DE1279907B - Ferngesteuerter Manipulator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. Cl.:

B 66c

B 25 j

Deutsche Kl.: 35 b-6/25

Nummer: 1279 907

Aktenzeichen: P 12 79 907.4-22 (G 45314)

Anmeldetag: 30. November 1965

Auslegetag: 10. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft einen elektromotorisch angetriebenen, ferngesteuerten Manipulator mit einem Manipulatorann, bestehend aus einer an einem drehbaren Handgelenk befestigten Greifzange, einem Unterarm, einem über ein Ellbogengelenk an diesen angelenkten Oberarm und einem Schultergelenk mit einem Träger, der an einem Teleskop-Hubwerk zum Heben und Senken des Manipulatorarms befestigt ist, wobei das Teleskop-Hubwerk um seine Längsachse drehbar in einer Laufkatze gelagert ist, die nach Art eines Brückenkrans mittels eines Katzfahrwerks entlang einer verfahrbaren Brücke beweglich ist und die Antriebsaggregate für die Brücke, das Katzfahrwerk und das Teleskop-Hubwerk enthält.

Derartige Manipulatoren, die der Form und den Funktionen eines menschlichen Arms nachgebildet sind, werden häufig zur fernbedienten Handhabung radioaktiver Stoffe, z. B. in »Heißen« Zellen oder Kernreaktoren, eingesetzt.

Dabei werden die einzelnen Elemente eines Mani- »o pulators mit je einem diesen zugeordneten Elektromotor angetrieben, wobei jeder Elektromotor meist in unmittelbarer Nähe des anzutreibenden Elements angeordnet ist. Die Bewegungen werden von Endschaltern und die übertragbaren Drehmomente von magnetischen oder mechanischen Sicherheitskupplungen begrenzt. Besonders erschwerend beim Betrieb eines Manipulators ist der Umstand, daß störanfällige oder wartungsbedürftige Bauelemente oft sehr schlecht oder in manchen Fällen überhaupt nicht fernbedient erreichbar sind oder ausgewechselt werden können.

Bei einem bekannten Manipulator der eingangs erwähnten Bauart bildet der Manipulatorarm mit der Brücke eine Einheit und kann von dieser nur nach einer vorhergehenden Demontage mehrerer Einzelteile und Verbindungselemente gelöst werden (USA.-Patentschrift 2 822 094).

Die Erfindung hat zur Aufgabe, einen Manipulator zu schaffen, bei dem störanfällige, insbesondere durch radioaktive Strahlung gefährdete Bauteile, zu fernbedient auswechselbaren Baueinheiten zusammengefaßt sind und bei dem die Verwendung wartungsbedürftiger Bauelemente weitgehend vermieden wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Laufkatze in einen an die Brücke gekoppelten, auf dieser verfahrbaren Katzfahrwerk-Untersatz und in einen den Manipulatorarm, das Teleskop-Hubwerk und die Antriebsaggregate tragenden Laufkatz-Oberteil unterteilt ist, der auf dem Katzfahrwerk-Untersatz selbsttätig einrastend einsetzbar bzw. abnehmbar ist. Dadurch sind alle empfindlichen elektrischen und Ferngesteuerter Manipulator

Anmelder:

Gesellschaft für Kernforschung m. b. H.,

7500 Karlsruhe, Weberstr. 5

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Georg Böhme, 7501 Leopoldshafen;

Dipl.-Ing. Armin Hagen, 7500 Karlsruhe

mechanischen Elemente auf vorteilhafte Weise zu einer sehr kompakten Baueinheit zusammengefaßt, die mit einfachen Mitteln von dem Katzfahrwerk-Untersatz abgehoben und im Bedarfsfall gegen eine neue Baueinheit ausgewechselt werden kann.

Die Erfindung wird an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert:

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Manipulator besteht im wesentlichen aus einem Manipulatorarm 1, einem aus mehreren ineinanderschiebbaren Rohren zusammengesetzten Teleskop-Hubwerk 2, einer Laufkatze 3 und einer nach Art eines Brückenkranes auf Schienen 4 verfahrbaren Brücke 5. Die Laufkatze 3 besteht dabei aus einem Laufkatz-Oberteil 6 und einem Katzfahrwerk-Untersatz 17. Das Teleskop-Hubwerk 2 ist um seine Längsachse drehbar im Laufkatz-Oberteil 6 gelagert. Außerdem sind in dem Laufkatz-Oberteil 6 vier mit je einem Motor ausgerüstete Antriebsaggregate 7, 8, 9 und 10 für die Dreh- und Hubbewegung des Teleskop-Hubwerks 2 sowie die Fahrbewegungen der Laufkatze 3 und der Brücke 5 angeordnet. Die Brücke 5 ist aus zwei parallel verlaufenden Rohren 11, 12 gebildet, an deren Enden auf den Schienen 4 verfahrbare Laufradkästen 13, 14 angebracht sind. Der Antrieb der Brücke 5 erfolgt von einem Antriebsritzel 15 des Antriebsaggregats 7 aus über ein entlang der Längsachse des Rohres 11 verschiebliches Zahnrad 16, das in dem Katzfahrwerk-Untersatz 17 gelagert ist und z. B. über eine Abflachung oder eine Nut im Rohr 11 auf dieses und damit auf daran befestigte Laufrollen 18, 19 eine Drehbewegung übertragen kann.

Die Laufkatze 3 ist über ein Antriebsritzel 20 des Antriebsaggregats 10, das in eine Zahnstange 21 in dem Rohr 12 eingreift, antreibbar.

Der Katzfahrwerk-Untersatz 17 besitzt eine Grundplatte 22 mit einer Öffnung 23 zum Durchführen des Teleskop-Hubwerkes 2 und des Manipulatorarms 1,

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mit mehreren Führungs- und Rastkörpern 24 und mit einem Stecker 25, an den ein Stromzufuhrkabel angeschlossen ist. Wird nun das Laufkatz-Oberteil 6 mit dem daran hängenden Teleskop-Hubwerk 2 und dem Manipulatorann 1 von oben z. B. mit einem an einer öse 26 angreifenden Hebezeug in den Katzfahrwerk-Untersatz 17 abgesenkt, so greifen die Rastkörper 24 in entsprechende Gegenprofile in dem Laufkatz-Oberteil 6 ein, wobei gleichzeitig eine am Laufkatz-Oberteil 6 angebrachte Steckdose 27 in den Stecker 25 und die Antriebsritzel 15 bzw. 20 in die diesen zugeordneten Gegenprofile des Zahnrades 16 bzw. der Zahnstange 21 einrasten.

Der Manipulatorarm 1 weist ein an das Teleskop-Hubwerk 2 anschließendes Schultergelenk 32, einen Oberarm 40, ein Ellbogengelenk 33, einen Unterarm 41, ein Handdrehgelenk 34 und.eine Greifzange 35 auf. Motoren 28, 29, 30 und 31 zum Antrieb des Schultergelenks 32, des Ellbogengelenks 33, des Handdrehgelenks 34 und der Greifzange 35 sind auf einer ao Einschubeinheit 36 montiert, die mit einem Träger 37 fest verbunden ist. Der Träger 37 selbst ist an einem Endkörper 38 des Teleskop-Hubwerks 2 befestigt. Die Stromzuführung für die Motoren 28, 29, 30 und 31 erfolgt von dem Laufkatz-Oberteil 6 aus über Schleifringkontakte 39. In dem dargestellten Beispiel sind das Schultergelenk 32 für die Bewegung des Oberarms 40 und das Ellbogengelenk 33 für die Bewegung des Unterarms 41 mit Ketten (nicht gezeichnet), das Handdrehgelenk 34 und die Greifzange 35 mit flexiblen Wellen 42, 43 antreibbar.

Die einzelnen Bewegungen des Manipulators können fernbedient von einem Steuerpult aus (nicht gezeichnet) eingeleitet und überwacht werden.

Die Antriebsaggregate können dabei mit kurzschlußfesten Gleichstrom-Reihenschlußmotoren ausgerüstet sein, deren Stillstandsmoment durch Span- aungs- und Strombegrenzer festlegbar ist, so daß keine zusätzlichen Endschalter und Sicherheitskupplungen benötigt werden, um z. B. bei einem Verklemmen von Antriebsritzeln eine Beschädigung der Motoren zu verhindern.

Claims (5)

Patentansprüche: 45

1. Elektromotorisch angetriebener, ferngesteuerter Manipulator mit einem Manipulatorarm, bestehend aus einer an einem drehbaren Handgelenk befestigten Greifzange, einem Unterarm, einem über ein Ellbogengelenk an diesen angelenkten Oberarm und einem Schultergelenk mit einem Träger, der an einem Teleskop-Hubwerk zum Heben und Senken des Manipulatorarms befestigt ist, wobei das Teleskop-Hubwerk um seine Längsachse drehbar in einer Laufkatze gelagert ist, die nach Art eines Brückenkrans mittels eines Katzfahrwerks entlang einer verfahrbaren Brücke beweglich ist und die Antriebsaggregate für die Brücke, das Katzfahrwerk und das Teleskop-Hubwerk enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufkatze (3) in einen an die Brücke (5) gekoppelten, auf dieser verfahrbaren Katzfahrwerk-Untersatz (17) und in einen den Manipulatorann (1), das Teleskop-Hubwerk (2) und die Antriebsaggregate (7 bis 10) tragenden Laufkatz-Oberteil (6) unterteilt ist, der auf dem Katzfahrwerk-Untersatz (17) selbsttätig einrastend einsetzbar bzw. abnehmbar ist.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katzfahrwerk-Untersatz (17) eine Grundplatte (22) aufweist mit einer Öffnung (23), durch die der Manipulatorarm (1) und das Teleskop-Hubwerk (2) hindurchführbar sind, mit mehreren Führungs- und Rastkörpern (24) und mit einem Stecker (25), an den ein Stromzufuhrkabel angeschlossen ist.

3. Manipulator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufkatz-Oberteil (6) mit den Rastkörpern (24) korrespondierende Gegenprofile aufweist, so daß nach dem Absenken des Laufkatz-Oberteils (6) auf den Katzfahrwerk-Untersatz (17) eine am Laufkatz-Oberteil (6) angebrachte Steckdose (27) mit dem Stecker (25) im Eingriff steht.

4. Manipulator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (5) zwei parallel verlaufende Rohre (11, 12) zum Tragen und Führen der Laufkatze (3) aufweist, von denen ein Rohr (11) zum Antrieb von Brückenlaufrollen (18, 19) um seine Längsachse drehbar ist und das andere Rohr (12) eine Zahnstange (21) aufweist, in die nach dem Absenken des Laufkatz-Oberteils (6) ein Antriebsritzel (20) des im Laufkatz-Oberteil (6) angeordneten Antriebsaggregates (10) zum Bewegen der Laufkatze (3) entlang den Rohren (11,12) eingreift.

5. Manipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem drehbar gelagerten Rohr (11) ein entlang der Rohrachse verschiebliches, mit diesem drehfest verbundenes, in dem Katzfahrwerk-Untersatz (17) gelagertes Zahnrad (16) angeordnet ist, das über ein Antriebsritzel (15) des im Laufkatz-Oberteil (6) angeordneten Antriebsaggregates (7) antreibbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 976 882;
USA.-Patentschrift Nr. 2 822 094;
Zeitschrift »GEC-Bulletin« der General Electric Company vom April 1958, S. 46, 47.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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