DE1481843B2 - Ferngesteuerte Manipulier' bzw. Bedienungsvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ferngesteuerte Manipulier- bzw. Bedienungsvorrichtungen, mit denen Gegenstände, beispielsweise radioaktive Materialien, in einer abgeschirmten Zelle von einer außerhalb der Zelle befindlichen Bedienungsperson gehandhabt werden können, wobei der Gegenstand durch ein Fenster in der Zellenabschirmung beobachtet werden kann.

Ferngesteuerte Manipuliervorrichtungen für diesen Zweck weisen im Abstand angeordnete Haupt- und Folgearme mit zugeordneten Greifern und verbindenden Antriebsmittel auf, die mechanisch, elektrisch oder hydraulisch betätigte Mittel sein können, wodurch Bewegungen des Hauptarmes und des Greifers durch den Folgearm reproduziert werden können. Ausführungsbeispiele solcher Vorrichtungen sind aus der DT-PS 898 669, der GB-PS 976 851 und aus »Hot Laboratory Equipment«, Second Edition, Technical Information Service/Washington, April 1958, S. 86, 87, 90, 91, 104, 132 bekannt.

Bei einer bekannten Ausführungsform verbinden Sei-Ie und Bänder den Folgearm und den Hauptarm miteinander, damit Bewegungen des Hauptarmes durch gleichartige Bewegungen des Folgearmes reproduziert werden. Bei einem bekannten Bedienungsgerät dieser Art erstreckt sich ein hohler Querträger durch die ZeI-lenabschirmung hindurch, wobei die Haupt- und der Folgearm über Schulterverbindungen an jedem Ende des Trägers drehbar gelagert sind. Bei diesem Bedienungsgerät verlaufen die Seile und Bänder durch den hohlen Träger. Eine Weiterentwicklung dieses Bedienungsgerätes hat in zwei Hinsichten stattgefunden. Erstens hat sich herausgestellt, daß die Last, welche von dem Greifer getragen werden kann, durch die flexiblen Bänder und Seile stark begrenzt ist, wenn die Bedienungsvorrichtung einwandfrei arbeiten soll, und zweitens hat sich herausgestellt, daß es notwendig ist, eine Bedienungsvorrichtung ohne Verminderung der Gasdichte-Integrität der Zelle in diese einbauen zu können. Diese zweite Forderung ist besonders dort wichtig, wo aktive Materialien, die Alphateilchen ausstrahlen, gehandhabt werden müssen, und auch dort, wo die abgeschirmte Zelle eine inerte Gasatmosphäre mit geringem Gehalt an Verunreinigungen enthalten soll. Zur Weiterentwicklung einer kräftigen Manipuliervorrichtung ist vorgeschlagen worden, den Haupt- und den Folgearm über Drehverbindungsstäbe miteinander zu verbinden (GB-PS 932 552). Bei der Weiterentwicklung gasdichter Bedienungsvorrichtungen ist zunächst vorgeschlagen worden, den Folgearm in einen transparenten Sack oder Schlauch aus Plastikfolie einzuschließen. Später ist eine gasdichte Balgendichtung für flexible Bänder bei Bedienungsvorrichtungen vorgeschlagen worden (GB-PS 968 525). Elektrisch angetriebene Bedienungsvorrichtungen, bei welchen Elektromotoren von den Folgearmen gehalten werden, haben sich als unzuverlässig erwiesen, obwohl sie durch elektrische Leiter miteinander verbunden sind, welche bei der Durchführung durch die Zellenabschirmung unschwer abgedichtet werden können..- -~

Eine erfindungsgemäße ferngesteuerte Manipuliervorrichtung weist die folgenden Kombinationsmerkmale auf:

a) eine dem Hauptarm der Manipuliervorrichtung zugeordnete Positions-Fühlereinrichtung mit elektrischen Charakteristiken, die durch Bewegung des Hauptarmes geändert werden;

b) eine dem Folgearm der Manipuliervorrichtung zugeordnete Positions-Fühlereinrichtung mit elektrischen Charakteristiken, die durch Bewegung des Folgearms geändert werden;

c) einen Komparator zum Vergleichen der elektrischen Charakteristiken der beiden Positions-Fühlereinrichtungen (a) und (b);

d) einen durch Strömungsmitteldruck betätigten Motor zum Bewegen des Folgearms;

e) eine Strömungsmitteldruck-Steuereinheit, die mit dem Komparator und dem Motor in einer solchen Weise in Verbindung steht, daß die vom Komparator verglichenen elektrischen Charakteristiken ausgeglichen werden-, und ist dadurch gekennzeichnet, daß

f) zumindest ein durch Strömungsmitteldruck zu betätigendes Gestänge dem Folgearm zugeordnet ist, um eine Verlagerung des Folgearms relativ zum Hauptarm, ohne daß sich dieser bewegt, zu bewirken.

Die Positions-Fühlereinrichtungen können einstellbare Widerstände bzw. Regelwiderstände aufweisen, welche mit den Armen mechanisch verbunden sind, so daß jeder Bewegungsbereich eines Armes mit dem Widerstandsbereich eines Regelwiderstandes assoziiert ist.

Die Motoren können hydraulische Stößel oder Kolben aufweisen.

Der technische Vorteil der erfindungsgemäßen Manipuliervorrichtung besteht darin, daß durch das strömungsmittelbetätigte Gestänge eine Verlagerung bzw. Verschiebung zwischen Haupt- und Folgearm mit Bezug auf mindestens einen der Bewegungsgrade möglich ist. Die hydraulisch betätigten Gestänge ermöglichen die gleiche Empfindlichkeit über den Bereich von Be-

vegungen des Hauptarmes, die durch den Folgearm reoroduziert werden, und zwar ungeachtet der Verlagerung des Folgearmes relativ zum Hauptarm.

Eine erfindungsgemäße Manipuliervorrichtung wird nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergeben-Jen Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

F i g. 1A und IB teilweise schematische Seitenansich- :en, wobei Fig. IA den Hauptarm und Fig. IB den Folgearm darstellt,

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt durch den unteren Teil des Folgearmes nach F i g. 1B,

F i g. 3 eine schematische Draufsicht in Richtung des Pfeiles C nach F i g. IA, während

F i g. 4 ein Leitungsdiagramm eines elektrischen und lydraulischen Kreislaufs für einen Bewegungsgrad der 3edienungsvorrichtung wiedergibt.

Die Manipulier- oder Bedienungsvorrichtung, wie sie η den F i g. 1A und 1B dargestellt ist, wird in einer ZeI-enwand 1 von einem hohlen Querträger 2 gehalten, velcher sich horizontal durch eine ausgekleidete Ausparung 3 in der Wand erstreckt, während eine BaIgiichtung 4 am äußeren Ende des Trägers (dem Ende, velches aus der Zelle herausragt) zwischen einer Gleitiichtung 2a auf dem Träger und einer Führungsröhre ra in der Wand bewirkt, daß der Träger in der Wand jftdicht gehalten wird. Befestigungsarme 5,6 an jedem inde des Trägers weisen Drehzapfen 7, 8 auf, um Jchulterverbindungen zu bilden, an welchen Hauptnd Folgearme 9, 10 an dem Träger angekuppelt wer- :en, wobei der Hauptarm an das äußere Ende und der •'olgearm an das innere Ende des Trägers angekuppelt Ατά. Die Arme hängen, wenn sie nicht betätigt werden, ertikal herab. Jeder Arm hat ein oberes Armteilstück 1, 12, das an seiner Schulterverbindung befestigt ist, nd ein unteres Armteilstück 13, 14, welches drehbar nd teleskopartig in bezug auf den oberen Arm gleitbar ;t Ein Gelenkglied 15, 16, welches am unteren Ende ides unteren Armes befestigt ist, ist somit relativ zum beren Arm drehbar. Ein Handgriff 17, der von dem teuergelenkglied vorsteht, und ein Folge- bzw. Areitsgreifer 18, der von dem Arbeitsgelenkglied vorteht, sind in bezug auf das zugehörige Gelenkglied urch Drehung um eine Gelenkachse, welche quer zu em betreffenden Arm verläuft, knickbar und mit Beug auf das Gelenkglied durch Drehung um eine Achse ;nkrecht zur Gelenkverbindungsachse drehbar gelaert. An seinem äußeren Ende weist der Träger einen lauptbundring 19 auf, an welchem die Befestigungsarie 5 der Hauptschulterverbindung befestigt sind. Der undring 19 ist drehbar um den Träger angeordnet, nd der Träger selbst ist dazu um seine eigene Achse in :ner ausgekleideten Aussparung in der Zellen wand rehbar gelagert Diese Anordnung ermöglicht die irehung des Hauptbundringes um den Träger durch :ne seitliche Schwenkbewegung des Hauptarmes in iner Ebene parallel zur Zellenwand.
Die Manipulier- bzw. Bedienungsvorrichtung, die öen allgemein beschrieben ist, hat sechs Grundbeweungsmöglichkeiten, welche durch die Bewegung des iandgriffes gesteuert und durch die Bewegung des olgearmes reproduziert werden, um eine Bewegung •s Greifers an der Folgegelenkverbindung zu verursaien. Die sechs Bewegungsmöglichkeiten sind:

Drehung des Greifers und Handgriffs in bezug auf die Gelenkverbindung, Knicken des Greifers und Handgriffs in bezug auf die Gelenkverbindung,
Drehung der Gelenkverbindung in bezug auf die oberen Armteilstücke,

Vor- und Rückbewegung der Arme um ihre Schulterverbindungen lotrecht zur Zellenwand,
Seitenbewegung der Arme parallel zur Zellenwand und teleskopartige Bewegungen der unteren Armteilstücke in den oberen Armteilstücken.
Diese sechs Bewegungen werden in dem Folgearm bei Betätigung des Handgriffs durch eine Bedienungsperson bewirkt, und zwar mittels hydraulischer Motoren in Form von Druckkolben, wie nachfolgend beschrieben wird.

Der Greifer 18 wird von einer Verbindung im Arbeitsgelenkteil getragen, die, wie beschreiben, Drehung und Biegung des Greifers in bezug auf die Gelenkverbindung zuläßt. Diese Verbindung (F i g. 2) weist eine Welle 22 auf, die in der Gelenkverbindung quer zur Achse des Folgearmes gelagert ist. Die Welle, welche die Gelenkverbindungsachse aufweist trägt »ein Joch, welches mit einer zweiten Welle 24 versehen ist, die sich senkrecht zur Gelenkverbindungsachse erstreckt. Diese zweite Welle bildet die Drehachse des Greifers. Zwei Kegelräder 25 sind frei (drehbar) auf der Gelenkverbindungswelle 22, und zwar eine auf jeder Seite des Joches, gelagert; diese Gelenkkegelräder stehen in Eingriff mit einem Kegelrad 26, welches starr mit dem Greifer, verbunden ist, der seinerseits auftter zweiten Drehachse 24 gelagert ist. Diese Anordnung ist so, daß die Biegung des Greifers in bezug auf die Gelenkverbindung durch Drehen der beiden Kegelräder in derselben Richtung bewirkt wird; die umgekehrte Drehung des Greifers in bezug auf die Gelenkverbindung wird durch Drehen der beiden Gelenkkegelräder in entgegengesetzten Richtungen bewirkt. Die beiden Gelenkkegelräder 25, die dem Greifer zugeordnet sind, werden unabhängig voneinander über separate Antriebszahnräder 25a angetrieben, wobei jedes Zahnrad 25a drehbar auf der Welle 22 befestigt und mit dem einen der Kegelräder 25 und außerdem mit einem der zwei Kettenräder 27, die frei (drehbar) auf der Welle 22 sitzen, verbunden ist. Zwei endlose Ketten 28 erstrecken sich jeweils um die beiden Kettenräder 27 und nach oben in dem unteren Armteilstück 14 nach zwei frei mitlaufenden Kettenrädern 29, die in dem unteren Armteilstück 14 sitzen. Die Ketten 28 weisen Führungsräder 28a auf, die ebenfalls im Teilstück 14 befestigt sind. Zwei doppeltwirkende Hydraulikdruckkolben 30 (mit Rohrverbindungen 32), die ebenfalls im unteren Armteilstück gehalten werden, weisen Druckkolbenstangen 31 auf, die mit den beiden Ketten jeweils an daran befindlichen Spannvorrichtungen 33 so verbunden sind, daß durch die Betätigung der Druckkolben die Ketten und ihre zugehörigen Kegelgelenkräder angetrieben werden. Entsprechend der Betätigung der beiden Druckkolben in derselben Richtung wird eine Drehung des Greifers in bezug auf die Gelenkverbindung erzielt, während die beiden Druckkolben in entgegengesetzten Richtungen eine Biegung oder Beugung-des Greifers in bezug auf die Gelenkverbindung zur Folge hat. (Nur eine jeder der Komponenten 25,25a, 27 bis 30 und 32 bis 33 ist in der Zeichnung sichtbar; die anderen sind hinter den dargestellten angeordnet)

Am unteren Ende des oberen Folgearmes 12 ist ein Bundring bzw. Ringlager 34 befestigt, welches in bezug auf den oberen Arm 12 um die Achse des Armes drehbar gelagert ist. Der untere Arm !4 ist in diesem Ringlager 34 verkeilt oder kerbverzahnt, so daß er durch das Ringlager teleskopartig im oberen Arm gleiten, nicht aber sich in bezug auf das Ringlager drehen kann.'

Die Arbeitsgelenkverbindung 18 wird von dem unteren Arm getragen. Das Ringlager ist einstückig mit einer ■Seilscheibe 35 versehen, deren Achse konzentrisch zur Achse des Arbeitsarmes verläuft. Ein endloses Kabel oder Seil 36, welches sich um die Seilscheibe erstreckt, wird außerhalb des unteren Armes von zwei Reiterrädchen 37 nach oben geführt, dort über eine obere Seilscheibe 38, die vom oberen Arm getragen wird, um sich um eine Achse radial zur Achse des Armes zu drehen. Ein doppeltwirkender hydraulischer Druckkolbenzylinder 39 (mit Rohrverbindungen 40) ist längs der Außenseite des oberen Armes befestigt und weist eine Druckkolbenstange 41 auf, die am Seil 36 befestigt ist. Mittels dieses Druckkolbens kann das Seil angetrieben werden, um die Drehung der Gelenkverbindung in bezug auf den oberen Arm zu bewirken. Alternativ kann eine Kugelmutter-Betätigungsvorrichtung oder ein Kegelradantrieb verwendet werden.

Ein doppeltwirkender hydraulischer Druckkolben 42 (mit Rohrverbindungen 43) ist längs der Außenseite des Folgearmes befestigt, wobei das Zylinderkopfende am unteren Arm 12 befestigt ist und sich die Druckkolbenstange 44 abwärts erstreckt, die am unteren Ende des unteren Armes 14 befestigt ist. Dieser Längskolben wird verwendet, um teleskopartige Bewegungen der unteren und oberen Folgearme zu bewirken.

Zwei doppeltwirkende Hydraulikdruckkolben in einem gemeinsamen Gehäuse 45 weisen separate Zylinder 46, 47 auf, wobei ein Druckkolbenstab 48, der dem Zylinder 46 zugeordnet ist, auf einem Drehzapfen 48a an einem Befestigungsarm 49 auf dem Träger 2 in der Nähe seines inneren Endes (d. h. an dem Ende, welches in die Zelle vorsteht) drehbar gelagert ist. Ein Druckkolbenstab 50, der dem Zylinder 47 zugeordnet ist, ist drehbar am oberen Folgearm auf einem Drehzapfen 51 gelagert, der unter der Folge-Schulterverbindung angeordnet ist. Die Drehzapfen 48a, 51 sind so ausgewählt, daß, wenn der Folgearm mit dem Träger fluchtet, das Gehäuse 45 unter der Trägerachse liegt. Die Vor- und Rückbewegung des Foigearmes wird durch entsprechende Betätigung der beiden Druckkolben im Gehäuse 45 bewirkt.

Eine seitliche Bewegung des Folgearmes wird durch Drehung des Trägers um seine eigene Achse bewirkt. Eine solche Drehung des Trägers wird von einem ersten doppeltwirkenden Hydraulikdruckkolben 52 (F i g. 3) bewirkt, welcher einen Druckkolbenstab 53 aufweist, der auf einem Drehzapfen 54 drehbar an einer Aufhängeöse 55 gelagert ist, die an dem Träger in der Nähe des äußeren Endes befestigt wird. Der Körper 56 dieses ersten Druckkolbens ist auf einem Drehzapfen 57 an einem Zwischenbauteil 58 eines Verbindungsgestänges drehbar gelagert, wobei der Bauteil 58 auf dem Drehzapfen 59 mit zwei parallelen Verbindungsstücken 60 sitzt, welche mit ihren anderen Enden mittels Drehzapfen 61 an Wandkonsolen 62 drehbar gelagert sind. Ein zweiter doppeltwirkender Hydraulikdruckkolben 63 sitzt mit seinem Körper 64 drehbar auf einem Drehzapfen 65 an einer Wandkonsole 66, und ein Druckkolben 67 ist mit dem Verbindungsgestänge an einem Drehzapfen 68 am oberen Verbindungsstück 60 drehbar gelagert.

Die sechs Bewegungen der Haupt- und Folgearme werden von sechs Paaren einander zugeordneter Positions-Fühlereinrichtungen in Form von Regelwiderständen angezeigt. Diese Regelwiderstände sind in folgender Weise angebracht: Zwei Drehwiderstände 69 (einer davon ist dargestellt) sind an der Folgegelenkverbindung befestigt, wobei jeder Widerstand an einen Gelenkkegelantrieb 25a angekoppelt ist. Die Widerstände 69, die einen Nennbereich bis zu 1000 Ohm haben, über welchen sie durch den Arbeitsbereich der Drehung von ihren zugeordneten Gelenkkegelrädern angetrieben werden, dienen dazu, die Drehung und Beugung des Greifers anzuzeigen. Zwei einander zugeordnete Drehwiderstände 70 (einer davon ist dargestellt) sind auf der Hauptgelenkverbindung befestigt,

ίο die ebenfalls Drehkegelräder 71 und Antriebszahnräder 71a in einer ähnlichen Anordnung wie in der Arbeitsgelenkverbindung enthält Diese Widerstände 70 werden dazu benutzt, die Drehung und Beugung des Handgriffes anzuzeigen.

Für eine Anzeige der Drehung der Folgegelenkverbindung in bezug auf den oberen Folgearm ist ein Rotor 72 eines Drehwiderstandes 72a, der vom oberen Arm 12 getragen wird, über Zahnräder 73, 74 mit den Reiterrädchen 37, welche das Seil 36 von der Seilscheibe 35 führen, verbunden. In ähnlicher Weise ist ein entsprechender Drehwiderstand 75 am unteren Ende des Hauptarmes angebracht; dieser Widerstand liefert infolgedessen eine Anzeige der Drehung der Hauptgelenkverbindung in bezug auf den oberen Folgearm.

Teleskopbewegungen der unteren und oberen Arme werden von einander zugeb'rdneterTOrehwiderständen 76, 76a angezeigt, die an den oberen Enden der Haupt- und Folgearme befestigt sind Beim Folgearm ist der Widerstand 76 getriebemäßig mit einer Seilscheibe 77 verbunden, die vom oberen Arm getragen wird und über welche ein endloses Seil oder eine Kette 78 geführt ist, welches bzw. welche nach unten außerhalb des oberen Armes über eine Seilscheibe 79 in der Nähe des unteren Endes des oberen Armes und aufwärts innerhalb des oberen Armes nach der Widerstandsseilscheibe verläuft. Innerhalb des oberen Armes ist das endlose Seil am oberen Ende des unteren Armes befestigt, so daß die Teleskopbewegung des unteren und oberen Armes das Seil veranlaßt, über die Seilscheiben zu laufen.

In das endlose Seil ist eine Feder eingebaut, um eine Zugspannung im Seil zu erzeugen, im Falle des Hauptarmes ist der Widerstand 76a mit einer vom oberen Arm getragenen Seilscheibe 80 verbunden, über welche ein Seil 81 geführt ist, das am einen Ende mit dem Hauptarm und am anderen Ende mit einem Ausgleichgewicht 82 für den unteren Arm verbunden ist. Die Teleskopbewegung des unteren und oberen Hauptarmes veranlaßt das Seil, über die Widerstandsseilscheibe zu laufen.

Die Längsbewegungen der Haupt- und Folgearme werden voneinander zugeordneten linearen Widerständen 83, 87 angezeigt, wobei jeder einen Körper und einen Schiebestab aufweist Beim Folgearm-Widerstand 83 ist der Widerstandskörper 84 am Drehzapfen 51 drehbar gelagert, und der Widerstands-Schiebestab 85 ist drehbar mit dem Zylinder 47 verbunden. Der Hauptarm des Linearwiderstandes 87 ist mit seinem Schiebestab 88 an einer Konsole 89 am Hauptringlager drehbar gelagert, welches vom äußeren Ende des Trägers gehalten wird, und dessen Körper 90 ist drehbar an einer Konsole 91 an dem oberen Hauptarm befestigt, welcher nach oben von der Hauptschulterverbindung auf Abstand gehalten ist, wobei sich der Widerstand 84 in Längsrichtung des Trägers erstreckt.

Die Seitenbewegungen des Haupt- und Folgearmes werden von den einander zugeordneten linearen Widerständen angezeigt. Einer dieser Widerstände 92 ist mit seinem Körper 93 am Verbindungsbauteil 58 auf

einem Drehzapfen 57 drehbar gelagert, und sein Schiebestab 94 ist mit der Öse 55 am Träger auf dem Drehzapfen 54 drehbar gelagert, während der andere dieser Widerstände 95 mit seinem Körper 96 an einer Wandkonsole 97 und mit seinem Schiebestab 98 an einer Konsole 99 drehbar gelagert ist, welche am Hauptringlager befestigt ist, wobei sich der Widerstand 95 quer zum Träger erstreckt.

Komparatoren zum Vergleichen der elektrischen Widerstände der Positions-Fühlereinrichtungen und Steuereinheiten in Form von hydraulischen Steuerventilen, welche die Motoren oder Druckkolben so beaufschlagen, daß die Widerstandswerte der Widerstände ausgeglichen werden, sind in einer Reihe von bekannten Servoventilen kombiniert. Jedes Servoventil weist ein Spulenventil auf, welches von einem elektrischen Drehmomentmotor, der entgegengesetzte Drehmomentspulen aufweist, betätigt wird. Die Verstellung des Spulenventils ist abhängig von der Ungleichheit zwischen den Drehmomenten, die von den Drehspulen geliefert werden, wobei die Spule das Ventil schließt wenn die Drehmomente ausgeglichen sind. Ein solches Servoventil ist in der britischen Patentschrift 923 839 beschrieben.

Für jede der sechs Bewegungsmöglichkeiten der Haupt- und Folgearme sind ein Servoventil und ein entsprechendes Paar von Positions-Fühlereinrichtungen vorgesehen. Die Servoventile sind in einem Gehäuse außerhalb der abgeschirmten Zelle untergebracht, und zu diesem Gehäuse führen hydraulische Leitungen von den Druckkolben und elektrische Leiter von den Positions-Fühlereinrichtungen her. Eine Stromquelle ist iin die ganze Länge eines jeden Widerstandes angelegt, und ein veränderliches Potential wird von der Abgriffsstelle jedes Widerstandes abgenommen, wobei die Positions-Fühlereinrichtungen auf diese Weise als Potentiometer oder Spannungsteiler wirken. Die veränderlichen Potentiale von jedem zugeordneten Paar von Positions-Fühlereinrichtungen werden über elektrische Adern einem Verstärker und dann den Drehspulen eines Servoventil zugeführt. Jedes Servoventil ist in einen hydraulischen Kreislauf zwischen einer hydraulischen Energiequelle und dem jeweiligen hydraulischen Druckkolben geschaltet, welcher der vom Servoventil gesteuerten Folgearmbewegung zugeordnet ist.

Bei Betätigung der Manipulier- bzw. Bedienungsvorrichtung werden die Bewegungen des Hauptarmes Jurch die Schwankungen des elektrischen Potentials angezeigt, das den Servoventilen der zugehörigen Posiiions-Fühlereinrichtungen zugeführt wird. Die Servoventile. welchen auf diese Weise unausgeglichene Drehmomente übermittelt werden, treiben die vom Folgearm getragenen Druckkolben so an, daß die Bevegungen des Hauptarmes vom Folgearm reproduziert werden. Die Folgearmbewegungen werden von Jen Änderungen der Potentiale angezeigt, die den Servoventilen durch die Folgearm-Positions-Fühlereinichtungen übermittelt werden. Die Folgearmbewegunzen werden von den Servoventilen beendet, wenn die Potentiale, die jedem Ventil zugeführt werden, ausgewichen sind. Auf diese Weise erregen die Servoventile !ic Druckkolben in einer solchen Weise, daß die vViderstandswerte der Posit ions-Fühlerein richtungen iusgeglichen werden.

Betrachtet man somit die Vor- und Rückbewegimg :ii Hand der Schaltungsanordnung nach F i g. 4. so erennt man, daß die manuelle Bewegung des llauptar-•les 9 durch die Veränderung des elektrischen l'oientials angezeigt wird, welches von der Positions-Fühlereinrichtung 87 über die elektrischen Verbindungen einem Verstärker 101 und von dort über elektrische Verbindungen einem zugeordneten Servoventil 102 der

5 oben beschriebenen Art geliefert wird. Das Servoventil 102 betätigt den Druckkolbenstab 50 und bewirkt dadurch, daß die Bewegung des Hauptarmes 9 vom Folgearm 10 reproduziert wird. Die Folgearmbewegung wird durch Veränderung des elektrischen Potentials.

ίο welches von der Positions-Fühlereinrichtung 83 über elektrische Verbindungen dem Verstärker 101 und von da über elektrische Verbindungen dem Servoventil 102 zugeführt wird, angezeigt. Die Bewegung des Folgearmes wird von dem Servoventil 102 beendet, wenn die ihm übermittelten Potentiale ausgeglichen sind. Auf diese Weise erregt das Servoventil 102 den hydraulischen Druckkolben (der einen Zylinder 47 und einen Druckkolbenstab 50 aufweist) in einer solchen Weise, daß die Widerstandswerte der einander zugeordneten Paare von Positions-Fühlereinrichtungen 87, 83 ausgeglichen werden.

Die Manipulier- bzw. Bedienungsvorrichtung ermöglicht eine Verstellung zwischen Haupt- und Folgearm in bezug auf mindestens eine der Bewegungsarten. Somit stellt die Vor- und Rückverstellung-aynen Begriff dar, w'elcher für die Winkelverstellung des Folgearmes um seine Schulterverbindung in bezug auf den Hauptarm angewandt wird. Um eine solche Verstellung zu bewirken, wird die Gestängeverbindung in Form des hydraulischen Druckkolbens, der einen Zylinder 46 und eine Druckkolbenstange 48 aufweist, von einem federzentrierten Doppelmagnet-Hydraulikventil 103 erregt, das von einem Wählschalter 104 betätigt wird (der selbst von einem Schalter 105 — Fig. IA — am Handgriff 17 betätigt wird), um den Zylinder 46 relativ zur Stange 48 zu verschieben und so den Folgearm 10 winklig um seine Schulterverbindung 8 in bezug auf den Hauptarm 9 zu verstellen, wobei die Relativstellung des Widerstandskörpers 84 und der Stange 85 unverändert bleiben.

Die Schaltungsanordnung nach Fig.4 besteht im wesentlichen aus einem elektrischen Netzteil 106. einer Gleichstromquelle 107, welche effektiv über die ganze Länge jedes der Widerstände der Positions-Fühlereinrichtungen 83. 87 geschaltet ist, einem hydraulischen Anschlußteil 108 mit Rohrverbindungen zu einem Filter 109. ferner aus einem Akkumulator UO und einem ·. Druckregelventil 111. Das Ventil 111 hat Rohrverbindungen nach den Ventilen 102. 103, während das Ventil 102 Rohrverbindungen nach jedem Ende des Zylinders 47 und das Ventil 103 Rohrverbindungen nach jedem Ende des Zylinders 46 aufweist. Außerdem ist in der Schaltung ein Übertragungsschwingungssteuergerät 112 dargestellt.

Während die Schaltung für die Vor- und Rückbewegung beispielsweise dargestellt worden ist. sei darauf hingewiesen, daß natürlich eine ähnliche Vorkehrung für die anderen Bewegungsarten getroffen ist. So ist im Falle der Seitenbewegung ein Servoventil der oben beschricbencn Art in die Schaltung der einander zugeordneten Positions-Fühlereinrichtungen 92. 95 eingebaut, und dieses Servoventil spricht auf das Signal von der Positions-Fühlereinrichtung 95 her an. welches der manuellen Bewegung des I lauptarmes 9 entspricht, um dadurch den Druckkolben 52 anzutreiben (ohne Bewegung des Gestänges 58, 60), damit die Bewegung des Hauptarmes vom Folgearm nachgebildet wird. Die FoI-gearmbcwegung wird durch das Signal der Posiiiotis-

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Fühlereinrichtung 92 angezeigt und durch das Servoventil beendigt, wenn die Signale ausbalanciert sind. Außerdem ist Vorsorge für Seitenverstellung getroffen, worunter die Winkelverstellung des Folgearmes in bezug auf den Hauptarm um die Achse des Trägers zu verstehen ist. Eine solche Seitenverstellung ist von besonderer Bedeutung dort, wo es gewünscht wird. Materialien in einer Zelle zu handhaben, welche auf eine Seite eines Fensters für die Bedienungsperson in einer Zelle gesetzt werden sollen; in diesem Falle ist es für die Bedienungsperson zweckmäßig, den Hauptarm nahe an das Fenster zu bringen, während der Folgearm seitlich verschoben wird, um dem Material nahe zu sein, welches gehandhabt werden soll. Um die Seitenverstellung des Folgearmes zu bewirken, wird der oben beschriebene zweite doppeltwirkende Hydraulikdruckkolben 63 mit Hilfe eines federzentrierten Doppelmagnet-Hydraulikventil betätigt, das im Hydraulikkreislauf vorgesehen ist und von einem Wählschalter betätigt wird, welcher von einem Schalter am Hauptarm gesteuert wird, um so das Gestänge 58. 60 zu bewegen und den Träger sowie den Folgearm um die Trägerachse ohne Bewegung des Hauptarmes zu drehen. Die druckmittelbetätigte Gestängeanordnung bewirkt eine sanfte Verstellung und ermöglicht es. daß das einander zugeordnete Paar von Positions-Fühlereinrichtungen die gleiche Tangentialstellung in bezug auf die Trägerachse beibehält, obwohl sie relativ zueinander, z. B. um 90°, verschoben sind. Dadurch wird eine gleiche Ansprechempfindlichkeit über die Bewegungsbereiche, die dann durch den Folgearm (in seiner verschobenen Stellung) von Bewegungen des Hauptarmes reproduziert werden, erreicht.

Zum Zweck der Teleskopverschiebung ist ein regelbarer Widerstand 115 als Potentiometer in Reihe mit der Positions-Fühlereinrichtung 76a auf dem Hauptarm geschaltet, welche der teleskopartigen Bewegung des Hauptarmes zugeordnet ist. Mittels dieses regelbaren Widerstandes ist es möglich, die dem Servoventil übermittelten Potentiale ungleich zu machen, wobei die teleskopartige Bewegung ohne Bewegung des Hauptarmes gesteuert wird. Auf diese Weise wird die teleskopartige Verschiebung des Folgearmes in bezug auf den Hauptarm bewirkt.

Der Greifer, der vom Folgearm getragen wird, weist zwei Klemmbacken 116 auf, und deren Greifbewegung wird ebenfalls von einem Servoventil gesteuert, wie es oben beschrieben worden ist. Die Klemmbacken werden von einem hydraulischen Druckkolben 117 betätigt, der in dem unteren Folgearm befestigt ist und dessen Stab 118 mit den Klemmbacken durch ein flexibles Kabel oder eine Kette 119 gelenkig verbunden ist. Die Klemmbacken sind im Öffnungssinn federvorgespannt. Ein linearer Regelwiderstand 120 im unteren Folgearm ist mit seinem Schieber 121 an der Kette so gelenkig angebracht, daß er als Positions-Fühlereinrichtung tätig wird, um die Stellung der Greifer anzuzeigen. In ähnlicher Weise hat der Handgriff der vom Hauptarm getragen wird, zwei Finger 122, welche von der Bedienungsperson zusammengedrückt werden, um die Folgeklemmbacken zu schließen. Diese Finger sind mit einem flexiblen Kabel an einer Schraubenfeder angelenkt, die im unteren Hauptarm befestigt ist. Ein linearer Regelwiderstand 123 im unteren Hauptarm wirkt als Positions-Fühlereinrichtung. um die Stellung der beiden Finger anzuzeigen. Die Anzeigen bzw. Signale

ίο werden nach einem Servoventil übermittelt, welches den Greiferdruckkolben betätigt, damit die Greiferklauen den Bewegungen der Handgriffinger in ähnlicher Weise folgen, wie es in bezug auf die anderen Betriebsbewegungen beschrieben wurde. Ein veränderliches Ventil bzw. Regelventil im Hydraulikkreislauf zwischen Greiferdruckkolben 117 und der hydraulischen Energiequelle ist zwischen drei Einstellungen regulierbar und steuert so die Energie, die den Greiferdruckkolben übermittelt wird, wodurch drei Bereiche geschaffen werden, nämlich einer zur Handhabung von leichtem Geschirr, wie z. B. Glasgegenständen, durch den Greifer, einen Normal- oder Standardbereich und schließlich einen entsprechenden Bereich für schwere Arbeiten des Greifers.

_ Es ist ein wesentliches Merkmal der oben beschriebenen Manipulier- bzw. Betätigungsvorrichtung, daß der hohle Querträger lediglich von hydraulischen Leitungen durchsetzt ist, welche nach den Druckkolben führen, die von den Folgearmen getragen werden, und von elektrischen Leitungen, die nach den elektrischen Positions-Fühlereinrichtungen führen, die vom Folgearm gehalten werden. Infolgedessen ist eine metallische Zwischenwand 124 im Träger vorgesehen, um eine gasdichte Abdichtung zwischen den beiden Enden des hohlen Trägers zu schaffen. Diese Zwischenwand ist von festen elektrischen Kontakten und von hydraulischen Verbindungsstücken durchdrungen, die in der Zwischenwand gasdicht abgedichtet sind. Die elektrischen Leiter von hydraulischen Leitungen, die Haupt- und Folgearme verbinden (so wie beispielsweise die elektrischen Verbindungen und die Rohrleitungen, wie sie im Schaltbild von Fig.4 dargestellt sind), sind an der Zwischenwand unterbrochen, wobei die Verbindung zwischen ihnen durch Kontakte und Verbindungsstücke hergestellt wird. Als Folge davon wird durch das Durchführen des Trägers durch die Zellenwand die gasdichte Integrität der Zelle nicht beeinträchtigt.

Die Last, die von dem Greifer der oben beschriebenen Vorrichtung getragen werden kann, ist gegenüber einem Bedienungsgerät beträchtlich erhöht, bei welchem flexible Seile und Bänder benutzt werden. Der Folgearm kann mit einer völlig umhüllten Balgendichtung eingebaut werden (z. B. aus rostfreiem Stahl oder als Hochleistungskunststoff hergestellt), wobei er zuverlässig gegen Alphateilchendurchdringung abgedichtet ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Ferngesteuerte Manipulier- bzw. Bedienungsvorrichtung mit in Abstand voneinander angeord- neten Haupt- und Folgearmen, mit Mitteln zum Reproduzieren der Bewegungen des Hauptarms durch den Folgearm, wobei diese Mittel Paare von zueinander in Beziehung gesetzten, den Haupt- und Folgearmen zugeordneten Positions-Fühlereinrichtungen aufweisen, ferner mit Komparatoren zum Vergleichen der elektrischen Charakteristiken eines jeden Paares von zueinander in Beziehung gesetzten Positions-Fühlereinrichtungen, mit durch Strömungsmitteldruck betätigten, dem Folgearm zugeordneten Motoren sowie mit Strömungsmitteldruck-Steuereinheiten zum Ausbalancieren der elektrischen Charakteristiken der zueinander in Beziehung gesetzten Positions-Fühlereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein durch Strömungsmitteldruck zu betätigendes Gestänge (z. B. 46, 48) dem Folgearm zum Verstellen der Relativlage zwischen Haupt- und Folgearm zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positions-Fühlereinrichtungen Regelwiderstände aufweisen, welche mit den Armen mechanisch verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren hydraulische Stößel oder Kolben aufweisen.