DE1531252A1 - Multi-directional arm - Google Patents
Multi-directional armInfo
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- DE1531252A1 DE1531252A1 DE19671531252 DE1531252A DE1531252A1 DE 1531252 A1 DE1531252 A1 DE 1531252A1 DE 19671531252 DE19671531252 DE 19671531252 DE 1531252 A DE1531252 A DE 1531252A DE 1531252 A1 DE1531252 A1 DE 1531252A1
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Description
SIERSATOM, Paris (Frankreich)SIERSATOM, Paris (France)
Vielfaoh auariohtbarer ArmMuch adjustable arm
Die Erfindung bezieht sioh auf einen Arm, der sich auf irgendeine beliebige Eiohtung im Raum ausrichten läßt«und dabei eine im wesentlichen unter der Einwirkung von hydraulischen, pneumatischen, elektrischen oder elektromagr. tischen Steuermitteln veränderliche Krümmung erfährt, wobei di Steuermittel die Ausführung von komplizierten Bewegungen gestatten und dem Arm nacheinander Veränderungen der Ausrichtung bestimmter seiner Teile ermöglichen und sich diese Teile in alle Azimutwinkel i rund um Gelenkpunkte verschwenken lassen, deren Lage in geeigneter Weise über die gesamte länge des_Armes verteilt ist·The invention relates to an arm which can be aligned with any arbitrary direction in space, and which is operated essentially under the action of hydraulic, pneumatic, electric or electro-magnetic. Table control means experiences variable curvature, the control means allowing the execution of complicated movements and allowing the arm to change the orientation of certain of its parts one after the other and these parts can be pivoted in all azimuth angles i around hinge points, their position in a suitable manner over the entire length of the arm is distributed
Von den Armen der obigen Art betrifft die Erfindung insbesondere j jedoch nicht ausschließlich diejenigen, die zur Vornahme einer ferngesteuerten Handhabung von Gegenständen unter schwierigen Einsatzbedingungen, wie inabesondere sehr hohen oder sehr niedrigen Temperaturen, bei starkem Vakuum oder unter erhöhtem Druck, in radioaktiven oder korrodierendem Milieu, Of the arms of the above kind, the invention relates particularly to but not exclusively to those intended to make remote-controlled handling of objects under difficult operating conditions, such as in particular very high conditions or very low temperatures, in a strong vacuum or under increased pressure, in a radioactive or corrosive environment,
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41O~(B2464.55)DfGr (6)41O ~ (B2464.55) DfGr (6)
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im Zustand der Schwerelosigkeit oder unter Waaaer bestimmt sind οdetermined in a state of weightlessness or under waaaer are ο
Es sind bereits.mechanische Handhabungsarme bekannt, die aus verschiedenen aneinander angelenkten Teilen aufgebaut sind, wobei diese Arme insbesondere im Inneren von dicht abgeschlossenen Behältern benutzt werden, um darin verschiedene Experimente und Operationen an in einer gefahrbringenden Atmosphäre untergebrachten Gegenständen vorzunehmen. Diese Arme weisen gewöhnlich einen Steuerteil, der außerhalb des Behälters liegt und dem Bedienungsmann zugänglich ist, und einen naohgeführten Teil auf, der sich im Innern des Behälters befindet und die Bewegungen des Steuerteiles nachahmt· Bei anderen Ausführungsformen erfolgt die Steuerung der Einstellung des angelenkten Teiles des Armes mit Hilfe von Elektromotoren und mechanischen Nachführ systemen, die umso komplizierter werden, ;je mehr die Zahl der Freiheitsgrade, die man dem im Innern des Behälters befindlichen Ende des Armes geben will, zunimmt.There are already.mechanical handling arms known that are made up of different parts articulated to one another, these arms in particular being sealed off inside Containers are used to carry out various experiments and operations in a hazardous atmosphere stored objects. These arms usually have a control part which is external to the container and accessible to the operator, and a close-up Part that is located inside the container and mimics the movements of the control part · In other embodiments, the control of the setting of the articulated takes place Part of the arm with the help of electric motors and mechanical tracking systems, which become more complicated; the more the Number of degrees of freedom that one has inside the container wants to give located end of the arm increases.
Derartige gelenkige Arme weisen allgemein eine Eeihe von Nachteilen auf, die außer in ihrer Schwere und in ihrem Mangel an Nachgiebigkeit in der Schwierigkeit begründet liegen, diese Arme unter besonderen Arbeitsbedingungen, beispielsweise bei einem vorgesehenen Druck oder einer vorgesehenen Temperatur einzusetzen, die eine Beschädigung der Elektromotoren oder der Übertragungsorgane hervorrufen können· Außerdem weisen diese Arme den Fehler auf, daß sie nicht den Zugang zu einem vor-Such articulated arms generally have a number of disadvantages other than their severity and their lack due to the difficulty of giving in to these arms under special working conditions, for example at Use a specified pressure or a specified temperature that will damage the electric motors or of the transmission organs · In addition, these arms have the defect that they do not allow access to a
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gegebenen Punkt unter einer ganz beliebigen Ausrichtung ermöglichen· So ist es ZeB. in dem besonderen Falle, daS der Arm unter Wasser und von einem untergetauchten Gerät aus eine Handhabung vornehmen soll, praktisch unmöglich, in Hohlräume hineinzugelangen, die teilweise verstopfte Durchgangsöffnungen aufweisen. Für solche Fälle ist es nämlich unabdingbar, ein nachgiebiges Organ zur Verfügung zu haben, das insbesondere die Hindernisse umgehen kann, bevor es in die Öffnung, in die man einzudringen wünscht, eingeführt wird» Der gleiche Fall tritt auf bei bestimmten Anlagen, in denen man Experimente unter Vakuum und insbesondere in Unter druckbehältern oder in Raumfahrtsimulatoren, wo verschiedene Operationen an schwer zugänglichen Orten von fern ausgeführt werden müssen, vornehmen will«enable given point under any orientation So it is ZeB. in the special case that the Maneuvering arm under water and from a submerged device is practically impossible in cavities get in, which have partially clogged through openings. For such cases it is essential to have a to have a compliant organ available, which in particular can bypass the obstacles before it enters the opening into the one wishes to penetrate is introduced »The same case occurs in certain installations in which one undertakes experiments Vacuum and especially in negative pressure vessels or in space simulators, where various operations have to be carried out remotely in hard-to-reach places «
Die Erfindung hat daher einen vielfach ausriohtbaren Arm zum Gegenstand, der den oben dargelegten Notwendigkeiten begegnet, wobei es sich um einen nachgiebigen Arm handelt, der in gewisser Hinsicht mit den Greiforganen oder mit dem gesamten Körper von bestimmten Heren verwandt ist, wie z.B· mit dem Fangarm eines Polypen, mit dem Rüssel eines Elefanten oder dem Leib einer Schlange·The invention therefore has an arm that can be disengaged in multiple ways to the object that meets the needs set out above, which is a compliant arm, the in a sense with the grasping organs or with the whole Is related to the body of certain men, such as the tentacle of a polyp, the trunk of an elephant or the body of a snake
Zu diesem Zwecke ist der erfindungsgemäße Arm gekennzeichnet einerseits durch eine Vielzahl von analog ausgebildeten Einzelelementen, die mittels einer Verwindung der Einzelelemente gegeneinander mit mindestens einem Freiheitsgrad zulassender Verbindungsglieder in Längsrichtung aneinandergereihtFor this purpose, the arm according to the invention is characterized on the one hand by a large number of analogously designed ones Individual elements that allow at least one degree of freedom by twisting the individual elements against each other Connecting links strung together in the longitudinal direction
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sind, und andererseits durch mit jedem Paar benachbarter Einzelelemente gekoppelte Mittel zum von den jeweils anderen Einzelelementen unabhängigem Verschwenken der Einzelelemente des jeweiligen Paares gegeneinander»are, and on the other hand by with each pair of adjacent individual elements coupled means for independent pivoting of the individual elements of the other individual elements respective pair against each other »
Vorzugsweise bestehen die Verbindungsglieder je Einzelelement aus zwei koaxial aufeinanderfolgenden, durch Abschnitte von kugeliger Allgemeinform begrenzten zapfen- bzw. ösenartigen [Teilen und sind die Einzelelemente derart aneinandergereiht, daß stets der zapfenartige Teil des Nachbarelementes eingreift, wobei der Außendurchmesser des zapfenartigen Teiles und der Innendurchmesser des ösenartigen Teiles einander entsprechen· Preferably, the connecting links for each individual element consist of two coaxially successive sections cone-like or eyelet-like parts limited by a spherical general shape and the individual elements are strung together in such a way that that the pin-like part of the neighboring element always engages, the outer diameter of the pin-like part and the inner diameter of the eyelet-like part correspond to each other
Der auf diese Weise entstehende vielfach ausrichtbare Arm stellt also eine Aufeinanderfolge von Kugelgelenken dar, deren Relativbewegungen, die sich insbesondere von einem der Enden des Armes aus fernsteuern lassen, sich aus in geeigneter Weise verteilt angreifenden Kräften und 'Drehmomenten ergeben, die dem Arm eine Krümmung verleihen, die sich wesentlich verändern läßt und die dem Arm die Annahme irgendeines beliebigen Profiles ermöglicht, was bei den bisher bekannten gelenkigen Vorrichtungen vollkommen ausgeschlossen ist«The multi-directional arm created in this way represents a series of ball joints Relative movements, which can be remotely controlled in particular from one of the ends of the arm, can be made in a suitable manner distributed acting forces and 'torques result, which give the arm a curvature that changes significantly and which allows the arm to adopt any desired profile, which is what the articulated devices known so far is completely excluded "
Jedoch lassen sich für die praktische Ausführung der Verbindungsglieder zwischen benachbarten Einzelelementen des Armes verschiedene unter sich äquivalente Ausführungsformen denken;However, for the practical implementation of the connecting links think of different mutually equivalent embodiments between adjacent individual elements of the arm;
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so können diese Verbindungsglieder insbesondere mit Hilfe von Kardangelenken oder ähnlichen Gelenken verwirklicht werden«. Außerdem können die Einzelelemente des Armes seitliche Ansätze besitzen, die mindestens zwei ebene oder gekrümmte seitliche Anschlagflächen aufweisen, welche Anschlagflächen bei benachbarten Einzelelementen zwecks deren Führung bei ihren gegenseitigen Ausschlägen zusammenwirkenοso these connecting links can be realized in particular with the help of universal joints or similar joints «. In addition, the individual elements of the arm can have lateral approaches that have at least two flat or curved lateral extensions Have stop surfaces which stop surfaces in adjacent Individual elements work together for the purpose of guiding them in their mutual deflections ο
Zur weiteren Erläuterung der Einzelheiten im Aufbau und Λ in der Arbeitsweise der Erfindung werden im folgenden einige Ausführungsbeispiele näher beschrieben«To further explain the details of construction and Λ in the operation of the invention, some embodiments are described in more detail below, "
Dabei ist in der Zeichnung dieIt is in the drawing
Figo 1 ein schematischer Schnitt durch einen Teil eines vielfach ausrichtbaren Armes entsprechend einerFigo 1 is a schematic section through part of a multiple orientable arm according to a
ersten Ausführungsform der Erfindung; die Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie ΊΙ-ΙΙ in der Figo 1,first embodiment of the invention; the Fig. 2 is a section along the line ΊΙ-ΙΙ in Figo 1,
veranschaulicht die
Figo 3 summarisch irgendwelche Profile, die der in der i illustrates the
Figo 3 summarizes any profiles that the in the i
ffig· 1 dargestellte Arm einnehmen kann, ist die Fig. 4 ein Teilschnitt durch eine zweite Ausführungsfonn.ffig · 1 arm shown is the 4 shows a partial section through a second embodiment.
der Erfindung j'sind die
Fig. 5 und 6 Schnitte durch zwei andere Ausführungsformen;of the invention are the
5 and 6 sections through two other embodiments;
ist die
Figo 7 eine schematische perspektivische Darstellung eineris the
7 shows a schematic perspective illustration of a
Einzelheit der Fig· 6 und bezieht sich die Fig. 8 auf eine letzte Äusführungsform der Erfindung·Detail of Fig. 6 and relates to Fig. 8 shows a final embodiment of the invention.
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In der fig» 1 ist lediglich ein Abschnitt eines vielfach ausrichtbaren erfindungsgemäßen Armes dargestellt. Dieser Arm setzt sich aus einer .Aufeinanderfolge von identischen drehsymmetrischen Einzelelementen, wie beispielsweise 1, la, Ib zusammen, die dann, wenn der Arm keine Krümmung aufweist, entlang einer gemeinsamen Zentralachse 2 angeordnet sind. Das Einzelelement 1 besitzt beispielsweise zwei zueinander koaxial angeordnete Teile 3 und 4, von denen der Teil 5 ein Außenprofil 5 aufweist, das durch einen Ausschnitt aus einer Kugelfläche begrenzt wird, und der Teil 4 eine innere Ausnehmung besitzt, die ebenfalls von einem Ausschnitt aus einer Kugelfläche 6 begrenzt wird, die im wesentlichen den gleichen Durohmesser aufweist» wie die das Außenprofil 5 umschreibende Kugelfläche»In FIG. 1, only a section of a multi-directional arm according to the invention is shown. That arm is made up of a sequence of identical rotationally symmetrical Individual elements, such as 1, la, Ib together, which are arranged along a common central axis 2 when the arm has no curvature. The single element 1 has, for example, two parts 3 and 4 which are arranged coaxially to one another, of which part 5 has an outer profile 5 has, which is limited by a section of a spherical surface, and the part 4 has an inner recess which is also limited by a section of a spherical surface 6, which has essentially the same Durohmesser » like the spherical surface circumscribing the outer profile 5 »
Die verschiedenen Einzelelemente, wie 1, 1a, 1b ».«, sind in der in der Zeichnung dargestellten Weise aneinander gereiht, wobei bei Nachbarelementen jeweils zapfenartige Teile mit einem sehr kleinen Spiel in entsprechende ösenartige Teile eingreifen, was sich von Element zu Element fortsetzt* Unter diesen Umständen wirkt der kugelförmige Abschnitt 5 des Einzelelementes 1 mit der kugelförmigen Ausnehmung 6b des Einzelelementes 1b zusammen, während der kugelförmige Abschnitt 6 des Elementes 1 mit dem Teil 5a des Elementes la zusammen arbeitet. Die verschiedenen, auf diese Weise zusammengefügten Einzelelemente bilden ebensoviele Kugelgelenke, die sich gegeneinander um die gemeinsamen Zentren der zapfenartigen und der ösenartigen Teile zweier be—The various individual elements, such as 1, 1a, 1b ".", Are in the lined up in the way shown in the drawing, with adjacent elements each pin-like parts with a very small play in corresponding loop-like parts, what continues from element to element * Under these circumstances, the spherical section 5 of the individual element 1 is involved the spherical recess 6b of the individual element 1b together, while the spherical portion 6 of the element 1 with the Part 5a of the element la works together. The different, Individual elements assembled in this way form just as many Ball joints, which are mutually opposite to the common centers of the peg-like and the loop-like parts of two be—
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nachbarter Elemente verschwenken lassen, da die entsprechenden kugelförmigen Abschnitte im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen.Let neighboring elements pivot, since the corresponding spherical sections have essentially the same diameter exhibit.
Aus rein mechanischen Gründen versteht es sich von selbst, daß die Innendurchmesser der kugelförmigen Ausnehmungen der ösenartigen Seile 6 ein wenig größer sind als die*Außendurchmesser der die zapfenartigen Teile 5 bildenden Kugelprofile, um ein Einschachteln der verschiedenen Elemente ineinander und die Verschwenkung eines Kugelgelenkes gegenüber dem folgenden zu gestatten· For purely mechanical reasons, it goes without saying that the inner diameter of the spherical recesses of the loop-like Ropes 6 are a little larger than the * outer diameter of the spherical profiles forming the peg-like parts 5 in order to be a To allow the various elements to be nested in one another and to allow a ball joint to pivot in relation to the following one
Bei der in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform ist jedes Einzelelement mit drei Kabeln, wie z.B« 7 verbunden, die mit gleichem Abstand rund um die Drehachse 2 angeordnet sind, d.ho in dem vorliegenden besonderen !Falle um 120 gegeneinander versetzt sind. Unter diesen Umständen ist in der Fig. 1 nur eines dieser Kabel sichtbar, während die Kabel in der Schnittdarstellung der.Fig. 2 sämtlich zu sehen sind. Jedes dieser Kabel besitzt an seinem dem Einzelelement 1 entsprechenden Ende eine Verankerungsvorrichtung 8 und setzt sich auf der anderen Seite bis zu dem Ende des aus der Gesamtheit der aneinander gereihten Einzelelemente gebildeten Armes fort· Auf seinem Wege bis zu diesem Ende durchquert jedes der Kabel 7 benachbarte und aufeinanderfolgende Einzelelemente, wie beispielsweise 1a durch Bohrungen 9, die in geeigneter Weise in die Wände dieser Elemente eingearbeitet sind und an ihren Enden geringfügig aufgeweitetIn the first embodiment shown in Fig. 1, each individual element is connected with three cables, such as «7, which are arranged with the same distance around the axis of rotation 2, i.e. in the present particular case by 120 relative to each other are offset. Under these circumstances there is only one in FIG this cable is visible while the cable is in the sectional view the.Fig. 2 can all be seen. Each of these cables has an end corresponding to the individual element 1 Anchoring device 8 and continues on the other side to the end of the set of those lined up together Each of the cables 7 traverses adjacent and consecutive ones on its way to this end Individual elements, such as, for example, 1a through holes 9, which are made in a suitable manner in the walls of these elements are incorporated and slightly widened at their ends
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sind, um die YerSchwenkung beispielsweise des Elementes 1a gegenüber dem Element 1 usw„ fort von Element zu Element nicht zu behindern.are to the YerSchwenken, for example, the element 1a opposite the element 1 etc. not to hinder from element to element.
In der Figo 2 werden die verschiedenen Kabel auf irgendeinem beliebigen Niveau des betrachteten Armes sichtbar, wobei das Niveau durch die Schnittlinie II-II in der Figo 1 festgelegt ist« In dieser Schnittdarstellung sind außer den mit dem Element 1 verbundenen Kabeln 7 die anderen Kabel dargestellt, welche die weiter entfernten Einzelelemente 1b, 1d, 1f usw, steuern«In FIG. 2, the various cables are visible at any arbitrary level of the arm under consideration Level determined by the section line II-II in FIG is «In this sectional view there are also those with the element 1 connected cables 7 the other cables are shown, which control the more distant individual elements 1b, 1d, 1f, etc. «
Die Fig*. 3 veranschaulicht in schematischer Weise das Profil, das der entsprechend den Figuren 1 und 2 aufgebaute Arm dann annimmt, wenn man auf verschiedene Kabel in geeigneter Weise verteilte Kräfte ausübte In der Stellung A wird der Arm als Gerade angenommen. In der Stellung B sind die mit den Einzelelementen des Armes verbundenen Kabel von einem Steuerpunkt 10 aus so angezogen, daß das Profil des Armes im wesentlichen einem Kreisbogenabschnitt entspricht. In der Stellung 0 sind die auf die Kabel ausgeübten Kräfte so verteilt, daß das Profil des Armes eine Sinuslinie darstellt. Wie es sich von selbst versteht, kommt es nicht darauf an, welches Profil erzielt und damit welche lage im Raum erhalten werden soll, da sich durch eine passende Bemessung der auf die Kabel der verschiedenen Einzelelemente ausgeübten Kräfte, die diese gegenüber ihrer Nachbarelementen verschwenken, jede gewünschte Krümmung realisieren läßt»The Fig *. 3 schematically illustrates the profile, which the arm constructed in accordance with FIGS. 1 and 2 assumes when different cables are used in a suitable manner Distributed forces exerted In position A, the arm is assumed to be straight. In position B are those with the individual elements of the arm connected cable from a control point 10 tightened so that the profile of the arm corresponds essentially to a segment of a circular arc. In position 0 they are open forces exerted on the cables so that the profile of the arm is a sine curve. As it goes without saying It does not matter which profile is achieved and thus which position in the room is to be maintained, as a suitable Dimensioning of the forces exerted on the cables of the various individual elements, which these forces have against their neighboring elements swivel, can realize any desired curvature »
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Die Mg. 4 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform., bei der 'das Einzelelement 1 und seine beiden Nachbarelemente 1a und 1b nicht mehr über eine Mehrzahl von Kabeln mit einem an einem Ende des Armes vorgesehenen Steuerpunkt 10 verbunden sind, sondern bei der jedes Einzelelement mit seinen oberhalb und unterhalb liegenden Nachbarelementen über eine Mehrzahl von elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagten Druckzylindern verkoppelt ist«, Bei dieser Ausführungsform besitzt beispielsweise das Element 1 an seinem zapfenartigen Teil 5 einen inneren Kragen 11, der mit Kugelgelenken, wie beispielsweise 12, versehen ist, an welohe die Körper von Druck'zylindern 13 angelenkt sind, die mit gleichem Abstand rund um die Drehachse 2 verteilt sind ο Jede Schubstange 14 eines Druckzylinders 13 ist ihrerseits über eine Verbindung 15 an einem Ende des zapfenartigen Teiles 5a des benaehbarten Einzelelemen— tea■1a angelenkt sind, und dies setzt sich in gleicher Weise von Element zu Element fort« .Fig. 4 illustrates a second embodiment., in the 'the single element 1 and its two neighboring elements 1a and 1b are no longer connected via a plurality of cables to a control point 10 provided at one end of the arm are, but in the case of each individual element with its neighboring elements above and below a plurality of electrically, pneumatically or hydraulically operated pressure cylinders is coupled ”. In this embodiment, for example, the element 1 has 5 on its peg-like part an inner collar 11, which is provided with ball joints, such as 12, on which the bodies of printing cylinders 13 are articulated, which are distributed with the same distance around the axis of rotation 2 ο Each push rod 14 of a pressure cylinder 13 is in turn via a connection 15 on one End of the peg-like part 5a of the adjacent individual element- tea ■ 1a are articulated, and this continues in the same way from element to element «.
Bei dieser Anordnung bestimmt die Verteilung der von den Druckzylindern ausgeübten Kräfte, die ihrerseits durch die entsprechende Stellung der Schubstangen 14 gegeben ist, die gesteuerte Verschwenkung jedes Einzelelementes des Armes gegenüber seinen Hachbarelementen und realisiert wie in dem vorigen Beispiel irgendeine beliebige Krümmung und irgendeinen beliebigen Umriß für. den Arm in seiner Gesamtheitβ With this arrangement, the distribution of the forces exerted by the pressure cylinders, which in turn is given by the corresponding position of the push rods 14, determines the controlled pivoting of each individual element of the arm with respect to its Hachbarelemente and realizes as in the previous example any curvature and any shape for . the arm in its entirety β
;,iit Vorteil kann jedes Einzelelement in seinem zapfenartigen Teil 5;, iit advantage can be each individual element in its peg-like part 5
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mit einer Dichtung 16 versehen sein, die zur Anlage an der Ausnehmung 6 des Nachbarelementes kommt und damit das Innere des . aus der Aufeinanderfolge der Einzelelemente.1, 1a usw. bestehenden Arme gegenüber dem diesen außen umgebenden Medium isoliert· Jedoch kann auf derartige Dichtungen verzichtet werden, nenn. die Mittel zur Steuerung der I«age der Einzelelemente (Kabel entsprechend Fig. 1 oder Druckzylinder entsprechend Fig. 4) ohne Nachteil mit der äußeren Atmosphäre in Berührung kommen * können. Unter dieser Annahme stellt sich das Druckgleichge— wicht zu beiden Seiten des Armes automatisch ein, im anderen Falle ist es von Nutzen, das Innere des Armes im Druckgleichgewicht mit dem äußeren Medium zu halten, indem man beispielsweise einen Gegendruck durch Öl oder eine andere geeignete Flüssigkeit ausübt»be provided with a seal 16, which comes to rest on the recess 6 of the neighboring element and thus the interior of the. arms consisting of the succession of the individual elements. 1, 1a etc. are isolated from the medium surrounding them . the means for controlling the position of the individual elements (cables according to FIG. 1 or pressure cylinders according to FIG. 4) can come into contact with the external atmosphere without any disadvantage. Under this assumption, the pressure equilibrium is automatically established on both sides of the arm, otherwise it is useful to keep the inside of the arm in pressure equilibrium with the external medium, for example by applying a counterpressure by oil or another suitable liquid exercises »
Bei einer anderen, in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform besitzt jedes Einzelelement 1 in seinem zapfenartigen Teil 5 einen inneren Kragen 17 und in seinem ösenartigen Teil 6 einen Kragen 18* Zwischen dem Kragen 17 des Einzelelementes 1 und dem Kragen 18b beispielsweise des benachbarten Einzelelementes 1b sind rund um die Drehachse 2 verteilt Kapseln 19 angeordnet, die aus unter der Einwirkung eines Innendruckes deformierbaren Organen bestehen. Die Kapseln 19 sind in symmetrischer Weise rund um die Drehachse 2 angeordnet und außerhalb des Armes an einen in der Zeichnung nicht dargestellten Druckverteiler angeschlossen. Durch Einwirkung auf die in verschiedene Kapseln zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elementen eingeführte Flüssig-In another embodiment shown in FIG. 5, each individual element 1 has 5 in its peg-like part an inner collar 17 and in its loop-like part 6 a collar 18 * between the collar 17 of the individual element 1 and the Collar 18b, for example, of the adjacent individual element 1b are distributed around the axis of rotation 2 capsules 19, which are deformable under the action of an internal pressure Organs exist. The capsules 19 are arranged in a symmetrical manner around the axis of rotation 2 and outside the arm connected to a pressure distributor not shown in the drawing. By acting on the in between different capsules liquid introduced into two successive elements
909839/0611 bad OfONAL. *909839/0611 bad OfONAL. *
keit ist es möglich, eine Verschwenkung eines Elementes gegenüber dem Ifachbarelement zu erreichen und demzufolge wie bei den oben "beschriebenen Ausführungsformen irgendeine beliebige Krümmung des Armes zu erzielen» It is possible to swivel an element relative to it to achieve the Ifachbarelement and consequently as with the Above "described embodiments to achieve any curvature of the arm"
Bei einer in der Pig« 6 dargestellten vierten Ausführungsform besteht der Arm immer noch aus einer Mehrzahl von identischen Einzelelementen 1, 1a, 1c ..·, wobei jedes Einzelelement einen Körper 20 von zylindrischer Allgemeinform besitzt, der an einem seiner Enden einen' erhabenen Buckel 21 aufweist, in den eine innere Ausnehmung 22 von kugeliger Allgemeinform eingearbeitet ist. An seinem anderen Ende weist der Körper 20 eine Bohrung 23 mit einem Innengewinde auf, in die das Gewindeende 24 einer Gelenkkugel 25 eingeschraubt ist, deren Durchmesser gleich dem der Ausnehmung 22 ist, so daß sich die verschiedenen Einzelelemente in gegenseitiger Verlängerung aneinanderreihen lassen, indem jede Kugel 25 eines Elementes in die Ausnehmung 22 des folgenden Elementes eingreift uswo fort in zu den bisher betrachteten Ausführungsformen analoger Weise bis zu dem Ende des Armes» Dabei wird jede Kugel 25 in der zugehörigen Ausnehmung 22 mit Hilfe einer Schraube 26 festgehalten, die von der Kugel 25 durchsetzt wird und ihrerseits auf ein in die äußere Oberfläche des Buckels 21 eingeschnittenes Gewinde 27 aufgeschraubt ist. Der Körper 20 jedes Einzelelementes besitzt außerdem an seiner äußeren Oberfläche seitliche Klauen, wie beispielsweise 28, an die mit Hilfe von Verbindungskugelgelenken 29In a fourth embodiment shown in Figure 6, the arm still consists of a plurality of identical individual elements 1, 1a, 1c .., each individual element having a body 20 of cylindrical general shape with a raised boss at one of its ends 21 has, in which an inner recess 22 of spherical general shape is incorporated. At its other end, the body 20 has a bore 23 with an internal thread into which the threaded end 24 of a joint ball 25 is screwed, the diameter of which is the same as that of the recess 22, so that the various individual elements can be lined up in mutual extension by each ball 25 of an element in the recess 22 of the following element engages etc o continued in the previously considered embodiments an analogous manner to the end of the arm "It is noted each ball 25 in the associated recess 22 by means of a screw 26, of the Ball 25 is penetrated and in turn is screwed onto a thread 27 cut into the outer surface of the boss 21. The body 20 of each individual element also has lateral claws, such as 28 for example, on its outer surface, which are attached to them with the aid of connecting ball joints 29
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die Körper von Druckzylindern 30 angelenkt sind, deren Schubstangen 31 ihrerseits über weitere Kugelgelenke 32 an den Klauen der Nachbarelemente angelenkt sind» Bei-dem in der Pig, 6 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt jedes Einzelelement vier Druckzylinder, die in der oben beschriebenen Weise gleichmäßig rund um die Achse jedes Elementes verteilt angeordnet sind und bei gegenseitiger Kompensation ihrer Einwirkung eine Verschwenkung jeder Kugel 25 in der zugehörigen Ausnehmung 22 gestatten·the bodies of pressure cylinders 30 are articulated, the push rods 31, in turn, are articulated to the claws of the neighboring elements via further ball joints 32 Embodiment, each individual element has four pressure cylinders, which in the manner described above evenly are arranged distributed around the axis of each element and pivoting with mutual compensation of their action allow each ball 25 in the associated recess 22
Indessen läßt sich bei dieser Ausführungsform der gesamte Arm ohne weiteres mit mindestens einem Innenkanal 33 versehen,' der entlang der Achse der Einzelelemente 1, 1a, 1c «.. verläuft und diese durch die Kugeln 25 und ihre jeweiligen Ausnehmungen hindurch miteinander verbindet, wobei dieser Kanal insbesondere für die Zufuhr und/oder die Abfuhr einer Antriebsflüssigkeit über in der Zeichnung nicht dargestellte Elektroventile oder irgendeiner anderen analogen Einrichtung zu den Druckzylindern zwecks Steuerung der Verschwenkung jedes Einzelelementes relativ zu seinen Nachbarelementen vorgesehen ist» Dabei werden diese EelativverSchwenkungen natürlich durch den Anschlag der Schraube 26 an dem Körper 20 des jeweiligen Uachbarelements in ihrer Amplitude begrenzt. Außerdem ist jedes Einzelelement des Armes mit zusätzlichen Teilen versehen, die eine seitliche führung der Elemente während ihrer durch die verschiedenen Druckzylinder gesteuerten Verschwenkung gewährleisten und deren genaue Form mit allen Einzelheiten in der Fig, 7 dargestellt ist«In this embodiment, however, the entire arm can easily be provided with at least one inner channel 33, which runs along the axis of the individual elements 1, 1a, 1c "... and connects them to one another through the balls 25 and their respective recesses, this being Channel is provided in particular for the supply and / or discharge of a drive fluid via solenoid valves (not shown in the drawing) or any other analog device to the pressure cylinders for the purpose of controlling the pivoting of each individual element relative to its neighboring elements 26 on the body 20 of the respective neighboring element is limited in its amplitude. In addition, each individual element of the arm is provided with additional parts which ensure a lateral guidance of the elements during their pivoting controlled by the various pressure cylinders and the exact shape of which is shown in detail in FIG.
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In dieser figur sieht man in teilweiser Schnittdarstellung den Körper 20 irgendeines Einzelelementes, der mit einer Kugel 25 versehen ist, die zum Zusammenwirken mit der zugehörigen Ausnehmung 22 eines zweiten, in der Zeichnung nicht dargestellten, dem ersten Einzelelement benachbarten Einzelelement bestimmt ist ο An dem Körper 20 angebracht und mit Hilfe von Schrauben wie beispielsweise 34 festgelegt sind Bauteile 35 und 36» die den Körper 20 verlängern und der Kugel 25 im we- \ sentlichen gegenüberliegen, wobei die Bauteile 35 und 36 durch in der Zeichnung mit strichpunktierten Linien dargestellte Kugeln 39 und .40 begrenzte Innenprofile 37 und 38 aufweisen- Die Mittelpunkte 41 und 42 der Kugeln 39 und 40 liegen auf einer Achse 43, die durch den Mittelpunkt 44 der Kugel 25 hindurchgeht. Die in dieser Weise aufgebauten Führungsteile 35 und 36 arbeiten mit zwei weiteren Teilen 45 und 46 zusammen, die ihrerseits an dem Körper 20 des liachbarelements sitzen, dort jedoch der Ausnehmung 22, in welche die Kugel 25 eingreift, gegenüberliegen. In der Außenansicht der 3?ig.«> 6 ist nur das Bauteil 36 des Einzelelementes 1a und da,s Bauteil 46 des Einzelelementes 1c dargestellt, die miteinander in Berührung stehen, um die Zeichnung nicht zu überladene Die mit Hilfe von Schrauben 47 befestigten Bauteile 45 und 46 weisen Profile 48 bzw« auf, die zu einem Kegel 50 gehören, dessen Spitze mit dem Mittelpunkt 44 der Kugel 25 zusammenfällto This figure shows in a partial sectional view the body 20 of any individual element, which is provided with a ball 25 which is intended to interact with the associated recess 22 of a second individual element, not shown in the drawing, adjacent to the first individual element ο on the body 20 is mounted and by means of screws such as 34 are fixed members 35 and 36 'which extend the body 20 and the ball 25 sentlichen essen- \ opposite, the components 35 and 36 through illustrated in the drawing with dot-dash lines balls 39 and .40 have limited inner profiles 37 and 38 - the centers 41 and 42 of the balls 39 and 40 lie on an axis 43 which passes through the center 44 of the ball 25. The guide parts 35 and 36 constructed in this way work together with two further parts 45 and 46, which in turn sit on the body 20 of the laughable element, but are opposite the recess 22 in which the ball 25 engages. In the external view of FIG. 3, only component 36 of individual element 1a and component 46 of individual element 1c are shown, which are in contact with one another in order not to overload the drawing 45 and 46 have profiles 48 or «which belong to a cone 50, the tip of which coincides with the center point 44 of the ball 25, or the like
Bei dieser Anordnung gleiten während irgendeiner Ver-With this arrangement slide during any movement
gAD OHHSlNAI-gAD OHHSlNAI-
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Schwenkung eines Einzelelementes des Armes gegenüber seinem Nachbarelement die Bauteile 35 und 45 einerseits und 36 und 46 andererseits entsprechend den Bewegungen der Körper 20, mitPivoting of an individual element of the arm with respect to its neighboring element, components 35 and 45 on the one hand and 36 and 46 on the other hand, according to the movements of the body 20, with
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denen sie jeweils verbund/sind, aufeinander, wobei die zusammengehörigen Profile 37 und 48 einerseits und 38 und 49 andererseits im Verlaufe dieser Bewegungen in-ständigem Kontakt miteinander bleibene Daraus ergibt sich außer einer genauen Führung jedes Einzelelementes gegenüber seinem Nachbarelement die Ausschaltung jeder Möglichkeit zu einer Torsion des Armes in sich, und zwar auch dann, wenn er irgendeine beliebige Krümmung im Raum annimt, was insbesondere die Einwirkung von durch das Gewicht weiter außen sitzender Einzelelemente und gegebenenfalls der von dem Ende des Armes getragenen Last erzeugten Drehmomenten auf ein beliebiges Einzelelement ausschaltet. Unter diesen Umständen verhindern die Führungsteile 35 und 36 einerseits und 45 und 46 andererseits jegliche Reaktionskraft auf die Druckzylinder 30 und verhindern, daß der Arm irgendeine andere Richtung einnimmt als ausschließlich die von der Bewegung der Druckzylinder gesteuerte.which they are connected / are, on top of each other, whereby the related Profiles 37 and 48 on the one hand and 38 and 49 on the other hand in constant contact with one another in the course of these movements Remaining This results in addition to a precise guidance of each individual element in relation to its neighboring element Elimination of any possibility of torsion of the arm in itself, even if it has any curvature in the room, which in particular the effect of individual elements sitting further out due to the weight and possibly the torques generated by the end of the arm on any individual element. Under In these circumstances, the guide parts 35 and 36 on the one hand and 45 and 46 on the other hand prevent any reaction force on the pressure cylinders 30 and prevent the arm from taking any direction other than that of movement the pressure cylinder controlled.
Bei der in der Figo 8 dargestellten letzten Ausführungsform erkennt man ähnliche Einrichtungen, wie sie in Verbindung mit der Ausführungsform nach der Fig· 6 erläutert worden sind, w.as den allgemeinen Aufbau des Armes und der Steuermittel für die Verschwenkung irgendeines Einzelelementes gegenüber seinen ETachbarelementen anbelangt. Wieder besteht jedes EinzelelementIn the last embodiment shown in FIG. 8, similar devices can be seen as they are in connection have been explained with the embodiment according to FIG. 6, w.as the general structure of the arm and the control means for the pivoting of any individual element in relation to its neighboring elements. Again, there is every single element
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des Armes aus einem Körper 20 von zylindrischer Allgemeinform, der mit äußeren Klauen 28 versehen ist, an die Steuerzylinder 30 angelenkt sind, die ebenfalls seitliche Führungsstücke aufweisen können, wie sie oben beschrieben sind. Bei dieser Ausführungsform erfolgt jedoch die Verbindung der Einzelelemente miteinander nicht mehr über ein Kugelgelenk, sondern mit Hilfe eines Doppelkardangelenkes, das aus einer ersten fest mit dem Körper 20 eines ersten Einzelelementes verbundenen Hülse 50 besteht 9 die über eine Querachse 51 ein Drehkreuz 52 trägt, das seinerseits über eine zu der Achse 51 senkrechte Achse 53 an einer zweiten Hülse 54 angelenkt ist, die an dem Körper 20 des Nachbarelementes sitzt. In der Pig* 8 sieht man weiter, daß der Kanal 33» der quer durch alle Einzelelemente des Armes verläuft, gegenüber der Achse der Einzelelemente versetzt ist, eine Anordnung, die bei überlegter Wahl eine bessere Verteilung der Kräfte insbesondere für den Fall, daß die dem Arm zu verleihenden Krümmungen sich entsprechend vorbekannten bevorzugten Eichtungen ergeben, gewährleistet. of the arm consists of a body 20 of cylindrical general shape, which is provided with external claws 28, to which control cylinders 30 are articulated, which can also have lateral guide pieces, as described above. In this embodiment, however, the connection of the individual elements is no longer done via a ball joint, but with the help of a double cardan joint, which consists of a first sleeve 50 firmly connected to the body 20 of a first individual element 9 which carries a turnstile 52 via a transverse axis 51 which is in turn articulated via an axis 53 perpendicular to the axis 51 to a second sleeve 54 which is seated on the body 20 of the neighboring element. In Pig * 8 you can also see that the channel 33 ', which runs transversely through all the individual elements of the arm, is offset from the axis of the individual elements, an arrangement which, when carefully selected, enables a better distribution of the forces, especially in the event that the The curvatures to be imparted to the arm result in accordance with previously known preferred Eichtung, guaranteed.
In der Pig« 8 ist schließlich rund um den Arm eine äußere Schutzhülle 55 dargestellt, welche die Steuermechanismen des Armes von dem Llilieu der äußeren Umgebung isoliert. Die Schutzhülle 55 kann mit ihrem dem Ende des Armes benachbarten Ende an einem Kragen 56 befestigt sein, der seinerseits mit dem letzten Element des Armes fest verbunden ist, während dasFinally, in Pig 8, an outer protective sheath 55 is shown around the arm, which the control mechanisms of the Poor isolated from the environment of the external environment. The protective cover 55 can be attached with its end adjacent to the end of the arm to a collar 56, which in turn with the the last element of the arm is firmly connected, while the
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andere Ende der Schutzhülle zunächst eine Schleife 58 bildet und dann an einem Gehäuse 57 befestigt ist, so daß die Schutzhülle 55 im Innern des Gehäuses 57 eine gewisse Auslenkung erfahren kann« Bei einer solchen Anordnung läßt sich die isolierende Schutzhülle 55 ohne weiteres mit irgendeiner !Flüssigkeit füllen, die im Druckgleichgewicht mit dem Milieu der äußeren Umgebung gehalten werden kann, wobei sich der Druck-other end of the protective cover first forms a loop 58 and is then attached to a housing 57, so that the protective cover 55 in the interior of the housing 57 can experience a certain deflection. With such an arrangement, the insulating Fill the protective cover 55 without further ado with any liquid which is in pressure equilibrium with the environment of the external environment can be maintained, whereby the pressure
" ausgleich automatisch durch eine passende Verschiebung der das der inneren Flüssigkeit zur Verfügung stehende .Volumen verkleinernden oder vergrößernden Schleife 58 vollzieht« Bei · einer solchen Ausführungsform, die insbesondere für den Fall eines Einsatzes des Armes unter Wasser gedacht ist, besteht die Schutzhülle 55 vorzugsweise aus einem nachgiebigen thermostatischen Rohr» Bei einer anderen Ausführungsform, die sich insbesondere für einen Einsatz unter Vakuum eignet, kann die Schutzhülle 55 aus einem Metall bestehen, das sich für einen"Compensate automatically by appropriately shifting the das reducing the volume of the internal fluid available or enlarging loop 58 completes «In such an embodiment, in particular for the case intended for use of the arm underwater, the protective cover 55 preferably consists of a resilient thermostatic Tube »In another embodiment, which is particularly suitable for use under vacuum, the Protective cover 55 made of a metal that is suitable for a
k Betrieb in einem weiten Temperaturbereich eignet.k Suitable for operation in a wide temperature range.
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