DE2330393C3

DE2330393C3 - Manipulator, in particular for underwater vehicles

Info

Publication number: DE2330393C3
Application number: DE19732330393
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl.-Ing. 7503 Neureut Haas
Original assignee: Bruker Biospin GmbH
Current assignee: Bruker Biospin GmbH
Priority date: 1973-06-15
Filing date: 1973-06-15
Publication date: 1975-11-27
Also published as: DE2330393B2; DE2330393A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Manipulator, insbesondere für Unterwasserfahrzeuge, mit einem Gehäuse (Schulter), mindestens einem Arm und mindestens einer an dem Ende eines Armes angebrachten Hand, wobei die einzelnen Glieder miteinander gelenkig oder drehbar verbunden sind, mit Antriebselementen in Form von hydraulischen Arbeilszylindern mit Kolben, die sämtlich in der Schulter untergebracht sind und von denen die bewegungsübertragenden Vorrichtungen beiätigt werden, die sich vollständig innerhalb des Umrisses der Glieder befinden und die Hubbewegungen in Rotationsbewegungen und umgekehrt umwandelnde Elemente umfassen.The invention relates to a manipulator, in particular for underwater vehicles, with a housing (Shoulder), at least one arm and at least one hand attached to the end of an arm, wherein the individual links are connected to one another in an articulated or rotatable manner, with drive elements in the form of hydraulic working cylinders with pistons, all housed in the shoulder, and of with which motion-transmitting devices are actuated, which are completely within the outline of the links are located and converting the lifting movements into rotational movements and vice versa Include elements.

Ein derartiger Manipulator ist bekannt (DT-OS 2112 066). Dieser Manipulator weist jeweils Doppelgelenke, also Gelenke mit zwei zueinander parallelen Achsen auf, wobei die beiden Gelenkachsen durch einen festen Bügel miteinander verbunden sind und die Glieder, die einander tangential berühren, bei der Schwenkbewegung aufeinander im Kreisbogen abrollen. Dabei erfolgt die Betätigung der Glieder von der Schulter aus durch Zugelemente, die über koaxial zu den Gelenkachsen vorgesehene Rollen umgelenkt sind, so daß keine Längenänderung der Zugelemente, die ein entferntes Glied betätigen, dann auftritt, wenn ein zur Schulter näheres Glied geschwenkt wird. Diese Anordnung hat jedoch zur Folge, daß die Glieder nicht dicht abgeschlossen werden können, so daß die ganze Mechanik den Einflüssen der Umgebung ausgesetzt ist. Bei Manipulatoren, die in staubreicher Umgebung eingesetzt werden führt dies ebenso wie beim Manipulatoren, die an Unterwasserfahrzeugen verwendet werden sollen, zu einem sehr hohen Wartungsaufwand oder zu einem baldigen Versagen wegen der unvermeidlichen Korrosionen und Ablagerungen, die insbesondere im Meerwasser auftreten. Eine Abdichtung könnte bei diesem bekannten Manipulator nur in der Weise erfolgen, daß er insgesamt mit einem Gummibalg umgeben wird. Das würde jedoch ebenfalls zu keiner praktisch brauchbaren Lösung führen, weil ein derartiger Gummibalg mechanisch empfindlich ist und nur eine kurze Lebensdauer erreichen würde. Da die mechanischen Zugelemente insbesondere durch Seewasser besonders gefährdet sind, ist bei dieser bekannten Vorrichtung im Regelfall auch eine hydraulische Betätigung vorgesehen Auch dabei sind jedoch die Gelenke und weitere empfindliche Teile den schädlichen Einflüssen des Seewassers ausgesetzt.Such a manipulator is known (DT-OS 2112 066). This manipulator has double joints, so joints with two mutually parallel axes, the two joint axes through a fixed bracket are connected to each other and the links that touch each other tangentially, in the Roll swivel movement on each other in a circular arc. The links are operated by the Shoulder from tension elements that are deflected via rollers provided coaxially to the joint axes, so that no change in length of the pulling elements that operate a distant link occurs when a to Shoulder closer limb is pivoted. However, this arrangement has the consequence that the links are not tight can be locked so that the whole mechanics is exposed to the influences of the environment. at Manipulators that are used in dusty environments do the same as with manipulators, which are to be used on underwater vehicles, to a very high maintenance requirement or to an early failure due to the inevitable corrosion and deposits that occur in the Sea water occur. With this known manipulator, a seal could only be made that it is surrounded as a whole with a rubber bellows. However, that would also not turn out to be of any practical use Lead solution because such a rubber bellows is mechanically sensitive and only has a short service life would achieve. Since the mechanical tension elements are particularly endangered by sea water are, a hydraulic actuation is provided in this known device as a rule Here too, however, the joints and other sensitive parts are exposed to the harmful effects of the seawater exposed.

Es ist auch ein Manipulator bekannt (GB-PS 11 48 365), der aus vielen, untereinander gleichen Einzelelementen besteht, die jeweils an einem Ende einen sphärischen gekrümmten Zapfen und am anderen Ende eine sphärisch gekrümmte Bohrung aufweisen. Zapfen und Bohrungen werden ineinandergesteckt und sind durch eine Reihe von parallel zur Längsachse entlang dem Umfang angeordneter Betätigungselemente um Achsen kippbar, die in einer Ebene liegen, die senkrecht zur Längsachse des jeweiligen Einzelelements steht. Ein derartiger Manipulatorarm ist zwar sehr vielseitig krümmbar und schwenkbar, er eignet sich jedoch keinesfalls für Anwendungen in aggressiver oder staubreicher Atmosphäre oder für Unterwasseranwendungen, wenn er nicht mit einem entsprechenden Gummibalg umgeben ist. Der Gummibalg ist jedoch mechanisch wenig widerstandsfähig und begrenzt die Einsatzfähigkeit eines derartigen Manipulators unter Wasser. Darüber hinaus ist dieser Manipulator sehr aufwendig aufgebaut. Bei vereinfachten Ausführungsformen sind die Betätigungselemente nicht alle im Bereich der Schulter vorgesehen, sondern über die ganze Länge des Armes hinweg verteilt. Dadurch ergibt sich ein sehr ungünstiges Verhältnis zwischen Hubkraft und durch dieThere is also a known manipulator (GB-PS 11 48 365), which consists of many individual elements that are identical to one another consists of a spherical curved pin at one end and a spherical pin at the other end have a spherically curved bore. Spigots and holes are plugged into one another and are by a series of actuating elements arranged parallel to the longitudinal axis along the circumference Tiltable axes that lie in a plane that is perpendicular to the longitudinal axis of the respective individual element stands. Such a manipulator arm can indeed be bent and pivoted in a very versatile manner, but it is suitable never for use in an aggressive or dusty atmosphere or for underwater applications, if it is not surrounded by an appropriate rubber bellows. However, the rubber bellows is mechanical not very resistant and limits the usability of such a manipulator under water. In addition, this manipulator has a very complex structure. In simplified embodiments are the actuating elements are not all provided in the shoulder area, but over the entire length of the Distributed away poor. This results in a very unfavorable relationship between the lifting force and the

Lage des Schwerpunktes des Armes bedingten Belastungsmoment Angestrebt wird dagegen, die Betätigungselemente, die die Bewegungen erzeugen, im Bereich der Schulter vorzusehen.Position of the center of gravity of the arm-related load moment, on the other hand, the aim is to move the actuating elements, that generate the movements to be provided in the shoulder area.

Es ist ferner ein Manipula'or bekannt (US-PS 33 81485), bei dem ebenfalls die die Bewegungen erzeugenden, Betätigungselemente sich nicht nur im Bereich der Schulter, sondern über den gesamten Manipulator hinweg verteilt befinden. Die Antriebselemente sind teils innerhalb der Glieder vorgesehen, teils unmittelbar an den Gelenken angeordnet Der Aufwand für die Abdichtung ist relativ groß, um die Hydraulikleitungen zur Speisung der die Bewegungen erzeugenden Antriebselemente, um die Gelenke herumzuführen, da auf Schlauchleitungen wegen deren Anfälligkeit verziehtet werden soll. Auch bei diesem Manipulator muß das an dem Drehgelenk, an dem der Arm mit der Schulter schwenkbar verbunden ist, ei zeugte Drehmoment zusätzlich zu der Belastung durch die durchzuführende Arbeit noch das Drehmoment aufnehmen; das durch das Gewicht des Manipulatorarmes und dessen relativ weit vom Drehgelenk entfernten Schwerpunkt gegeben ist. Wegen der weit vom Schultergelenk entfernten Hydraulikmotoren ist der Schwerpunkt ungünstig weit von der Schulter entfernt. Außerdem stehen die Hydraulikmotoren über den Umriß der Glieder nach außen vor, was insbesondere bei Unterwasseranwendungen zu erheblichen Schwierigkeiten führen kann, wenn sich diese Vorsprünge in Leinen, Trossen, Netzen od. dgl. verfangen.A manipulator is also known (US-PS 33 81485), in which the movements generating, Actuating elements are not only located in the shoulder area, but across the entire manipulator are distributed across the world. The drive elements are partly provided within the links, partly directly arranged at the joints The effort for the seal is relatively great to the hydraulic lines to feed the drive elements generating the movements in order to guide the joints around, there on hose lines due to their susceptibility to be distorted. This manipulator must also the torque produced at the swivel joint at which the arm is pivotably connected to the shoulder absorb the torque in addition to the load from the work to be performed; the due to the weight of the manipulator arm and its center of gravity, which is relatively far away from the swivel joint given is. Because the hydraulic motors are far from the shoulder joint, the center of gravity is unfavorable far from the shoulder. In addition, the hydraulic motors are above the outline of the links to the outside, which lead to considerable difficulties, especially in underwater applications can if these projections get caught in lines, cables, nets or the like.

Schließlich ist auch ein Manipulator bekannt (DT-OS 17 03 844), der mit Arbeitselementen in Form hydraulischer Arbeitszylinder versehen ist, die jeweils im Bereich der Gelenke angeordnet sind, die sie betätigen sollen. Dadurch ist auch bei diesem bekannten Manipulator eine ungünstige Schwerpunktlage relativ zum Schultergelenk unvermeidlich und es bestehen bei Unterwassereinsatz oder Einsatz in aggressiven Medien Nachteile, die durch die Einflüsse auf die längsverschieblichcn, feinbearbeiteten Kolbenstangen durch aggressive Atmosphäre oder durch Kalkablagerungen, Muschelbesatz u. dgl. bedingt sind.Finally, a manipulator is known (DT-OS 17 03 844) with working elements in the form of hydraulic Working cylinder is provided, which are each arranged in the area of the joints that actuate them should. As a result, there is also an unfavorable center of gravity relative to this known manipulator Shoulder joint unavoidable and exist in underwater use or use in aggressive media Disadvantages caused by the influences on the longitudinally displaceable, Finely machined piston rods due to an aggressive atmosphere or limescale deposits, Shell trimmings and the like are conditional.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Manipulator zu schaffen, der sich für längeren, wartungsfreien Finsatz unter Wasser oder in aggressiven Atmosphären eignet und dessen Schwerpunkt nahe an dem Schulter und Arm verbindenden Gelenk liegt.The object of the present invention is to create a manipulator which is suitable for longer, maintenance-free It is suitable for use under water or in aggressive atmospheres and its center of gravity is close to the joint connecting the shoulder and arm.

Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einem Manipulator der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch, daß sämtliche Glieder einschließlich Schulter steifwandig ummantelt und hermetisch nach außen abgeschlossen sind, daß die Glieder durch einachsige, allein durch Drehdichtungen nach außen abgedichtete Gelenke miteinander verbunden sind, die als koaxiale, gegeneinander drehbar gelagerte und abge- 5.-, stützte Hohlwellen ausgebildet sind, und daß zur Bewegungsübertragung von den in der Schulter untergebrachten Antriebselementen zu den von der Schulter entfernteren Gliedern innerhalb der Glieder die beiden Gelenke aim Ende jedes dieser Zwischenglieder miteinander verbindenden Zugelemente, insbesondere Endlostriebe, vorgesehen sind und zur Bewegungsübertragung von Glied zu Glied durch die Gelenke hindurch jeweils eine der Hohlwellen verwendet ist.This object is achieved according to the invention on the basis of a manipulator of the type mentioned at the beginning in that all links including the shoulder are sheathed with rigid walls and are hermetically sealed are closed on the outside that the links are sealed to the outside by uniaxial, rotary seals alone Joints are connected to one another, which are supported as coaxial, mutually rotatable and 5.-, supported hollow shafts are formed, and that for the transmission of motion from the housed in the shoulder Drive elements to the links more distant from the shoulder within the links the two Joints at the end of each of these intermediate links connecting tension elements, in particular endless drives, are provided and for the transmission of motion from link to link through the joints one of the hollow shafts is used in each case.

Vorteile eines erfindungsgemäßen Manipulators liegen darin, daß sowohl eine günstige Schwerpunktslage auf Grundi der Unterbringung aller Antriebselemente in der Schulter als auch eine steifwandige Ummantelung und ein hermetischer Verschluß aller Glieder nacri außen hin gleichzeitig verwirklicht sind. Dadurch ist auch ein langzeitiger, wartungsfreier Einsatz uniei Wasser oder in aggressiven Atmosphären möglich. Von Vorteil ist ferner, daß auf diese Weise ein sehr glattflächiges Äußeres des Manipulators erreicht wird, wodurch die Gefahr des Verhängens in Leinen, Trosser oder Netzen vermindert ist. Auch die Beeinträchtigungen durch Ansetzen von Muscheln, durch Ablagerungen oder durch Korrosionserscheinungen sind gering da keine längsverschieblichen Elemente derartigen Einflüssen ausgesetzt sind. Die Übertragung der Bewegungen erfolgt rein mechanisch und daher sehr zuverlässig und mit gutem Wirkungsgrad. Der Aufwand ist dabei denkbar gering. Die gefundene Lösung der Kraftübertragung zu von der Schulter entfernteren Gliedern isi verblüffend einfach und betriebssicher.Advantages of a manipulator according to the invention are that both a favorable center of gravity due to the accommodation of all drive elements in the shoulder as well as a stiff-walled covering and a hermetic closure of all links nacri are realized on the outside at the same time. As a result, long-term, maintenance-free use is also uniei Water or in aggressive atmospheres. Another advantage is that in this way a very smooth surface Exterior of the manipulator is reached, reducing the risk of getting caught in lines, hawsers or networks is reduced. Also the impairments caused by the attachment of mussels, by deposits or due to the appearance of corrosion are minor as there are no longitudinally displaceable elements of this kind are exposed. The movements are transmitted purely mechanically and therefore very reliably and with good efficiency. The effort involved is extremely low. The power transmission solution found to links more distant from the shoulder is amazingly simple and reliable.

Das Umsetzen der Hubbewegung der Arbeitskolben in eine Drehbewegung kann unterschiedlich vorgenommen sein. Beispielsweise kann an den Arbeitskolben eine Zahnstange befestigt sein, die mit einem Zahnrad kämmt. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist dagegen zum Umsetzen der Hubbewegung in eine Drehbewegung je ein an dem Kolben befestigtes und über Rollen geführtes Zugelement verwendet. Bei diesen Zugelementen kann es sich um endlich oder endlose Ketten-, Bänder- oder Riementriebe handeln.The conversion of the stroke movement of the working piston into a rotary movement can be carried out in different ways be. For example, a toothed rack with a toothed wheel can be attached to the working piston combs. In preferred embodiments of the invention, however, is to implement the lifting movement in a rotary movement uses a pulling element attached to the piston and guided over rollers. at these tension elements can be finite or endless chain, belt or belt drives.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Manipulators besteht darin, daß er sehr einfach abgedichtet und gegen die zerstörerischen Einflüsse aggressiver Medien, insbesondere von Seewasser, geschützt werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform de: Erfindung sind daher alle Abdichtungen nach außen al< Drehdichtung ausgebildet, was konstruktiv einfach isi und zu hoher Betriebssicherheit wegen zuverlässig eingehaltener Abdichtung führt.A particular advantage of the manipulator according to the invention is that it is very easily sealed and protected against the destructive influences of aggressive media, especially seawater can. In a preferred embodiment of the invention, all seals to the outside are therefore al < Rotary seal formed, which is structurally simple and too high operational safety due to reliably adhered to Sealing leads.

Die geschlossenen Gehäuse, als die die Glieder aus gebildet sind, sind bevorzugt abgedichtet und mit Flüs sigkeit gefüllt. Die Flüssigkeitsfullung sorgt wegen dei Inkompressibilität der Flüssigkeit für eine Abstützung des Gehäuses gegenüber dem Außendruck und verhin dert, wenn für einen inneren Überdruck gesorgt wird auch bei Leckagen das Eindringen von aggressiven Me dien, beispielsweise von Wasser oder Seewasser. Be einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Er findung ist daher eines der Gehäuse mit einem außen druckgesteuerten Druckangleicher versehen, der in Gehäuse stets einen über dem Außendruck liegender Druck aufrechterhält, und es sind die Innenräume de Gehäuse über die Gelenke miteinander verbunden. E genügt daher ein einziger Druckangleicher, um in samt liehen Gehäusen den gleichen Überdruck aufrechtzuer halten. Dabei ist der Überdruck gegenüber den Außendruck so gewählt, daß er größer ist als die maxi mal mögliche Differenz des statischen Druckes zwi sehen Druckangleicher und am weitesten von den Druckangleicher entfernten Ende eines Gliedes bei ge strecktem Manipulator. Dadurch wird erreicht, dal auch bei vertikal nach unten gestrecktem Manipulato das unterste Ende eines Gliedes gegenüber dem umge benden Wasser noch einen Restüberdruck aufweist, si daß das Eindringen von Wasser unter allen Betriebs umständen sicher verhindert ist. Der Druckangleiche besteht im einfachsten Fall aus einem bewegbarei Glied, das einerseits vom Außendruck und andererseit vom Innendruck beaufschlagt ist. Sind die dem Außen druck ausgesetzte Fläche und die dem Innendruck aus gesetzte Fläche gleich groß, dann ist zum ErzeugeiThe closed housings, as which the links are formed from, are preferably sealed and with fluids filled with liquid. The fluid filling takes care of the Incompressibility of the fluid for support of the housing against the external pressure and prevented if an internal overpressure is provided the penetration of aggressive media such as water or seawater even in the event of leaks. Be A particularly preferred embodiment of the invention is therefore one of the housings with an outside provided pressure-controlled pressure equalizer, which in the housing is always one above the external pressure Maintains pressure, and the interiors of the housing are connected to one another via the joints. E. A single pressure equalizer is therefore sufficient to maintain the same overpressure in all of the housings keep. The overpressure compared to the external pressure is chosen so that it is greater than the maxi times possible difference in static pressure between pressure equalizers and farthest from the Pressure equalizer at the distal end of a link with the manipulator extended. This achieves that even if the manipulato is stretched vertically downwards, the lowest end of a link compared to the vice versa benden water still has a residual overpressure, si that the ingress of water under all operation circumstances is certainly prevented. In the simplest case, the pressure equalization consists of a movable element Member that is acted upon on the one hand by external pressure and on the other hand by internal pressure. Are they to the outside The area exposed to pressure and the area exposed to the internal pressure are the same size, then it is to be produced

;ines inneren Überdrucks eine den Außendruck unterstützende Feder vorgesehen. Auf diese denkbar einfache und dabei sehr betriebssichere Weise ist erreicht, daß sich selbsttätig stets ein innerer Überdruck aufrechterhält, wobei die Druckdifferenz durch die Feder oder das Druckverhältnis durch das Verhältnis der dem Außendruck bzw. der dem Innendruck ausgesetzten Flächen festgelegt werden kann. Wegen der Inkompressibilität der Flüssigkeit braucht der Druckangleicher nur sehr geringe Wege zurückzulegen. Als Druckangleicher kann beispielsweise ein verschiebbarer Kolben, oder, wie bevorzugt vorgesehen, eine von einer Rollmembran gehaltene Platte verwendet sein.; Ines internal overpressure one supporting the external pressure Spring provided. In this very simple and very reliable way it is achieved that an internal overpressure is always maintained automatically, the pressure difference being caused by the spring or the pressure ratio by the ratio of those exposed to the external pressure or those exposed to the internal pressure Areas can be set. Because of the incompressibility the pressure equalizer only needs to cover a very short distance to the liquid. As a pressure equalizer can, for example, a displaceable piston, or, as preferably provided, one of one Rolling membrane held plate can be used.

Bei jedem Manipulator kann es vorkommen, daß sich das Werkzeug oder die Hand an dem zu bearbeitenden Objekt verfängt. Ein Bagger, der über große Kraftreserven verfügt, kann das Werkzeug wieder losreißen. Außerdem kann ohne weiteres eine Hilfsperson beim Lösen des Werkzeuges behilflich sein. Schließlich spielt es, abgesehen von dem Zeitbedarf und damit von wirtschaftlichen Gesichtspunkten, keine Rolle, ob sich das Werkzeug schneller oder langsamer wieder befreien läßt. Ist dagegen der Manipulator an einem Unterwasserfahrzeug befestigt, so kann das Hängenbleiben nicht nur relativ leicht auftreten, weil die Kraft zum Losreißen nicht sehr groß sein kann, weil sich das Fahrzeug nirgends abstützen kann, sondern es kann auch eine gefährliche Lage dadurch auftreten, wenn der Manipulator sich nicht vom Fahrzeuginneren aus und nicht relativ rasch lösen läßt Eine Hilfe von außen ist normalerweise nicht zu erwarten und es ist die Tauchzeit des Unterwasserfahrzeuges wegen des begrenzten Luft- und Energievorrats sehr beschränkt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher der Manipulator an dem Unterwasserfahrzeug vom Fahrzeuginneren aus rasch lösbar befestigt; es ist insbesondere als leicht lösbarer Verschluß eine Anschlußplatte vorgesehen, an der eine Abwurfvorrichtung angebracht ist, die vom Fahrzeuginneren aus betätigbar ist. Dadurch ist es im Ernstfall möglich, das Fahrzeug vom Manipulator zu trennen und mit dem Fahrzeug aufzusteigen.With every manipulator it can happen that the tool or the hand is on the one to be processed Object caught. An excavator with large reserves of power can tear the tool loose again. In addition, an assistant can readily assist in loosening the tool. Finally plays Apart from the time required and thus from an economic point of view, it does not matter whether that Lets the tool free again faster or slower. On the other hand, it is the manipulator on an underwater vehicle attached, the snagging can not only occur relatively easily because of the force to tear loose cannot be very large because the vehicle has nowhere to support itself, but it can also be one dangerous situation occur when the manipulator is not from inside the vehicle and not relative can be solved quickly. Outside help is normally not to be expected and it is the diving time of the underwater vehicle is very limited due to the limited air and energy supply. With a preferred Embodiment of the invention is therefore the manipulator on the underwater vehicle from Vehicle interior from quickly detachable attached; it is in particular a connection plate as an easily detachable closure provided, on which a throwing device is attached, which can be actuated from inside the vehicle is. This makes it possible in an emergency to separate the vehicle from the manipulator and with the vehicle to ascend.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigtFurther details and configurations of the invention emerge from the following description two embodiments shown in the drawing. It shows

F i g. 1 eine perspektivische, schematische, Außenansicht eines erfindungsgemäßen Manipulators, der fünf Freiheitsgrade (fünf verschiedene Schwenkachsen) aufweist, F i g. 1 is a perspective, schematic, external view of a manipulator according to the invention, the five Has degrees of freedom (five different swivel axes),

F i g. 2 einen Schnitt durch die Schulter des Manipulators nach F i g. 1 in der durch die Schwenkachse der Schulter und die Schwenkachse des Oberarmes definierten Ebene in stark schematisierter Darstellung,F i g. 2 shows a section through the shoulder of the manipulator according to FIG. 1 in the through the pivot axis of the Shoulder and the pivot axis of the upper arm defined plane in a highly schematic representation,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch Oberarm, Unterarm und Hand, ebenfalls in stark schematisierter Darstellung, dieF i g. 3 a longitudinal section through the upper arm, forearm and hand, also in a highly schematic representation, the

F i g. 4 und 5 in schematisierter Darstellung die Seitenansicht und die Draufsicht eines vereinfachten Manipulators mit drei Freiheitsgraden undF i g. 4 and 5, in a schematic representation, the side view and the top view of a simplified manipulator with three degrees of freedom and

F i g. 6 einen Schnitt durch einen Druckangleicher.F i g. 6 shows a section through a pressure equalizer.

An einem Druckkörper 1 eines im übrigen nicht dargestellten Unterwasserfahrzeugs ist eine Anschlußplatte 2 so angebracht daß sie vom Inneren des Fahrzeugs aus abgestoßen werden kann. Durch die Anschlußplatte 2 verlaufen nicht dargestellte Energieleitungen, die zu einer als Gehäuse ausgebildeten Schulter 3 geführt sind. Die Schulter 3 isil an zwei an der Anschlußplatte 2 befestigten Lagerstreben 4 und 5 um eine Achse 6 schwenkbar gelagert. Die Schulter 3 weist eine etwa quaderförmige Gestalt auf. Im Bereich ihres einen Endes ist ein Oberarm 7 angelenkt der um eine zur Achse 6 senkrechten Schwenkachse 8 verschwenkbar ist. Der Oberarm 7 umfaßt zwei Gehäuse 9 und 10, die durch eine Querplatte 11 miteinander verbunden sind. Die Querplatte 11 ergibt eine Versteifung des Oberarmes 7. Die Gehäuse 9 und 10 weisen die Gestalt eines langge-ίο streckten, im Querschnitt rechteckigen Prismas auf, dessen Enden zylindermantelförmig gerundet sind. Dabei fällt die Achse des Zylindermantels etwa mit der Schwenkachse 8 bzw. einer am entgegengesetzten Ende vorgesehenen Schwenkachse 12 zusammen.
An dem Oberarm 7 ist um die Schwenkachse 12 schwenkbar ein Unterarm 13 angebracht, der zwischen die Enden der Gehäuse 9 und 10 eingreift Der Unterarm 13 weist die Gestalt eines an den Enden zylindermantelförmig abgerundeten Quaders auf, dessen der Schwenkachse 12 abgewandtes Ende gabelförmig ausgebildet ist. Im Bereich dieser Gabel ist eine weitere Schwenkachse 14 vorgesehen, um die eine Hand 15 oder ein Werkzeug schwenkbar ist Das freie Ende der Hand 15 ist als Gabel 16 ausgebildet die um eine zur Schwenkachse 14 senkrechte Achse 17 drehbar ist. Die Schwenkachsen 8,12 und 14 sind bevorzugt zueinander parallel angeordnet.A connection plate 2 is attached to a pressure body 1 of an underwater vehicle, otherwise not shown, in such a way that it can be pushed off from inside the vehicle. Power lines (not shown) run through the connection plate 2 and are led to a shoulder 3 designed as a housing. The shoulder 3 is mounted pivotably about an axis 6 on two bearing struts 4 and 5 fastened to the connection plate 2. The shoulder 3 has an approximately cuboid shape. In the area of its one end, an upper arm 7 is articulated, which can be pivoted about a pivot axis 8 perpendicular to the axis 6. The upper arm 7 comprises two housings 9 and 10 which are connected to one another by a transverse plate 11. The transverse plate 11 results in a stiffening of the upper arm 7. The housings 9 and 10 have the shape of an elongated prism with a rectangular cross-section, the ends of which are rounded in the shape of a cylinder jacket. The axis of the cylinder jacket coincides approximately with the pivot axis 8 or a pivot axis 12 provided at the opposite end.
A lower arm 13 is attached to the upper arm 7 so as to be pivotable about the pivot axis 12 and engages between the ends of the housings 9 and 10. The lower arm 13 has the shape of a rectangular parallelepiped at the ends with a cylinder jacket-shaped rounded end, the end of which facing away from the pivot axis 12 is fork-shaped. In the area of this fork a further pivot axis 14 is provided around which a hand 15 or a tool can be pivoted. The free end of the hand 15 is designed as a fork 16 which can be rotated around an axis 17 perpendicular to the pivot axis 14. The pivot axes 8, 12 and 14 are preferably arranged parallel to one another.

Der in F i g. 1 dargestellte Manipulator weist also fünf Achsen oder Freiheitsgrade auf. Er gestattet die Vornahme auch relativ komplexer Bewegungen und bestreicht einen Bereich, der durch den Schwenkwinkel der Schulter 3 und die Kreisfläche begrenzt ist, deren Radius gleich der gestreckten Länge vom Oberarm, Unterarm und Hand ist Von außerhalb betrachtet führt dieser Manipulator nur Schwenkbewegungen aus, jedoch keinerlei Schiebebewegungen. Es können daher sämtliche Abdichtungen nach außen hin ais Drehdichtungen ausgeführt sein.The in F i g. 1 illustrated manipulator thus has five axes or degrees of freedom. He allows that Carrying out relatively complex movements and sweeps an area that is determined by the swivel angle the shoulder 3 and the circular area is limited, the radius of which is equal to the straight length of the upper arm, Forearm and hand is Viewed from the outside, this manipulator only performs swiveling movements, however no sliding movements. All seals to the outside can therefore be used as rotary seals be executed.

In dem Gehäuse der Schulter 3 ist für jede Schwenkachse ein Hydraulikarbeitszylinder 18 bis 22 untergebracht. Der Arbeitszylinder 18 ist zusammen mit seinem Kolben 23 der Schwenkachse 8 zugeordnet. Der Arbeitszylinder 19 ist mit seinem Kolben 24 der Schwenkachse 12 zugeordnet Der Arbeitszylinder 20 ist mit seinem Kolben 25 der Achse 17 zugeordnet. Der Arbeitszylinder 21 ist mit seinem Kolben 26 der Schwenkbewegung der Schulter 3 um die Achse 6 zugeordnet. Schließlich ist der Arbeitszylinder 22 mit seinem Kolben 27 der Schwenkachse 14 zum Schwenken so der Hand 15 zugeordnet An den Enden der Kolben 23 bis 27 sind Spannbänder 28 bis 32 fest angebracht die bei der Hin- und Herbewegung der Kolben entsprechend mitgenommen werden. Die Spannbänder kön nen auch als Riemen oder Kettentriebe ausgebildet sein. Es können endlose oder eine bestimmte Länge aufweisende Triebe hierfür verwendet sein. In den einen Endbereich der Schulter 3 ist in dem Gehäusf eine feststehende Achse 33 vorgesehen, auf der fün Umlenkrollen 34 bis 38 drehbar gelagert sind, um dii die Spannbänder 28 bis 32 herumgeführt sind. An den entgegengesetzten Ende des Gehäuses der Schulter : ist ein Bolzen 39 vorgesehen, der nach außen übersteh und dessen Längsachse die Schwenkachse 8 ist De Bolzen 39 ist in den Gehäusen 9 und 10 des Oberarme 6s 7 befestigt. Um den Bolzen 39 schwenkbar gelagei sind Umlenkroller. 40 bis 44 vorgesehen, über die di Spannbänder 28 bis 32 geführt sind. Die Bewegung de Kolben 23 bis 27 wird durch die Spannbänder 28 bis 3In the housing of the shoulder 3, a hydraulic working cylinder 18 to 22 is accommodated for each pivot axis. The working cylinder 18 is assigned to the pivot axis 8 together with its piston 23. Of the Working cylinder 19 is assigned with its piston 24 to pivot axis 12. Working cylinder 20 is assigned to the axis 17 with its piston 25. The working cylinder 21 is with its piston 26 of the Pivoting movement of the shoulder 3 about the axis 6 is assigned. Finally, the working cylinder 22 is with his Pistons 27 of the pivot axis 14 for pivoting so assigned to the hand 15 At the ends of the pistons 23 to 27, tightening straps 28 to 32 are fixedly attached, which correspond to the reciprocating movement of the pistons get picked up. The tensioning straps can also be designed as belts or chain drives be. Endless drives or drives having a certain length can be used for this purpose. In the an end region of the shoulder 3 is provided in the housing a fixed axis 33 on which five Deflection rollers 34 to 38 are rotatably mounted, around which the tensioning straps 28 to 32 are guided. To the opposite end of the housing of the shoulder: a bolt 39 is provided which protrudes outwards and the longitudinal axis of which is the pivot axis 8. The bolt 39 is in the housings 9 and 10 of the upper arm 6s 7 attached. To the bolt 39 pivotable gelagei are pulleys. 40 to 44 are provided, over which the tensioning straps 28 to 32 are guided. The movement de Pistons 23 to 27 are held in place by tightening straps 28 to 3

in eine Drehbewegung der Umlenkrollen 40 bis 44 umgesetzt. Die Umlenkrolle 40 ist mit einem Lagerzapfen des Gehäuses 9 des Oberarmes 7 starr verbunden, der in dem Gehäuse der Schulter 3 drehbar und abgedichtet gelagert ist. Dieser Lagerzapfen des Gehäuses 9 ist hohl. Auf der anderen Seite der Schulter 3 ist das Gehäuse IO über einen entsprechenden Lagerzapfen drehbar und abgedichtet in der Schulter 3 gelagert.converted into a rotary movement of the deflection rollers 40 to 44. The pulley 40 is provided with a bearing journal of the housing 9 of the upper arm 7, which is rotatable and sealed in the housing of the shoulder 3 is stored. This journal of the housing 9 is hollow. On the other side of the shoulder 3 is the housing IO rotatably and sealedly mounted in the shoulder 3 via a corresponding bearing journal.

Die der Umlenkrolle 40 benachbarte Umlenkrolle 41 ist auf einer Hohlwelle 45 drehfest befestigt, die durch die Umlenkrolle 40 und den Lagerzapfen des Gehäuses 9 hindurchgeführt ist und an ihrem im Gehäuse 9 befindlichen Ende eine Rolle 46 trägt.The deflecting roller 41 adjacent to the deflecting roller 40 is fastened in a rotationally fixed manner on a hollow shaft 45 which is driven by the pulley 40 and the bearing pin of the housing 9 is passed through and is located in the housing 9 End of a roller 46 carries.

Die der Umlenkrolle 41 benachbarte Umlenkrolle 42 ist auf dem einen Ende einer Hohlwelle 47 drehfest angebracht, die sich durch die Hohlwelle 45 hindurch erstreckt und an ihrem äußeren, im Gehäuse 9 befindlichen Ende e:ine Rolle 48 trägt, die ebenfalls drehfest an der Hohlwelle 47 befestigt ist. Die Hohlwelle 47 ist auf dem Bolzen 39 gelagert; die Hohlwelle 45 ist auf der Hohlwelle 47 und/oder in dem Lagerzapfen des Gehäuses 9 drehbar gelagert.The deflecting roller 42 adjacent to the deflecting roller 41 is non-rotatably attached to one end of a hollow shaft 47, which extends through the hollow shaft 45 and is located on its outer part in the housing 9 End e: carries a roller 48 which is also fastened to the hollow shaft 47 in a rotationally fixed manner. The hollow shaft 47 is open mounted on the bolt 39; the hollow shaft 45 is on the hollow shaft 47 and / or in the bearing journal of the housing 9 rotatably mounted.

Die Umlenkrolle 43 ist auf dem Bolzen 39 frei drehbar gelagert. Die Umlenkrolle 44 schließlich ist auf einer Hohlwelle 49 aufgekeilt, die sich durch den Lagerzapfen des Gehäuses 10 hindurch erstreckt und auf dem Beizen 39 drehbar gelagert ist. An dem äußeren Ende der Hohlwelle 49 ist eine Rolle 50 innerhalb des Gehäuses 10 angebracht.The deflection roller 43 is mounted on the bolt 39 so that it can rotate freely. The pulley 44 is finally open a hollow shaft 49 which extends through the bearing journal of the housing 10 and is keyed is rotatably mounted on the pickling 39. At the outer end of the hollow shaft 49, a roller 50 is inside of the housing 10 attached.

Zum Schwenken der Schulter 3 um die Achse 6 ist das die Schulter 3 umschließende Gehäuse an dem der Schwenkachse 8 benachbarten Ende mit einem feststehenden Zapfen 51 versehen, der in der Lagerstrebe 4 drehbar gelagert ist. Am entgegengesetzten Ende ist an der Lagerstrebe 5 ein Zapfen 52 starr befestigt, der in der Stirnwand des Gehäuses der Schulter 3 drehbar gelagert ist und an dessen innerhalb der Schulter 3 befindlichen Ende ein Kegelrad 53 aufgekeilt ist. Dieses Kegelrad 53 kämmt mit einem weiteren Kegelrad 54, das an der Umlenkrolle 37 starr angebracht ist, die ihrerseits um die Achse 33 drehbar ist. Bei einem Arbeitshub des Kolbens 26 wird das Spannband 31 bewegt und dreht die Umlenkrolle 37 und damit das Kegelrad 54. Das Kegelrad 54 wälzt sich auf dem feststehenden Kegelrad 53 ab und verschwenkt dadurch die Schulter 3 um die Achse 6.To pivot the shoulder 3 about the axis 6, the housing enclosing the shoulder 3 is on which the Pivot axis 8 adjacent end is provided with a fixed pin 51, which is in the bearing strut 4 is rotatably mounted. At the opposite end, a pin 52 is rigidly attached to the bearing strut 5, which in the end wall of the housing of the shoulder 3 is rotatably mounted and located on its inside the shoulder 3 The end of a bevel gear 53 is keyed. This bevel gear 53 meshes with another bevel gear 54, which is rigidly attached to the deflection roller 37, which in turn is rotatable about the axis 33. During a working stroke of the piston 26, the tensioning band 31 is moved and turns the pulley 37 and thus the bevel gear 54. The bevel gear 54 rolls on the stationary bevel gear 53 and thereby pivots the shoulder 3 about the axis 6.

Mit der Schwenkachse 12 zusammen fällt die Achse eines Bolzens 55, der mit seinen Enden an der jeweils nach außen gekehrten Wand der Gehäuse 9 und 10 befestigt ist Um den Bolzen 55 ist eine Hohlwelle 56 drehbar, an deren einem Ende eine Rolle 57 innerhalb des Gehäuses 9 und an deren anderem Ende eine RolleWith the pivot axis 12 coincides with the axis of a bolt 55, which with its ends on the respective the outward-facing wall of the housing 9 and 10 is attached. Around the bolt 55 is a hollow shaft 56 rotatable, at one end a roller 57 within the housing 9 and at the other end a roller

58 innerhalb des Unterarmes 13 drehfest befestigt sind. An dem Gehäuse des Unterarmes 13 ist an der dem Gehäuse 9 zugewandten Seite ein hohler Lagerzapfen58 are non-rotatably attached within the forearm 13. On the housing of the forearm 13 is on the Housing 9 facing side a hollow bearing pin

59 vorgesehen, der einerseits in dem Gehäuse 9 abgedichtet drehbar gelagert ist und der andererseits auf der Hohlwelle 56 drehbar gelagert sein kann. An diesen starr mit dem Gehäuse des Unterarmes 13 verbundenen Lagerzapfen 59 ist innerhalb des Gehäuses 9 eine Rolle 60 drehfest befestigt. Die Rollen 57 und 60 stehen über Endlostriebe, beispielsweise Riemen oder Ketten 61 bzw. 62 mit den Rollen 48 bzw. 46 in Wirkverbindung. Durch die Endlostriebe 61 und 62 wird die Drehbewegung der Rollen 46 und 48 auf die Rollen 60 und 57 übertragen. Die Drehbewegung der Rolle 60 ist gleichzeitig eine Schwenkbewegung des Unterarmes 13 um die Schwenkachse 12.59 is provided, which on the one hand is mounted rotatably sealed in the housing 9 and on the other hand the hollow shaft 56 can be rotatably mounted. At this rigidly connected to the housing of the forearm 13 A roller 60 is fastened in a rotationally fixed manner within the housing 9. The rollers 57 and 60 are standing Via endless drives, for example belts or chains 61 and 62, in operative connection with rollers 48 and 46, respectively. By the endless drives 61 and 62, the rotary movement of the rollers 46 and 48 on the rollers 60 and 57 transferred. The rotary movement of the roller 60 is at the same time a pivoting movement of the forearm 13 about the pivot axis 12.

Auf dem Bolzen 55 ist außerdem eine Hohlwelle 63 drehbar gelagert, die innerhalb des Gehäuses 10 eine Rolle 64 und innerhalb des Unterarmes 13 eine Rolle 65 trägt, die beide mit der Hohlwelle 63 drehfest verbunden sind. Über einen Endlostrieb 66 sind die Rollen 64 und 65 mit der Rolle 50 in Wirkverbindung. Das Gehäuse des Unterarmes 13 ist im Gehäuse 10 über einen entsprechenden Lagerzapfen drehbar und abgedichtet gelagert.On the bolt 55, a hollow shaft 63 is also rotatably mounted, which inside the housing 10 a Roller 64 and within the lower arm 13 carries a roller 65, both of which are non-rotatably connected to the hollow shaft 63 are. The rollers 64 and 65 are in operative connection with the roller 50 via an endless drive 66. The case of the lower arm 13 is rotatable and sealed in the housing 10 via a corresponding bearing pin stored.

ίο Die Schwenkachse 14 ist durch einen Bolzen 67 verkörpert, der in dem gabelförmigen Ende des Gehäuses des Unterarmes 13 befestigt ist. Um diesen Bolzen 67 ist eine Hohlwelle 68 drehbar gelagert, die an ihrem in dem Unterarm 13 befindlichen Ende eine Rolle 69 und an ihrem in einem zylinderförmigen Teil der Hand 15 befindlichen Ende ein Kegelrad 70 trägt. Über einen Endlostrieb 71 innerhalb des Unterarmes 13 wird die Drehbewegung der Rolle 58 auf die Rolle 69 und damit auf das Kegelrad 70 übertragen.ίο The pivot axis 14 is embodied by a bolt 67, which is fastened in the fork-shaped end of the housing of the forearm 13. Around this bolt 67 a hollow shaft 68 is rotatably mounted, which at its end located in the forearm 13 has a roller 69 and at its end located in a cylindrical part of the hand 15, a bevel gear 70 carries. About a Endless drive 71 within the forearm 13 is the rotational movement of the roller 58 on the roller 69 and thus transferred to the bevel gear 70.

Über einen Endlostrieb 72 innerhalb des Unterarmes 13 steht die Rolle 65 in Wirkverbindung mit einer Rolle 73, die an einem Lagerzapfen 74 drehfest befestigt ist, der seinerseits mit einem oberen Handgehäuse 75 starr verbunden ist. Durch Drehung der Rolle 73 wird somit die Hand 15 um die Schwenkachse 14 geschwenkt.The roller 65 is in operative connection with a roller via an endless drive 72 within the forearm 13 73, which is non-rotatably attached to a bearing pin 74, which in turn is rigid with an upper hand housing 75 connected is. By rotating the roller 73, the hand 15 is thus pivoted about the pivot axis 14.

In dem oberen Handgehäuse 75 ist koaxial zur Achse 17 ein mit dem Kegelrad 70 kämmendes Kegelrad 76 drehbar gelagert. Das Kegelrad 76 ist mit einem unteren Handgehäuse 77 starr verbunden, das gegenüber dem oberen Handgehäuse 75 um die Achse 17 schwenkbar ist. Diese Schwenkbewegung wird durch die über den Endlostrieb 71 übertragene Drehbewegung des Kegelrades 70 und damit des Kegelrades 76 erzeugt.In the upper hand-held housing 75 is a bevel gear 76 which meshes with the bevel gear 70, coaxially to the axis 17 rotatably mounted. The bevel gear 76 is rigidly connected to a lower hand housing 77, the opposite the upper hand housing 75 is pivotable about the axis 17. This pivoting movement is through the rotary movement of the bevel gear 70 and thus of the bevel gear 76 transmitted via the endless drive 71 generated.

Statt der Drehbewegung um die Achse 17 über den Endlostrieb 71 und die mit ihm in Wirkverbindung stehenden Glieder kann beispielsweise auch eine öffnungs- und Schließbewegung der Gabel 16 oder andere Bewegungen von Werkzeugen erzeugt werden. Ebenso könnte hierfür auch ein sechstes inneres Antriebssystem in gleicher Weise verwendet werden, wenn auf die Schwenkbewegung um die Achse 17 nicht verzichtet werden kann.Instead of the rotary movement about the axis 17 via the endless drive 71 and those in operative connection with it Links can, for example, also be an opening and closing movement of the fork 16 or others Movements of tools are generated. A sixth internal drive system could also be used for this purpose can be used in the same way if the pivoting movement about the axis 17 is not dispensed with can be.

Durch das Betätigen der Arbeitszylinder 18 bis 22 lassen sich also in der beschriebenen Weise sämtliche Schwenkbewegungen um die Achsen 6, 8, 12, 14 und 17 jeweils unabhängig voneinander erzeugen. Dabei ist die Schulter 3 nicht durch das Gewicht von Kraftgliedern belastet, die in den Armen oder der Hand vorgeseher sind, sondern es sind sämtliche Kraftglieder, nämlicl· die hydraulischen Arbeitszylinder 18 bis 22 mit dei Kolben 23 bis 27 innerhalb der Schulter 3 unterge bracht.By actuating the working cylinders 18 to 22, all of the Swivel movements around axes 6, 8, 12, 14 and 17 generate each independently. The shoulder 3 is not affected by the weight of power links burdened, which are provided in the arms or the hand, but it is all power links, namely the hydraulic working cylinders 18 to 22 with dei pistons 23 to 27 below the shoulder 3 brings.

Ein in gleicher Weise aufgebauter und wirkender, jeAn equally structured and effective, ever

doch vereinfachter Manipulator ist in den F i g. 4 und schematisch dargestellt. Es handelt sich hierbei ui einen Manipulator mit drei Freiheitsgraden. Die einze nen Glieder sind mit denselben Bezugszeichen vers< hen wie bei der in den F i g. 1 bis 3 beschriebenen Au führungsform. Es ist also an dem Druckkörper 1 d Anschlußplatte 2 angebracht, die über die Lagerstrebe 4 und 5 die Schulter 3 trägt. Dabei ist die Schulter wieder um die Achse 6 schwenkbar. An der Schulter ist um die zur Achse 6 senkrechte Schwenkachse 8 e Arm 81 schwenkbar, der nicht in Ober- und Unterer unterteilt ist und an dessen Ende die Schwenkachse vorgesehen ist. Die Schwenkachse 12, die gelenki Verbindung zwischen Ober- und Unterarm, ist weggbut a simplified manipulator is shown in FIGS. 4 and shown schematically. This is a manipulator with three degrees of freedom. The single Nen members are provided with the same reference numerals as in the case of the FIGS. 1 to 3 described Au leadership style. It is therefore attached to the pressure body 1 d connection plate 2, which is over the bearing strut 4 and 5 shoulder 3 carries. The shoulder can be pivoted about the axis 6 again. On the shoulder is pivotable about the pivot axis 8 e arm 81 perpendicular to the axis 6, which is not in the upper and lower is divided and at the end of which the pivot axis is provided. The pivot axis 12, the gelenki Connection between upper and lower arm is gone

509 648/2509 648/2

Vfr;Vfr;

fallen; der Arm 81 ist über seine ganze Länge hinweg starr. An Stelle der Hand 15 ist um die Schwenkachse 14 ein Greifbügel 82 schwenkbar, der mit dem Gegenbügel 83 zangenartig zusammenwirkt, der ebenfalls um die Achse 14 schwenkbar ist, der jedoch über eine Parallelführung aus einem langen Arm 84 und einem kurzen Arm 85 in seiner Winkellage zur Schulter 3 festgehalten ist.fall; arm 81 is rigid over its entire length. Instead of the hand 15 is around the pivot axis 14 a gripping bracket 82 pivotable, which cooperates with the counter bracket 83 like pliers, which is also around the axis 14 is pivotable, however, via a parallel guide made up of a long arm 84 and a short arm Arm 85 is held in its angular position relative to shoulder 3.

Der lange Arm 84 ist einerseits an der Schulter 3 schwenkbar gelagert, wobei der Abstand dieses Schwenklagers von dem Schwenklager des Armes 81 gleich der wirksamen Länge des kurzen Armes 85 ist, mit dem der lange Arm 84 gelenkig verbunden ist. Der kurze Arm 85 ist außerdem um die Achse 14 schwenkbar. An dem Gegenbügel 83 ist ein Netz oder ein Korb 86 befestigt. Beim Verschwenken des Armes 81 um die Schwenkachse 8 wird gleichzeitig der Greifbügel 82 durch Betätigen eines Kolbens in der vorher beschriebenen Art mitverschwenkt, so daß der öffnungswinkel zwischen den beiden Bügeln 82 und 83 konstant bleibt. Um diesen öffnungswinkel zu verändern, wird der die Schwenkbewegung des Greifbügels 82 um die Schwenkachse 14 erzeugende Arbeitskolben zusätzlich bewegt, !m übrigen entspricht dieser Manipulator in seinen wesentlichen Eigenschaften und Ausführungsmerkmalen dem zuvor beschriebenen Manipulator mit fünf Schwenkachsen. Er eignet, sich insbesondere zur Entnahme von Proben nicht zu festen Materials, zum Bergen von kleineren Teilen, die nicht oder nicht zu fest haften, sowie zum Bergen von Pflanzen oder nicht schnell beweglichen Tieren, wie Muscheln, Schnecken, Korallen u. dgl.The long arm 84 is pivotally mounted on the one hand on the shoulder 3, the distance from this Pivot bearing of the pivot bearing of the arm 81 is equal to the effective length of the short arm 85, with which the long arm 84 is articulated. The short arm 85 is also pivotable about the axis 14. A net or a basket 86 is attached to the counter bracket 83. When pivoting the arm 81 to the Pivot axis 8 is simultaneously the handle 82 by actuating a piston in the previously described Art also pivoted so that the opening angle between the two brackets 82 and 83 remains constant. In order to change this opening angle, the pivoting movement of the gripping bracket 82 about the pivot axis 14 generating working piston is additionally moved, otherwise this manipulator corresponds in its essentials Properties and design features of the previously described manipulator with five Swivel axes. It is particularly suitable for taking samples that are not too solid, for recovery of smaller parts that do not adhere or that do not adhere too firmly, as well as for retrieving plants or not fast moving animals such as mussels, snails, corals and the like.

Um die mit zunehmender Tauchtiefe stark ansteigende Druckbelastung und dadurch möglicherweise bedingte Verformungen zu vermeiden, sind die Gehäuse mit einer geeigneten Flüssigkeit, beispielsweise mit öl gefüllt. Um die Inkompressibilität des Öls zusätzlich auszunutzen und um ein Eindringen von Wasser mit Sicherheit zu vermeiden, ist mindestens ein Druckangleicher 90 vorgesehen.About the pressure load, which increases sharply with increasing diving depth and possibly caused by it To avoid deformation, the housings are to be treated with a suitable liquid, for example with oil filled. To take advantage of the incompressibility of the oil and to prevent water from penetrating To avoid safety, at least one pressure equalizer 90 is provided.

Sind die Gehäuse, wie bevorzugt vorgesehen, untereinander verbunden, dann genügt es, wenn für sämtliche Gehäuse ein gemeinsamer Druckangleicher in irgendeinem der Gehäuse vorgesehen ist. Der Druckangleicher 90 umfaßt ein hohlzylinderförmiges Gehäuse 91, das an einer Stirnseite durch einen Deckel 92 abgeschlossen ist. Der Deckel 92 dient gleichzeitig der Befestigung einer Rollmembran 93, die zwischen das Gehäuse 91 und den Deckel 92 eingeklemmt ist und außerdem eine Abdichtung zwischen diesen beiden Teilen ergibt. Die Rollmembran 93 ist in ihrem zentralen Bereich mit einem Federteller 94 versehen, an dem sich eine Schraubendruckfeder 95 abstützt. Die Schraubendruckfeder 95 stützt sich andererseits an einem Federteller 96 und einer an diesen Federteller anschließenden Flachdichtung 97 ab, die zwischen das Gehäuse 91 und eine Außenwand 9B eines der Glieder des Manipulators eingelegt ist, an der das Gehäuse 91 durch Schrauben 99 befestigt ist. Der Federteller 96 ist in seinem Zentrum mit einer Bohrung 100 versehen, die auch durch die Außenwand 98 hindurchgeführt ist, wodurch der von der Dichtung 97, dem Federteller 96, dem Gehäuse 91 und der Rollmembran 93 mit dem Federteller 94 begrenzte Raum mit dem Außenwasser in Verbindung steht. Die zwischen der Rollmembran 93 und dem Deckel 92 befindliche Kammer steht über nicht dargestellte Bohrungen mit dem Innenraum des Manipulatorgliedes in Verbindung, in das der Druckangleicher 90 eingebaut ist. Der Druck im Innenraum dieses Gliedes ist stets um den Druck größer als der Druck außerhalb, der sich durch die Kraft der Feder 95 geteilt durch die Querschnittsfläche der Rollmembran 93 ergibt. Es ist dadurch sichergestellt, daß unabhängig von der Tauchtiefe stets ein fest eingehaltener Überdruck gegenüber dem Außendruck besteht. Dadurch ist, auch wenn kleine Lecks auftreten sollten, verhindert, daß Wasser in das Innere des Manipulators eindringt. Die ausströmenden Leckmengen werden durch den Flüssigkeitsvorrat ersetzt, der zwischen der Rollmembran 93 und dem Deckel 92 eingeschlossen ist. Derartige Druckangleicher sind an sich bekanntIf the housings are connected to one another, as is preferred, it is sufficient if for all of them Housing a common pressure equalizer is provided in any one of the housings. The pressure equalizer 90 comprises a hollow cylindrical housing 91 which is closed off at one end by a cover 92 is. The cover 92 is used at the same time to attach a rolling diaphragm 93 between the housing 91 and the cover 92 is clamped and also results in a seal between these two parts. The rolling diaphragm 93 is provided in its central area with a spring plate 94 on which a helical compression spring 95 is supported. The helical compression spring 95 is supported on the other hand on a spring plate 96 and a flat seal 97 adjoining this spring plate, which is located between the housing 91 and an outer wall 9B of one of the members of the manipulator is inserted, to which the housing 91 is fastened by screws 99. The spring plate 96 is in his Center provided with a bore 100, which is also passed through the outer wall 98, whereby that of the seal 97, the spring plate 96, the housing 91 and the rolling diaphragm 93 with the spring plate 94 limited space is in communication with the outside water. The between the rolling diaphragm 93 and the The chamber located in the cover 92 is connected to the interior of the manipulator member via bores (not shown) in connection in which the pressure equalizer 90 is built. The pressure in the interior of this limb is always the pressure greater than the pressure outside, which is divided by the force of the spring 95 the cross-sectional area of the rolling diaphragm 93 results. This ensures that regardless of the There is always a fixed overpressure compared to the external pressure. This is, too if small leaks should occur, prevents water from entering the interior of the Manipulator. the Outflowing leakage quantities are replaced by the liquid supply between the rolling diaphragm 93 and the lid 92 is included. Such pressure equalizers are known per se

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Manipulator, especially for underwater vehicles, with a housing (shoulder), at least one arm and at least one hand attached to the end of an arm, the individual links are connected to one another in an articulated or rotatable manner, with drive elements in the form of hydraulic working cylinders with pistons, all of which are housed in the shoulder, and of which actuate the motion-transmitting devices that are completely within the Outlines of the limbs are located and the lifting movements in rotational movements and vice versa comprise converting elements, characterized in that all links (3, 7, 13, 15) including shoulder (3) are sheathed with rigid walls and hermetically sealed from the outside, that the links are connected to one another by uniaxial joints which are sealed to the outside only by rotary seals are connected, which are coaxial, mutually rotatably mounted and supported hollow shafts are designed, and that for the transmission of motion from those housed in the shoulder Drive elements (18 to 27) to the links within the links that are further away from the shoulder (3) Zugelemen- connecting the two joints at the end of each of these intermediate links. te, in particular endless shoots (61,62,66,71,72) are provided and for the transmission of motion from limb to limb through the joints respectively one of the hollow shafts is used.

2. Manipulator according to claim 1, characterized in that for converting the movement into a Rotary movement attached to the piston (23 to 27) and guided via rollers (34 to 38 and 40 to 44) Tension elements (28 to 32) are used.

3. Manipulator according to claim 1 or 2, characterized in that all seals to the outside are designed as rotary seals.

4. Manipulator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the limbs forming Housing sealed and filled with liquid.

5. Manipulator according to one of the preceding claims, characterized in that one of the Housing is provided with an external pressure-controlled pressure equalizer (90) which is always in the housing maintains a pressure above the external pressure, and that the interiors of the housing are connected to each other via the joints.

6. Manipulator according to one of the preceding claims, characterized in that it is attached to the The underwater vehicle (1) is fastened quickly and detachably from the interior of the vehicle, and that in particular A connection plate (2) is provided as an easily detachable connection, to which a release device is attached which can be actuated from inside the vehicle.