 mit rohrförmigen Bauteiles oder Trägers 16 benutzt wird. Druckschläuchen 13 und 14 verbunden, die zu einer Die beiden Zylinder B₁ und B₂ werden von einem Steuerstelle führen, von der aus die Fernbetätigung festen Gestell 34 getragen, in dem auch die Lagerung ■der Klemm- oder Spannvorrichtung 1, 2 erfolgt. für die Welle des Zahnrades 31 sitzt. Diese Teile sitzen auf der Halterung 3,5 und können 65 Es werden nunmehr die für die Fernsteuerung der in ihrer Gesamtheit mit der Halterung 3, 5 um zwei Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 4 dienenden Ein-Drehzapfen 15, die sich innerhalb eines rohrförmigen richtungsteile beschrieben, d. h. diejenigen Mittel, die Bauteiles oder Trägers 16 befinden, geschwenkt wer- eine Fernbetätigung der Antriebe der Vorrichtung,

insbesondere der hydraulischen Antriebe (gegebenenfalls auch andere Kraftantriebe beliebiger Art) gestatten.

Zweckmäßigerweise sieht man an der Steuerstelle für die Fernbetätigung Mittel zur wiederholenden Wiedergabe bzw. Anzeige der Bewegungen der Vorrichtung vor, durch deren Anzeige der die Vorrichtung Bedienende auf Skalen oder anderen Anzeigemitteln die Bewegungen der Klemm- oder Spannvorrichtung 1, 2 im Innern der Zelle ständig überwachen kann, so daß es nicht nötig ist, diese Bewegungen durch unmittelbare Beobachtung durch die Zellenwand hindurch zu verfolgen.

Diese Mittel bestehen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einerseits aus den hydraulischen Zylindern A_t und B₂, die bereits oben erwähnt wurden, und anderseits aus mit diesen Zylindern A₂, B₂ zusammenarbeitenden »Empfangszylindern« A₃, B₃, die ihrerseits über Übertragungselemente Zeiger 35, 36 oder irgendwelche andere Anzeigeelemente betätigen, die sich vor Skalen 37, 38 bewegen (F i g. 9).

Immer dann, wenn eine Bewegung der beiden Bauteile der schraubstockähnlichen Klemm- und Spannvorrichtung 1, 2 erfolgt, bzw. des rohrförmigen Bauteils oder Trägers 16 und der schwenkbaren Halterung 3, 5, wird über die entsprechenden Hilfszylin- aerA₂ und A₃ bzw. B₁ und B₃ eine entsprechende Bewegung der Zeiger 35, 36 bewirkt, so daß der die Einrichtung Bedienende bei Beobachtung dieser Zeiger jederzeit genau erkennt, in welcher Lage sich die schraubstockähnliche Spannvorrichtung 1, 2 befindet.

Die Skalen 37, 38 sowie die unterschiedlichen Betätigungsorgane, die zur Steuerung des Druckmittels für die Betätigung der Antriebe benötigt werden, sind vorzugsweise in einem Schaltpult oder einer Steuer-Schalttafel zusammengefaßt; ein entsprechendes Schaltpult ist in den F i g. 5 bis 8 veranschaulicht, eine Schaltung der einzelnen Steuer- und Betätigungselemente geht aus der F i g. 9 hervor.

Für die beim Ausführungsbeispiel vorhandene hydraulische Steuerung ist eine hydropneumatisch^ Pumpe 39 vorgesehen, die auf beliebige Weise angetrieben wird. Dieser Pumpe 39 wird über eine Leitung 40 gereinigte und gefilterte Luft zugeführt; die Pumpe 39 saugt über eine Leitung 41 aus einem Vorratsbehälter 42 Flüssigkeit an. Diese Teile können in dem Unterbau des Schaltpultes angeordnet sein (Fig. 5 bis 8).

Die von der Pumpe 39 unter Druck gesetzte Flüssigkeit wird durch eine Leitung 43 einem Speicher 44 zugeleitet und sodann einstellbaren Druckminderungsventilen 45, 46 und 47 zugeführt; diese gestatten ein Herabsetzen des Flüssigkeitsdruckes auf die jeweils gewünschten Werte, mit denen die Flüssigkeit Steuerschiebern oder Hähnen 48, 49,50 zugeführt wird.

Zur Kontrolle der Flüssigkeitsdrücke dienen mehrere Druckmesser 51, 52,53, 54, die in einer oberen Tafel 55 des Steuerpultes sitzen, auf der sich auch die beiden Skalen 37 und 38 der Anzeigegeräte befinden.

Auf einer waagerechten Platte 56 des Steuerpultes sind Betätigungshebel 48_1; 49 _v 5O₁ der Steuerschieber oder Hähne 48, 49, 50 angeordnet, außerdem Knöpfe 45_1; 46₁₅ 47_1; die zur Einstellung der Druckminderungsventile 45, 46,47 dienen. Ein weiterer Knopf 57 ist zur Betätigung eines Absperrventils 58 vorgesehen, das die Zufuhr von Luft zu der Pumpe 39 absperrt oder drosselt.

Es können auch noch zusätzliche Ventile 59, 60, 61 (F i g. 9) vorgesehen werden, um den Durchfluß des hydraulischen Druckmittels und damit die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolben der hydraulischen Kraftantriebe 4, 6, 7 und A₁, B₁ einzustellen.

In dem Ausführungsbeispiel wurde eine ferngesteuerte Vorrichtung beschrieben, deren fernzusteuernde Organe nur zwei Bewegungen ausführen, d. h. eine Drehung des rohrförmigen Bauteils oder

ίο Trägers 16 um seine Drehachse x-x und eine Schwenkung der schwenkbaren Halterung 3,5 um ihre Achse y-y; man kann jedoch nach der gleichen prinzipiellen Art Vorrichtungen mit mehr oder weniger komplexen Bewegungen herstellen, die gegebenenfalls mehr als zwei Elementarbewegungen ausführen. Bei einer größeren Zahl von Elementarbewegungen sind entsprechende zusätzliche Betätigungs- und Überwachungs- oder Wiedergabeorgane vorzusehen. Auch können als Kraftantriebe beispielsweise mecha-

zo nische oder elektrische Antriebe verwendet werden, die sich außerhalb der Zelle befinden und ihrerseits ferngesteuert werden.

Claims

Patentansprüche:

as 1. Ferngesteuerte Vorrichtung für die Betätigung und Bewegung einer im Inneren einer nicht zugänglichen, dicht abgeschlossenen Zelle befindlichen Klemm- oder Spannvorrichtung, die von einer bewegbaren, abgedichtet durch die Wand der Zelle hindurchgeführten und ihrerseits an einem rohrförmigen, dichtend durch die Wand der Zelle hindurchgeführten, um seine Achse drehbaren Bauteil angelenkten Halterung getragen wird, deren Betätigungsmittel sich außerhalb der Zelle befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemm- oder Spannvorrichtung (1, 2) unmittelbar an einem Kopfteil (3) der in dem rohrförmigen Bauteil (16) um eine zu dessen Drehachse (x-x) senkrechten Achse (y-y) schwenkbar gelagerten Halterung (3, 5) sitzt, daß der Kopfteil (3) mit einem kartenförmigen Körper (23) verbunden ist, welcher abgedichtet auf dem kreisförmigen Rand eines mit dem rohrförmigen Bauteil (16) verbundenen Teiles (25) gleitet, wobei die Abdichtung durch eine längs des Randes angeordnete Dichtung (26) gesichert ist, und daß für die Durchführung der Schwenkbewegung der Halterung (3, 5) einerseits sowie der Drehbewegung des rohrförmigen Bauteiles

(16) anderseits voneinander unabhängige, fernsteuerbare Kraftantriebe (A₁, B₁) vorgesehen sind; denen Mittel zur Kontrolle der Bewegungen der Klemm- oder Spannvorrichtung (1, 2) zugeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kopfteil (3) der schwenkbaren Halterung (3, 5) zwei in einander entgegengesetzten Richtungen wirkende Antriebe (4,6,7) für die Bewegung der Klemm- oder

Spannvorrichtungsorgane (1 und 2) vorgesehen sind und daß der Kopfteil (3) an einem zentralen, etwa stielförmigen Ansatz (5) sitzt, der seinerseits innerhalb des rohrförmigen Bauteiles (16) schwenkbar gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (24) des kalottenförmigen Körpers (23) eine Kugelfläche ist, deren Mittelpunkt auf der gemein-

samen Achse (y-y) zweier Drehzapfen (15) liegt, um welche die Halterung (3, 5) in dem rohrförmigen Bauteil (16) schwenkbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraft- S antrieb für die Schwenkbewegungen der schwenkbaren Halterung (3,5) um ihre Achse (y-y) als ein am äußeren Teil des Ansatzes (5) der schwenkbaren Halterung (3, 5) angreifender Antrieb (A₁) ausgeführt ist, der mit dem rohrförmigen Bauteil (16) drehfest verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftantrieb (B₁) für die Drehung des rohrförmigen Bauteiles (16) um seine Drehachse (x-x) über eine Zahnstange (30) ein Zahnrad (31) antreibt, das drehfest mit dem rohrförmigen Bauteil (16) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftantriebe (A₁, B₁) von einem außerhalb der Zelle angeordneten Steuerpult oder einer Steuertafel

aus gesteuert werden und die Mittel zur Kontrolle der Bewegungen der Klemm- oder Spannvorrichtung (1, 2) die tatsächlichen Bewegungen dieser Vorrichtung beispielsweise auf Skalen (37, 38) an dem Steuerpult oder der Steuertafel wiedergeben oder anzeigen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftantriebe (A₁, B₁) hydraulische Antriebe sind und mit diesen Kraftantrieben hydraulische Zylinder (A₂, A₃ bzw. B₂, B₃) zur wiederholenden Wiedergabe der Bewegungen kombiniert sind, die über in hydraulisches Arbeitsmittel Zeiger oder andere Organe betätigen, welche sich vor den Skalen (37, 38) des Steuerpultes oder der Steuertafel entsprechend bewegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 065 147;
österreichische Patentschrift Nr. 174 407;
französische Patentschrift Nr. 1187 997;
USA.-Patentschrift Nr. 2 888 154.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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