DE1215326B - Fahrbarer Manipulator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Amneldetag:
Auslegetag:

B 66c

Deutsche Kl.: 35 b-7/08

1215 326
G27959XI/35b
15. September 1959
28. April 1966

Die Erfindung betrifft einen fahrbaren Manipulator mit mehreren elektrisch angetriebenen Manipulatorgliedern, mit einer jeweils der Anzahl der Antriebe der Manipulatorglieder entsprechenden Zahl von Schaltschützen und gegen Überlastung schützenden Auslösesicherungen, welche sowohl mit den Antrieben der Manipulatorglieder als auch mit einer Stromversorgung über Starkstromleitungen verbunden sind, und mit einer gegenüber der Umwelt hermetisch abschließbaren sowie gegebenenfalls gegen Strahlungseinwirkungen geschützten, ein Schaltpult enthaltenden Kabine für Bedienungspersonal.

Auf vielen Gebieten, insbesondere aber auf dem Gebiet der Kernenergietechnik, ist es oft nötig, Arbeiten unter gefährlichen Bedingungen zu tätigen. Zum Beispiel müssen in manchen Augenblicken Personal und/oder Ausrüstungen in mit schädlicher Strahlung angereicherten Gebieten tätig sein. In diesen Fällen muß allgemein Schutz gegen die schädlichen Auswirkungen dieser Strahlungen für das Personal durch geeignete Abschirmung geboten sein.

Um für solche Arbeiten dem Einzelnen einen ausreichenden Schutz zu gewähren, können Fahrzeuge mit geeigneten Kabinen Einsatz finden, von denen aus die Vorgänge in diesen Gebieten unmittelbar beobachtet und geleitet werden können. Ein derartiges Fahrzeug kann eine ferngesteuerte, gegliederte Bedienungs- oder Arbeitseinheit bzw. entsprechende Manipulatorglieder aufweisen, deren Bewegungen bestimmten Bewegungen menschlicher Arme gleichen und die vom Inneren der Kabine betätigbar sind. Die Bedienungsperson wird damit in die Lage versetzt, Operationen oder Arbeitsaufgaben zu bewältigen, welche Bewegungen, wie von menschlichen Armen ausgeführt, gleichkommen.

Ein Nachteil derartig abgeschirmter Kabinen und/oder Fahrzeuge sind die Ausmaße der notwendigen Abschirmung, die das Fahrzeug äußerst schwer machen. Deshalb muß der Bedienungsraum innerhalb der Kabine so klein wie möglich ausgeführt werden, um das Gewicht der Kabine in erträglichen Maßen zu halten, wogegen sie gleichzeitig groß genug sein muß, um die Bedienungsperson und die notwendige Ausrüstung darin aufzunehmen. Die Bedienungsperson muß die verschiedenen Bewegungen der auf dieser Kabine angebrachten Manipulatorglieder steuern können. Aus dieser Notwendigkeit heraus ist der für die Bedienungsperson zur Verfügung stehende Raum stark begrenzt.

Normalerweise ist die Steuerausrüstung zum Steuern der Bewegungen ferngesteuerter Einheiten elektrischer Art und neigt deshalb dazu, Wärme ab-Fahrbarer Manipulator

Anmelder:

General Mills, Incorporated, Minneapolis, Minn.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Als Erfinder benannt:

Glenn Richard Rose, St. Paul, Minn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 19. September 1958
(762115)

zugeben. Dies trifft besonders für hochbelastete stromführende Leitungen zu, sowie für Widerstände und dergleichen.

Da die Antriebsmotoren elektrisch betrieben sind, müssen die hochbelasteten stromführenden Leitungen, welche sie mit ihrer Kraftquelle verbinden, abgesichert sein, z. B. durch Schmelzsicherungen oder Unterbrecher, um Überlastungsschäden dieser Motoren zu verhindern. Eine solche Sicherungsvorrichtung muß aber für die Bedienungsperson leicht zugänglich sein, so daß ein leichtes Auswechseln oder Wiedereinschalten möglich ist. Die stromführenden Leitungen in den abgeschirmten Bedienungsraum der Kabine zu führen, um somit die Sicherungsvorrichtungen dieser Leitungen innerhalb dieses Raumes anordnen zu können, ist jedoch nicht günstig, da die von diesen Starkstromleitungen abgegebene Wärme die ohnehin schon schlechten Bedingungen in der Kabine noch erschweren würde. Es ist somit notwendig, die Starkstromleitungen außerhalb des Steuerraums zu verlegen.
Die Anordnung der stromführenden Leitungen außerhalb des abgeschirmten Raumes der Kabine verhindert jedoch eine leichte Zugänglichkeit zu diesen. Deshalb können herkömmliche Sicherungsvorrichtungen, wie z. B. Abschmelzsicherungen u. ä., nicht benutzt werden. Der Grund dafür liegt darin, daß, ungeachtet wo die Schmelzsicherungen in dem hochbelasteten stromführenden Leitungssystem auch eingefügt werden, sie stets außerhalb des geschützten,

609 560/121

abgeschirmten Raumes der Kabine liegen sollen und Schulterstützglied 20 und ein Schulterlagerungsglied

eine Bedienungsperson jeweils den geschützten 22 auf. Das 'Schulterlagerungsglied 22 kann auf

Steuerraum verlassen müßte, um eine Sicherung aus- einem Paar Schienen 24 angebracht werden, welche

zuwechseln. Die Bedienungsperson würde damit aber ein Gegengewicht 26 aufweisen. Die Glieder · des

einen verseuchten Bereich betreten, was äußerst ge- 5 Manipulators sind zu den durch die Pfeile 27 bis 34

fährlich ist und vermieden werden muß. angezeigten Bewegungen fähig, welche durch elektri-

Es ist bekannt, eine Fernbedienung von Fahrzeu- sehe Motoren ausgeführt werden. Mittel zum Ausgen auf drahtlosem Wege vorzunehmen. Diese Fern- führen dieser Bewegungen sind bekannt,
bedienung bereitet Schwierigkeiten, wenn es sich um Die Schienen 24 können auf einer Kabine 36, die abgeschirmte Fahrzeugkabinen handelt, weil diese io einen abgeschirmten Betätigungsraum 38 aufweist, in dann wie ein Faradayscher-Käfig wirken. bekannter Weise angeordnet werden. Die Kabine 36

Um die Schwierigkeiten einer drahtlosen Über- kann sich auf einem Paar endloser Ketten 40 innertragung zu umgehen, ist auch schon vorgeschlagen halb eines Arbeitsbereiches bewegen,
worden, eine Befehlsübertragung durch verschiedene Wie F i g. 2 zeigt, weist der abgeschirmte BeFrequenzen über Steuerleitungen vorzunehmen. Zur 15 tätigungsraum 38 ein Schaltpult 42 mit Betätigungs-Erzeugung dieser Frequenzen werden Tonfrequenz- mitteln 44 zum Einstellen der verschiedenen Bewesender benötigt, was einen erheblichen Aufwand dar- gungen nach den Pfeilen 27 bis 34 des Manipulators stellt. Diese Sender müssen in gesonderten Steuer- auf. Jedes der Betätigungsmittel 44 ist mit einem schränken außerhalb der fahrbaren Kabine unter- Paar schwachstromführender Leitungen verbunden, gebracht sein. Für eine nur auf sich selbst an- 20 Diese verschiedenen Leitungspaare, die in einem gewiesene fahrbare Einheit ist jedoch die Anwendung Kabel 46 ß verlaufen, sind lediglich durch eine gedieses Systems nicht zweckmäßig. strichelte Linie dargestellt. Am anderen Ende des

Die genannten Nachteile sollen bei einem der- Kabels 46 a sind die verschiedenen Leitungspaare mit artigen, fahrbaren Manipulator mit mehreren elek- den Betätigungsspulen einer gleichen Anzahl von irisch angetriebenen Manipulatorgliedern gemäß der 25 Schaltschützen 47 in einem Steuerkasten 50 ange-Erfindung dadurch . vermieden werden, daß die bracht. Jedes Schaltschütz 47 liegt in den Starkstrom-Schaltschütze, die Äuslösesicherungen bzw. der leitungen zu einem der Antriebsmotoren. Um die Sicherungskasten und die an diese angeschlossenen Zeichnung zu vereinfachen, ist nur ein Motor 46 dar-Starkstromleitungen außerhalb der Kabine angeord- gestellt. Entsprechend den acht Steuermitteln nach net sind und daß eine Batterie umfassende Schwach- 30 Fig.2 und der gewählten Gesamtanzahl von acht Stromkreise sowohl zur Betätigung der einzelnen Manipulatorbewegungen (vgl. die Pfeile 27 bis 34 Schaltschütze als auch eines Einstellschützes für in F i g. 1) sind noch weitere sieben, nicht dargestellte sämtliche Auslösesicherungen vorgesehen und über Motoren vorhanden. Zur Zuleitung von elektrischem das innerhalb der Kabine befindliche Schaltpult Strom zu dem Steuerkasten 50 ist eine hochbelastete geführt sind. 35 Starkstromleitung 48 vorgesehen. Eine zweite hoch-

Der Vorteil der Ausbildung des Manipulators belastete Starkstromleitung 49 führt von den Schaltnach der Erfindung liegt darin, daß die hochbelaste- schützen 47 (eines davon ist zum Erregen des ten Starkstromleitungen nicht in den abgeschirmten Motors 46 vorgesehen) zu diesem Motor 46. Von Bedienungsraum der Kabine einzutreten brauchen dem Motor 46 geht eine dritte Starkstromleitung 51 und daß die Bedienungsperson trotzdem in der Lage 40 zu einem Sicherungskasten 54, zu dem nachfolgend ist, von der Kabine aus die Auslösesicherungen usw. weitere Ausführungen gemacht werden. Eine Starkbetätigen zu können, ohne den Bedienungsraum ver- stromleitung 58 führt von dem Sicherungskasten 54 lassen zu müssen. zur anderen Seite einer nicht dargestellten Kraft-Normalerweise breitet sich eine Strahlung grad- quelle. Die Starkstromleitung 48 ist ebenfalls mit dielinig aus, somit müßten Leitungen, die in den ab- 45 ser Kraftquelle verbunden. Ebenso ist auf dem geschirmten Raum eintreten sollen, außerdem ge- Schaltpult 42 ein Auslöseknopf 52 angeordnet. Diewunden geführt werden, um den Strahlungsdurch- ser Auslöseknopf 52 ist mit dem Sicherungskasten gang durch die Abschirmung zu verhindern. Ein 54 durch schwachstromführende Drähte 56 verbun-Winden der hochbelasteten Strakstromleitungen wirft den. Der Sicherungskasten 54 weist insgesamt acht aber ein Konstruktionsproblem auf, das somit eben- 50 Paar hochbelasteter Starkstromleitungen auf, einfalls vermieden wird. schließlich der beiden Leitungen 51 und 58.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs- Somit ergibt sich ein System mit einer Anzahl von

beispieles erläutert. Es zeigt Stromkreisen zwischen einer Kraftquelle und den

F i g. 1 eine Seitenansicht eines bekannten fahr- verschiedenen Antriebsmotoren mit Mitteln zum

baren Manipulators mit mehreren elektrisch an- 55 Steuern des Stroms in den Starkstromleitungen und

getriebenen Manipulatorgliedern, die auf einer daher auch in den Motoren und einem ferngesteuer-

Kabine angebracht sind, ten Sicherungskasten, der mit allen hochbelasteten

Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dar- Starkstromkreisen in Verbindung steht, um Übergestellten fahrbaren Manipulator, lastungen zu verhindern. Alle diese Schaltungskom-■ F i g. 3 ein schematisches Schaltbild des elektri- 60 ponenten sind außerhalb des abgeschirmten Betätischen Einschaltsystems mit Einstellschütz für die gungsraumes 38 der Kabine 36 angeordnet,
außerhalb der Kabine angeordneten Auslösesiche- Fig. 3 zeigt Einzelheiten des Sicherungskastens rungen und 54 und seines Auslöseknopfes 52. Der Auslöseknopf

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines Ein- 52 ist durch eine Batterie 62 mit einer Magnetspule

Schalthebels einer Auslösesicherung gemäß Fig. 3. 65 64 verbunden.

Der fahrbare Manipulator gemäß Fig. 1 weist ein Die Magnetspule 64 weist ein bewegliches Glied

Handglied 12, ein Unterarmglied 14, ein Oberarm- 66 auf, welches mit Einstellblöcken 68 bis 75 durch

glied 16, ein Schulterglied 18, ein ausstreckbares eine Stange 78 verbunden ist. Eine Feder 80 ist an

einem Ende der Stange 78 angebracht, um diese Stange 78 in der gezeigten Stellung zu halten. Ebenso befinden sich in dem Sicherungskasten 54 den jeweiligen Stromkreis unterbrechende Auslösesicherungen 82 bis 89, welche gelenkig hierzu angebrachte S Hebelarme 82 a bis 89 a aufweisen. Wenn die Hebelarme 82 a bis 89 a sich in der gezeigten Stellung befinden, sind die Auslösesicherungen 82 bis 89 geschlossen. Das bedeutet, daß ein Strom über die Auslösesicherungen fließt. Zum Beispiel fließt ein Strom über die Starkstromleitung 58 und durch die Auslösesicherung 82. Dieser Strom gelangt über die Starkstromleitung 51 zu dem damit verbundenen Motor 46, welcher eine der Bedienungsbewegungen erzeugt, im dargestellten Beispiel die Bewegung gemaß Pfeil 33 in F i g. 1. Ähnlich fließt Strom durch die anderen hochbelasteten Starkstromleitungen zu den anderen Auslösesicherungen 83 bis 89, und wenn diese geschlossen sind, werden durch die nicht dargestellten zugehörigen Motoren andere Bewegungen nach den Pfeilen 27 bis 34 des Manipulators durchgeführt.

Wenn die Hebelarme 82 a bis 89 a sich in der durch die gepunktete Linie angedeuteten Stellung befinden, sind die Auslösesicherungen 82 bis 89 geöffnet. Der Stromkreis wird dann beispielsweise für den Motor 46 unterbrochen, der hiermit stehen bleibt. In ähnlicher Weise werden die nicht dargestellten Motoren angehalten, wenn ihre besonderen Auslösesicherungen ausgelöst haben.

Die Bewegung der Hebelarme 82 a bis 89a geschieht folgendermaßen: Der Auslöseknopf 52 wird zunächst betätigt, um den Stromkreis zwischen der Batterie 62 und der Magnetspule 64 zu schließen. Dies erregt die Magnetspule 64, so daß das Glied 66 in die durch einen Pfeil 92 angegebene Richtung bewegt wird. Jeder der Hebelarme 82 a bis 89 a, der sich in seiner durch gepunktete Linien angegebenen Stellung befindet, wird durch seinen entsprechenden Einstellblock 68 bis 75 zurück in seine durch die vollausgezogenen Linien dargestellte Stellung bewegt. Ein Freigeben des Auslöseknopfes 52 unterbricht den Stromkreis zwischen der Magnetspule 64 und der Batterie 62 und die Feder 80 bewegt die Stange 78 in ihre normale Stellung zurück. Bei normaler Stellung der Stange 78 können die Hebelarme 82 α bis 89 a, wenn ihre entsprechenden Auslösesicherungen 82 bis 89 einem zu großen Strom ausgesetzt sind, ungehindert in die Stellung gehen, die durch die gepunktete Linie angegeben ist und damit ihre entsprechenden Stromkreise öffnen.

Mit diesem System ist es möglich, die hochbelasteten Starkstromleitungen, die aus den angegebenen Gründen außerhalb des abgeschirmten Bereichs bleiben müssen, vor Überlastung zu schützen und die im Stromkreis dieser Leitungen liegenden Sicherungen durch eine Bedienungsperson aus dem abgeschirmten Betätigungsraum heraus betätigen zu können, ohne daß die Bedienungsperson diesen abgeschirmten Betätigungsraum verlassen muß.

Fig.4 zeigt die Hebelkonstruktion für das Umlegen der Hebelarme 82 a bis 89 a. Dargestellt ist hier nur ein Hebelarm 82 a. Der Einstellblock 68, der fest auf der Stange 78 sitzt, sorgt dafür, daß bei Auf- und Abwärtsbewegung der Stange 78 der Hebelarm a in eine seiner beiden Stellungen gelangt. Durch diese mechanische Bewegung wird die zugehörige Auslösesicherung 82 wieder geschlossen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Fahrbarer Manipulator mit mehreren elektrisch angetriebenen Manipulatorgliedern, mit einer jeweils der Anzahl der Antriebe der Manipulatorglieder entsprechenden Zahl von Schaltschützen und gegen. Überlastung schützenden Auslösesicherungen, welche sowohl mit den Antrieben der Manipulatorglieder als auch mit einer Stromversorgung über Starkstromleitungen verbunden sind, und mit einer gegenüber der Umwelt hermetisch abschließbaren sowie gegebenenfalls gegen Strahlungseinwirkung geschützten, ein Schaltpult enthaltenden Kabine für Bedienungspersonal, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschütze (47), die Auslösesicherungen (82 bis 89 bzw. Sicherungskasten 54) und die an diese angeschlossenen Starkstromleitungen (48, 49, 51, 58) außerhalb der Kabine (36) angeordnet sind und daß eine Batterie umfassende Schwachstromkreise sowohl zur Betätigung der einzelnen Schaltschütze (47) als auch eines Einstellschützes (64, 78) für sämtliche Auslösesicherungen (82 bis 89) vorgesehen und über das innerhalb der Kabine (36) befindliche Schaltpult (42) geführt sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschriften Nr. 2391881, 2529 804,

   709 236, 2 822929;

   Zeitschrift »Fördern und Heben«, 1955, Heft 5,

   S. 281 bis 287;

   Zeitschrift »Elektrotechnik und Maschinenbau«,

   1955, Heft 11, S. 241, Abb. 1 und 2.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   609 560/121 4.66 © Bundesdruckerei Berlin