DE1431899C3 - Manipulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein im nachfolgenden als Manipulator bezeichnetes Handhabungsgerät zur Betätigung eines Greifarmes mittels eines Führungsarmes, die in getrennten Räumen angeordnet und durch eine Übertragungsvorrichtung miteinander verbunden sind.

Manipulatoren der vorgenannten Art dienen zur gefahrlosen Handhabung und Bearbeitung von gefährlichen Stoffen und Werkstücken, die z. B. radioaktive Strahlen aussenden und in gegenüber dem Bedienungspersonal abgeschirmten Räumen aufbewahrt werden. Die Sicht auf das mit dem Manipulator bewegte Werkstück erfolgt von außen durch ein Fenster. Die auf den Führungsarm des Manipulators ausgeübte und durch die Übertragungsvorrichtung auf den Greifarm übertragene Bewegung kann in den drei Richtungen des räumlichen Koordinatensystems erfolgen, wobei eine Schwenkbewegung parallel zur Wand als »A's-Bewegung, eine Bewegung senkrecht zur Wand als »Y«-Bewegung und eine Bewegung senkrecht zur Bodenfläche, bei welcher die Arme auf und ab bewegt werden, als eine »Z«-Bewegung bezeichnet werden.

Um die Vielseitigkeit des Manipulators zu vergrößern, d.h., um den Manipulator z.B. auch in seitlichen Bereichen des Behandlungsraumes einsetzen zu können, ist es bei einer Vorrichtung der vorgenannten Art bekanntgeworden, den Greifarm aus seiner normalen Parallelstellung zu dem Führungsarm zur einen oder anderen Seite zu verschwenken, während der Führungsarm seine senkrechte Stellung beibehält. Nach der Ausführung einer derartigen Schwenkbewegung des Greifarms zur Seite (»^«-Bewegung) erfolgt die anschließende Bewegung des Greifarmes durch den Führungsarm im Verhältnis 1:1, wie dies auch vor der Schwenkung des Greifarmes der Fall ist. Durch die vorher ausgeführte Verschwenkung des Greifarms gegenüber dem Führungsarm wird ermög-

licht, daß der Greifarm einen weiter seitlich gelegenen Teil des Behandlungsraumes erfaßt, während gleichzeitig die Bedienungsperson die Tätigkeit des Greifarmes durch das Fenster hindurch beobachten kann und nicht gezwungen ist_% sich genauso weit zur Seke zu bewegen, wie dies durch den Greifarm geschieht. Bei der Ausführung der Bewegungen des Greifarmes nach dieser Schwenkung zur Seite besteht jedoch weiterhin das Verhältnis zwischen den Bewegungen des Führungsarmes und des Greifarmes von 1:1.

Der offensichtliche Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß mittels des Mainpulators, dessen Greifarm seitlich gegenüber dem Führungsarm verschwenkt ist, damit sich die Bedienungsperson von dem aus Sicherheitsgründen und Kostengründen relativ klein ausgebildeten Fenster nicht zu entfernen braucht, nur noch den einen seitlichen Teil des Behandlungsraumes erfaßt, während der andere seitliche Teil des Raumes erst dann erreicht werden kann, wenn eine Einstellung des Greifarmes gegenüber dem Führungsarm zur anderen Seite vorgenommen ist.

Es ist ferner bei einem Manipulator eine Vorrichtung bekanntgeworden, durch die der Greifarm in seiner Länge gegenüber der Länge des Führungsarmes verlängert werden kann, um einen verlängerten Arbeitsbereich zu erzielen. Wenn diese Verlängerung jedoch einmal ausgeschoben worden ist, so arbeitet dieses Handhabungsgerät wieder mit dem Verhältnis 1:1 zwischen dem Führungsarm und dem Greifarm, wie dies auch vor dem Verlängern des Greifarmes der Fall ist. Die Übereinstimmung der vorbekannten Manipulatoren besteht darin, daß ihre Greifarme getrennt von der normalen Arbeitsbewegung derart veränder verändert werden können, daß diese entweder in ihrer Längsrichtung verlängert oder in ihrer Stellung zu dem Führungsarm verändert werden. Nach dieser getrennten Umstellung erfolgt dann jedoch wieder eine Bewegung des Greifarmes in einem Verhältnis 1: 1 zu der Bewegung des Führungsarmes. In den Fällen, in denen eine Verstellung der Greifarme gleichzeitig mit der Arbeitsbewegung möglich ist, erfolgt zwar die resultierende Bewegung nicht im Verhältnis 1:1 zu dem Führungsarm, jedoch ist diese Bewegung nicht eindeutig durch den Führungsarm kontrolliert, und ein sicheres Arbeiten ist nicht möglich.

Es ist schließlich noch ein Manipulator bekanntgeworden, bei welchem eine am Führungsarm ausgeübte Zangenbewegung mit einer relativ geringen Klemmkraft auf den Greifarm übertragen wird, wobei gleichzeitig eine Verstärkung der Klemmkraft erfolgt, so daß die Bedienungsperson einen sich im Behandlungsraum befindlichen Gegenstand mit größerer Kraft erfassen kann, als dies durch eine auf den Griff des Führungsarmes ausgeübte Handkraft möglich ist. Die Bewegungen des Greifarmes mit der daran angeordneten Zange erfolgen jedoch wie bei den vorgenannten Manipulatoren im Verhältnis 1 :1 zwischen dem Führungsarm und dem Greifarm, so daß der Bewegungsspielraum auf den von der dem Beobachtungsfenster stehenden Bedienungsperson erfaßbaren Bereich beschränkt bleibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Manipulator der vorgenannten Art derart auszugestalten, daß die Bedienungsperson unter Beibehaltung einer Stellung an dem relativ kleinen Beobachtungsfenster nur geringe Bewegungen mit dem Führungsarm ausführen muß, um mit dem Greifarm einen größtmöglichen Raum zu durchfahren.

Diese Aufgabe wird gemäß der - Erfindung dadurch gelöst, daß die Übertragungsvorrichtung veränderliche Übersetzungen enthält, durch die der Greifarm verschiedenne, von dem Führungsarm abweichende Wege zurücklegt.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht,

ίο daß relativ kleine und langsame Bewegungen des Führungsarmes in relativ große und schnelle Bewegungen des Greifarmes übersetzt werden können, rungsarmes für eine Schwenkbewegung mit diesem sind und stets unter der Kontrolle der Bedienungsperson ablaufen.

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal ist der Greifarm mit dem Führungsarm über einen rohrförmigen Träger verbunden, der um seine Achse drehbare Abschnitte aufweist, welche durch eine Zahnradreihe verbunden sind, wobei das Zähneverhältnis das veränderbare Bewegungsverhältnis zwischen dem Fühwobei diese Bewegungen kontinuierlich veränderbar und der Führungsarm können vorteilhaft durch einstellbare Schwenkhebel, deren Schwenkachsen das veränderbare Bewegungsverhältnis zwischen den Armen bestimmen, verbunden sein.

Um das Verhältnis der Schwenkbewegung zwischen dem Führungsarm und dem Greifarm verändern zu können, ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß feststehende Abschnitte des Greifarmes und des Führungsarmes untereinander mittels eines waagerechten Trägers verbunden sind, durch den ein Paar von in senkrechter Richtung im Abstand angeordneten parallelen Gestängen hindurchgreifen, die über und unter den Schwenkachsen der an dem waagerechten Träger angelenkten feststehenden Abschnitte des Führungsarmes und des Greifarmes angeordnet sind, wobei ein Ende jedes Gestänges mit dem feststehenden Ende des Greifarmes verbunden ist, während das andere Ende jedes Gestänges an einem Kipphebelelement angebracht ist, das an dem Führungsarmende des waagerechten Trägers auf einer Achse angelenkt ist, die parallel zur Schwenkachse des Greifarmes verläuft, wobei das Kipphebelelement an dem feststehenden Abschnitt des Führungsarm und dem Greifarm bestimmt. Der Greifarm durch ein einstellbares Gestänge angebracht ist.

Zur Erzielung einer vergrößerten Bewegungsgeschwindigkeit und eines vergrößerten Weges des Greifarmes gegenüber dem Führungsarm kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Übertragungsvorrichtung aus einer Anzahl von flexiblen, eine lineare Bewegung des Führungsarmes und des Greifarmes übertragenden Elementen aufweist, wodurch die Verlängerung des ausziehbaren Abschnittes des Führungsarmes eine Verlängerung des ausziehbaren Abschnittes des Greifarmes veranlaßt, wobei ein Ende jedes der Führungsarmelemente zur Übertragung einer Linearbewegung mit dem ausziehbaren Abschnitt des Führungsarmes und das andere Ende jedes der Führungsarmelemente zur Übertragung einer Linearbewegung mit einer eine Drehung aufnehmenden Trommel für den Führungsarm verbunden ist, während ein Ende jedes der Greifarmelemente zur Übertragung einer Linearbewegung mit dem ausziehbaren Abschnitt des Greifarmes und das andere Ende jedes der Greifarmelemente zur Übertragung einer Linearbewegung mit einer eine Drehung auf-

nehmenden Trommel für den Greifarm verbunden ist, wobei die eine Drehung aufnehmenden Trommeln für eine gemeinsame Drehung durch veränderbare Wechselzahnräder untereinander verbunden sind. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise das Verhältnis der Drehung zwischen den Trommeln verändert werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Darin zeigt

F i g. 1 eine linke Seitenansicht (vom Standpunkt der Bedienungsperson), die in etwas vereinfachter Form den zusammengebauten Manipulator mit veränderlichem Verhältnis gemäß der Erfindung in einer Wand eingebaut zeigt,

Fig.2 eine Vorderansicht der Führungsarm-Baugruppe,

F i g. 3 eine rechte Seitenansicht der Führungsarm-Baugruppe, ao

F i g. 4 eine Oberansicht des durchgehenden Rohres und der Verbindungsstangenanordnung,

F i g. 5 eine linke Seitenansicht des durchgehenden Rohres und der Verbindungsstangenanordnung,

F i g. 6 eine linke Seitenansicht der Greifarm-Baugruppe,

F i g. 7 eine teilweise geschnittene Vorderansicht (von der Bedienungsperson aus gesehen) der Greifarm-Baugruppe,

F i g. 8 eine teilweise geschnittene Ansicht des Führungsarm-Auslegerrohres und der Handgelenk-Baugruppe, die das Handgelenk in normaler linker Seitenansicht und das Oberteil des Auslegerrohres in Vorderansicht zeigt,

Fig.9 eine Oberansicht der Handgelenk-Baugruppe etwa entlang der Linie 9-9 in F i g. 8,

F i g. 10 einen gestreckten Schnitt durch die Handgelenk-Baugruppe entlang der Linie 10-10 in Fig. 8,

F i g. 11 eine Oberansicht des oberen Endes des Führungsarm-Auslegerrohres,

Fig. 12 eine teilweise geschnittene Vorderansicht der Azimut-Baugruppe des Führungsarmes,

Fig. 13 eine linke Seitenansicht der Azimut-Baugruppe des Führungsarmes,

F i g. 14 eine Oberansicht der Azimut-Baugruppe des Führungsarmes,

Fig. 15 eine Unteransicht der Azimut-Baugruppe des Führungsarmes,

Fig. 16 eine teilweise geschnittene rechte Seitenansicht der Ausgleichsgewichtträger-Baugruppe des Führungsarmes, die Mittel einschließt, mit denen die »Z«-Bewegung mit veränderlichem Verhältnis erzielt werden kann,

F i g. 17 eine Oberansicht der Ausgleichsgewichtträger-Baugruppe des Führungsarmes, teilweise gebrochen, um die darunterliegende Konstruktion zu zeigen, ,

F i g. 18 eine teilweise geschnittene Ansicht der »Ze-Bewegungs-Ausgleichsgewicht-Baugruppe des Führungsarmes,

F i g. 19 eine Unteransicht der »Z«-Bewegungs-Ausgleichsgewicht-B augruppe,

F i g. 20 eine Vorderansicht der Halbgeschwindigkeits-Schlittenbaugruppe des Führungsarmes,

Fig. 21 eine rechte Seitenansicht des Halbgeschwindigkeits-Schlittens des Führungsarmes,

F i g. 22 eine Vorderansicht der Führungsarm-Anlenklappen und der Kipphebel-Baugruppe, die die Zahnrädergetriebemittel zum Erzielen der ».^-Bewegung mit veränderlichem Verhältnis zeigt,

F i g. 22 A eine teilweise geschnittene Oberansicht der Führungsarm-Anlenklappen und der Kipphebel-Baugruppe gemäß F i g. 22,

F i g. 22 B einen Längsschnitt durch die Baugruppe gemäß F i g. 22 A,

F i g. 23 eine linke Seitenansicht der Führungsarm-Gelenkbaugruppe, die Mittel zum Einleiten der »Y«-Bewegung mit veränderlichem Verhältnis zeigt,

F i g. 24 eine Oberansicht der Führungsarm-Gelenkbaugruppe,

F i g. 25 eine Rückansicht der Führungsarm-Gelenkbaugruppe,

F i g. 26 eine von der Bedienungsperson aus gesehene Rückansicht der Greif arm-Gelenkbaugruppe,

F i g. 27 eine teilweise geschnittene Oberansicht der Greifarm-Gelenkbaugruppe,

F i g. 28 eine teilweise geschnittene linke Seitenansicht der Greif arm-Azimut-B augruppe,

F i g. 29 eine Vorderansicht der Greifarm-Azimut-Baugruppe,

F i g. 30 eine teilweise geschnittene Unteransicht der Greifarm-Azimut-Baugruppe,

Fig. 31 eine teilweise geschnittene linke Seitenansicht der Zwischenrohrbaugruppe des Greif armes,

F i g. 32 eine Oberansicht der Zwischenrohrbaugruppe,

F i g. 33 eine Unteransicht der Zwischenrohrbaugruppe.

In der gesamten Anmeldung ist der Manipulator mit einem einzigen Führungs- und Greifarm dargestellt und beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, daß in praktisch allen Fällen die Manipulatoren in im Abstand voneinander angeordneten Paaren verwendet werden, so daß die Bedienungsperson bei der Verwendung von zwei Führungsarmen zwei Greifarme handhaben kann, um die Wirkungen von einem Paar Hände in dem entfernt liegenden Bereich an der gegenüberliegenden Seite der Schutzwand nachzuahmen.

Allgemeine Anordnung der Teile

(Fig.1)

Gemäß den Zeichnungen und besonders gemäß F i g. 1 besteht der Manipulator der vorliegenden Erfindung allgemein aus einem horizontalen rohrförmigen Träger 50, einem Führungsarm 51 und einem Greif arm 52. Der horizontale Träger 50 erstreckt sich durch eine im wesentlichen vertikale Schutzwand 53 und ist in dieser zur Drehung in einer Hülse oder einem Rohr 54 angebracht, das in der Wand befestigt ist. Es wird verständlich sein, daß die Dicke der Wand und das Material, aus dem sie hergestellt ist, von dem Schutzzweck der Wand abhängig ist. Die Wand ist mit einem Fenster 55 versehen, durch das die Bedienungsperson in einem sicheren Bereich rechts von der Wand die Handhabungsbewegungen des Greifarmes in dem gefährlichen Bereich oder in dem heißen Raum auf der linken Seite der Wand beobachten kann.

Zum Zweck der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde so weit wie möglich zur Bezeichnung entsprechender Teile dasselbe Zahlensystem verwendet wie in den USA.-Patentschriften 2 764 301 und 2 771 199. Auf das Thema dieser Patentschriften wird hierin nur in dem Ausmaß Bezug genom-

men, das nötig sein könnte, um die Konstruktion und diejenigen Bewegungen besser zu verstehen, die zwischen dem vorliegenden Manipulator und den bekannten gemeinsam beibehalten wurden, um eine Belastung der vorliegenden Anmeldung durch die Erläuterung des Standes der Technik zu vermeiden.

Führungsarm

(Fig. 1,2 und3)

Der Führungsarm 51 weist einen aus zwei Rohren bestehenden Schaft 56 auf, der bezüglich der vertikalen Bewegung feststeht, aber bei 58 mit dem horizontalen Träger gelenkig verbunden ist. Der Führungsarm weist auch ein bewegliches Auslegerrohr. 57 auf, das relativ zu dem Schaftabschnitt in Längsrichtung gleitend angeordnet ist, um sich zu dem Lager und von diesem fort bewegen zu können. Ein Handgriff 62 am unteren Ende des Führungsarm-Auslegerrohres wird von der Bedienungsperson mit der Hand erfaßt und steuert durch entsprechende Bewegungen, die entlang des Führungsarmes 51, des Trägers 50 und des Greifarmes 52 übertragen werden, die Bewegung einer Klaue oder einer Greifzange 63, die am unteren Ende eines Auslegerrohres 60 des Greifarmes befestigt ist.

Der Handgriff, dessen Konstruktion und Arbeitsweise im wesentlichen in der USA.-Patentschrift 2 695 715 beschrieben ist, ist zur Verwendung in dem vorliegenden Manipulator geeignet. Die Einzelheiten der Konstruktion dieses Handgriffes werden infolgedessen hier nicht wiederholt. Ein zur Verwendung in Verbindung mit dem vorliegenden Manipulator geeigneter verbesserter Handgriff ist in der USA.-Patentanmeldung 351 964 vom 16. März 1964 beschrieben.

Durchgangsrohr und Verbindungsstangen-Baugruppe (Fig. 1,4 und 5)

Der horizontale Träger 50 ist in dem Rohr 54 um deren gemeinsame Längsachse drehbar, um Bewegungen des Führungsarmes von einer Seite zur anderen (oder eine »Z«-Bewegung) auf den Greifarm übertragen zu können. Der horizontale Träger 50 ist rohrförmig, um einen Durchgang für eine lineare Bewegung übertragende Mittel von einer Seite der Schutzwand zur anderen zu schaffen. Eine Bewegung des Führungsarmes gegen die Schutzwand und von ihr fort (oder eine »Y«-Bewegung) wird auf den Greifarm durch den horizontalen Träger 50 mittels eines Paares von oberen und unteren Hebeln oder Verbindungsstangen 280 bzw. 281 übertragen. Die Verbindungsstangen 280 und 281 sind mit Verbindungsstücken 278 bzw. 279 zur gelenkigen Verbindung zwischen dem Führungsarm-Kipphebelelement und den Verbindungsstangen versehen, wie es nachfolgend beschrieben wird. Die entgegengesetzten Enden der Verbindungsstangen sind mit Verbindungsstücken 284 und 285 versehen, über die die Verbindungsstangen mit dem Greifarm schwenkbar verbunden sind, wie es nachfolgend beschrieben wird. Das Greifarmlager 61 wird von einem Paar Wellenstummeln 108 α gebildet, die von einem Paar Lappen 109 getragen werden, die einen Teil eines am Greifarmende des horizontalen Trägers 50 befestigten Bügels 111 bilden.

Greif arm

(Fig. 1,6 und7)

Der Greifarm 52 weist einen rohrförmigen Schaftabschnitt 59 auf, der in bezug auf eine vertikale Bewegung feststeht. Der. Greifarm des vorliegenden Manipulators weist ein Zwischenrohr 59 A auf, das teleskopisch in den Greif armschaft 59 hineinpaßt und in Längsrichtung relativ zu diesem beweglich ist. Ein

ίο Greifarm-Auslegerrohr 60 ist teleskopisch in das Zwischenrohr 59 A eingesetzt und in Längsrichtung relativ zu diesem beweglich. Der Greifarmschaft 59 ist bei 61 mit dem horizontalen Träger gelenkig verbunden. Ein rohrförmiges Ausgleichsgewichtelement 460 ist zur vertikalen Bewegung relativ zu dem Schaft 59 aufgehängt.

Führungsarm-Auslegerrohr mit Handgelenk-Baugruppe
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(Fig. 2, 3, 8, 9, 10 und 11)

Das Führungsarm-Auslegerrohr 57 weist ein langgestrecktes Rohr 64 auf, dessen unteres Ende ein Gehäuse 65 für das Handgelenk trägt. Das Gehäuse 65 besteht aus sich ergänzenden Hälften, die aneinander durch geeignete Befestigungsmittel befestigt werden. Die gegenüberliegenden Wände des Gehäuses nehmen die Enden einer Welle 72 auf, an der ein Paar rohrförmige Elemente 73 mittels eines Paares von Kugellagern 74 angebracht sind. Jedes rohrförmige Element 73 hat ein Paar Aufnahmeabschnitte 75 und einen Stirnradabschnitt 75 a. Die vier Aufnahmeabschnitte 75 in der Form einer mit Nuten versehenen Trommel nehmen vier Metallbänder 76, 77, 78 und 79 auf, deren Enden in den Aufnahmeabschnitten befestigt sind. Diese Bänder übertragen Hub- und Drehbewegungen. Die Bänder 76 und 79 erstrecken sich in einer Richtung um die Aufnahmeelemente, und die Bänder 77 und 78 sind in entgegengesetzten Richtungen um die Aufnahmeelemente herumgewikkelt. Die Stirnradabschnitte 75 a der rohrförmigen Elemente 73 stehen mit Leerlaufrädern 88 in Eingriff, die mittels Kugellagern 89 auf Wellen 90 in dem Gehäuse gelagert sind.

Die Leerlaufräder 88 wiederum stehen mit Stirnrädern 91 in Eingriff, die an Differentialkegelrädern 92 befestigt sind, die durch zwei Paar Kugellager 93 auf Lagerzapfen 95 eines Bügels 94 gelagert sind. Die Lagerzapfen 95 sind in dem Gehäuse mittels Kugellagern 96 gelagert. Der Bügel 94 hat auch eine Welle 97, die mit Hilfe von zwei Kugellagern 98 ein Kegelrad 99 lagert, das mit den Differentialrädern 92 in Eingriff steht, deren Übersetzungsverhältnis annähernd 1:1 ist, um etwa gleiche Steifheit in den Hub- und Drehbewegungen zu erzeugen. Das Kegelrad 99 wird mit den Differentialrädern mittels eines Sprengringes 100 in Eingriff gehalten, der an der Unterseite des unteren Kugellagers 98 angeordnet ist.
Eine Winkelbewegung des Bügels 94 um die Lagerzapfen 95 wird durch die Abmessungen der öffnung in dem Gehäuse begrenzt, durch die sich die Welle des Kegelrades 99 erstreckt. Das Handgelenk des Greifarmes ist von ähnlicher Konstruktion. Der Handgriff 62 oder die Greifzange 63 ist an der Welle des Kegelrades befestigt. Ansätze 103, die in den Bügel eingegossen sind, liegen in der Bewegungsbahn von Stiften 104, die in die Differentialräder 92 eingesetzt sind. Ein Anstoßen der Stifte 104 an den Ansät-

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zen 103 begrenzt die Winkelbewegung der Differentialräder 92 in beiden Richtungen, und da die Aufnahmeabschnitte 75 mit den Differentialrädern 92 getriebemäßig verbunden sind, ist die Winkelbewegung der Aufnahmeabschnitte begrenzt, wodurch sich entsprechend eine Begrenzung der Bewegung der Metallbänder ergibt.

Eine Führungsscheibe 105 ist auf der Welle 72 mittels eines Kugellagers 106 zwischen den rohrförmigen Elementen 73 gelagert. Die Scheibe 105 wird von einem Zangenkabel 107 erfaßt, das sich über sie hinweg erstreckt und zwischen zwei mittels Kugellagern auf dem Bügel 94 gelagerten Führungsscheiben 108 geführt wird. Das Kabel 107 erstreckt sich von den Scheiben 108 durch die Hohlwelle 97 des Bügels 94 bis zu einer Kabelscheibe 315 des Handgriffes 62 im Fall des Führungsarm-Handgelenkes. Das entsprechende Kabel 107 a erstreckt sich von dem Greifarm-Handgelenk aus, um die Greifzange zu betätigen, wie es später ausführlicher beschrieben wird. Ein Paar Führungsscheiben 300 für die Bänder 76 und 79 sind auf einer Welle 301 im oberen Ende des Handgelenkgehäuses mittels Kugellagern 302 gelagert.

Das obere Ende des verlängerten Rohres 64 ist mit einer ringförmigen Verlängerung 208 versehen, die mittels Befestigungsmitteln 209 befestigt ist und ein Lager 210 trägt, das wiederum ein ringförmiges Kopfelement 211 des Auslegerrohres trägt. Das Kopfelement 211 ist mit einer Vielzahl von Rollen 212 ausgerüstet, die so ausgeführt sind, daß sie an rohrförmigen Führungen 185 des Führungsarmschaftes 56 angreifen können, um dem Kopfelement 211 die Möglichkeit einer etwa vertikalen Bewegung entlang der rohrförmigen Führungen zu geben, während sie verhindern, daß sich der Kopf in bezug auf die Führung dreht. Die Rollen 212 sind auf Zapfen 213 gelagert, die an Ansätzen 214 des Kopfes 211 befestigt sind. Die Verbindung des oberen Endes des verlängerten Rohres 64 des Führungsannes mit dem Kopf 211 über die Verlängerung 208 und das Lager 210 ist derart, daß eine Drehbewegung des Auslegerrohres in bezug auf den Kopf ermöglicht wird, während eine Axialbewegung des Auslegerrohres in bezug auf den Kopf verhindert wird. Das Kopfelement ist auch mit Befestigungsöffnungen 303 versehen, um die Einsätze aufzunehmen, die die Enden von Ausgleichsgewichtsbändern 160 und 161 befestigen.

Ein Paar Zapfen 390 und 391 sind an der Vorderkante des Kopfelementes 211 des Auslegerrohres vorgesehen, um als Befestigungen für »Z«-Bewegungs-Bänder 392 bzw. 393 zu dienen.

Führungsarm-Azimut-Baugruppe
(Fig. 2, 3, 12, 13,14 und 15)

Wie in den Fig. 12 bis 15 gezeigt, ist ein Bügel 187 mit Hilfe von Klemmschrauben 188 an den unteren Enden von rohrförmigen Führungen 185 befestigt, die einen Teil des Führungsarmschaftes bilden. Ein Ring oder ein drehbarer Körper 190 ist in dem mittels eines unteren Zentralabschnitt des Bügels 187 mittels eines Lagers 192 drehbar angebracht. Der drehbare Körper 190 hat zwei axial gerichtete Ansätze 198, von denen jeder Rollen 199 und 200 trägt, die jeweils auf einer Achse 201 angebracht sind. An jeder Verlängerung 198 erstrecken sich die Rollen 199 und 200 unter etwa 45° zueinander, und die Rollen 199 greifen an den Seiten von in dem verlängerten Rohr 64 des Führungsarm-Auslegerrohres 57 ausgeformten vertikalen Rippen 71 an. Auf diese Weise bilden die Rollen 199 und 200 Führungen, die eine Axialbewegung des Führungsarm-Auslegerrohres in bezug auf den drehbaren Körper 190 ermöglichen, während sie eine Drehbewegung des Auslegerrohres in bezug auf den drehbaren Körper verhindern.
Die Azimut-Baugruppe weist einen Kabelaufnahmeabschnitt in Form einer Doppelnutscheibe 202 auf, die zur Drehung mit dem Ring 190 angebracht ist. Die Enden von Azimutbewegungskabeln 135 und 136 werden in den Nuten der Doppelnutscheibe 202 aufgenommen. Die Kabel, deren Enden in der Scheibe 202 befestigt sind, erstrecken sich um die Scheibe in entgegengesetzten Richtungen, dann über mit Nuten versehene Führungsscheiben 205 und dann nach oben gegen das Lager 58 des Führungsarmes an dem horizontalen Träger.

Die Hub- und Drehbewegungsbänder 76, 77, 78 und 79 und ein Greifzangenband 175 vom Führungsarm-Handgelenk laufen über Scheiben 207, die zur Drehung auf einer Welle 206 gelagert sind, die in Lappen 197 des Bügels 187 angebracht ist. Führungsscheiben 242 sind zur Drehung in dem Azimut-Bügel 187 gelagert, um Ausgleichsgewichtsbänder 160 und 161 für die »Z«-Bewegung des Führungsarmes auf ihren Bahnen von ihren Befestigungen bei 338 in dem Bügel 187, um Führungsscheiben 339 und nach unten durch die unteren Enden der rohrförmigen Elemente 185 aufzunehmen und diese Bänder dann zu ihren Befestigungen 303 in dem ringförmigen Kopfelement 211 am oberen Ende des Führungsarmauslegerrohres zu führen.

Eines der »Z«-Bewegungsbänder 304, das Vertikalbewegungen des Führungsarmes auf den Greifarm überträgt, läuft um eine zusammen mit Scheiben 207 auf einer Welle 206 angeordnete weitere Scheibe 305 in der Bahn des Bundes von seiner Befestigung in der Trommel 404 am oberen Ende des Führungsarmschaftes. Das Band 304 erstreckt sich nach unten auf der Rückseite des Auslegerrohres um die Scheibe 305 und dann zurück nach oben gegen das Führungsarmlager 58.

Ein anderes der »Z«-Bewegungsbänder 392, das sich von dem Ansatz 390 am Kopf des Auslegerrohres aus erstreckt, läuft um eine Scheibe 394, die in einer Stütze 395 an der Vorderkante des Azimut-Bügels gelagert ist.

Ein vertikal gerichtetes Anscblagelement 306 mit einem nachgiebigen Polster 307 aus Gummi oder anderem ähnlichen Material ist an der oberen Fläche der Azimut-Baugruppe 187 in der Bewegungsbahn des Kopfelementes 211 am oberen Ende des Führungsarmauslegerrohres befestigt, um die Bewegung dieses Elementes zu begrenzen.

Führungsarmausgleichsgewicht-Baugruppe und Wechselgetriebe-Baugruppe für veränderliche »Z«-Bewegung

(Fig.2,3,16undl7)

Ein Ausgleichsgewichtträger 309 ist an den oberen Enden der beiden rohrförmigen Führungen 185 des Führungsarmschaftes getragen. Der Ausgleichsgewichtträger ist mit einem nach hinten hervorstehenden Ansatz 310 verseben, an dem ein Ausgleichsgewicht 311 von geeigneter Größe und geeignetem Ge-

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wicht angehängt ist, um den Führungsarm teilweise Der Deutlichkeit halber ist die Konstruktion ohne auszubalancieren. Zweckmäßigerweise sind in der Bänder dargestellt. Unter Bezugnahme auf die sche-Trägerverlängerung 310 und im Ausgleichsgewicht matische Darstellung in Fig.35 wird jedoch ersicht-311 Schlitze vorgesehen, um eine Einstellung der lieh, daß das »Z«-Bewegungsband 393 um die obere Lage des Ausgleichsgewichtes- zu ermöglichen. Eine 5 Nut der Trommel 402 in einer Richtung herumgemittlere Öffnung 314 im Ausgleichsgewichtträger wickelt ist und über eine der Scheiben 318 auf seiner liegt über der Oberseite des vertikal beweglichen Bahn zum Bandende 391 am Kopfelement 211 an Führungsarmauslegerrohres zwischen den rohrförmi- der Oberseite des Führungsarmauslegerrohres gegen Führungen 185 des Schaftes. Ein Paar Führungs- führt ist. Ähnlich wird ersichtlich sein, daß das scheiben 230, die auf von Blöcken 232 an der Ober- io »Z«-Bewegungsband 392 um die untere Nut der seite des Ausgleichsgewichtträgers getragenen Zapfen Trommel 402 in der entgegengesetzten Richtung her-231 gelagert sind, sind so angeordnet, daß eine Seite umgewickelt ist und über die andere Führungsder Scheibe über der rohrförmigen Führung 185 und scheibe 318 auf seiner Bahn um die Scheibe 394 auf die andere Seite über der mittleren öffnung liegt. der Azimut-Baugruppe des Führungsarmes zum Band-Ausgleichsgewichtbänder 222 und 223 sind jeweils 15 ende 390 am oberen Ende des Führungsarmausso ausgeführt, daß sie sich von einer langgestreckten legerrohres herumläuft.

Ausgleichsgewichtbaugruppe 233, die in einer der Das »Z«-Bewegungsband 304 des Greifarmes ist rohrförmigen Führungen 185 angeordnet ist, nach in einer Richtung um die untere Nut der Trommel oben und über die Führungsscheibe 230 zu einer Be- 404 herumgewickelt und wird auf seiner Bewegungsfestigung 316 in einer Halbgeschwindigkeits-Schlit- 20 bahn um die Scheibe 305 auf der Azimut-Baugruppe ten-Baugruppe 317 erstreckt, die später ausführlicher des Führungsarmes und um die Reihe von Lageranbeschrieben wird. Ein weiteres Paar Führungsschei- Ordnungsscheiben 170 auf seiner Bahn durch den ben 318 sind zur Drehung auf Zapfen 319 gelagert, rohrförmigen Träger zu dem Greifarm über eine die von einem Block 320 am oberen Abschnitt des Scheibe 406 geführt. Das »Z«-Bewegungsband 321 Ausgleichsgewichtträgers oberhalb eines Paares von 25 des Greifarmes ist in der entgegengesetzten Richtung Banddurchgangsöffnungen 396 getragen werden. um die obere Nut der Trommel 404 herumgewickelt Eine untere Lagerplatte 397 ist auf der oberen und wird auf seiner Bewegungsbahn zu der Reihe Fläche des Ausgleichsgewichtträgers 309 befestigt. von Scheiben 170 und dann zu dem Greifarm über Eine obere Lagerplatte 398 ist im Abstand über der die Scheibe 406 geführt.

unteren Lagerplatte 397 mittels eines Paares von Ab- 3° Wie es in F i g. 1 gezeigt ist, sind der Ausgleichsge-

standselementen 399 angebracht. Ein Paar paralleler wichtträger und die Wechselräder-Baugruppe zweck-

Wellen 400 und 401 sind zur Drehung in den Lager- mäßig mit einer Abdeckung 409 versehen, die ein

platten 397 und 398 gelagert. Die Welle 400 trägt den Mechanismus einschließendes Schutzgehäuse bil-

eine Doppelnutenbandtrommel 402 und ein Wechsel- det.

rad 403 für den Führungsarm, die gemeinsam dreh- 35 Ein weiterer mit einem nachgiebigen Polster 327

bar sind. Die Welle 401 trägt eine Doppelnutenband- versehener Anschlag 326 ragt von der Bodenfläche

trommel 404 und ein Wechselrad 405 für den Greif- des Ausgleichsgewichtträgers nach unten in die Bahn

arm, die gemeinsam drehbar sind. Die Bandtrommel des Kopfelementes des Führungsarmauslegerrohres,

402 für den Führungsarm und die Bandtrommel 404 um die Aufwärtsbewegung des Auslegerrohres zu befür den Greifarm sind axial in bezug auf einander 4° grenzen.

versetzt, aber das Wechselrad 403 für den Führungsarm und das Wechselrad 405 für den Greifarm liegen Ausgleichsgewicht-Baugruppe für die »Z«-Bewegung in einer gemeinsamen Ebene, und ihre Zähne greifen des Führungsarmes
ineinander, so daß eine Drehung des Wechselrades . . , ..

403 eine Drehung des Wechselrades 405 hervorruft. 45 (H g. 2, 18 und IV)

Das »Z«-Bewegungsverhältnis zwischen dem Füh- Die Ausgleichsgewicht-Baugruppe 233 für die rungsarm und dem Greifarm wird den Erfordernissen »Z«-Bewegung des Führungsarmes ist in jedem der entsprechend durch Veränderung des Zähneverhält- Führungselemente 185 des Führungsarmschaftes zur nisses zwischen dem Wechselrad 403 des Führungs- Bewegung darin angeordnet. Jede Ausgleichsgearmes und dem Wechselrad 405 des Greifarmes ver- 50 wicht-Baugruppe 233 besteht aus einem länglichen ändert. In der gezeigten Ausführungsform besteht ein hohlen rohrförmigen Element 328, das an seinen entÜbersetzungsverhältnis 1:1, wenn das Zahnrad 403 gegengesetzt liegenden Enden durch ein oberes Enddes Führungsarmes 48 Zähne und das Zahnrad 405 element 329 und ein unteres Endelement 330 verdes Greifarmes 42 Zähne hat. Wenn diese beiden schlossen ist. Die oberen und unteren Endelemente Zahnräder gegeneinander ausgetauscht werden, ist 55 sind von ähnlicher Konstruktion mit der Ausnahme, das Übersetzungsverhältnis 3,06 : 4. Ein Überset- daß das obere Element 329 mit einer öffnung versezungsverhältnis von 1:1,98 wird erreicht, wenn das hen ist, die durch einen Stöpsel 331 zum Einfüllen Zahnrad 403 des Führungsarmes 555 Zähne und das von Bleischrot 332 versehen ist. Vorzugsweise ist das Zahnrad 405 des Greifarmes 33 Zähne hat. Ein Rohr 328 teilweise durch einen festen Bleizylinder Übersetzungsverhältnis von 2:3 wird erreicht, wenn 60 333 gefüllt, und zusätzliches Gewicht wird je nach das Zahnrad 403 des Führungsarmes 51 Zähne und Bedarf in der Form von Schrot zugeführt,
das Zahnrad 405 des Greifarmes 39 Zähne hat. Das Die oberen und unteren Endelemente der AusÜbersetzungsverhältnis kann fast unbegrenzt verän- gleichsgewicht-Baugruppe sind mit einer Vielzahl dert werden. von Rollen 334 versehen, von denen jede auf einem

Noch ein weiteres Paar von Führungsscheiben 65 Zapfen 335 drehbar ist, der sich von einem von der

406, die zur Drehung auf von einem Block 408 ge- Oberfläche des Endelementes hervorstehenden Block

tragenen Zapfen 407 gelagert sind, sind für die 336 erstreckt. Die Rollen 334 sind im wesentlichen

»Z«-Bewegungsbänder des Greifarmes vorgesehen. gleichmäßig voneinander am Umfang des Aus-

gleichsgewichtendelementes angeordnet und stehen geringfügig über den Umfang hervor, um an den inneren Zylinderwänden der rohrförmigen Führungselemente 185 anzuliegen.

Ein Ende der Ausgleichsgewichtbänder 222 und 223 ist an Befestigungsmitteln 337 angebracht, die in dem oberen Ausgleichsgewichtendelement jeder der Ausgleichsgewicht-Baugruppen angeordnet sind. Eine Scheibe 339 ist gelagert, um sich um einen Zapfen 340 zu drehen, der in einem Scheibenblock 341 angebracht ist, der unter dem Boden des unteren Ausgleichsgewichtendelementes 330 mittels einer Schraube 342 aufgehängt ist. Die »Z«-Bewegungsausgleichsgewichtbänder 160 und 161 erstrecken sich um die Scheibe 339 auf ihren Bahnen von ihren Befestigungen 338 in dem Azimut-Träger 187 zu Führungsscheiben 242 in der Azimut-Baugruppe und dann nach oben zu ihren Befestigungen 303 im Kopfelement an der Oberseite des Auslegerrohres.

Schlitten für veränderliche Geschwindigkeit des Führungsarmes

(Fig. 2, 20 und 21)

In der dargestellten Form eines Manipulators gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Halbgeschwindigkeits-Schlitten 317 in dem Zwischenraum zwischen den rohrförmigen Führungen 185 des Führungsarm-Schaftes und zwischen der Oberseite des ringförmigen Kopfes 211 des Führungsarmauslegerrohres und der Bodenfläche des Ausgleichsgewichtträgers 309 angebracht. Die Halbgeschwindigkeits-Schlittenbaugruppe hat die Form einer Gabel mit einer horizontalen Querplatte 343 und einem Paar im Abstand angeordneter nach unten gerichteter Schenkel 344. Die Halbgeschwindigkeits-Schlittenbaugruppe wird dadurch getragen, daß sie an den »ZÄ-Bewegungs-Ausgleichsgewichtbändern 222 und 223 aufgehängt ist, die bei 316 an der oberen Platte 343 der Schlittenbaugruppe befestigt sind.

Eine Vielzahl von Scheiben 345 sind gelagert, um sich auf einer Welle 346 zwischen den Schenkeln 344 des Halbgeschwindigkeits-Schlittens zu drehen. Die Hub- und Drehbewegungsbänder 76, 77, 78 und 79 und das Greifzangenband 175 laufen auf und über die Scheiben 345 auf ihren Bahnen zwischen dem Führungsarm-Handgelenk und der Reihe von Scheiben der Führungsarm-Azimutbaugruppe. Das Ergebnis ist, daß das Auslegerrohr von dem Halbgeschwindigkeits-Schlitten nach unten hängt, der wiederum von dem Ausgleichsgewichtträger getragen wird, und das Auslegerrohr wird mittels der Ausgleichsgewicht-Baugruppe 233 ausbalanciert. Wahlweise wird ein Führungselement 347 von der Bodenkante des horizontalen Plattenabschnittes des Halbgeschwindigkeits-Schlittens mittels einer Strebe 348 getragen, die mittels Schrauben 322 befestigt ist, um ein elektrisches kabel zu führen, das verwendet wird, um elektrische Hilfsmittel mit Strom zu versorgen, die wahlweise in dem Manipulator enthalten sein können.

Führungsarm-Anlenklappen-, Kipphebel- und Lager-Baugruppen und Wechselräder für veränderliche »^«-Bewegung

(Fig. 2, 3, 22, 22A, 22B, 23, 24 und 25)

Das Mittel, mit dem der Führungsarm mit dem horizontalen Träger verbunden ist, und ein Mittel, durch das die »^«-Bewegung mit veränderlichem Verhältnis erzielt wird, ist allgemein in den F i g. 22, 22 A und 22 B gezeigt. Die Konstruktion der Führungsarm-Lagerbaugruppe und das Mittel, mit dem die veränderliche »Y«-Bewegung erzielt wird, ist in den F i g. 23, 24 und 25 gezeigt. Ein Paar Lappen 177 sind an einem Ringelement 410 fest angeformt, das zur Drehung relativ zu einem Kupplungselement 411 gelagert ist, das an einem Ende des horizontalen

ίο Trägers 50 mittels Schrauben 178 und Haltestiften 179 (Fig. 4 und5) angebracht werden kann. Die Lappen 177 ragen beträchtlich über das Ende des horizontalen Trägers hervor und tragen Achsstummel 180, auf denen ein Rahmen 181 mittels Kugellagern 182 (Fig. 24) getragen wird. Die Achsen der Achsstummel 180 fallen mit dem Lager 58 des Führungsarmes 51 auf dem horizontalen Träger 50 zusammen. Der Rahmen 181 bildet einen Teil des feststehenden Teiles oder des Schaftes 56 des Führungsarmes 51 und ist mit einem Paar parallel im Abstand vorgesehener Aussparungen versehen, die die vertikalen rohrförmigen Führungen 185 aufnehmen können.

Das Kupplungselement 411 hat einen rohrförmigen Endabschnitt 413. Das Ringelement 410 ist darauf zur Drehung mittels Lagern 414 angebracht. Ein bogenförmiger Zahnradabschnitt 415 ist an der Oberkante des Ringes 410 angebracht, wobei sein gezahnter Abschnitt sich über die Kante des Ringes 410 erstreckt. Eine längsgerichtete Welle 416 ist in Lagern 417 an den entgegengesetzten Enden eines rohrförmigen Wellenträgers 418 am oberen Ende des Kupplungselementes 411 gelagert. Die Welle 416 erstreckt sich in Längsrichtung relativ zu dem rohrförmigen Träger 50.

Die Welle 416 ist an einem Ende mit einem Führungsarmritzel 419 versehen, dessen Zähne mit den Zähnen an der Innenfläche des Zahnradabschnittes

415 in Eingriff stehen. Das entgegengesetzte Ende der Welle 416 ist mit einem Führungsarm-Wechselrad 420 ausgerüstet, dessen Zähne mit den Zähnen eines anderen Greifarm-Wechselrades 421 in Eingriff stehen, das an einer Welle 422 befestigt ist, die zur Drehung in einer Stütze 423 an der Oberseite des Kupplungselementes 411 gelagert ist. Ein Greifarmritzel 424 ist ebenfalls auf der Welle 422 befestigt, um sich mit dieser zusammen mit dem Wechselrad 421 zu drehen. Die Zähne des Greifarmritzels 424 stehen mit den Zähnen eines Trägerzahnrades 425 in Eingriff, das gegen Drehung relativ zu der Führungsarmrollentragplatte 426, beispielsweise mittels Paßstiften 427, gesichert ist, aber der rohrförmige Träger 50 ist relativ zu dem Trägerzahnrad 425 über Lager 428 drehbar.
Wenn der von den Wellenstummeln 180 getragene Führungsarmschaft in der ».Xf«-Richtung nach links oder rechts bewegt wird, drehen sich die Anlenklappen 177 und der Ring 410 relativ zu dem Kupplungselement 411, das an dem drehbaren rohrförmigen Träger 50 befestigt ist. Die Drehung des Ringes 410 ruft eine entsprechende Drehung des Zahnradabschnittes 415 hervor, dessen Zähne mit dem Führungsarmritzel 419 in Eingriff stehen. Die Drehung des Führungsarmritzels 419 wird durch die Welle

416 auf das Führungsarm-Wechselrad 420 übertragen, das wiederum mit dem Greifarm-Wechselrad 421 in Eingriff steht. Wenn das Greif arm-Wechselrad 421 gedreht wird, dreht sich auch das auf derselben Welle befestigte Greifarmritzel 424. Da die

Zähne des Greifarmritzels 424 mit dem feststehenden Trägerzahnrad 425 in Eingriff stehen, wird die gesamte auf dem Kupplungselement 411 befestigte Baugruppe veranlaßt, sich um die Achse des horizontalen Trägers 50 und gleichzeitig diesen horizontalen Träger zu drehen.

Somit wird der horizontale Träger in derselben Richtung wie die Führungsarm-Baugruppe gedreht, aber um einen unterschiedlichen Betrag in Abhängigkeit von dem Übersetzungsverhältnis der Wechselräder. Auf diese Weise wird das veränderliche Verhältnis auf die »^«-Bewegung zwischen dem Führungsund dem Greifarm übertragen, der am entgegengesetzten Ende des horizontalen Trägers 50 angebracht ist und sich mit diesem bewegt. Wenn beispielsweise in der gezeigten Konstruktion das Führungsarm-Wechselrad 420 27 Zähne und das Greifarm-Wechselrad 421 39 Zähne hat, entsteht ein Verhältnis von 2:1. Wenn das Führungsarm-Wechselrad 33 Zähne und das Greifarm-Wechselrad 33 Zähne hat, entsteht ein Verhältnis von 1,5 :1.

Um ein Verhältnis von 1:1 zu erzeugen, wird eines der Wechselräder 420 und 421 entfernt und eine Schraube 429 in die in Fig. 22B gezeigte Stellung gedreht, um auf diese Weise hervorzurufen, daß die Anlenklappen 177 und der Ring 410 sich direkt mit dem Kupplungselement 411 und dem horizontalen Träger 50 drehen.

Ein Kipphebelelement 257 ist mittels Kugellagern 255 auf Lagerzapfen 256 zwischen einem Paar Kipphebellagerstützen 412 an gegenüberliegenden Seiten des Kupplungselementes 411 gelagert. Ein Paar Ausgleichsgewichtarme 254 und 254 α sind an den Kipphebellagerzapfen 256 befestigt, um mit diesen zu schwenken. Ausgleichsgewichte 349 werden je nach Bedarf an den Enden der vertikal nach oben stehenden Arme 254 und 254 α getragen. Der Arm 254 α ist mit einer Gabel 350 ausgerüstet, an der ein Hebel (wie z.B. der Betätigungshebel 385 in Fig. 1) befestigt ist, um die »Y«-Bewegung des Führungsarmes auf den Kipphebel zu übertragen. Lagerzapfen 282 sind in den oberen und unteren Abschnitten des Kipphebelelementes 257 angebracht, um eine Schwenkverbindung mit den Stangenenden 278 und 279 der Verbindungsstangen 280 bzw. 281 zu erzeugen, um die »Y«-Bewegung auf den Greif arm zu übertragen.

Es wird leicht ersichtlich sein, daß die Ausgleichsgewichte 349 ein Ausbalancieren des Manipulators bei der »Y«-Bewegung unterstützen, wenn die Arme um ihre Lager gegen die Schutzwand und von dieser fortbewegt werden.

Der Lagerbaugruppenrahmen 181 trägt zwei Reihen von Scheiben, eine obere Reihe 246 und eine untere Reihe 247, von denen jede aus einer Vielzahl von Bänderscheiben 170 und Kabelscheiben 171 besteht. Die obere Reihe von Scheiben 246 ist in der Nähe des Führungsarmlagers 58 angeordnet, so daß die oberen Umfangsabschnitte der Scheiben 170 und 171 annähernd die Lagerachse berühren, und die Welle 248, die die Scheibenreihe trägt, liegt direkt unter der Lagerachse. Die untere Scheibenreihe 247 liegt unter der oberen Scheibenreihe 246 und ist auf einer Welle 249 getragen, die direkt unter der Welle 248 liegt.

Um der »Y«-Bewegung ein veränderliches Verhältnis zu geben, ist ein einstellbares Gestänge zwischen dem Lagerbaugruppenrahmen 181 des Führungsarmes und dem Arm 254 a vorgesehen, der an dem Kipphebelelement 257 befestigt ist. Ein Block

430 mit einem sich diagonal durch diesen hindurch erstreckenden Kanal 431 ist an der linken Seite des Lagerrahmens 181 befestigt, wie es von der Bedienungsperson zu sehen ist. Ein länglicher gleitender Arm 432 ist zur gleitenden Bewegung in dem Kanal

431 eingepaßt. Der Arm 432 ist an einem Ende mit einem hervorstehenden Stift 352 versehen, der als Schwenkverbindung für ein Ende des »Y«-Bewegungshebels verwendet wird. Der Arm 432 ist mit einem länglichen T-Schlitz 433 versehen. Ein Paar T-Bolzen 434 werden im Block 430 im Abstand voneinander gehalten und sind in den T-Schlitz 433 gleitend eingesetzt.

Die Köpfe der T-Bolzen sind in dem Schlitz 433 in dem Arm 432 gleitend geführt, und die Schäfte der T-Bolzen erstrecken sich nach außen durch im Abstand angeordnete Bohrungen in dem Block 430 und sind mit Hutmuttern 435 versehen, um ein Lösen der Bolzen zum Einstellen des Armes zu ermöglichen, um das »Y«-Bewegungsverhältnis zu verändern. Der Schlitz 433 ist an einem Ende verschlossen, und am entgegengesetzten Ende begrenzt ein Anschlag in der Form eines Stiftes 436 die Bewegung des Armes 432. Die Bewegung des Armes 432 verändert die Lage des Stiftes 352, der eine Schwenkverbindung mit den Gestängemitteln zum Übertragen der Rück- und Vorbewegung des Führungsarmes relativ zu der Schutzwand auf den Greif arm bildet. Durch Verändern der Lage des Stiftes 352 durch Bewegen des Armes 432 in seinem Kanal ergibt sich eine Veränderung des » Ye-Bewegungsverhältnisses.

Greifarm-Lagerbaugruppe
(Fig. 6, 26, 7 und 27)

Der feststehende Teil oder der Schaft 59 des Greifarmes ist mit dem horizontalen rohrförmigen Träger 50 zur Bewegung um ein Lager 61 verbunden. Das Befestigungsmittel schließt eine Rahmenkonstruktion 116 ein, die am oberen Ende des Greifarmschaftes 59 befestigt ist. Der Rahmen 116 weist ein Paar vertikaler Seitenteile 115 auf, die an ihren oberen Enden durch ein horizontales Querstück 120 verbunden sind. Die Achsstummel 108 a des Bügels 111 des horizontalen Trägers 50 sind in Lagern 110 gelagert, die von den vertikalen Seitenteilen 115 des Rahmens 116 getragen werden. Die Verbindungsstange 280 ist mit dem Rahmen 116 über einen Stift 286 im oberen Teil des Rahmens 116 verbunden. Die Verbindungsstange 281 ist auf ähnliche Weise mit einer Achse 287 unter dem Greif armlager 61 verbunren.

Die Greifarm-Lagerkonstruktion weist eine untere Reihe von Scheiben 168 und eine obere Reihe von Scheiben 169 auf, die jeweils aus einer Vielzahl von Bänderscheiben 170 und Kabelscheiben 171 bestehen, die zur Drehung auf einer gemeinsamen Achse gelagert sind. Die obere Reihe von Scheiben 169 ist auf einer festen Welle 172 angeordnet. Die untere Reihe von Scheiben 168 ist auf der Lagerwelle 287 angebracht, an der die Verbindungsstange 281 schwenkbar befestigt ist.

Die Azimutkabel 135 und 136, die Hub- und Drehbewegungsbänder 76 bis 79, das Greifzangenband 175 und das »Z«-Bewegungsband 321 erstrekken sich um die Scheiben der oberen Reihe 169 auf

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ihren Bahnen vom horizontalen Träger und dann über und um die Scheiben der unteren Reihe 168 auf ihren Bahnen nach unten zu dem besonderen Mechanismus des Greifarmes, wie es später ausführlicher beschrieben wird. Das »Z«-Bewegungsband 304 läuft um eine Scheibe 170 der oberen Scheibenreihe 169 auf seiner Bahn von dem horizontalen Träger 50, aber dann nach unten an einer Befestigung 450 am oberen Ende des Greifarm-Zwischenrohres 59 A entlang.

Die obere Scheibenreihe 169 ist so angebracht, daß die oberen Umfangsabschnitte der Scheiben 170 und 171 die Lagerachse 61 annähernd berühren. Die untere Scheibenreihe 168 ist gegen die Schutzwand versetzt, um das Band und die Kabel auf der Außenseite des Schaftes entlangzuführen.

Ein Paar Ausgleichsgewicht-Bandführungsscheiben 451 ist vorgesehen, von denen jede zur Drehung um einen Zapfen 452 gelagert ist und sich durch eine öffnung 453 (F i g. 6) hindurch erstreckt, die durch die vertikalen Seitenteile 115 der Greifarm-Lagerrahmenkonstruktion 116 hindurchgehen. Wie es am besten in Fig. 34 zu sehen ist, geben die Führungsscheiben 451 den Ausgleichsgewichtbändern 454 und 455 die Möglichkeit, sich auf ihren Bewegungsbahnen von Befestigungen 456 bzw. 457 an der Oberseite des Zwischenrohrschlittens an der Innenseite des Greifarmschaftes 59 über die Scheiben und an der Außenseite des Greifarmschaftes nach unten zu den Scheiben 458 am Greifarmausgleichsgewicht 460 und dann zurück zu den Befestigungen 461 und 462 auf der Außenseite der Greifarmlagerkonstruktion 116 zu bewegen.

Ein vertikal gerichtetes Anschlagelement 463 A, das mit einem nachgiebigen Polster 464,4 versehen ist, ist in dem Greifarmlagerrahmen 116 in der Bewegungsbahn des Zwischenrohrschlittens 360 angeordnet, um als Anschlag für die Zwischenrohr-Baugruppe zu dienen.

40

Greifarm-Ausgleichsgewicht-Baugruppe
(F i g. 6 und 7)

Der Greifarm ist von dem Führungsarm unabhängig ausbalanciert. Ein relativ schweres rohrförmiges Ausgleichsgewichtelement 460 ist so ausgeführt, daß es um die Außenfläche des Greifarmschaftes 59 herum paßt und in Längsrichtung zu dem Schaft bewegbar ist. Das Greifarm-Ausgleichsgewicht 460 ist mit einem Paar oberen Führungsscheiben 458 versehen, die an entgegengesetzten Seiten des rohrförmigen Ausgleichsgewichtelementes angeordnet sind. Jede Scheibe 458 ist auf einem Zapfen 459 gelagert. Die Scheiben 458 führen Ausgleichsgewichtbänder 454 und 455 auf ihren Bahnen zwischen den Befestigungen am Greifarmlagerrahmen 116 und am oberen Ende des Zwischenrohrschlittens 360, wie es schematisch in Fig. 34 gezeigt ist. Die Ausgleichsgewicht-Baugruppe 460 ist auch mit einem Paar unterer Führungsscheiben 469 versehen, die jeweils auf einem Zapfen 470 gelagert und an gegenüberliegenden Seiten der Ausgleichsgewicht-Baugruppe angeordnet sind, um Ausgleichsgewichtbänder 471 und 472 auf ihren Bahnen zwischen den Befestigungen an der Oberseite des Zwischenrohrschlittens 360 und dem Greifarm-Azimutbügel 125 zu führen, wie es in F i g. 34 dargestellt ist.

Die Außenfläche des Greifarmschaftes 59 ist an jeder Seite mit einer längsgerichteten vorstehenden Spur oder Führungsbahn 473 versehen. Die Ausgleichsgewicht-Baugruppe 460 ist mit einer Vielzahl von Führungsrollen 474 versehen, die an den Ober- und Unterkanten der Ausgleichsgewicht-Baugruppe und an ihren gegenüberliegenden Seiten im Abstand angeordnet sind und an der Führungsbahn 473 angreifen, um eine relative Drehung zwischen dem Ausgleichsgewicht und dem Greifarmschaft zu verhindern, während sie eine relative Längsbewegung ermöglichen. Ein weiterer Satz Führungsrollen 475 an der Ober- und Unterseite der Ausgleichsgewicht-Baugruppe greifen an der Außenfläche des Greifarmschaftes 59 an, um die Längsbewegung des Ausgleichsgewichtes zu erleichtern. Ein elastischer Anschlag 476 an der Oberseite des Ausgleichsgewichtes polstert die Berührung zwischen dem Ausgleichsgewicht und dem Greifarmlagerrahmen 116 ab.

Greifarm-Azimut-Baugruppe

(Fig. 6, 7, 28, 29 und 30)

Ein Greifarm-Azimutkörper in der Form einer Stütze 125 ist am unteren Ende des Greifarmschaftes 59 befestigt. Ein drehbarer Körper oder Ring 127 ist in der S.ützel25 mittels eines Lagers 128 drehbar angebracht. Das untere Ende des Ringes 127 bildet Lagerungen für Zapfen 143, die Rollen 144 und 144 α tragen. Die Rollen 144 greifen an den Außenflächen des Rohres 355 der Zwischenrohrbaugruppe 59 A an, und die Rolle 144 a greift in eine in dem Rohr 355 ausgebildete Nut 356 ein, um den Ring 127 zu zwingen, sich mit der Zwischenrohr-Baugruppe zu drehen. Die Rolle 144 a bildet ein Mittel zum Verbinden des Greifarmauslegerrohres 60 mit dem Ring 127 über das Zwischenrohr 59 A, wodurch eine Drehbewegung des Auslegerrohres 60 in bezug auf den Ring 127 verhindert wird, während eine Axialbewegung des Auslegerrohres in bezug auf den Ring möglich ist.

Der Greifarm-Azimutkörper ist mit einem Kabelaufnahmeelement in Form einer Doppelnutscheibe 133 versehen, die die Azimut-Bewegungskabel 135 und 136 aufnimmt, deren eine Enden an der Scheibe befestigt sind und deren entgegengesetzte Enden sich zu der Führungsarm-Azimut-Baugruppe erstrecken. Die Scheibe 133 ist an dem Ring 127 befestigt, um sich mit ihm. zu drehen.

Die Kabel 135 und 136 werden um die Doppelnutscheibe in entgegengesetzten Richtungen herumgelegt. Wenn ein Kabel bei der Betätigung des Manipulators um die Scheibe herumgewickelt wird, wird das andere abgewickelt. Diese Bewegung der Kabel verursacht eine Drehung des Ringelementes 127 und über die Verbindungsrolle 144 a eine Drehung des Zwischenrohres 59 Λ des Greifarmauslegerrohres und der Handgelenk- und Greifzangen-Baugruppen an dessen Ende. Die Kabel 135 und 136 werden entsprechend der Bewegung der Führungsarm-Azimut-Baugruppe bewegt und übertragen die Drehbewegung des Führungsarmes um seine Längsachse, um eine entsprechende Drehung des Greifarmes um seine Längsachse zu erzeugen.

Die Kabel 135 und 136, deren Enden an der Doppelnutscheibe 133 befestigt sind, laufen über mit Nuten versehene Führungsscheiben 141 und dann nach oben gegen die mit dem Lager 61 des Greifarmes an

dem horizontalen Träger angebrachten Scheibenreihen.

Die Hub- und Drehbewegungsbänder 76 bis 79 und das Greifarmband 175 laufen von den Greifarmlager-Scheibenreihen über Scheiben 357, die drehbar auf einer in der Gabel angebrachten Welle 358 gelagert sind. Die Reihe von Scheiben 357 ist so angeordnet, daß sie die Bänder von der Außenseite des Greifarmschaftes zu der in dem Schaft teleskopisch geführten Greifarm-Zwischenrohr-Baugruppe leiten. Eine weitere Scheibe 359 ist auf der Welle 358 angeordnet, um ein »Z«-Bewegungsband 321 von der Außenseite des Greifarmschaftes in seinen Kanal von den Greifarmlager-Scheibenreihen zu dem Greifarm-Zwischenrohr zu leiten.

Ein weiteres Paar Führungsscheiben 463, von denen jede auf einem von einem Bügel 465 an der Greifarm-Azimutstütze 125 befestigten Lagerzapfen 464 gelagert ist, ist an gegenüberliegenden Seiten der Greifarm-Azimut-Baugruppe vorgesehen. Diese Führungsscheiben leiten die Ausgleichsgewichtbänder 471 und 472 auf ihren Bahnen zwischen den Befestigungen an der Oberseite des Zwischenrohrschlittens 360 zu den unteren Ausgleichsgewicht-Führungsscheiben 469 und dann zu Befestigungen 467 bzw. 468, die jeweils an den Führungsscheibenbügeln 465 angebracht sind. Die Führungsscheiben 463 sind in Aussparungen 466 in der Greifarmschaftwand angeordnet, um die Ausgleichsgewichtbänder von der Innenseite des Schaftes auf die Außenseite zu leiten, wo sie zu den Ausgleichsgewicht-Führungsscheiben und zurück zu ihren Befestigungen an der Greifarm-Azimutstütze laufen.

Greif arm-Zwischenrohr

(Fig. 6, 7, 31, 32 und 33)

Das Greifarm-Zwischenrohr 59 A ist in dem Schaft 59 teleskopisch geführt, in Beziehung zu dem *° Schaft in Längsrichtung bewegbar und um die Längsachse des Greifarmes drehbar. Die Zwischenrohr-Baugruppe weist ein relativ langgestrecktes Rohr 355 mit einem Schlittenkörper 360 an seinem oberen Ende und einer Führungsstütze 361 an seinem unteren Ende auf. Der Schlittenkörper 360 ist zur Drehung in bezug auf das Rohr 355 mittels eines Lagers 362 gelagert, das in einem Aufnahmeelement 363 am oberen Ende des Rohres 355 aufgenommen ist.

Der Schlittenkörper 360 ist mit einer Vielzahl von Rollen 364 versehen, von denen jede zur Drehung auf einem Zapfen 365 gelagert ist. Die Rollen 364 liegen an der Innenwand des Greifarmschaftes 59 an und führen das Zwischenrohr bei seiner vertikalen Bewegung. Der Schlittenkörper 360 trägt auch eine Vielzahl von Scheiben 366, die zur Drehung um eine Welle 367 angeordnet sind, um die Hub- und Drehbewegungsbänder 76 bis 79 und das Greifzangenband 175 auf ihren Wegen zwischen der Greifarm-Azimut-Baugruppe und dem Greifarm-Handgelenk zu führen.

Eine Führungsrolle 370 ist in dem Schlittenkörper zur Drehung auf einer Welle 371 gelagert. Die Führungsrolle 370 ist an der der Scheibenreihe gegenüberliegenden Seite des Schlittens angeordnet und greift an einer vertikalen Spur 372 (F i g. 6) an der Innenseite des Greifarmschaftes 59 an, um eine Drehung des Zwischenrohr-Schlittenkörpers 360 relativ zu dem Greifarmschaft zu verhindern. Der übrige Teil der Zwischenrohr-Baugruppe kann sich in dem Lager 362 entsprechend der Bewegung des drehbaren Ringelementes 127 der Greif arm-Azimut-Baugruppe (entsprechend der Bewegung der Azimutkabel) drehen, um Bewegungen des Führungsarmes in dem Greif arm zu wiederholen.

Die Führungstütze 361 ist zur Vertikal- und zur Drehbewegung mit der Zwischenrohr-Baugruppe verbunden. Die Führungsstütze hat die Form eines Ringes. Eine Vielzahl von Rollen 373, von denen jede zur Drehung um eine Welle 374 angeordnet ist, sind am inneren Umfang der Führungsstütze angeordnet, um an der Außenfläche des Greifarmauslegerrohres 60 anzuliegen, um seine Führung bei seiner Vertikalbewegung relativ zu dem restlichen Teil des Greifarmes zu unterstützen. Eine Führungsscheibe 375 ist zur Drehung auf einer Welle 376 an der Führungsstütze 361 gelagert. Die Ränder der Scheibe 375 erstrecken sich durch die Führungsstütze hindurch, um ein »Z«-Bewegungskabel 377 um das Ende der Zwischenrohrwand in den Kanal des Kabels von seiner Befestigung 378 am oberen Ende des Greif armauslegerrohres bis zu seiner anderen Befestigung 379 in der Greifarm-Azimut-Baugruppe zu leiten.

Ein Paar Bandbefestigungen 456 und 457 sind für Ausgleichsgewichtbänder 454 bzw. 455 vorgesehen, deren entgegengesetzte Enden an dem Greifarmlagerrahmen 116 befestigt sind. Eine weitere Bandbefestigung 477 ist für das »Z«-Bewegungsband 304 vorgesehen. In Fig.7 ist eine nach unten gerichtete Befestigung 369 für das »Z«-Bewegungsband 321 und ein Paar nach unten gerichteter Befestigungen 478 und 479 für Greifarm-Ausgleichsgewichtbänder 471 bzw. 472 gezeigt.

Das obere Ende des Greifarmauslegerrohres 60 ist mit einem an ihm befestigten Schlitten 380 (F i g. 7) ausgerüstet. Der Auslegerrohrschlitten 380 ist mit einer Vielzahl von Führungsrollen 381, die an der Innenfläche des Zwischenrohres anliegen, und einer Spurrolle 382 versehen, die an einer vertikalen Spur 383 an der Innenseite des Zwischenrohres angreift. Der Eingriff der Spurrolle 382 mit der Spur 383 stellt sicher, daß das Greifarmauslegerrohr 60 um die Längsachse des Greifarmes zusammen mit der Zwischenrohr-Baugruppe gedreht wird, während er eine relative Vertikalbewegung des Auslegerrohres in bezug auf das Zwischenrohr ermöglicht.

Hierzu 22 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Handhabungsgerät zur Betätigung eines Greifarmes mittels eines Führungsarmes, die in getrennten Räumen angeordnet und durch eine Übertragungsvorrichtung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsvorrichtung (420, 421, 439, 440, 352, 432, 403, 405) veränderliche Übersetzungen enthält, durch die der Greifarm (52) verschiedene, von dem Führungsarm (51) abweichende Wege zurücklegt.

2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen den Greif arm (52) mit dem Führungsarm (51) verbindenden rohrförmigen Träger (50) mit um seine Achse drehbaren Abschnitte (410, 411), die durch eine Zahnradreihe (419, 420, 421, 424, 425), deren Zähneverhältnis das veränderbare Bewegungsverhältnis zwischen dem Führungsarm (51) und dem Greifarm bestimmt, verbunden sind.

3. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifarm (52) und der Führungsarm (51), die relativ drehbare Abschnitte (410, 411) aufweisen, durch einstellbare Schwenkhebel (439), deren Schwenkachsen das veränderbare Bewegungsverhältnis zwischen den Armen (51, 52) bestimmen, verbunden sind.

4. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen waagerechten Träger (50), der feststehende Abschnitte (56, 59) des Greifarmes (52) und des Führungsarmes (51) untereinander verbindet und durch ein Paar von in senkrechter Richtung im Abstand angeordneten parallelen Gestängen (280, 281), die sich durch den waagerechten Träger (50) erstrecken, wobei die Gestänge (280, 281) über und unter den Schwenkachsen (58, 61) der an dem waagerechten Träger (50) angelenkten feststehenden Abschnitte (56, 59) des Führungsarmes (51) und des Greifarmes (52) angeordnet sind und ein Ende jedes Gestänges (280, 281) mit dem feststehenden Ende (59) des Greifarmes (52) verbunden ist, während das andere Ende jedes Gestänges (280, 281) an einem Kipphebelelement (257) angebracht ist, das an dem Führungsarmende des waagerechten Trägers (50) auf einer Achse angelenkt ist, die parallel zur Schwenkachse des Greifarmes (52) verläuft, wobei das Kipphebelelement (257) an dem feststehenden Abschnitt (56) des Führungsarmes (51) für eine Schwenkbewegung mit diesem durch ein einstellbares Gestänge (432) angebracht ist, wodurch das Verhältnis der Schwenkbewegung zwischen dem Führungsarm (51) und dem Greifarm (52) verändert werden kann.

5. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsvorrichtung, durch die der Greifarm (52) bei seiner Verlängerung in Längsrichtung einen gegenüber dem Führungsarm (51) unterschiedlichen Weg überdeckt, aus einer Anzahl von flexiblen, eine lineare Bewegung des Führungsarmes (51) und des Greifarmes (52) übertragenden Elementen (392, 393, 304, 321) aufweist, wodurch die Verlängerung des ausziehbaren Abschnittes (57) des Führungsarmes (51) eine Verlängerung des aus

ziehbaren Abschnittes (59 a, 60) des Greif armes (52) veranlaßt, wobei ein Ende jedes der Führungsarmelemente (392, 393) zur Übertragung einer Linearbewegung mit dem ausziehbaren Abschnitt (57) des Führungsarmes (51) und das andere Ende jedes der Führungselemente (392, 393) zur Übertragung einer Linearbewegung mit einer eine Drehung aufnehmenden Trommel (402) für den Führungsarm (51) verbunden ist, während ein Ende jedes der Greifarmelemente (304, 321) zur Übertragung einer Linearbewegung mit dem ausziehbaren Abschnitt (59, 60) des Greifarmes (52) und das andere Ende jedes der Greifarmelemente (304, 321) zur Übertragung einer Linearbewegung mit einer eine Drehung aufnehmenden Trommel (404) für den Greifarm (52) verbunden ist, wobei die eine Drehung aufnehmenden Trommeln (402, 404) für eine gemeinsame Drehung durch veränderbare Wechselzahnräder (403, 405) untereinander verbunden sind, wodurch das Verhältnis der Drehung zwischen den Trommeln (402, 404) verändert werden kann.