DE1920392A1 - Fernbedienungsgestaenge mit Steuerarm und Arbeitsarm - Google Patents

Description

Fernbedienungsgestänge mit Steuerarm und Arbeitsarm

Die Erfindung betrifft ein Fernbedienungsgestange mit einem Steuerarm und mit einem die Bewegungen des Steuerarms nachahmenden Arbeitsarm und mit Gelenken in jedem Arm.

Die Erfindung bezweckt die Verbesserung der Bewegungs-Übertragungen vom Steuerarm zum Arbeitsarm; in diesen Übertragungen liegen bisher die Hauptmängel der bekannten Fernbedienungsgestänge.

Meist werden diese Übertragungen durch biegsame Bauteile wie Seile, Riemen oder Ketten bewirkt; diese Teile neigen zu Verwicklungen, Verdrehungen und allerlei sonstigen komplizierten Verformungen, welche beträchtliche Unterhaltungskosten venirsaohen»

Es gibt auch magnetische Übertragungen. Sie haben den Nachteil, träge und ungenau zu sein*

410-(B 267'8-3)Bgn-r (7) 909851/1201

— ζ —

Ebenfalls langsam und ungenau sind die Bewegungen bei «Fernbedienungsgestängen, deren Steuerarm wie bei den meisten schweren und bei elektromagnetischen Fernbedienungsgestängen nur aus einem Steuerpult besteht,,

Die Erfindung soll insbesondere die Fernbedienungsgestänge besser als bisher für die verschiedenen Anforderungen der Praxis geeignet machen; insbesondere soll sie völlige Dichtheit zwischen Steuerarm und Arbeitsarm, Unabhängigkeit der Kräfte über ein unbeschränktes Leistungsverhältnis zwischen Steuerarm und Arbeitsarm, völlige Freiheit ™ in der Wahl der Übertragungsmittel im Arbeitsarm, beliebige Entfernung des Steuerarm vom übrigen Teil der Einrichtung, Möglichkeit der Staffelung aller Bewegungen des Arbeitsarms relativ zu den Bewegungen des Steuerarms und all dies bei niedrigerem Preise als bisher ermöglichen.

Die Erfindung besteht darin, daß jedem Arm ein Potentiometer zugeordnet ist, dessen Schleifkontakt mit der betreffenden Bewegung gekuppelt ist, mit der Kupplung des Steuerarms und des Arbeitsarms eine Wheatstone*sehe Brücke verbunden ist, in deren Zweigen die Potentiometer angeordnet sind, im Brückendraht jeder Wheatstone'sehen Brücke ein ihr Ungleichgewicht messendes Meßgerät angeordnet ist, und Einrichtungen zur Betätigung der Bauteile des Arbeitsarmes vorgesehen sind, die von den verschiedenen Meßgeräten gesteuert und von einem einzigen Elektromotor bewegt werden,

Eine vorteilhafte Form der Erfindung besteht darin, daß der Elektromotor ständig umläuft.

Die Erfindung läßt sich noch dadurch weiter ausführen, daß die Einrichtung zur Betätigung der Bauteile des Arbeitsarmes umfaßtι

ein Sonnen-Zahnrad, das vom Elektromotor getrieben wird,

909851/1201

■- 3 -

für jeden zu bewegenden Bauteil des Arbeitsarmes für Bewegung in beiden Richtungen zwei Planetenräder,

für jedes Meßgerät zwei von ihm gesteuerte Kupplungen, die je nach dem Ungleichgewichtssinn der betreffenden Brücke die beiden Planetenräder mit dem Sonnenrad kuppeln.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Fernbedienungsgestänge als ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigern

Flg. 1 eine schematische Ansicht des Fernbedienungsgeatänges;

Fig. 2 ein Einbauschema der Wheatstone¹sehen Brücke;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Einbau eines Potentiometers;

Fig. h ein senkrechtes Schnittbild eines Beispiels, bei dem die Erfindung auf die Bewegung der Schulter des Arbeitsarmes angewendet wird;

Fig· 5 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. h.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht das Fernbedienungsgestänge aus einem Steuerarm 1, der aus mehreren aneinandergelenkten oder teleskopartig ineinander verschiebbaren Teilen besteht und einem Steuergriff 3 endet, dessen Bewegungen zu einem Arbeitsann 5 übertragen werden sollen, der in einer Zange endet und sich jenseits der Wand 9 einer dichten Zelle, insbesondere hinter einem Fenster 11, befindet.

Bei den bisherigen Fernbedienungsgestängen ist der Steuerarm 1 mit dem Arbeitsarm 5 durch biegsame Bauteile wie

909851/1201

Seile, Riemen oder Ketten oder durch kinematische Getriebe aus Ritzeln und Zahnrädern verbunden. In beiden Fällen ist das Verhältnis der Bewegungsübertragungen von vornherein festgelegt, und zwar meistens auf den Wert 1, und der Verschleiß der Getriebe oder die Verwicklungen, Verdrehungen und sonstigen Bewegungen der biegsamen Bauteile verursachen beträchtliche Unterhaltungskosten.

Bei anderen Fernbedienungsgestängen ist der Steuerarm durch ein Steuerpult ersetzt, und die Bewegungen des Arbeitsarmes 5 werden durch Druckknöpfe oder Handgriffe, die t auf dem Steuerpult angeordnet sind, gesteuert, wobei die Übertragung elektrisch oder elektromagnetisch geschehen kann. Bei solchen Gestängen sind die Bewegungen des Arbeitsarms langsam und ungenauer.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Prinzip der völligen Trennung des Steuerarms 1 vom übrigen Gestänge j dies kann also elektrisch betätigt werden. Dies wird durch Benutzung des Prinzips der Wheatstone¹sehen Brücke ermöglicht, demzufolge jede Bewegung eines Teiles des Steuerarmes 1 eine Spannungsdifferenz verursacht und mittels elektrischer Relais auf elektrische Kupplungen einwirkt, die solange wirksam bleiben, bis der Spannungsunterschied durch \ eine entsprechende Bewegung des Arbeitsarmes 5 aufgehoben ist. Alle Bewegungen aller Teile des Steuerarmes 1 außer dem mittels des Handgriffes 3 erteilten Befehl zur Schliepung der Zange 7 können auf diese Weise zu den entsprechenden Teilen des Arbeitsarmes 5 übertragen werden} a ber wir beschränken uns in dieser Beschreibung auf die Drehbewegung des Steuerarmes 1 um das Schultergel· enk 13, welche die Drehbewegung des Arbeitsarmes 5 um dessen Schultergelenk 15 bewirken soll.

Wenn der Steuerarm 1 sich um das Schultergelenk 13 dreht, verschiebt er einen Gleitkontakt 17 auf den Potentio-

909851/1201

meter P «, Diese Verschiebung des Gleitkontakt es 17 bewirkt einen Spannungsunterschied, der im Galvanometer G gemessen und durch das Relais R zu einer elektromagnetischen Kupplung 21 geleitet wird, die dann durch die Welle 19 des Motors M angetrieben wird. Die so erzeugte Bewegung bewirkt die Drehung des Ritzels 23, das in der Schulter 15 des Arbeitsarmes angeordnet ist. Dieses Ritzel 23 dreht dann das Rad 25» das auf derselben Achse wie das Schultergel enk 15 des Arbeitsarmes 5 angeordnet und fest mit diesem Arm verbunden ist, der sich also im gewünschten Sinne bewegt} diese Bewegung hört auf, wenn der ebenfalls mit dem Arbeitsarm 5 verbundene Schleifkontakt 27 im Potentiometer P_ des Arbeitsarmes eine Drehung erfährt, die eine solche Spannungsdifferenz erzeugt, daß die dieser Bewegung entsprechende Wheatstone'sehe Brücke sich erneut im Gleichgewicht befindet.

In Fig. 2 sind in die Zweige AD und CD dieser Wheatstone 'sehen Brücke die Potentiometer P_M bzw. P,_, iin Brückendraht das Galvanometer G angeordnet.

Wenn solcherart das Gleichgewicht hergestellt ist, hört das Galvanometer G auf, die Kupplung 21 zu betätigen; diese kuppelt sich dann selbsttätig aus.

Fig. 3 ist eine Teilansicht, die den Einbau eines Potentiometers , Zo Bo des Steuer-Potentiometers P.., unter erfindungsgemäßen Verhältnissen zeigt. Ein Gehäuse 29» das fest mit einem beweglichen Teil 31 des Steuerarms 1 durch Schrauben 33 und 35 verbunden ist, trägt Zähne 37, die mit den Zähnen zweier Planetenräder 39 ^und 41 kämmen, deren Achsen 47 und 49 bei 51 und 53 in eine runde Messingplatte 55 eingeschraubt sind, die mittels eines Ringes 57 und einer Anzahl Schrauben 59 an einem Bauteil 61 befestigt ist, der seinerseits am Steuerarm 1 fest ist. Wie erkennbar, kann man durch Lösen der Schrauben 59 die runde Platte 55 im

909851/1201

BAD ORIGINAL

Ring 57 lockern, um ζ. B. die Winkelstellung des Potentio-* Bieters P., und somit seines Schleifkontaktes 17 (Fig. 1) relativ zum Steuerarm 1 zu ändern.

Das Potentiometer P,, ist am Steuerarm mittels einer Mutter 63, die auf ein Gewinde 65 seiner Achse 67 aufgeschraubt ist, und durch einen Haltering 69 befestigt» Die Achse 67 wird durch ein Zentralrad 7I gedreht, das auf dieser Achse bei 73 festgestiftet ist und dessen Zähne 75 mit den Zähnen 39 und kl der Planetenräder 43 und 45 kämmen.

Wie also ersichtlich, wird im Steuerarm 1 die Bewegung seiner Schulter durch seinen Teil 31 und durch sein Gehäuse 29, seine Planetenräder 39 und 41 und sein Zentralrad ¹JM auf die Achse 67 des Potentiometers P übertragen, dessen Schleifdraht bei seiner Bewegung eine Spannungsdifferenz bewirkt, die durch einen elektrischen Leiter 77 dem Galvanometer G (Fig. 1) mitgeteilt wird. -.,·.-

Die Potentiometer des Steuerarms und des Arbeitsarms und ihre den verschiedenen Bewegungen dienenden Kuppelstangen sind in einander gleicher Weise angeordnet. Natürlich müssen sowohl die Potentiometer des Arbeitsarmes als auch ihre elektrischen Leiter 77 leckdicht, z. B. durch eine Stopf-büchse 79, abgedichtet sein. .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden alle Bewegungen aller Bauteile des Steuerarms, ausgenommen die Steuerung für das Schließen der Greifzange, zu den entsprechenden Bauteilen des Arbeitsarmes übertragen mittels nur eines einzigen Motors, und zwar eines ständig und in stets gleichem Sinne umlaufenden Motors. Dabei wird die Übertragung der Drehung der Welle 19 zu den entsprechenden Bauteilen des Arbeitsarmes und die Umwandlung dieser Drehung in einer Bewegung entsprechender Richtung durch mechanische oder elektromagnetische Kupplungen wie die in Fig. 1 mit 21

9 0 9 8 51/12 01

BADOFlIG)NAt.

bezeichnete ein- und ausgeschaltet! dabei endet die Welle in einem Sonnenrad, mit dem so viele Planetenräder kämmen, wie Bewegungen zu übertragen sind, und diese Planetenräder sind mit Untersetzungsgetrieben und Kupplungen verbunden, welche die passende Geschwindigkeit und Richtung der verschiedenen Bewegungen bewirken.

Unter Hinweis auf Fig. 4 und 5 sei nun erläutert, wie die Bewegung der Schulter des Arbeitsarmes, die ja schon oben als Beispiel beschrieben isti gesteuert wird} hierbei sei angenommen, daß die Bewegung dieser SchulterHicht die einzige von der Welle 19 zu bewirkende Bewegung ist.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist der Motor M hier an der Kammerwand 9 seitlich angebracht} seine Welle 19 und das Potentiometer P_ sind zwischen einem an der Mauer 9 ortsfesten Teil 81 des Arbeitsarmes und dem beweglichen Teil 5 des Arbeitearmes angeordnet.

Die Welle 19 überträgt ihre Drehbewegung auf ein auf sie aufgekeiltes Ritzel 83. Dieses dreht die Planetenräder 87 und 89· Diese Räder haben solche Zahnrichtung, daß sie in einander entgegengesetztem Sinne gedreht werden. Je nach dem gewünschten Sinn der zu übertragenden Bewegung - der Sinn wird durch die Stromrichtung im Galvanometer O bestimmt wird eines der Planetenräder 87/89 mit der nachfolgenden Übertragungseinrichtung verbunden. Im gezeichneten Beispiel ist angenommen, daß die dem Planetenrad 87 zugehörige Kupplung 21 a eingekuppelt und die dem Planetenrad 89 zugehörige Kupplung 2.1. b ausgekuppelt ist. Die Kupplungen 21 a und 21 b sind an ihrer Abtriebsseite mit Wellen 91 a und 91 b verbunden, welche mit Ritzeln 93 & und 93 b versehen sind, die jeweils in dem gewünschten Sinn- d. h. je nachdem, welches der Ritzel angetrieben wird - eine Welle 95 drehen, die längsgenutet und mit Gewinde 97 versehen ist. Dieses Gewinde verschiebt einen Schlitten 99, an dem eine Stange

9 0 9 851/1201

101 mittels eines Zapfens 103 angelenkt ist. Die Starge ist an ihrem anderen Ende mittels eines Zapfens 105 an einem Parallelogramm-Gestänge angelenkt, dessen Stangen 107 und 109 am Arbeitsarm angelenkt sind« Fig. 4 zeigt in strichpunktierten Linien eine andere Stellung dieses Parallelogramm-Gestänges und des Arbeitsarmes.

Bei einer besonderen Ausführungsform wird z» B. der Motor mit einer Drehzahl von 2800 U/min, mit einer der geplanten Fernbedienung entsprechenden Leistung und mit einer Spannung von 220/380 V ausgelegt· Um den einzigen Motor M herum werden für die sechs Bewegungsarten des Arbeitsarmes sechs Untersetzungsgetriebe angeordnet, jedes von passendem Untersetzungsverhältnis und jedes mit einem Drehmomentbegrenzer, so daß Endlagenschalter unnötig sind. Auf diese Weise kann man die durch Massenträgheit bedingten Verzögerungen beim Starten und Stoppen beseitigen, also schnelles Ansprechen erreichen, Auoh kann man durch die Leistung des Motors Gegengewichte entbehrlich machen.

Außerdem kann ein zentrales Steuerpult vorgesehen werden, in dem die Relais, die Galvanometer, ein Gleichrichter, die Schmelzsicherungen usw. so untergebracht sind, daß sie dem Bedienungspersonal von außerhalb des abgeschlossenen Raumes her zugänglich sind. Schließlich können für die Steuerpotentiometer Betätigungsgestänge vorgesehen werden, die eine elektrische oder Hand-Fernbedienung und somit Verlagerung der Arbeitsarm-Bauteile ohne Verlagerung der Steuerarm-Bauteile gestatten.

909851/1201

Claims (3)

1. Patentansprüche

   '1. Fernbedienungsgestänge mit einem Steuerarm und mit eineitf-die Bewegungen des Steuerarms nachahmenden Arbeitsarm und mit Gelenken in jedem Arm, dadurch gekennzeichnet , daß

   jedem Arm (1, 5) ein Potentiometer (P_M» P_E) zugeordnet ist, dessen Schleifkontakt (17, 27) mit der betreffenden Bewegung gekuppelt ist,

   mit der Kupplung des Steuerarms und des Arbeitsarms eine Wheatstone¹sehe Brücke verbunden ist, in deren Zweigen di.e Potentiometer angeordnet sind,

   im Brückendraht jeder Wheatstone'sehen Brücke ein ihr Ungleichgewicht messendes Meßgerät (GO angeordnet ist,

   und Einrichtungen zur Betätigung der Bauteile des Arbeitsarmes vorgesehen sind, die von den verschiedenen Meßgeräten gesteuert und von einem einzigen Elektromotor (Μ) bewegt werden.
2. 2. Fernbedienungsgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (j£) ständig umläuft.
3. 3. Fernbedienungsgestänge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Betätigung der Bauteile des Arbeitsarmes umfaßt χ

   ein Sonnen-Zahnrad, das vom Elektromotor (m) getrieben wird,

   für jeden zu bewegenden Bauteil des Arbeitsarmes für Bewegung in beiden Richtungen zwei Planetenräder,

   909851/1201

   für jedes Meßgerät (M) zwei von ihm gesteuerte Kupplungen, die je nach dem Ungleichgewichtssinn der betreffenden Brücke die beiden Planetenräder mit dem Sonnenrad kuppeln.

   ko Fernbedienungsgestänge nach Anspruch 3, dadurch, gekennzeichnet, daß der Motor (m) und die Kupplung außerhalb des den Arbeitsarm enthaltenden Gefäßes angeordnet sind_o

   909851/1201

   Leerseite