DE2954649C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Master-Slave- Manipulator gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Master-Slave-Manipulator dieser Art ist aus der DE-OS 15 31 167 bekannt. Der Slave-Arm dieses Manipulators weist, wie die weiter unten beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Manipulators, drei teleskopisch ineinander angeordnete Armabschnitte auf. Die Bewegungsübertragungsverbindung zum manuellen Strecken des Slave-Arms wirkt ausschließlich auf den untersten Armabschnitt, während die motorische Armstreckeinrichtung unabhängig davon auf den mittleren Armabschnitt wirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Manipulator die manuelle und die motorische Streckbarkeit des Slave-Arms günstiger miteinander zu vereinen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Manipulator erfindungsgemäß so ausgebildet, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben. Bei dem erfindungsgemäßen Manipulator bilden die Einrichtung zum manuellen Strecken des Slave-Arms und die Einrichtung zum motorischen Strecken des Slave-Arms ein integriertes System, so daß die Bedienungsperson wahlweise, die eine Einrichtung, die andere Einrichtung oder beide Einrichtungen gleichzeitig mit dem gleichen Ergebnis benutzen kann.

Der Manipulator kann in abgedichteter Bauweise ausgeführt sein, so daß keine Schadstoffe von der Slave-Seite zu der Master-Seite der Schutzwand gelangen können. Er kann aber auch in unabgedichteter Bauweise ausgeführt sein. In erster Linie ist der Manipulator für die Nuklearindustrie bestimmt. Er kann gegen bestehende Manipulatoren ausgetauscht werden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten, zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt und teilweise unter Weglassungen gezeigte Ansicht des Manipulators, der an einer Schutzwand angebracht ist;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Master-Arm-Unteranordnung des Manipulators von der Seite des Bedienenden, und zwar teilweise im Schnitt und teilweise unter Weglassungen;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 der Master-Arm- Unteranordnung von rechts;

Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht der Wandseite der Master-Arm-Anordnung insgesamt längs der Linie 4-4 in Fig. 3 in Richtung der Pfeile gesehen;

Fig. 5 eine Ansicht der Master-Übertragungsanordnung und der drehbaren Gegengewichtsanordnung des Manipulators von links;

Fig. 6 eine teilweise im Horizontalabschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5 in Richtung der Pfeile gesehene Draufsicht auf die Master-Übertragungs- und drehbare Gegengewichtsanordnung;

Fig. 7 eine Vorderansicht (Blickrichtung des Bedienenden) der Master-Übertragungs- und drehbaren Gegengewichtsanordnung;

Fig. 8 den Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 6 in Richtung der Pfeile;

Fig. 9 den Schnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 6 in Richtung der Pfeile, der aus Gründen der Zweckmäßigkeit als Spiegelbild von Fig. 8 um eine horizontale Achse gedreht dargestellt ist;

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Zahnradanordnung zum Ausgleich seitlicher Drehbewegung, die den Zangenbetrieb beeinträchtigt;

Fig. 11 den Schnitt längs der Linie 11-11 in Fig. 6;

Fig. 12 einen Teilschnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 11 zur Darstellung der Zahnradanordnung zum Betrieb der drehbaren Gegengewichte;

Fig. 13 eine Stirnansicht der Master-Übertragungs- und Gegengewichtsanordnung von der Wandseite;

Fig. 14 eine Seitenteilansicht des Slave-Endes der Dichtungsrohranordnung, die sich durch die Schutzwand erstreckt;

Fig. 15 einen Horizontalschnitt durch das Dichtungsrohr längs seiner Längsachse;

Fig. 16 einen senkrechten Schnitt durch das Dichtungsrohr längs der Linie 16-16 in Fig. 17 in Richtung der Pfeile;

Fig. 16A einen Teilschnitt durch eine "ferrofluidische" Drehwellendichtung;

Fig. 16B den Schnitt längs der Linie 16B-16B in Fig. 18 in Richtung der Pfeile;

Fig. 17 eine Stirnansicht des Slave-Arm-Endes der Dichtungsrohranordnung;

Fig. 18 eine Stirnansicht des Master-Arm Endes der Dichtungsrohranordnung;

Fig. 19 einen Horizontalschnitt durch die Slave- Übertragungsanordnung längs der Linie 19-19 in Fig. 23 in Richtung der Pfeile;

Fig. 20 ein vergrößerter horizontaler Teilschnitt durch eine typische Kupplung zum Verbinden der Übertragungsanordnung für das Verstellen der Z-Bewegung der Slave-Seite auf das Dichtungsrohr;

Fig. 21 einen senkrechten Schnitt durch die Slave- Übertragungsanordnung längs deren Längsachse;

Fig. 22 einen vergrößerten Teilschnitt zur Darstellung von Einzelheiten der Vorrichtung zum Übertragen der Y- Bewegung vom Dichtungsrohr;

Fig. 23 eine Stirnansicht (in Richtung des Bedienenden) der Slave-Übertragungsanordnung;

Fig. 24 den Schnitt längs der Linie 24-24 in Fig. 19 in Richtung der Pfeile;

Fig. 25 und 25A linke Seitenansichten der Slave-Arm- Anordnung (von Seiten des Bedienenden), teilweise im Schnitt und teilweise unter Weglassungen;

Fig. 26 eine Ansicht der Slave-Drehanordnung von hinten (Zellenseite);

Fig. 27 eine Ansicht derselben von links;

Fig. 28 eine Ansicht derselben von oben;

Fig. 29 eine Ansicht derselben von vorn (von der Seite des Bedienenden);

Fig. 30 eine Ansicht derselben von unten;

Fig. 31 eine Ansicht der Slave-Azimut-Anordnung von links;

Fig. 32 eine Ansicht derselben von oben;

Fig. 33 eine Ansicht derselben von hinten (Zellenseite);

Fig. 34 eine Ansicht derselben von vorn (von der Seite des Bedienenden);

Fig. 35 eine Ansicht der Slave-Azimutdrehkörperanordnung;

Fig. 36 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 36-36 in Fig. 35;

Fig. 37 eine Ansicht der zwischengeschalteten Slave- Verschiebeanordnung;

Fig. 38 eine Ansicht derselben von hinten (Zellenseite);

Fig. 39 eine Ansicht derselben von oben;

Fig. 40 eine Ansicht der Slave-Auslegerrohrführungsanordnung von hinten (Zellenseite);

Fig. 41 eine Ansicht derselben von oben;

Fig. 42 eine Ansicht derselben von unten;

Fig. 43 eine Ansicht der Z-Bewegungs- und Verlängerungsgegengewichtsanordnung an der Slave-Seite von hinten (Zellenseite);

Fig. 44 eine Ansicht derselben von oben;

Fig. 45 eine Ansicht derselben von unten;

Fig. 46 eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie das Auslegerrohr des Master-Arms des Manipulators zur Bewegung gegenüber dem Hauptrohr ausgeglichen ist;

Fig. 47 eine ähnliche Ansicht des Ausgleichssystems für das Slave-Auslegerrohr und Zwischenrohre;

Fig. 48 eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie die vertikale Bewegung des Master-Arms eine entsprechende vertikale Bewegung (bzw. Z-Bewegung) im Slave-Arm erzeugt;

Fig. 49 eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie das Öffnen und Schließen des Handgriffs an den Master- Armen in eine Drehbewegung zum Betrieb der Zangen am Slave- Arm umgesetzt wird;

Fig. 49A eine schematische Darstellung des Hilfsantriebsprinzips;

Fig. 50 eine perspektivische Ansicht einer Azimuteinrichtung, mittels der die Drehbewegung des Handgriffs um die Längsachse des Master-Arms eine entsprechende Drehbewegung um die Längsachse des Slave-Arms erzeugt;

Fig. 51 eine perspektivische Ansicht einer Hebe- und Verdreheinrichtung, mittels der die Drehbewegung des vom Master- Arm getragenen Handgriffs um zwei seiner eigenen Achsen eine entsprechende Drehbewegung im Slave-Arm erzeugt und mittels der das mit halber Geschwindigkeit betätigte Master- Rollengehäuse und das Slave-Zwischenrohr hängend angebracht sind;

Fig. 52 eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Handgriffseinrichtung von links, unter teilweiser Weglassung, zur Darstellung der darunterliegenden Konstruktion;

Fig. 53 eine Ansicht derselben von hinten;

Fig. 54 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 54-54 in Fig. 53 in Richtung der Pfeile.

In der vorliegenden Anmeldung ist der Manipulator jeweils nur anhand einer einzigen horizontalen Stütze mit einem einzigen Master-Arm und nur einem Slave-Arm beschrieben und gezeigt. Es liegt jedoch auf der Hand, daß die Manipulatoren in praktisch allen Fällen mit paarweiser Anordnung in seitlichem Abstand arbeiten, so daß der Bedienende durch Verwendung von zwei Master-Steuerarmen zwei Slave-Arme handhaben kann, um die Wirkung seiner beiden Hände im unzugänglichen Bereich an der entgegengesetzten Seite der Schutzwand zu reproduzieren. Auch wenn der Manipulator hier als abgedichteter Manipulator gezeigt und beschrieben ist, ist die Abdichtung doch kein wesentliches Merkmal der Erfindung.

Allgemeine Anordnung der Teile (Fig. 1)

Wie aus den Zeichnungen, insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, weist der Master-Slave-Manipulator mit Fernsteuerung gemäß der Erfindung insgesamt eine Master-Arm-Anordnung 10 auf, die über eine Master-Übertragungsanordnung 11 mit einer horizontalen Dichtungsrohranordnung 12 verbunden ist. Zusammen mit den Master- und Slave-Übertragungsanordnungen wirkt die Dichtungsrohranordnung 12 als horizontale Stütze für die Master- und Slave-Arme und erstreckt sich durch eine insgesamt senkrechte Sperr- bzw. Schutzwand 13, in der sie in einem horizontalen Rohr 14 angebracht ist, welches so befestigt ist, daß es konstruktionsmäßig mit der Wand einheitlich ist. An der entgegengesetzten Seite der Schutzwand ist mit der Dichtungsrohranordnung 12 eine Slave-Arm-Anordnung 15 über eine Slave-Übertragungsanordnung 16 verbunden. In der Schutzwand 13 ist ein Fenster 17 von etwa der gleichen Dicke wie die Wand ausgebildet.

Am unteren Ende der Master-Arm-Anordnung ist ein Handgriff 18 am Handgelenk 19 befestigt. Am unteren Ende des Slave-Arms ist am Handgelenkt 21 eine Zange 20 oder ein sonstiges Arbeitswerkzeug befestigt. Bei der normalen Ruhestellung sind Master-Arm und Slave-Arm so ausgeglichen, daß sie insgesamt senkrecht herabhängen. Die Master-Arm-Anordnung 10 mit ihrer Übertragungsanordnung 11, die Slave-Arm-Anordnung 15 mit ihrer Übertragungsanordnung 16 und die Dichtungsrohranordnung 12 sind alles voneinander völlig trennbare Einheiten. Diese Einheiten sind genormt und gegen entsprechende andere Einheiten austauschbar, falls es zu einem Versagen oder einer Verschmutzung von einer oder zwei dieser Einheiten kommt, aus denen der Manipulator besteht, ohne daß alle Manipulatoreinheiten ersetzt werden müßten. An der Zwischenfläche zwischen einander benachbarten Einheiten sind Verbindungen über drehbare mechanische Kupplungen hergestellt.

Wie Fig. 1 zeigt, kann der Slave-Arm 15 gegenüber dem Master-Arm nach vorn oder hinten (in Y-Bewegung) verstellt werden. Die gestreckte Länge des Slave-Arms (Z-Bewegung) kann gegenüber dem Master-Arm verstellt werden. Außerdem kann der Slave-Arm, wie gemäß US-PS 28 88 154 (DE-PS 11 29 670) seitlich (X-Bewegung) nach rechts oder links gegenüber dem Master- Arm verstellt werden.

Der Master-Arm (Fig. 1-3 und 46-51)

Zur Master-Arm-Anordnung gehört ein gegenüber dem Rest der Anordnung ortsfester Teil bzw. ein Auslegerrohr mit zwei im Abstand voneinander angeordneten parallelen rohrförmigen Führungen 22, die in einem Zwischendrehrahmen 24 abgesetützt und an ihren Enden jeweils an einer oberen Konsole 25 und einer unteren Konsole 26 befestigt sind. Dieser ortsfeste Teil des Master-Arms ist über eine Anlenkung 27 mit der Master- Übertragungsanordnung 11 gelenkig verbunden, die einen Teil der horizontalen Stütze des Manipulators bildet. Zum Master-Arm gehört außerdem ein gegenüber den anderen Teilen beweglicher Teil, der ein Auslegerrohr 28 aufweist, welches in Längsrichtung gegenüber dem ortsfesten Teil des Arms hin- und herbewegbar ist. Das untere Ende des bewegbaren Auslegerrohrs trägt ein Handgelenk welches gemäß US-PS 35 03 273, 35 43 592 und 35 43 593 (DE-PS 19 54 015) ausgebildet sein kann. Am Master-Handgelenk kann ein weiter unten im einzelnen beschriebener Handgriff angebracht sein.

Das obere Ende des Auslegerrohrs 28 trägt eine Führungskonsole 30, die am Auslegerrohr drehbar angebracht ist. Die Führungskonsole 30 ist mit mehreren Rollen 32 versehen, die mit den rohrförmigen Führungen 22 des Auslegerrohrs in Eingriff stehen und das Auslegerrohr bei seiner Hin- und Herbewegung führen. Das Auslegerrohr 28 ist in einer von der unteren Konsole 26 des Master-Hauptrohrs abgestützten Azimutanordnung 34 axial bewegbar geführt. An der Azimutanordnung ist ein Bandring bzw. eine Riemenscheibe 36 mit Doppelspur drehbar angebracht, die sich in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Auslegerrohrs 28 dreht. Der Aufbau der Master- Azimutanordnung ähnelt dem der entsprechenden Anordnung am Slave-Arm, die weiter unten noch näher beschrieben wird.

Dem Fachmann ist bekannt, daß jedes von zwei Bändern am Ring 36 so verankert ist, daß sich die Bänder in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, d. h. beim Aufwickeln eines Bandes auf den Ring wird das andere Band entsprechend abgewickelt. Diese Bänder stehen mit Azimutriemenscheiben Az1 und Az2 in Eingriff, die an der Azimutanordnung angebracht sind und sich nach oben längs der Vorderseite des Master-Arms erstrecken, um die Drehbewegung des Auslegerrohrs des Master- Arms auf das Slave-Auslegerrohr zu übertragen, wie weiter unten noch näher erläutert wird.

Die Azimutanordnung trägt eine Reihe von acht Riemenscheiben PB1 von gleicher Größe, die um eine gemeinsame Achse drehbar sind und mit Bändern in Eingriff stehen, die der Übertragung der Zangenbewegung, Hebe- und Verdrehbewegungen und der Z-Bewegung zugeordnet sind, wie in Tabelle 1 aufgeführt.

Wie am besten anhand von Fig. 46 erkennbar, ist das Auslegerrohr 28 durch Gegengewichte 39 und 40 ausgeglichen, die innerhalb der ringförmigen Führungen 22 so hängend angebracht sind, daß sie sich entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Auslegerrohrs bewegen. Ein Band 41 erstreckt sich von einer Verankerung 43 in der Führungskonsole 30 an der Oberseite des Auslegerrohrs um eine Riemenscheibe CW1 zu einem Gegengewicht 39. Ein Band 45 erstreckt sich von einer Verankerung 47 an der Oberseite des Auslegerrohrs über eine Riemenscheibe CW3 in der oberen Konsole 25 zum Gegengewicht 39. In ähnlicher Weise erstreckt sich ein Band 42 von einer Verankerung 44 an der Oberseite des Auslegerrohrs um eine Riemenscheibe CW2 zu einem Gegengewicht 40 und ein Band 46 von einer Verankerung 48 an der Oberseite des Auslegerrohrs um eine Riemenscheibe CW4 zur Oberseite des Gegengewichts 40.

Eine Reihe von fünf Riemenscheiben PB2, die Hebe- und Verdreh- sowie Zangenbänder tragen, ist in einem mit halber Geschwindigkeit verfahrbaren Rollengehäuse 50 abgestützt, welches zur Bewegung zwischen der oberen Konsole des Master- Hauptrohrs und der Oberseite des Master-Auslegerrohrs hängend angebracht ist. Wie am besten im Zusammenhang mit Fig. 51 erkennbar, ist das mit halber Geschwindigkeit verfahrbare Rollengehäuse mit Hilfe von Bändern 51 und 52 hängend angebracht, von denen sich das erste von einer Verankerung 53 in der oberen Führungskonsole 30 an der Oberseite des Auslegerrohrs um eine Riemenscheibe HS1 in der Azimutanordnung, HS3 in PB1, nach oben zu HS5 in PB3 an der Oberseite des Master- Hauptrohrs, nach unten zur Führungsriemenscheibe HS7 im mit halber Geschwindigkeit verfahrbaren Rollengehäuse und zurück nach oben zu einer Verankerung 55 in der oberen Konsole des Hauptrohrs erstreckt. Das Band 52 folgt einem parallelen Weg von einer Verankerung 54 um Riemenscheiben HS2, HS4, HS6 und HS8 zu einer Verankerung 56. Das Rollengehäuse 50 wird mit der halben Geschwindigkeit des Auslegerrohrs 28 bewegt.

Eine Reihe von zehn Riemenscheiben PB3 an der Seite der Bedienungsperson oben an der oberen Konsole 25 des Master- Hauptrohrs trägt verschiedene Bänder, die der Azimut-, Hebe- und Verdreh-, Zangen- und Z-Bewegung zugeordnet sind und zum hängenden Anbringen des mit halber Geschwindigkeit verfahrbaren Rollengehäuses dienen, was alles aus der Tabelle hervorgeht und schematisch für die verschiedenen Bewegungen dargestellt ist. Eine weitere Reihe aus neun Riemenscheiben PB4 ist oben an der oberen Konsole 25 des Hauptrohrs an der Wandseite angebracht und trägt Bänder, die den gleichen Bewegungen zugeordnet sind, wie die Tabelle aufführt. An der Wandseite der Master-Drehanordnung 24 ist eine Reihe von zehn Riemenscheiben PB5 (Fig. 4) angeordnet, um die Wege der Bänder für die gleichen Bewegungen in die Master-Übertragungsanordnung zu führen, was gleichfalls in der Tabelle aufgeführt ist.

Master-Übertragungsanordnung (Fig. 1 und 5-13)

Die Master-Übertragungsanordnung 11 weist einen Teil der horizontalen rohrförmigen Stütze des Manipulators auf. Zur Übertragungsanordnung gehört ein äußeres Gehäuse 60, welches an der Dichtungsrohranordnung 12 befestigbar und mit dieser drehbar ist, sowie ein inneres Gehäuse 62, welches drehbar so abgestützt ist, daß es gegenüber dem äußeren Gehäuse 60 drehbar ist. Das innere Gehäuse 62 trägt zwei im Abstand voneinander angeordnete Arme 64 und 66, deren Enden mit zwei Stützbolzen 68 und 70 versehen sind, auf denen die Master- Arm-Anordnung 10 um die Schwenkachse 27 drehbar abgestützt ist.

Zwischen den Armen 64 und 66 sind zwei Reihen Riemenscheiben abgestützt, von denen die obere Reihe aus zwei Riemenscheiben PB6 Bänder für die Hebe- und Verdreh- und Z- Bewegung trägt, während die untere Reihe aus vier Riemenscheiben PB7 zusätzlich Bänder für die Azimutbewegung abstützt, wie in der Tabelle aufgeführt. Im Gehäuse 62 ist zwischen den Armen 64 und 66 eine Vielzahl von Bandseiltrommeln ET15 und 16 drehbar abgestützt, die der Übertragung der Hebe- und Verdrehbewegung dienen, Az15 für die Übertragung der Azimutbewegung, Z7 für die Übertragung der Z-Bewegung und T6 für die Übertragung der Zangenbewegung. Mit Ausnahme der Zangentrommel T6, die nur eine einzige Spur hat, sind alle anderen Bandseiltrommeln doppelspurig und haben ein in einer Richtung aufgewickeltes Band und ein zweites in entgegengesetzter Richtung gewickeltes Band. Jede Bandseiltrommel ist mit einem Kegelrad verbunden, welches mit einem weiteren Kegelrad kämmt, das mit einer horizontalen Welle verbunden ist, die zum Übertragen durch die Schutzwand zum Slave-Arm die lineare Bandbewegung in eine Drehbewegung umsetzt.

Die Bandseiltrommel Z7 ist z. B. mit dem Kegelrad 72 gekoppelt. Das Kegelrad 72 kämmt mit einem weiteren Kegelrad 74, welches mit einer horizontalen Stange 76 gekoppelt ist, die innerhalb des Gehäuses 62 drehbar gelagert ist. Die Stange bzw. Welle 76 ist über ein flexibles Universalgelenk 78 mit einer horizontalen Welle 80 gekoppelt, welches innerhalb des Gehäuses 60 drehbar gelagert ist und in einer Verbindung 82 zum Anschluß an das Dichtungsrohr endet. Ähnlich ist die Azimuttrommel Az15 mit einem Kegelrad 84 gekoppelt, welches mit einem Kegelrad 86 kämmt, das mit einer horizontalen Welle verbunden ist, die über ein Universalgelenk 88 mit einer weiteren Welle 89 verbunden ist, die in einer Verbindung 90 zum Anschluß an das Dichtungsrohr endet. Die Bandseiltrommel ET15 für das Heben und Verdrehen der rechten Hand ist mit einem Kegelrad 91 gekoppelt, um in ähnlicher Weise eine Drehbewegung über das Kegelrad 91A, eine flexible Verbindung 92 und eine Welle 93, die in einer Endplattenverbindung 94 endet, zum übertragen. Die Bandseiltrommel ET16 für das Heben und Drehen der linken Hand ist mit einem Kegelrad 96 gekoppelt, welches mit einem Kegelrad 98 kämmt, um in ähnlicher Weise eine Bewegung über eine flexible Verbindung 100 und eine Welle 101, die in einer Endplattenverbindung 102 endet, zu übertragen.

Die Zangenbandtrommel T6 ist mit einem Kegelrad 104 gekoppelt, welches mit einem Kegelrad 106 auf einer Welle 107 kämmt, die in einer Querwand 108 des Gehäuses 62 drehbar gelagert ist. Um die seitliche Drehbewegung des Slave-Arms gegenüber dem Master-Arm aufgrund der Umdrehung des Gehäuses 62 gegenüber dem Gehäuse 60 auszugleichen, ist ein Ausgleichsgetriebe gemäß Fig. 8, 9 und 10 zum Übertragen der Zangendrehbewegung über die Master-Transferanordnung vorgesehen. Das Ausgleichsgetriebe reduziert die unerwünschte gegenseitige Einwirkung von seitlicher Bewegung und Zangenbewegung auf ein Minimum, um die Greifwirkung der Zange selbst dann beizubehalten, wenn der Slave-Arm seitlich verstellt wird. Am anderen Ende der Welle 107 an der dem Kegelrad gegenüberliegenden Seite der Wand 108 ist ein Zahnrad 109 befestigt, welches mit einem Zahnrad 110 kämmt, das zur Umdrehung mit einem Zahnrad 111 gekoppelt ist, welches seinerseits mit einem Zahnrad 112 kämmt. Das Zahnrad 112 sitzt auf einer Welle 113, die auf der seitlichen Drehachse verläuft. Ein Ende der Welle 113 ist in der Querwand 108 drehbar gelagert, während ihr anderes Ende in einer einen Teil des Gehäuses 60 bildenden Querwand 114 drehbar gelagert ist. Ein Zahnrad 115 kämmt mit einem Zahnrad 116, welches drehbar mit einem Zahnrad 117 gekoppelt ist, das seinerseits mit einem Zahnrad 118 kämmt, welches auf einer Welle 119 sitzt, deren anderes Ende in einer Verbindung 120 zum Übertragen von Zangenbewegung auf das Dichtungsrohr endet.

Normalerweise ist die Zangenbewegung das Ergebnis der Drückwirkung der Hand des Bedienenden auf den Handgriff 18. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jedoch der Handgriff 18, wie anhand von Fig. 52-54 noch näher erläutert wird, Teil eines mit Hilfskraft betätigten Greifsystems.

Die Schwenkbewegung der Master-Arm-Anordnung zur Wand und von der Wand weg (Y-Bewegung) wird über ein Verbindungsglied 128 übertragen, welches an einem Ende eine Anlenkung 129 am Schwenkrahmen 24 des Master-Arms hat und am anderen Ende eine Anlenkung 130 an einem Arm 131, der mit einer Welle 132 gekoppelt ist, die innerhalb des Gehäuses 60 der Master-Übertragungsanordnung drehbar gelagert ist. Das Verbindungsglied 128 hat vorzugsweise die Form eines von einem Elektromotor 133 angetriebenen Schraubbetätigungselements. Zum Ausgleich für seitliche Drehbewegung ist das Verbindungsglied flexibel gekoppelt. Zugleich stellt es eine feste Verbindung zum Übertragen von Bewegung des Master-Arms um seinen Drehpunkt 27 dar, um eine entsprechende Drehbewegung des Slave- Arms zu verursachen. Durch Betätigung des Elektromotors 133 kann die wirksame Länge des Verbindungsgliedes verlängert oder verkürzt werden, um den Slave-Arm gegenüber dem Master-Arm zu verstellen.

Eine Welle 132 ist mit einem Kipparm 134 gekoppelt, der ein Kegelrad 135 trägt, das mit einem weiteren Kegelrad 136 kämmt, um eine Welle 137 zu drehen, die in einer Verbindung 138 endet, um die Y-Bewegung auf das Dichtungsrohr zu übertragen.

Der Slave-Arm wird bei seiner Y-Bewegung durch zwei in entgegengesetzter Richtung bewegbare Gegengewichte 140 und 141 ausgeglichen, die an der Master-Arm-Seite der Wand angeordnet sind. Die Gegengewichte sind von Armen 142 bzw. 143 abgestützt, die ihrerseits zur Bewegung mit Ringen 144 bzw. 145 in Anlage Stirnseite an Stirnseite angeordnet und zur Umdrehung um das Gehäuse 60 der Master-Übertragungsanordnung drehbar gelagert sind. Wie am besten aus Fig. 11 und 12 entnehmbar ist, sind die Ringe 144 und 145 in Abhängigkeit von einer Drehbewegung der Y-Bewegungswelle 137 in entgegengesetzter Richtung drehbar, um die Arme 142 und 143 und deren Gegengewichte 140 und 141 in entgegengesetztem Sinn zu bewegen. Auf der Y-Bewegungswelle 137 ist drehfest ein als Ritzel wirkendes Zahnrad 148 angeordnet, welches mit einem Zahnrad 149 kämmt, das auf einer Stummelwelle 150 drehbar ist, die ihrerseits mit einem Zahnrad 151 kämmt, das auf einer Stummelwelle 152 drehbar ist. Das Zahnrad 151 kämmt mit einem Zahnkranz 146, um den dem Gegengewicht zugeordneten Ring 144 zu drehen. Der Ring 145 des Gegengewichts wird dadurch in entgegengesetzter Richtung gedreht, das daß Zahnrad 148 auch mit einem Zahnrad 153 kämmt, welches auf einer Stummelwelle 154 drehbar ist und mit einem Zahnkranz 147 kämmt.

Wenn sich der Slave-Arm 15 rechtwinklig zur horizontalen Achse des durchgehenden Rohrs 12 des Manipulators erstreckt, sind die Gegengewichtsarme 142 und 143 miteinander ausgerichtet und dem Arm 15 diametral gegenüber angeordnet, und das Gesamtmassemoment der Ausgleichsanordnung ist so eingestellt, daß es den Slave-Arm ausbalanciert. Wird der Slave- Arm in Y-Bewegung verschoben, so werden die Gegengewichtsarme in entgegengesetzten Richtungen in X-Bewegung um Winkel verschoben, die dem Verschiebungswinkel der Y-Bewegung entsprechen. Dadurch das ein Paar gleicher Gewichte 140 und 141 von entsprechender Masse an den Armen 142 und 143 vorgesehen ist, wird also ständig das Gleichgewicht beibehalten. Normalerweise werden Manipulatoren in parallelen Paaren in dichtem Abstand innerhalb des Reichbereichs des Bedienenden benutzt und ziemlich oft gleichzeitig in einer Y-Bewegung verstellt, um ein Arbeitsobjekt zu erreichen. Wenn das Gegengewicht 140 eines rechten Manipulators in einer Richtung bewegt wird, wird das gleiche Gegengewicht des benachbarten linken Manipulators in der gleichen Richtung bewegt. Dabei kann der Weg des linken Gegengewichts 140 dem Weg des rechten Gegengewichts 141, welches in entgegengesetzter Richtung bewegt wird, überlagert sein. Da jedoch die Gegengewichte an entgegengesetzten Seiten der verschobenen Gegengewichtsarme angebracht sind, können sich die Gegengewichte im Verhältnis zueinander ohne Störung frei bewegen.

Die seitliche Drehbewegung, das Verstellen in X-Bewegung bzw. das seitliche Kippen des Slave-Arms gegenüber dem Master-Arm wird aufgrund einer gekrümmten Zahnstange 160 erreicht, die am Gehäuse 62 der Master-Übertragungsanordnung angebracht ist. Die Zähne der Zahnstange 160 kämmen mit denen eines Ritzels 161, welches von einem am Gehäuse 60 der Master- Übertragungsanordnung angebrachten Elektromotor 162 angetrieben wird. Eine Drehbewegung des Ritzels 161 bewirkt also eine relative Drehung zwischen den Gehäusen 60 und 62. Da der Master- Arm mit dem Gehäuse 62 und der Slave-Arm mit dem Gehäuse 60 drehbar ist, werden die Arme im Verhältnis zueinander seitlich gedreht. Die aufgrund der Universalgelenke 78, 88, 92 und 100 erreichte flexible Verbindung nimmt eine seitliche Drehbewegung bis zu ca. 35° in der einen oder anderen Richtung für die Z-Bewegung, die Azimut- sowie die Hebe- und Verdrehbewegung auf, und das Getriebe 109, 110 usw. gleicht, wie bereits beschrieben, die seitliche Drehung in der Zangenbewegung aus.

Die Bewegungsübertragungsverbindungen 82 für die Z- Bewegung, 94 für das rechte Anheben und Verdrehen und 102 für das linke Anheben und Verdrehen, 90 für die Azimutbewegung, 120 für die Zangenbewegung und 138 für die Y-Bewegung stehen alle von der Stirnplatte 164 der Master-Übertragungsanordnung vor. Ferner springen von der Stirnplatte 164 zwei Orientierungsstifte 165 und 166 zur Lagebestimmung vor, die das Verbinden der Master-Übertragungsanordnung mit der Dichtungsrohranordnung erleichtern.

Dichtungsrohranordnung (Fig. 1 und 14-18)

Die horizontale Dichtungsrohranordnung bzw. das durchgehende Rohr 12 kann sich in einem horizontalen Rohr 174 angeordnet durch die Schutzwand erstrecken. Das Rohr 174 ist im Rohr 14 in der Wandöffnung durch Zusammenpressen von Dichtungsringen 170 durch Druck, der mittels Schrauben 172 auf einen Kompressionsring 171 ausgeübt wird, abgedichtet. Hierdurch expandieren die Ringe radial nach außen und treten eng und abdichtend mit der Oberfläche der Öffnung in Eingriff. Innerhalb des Rohres 174 ist ein Rohr 174A frei drehbar gelagert.

Das Rohr 174A ist im Rohr 174 mittels einer ringförmigen drehbaren Wellendichtung 173 abgedichtet, die beispielsweise gemäß US-PS 35 07 163 (DE-PS 19 54 016) gestaltet oder eine entsprechende Wellendichtungseinrichtung sein kann. Vorzugsweise sind die Dichtungen jedoch von der sogenannten "ferrofluidischen" Art, bei der ein Film aus Öl, der feinverteilte Magnetteilchen enthält, in einem Magnetfeld gehalten wird, wie schematisch in Fig. 16A gezeigt. Um die Welle herum sind mit Laufspiel zwei ringförmige, im Abstand voneinander angeordnete Stahlplatten vorgesehen. Zwischen diesen Platten ist ein Permanentmagnet angeordnet. Über die Platten und die benachbarte Wellenoberfläche hinweg wird ein Magnetfeld erzeugt, um das Öl in den Räumen zwischen den Platten und der Welle zu halten.

Die Stirnplatte 164 der Master-Übertragungsanordnung paßt Stirnseite an Stirnseite gegen eine spiegelbildlich gestaltete Stirnplatte 175 des Dichtungsrohrs (Fig. 18). Die Orientierungsstifte 165 und 166 der Master-Übertragungsanordnung greifen in entsprechende Fassungen 176 bzw. 177 in der Stirnplatte des Dichtungsrohres ein. Die beiden Stirnplatten sind beispielsweise durch Bolzen oder entsprechende Sicherungsmittel aneinander befestigt. Die Verbindung 82 der Master- Übertragungsanordnung für die Z-Bewegung steht mit einer Dichtungsplattenverbindung 178 in Eingriff. Ähnlich steht die Verbindung 90 für die Azimutbewegung der Master-Übertragungsanordnung mit einer Verbindung 179 des Dichtungsrohrs in Eingriff. Die Verbindungen 94 und 102 der Master-Übertragungsanordnung für die rechte bzw. linke Hebe- und Verdrehbewegung stehen mit Verbindungen 180 und 181 des Dichtungsrohres in Eingriff. Die Verbindung 120 der Zangenbewegung der Master- Übertragungsanordnung steht mit einer Verbindung 182 des Dichtungsrohrs in Eingriff, und die Verbindung 138 der Master- Übertragungsanordnung für die Y-Bewegung steht mit einer Verbindung 183 des Dichtungsrohrs in Eingriff.

Alle Koppelelemente bzw. Verbindungen 178-183 sind so verzahnt, daß sie jeweils mit einer horizontalen Welle 184- 189 drehbar sind, die sich über die Länge des Dichtungsrohres hinweg erstrecken und jeweils in einer weiteren Verbindung 190- 195 in der Stirnplatte 196 des Dichtungsrohres am Slave-Ende enden. Jede der Verbindungen 178-183 steht unter Federbelastung und ist mit einer Sperriegeleinrichtung versehen, die mit einer entsprechenden Verriegelungseinrichtung in der Stirnplatte 175 des Dichtungsrohres in Eingriff bringbar ist, so daß beim Zusammenbau und Auseinandernehmen des Dichtungsrohres und der Master-Übertragungsanordnung alle Verbindungen und Wellen des Dichtungsrohres ihre richtige Lage beibehalten. Wenn die Stirnplatte der Master-Übertragungsanordnung mit der Stirnplatte des Dichtungsrohrs verbunden wird, ragen die Verbindungen der Master-Übertragungsanordnung weit genug vor, so daß nach Eingriff mit den entsprechenden Verbindungen des Dichtungsrohres die Verbindungen 178-183 an den Wellen 184-189 so weit zum Slave-Arm gedrängt werden, daß sie die Verriegelungseinrichtungen freigeben und eine Drehbewegung der Wellen ermöglichen.

Die Wellen 184-189 sind mit entsprechenden Dichtungen versehen, um zu verhindern, daß Schadstoffe aus der Slave- Zelle in den Bereich des Bedienenden gelangen. Vorzugsweise werden hierzu ferrofluidische Dichtungen verwendet. Vor ihren Enden in Verbindungen 190-195 in einer Stirnplatte 196 erstrecken sich alle Wellen 184-189 durch eine Zwischenplatte 197 am Slave-Zellenende des Dichtungsrohrs. Wie weiter unten im einzelnen beschrieben, ist die Stirnplatte 196 gegenüber der Zwischenplatte 197 bewegbar, um das Verbinden der Slave- Übertragungsanordnung 16 mit dem Dichtungsrohr zu vereinfachen.

Um einen Druckunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite der Dichtungen aufrechtzuerhalten, damit bei einem Versagen der Dichtung das durch den höheren Druck innerhalb der Dichtung verursachte Ausströmen keine Schadstoffe aus der Slave-Zelle zur Schutzwandseite des Bedienenden gelangen lassen kann, ist ein Anschluß 198 vorgesehen, der ins Dichtungsrohr 12 führt.

Wie Fig. 15 am deutlichsten zeigt, ist eine Einrichtung vorgesehen, die das Strecken des Slave-Arms in Längsrichtung gegenüber dem Master-Arm, bzw. die Z-Bewegungsverstellung bewirkt. An der Schutzwandseite des Bedienenden ist am Master-Ende des Dichtungsrohres ein Kegelrad 200 vorgesehen, welches von einem Elektromotor 201 über ein entsprechendes Untersetzungsgetriebe in einem Getriebekasten 202 angetrieben ist. Das Kegelrad 200 kämmt mit einem weiteren Kegelrad 203, welches an einem Ende einer horizontalen Welle 204 befestigt ist, die innerhalb des Dichtungsrohres drehbar abgestützt ist und in einem Koppelelement bzw. einer Verbindung 205 endet, um zur Armausstreckung die Drehbewegung auf den Slave-Arm zu übertragen.

Wie Fig. 16 und 16B am besten zeigen, ist in der Stirnplatte 175 des Dichtungsrohres eine kurze, sich in Querrichtung erstreckende Welle 210 drehbar gelagert. Mit dem inneren Ende der Welle 210 ist ein Kegelrad 211 verbunden. Am anderen Ende der Welle 210 ist ein Sechskantkopf oder ein anderer polygonaler Kopf 212 vorgesehen, der an der Schutzwandseite des Bedienenden eine Umdrehung mittels einer Kurbel oder eines ähnlichen Werkzeugs ermöglicht. Das Kegelrad 211 kämmt mit einem weiteren Kegelrad 213, welches zum Drehen einer horizontalen Verbindungswelle 214 mit einem Ende derselben verbunden ist. Das andere Ende der Verbindungswelle 214 ist in einem Lagergehäuse 215 an der Innenfläche der Zwischenplatte 197 des Dichtungsrohrs am Slave-Arm-Ende drehbar gelagert.

Im Abstand vom Slave-Arm-Ende ist ein Teilabschnitt der Verbindungswelle 214 mit Schraubgewinde 216 ausgebildet und steht mit einer Hülse oder einem Kragen 217 mit Innengewinde in Eingriff, der an einem Verbindungsträgerblock 218 zur Hin- und Herbewegung mit diesem über ein kurzes Stück befestigt ist. Der Verbindungsträgerblock 218 ist innerhalb des Dichtungsrohres mittels einer Vielzahl von Rollen 219 bewegbar abgestützt. Die Rollen sind im Abstand um den Umfang herum verteilt und stehen mit der Innenwand des Dichtungsrohrs in Eingriff. Jeder der Wellen 184-189 erstreckt sich durch den Verbindungsträgerblock 218, gegenüber dem sie jeweils frei drehbar ist. Der Verbindungsträgerblock 218 wirkt als Kolben oder Stößel zum Bewegen der Stirnplatte 196 des Dichtungsrohres, die gegenüber der ortsfesten Stirnplatte 197 bewegbar ist, um das Verbinden der Slave-Übertragungsanordnung mit dem Dichtungsrohr zu erleichtern. An einem Ende des Verbindungsträgerblocks 218 sind mehrere Stangen 222 befestigt, deren andere Enden gleitend durch die ortsfeste Stirnplatte 197 geführt und an der im Verhältnis dazu bewegbaren Stirnplatte 196 beispielsweise mittels Schrauben 223 oder entsprechender Sicherungselemente fest angebracht sind.

An der bewegbaren Stirnplatte 196 sind zwei parallele Arme 225 und 226 mit Abstand voneinander angeordnet, die in die Slave-Zelle ragen. Die Arme 225 und 226 sind jeweils mit einem Kerbsitz 227 ausgebildet, der zum Eingriff mit vorstehenden Laschen an der Slave-Übertragungsanordnung geeignet ist, um diese Anordnung abzustützen, wie im einzelnen weiter unten erläutert. In der Zwischenplatte 197 sind zwei Orientierungsstifte 228 und 229 zur Lagebestimmung befestigt, die sich durch die bewegliche Stirnplatte 196 erstrecken, mit der sie in Gleiteingriff stehen. Wenn ein Slave-Arm am Dichtungsrohr angebracht werden soll, wird die Welle 210 mit einer Kurbel oder einem ähnlichen Werkzeug gedreht, um die Kegelräder 211 und 213 sowie die Verbindungswelle 214 zu drehen und dadurch den Verbindungsträgerblock 218, die Stangen 222 und die bewegliche Stirnplatte 196 so weit vorzuschieben, daß die Fläche der Stirnplatte 196 mit den Enden der Verbindungen 190-195 und 205 fluchtet oder leicht darüber hinausragt. Wenn dann die Slave-Übertragungsanordnung in die Arme 225 und 226 eingesetzt ist, wird die bewegbare Stirnplatte 196 durch Drehen der Welle 210 im entgegengesetzten Sinn zurückgezogen, wobei die Verbindungen 190-195 und 205 zum Eingriff mit den entsprechenden Verbindungen der Slave-Übertragungsanordnung freigelegt werden.

Slave-Übertragungsanordnung (Fig. 1 und 19-24)

Die Slave-Übertragungsanordnung 16 ist in einem festen, rohrförmigen Gehäuse eingeschlossen, welches mit der Dichtungsanordnung 12 verbunden und drehbar ist. Das Gehäuse der Slave-Übertragungsanordnung ist mit zwei vorspringenden Laschen 235 und 236 versehen, die jeweils mit den Kerbsitzen 227 der vorstehenden Arme 225 und 226 der Dichtungsrohranordnung in Eingriff bringbar sind. Wenn die Slave- Übertragungsanordnung zwischen den Armen 225 und 226 des Dichtungsrohres ihren Sitz eingenommen hat, wird die bewegbare Stirnwand 196 des Dichtungsrohrs wie oben beschrieben zurückgezogen, um die Verbindungen 190-195 und 205 freizulegen. Gleichzeitig wird beim Zurückziehen der Arme 225 und 226 mit der Stirnwand die ganze Slave-Übertragungsanordnung in Berührung mit dem Dichtungsrohr gezogen, so daß die Verbindungen 190-195 und 205 mit entsprechenden Verbindungen 240-246 in Eingriff treten, um die verschiedenen funktionellen Drehbewegungen weiterhin zu übertragen. So tritt z. B. die der manuellen Z-Bewegung zugehörige Verbindung 190 des Dichtungsrohres mit der Verbindung 240 der Übertragungsanordnung in Eingriff, die Azimut-Verbindung 191 tritt mit der Azimut-Verbindung 241 in Eingriff, die Verbindungen 192 und 193 für die rechte bzw. linke Hebe- und Verdrehbewegung treten mit Verbindungen 242 bzw. 243 in Eingriff, die Zangen-Verbindung 194 tritt mit der Verbindung 244 in Eingriff, die Y-Bewegungs-Verbindung 195 mit der Verbindung 245 und schließlich die Verbindung 205 für die motorisierte Z-Streckung mit der Verbindung 246. Die Lokalisierstifte 228 und 229 treten in entsprechende Fassungen 247 bzw. 248 in der Slave-Übertragungsanordnung ein, um den ordnungsgemäßen Eingriff der verschiedenen Kupplungselemente sicherzustellen.

Die Verbindungen 240-246 sind jeweils so angebracht, daß sie eine Drehbewegung horizontaler Wellen 250-256 ermöglichen. Wie bei den Verbindungen des Dichtungsrohres sind die Verbindungen 240-246 der Slave-Übertragungsanordnung verzahnt, um mit den Wellen 250-256 drehbar und im Verhältnis zu diesen Wellen in Längsrichtung bewegbar zu sein. Die Verbindungen sind federbelastet und mit Sperriegeleinrichtungen versehen, um die ordnungsgemäße Ausrichtung der Verbindungen und Wellen beizubehalten. Wenn die Slave-Übertragungsanordnung mit der Dichtungsrohranordnung gekoppelt wird, werden die Verbindungen gegen den Federdruck nach innen gedrängt und die Sperrverriegelungen gelöst und die Übertragungswellen ordnungsgemäß im Verhältnis zu den entsprechenden Dichtungsrohrwellen ausgerichtet.

Jede der Wellen 250-256 endet in einem Kegelrad 260-266. Die Kegelräder 260-264 und 266 kämmen mit weiteren Kegelrädern 270-274 bzw. 276, die jeweils mit einer Bandseiltrommel gekoppelt sind, um die verschiedenen Drehbewegungen wieder in lineare Bewegung zurückzuverwandeln. So ist das Kegelrad 270 mit einer Bandseiltrommel Z18 zum Übertragen der manuellen Z-Bewegung gekoppelt, das Kegelrad 271 mit einer Bandseiltrommel Az17 zum Übertragen der Z-Bewegung, die Kegelräder 272 und 273 mit Bandseiltrommeln ET27 bzw. ET28 zum Übertragen der rechten bzw. linken Hebe- und Verdrehbewegungen, das Kegelrad 274 mit einer Bandseiltrommel T7 zum Übertragen der Zangenbewegung und das Kegelrad 276 mit einer Bandseiltrommel Z38 zum Übertragen der motorisierten Z-Streckbewegung.

Das der Y-Bewegung zugeordnete Kegelrad 265 kämmt mit dem Kegelrad 275, welches so angeschlossen ist, daß es einen Kipparm 277 dreht, der auf einer Querwelle 278 im Gehäuse der Slave-Übertragungsanordnung drehbar gelagert ist. Mit dem Kipparm 277 sind zur Drehbewegung des Slave-Armes um eine Drehachse 283 zwei Verbindungsstangen 279 bzw. 280 an Anlenkungen 281 bzw. 282 drehbar verbunden. Wie weiter unten im einzelnen erläutert, ist der Slave-Arm an zwei Drehstummelwellen 284 und 285 abgestützt, die ihrerseits in Armen 286 und 287 abgestützt sind, welche sich vom Gehäuse der Slave- Übertragungsanordnung weg erstrecken.

Die Arme 286 und 287 stützen auch zwei Reihen Riemenscheiben ab, und zwar eine obere Reihe PB8 aus drei Riemenscheiben zum Abstützen von Bändern für die Übertragung der Z-Bewegung und der Hebe- und Verdrehbewegungen, wie in der Tabelle im einzelnen aufgeführt, und eine untere Reihe aus fünf Riemenscheiben zum Abstützen von Bändern für die Übertragung der Hebe- und Verdreh-, der Azimut- und der Z-Bewegungen. Außerdem stützt das Gehäuse der Slave-Übertragungsanordnung noch eine Anzahl von in der Zeichnung gezeigten Führungsriemenscheiben ab, deren Aufgabe am besten anhand der schematischen Darstellung der verschiedenen Bewegungen erkennbar ist.

Slave-Arm-Anordnung (Fig. 1, 25, 25A und 47)

Die Slave-Arm-Anordnung 15 ist in den Armen 286 und 287 der Slave-Übertragungsanordnung 16 um eine Drehachse 283 drehbar gelagert. Anlenk- bzw. Schwenkbuchsen 298 und 299 (Slave-Schwenkanordnung Fig. 26-29) stehen mit den Anlenk- bzw. Drehstummelwellen 284 bzw. 285 der Slave-Übertragungsanordnung in Eingriff. Eine Verbindungsstange 279 ist bei 300 und eine Verbindungsstange 280 bei 301 am Slave-Schwenkgehäuse 302 angelenkt. Es ist ersichtlich, daß bei einem Drehen des Kipparms 277 in der Übertragungsanordnung die Verbindungsstangen in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden, um den Slave-Arm in Abhängigkeit von einer entsprechenden Bewegung des Master-Arms oder durch die Wirkung des Y-Verstellmechanismus um die Drehachse 283 zu drehen.

Der Slave-Arm weist eine Vielzahl teleskopartig angeordneter rohrförmiger Segmente auf, ein Hauptrohr 305, ein Zwischenrohr 306 von kleinerem Durchmesser und ein Auslegerrohr 307 von noch kleinerem Durchmesser. Ein dem Handgelenk 19 am Master-Arm entsprechendes Handgelenk 21 ist am untersten Ende des Auslegerrohrs 307 angebracht. Am untersten Ende des Hauptrohrs 305 ist eine Slave-Azimutanordnung 308 angebracht, die später noch näher erläutert wird. Oben am Zwischenrohr 306 ist ein Zwischenwagen 309 angebracht, der dazu beiträgt, das Zwischenrohr in seiner Längsbewegung gegenüber dem Hauptrohr zu führen. Das Zwischenrohr 306 erstreckt sich durch die Azimutanordnung 308. Das Zwischenrohr 306 wird in Abhängigkeit von einer entsprechenden Drehbewegung des Auslegerrohrs des Master-Arms durch eine Drehung eines Azimut-Bandringes 310 gedreht, der einen Teil der Azimutanordnung bildet. Das Auslegerrohr 307 und das Handgelenk 21 des Slave-Arms wird um die Längsachse des Slave-Arms mit dem Zwischenrohr 306 gedreht. Das untere Ende des Zwischenrohrs 306 trägt eine Führungsanordnung 311 für das Auslegerrohr. Eine Wagenanordnung 312 für das Auslegerrohr, die eine Vielzahl von Rollen 313 abstützt, welche um ihren Umfang herum angeordnet sind, ist am oberen Ende des Auslegerrohrs 307 befestigt. Wie am besten im Zusammenhang mit Fig. 51 erkennbar, ist das Zwischenrohr 306 so hängend angebracht, daß es sich mit der halben Geschwindigkeit des Auslegerrohrs 307 bewegt. Das Zwischenrohr ist mittels Seilen 314 und 315 hängend angebracht, wobei die Seile bei 316 bzw. 317 in der Slave-Azimutanordnung verankert sind und sich um Riemenscheiben 318 bzw. 319 in der Führungsanordnung 311 des Auslegerrohrs und von dort zu Verankerungen 320 bzw. 321 in der Wagenanordnung 312 des Auslegerrohrs erstrecken.

Wie am besten im Zusammenhang mit Fig. 47 erkennbar ist, ist ein der Z-Bewegung zugeordnetes Gegengewicht 322 um die Außenseite des Hauptrohrs 305 herum hängend angebracht und mit der halben Geschwindigkeit des Zwischenrohrs 306 bewegbar. Das Gegengewicht 322 ist mit Hilfe von zwei Bändern 323 und 324 aufgehängt, die sich von Verankerungen 325 bzw. 326 im Schwenkgehäuse 302 nach unten und um Riemenscheiben CW7 bzw. CW8 am Gegengewicht nach oben und über Riemenscheiben CW5 und CW6 im Slave-Schwenkgehäuse erstrecken und in Verankerungen 327 und 328 im Zwischenwagen 309 enden. Um das Gegengewicht in entgegengesetzter Richtung zu bewegen, erstrecken sich die Bänder 329 und 330 jeweils von Verankerungen 331 bzw. 332 im Zwischenwagen 309 nach unten und um Riemenscheiben CW9 und CW10 in der Slave-Azimutanordnung nach oben und über Riemenscheiben CW11 und CW12 am Gegengewicht und nach unten zu Verankerungen 333 und 334 in der Azimutanordnung.

Slave-Schwenkanordnung (Fig. 25 und 26-30)

Das Schwenkgehäuse 302 stützt das Hauptrohr ab und verbindet den Slave-Arm mit der Slave-Übertragungsanordnung zur Umdrehung mit derselben um die Längsachse des durchgehenden Rohrs und zur relativen Schwenkbewegung zur Schutzwand und von der Schutzwand weg, wie bereits erwähnt. Im Schwenkgehäuse ist eine Vielzahl in Reihen angeordneter Riemenscheiben enthalten. Eine Reihe aus zwölf Riemenscheiben PB10 an der Wandseite des Gehäuses unmittelbar unterhalb der Schwenkachse 283 trägt Bänder für Azimut-, Z-, Hebe- und Verdreh- und Zangenbewegungen, wie in der Tabelle spezifiziert. Eine mittlere Reihe aus zehn Riemenscheiben PB11 und eine untere Reihe aus zehn Riemenscheiben PB12 an der entgegengesetzten Seite des Schwenkgehäuses tragen Bänder für die Azimut-, Z-, Hebe- und Verdreh- und Zangenbewegungen, wie in der Tabelle spezifiziert. Darüberhinaus trägt das Schwenkgehäuse Führungsriemenscheiben für Z-Bewegungs- und Gegengewichtsbänder und Gegengewichtsbandverankerungen, wie gezeigt.

Slave-Azimutanordnung (Fig. 25 und 31-36)

Die Slave-Azimutanordnung 308 ist am untersten Ende des Slave-Hauptrohrs 305 befestigt. Im unteren Ende der Azimutanordnung ist ein doppelbahniger Bandring 310 drehbar gelagert, der sich im Zwischenrohr 306 in Abhängigkeit von einer durch die Drehbewegung des Master-Auslegerrohrs verursachten linearen Bewegung der Azimutbänder dreht. Der Bandring 310 ist um einen Ring 337 drehbar gelagert, welcher seinerseits innerhalb eines Ringes 338 drehbar gelagert ist, der einen festen Teil der Azimutanordnung bildet. Der Bandring 310 ist mit einem inneren Zahnkranz 340 versehen, der mit einem Ritzel 342 kämmt, welches innerhalb des Ringes 337 drehbar gelagert ist. Das Ritzel 342 kämmt mit einem weiteren Ritzel 346, welches gleichfalls im Ring 337 drehbar gelagert ist und mit einem Zahnkranz 344 kämmt. Der Bandring 310 trägt ein Band, welches im Ring verankert und in einer Richtung gewickelt ist, sowie ein weiteres Band, welches im Ring verankert und in entgegengesetzter Richtung gewickelt ist. Wenn der Bandring 310 in Abhängigkeit von einer linearen Bewegung der Bänder gedreht wird, bewirkt der Ring 337 aufgrund der Tatsache, daß das Ritzel 342 sowohl mit dem Zahnkranz 340 im Bandring als auch über das Zahnrad 346 mit dem Zahnkranz 344 kämmt, der am Azimutgehäuse befestigt ist, eine Drehbewegung des Ringes 337 in der gleichen Richtung und mit der halben Geschwindigkeit des Bandringes. Da das Zwischenrohr 306 sich durch den Ring 337 erstreckt und mit diesem drehbar ist, wird das Zwischenrohr und das Auslegerrohr 307 in Abhängigkeit von einer entsprechenden Drehbewegung des Master-Auslegerrohrs gedreht. Der Bandring 36 der Master-Azimutanordnung ist in ähnlicher Weise angebracht.

Die Azimutanordnung trägt Riemenscheiben, die Bänder für die Azimut- und Z-Bewegung tragen, wie gekennzeichnet, und eine Reihe von acht Riemenscheiben PB14, die Gegengewichts-, Hebe- und Verdreh- sowie Zangenbänder tragen, wie in den Zeichnungen und der Tabelle gekennzeichnet. Die Azimutanordnung enthält auch die Verankerungen 333 und 334 für die Gegengewichtsanordnung der Slave-Z-Bewegung.

Zwischenwagenanordnung (Fig. 25 und 37-39)

Das Zwischenrohr 306 ist an seinem oberen Ende in der Wagenanordnung 309 drehbar abgestützt. Die Wagenanordnung 309 ist innerhalb des Slave-Hauptrohrs 305 verfahrbar. Bei seiner Bewegung wird der Wagen von Rollen 350 geführt, die an der Innenwand des Hauptrohrs anliegen. Gegen eine Drehbewegung ist der Wagen durch eine genutete Führungsrolle 352 gesichert, die in eine längliche Führung 353 (Fig. 25) an der Innenwand des Slave-Hauptrohrs eingreift. Der Zwischenwagen trägt eine Reihe von acht Riemenscheiben PB13, die die Bänder für die Z-Hebe- und Verdreh- sowie Zangenbewegung tragen, wie gezeigt und in der Tabelle spezifiziert. Wie gezeigt, sind weitere Führungsriemenscheiben für Z-Bewegungsbänder am Wagen angebracht ebenso wie Verankerungen 327 und 328 sowie 331 und 332 für die Z-Gegengewichtsaufhängung.

Führungsanordnung des Slave-Auslegerrohrs (25A und 40-42)

Die Führungsanordnung 311 des Auslegerrohrs ist am unteren Ende des Zwischenrohrs 306 befestigt. Das Auslegerrohr 307 erstreckt sich durch die Führungsanordnung und ist in Längsrichtung gegenüber der Führungsanordnung bewegbar. Die Führungsanordnung ist mit Rollen 356 versehen, die in langgestreckte Vertiefungen in der Wand des Auslegerrohrs eingreifen können, so daß eine Drehbewegung des Zwischenrohrs und der Führungsanordnung um die Längsachse auf das Auslegerrohr übertragen wird. In der Führungsanordnung sind Führungsriemenscheiben 318 und 319 angebracht, die einen Teil der Aufhängung für das Zwischenrohr bilden (Fig. 51).

Gegengewicht für die Slave-Z-Bewegung (Fig. 25 und 43-45)

Das Gegengewicht 322 gleicht den Slave-Arm aus, wenn das Zwischenrohr 306 und das Auslegerrohr 307 in Z-Bewegung aus- und eingefahren wird. Das Slave-Hauptrohr 305 erstreckt sich durch das Gegengewicht, und das Gegengewicht ist bei seinen Bewegungen längs des Hauptrohrs durch obere Rollen 360 und untere Rollen 361 geführt, die mit der Außenwand des Hauptrohrs in Eingriff stehen. Eine genutete Rolle 363, die mit einer langgestreckten Bahn 364 (Fig. 25) an der Außenseite des Hauptrohrs 305 in Eingriff steht, hält das Gegengewicht gegen eine Drehbewegung gegenüber dem Hauptrohr fest. Am Gegengewicht sind Führungsriemenscheiben für die Gegengewichtsbänder 323, 324, 329 und 330 angebracht (Fig. 47).

Z-Bewegung und Z-Streckung (Fig. 48)

Die Art und Weise in der das Ein- und Ausfahren des Master-Auslegerrohres ein entsprechendes Ein- und Ausfahren des Slave-Auslegerrohrs verursacht, und die Art und Weise, in der das Slave-Auslegerrohr im Verhältnis zum Master-Auslegerrohr verlängert werden kann, ist schematisch in Fig. 48 gezeigt. Größtenteils sind die Zeichnungen der Anordnung und Unteranordnung ohne Bänder in Eingriff mit den verschiedenen Riemenscheiben und Bandseiltrommeln gezeigt, um den Aufbau der einzelnen Anordnungen des Manipulatorsystems nicht unklar werden zu lassen. Die Bandwege im Zusammenhang mit den verschiedenen Riemenscheiben und Bandseiltrommeln sind jedoch schematisch dargestellt.

Ein Ende eines Z-Bewegungsbandes 370 erstreckt sich von einer Verankerung 371 in der Master-Azimutanordnung nach oben und über eine Riemenscheibe Z1 im Führungswagen 30 an der Oberseite des Master-Auslegerrohrs, nach unten und um eine Riemenscheibe Z2 in der Reihe Riemenscheibe PB1 in der Master-Azimutanordnung, nach oben und über Riemenscheiben Z3 und Z4 in Riemenscheibenreihen PB3 bzw. PB4 in der Konsole oben am Master-Arm, nach unten und um eine Riemenscheibe Z5 in der Riemenscheibenreihe PB5 im Master-Schwenkrahmen, unter einer Führungsriemenscheibe Z6 in der Riemenscheibenreihe PB6 in der Master-Übertragungsanordnung hindurch bis zu einer Bandseiltrommel Z7, um die das Band gewickelt ist und an der es endet. Ein Band 372 ist in entgegengesetzter Richtung um die Bandseiltrommel Z7 geschlungen und erstreckt sich über eine Riemenscheibe Z9 in einer Riemenscheibenreihe PB7 der Master- Übertragungsanordnung, unter und um eine Riemenscheibe Z10 im Master-Schwenkrahmen, nach oben und über Riemenscheiben Z11 und Z12 im Schwenkrahmen, nach unten und um eine Riemenscheibe Z13, die gleichfalls in der Riemenscheibenbank PB5 angeordnet ist, nach oben und über eine Riemenscheibe Z14 in der Riemenscheibenreihe PB4, nach unten und um eine Riemenscheibe Z15 und über eine Riemenscheibe Z16, die beide zur oberen Konsole der Master-Anordnung gehören, nach unten und um eine Riemenscheibe Z17 im Führungswagen 30 und nach oben zu einer Verankerung 373 in der oberen Konsole.

Wenn das Master-Auslegerrohr gestreckt oder zurückgezogen wird, wird die Bandseiltrommel Z7 veranlaßt sich zu drehen und setzt dadurch die lineare Bewegung der Bänder 370 und 372 in eine Drehbewegung um, die über die Kegelräder 72 und 74 sowie die Verbindungswellen und Kupplungen zu Kegelrädern 260 und 270 übertragen wird. Das Kegelrad 270 ist mit einer Bandseiltrommel Z18 gekoppelt, um die Drehbewegung erneut in lineare Bewegung zurückzuverwandeln. Um eine Bandseiltrommel Z18 ist ein Band 374 in einer Richtung geschlungen und erstreckt sich unter einer Riemenscheibe Z19 in der Slave- Übertragungsanordnung hindurch über Riemenscheiben Z20, Z21 und Z22 in Riemenscheibenreihen PB10, PB11 und PB12 in der Slave-Schwenkanordnung, nach unten und um eine Riemenscheibe Z24 in der Slave-Azimutanordnung, nach oben und über eine Riemenscheibe Z26 im Slave-Zwischenwagen, nach unten und um eine Riemenscheibe Z28 über Riemenscheiben Z29 und Z30 und nach unten und um eine Riemenscheibe Z31, die alle zur Slave-Azimutanordnung gehören, nach oben und über eine Riemenscheibe Z32 im Zwischenwagen, nach unten und um eine Riemenscheibe Z33 in der Azimutanordnung und nach oben und um Riemenscheiben Z34, Z35 und Z36 in den Riemenscheibenreihen PB11, PB10 bzw. PB9 der Slave-Schwenkanordnung, über eine Riemenscheibe Z37 zu einer Bandseiltrommel Z38, um die das Band in entgegengesetzter Richtung zur Bandseiltrommel Z18 geschlungen ist und an der es endet.

Um die Bandseiltrommel Z38 ist in entgegengesetzter Richtung zum Band 374 ein Band 375 gewunden, welches sich über eine Riemenscheibe Z39 in der Slave-Übertragungsanordung, um eine Riemenscheibe Z40 in der Riemenscheibenreihe PB10, nach unten und um eine Riemenscheibe Z41 im Schwenkgehäuse, nach unten und um eine Riemenscheibe Z42 in der Riemenscheibenreihe PB13 im Zwischenwagen, nach oben und um Riemenscheiben Z43, Z44 und Z45 im Slave-Schwenkgehäuse, nach unten und um eine Riemenscheibe Z46 in einer Riemenscheibenreihe PB13, nach oben und um eine Riemenscheibe Z47 in der Slave-Schwenkanordnung, und eine Riemenscheibe Z48 in der Riemenscheibenreihe PB10, über eine Riemenscheibe Z49 in der Slave-Übertragungsanordnung zu der Bandseiltrommel Z18 erstreckt, um die es entgegengesetzt zum Band 374 gewunden ist.

Wie schon erwähnt, ist ein Elektromotor 201 so angeschlossen, daß er die Kegelräder 200, 203 sowie die dazwischen angeordneten Wellen und Kupplungen dreht, um Kegelräder 266 und 276 zu drehen, die eine Drehbewegung der Trommel Z38 verursachen. Es ist ersichtlich, daß das Slave-Auslegerrohr in Abhängigkeit von einem manuellen Strecken und Zurückziehen des Master-Auslegerrohrs und in Abhängigkeit von einem Strecken oder Zurückziehen des Slave-Auslegerrohrs aufgrund einer Betätigung des Elektromotors 201 ein- und ausgefahren wird.

Wenn eine abgedichtete Umgebung nicht unbedingt wichtig ist, kann die beschriebene Z-Verstellanordnung in einem herkömmlichen Manipulatorsystem verwendet werden, bei dem die Z-Bewegung durch Bänder übertragen wird. In diesem Fall sind die Bänder 370 und 372 unmittelbar mit den Bändern 375 bzw. 374 verbunden, wobei die Bandseiltrommeln Z7 und Z18 und Verbindungswellen und Zahnräder wegfallen. Der Elektromotor 201 ist dann so angeschlossen, daß er die Bandseiltrommel Z38 unmittelbar antreibt, so daß die in der Zeichnung gezeigten Verbindungswellen und Getriebe weggelassen werden können.

Zangenbewegung (Fig. 49 und 49A)

Die Zusammendrückbewegung eines Bedienenden am Handgriff 18 zur Zangeneinrichtung am untersten Ende des Slave- Auslegerrohrs ist in Fig. 49 schematisch dargestellt. Wenn ein Auslöser 380 zusammengedrückt wird, wird eine Scheibe bzw. Trommel 381 gedreht. An der Scheibe 381 ist ein Ende eines Seils 382 verankert, so daß eine Umdrehung der Scheibe eine Zugkraft auf das Seil ausübt. Das Seil 382 ist mit Hilfe von Riemenscheiben durch das Handgelenk in das Master-Auslegerrohr geführt, wo es mit dem Band 384 verbunden ist. Das Band 384 läuft nach oben und über eine Riemenscheibe T1 in der Riemenscheibenreihe PB2 im Rollengehäuse 50 der Master-Anordnung, welches mit halber Geschwindigkeit bewegbar ist, dann erstreckt sich das Band nach unten zu einer Riemenscheibe T2 in der Riemenscheibenreihe PB1 in der Master-Azimutanordnung, nach oben und über Riemenscheiben T3 und T4 in den Riemenscheibenreihen PB3 und PB4 in der Konsole am oberen Ende des Master-Arms und nach unten und um eine Riemenscheibe T5 in der Riemenscheibenreihe PB5 im Master-Schwenkrahmen und dann in die Master-Übertragungsanordnung. Das Band 384 endet in der Bandseiltrommel T6. Durch eine Zugkraft am Band 384 wird das Band von der Bandseiltrommel T6 abgewickelt, wodurch eine Drehbewegung des von Hand gesteuerten Differentialeingabezahnrades über den gesamten Winkelbereich von weniger als 90° veranlaßt wird. Eine mit einem Stift 387 in der Bandseiltrommel T6 verbundene Feder 388 hält eine Spannung im Band 384 aufrecht und zieht den Auslöser 380 in Richtung zur geöffneten Stellung. Das Greifsystem gemäß der Erfindung ist so ausgelegt, daß die üblichen Schwierigkeiten und die sich daraus ergebenden Konsequenzen an Manipulatorgreifsystemen überwunden werden. Zu solchen Schwierigkeiten gehört eine wenig leistungsfähige Kraftübertragung, bei der die Zusammenpreßkräfte der Zange kleiner sind als die vom Bedienenden aufgebrachten Kräfte. Hohe Lasten in den mechanischen Übertragungselementen führen zu einer Abnutzung und zum Versagen durch Ermüdung. Bei einer Dehnung der Bänder oder Seile muß eine zusätzliche Entfernung für die Zusammendrückbewegung am Master- Ende zurückgelegt werden. Die meisten bestehenden Zangen haben Antriebe, die nur in einer Richtung wirken. Die Bedienungsperson schließt die Zange, während das Öffnen der Zange mittels Rückstellfedern erfolgt. Starke Federn sind nötig, um das Öffnen sicherzustellen, und dabei verursachen klemmende Gelenkverbindungen oft Schwierigkeiten.

Gemäß dem verbesserten Greifsystem der Erfindung liefert ein Gleichstromhilfsmotor den größten Teil der Zangendrückbemühung unter ständiger Steuerung der Zangenöffnungs- und Zusammendrückkraft durch den Bedienenden. Die Verwendung von Doppelbandseiltrommeln in einem Slave-Handgelenk mit Drehantrieb gemäß US-PS 35 03 273 (DE-PS 19 54 015) bietet einen Zangenantrieb in zwei Richtungen. Die Bänder können leicht belastet sein, um Ermüdungserscheinungen auf ein Minimum einzuschränken. Das herkömmliche Zangenantriebsseil ist durch eine Welle von geringem Drehmoment und vielen Drehungen, die in einem Ritzel endet, ersetzt. Das ermöglicht eine durch Zahnrad angetriebene Zange, die sowohl in Öffnungs- als auch in Schließrichtung zwangsläufig angetrieben ist. Damit braucht man sich nicht mehr länger auf nur am Rande wirksame Federn zum Öffnen der Zange zu verlassen, und es sind Greifkräfte von 45,36 kg (100 lbs.) bei leicht belasteten Antriebselementen möglich.

In Fig. 49A sind schematisch, wenn auch nicht in identischer Zuordnung die Hauptbestandteile des mit Hilfskraft betriebenen Zangendrücksystems gezeigt. Eine durch das Zusammendrücken des Auslösers 380 am Master-Handgriff 18 ausgelöste manuelle Eingangsbandbewegung, deren Ausmaß durch die mechanische Bewegungsbegrenzung des Auslösers bestimmt ist, treibt ein Befehlspotentiometer 427 über entsprechende Zahnräder 421, 425, 426 über einen wesentlichen Bereich seines in einer Richtung drehenden elektrischen Arbeitsbereichs an und treibt gleichzeitig ein Ende eines kontinuierlichen Bandes, welches als eine der Stützen für eine sich bewegende Leerlaufriemenscheibe dient, und zwar über einen beträchtlich reduzierten Bewegungsbereich hinweg und mit entsprechend erhöhter Kraft. Das andere Ende des Bandes, welches die sich bewegende Leerlaufriemenscheibe abstützt, ist von einer Bandseiltrommel angetrieben, die über ein entsprechendes Getriebe von einer Servomotoranlage gedreht wird, welche gleichzeitig ein Rückkopplungspotentiometer antreibt, wobei das Antriebssignal des Servomotors von einem Verstärker in Abhängigkeit von einem Fehlersignal geliefert wird, welches sich aus dem Unterschied in den Ausgangsspannungen der Befehls- und Rückkopplungspotentiometer ergibt. Durch die Umdrehung des Motors wird dabei das Rückkopplungspotentiometer in der richtigen Richtung und im angemessenen Bewegungsausmaß angetrieben, um das Fehlersignal auf ein Minimum zu verringern, so daß die Ausgangsriemenscheibe über einen Bereich hinweg angetrieben wird, der zu der Bewegung, die durch das von Hand angetriebene Band erzeugt wird, proportional ist aber erheblich größer als diese. Damit wirkt die Leerlaufriemenscheibe als ein Banddifferential entsprechend einem Getriebedifferential, welches die Bewegungen zweier mechanischer Eingänge summiert bzw. addiert und dabei die Eingangskräfte oder Drehmomente ausgleicht. Auf diese Weise fühlt der Bedienende eine Reaktionskraft, die zur Ausgangskraft proportional ist, während er einen verhältnismäßig großen Bereich der Ausgangsbewegung mit nur eingeschränkter manueller Eingabebewegung befiehlt. Mit dem Servomotor ist eine elektrisch ausgelöste Bremse verbunden, die von einer Feder rasch aktiviert wird, falls es zu einem Kraftausfall kommen sollte, der den Motorantrieb blockiert, so daß ein Arbeitsstück so lange erfaßt bleibt, wie der Bedienende weiterhin den Auslöser am Eingang ergriffen hält. Wenn der Bedienende seinen Griff lockert, kann trotzdem die begrenzte verbleibende manuelle Bewegung erfolgen, um das Werkstück freizugeben.

Die Bandseiltrommel T6 ist mit einem Eingangszahnrad einer Differentialanordnung gekoppelt, deren anderes Eingangszahnrad mit einem Zahnrad 124 gekoppet ist, welches seinerseits mit einem Ausgangszahnrad 123 des Hilfsmotorantriebs 122 kämmt. Die lineare Bewegung des Bandes 384 wird in Drehbewegung umgesetzt und diese wird dann unter Hinzufügung der Hilfsdrehkraft von Seiten des mit dem Zahnrad 124 gekoppelten Differentialeingangszahnrades in der Ausgangswelle des Differentials kombiniert und von Kegelrädern 104 und 106 über das Ausgleichsgetriebe 110, 111 usw., Wellen und Kupplungen, wie bereits beschrieben, an Kegelräder 264 und 274 übertragen, wo die Drehbewegung erneut in lineare Bewegung umgesetzt wird. Die Bewegung des Servomotors wird also zusätzlich zur Handbewegung an die Seilbandtrommel T7 weitergegeben, wo die Drehbewegung in lineare Bewegung zurückgewandelt wird.

Das Band 385 ist in einer Richtung um die Bandseiltrommel T7 geschlungen und verläuft über eine Riemenscheibe T8 unter einer Riemenscheibe T9 hindurch und um eine Riemenscheibe T10 in der Slave-Übertragungsanordnung um Riemenscheiben T11, T12 und T13 in Riemenscheibenreihen PB10, PB11 und PB12 im Slave-Schwenkgehäuse nach unten und um eine Riemenscheibe T14 in der Slave-Azimutanordnung, nach oben und über eine Riemenscheibe T15 im mit halber Geschwindigkeit bewegten Slave-Rollengehäuse und nach unten zu einer Bandseiltrommel T16 im Slave-Handgelenk, wo es in einer Richtung aufgewickelt wird. Durch die Drehbewegung der Bandseiltrommel T16 wird eine Drehzange betätigt, beispielsweise eine Drehzange gemäß US-PS 35 72 807 (P 20 28 087.9-15). Das Band 386 ist in entgegengesetzter Richtung um die Bandseiltrommel T16 gewunden und erstreckt sich nach oben zu einer Riemenscheibe T17 im mit halber Geschwindigkeit bewegbaren Slave-Rollengehäuse, nach unten und um eine Riemenscheibe T18 in der Slave- Azimutanordnung, nach oben und um Riemenscheiben T19, T20 und T21 im Slave-Schwenkgehäuse, um eine Riemenscheibe T22 und unter einer Riemenscheibe T23 in der Slave-Übertragungsanordnung hindurch zu der Bandseiltrommel T7, wo es in entgegengesetzter Richtung zum Band 385 gewickelt ist.

Azimutbewegung (Fig. 50)

Um den Ring 36 am Boden des Master-Hauptrohrs ist ein Azimutband 390 in einer Richtung gewickelt und im Ring verankert. Das Band 390 ist um eine Riemenscheibe Az1 in der Master-Azimutanordnung nach oben und über Riemenscheiben Az3 und Az5 in Riemenscheibenreihen PB3 und PB4 in der Konsole oben am Master-Arm geführt, dann nach unten und um eine Riemenscheibe Az7 im Master-Schwenkgehäuse, nach oben und um Riemenscheiben Az9, Az11 und Az13 zur Bandseiltrommel Az15, wo es in einer Richtung gewickelt und verankert ist. In der Trommel Az15 ist entgegengesetzt zu der genannten Richtung ein Band 391 verankert und geschlungen. Es ist um Riemenscheiben Az16, Az14, Az12 und Az10, alle in der Master-Übertragungsanordnung, und dann um eine Riemenscheibe Az8 im Master- Schwenkgehäuse, nach oben und über Riemenscheiben Az6 und Az4 in der oberen Konsole des Master-Arms, nach unten zur Riemenscheibe Az2 in der Master-Azimutanordnung und zurück zum Ring 36 geführt, um den es in entgegengesetzter Richtung geschlungen ist.

Eine Drehbewegung des Ringes 36 in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Master-Auslegerrohrs führt zu einer entsprechenden Drehbewegung der Bandseiltrommel Az15, die über Kegelräder 84 und 86 sowie Wellen und Kupplungen durch das Abdichtungsrohr mit Kegelrädern 261 und 271 und einer Bandseiltrommel Az17 gekoppelt ist. Um die Bandseiltrommel Az17 ist in einer Richtung ein Band 392 geschlungen, welches von Riemenscheiben Az19, Az21 und Az23 in der Slave-Übertragungsanordnung und von Riemenscheiben Az25, Az27 und Az29 in den Riemenscheibenreihen PB10, PB11 und PB12 in der Slave-Schwenkanordnung zu einer Riemenscheibe Az31 in der Slave-Azimutanordnung geführt, wo es um den Ring 310 geschlungen und im Ring verankert ist. In entgegengesetzter Richtung dazu ist um den Ring 310 ein Band 393 geschlungen, welches von einer Riemenscheibe Az32 nach oben und um Riemenscheiben Az30, Az28 und Az26 im Slave-Schwenkgehäuse sowie von Riemenscheiben Az24, Az22, Az20 und Az18 in der Slave-Übertragungsanordnung zurück zur Bandseiltrommel Az17 geführt ist, wo das Band 393 in entgegengesetzter Richtung zum Band 392 gewickelt ist. Es liegt ohne weiteres auf der Hand, daß bei einer Drehbewegung des Ringes 36 am Master-Hauptrohr in Abhängigkeit von einer Drehbewegung des Master-Auslegerrohrs eine entsprechende Drehbewegung im Ring 310 am Slave-Hauptrohr hervorgerufen wird, die auf das Slave-Zwischenrohr und das Slave-Auslegerrohr sowie die vom Auslegerrohr getragene Zange übertragen wird.

Hebe- und Verdrehbewegungen (Fig. 51)

Fig. 51 ist eine schematische Darstellung der Einrichtung, mittels der die Drehbewegung des Handgriffs am Master- Arm um die Quer- und Längsachsen des Handgelenks zur Zange übertragen wird. In der Bandseiltrommel ET1 im Master- Handgelenk sind Bänder 400 und 401 verankert und in entgegengesetzten Richtungen gewickelt, um Bewegungen der rechten Hand im Sinne des Hebens und Verdrehens zu übertragen. Das Band 400 ist über eine Riemenscheibe ET3 im mit halber Geschwindigkeit betätigten Master-Rollengehäuse geführt, dann nach unten und um eine Riemenscheibe ET5 in der Master-Azimutanordnung, nach oben und über Riemenscheiben ET7 und ET9 in der oberen Konsole, nach unten und um eine Riemenscheibe ET11 im Master-Schwenkgehäuse, unter der Riemenscheibe ET13 in der Master-Übertragungsanordnung hindurch und zur Bandteiltrommel ET15. Das Band 401 ist von der Bandseiltrommel ET15 um eine Riemenscheibe ET17 im Master-Schwenkgehäuse, nach oben und über Riemenscheiben ET19 und ET21 in der oberen Konsole des Master-Arms, nach unten und um eine Riemenscheibe ET23 in der Master-Azimutanordnung, nach oben und über eine Riemenscheibe ET25 im mit halber Geschwindigkeit betätigten Rollengehäuse und zurück zur Bandseiltrommel ET1 im Master-Handgelenk geführt. Um den Einbau und das ordungsgemäße Spannen der Bänder 400 und 401 zu erleichern, sind diese vorzugsweise in zwei Segmenten vorgesehen, die bei 402 verbunden und durch Klammern 403 gesichert sind. Die dem Heben und Verdrehen der linken Hand zugeordneten Bänder 404 und 405 folgen einem identischen Weg, der spiegelbildlich wiederholt ist und zur Bandseiltrommel ET16 führt.

Die Bandseiltrommel ET15 wandelt die lineare Bandbewegung in eine Drehbewegung um und überträgt diese über Kegelräder 91 und 91A, Wellen und Wellenkupplungen sowie Kegelräder 262 und 272 zu einer Bandseiltrommel ET27 in der Slave- Übertragungsanordnung. Ähnlich wandelt die Bandseiltrommel ET16 die lineare Bewegung der Bänder in eine Drehbewegung um und überträgt diese über Kegelräder 96 und 98 sowie verbindende Wellen und Kupplungen auf Kegelräder 263 und 273 und zur Bandseiltrommel ET28. Ein Band 406 ist von einer Riemenscheibe ET29 in der Slave-Übertragungsanordnung geführt sowie über Riemenscheiben ET31, ET33 und ET35 im Slave-Schwenkgehäuse zu einer Riemenscheibe ET37 in der Slave-Azimutanordnung, nach oben und über eine Riemenscheibe ET39 im Zwischenwagen und nach unten zu einer Bandseiltrommel ET41 im Slave- Handgelenk. Ein Band 407 erstreckt sich von der Bandseiltrommel ET41 nach oben und über eine Riemenscheibe ET43 im Zwischenwagen, nach unten und um eine Riemenscheibe ET45 in der Slave-Azimutanordnung, nach oben und um Riemenscheiben ET47, ET49 und ET51 in der Slave-Schwenkanordnung und zurück zur Bandseiltrommel ET27 in der Slave-Übertragungsanordnung. Bänder 408 und 409 für die rechte Hebe- und Verdrehbewegung folgen ähnlichen Bahnen im Spiegelbild, so daß die Hebe- und Verdrehbewegungen des Handgriffs in der Zange wiedergegeben werden.

Hilfskraftbetätigungs-Handgriff (Fig. 52-54)

Eine bevorzugte Ausführungsform des Handgriffs 18 zur Befestigung am Handgelenk 19 des Master-Auslegerrohrs ist in den Fig. 52-54 gezeigt. Dieser Handgriff 18 weist einen Rahmen auf, der zwei im Abstand voneinander angeordnete parallel Platten 410 und 411 hat. Zwischen den beiden Platten ist ein Pistolengriff 412 für den Eingriff der Handfläche befestigt und an einem Ende des Rahmens abgestützt. Der Handgriff ist mit dem Master-Handgelenk über eine rohrförmige Welle 413 verbunden, die in einem Gehäuse 414 im oberen Bereich des Rahmens befestigt ist. Der Auslöser 380 für den Fingereingriff ist im entgegengesetzten Ende des Handgriffrahmens an einer Welle 415 abgestützt, die im Rahmen drehbar gelagert ist. Ein innerhalb des Gehäuses angeordneter Kurbelarm 416 ist gleichfalls an der Welle 415 befestigt und mit dieser in Abhängigkeit von der Bewegung des Auslösers drehbar. Der Kurbelarm 416 ist bei 417 an einer Verbindungsstange 418 angelenkt, die ihrerseits bei 419 an der Scheibe 381 angelenkt ist.

Die Scheibe 381 ist im Rahmen auf einer Welle 420 drehbar gelagert und hat eine Umfangsnut, in der das Zangenseil 382 sitzt. Das Ende des Seils 382 ist in der Scheibe 381 verankert, so daß bei einem Drehen der Scheibe in Abhängigkeit von der Bewegung des Auslösers von Seiten des Bedienenden eine Kraft auf das Seil ausgeübt wird, die übertragen wird, um die Zange am Slave-Arm zu betätigen, wie insbesondere im Zusammenhang mit Fig. 49 beschrieben. Mit der Scheibe 381 ist ein Rastrad 421 drehfest verbunden, mit dem eine Klinke 422 in Eingriff bringbar ist. Beim Zusammendrücken des Auslösers durch den Bedienenden und beim Drehen der Scheibe kann also, wenn gewünscht, die Klinke 422 mit dem Rastrad 421 in Eingriff gebracht werden, um die Scheibe in ihrer Lage zu halten. Das ermöglicht es dem Bedienenden, seinen Griff am Auslöser zu entspannen, während gleichzeitig das Erfassen der Zange beibehalten wird, so daß die Ermüdung des Bedienenden auf ein Minimum eingeschränkt wird. Ein Klinkenauslöserelement 423 ermöglicht es dem Bedienenden, die Klinke außer Eingriff mit dem Rastrad zu bringen. Die Klinkenlösevorrichtung kann auch dazu verwendet werden, diese Rastbremsanordnung außer Betrieb zu setzen, wenn ihr Gebrauch unerwünscht ist.

Mit der Scheibe 381 ist ein Zahnrad 425 drehfest verbunden, welches mit einem Ritzel 426 kämmt, das mit dem am Rahmen angebrachten Potentiometer 427 gekoppelt ist. Da das Zahnrad bzw. Ritzel 426 in Abhängigkeit von der Bewegung des Auslösers angetrieben wird, wird die Stellung des Auslösers durch den Widerstand des Potentiometers angezeigt. Am Ende des Servomotors 122 ist ein weiteres Potentiometer vorgesehen, welches die Stellung der Zange anzeigt. Sowohl der Handgriffsantrieb als auch die Zange sind mit einem Differential verbunden, welches dem Servomotor zugeordnet ist, wie oben beschrieben.

Claims (5)

1. Master-Slave-Manipulator zum Ausführen von Arbeiten auf der entgegengesetzten Seite einer Schutzwand, mit:

• (a) einer horizontalen, um ihre Längsachse drehbaren Stütze, die sich im Einbauzustand des Manipulators durch die Schutzwand erstrecken soll;
• (b) einem Master-Arm, der an das eine Ende der horizontalen Stütze angeschlossen ist und teleskopisch streckbar ist;
• (c) einem Slave-Arm, der an das andere Ende der horizontalen Stütze angeschlossen ist und teleskopisch streckbar ist;
• (d) einer ein Zugband aufweisenden Bewegungsübertragungsverbindung zwischen dem Master- Arm und dem Slave-Arm zum manuellen Strecken des Slave-Arms in Abhängigkeit von der Bewegung des Master-Arms; sowie
• (e) einer Einrichtung zum Strecken des Slave-Arms mittels eines Motors unabhängig von der Bewegung des Master-Arms,

dadurch gekennzeichnet,

• (f) daß der Motor (201) zum Antrieb eines am Slave-Arm (15) angeordneten, mit dem Zugband (374, 375) zusammenwirkenden Drehelements (Z38) vorgesehen ist.

2. Master-Slave-Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (201) an der Master-Arm-Seite des Manipulators angeordnet ist.

3. Master-Slave-Manipulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Motor (201) und dem Drehelement (Z38) eine in der horizontalen Stütze (12) verlaufende erste Welle (204) vorgesehen ist.

4. Master-Slave-Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsübertragungsverbindung eine in der horizontalen Stütze (12) verlaufende zweite Welle (184) aufweist.