DE1478865A1

DE1478865A1 - Ferngesteuerte Manipulatoreinrichtung

Info

Publication number: DE1478865A1
Application number: DE19621478865
Authority: DE
Inventors: Babule Rene Gauthier; Claude Sayag
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1961-07-04
Filing date: 1962-06-22
Publication date: 1969-02-13
Also published as: NL279962A; GB939121A

Description

PA TBNTJiN WXL TB

H 7 8 8 6 5

PATENTANWALT DlPL-ING. R. MOLLER-BORNER PATENTANWALT DIPl-ING. HANS-H. WEY

1 IERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 68 8 MÖNCHEN 22 Wl D E N MAYE RSTRASSE 4»

TEL 0311 ■ 7M»07 ■ TEUGB. PROPINDUS · TELEX 0184057 TEL 0811 ■ 225585 ■ TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0524244

Berlin, den 2« Oktober 1968 P 14 78 865.9

Europäische Atomgemeinschaft
(EURATOM)

Ferngesteuerte Manipulatoreinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine ferngesteuerte Manipulatoreinrichtung bestehend im wesentlichen aus aus gleichachsig an- % geordneten rohr- bzw· stabförmigen Teilen gebildeten Fernbetätigungsmitteln, die an einem Ende mit Handgriffen und am anderen Ende mit einem Werkzeugträger versehen sind und in dichtender Weise duroh eine Wand, insbesondere ein in dieser Viand befindliches Kugelgelenk, hindurchgeführt sind und die durch ein äußeres Rohr die Translationsbewegung des Manipulators, duroh ein inneres Rohr die Übertragung einer unbegrenzten Drehbewegung des Trägers und durch einen zentralen Stift eine Arbeitssteuerung eines Werkzeuges hervorzubringen gestatten. λ

Derartige Einrichtungen sind bereits anderweitig bekannt geworden und beispielaweise in der französischen Patentschrift 1 246 878 beschrieben.

Bei allen bekannten Vorrichtungen dieser Art ergeben sich jedooh ernsthafte Dichtungsprobleme, wenn mit der Manipulatoreinrichtung

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v. 4. 9.

unbegrenzte Hotutionsbeveinmgen ausgeführt werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Manipulatoreinrichtung zu schaffen, die bei unbeeinträchtigtem Dichtvermögen neben einer Tivriälationsbcv/egung eine unbegrenzte Rotation ermöglicht,,

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgeinäß vorgeschlagen, daß der Werkzeugträger im wesentlichen zwei hintereirianderliegende, miteinander in Längsrichtung gekuppelte Korper auf v/eist, von denen der der Wand zunächütliegende Körper einen die Wanddurchführung abdichtenden Balg (B)trägt und üich beim Zurückziehen bzw» Einschieben des Manipulators durch das Kugelgelenk selbsttätig von dem äußeren Rohr entkuppelt bzw» an dieses ankuppelt, während der andere das Werkzeug tragende Körper an das innere Rohr derart angekuppelt ist, daß es sich gleichzeitig mit dem ersten Körper ent- und ankoppelt, und daß der zentrale Stift, der durch die beiden Körper hindurchragt, aus zv/ei Teilen besteht, von denen der dem Werkzeug naheliegende Teil einen Reibbalg zur Abdichtung der Durchführung durch die beiden Körper aufweist und beim Zurückziehen des Manipulators zurückbleibt.

Der nicht drehbare Körper des Werkzeugträgers kann mit federbelasteten Sperrmitteln, vorzugsweise mit Sperrklinken, versehen sein, die durch einen elastischen Ring in Achsrichtung gedrückt werden, welche Mittel das äußere Rohr oder einen an diesem Rohr befestigten Endring an den Körper ankuppeln.

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Der nicht drehbare Körper kann auch die Rolle des Pestlagers für den das Werkzeug tragenden drehbaren Körper des Werkzeugträgers spielen.

Die Einrichtung kann so aufgebaut sein, daß der drehbare Körper des Werkzeugträgers uua zwei Teilen besteht, von denen ein in den nicht drehbaren Körper eindringender Teil mittels eines Vierkants mit einem entsprechend gebildeten Ende des inneren Rohres kuppelbar ist β

Zweckmäßigerweise vollzieht sich das selbsttätige Entkuppeln bzw. Ankuppeln des Werkzeugträgers von dem bzw, an das äußere. Rohr im Innern am Kugelgelenk angeordneten Muffe durch eine Wechselwirkung dieser Muffe mit Sperriaitteln des nicht drehbaren Körpers des Werkzeugträgers bei dem Zurückziehen bzw» Einschieben des Manipulators, wobei die Muffe, ausgestattet mit elastischen Halte mitteln, als Aufstützteil für den Werkzeugträger bei den Vorgängen des An- bzw„ Entkuppelns diente

Eine erfindungsgemäße Einrichtung bietet also den Vorteil, daß sie es dem Werkzeug gestattet, eine unbegrenzte Rotation auszuführen (beispielsweise um eine Schraube einzuschrauben) und sich längs zu verschieben, ohne, daß die Dichtigkeit dadurch im geringsten Schilden nimmt. Weiterhin macht sie es möglich, den Werkzeugträger veη dem verschiebbaren Rohr zu lösen und mit ihm wieder zu verbinden sowie das von dem verschiebbaren Rohr und der Betätigungseinrichtung gebildete Ganze, ebenfalls ohne das Dichthalten zu unterbrechen, zurückzuziehen« Der nichtdrehbare

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Körper des Werkzeugträgers spielt hierbei die Rolle des Festlagers für das Innenrohr und für den drehbaren Körper des Werkzeugträgers, der dort angesetzt ist, wobei das Lager sioh in der. von dem Balg abgedeckten Zone befindete

Ferner ist das Innenrohr in zwei Rohre unterteilt, die duroh Ineinandergreifen in dem Inneren des nicht drehbaren Körpers des Werkzeugträgers gekuppelt sind«. Gleichzeitig ist zwischen dem Innenrohr und dem Stab ein Reibungsbalg angeordnet, der die innere Dichtigkeit der Einrichtung sicherstellt.

Was den Werkzeugträger als solchen betrifft, ist dieser erfindungsgemäß in wenigstens zwei aufeinanderfolgende Körper unterteilt, von denen der eine fest aber abnehmbar an dem Außenrohr, der andere, der das Werkzeug trägt, in ähnlicher Weise mit dem Innenrohr verbunden ist, womit es möglich ist, die Steuerungseinrichtung mit ihrem Werkzeugträger mit einem Balg, beispiels« weise einer bestrahlten Behandlungskammer, zu verbinden, ohne daß dieser Balg duroh die Rotation des Werkzeuges in Mitleidenschaft gezogen wird·

Der nicht drehbare Körper des Werkzeugträgers spielt hierbei die Rolle dea lestlagers für das Innenrohr und für den drehbaren Körper des Werkzeugträgers, der dort angesetzt ist, wobei das Lager sioh in der von dem Balg abgedeckten Zone befindet»

Im folgenden ist, ohne die Erfindung damit beschränken zu wollen, an einem Beispiel eine Ausführungsmögliohkeit der Erfindung bfe-

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schrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist« Es zeigen:

Pig· 1 die Ansicht eines Senkreohtschnittes einer dichtend geführten, fernsteuerbaren Handhabungseinrichtung, in der Schnittrichtung der Achse des Steuerteiles dieser Einrichtung gesehen,

Pig· 2 eine schematische Ansicht eines Senkrechtsohnittes des

Arbeitsteilendes der Einrichtung, die Befestigung eines ™ Werkzeuges und seines Werkzeugträgers zeigend.

Wie aus Pig· 1 zu ersehen ist, gestattet es die erfindungsgemäße Einrichtung, Hantierungen in einer beispielsweise radioaktiven Gefahrenzone A vorzunehmen, die durch eine dichtende Muffe B und eine Wand 0 von dem Äußeren, wo sich der diese Hantierungen Ausführende befindet, getrennt ist· Die Wand 0, die von

/im Kunststeinen gebildet ist, welche mit einen/Querschnitt pfeilzahhartigen Profil ineinandergreifen, enthält einen Durchlaß I von kugelzonenartiger form, in deren Inneres ein metallisches Kugelgelenkteil 1 eingesetzt ist· Dieses Kugelgelenk ist mit zwei konzentrischen Buohsen 2 und 3 ausgestattet, deren Aohse durch die Mitte des Kugelgelenkes hindurchgeht, und die an diesem durch nioht dargestellte Sohrauben festgemacht sind·

Im Inneren der Buchse 2 gleitet ein Rohr 4, welohes den Hauptköx-per des Apparates bildet. Was die Buchse 3 betrifft, ist diese an ihrem Ende 5 gegen die Zone A hin derart erweitert, daß sie die Holle des Auflagere des Werkzeuges übernimmt.

Am Ende des Rohres 4, in der Zone D, befinden sich die Steuerorgane der Einrichtung, nämlich ein Handgriff 6 zum Hervorbringen der Rotation des Werkzeuges um seine Achse, ein Handgriff zum Verschieben des Werkzeuges und Bewirken seiner translatorischen Bewegungen längs der Achse sowie zum Drehen um das Kugelgelenk, und schließlich ein Drückerhebel 8 zum Bewirken der eigentlichen Punktionen des Werkzeuges (beispielsweise ein Zuklemmen einer Zange). Zwei dieser Betätigungs- oder Steuer~ mittel sind mit Blockierungsmitteln, wie einem Hebel 9 für das Blockieren der Rotation des Handgriffes 6 und einer Rändelschraube 10 für den Drückerhebel 8, ausgestattet·

Die Übertragung der verschiedenen Bewegungen vollzieht sich auf folgende Weise» Die unbegrenzte Rotation des Werkzeuges um seine Achse ist mittels eines Rohres 11 herbeifuhrbar, welches im Inneren des verechiebbaren und drehfest gehaltenen Rohres 4 angeordnet -ist. Die eigentliche Steuerbewegung für das Werkzeug wird durch einen ersten Stab 12 im Inneren des Rohres 11 übertragen. Die übertragung der translatorischen Bewegung auf das Werkzeug längs der Achse geschieht durch das Rohr 4, welches in der Buchse 2 gleitet· Die Drehung des gesamten Mechanismus ist mittels dea Kugelgelenkes 1 möglich.

Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, ist der Handgriff 7 an einem Halter 14 angebracht, dessen Länge, wenn er an dem Ende der Buohse 2 zur Anlage kommt, ausreichend ist, zu verhindern, daß der die Einrichtung Handhabende sich an dem Kugelgelenk 1 oder der Wand C die Finger quetscht,

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Nach der radioaktiven Zone A hin ist die Muffe B, die aus einem Kunststoff hergestellt ist, in dichtender Weise einesteils an der Wand 15 des "ö(~ Behälters" oder dem aktiven Teil (Zone A) der Behändlungszelie, andererseits, wie aus Mg» 2 ersichtlich ist, an dem vorn "befindlichen Teil der Einrichtung befestigt· Genauer betrachtet, ist die äußere Abdichtung wie folgt zustande— gebracht: Der Werkzeugträger ist in wenigstens zwei aufeinanderfolgende Körper unterteilt, von denen der eine fest, aber abnehmbar mit dem Außenrohr, der andere, der das Werkzeug trägt, in ähnlicher Weise mit dem Innenrohr verbunden ist, womit es möglich ist, die Steuerungseinrichtung mit ihrem Werkzeugträger mit einem Balg, beispielsweise einer bestrahlten Behandlungskammer, zu verbinden, ohne daß dieser Balg durch die Rotation des Werkzeuges in Mitleidenschaft gezogen wird·

Der vordere Körperteil 16 des Werkzeugträgers ist mit drei Sperrklinken 17 versehen, die nach der Achse hin durch ein metallisches Rohr 18 zusammengehalten werden und die dazu bestimmt sind, ihn an dem Endring 19 des verschiebbaren Rohrea 4 zu-toe-kfestigen· Dieser Ring trägt ein Nadellager 20, in welchem sich das Ende des Rohres 11 dreht· Der Werkzeugträger 16 enthält weiterhin ein Wälzlager 21, in dessen Inneren sich die Muffe 22 des Sockels des Werkzeuges 24 dreht. Das Innenrohr 11 und die Muffe 22 sind durch einen Vierkant miteinander verbunden.

Das Werkzeug 24 kann eine Greiferzange sein, wie eine solche in ' Pig-. 2 dargestellt ist, und deren Betätigung durch einen konischen Stößel 25 geschehen kann, der den Kopf des durch den Stift 12

bewegbaren, zweiten Stiftes 12a darstellt und dessen Verschiebe-

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bewegungen von dem Anschlag 26 in den Saum 27 begrenzt sind. Das Werkzeug 24 kann ebensogut auch eine Beißzange oder auch eine Schere usw. sein.

Die eigentliche Dichtung der Einrichtung verlängert gewissermaßen jene der Muffe B. Sie wird, soweit es sich um eine,Abdichtung gegenüber einer Drehung handelt, durch die Ringwulet·- dichtung 28, soweit es um die Abdichtung gegenüber der kleinen Translationsbewegung des Stiftes 22 geht, durch den elastischen Balg 29 sichergestellte

Das Werkzeug 24 kann-sehr leicht von seinem Sockel 23 gelöst werden, was dank einer Nase/Feder-Kombination möglich ist, die mit einem Steuerfinger 31 ausgestattet ist· Die innere Abdichtung ist aufgrund dessen erreicht, daß der Stift in einem Punkte, der zwischen den Enden des nichtdrehbaren Körpers des Werkzeugträgers, vorzugsweise in dem Bereich der Kupplung der beiden Seile dee inneren Rohres gelegen ist, in zwei aufeinanderfolgende Teile unterteilt ist, was es infolgedessen gestattet, für den Fall, daß die Gesamtheit der Steuerorgane der Einrichtung von dem Werkzeug getrennt und aus dem Kugelgelenk herausgezogen wird, den mit dem Balg verbundenen Außenstift mit Reibung als ein Stopfen des Außenbalges auszuführen·

Wie man aus Fig. 2 ersieht, befindet sich der Punkt der gegenseitigen Berührung der Stifte 12 und 12a in der Tat in dem Bereich der Kupplung 33 der beiden Teile des Innenrohres_t was be«* deutet, daß, wenn der Stift 12 mit den Rohren 4 und 11 vollkommen ι

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herausgezogen wird, der Stift 12 a noch in der Muffe 22 gehalten ist. Da dieee Muffe einen zusammenhängenden Körper mit den an den äußeren Balg'angesehlossenen Teilen bildet, spielt der Stift 12 gewissermaßen die Rolle eines dem inneren Reibungsbalg 29 anhängenden Stopfens·

Weiterhin ist der äußere Stift 12a in einem Punkte, der jenseits des Reibungabalges 29 liegt, in zwei aufeinanderfolgende Teile unterteilt. Diese Lösung gestattet es, die Zange wegzunehmen, ohne Λ daß das die inwendige Dichtung in Mitleidenschaft «ieht·

Um ein Werkzeug von der Verbindung zu lösen, geht man folgendermaßen vor» Man stützt den Pinger 31 so auf, daß das Werkzeug 24, welches sich in einem Ständer im Inneren des t( -Behälterβ (ZoneA) befindet, löst, Dann führt man den Werkzeugträger 16 in den erweiterten Teil 5 der Suchse 3 ein, was zur Folge hat, daß die Sperrklinken 17 auB ihrer Kerbverzahnung ausrasten und den versohiebbaren Teil 4 freigeben. Dieser kann damit schließlich, nachdem die Buchse 2 ausgebaut worden ist, aus dem Kugelgelenk herausgezogen werden. Der Aufstützteil 5 des Werkzeugträgers 16 ist mit drei federbelasteten AndrUokstiften 32 ausgestattet, die dazu bestimmt sind, dem Werkzeugträger und Aufstützteil bei den Vorgängen des An- und Entkuppeins als Ganzes einen gewissen Halt zu geben·

Patentansprücheι

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Claims

PATENTANWÄLTE

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Berlin, den 2. Oktober 1968

Europäische Atomgemeinschaft

(Euratom;

Patentansprüche

(l.)Ferngesteuerte Manipulatoreinrichtung bestehend im wesentlichen aus aus gleichachsig angeordneten rohr- bzw. stabförmigen Teilen gebildeten Fernbetätigungsmitteln, die an einem Ende mit Handgriffen und am anderen Ende mit einem Werkzeugträger versehen sind und in dichtender Weise durch eine Wand, insbesondere ein in dieser Wand befindliches Kugelgelenk, hindurohgeführt sind und die durct. ein äußeres Kohr die Translationsbewegung des Manipulators, durch ein inneres Rohr die Übertragung einer unbegrenzten Drehbewegung des Trägers und durch einen zentralen Stift eine Arbeitssteuerung eines Werkzeuges hervorzubringen gestatten, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger im wesentlichen zwei hintereinanderliegende, miteinander in Längsrichtung gekuppelte Körper (16, 23) aufweist, von denen der der Wand zunäohstliegende Körper (I6j einen die Wanddurchführung abdichtenden Balg (B) trägt und sich beim Zurückziehen bzw. Einschieben des Manipulators durch das Kugelgelenk (1) selbsttätig von dem äußeren Rohr (k) entkuppelt bzw. an dieses ankuppelt, während der andere da*

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ieriagan (Art. 7 § ι At* 2 Nn 5 s*u 3 a·» Anaerungsug^ oBiQ»**"·* g^ ORIGINAL

Werkzeug (24) tragende Körper (23) an das innere Rohr (11) derart angekuppelt ist, daß es sich gleichzeitig alt de« ersten Körper ent- und ankoppelt, und daß der zentrale Stift, der durch die beiden Körper hindurchragt, aus zwei Teilen (12, 12a) besteht, von denen der dem Werkzeug naheliegende Teil (12a) einen Reibbalg (29) zur Abdichtung der Durchführung durch die beiden Körper (16, 23) aufweist und bei« Zurückziehen des Manipulators zurückbleibt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß der nicht drehbare Körper (16) des Werkzeugträgers mit federbelasteten Sperrnitteln versehen ist, vorzugsweise mit Sperrklinken (17), die durch einen elastischen Hing (18) in Achsrichtung gedrückt werden, welohe Mittel das äußere Rohr oder einen an diesen Rohr befestigten Bndring (19) an den Körper ankuppeln.
3· Einrichtung nach Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht drehbare Körper (16) die Rolle des Festlagers für den das Werkzeug (2%) tragenden drehbaren Körper (23) des Werkzeugträgere spielt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, daduroh gekennzeichnet, daß "der drehbare Körper (23) des Werkzeugträgers aus zwei 'fellen (22, 23) besteht, von denen ein in den nicht drehbaren Körper (16) eindringender 'feil (22) mittels eines Vierkants mit eine« entsprechend gebildeten Ende des inneren Rohres (11) kuppelbar ist.

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5. Einrichtung nach einem der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das selbsttätige Entkuppeln bzw. Ankuppeln des Werkzeugträgers von dein bzw. an das äußere Rohr (4) sich im inneren einer am Kugelgelenk angeordneten Muffe (5) durch eine Wechselwirkung dieser Muffe mit Sperrmitteln (17) des nicht drehbaren Körpers (16) des Werkzeugträgers bei dem Zurückziehen bzw« Einschieben des Manipulators vollzieht, wobei die Muffe, ausgestattet mit elastischen Haltemitteln (32), als Aufstützteil für den Werkzeugträger bei den Vorgängen des An- und Entkuppeins dient.

Vt/An - 15

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