DE1127561B - Manipulator - Google Patents

Description

Das Hauptpatent bezieht sich auf einen Manipulator für Arbeiten im Inneren von abgeschlossenen Räumen mit einer Gruppe von Steuerorganen, die sich außerhalb des abgeschlossenen Raumes befinden und auf eine Gruppe von entsprechenden Ausführungsorganen im Inneren des Raumes einwirken, wobei zur Übertragung der Bewegungen von den Steuerorganen auf die Ausführungsorgane je zwei auf gegenüberliegenden Seiten von unmagnetischen Wänden des abgeschlossenen Raumes angeordnete, Drehbewegungen übertragende Magnete dienen.

Die Erfindung nach dem Hauptpatent ist dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Außen- und der Innenseite der Wand befindlichen, mit Antriebsachsen versehenen Magnete so gelagert sind, daß sie längs der Wand des abgeschlossenen Raumes verschoben werden können.

Gemäß einer Ausführungsform des Hauptpatentes sollen die Antriebsachsen sich in Gehäusen drehen, die mittels Rollen an der unmagnetischen Wand verschiebbar sind.

Für die Betätigung eines im Inneren des abgeschlossenen Raumes angebrachten Greifers, der auf einer unterhalb der Decke des Raumes und zu dieser parallel verlaufenden Schiene montiert ist, wird im Hauptpatent vorgeschlagen, die Öffnung oder Schließung und/oder die Anhebung oder Absenkung des Greifers durch Magnete zu steuern, die am Ende der Schiene angeordnet sind, und die Drehbewegungen des Greifers und die Verschiebungen des Greifers längs der Schiene mittels eines Magnets zu steuern, der verschiebbar auf der Schiene gelagert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die auf der Außenseite des abgeschlossenen Raumes zu verwendende Einrichtung handlicher und weniger sperrig zu machen, so daß sie leichter zu einem anderen Raum zur Betätigung der in diesem vorhandenen Geräte gebracht und dort verwendet werden kann.

Zu diesem Zweck soll ein Manipulator nach dem Hauptpatent gemäß der Erfindung so ausgestaltet werden, daß alle außerhalb des abgeschlossenen Raumes liegenden Steuermagnete in einem auf der als unmagnetische Wand ausgeführten Oberseite des Raumes beweglich angeordneten und zur Oberseite des Raumes hin offenen Kasten vereinigt sind und alle diesen Steuermagneten zugeordneten, innerhalb des Raumes liegenden Nachlaufmagnete in einem gegen die Decke des Raumes hin offenen Kasten vereinigt sind, so daß die im Inneren des Raumes liegenden Nachlaufmagnete den Dreh- und Translationsbewegungen der äußeren Steuermagnete folgen und Drehbewegungen des Greifers um seine senkrechte Achse Manipulator

Zusatz zum Patent 1111357

Anmelder:
Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter: Dr.-Ing. E.Sommerfeld, Patentanwalt, München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 20. Januar 1959 (Nr. 784 500)

Guy Cherel, Clamart, Seine,

und Henry Forey, Paris (Frankreich),

sind als Erfinder genannt worden

durch Verdrehung des äußeren Kastens und des ihm folgenden inneren Kastens bewerkstelligt werden können.

Sollen in dem abgeschlossenen Raum radioaktive Präparate gehandhabt werden, so ist es auch noch erforderlich, daß der erwähnte Raum mit Schutzmauern umgeben wird, die aus einem Stoff höherer Atomzahl, beispielsweise aus einem Spezialbeton bestehen. Der Bedienungsmann bzw. die von ihm betätigten Steuerhebel müssen sich dann auf der anderen Seite dieser Schutzmauer befinden, wodurch eine direkte Betätigung der Steuermagnete mittels mechanischer Übertragungsmittel erschwert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Übertragung der Steuerbewegungen von einem durch den Bedienungsmann betätigten Steuerhebel bis zum äußeren Kasten durch elektrische Kabel. Die Verdrehung der Steuermagnete im äußeren Kasten und die Translationsbewegung dieses Kastens in beiden Horizontalrichtungen sowie die Verdrehung des äußeren Kastens als Ganzes erfolgt durch Elektromotoren. Diese Motoren können durch Ströme in jeder geeigneten Weise gespeist werden. Der Bedienungsmann kann beispielsweise mittels seines Steuerhebels Potentiometer verstellen, welche eine nach Größe und Richtung veränderliche Spannung an die Motoren liefern.

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zwei Zahnstangen 114 α und 1146 angebracht. In diese beiden Zahnstangen greifen zwei Zahnräder ein, die in Fig. 1 nicht sichtbar sind, jedoch auf einer Welle 115 fest angebracht sind. Auf diese Welle 115 arbeitet ein Elektromotor 116 über die Zahnräder 117 und 118. Mittels dieses Motors, der über ein Kabel 119 aus der Abzweigdose 112 gespeist wird, läßt sich also der Schlitten 103 in der Longitudinalrichtung X-X' verstellen.

Im folgenden soll nun die auf der Oberseite des geschlossenen Raumes 101 bzw. der unmagnetischen Wand befindliche Steuereinrichtung beschrieben werden.

Der Schlitten 103, dessen mittlerer Teil kreisförmig

innerhalb des geschlossenen Raumes befindlichen Manipulator um eine senkrechte Achse zu drehen. Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung einer-

magnete enthaltenden inneren Kasten von oben und schließlich noch die- zur Lagerung und Abstützung des inneren Kastens erforderlichen Teile.

Eine derartige Ausführungsform, die an sich bei fernbedienten Manipulatoren bekannt ist, hat den Vorteil, die Übertragung auf den die Steuermagnete enthaltenden Kasten außerordentlich zu vereinfachen. Die Übertragungsorgane bestehen nämlich einfach aus einem elektrischen Kabel, welches leicht durch die obenerwähnte Schutzmauer aus Spezialbeton Mndurchgeführt werden kann, ohne die Schutzwirkung dieser Mauer zu beeinträchtigen.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Einrichtung, mit welcher die Steuerkommandos für longitudinale und transversale Bewegung eines auf der Oberseite des geschlossenen Raumes angeordneten und die Steuermagnete enthaltenden Kastens

ausgeführt werden können. Außerdem sind noch die 15 ist, enthält drei Öffnungen 120, die um 120° gegen-Einrichtungen dargestellt, welche dazu nötig sind, den einander versetzt sind. In diese Öffnungen 120 können

drei Stäbe 121 eingeführt werden, die auf einer Zwischenplatte 122 befestigt sind. Nach ihrer Einführung werden diese Stäbe 121 mittels Splinte 123

seits den die Steuermagnete enthaltenden äußeren 20 fixiert. Zwischen der Zwischenplatte 122 und der Kasten von unten, andererseits den die Nachfolge- Unterseite des Schlittens 103 befinden sich noch drei

Spiralfedern 124 auf den Stäben 121.

Die Zwischenplatte 122 trägt auf ihrer Oberseite einen Elektromotor 125, dessen Welle durch die Fig. 1 veranschaulicht die Übertragung von Be- 25 Zwischenplatte 122 hindurchreicht und dort ein wegungen in das Innere eines abgeschlossenen Ritzel 126 trägt. Dieses Ritzel 126 greift in ein Zahn-Raumes 101, wobei diese Bewegungen von einem rad 127 ein, welches auf einem zur Oberseite des außerhalb der Schutzmauer 102 befindlichen Bedie- Raumes 101 hin offenen Kasten 128 fest angebracht nungsmann von Hand veranlaßt werden. Diese Be- ist. Dieser Kasten trägt außerdem in seiner Mitte eine wegungen werden in Form von mittels Potentiometern 30 Welle 129, welche in eine Führungsöffnung 130 der gesteuerten elektrischen Gleichspannungen über Zwischenplatte 122 eingreift. Zwischen der Unterelektrische Leitungen auf eine Anzahl von deich- Seite der Zwischenplatte 122 und der Oberseite des strommotoren übertragen. Kastens 128 sind noch in Fig. 1 nicht dargestellte

Die dargestellte Einrichtung muß sowohl eine Be- Rollen angebracht, so daß sich der Kasten 128 fast wegung in der Longitudinahichtung X-X' als auch in 35 reibungsfrei gegenüber der Zwischenplatte 122 drehen der Transversalrichtung Y-Y' auf der Oberseite des kann. Der Motor 125 wird über eine Leitung 131 geabgeschlossenen Raumes 101 ermöglichen, die durch speist, die an eine Abzweigdose 132 angeschlossen ist. eine aus unmagnetischem Material bestehende Wand Die beiden Abzweigdosen 112 und 132 sind über ein gebildet wird. Zu diesem Zweck ist ein Schlitten 103 ausziehbares Kabel 133 miteinander verbunden, vorgesehen, der mit seinen Ansätzen 104 auf zwei 40 welches die Leitungen für den Motor 125 und die Schienen 105 ruht. Zwischen die Ansätze 104 und die Leitungen für andere, weiter unten noch zu beOberflächen der Schienen 105 sind noch Rollen eingefügt, die in Fig. 1 nicht mit dargestellt sind. Die
Enden der Schienen 105 sind beiderseits des Raumes
101 bzw. der unmagnetischen Wand an zwei in der 45
longitudinalen Richtung laufenden Wagen 106 a und
106 b befestigt. Am einen Ende des Wagens 106 a ist
ein Elektromotor 107 angebracht, der eine Riemenscheibe 108 antreibt. Ein endloser Riemen 109 läuft
über die Riemenscheibe 108 auf dem Wagen 106a 50 liehen sollen.

und über eine Riemenscheibe 110 auf dem Wagen Infolge der Spiralfedern 124 bewegt

b. Dieser Riemen ist an den beiden · Ansätzen

des Schlittens 103 befestigt, die unterhalb des
Riemens liegen. Der Motor 107 vermag also den
Schlitten 103 in der Transversalrichtung Y-Y' zu verstellen. Dieser Motor wird über ein Kabel 111 gespeist, welches zu einer Abzweigdose 112 auf dem
Wagen 106 a führt.

Die Verstellung des Schlittens 103 in der Longitudinahichtung X-X' wird mittels der beiden Wagen 60 ziger dargestellt ist, verstellt werden. Diese Elektro- 106 a und 106 δ bewirkt, welche über die Schienen motoren werden über elastische Kontakte 138 ge-

105 starr miteinander verbunden sind. Diese Wagen speist, die in Fig. 1 auf der Oberseite des Zahnrades haben ein nach untenloffenes U-förmiges Profil. Diese 127 dargestellt sind und an Schleifringen 139 auf der Profile sind über nicht dargestellte Rollen auf zwei Unterseite der Zwischenplatte 122 schleifen. Jeder weiteren Profilen 113 α und 113 b verstellbar, die auf 65 dieser Schleifringe ist über eine Leitung 140 an die den Schutzmauern 102 angebracht sind und die eben- Abzweigdose 132 angeschlossen.

falls einen U-förmigen Querschnitt besitzen. Auf den Jeder der Steuennagnete 135 in Fig. 2 läßt sich also

unteren Innenflächen-dieser letzteren Profile sind mittels seines Elektromotors 137 in beliebiger Rich-

sprechende Motoren enthält.

Mittels des Motors 125 kann also der Kasten 128 im einen oder im anderen Sinne gedreht werden.

Wie man aus der oberen Darstellung in Fig. 2 ersehen kann, enthält der Kasten 128 drehbare und schwenkbare Rollen 134, welche eine leichte Bewegung des Kastens 128 auf dem allseitig geschlossenen Raum 101 bzw. der unmagnetischen Wand ermög-

sich der

Kasten stets auf der Oberseite des Raumes 101, auch wenn diese Oberseite nicht ganz eben sein sollte oder die Schienen 105 sich durchbiegen sollten.

Im Inneren des Kastens 128 sind mehrere Steuermagnete 135 drehbar angebracht. Jeder dieser Magnete ist mit einem Zahnrad 136 fest verbunden. Diese Zahnräder 136 können durch je einen Elektromotor 137, von denen in Fig. 2 jedoch nur ein ein-

tung verdrehen. Die Polflächen der Magnete befinden sich dabei in sehr geringem Abstand über der Oberseite des Raumes 101 bzw. der unmagnetischen Wand.

An Hand der unteren Darstellung in Fig. 2 soll 5 nun die innerhalb des Raumes 101 befindliche Einrichtung besprochen werden. Diese enthält einen nach der Oberseite des Raumes hin offenen Kasten 141, der auf einem Tragzylinder 142 einer Greifzange befestigt ist. In dem Kasten 141 sind drei Öffnungen 143 α angebracht, in welche Stäbe 143, die auf einer Zwischenplatte 145 befestigt sind, eingreifen. Auf den Stäben 143 befinden sich wieder Spiralfedern 144. Die Platte 145 kann sich gegenüber einem Schlitten 147 vermöge der auf ihm angebrachten Kugeln 146 ig drehen. Der Schlitten 147 ist auf zwei Schienen 148 in der Transversalrichtung Y-Y' verstellbar. Zwischen dem Schlitten 147 und den Schienen 148 befinden sich wieder Rollen, die jedoch in Fig. 2 nicht dargestellt sind.

Zur Durchführung der Longitudinalbewegung X-X' des Schlittens 147 sind die Enden der Schienen 148 an zwei Wagen 149 befestigt, von denen nur der eine gezeichnet ist, der auf einer Schiene 150 an der vertikalen Seitenwand des Raumes 101 rollt.

Im Inneren des Kastens 141 sind drehbare und schwenkbare Rollen 151 angebracht, vermöge deren der Kasten 141 sich an der Unterseite der unmagnetischen Deckwand des Raumes 101 entlangbewegen kann. Im Kasten 141 sind vier Nachlaufmagnete 152 derart angebracht, daß sie sich frei um senkrechte Achsen drehen können. Unter der Wirkung der Spiralfedern 144 werden die Rollen 151 stets an die Deckwand des Raumes 101 angedrückt, auch wenn diese Deckwand nicht eben ist oder sich die Schienen 148 durchbiegen. Die Polflächen der Nachlaufmagnete 152 bewegen sich dabei stets in sehr geringem Abstand von der Deckwand des Raumes 101.

Die Nachlaufmagnete 152 können also sehr gut von den Steuermagneten 135 bei deren Bewegung oder Drehung mitgenommen werden.

Mittels der Nachlaufmagnete 152 kann also über Zahnräder eine Bewegung der Greifzange des Manipulators, die Öffnung der Greifzange oder jede andere von der Greifzange verlangte Bewegung bewerkstelligt werden. Wie dies im einzelnen geschieht, braucht nicht beschrieben zu werden, da dies außerhalb der Erfindung liegt.

Die Translationsbewegungen des Manipulators in der Longitudinalrichtung X-X' oder in der Transversalrichtung Y-Y' wird durch die Verschiebung aller Steuermagnete 135 bewerkstelligt, welche die Nachlaufmagnete 152 mitnehmen. Ebenso wird durch die Drehung aller Steuermagnete 135 um die Welle 129, d. h. durch die Drehung des äußeren Kastens 128, der innere Kasten 141 um die Achse des Tragzylinders 142 gedreht. Auf diese Weise kann man die Greifzange um eine vertikale Achse drehen.

Alle Bewegungen der Greifzange werden durch Elektromotoren gesteuert. Man kann beispielsweise Gleichstrommotoren benutzen. Die verschiedenen von einem Bedienungsmann ausgeführten Bewegungen werden auf Potentiometer übertragen und deren Spannungen der Abzweigdose 112 zugeführt. Die mit jeder Bewegung des handbetätigten Steuerhebels an den Potentiometern entstehenden Spannungen entsprechen nach Größe und Vorzeichen den vom Manipulator auszuführenden Bewegungen und bewirken eine mehr oder weniger schnelle Drehung der Motoren.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Manipulator für Arbeiten im Inneren von abgeschlossenen Räumen, bei dem zur Übertragung von Drehbewegungen von außerhalb befindlichen Steuerorganen auf innerhalb befindliche Ausführungsorgane je auf gegenüberliegenden Seiten von unmagnetischen Wänden des abgeschlossenen Raumes angeordnete Magnete dienen, die so gelagert sind, daß sie längs der Wand des abgeschlossenen Raumes verschoben werden können, nach Patent 1111 357, dadurch gekennzeichnet, daß alle außerhalb des ababgeschlossenen Raumes (101) liegenden Steuermagnete (135) in einem auf der als unmagnetische Wand ausgeführten Oberseite des Raumes beweglich angeordneten und zur Oberseite des Raumes hin offenen Kasten (128) vereinigt sind und alle diesen Steuermagneten zugeordneten, innerhalb des Raumes liegenden Nachlaufmagnete (152) in einem gegen die Decke des Raumes hin offenen Kasten (141) vereinigt sind, so daß die im Inneren des Raumes liegenden Nachlaufmagnete den Dreh- und Translationsbewegungen der äußeren Steuermagnete folgen und Drehbewegungen des Greifers um seine senkrechte Achse (Tragzylinder 142) durch Verdrehung des äußeren Kastens und des ihm . folgenden inneren Kastens bewerkstelligt werden können.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Steuerbewegungen von einem durch einen Bedienungsmann betätigten Steuerhebel bis zum äußeren Kasten (128) durch elektrische Kabel erfolgt und daß eine Verdrehung der Steuermagnete (135) im äußeren Kasten (128), die Translationsbewegung dieses Kastens in beiden Horizontalrichtungen und die Verdrehung des äußeren Kastens als Ganzes durch Elektromotoren (137, 107 und 116, 125) in Abhängigkeit von den auf diesen Kabeln übertragenen Spannungen erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 174 407.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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