DE1277525B - Steuereinrichtung fuer einen Manipulator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 25 j

Deutsche KL: 35 b-6/25

Nummer: 1277 525

Aktenzeichen: P 12 77 525.6-22 (P 36628)

Anmeldetag: 24. April 1965

Auslegetag: 12. September 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für einen Manipulator, der eine Anzahl von durch jeweils einen eigenen Elektromotor angetriebenen, drehbaren oder schwenkbaren Gliedern aufweist, wobei die Steuereinrichtung mit einem Steuergerät versehen ist, dessen Steuerelemente in ihrer Zuordnung den Gliedern des gesteuerten Manipulators entsprechen und deren Elektromotoren über elektrische Impulse in Richtung und Geschwindigkeit bewegungsabhängig steuern.

Durch das deutsche Patent 976 882 und das entsprechende USA.-Patent 2 861 699 sowie durch die USA.-Patentschrift 2 858 947 ist es bekannt, einen Manipulator mit Hilfe eines Steuergerätes zu steuern, das von einem Bedienungsmann mit dem Arm betätigt wird und das die Bewegungen aller Glieder des Armes mitmacht. Dabei werden Potentiometer verstellt, die ein Fehlersignal liefern, welches über einen Verstärker die Stellbewegung des Manipulators bewirkt. Dabei wird das Fehlerausgleichsprinzip angewandt, bei dem die Einstellungen der Elemente des Steuergerätes und der Betätigungsglieder des Manipulators so lange genau einander angepaßt werden, bis das Fehlersignal verschwindet.

Bei den bekannten Manipulatoren wird jede Bewegung durch ein besonderes Steuergerät gesteuert, und die Steuergeräte können auch zu einer Steueranlage zusammengefaßt werden, und die Bewegungen des Manipulators folgen direkt den Bewegungen einer Hauptsteuerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für derartige Manipulatoren zu schaffen, bei der der Manipulator direkt den Bewegungen des Armes und der Hand des Bedienenden folgt, ohne daß der Bedienende kontinuierlich die Zeit und das Ausmaß der Verstellung der Teile des Manipulators auswählen muß.

Gemäß der Erfindung wird dabei die Erzeugung eines Rückkopplungs- oder Fehlersignals dadurch vermieden, daß der Tachometergenerator ein Signal erzeugt, das dann verstärkt wird und direkt einen Stellmotor für den Manipulator antreibt. Das hat den Vorteil, daß die Steuerelemente des Steuergerätes und die entsprechenden Betätigungsglieder des Manipulators in unterschiedlichen Winkelstellungen zueinander betätigt werden können.

Die Übertragung einer Drehbewegung von einem entsprechend betätigten Tachometergenerator auf einen Elektromotor ist an sich bekannt (USA.-Patent 3 093 784).

Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen Steuereinrichtung für einen Manipulator

Anmelder:

Programmes & Remote Systems Corporation,

St. Paul, Minn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Cohausz

und Dipl.-Ing. W. Florack, Patentanwälte,

4000 Düsseldorf, Schumannstr. 97

Als Erfinder benannt:

Donald Franklin Melton, Minneapolis, Minn.;
Glenn Richard Rose, St. Paul, Minn.;
Robert Sprau Hedin, Minneapolis, Minn.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 28. April 1964 (363 076)

wird bei der Steuereinrichtung nach der Erfindung auch eine Spannung erzeugt.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelemente des Steuergeräts bei ihrer Verstellung je einen Tachometergenerator in Drehung versetzen, der ein elektrisches Signal erzeugt, das über eine Verstärkerschaltung auf den dem jeweiligen Steuerelement zugeordneten Elektromotor des zugehörigen Manipulatorgliedes übertragen wird und ihn entsprechend der Bewegung des Steuerelementes antreibt, wobei die elektrische Verstärkerschaltung in ihrer Ausgangsleistung derart einstellbar ist, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen der Stellbewegung des jeweiligen Steuerelementes und dem entsprechenden gesteuerten Manipulatorglied im wesentlichen 1:1 ist.

Für die Gegenstände der Ansprüche 2 bis 7 wird nur im Zusammenhang mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs Schutz begehrt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Steuereinrichtung und eines Manipulators gemäß der Erfindung,

809 600/111

F i g. 1A einen Schnitt durch den unteren Teil einer teleskopartigen zylindrischen Baugruppe, die beim Manipulator nach F i g. 1 verwendet wird,

F i g. 2 eine Vorderansicht auf die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung mit einer Bedienungsperson, die in Bedienungsstellung steht,

Fig. 3 eine Seitenansicht auf die Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung einen Teilschnitt gemäß der Linie 4-4 von F i g. 3,

F i g. 5 einen Vertikalschnitt durch den Arm und die obere Tragsäule der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie 6-6 von Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie 7-7 von Fig. 6,

Fig. 8 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch einen pistolenförmigen Steuerhandgriff der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

Fi g. 9 eine Seitenansicht auf die Anordnung nach Fig. 8, teilweise im Schnitt und teilweise weggebrochen,

F i g. 10 eine Vorderansicht auf die Anordnung nach F i g. 9,

Fig. 11 einen Schnitt gemäß der Linie 11-11 von Fig. 9,

F i g. 12 eine schematische Darstellung einer typi-Schulterbaugruppe 34 angeordnet. Ein Oberarm 35 ist um eine Querachse 36 in jeder durch einen Pfeil 37 angedeuteten Richtung drehbar an der Schulterbaugruppe 34 gelagert und wird durch Einschalten eines Betätigungsmotors gedreht.

Ein Unterarm 40 ist um eine Achse 41 in durch einen Doppelpfeil 42 gezeigten Richtungen schwenkbar am Oberarm 35 befestigt. Der Unterarm 40 wird über einen umsteuerbaren Motor verstellt, der an der

ίο Schulterbaugruppe 34 gelagert ist und der über einen Antriebsmechanismus die Verstellung durchführt.

Ein Handgelenkglied 43 ist um eine Achse 44 in durch einen Doppelpfeil 45 gezeigten Richtungen am unteren Ende des Unterarmes 40 schwenkbar gelagert. Das Verschwenken wird mittels eines umsteuerbaren Motors bewirkt, der an der Schulterbaugruppe 34 gelagert ist und über einen Kettenantrieb arbeitet.

Eine Hand 48 ist am Handgelenkglied 43 befestigt

ao und ist durch einen Motor 199, der am Handgelenkglied 43 gelagert ist, um die Längsachse 49 des Handgelenkgliedes 43 drehbar. Weiterhin ist ein Paar von Greifbacken 50 an der Hand 48 befestigt, die über einen Motor 208 betätigt werden, der innerhalb des Handgelenkgliedes 43 angeordnet ist. Der Motor 208 für die Greifbacken 50 wirkt über ein Schraubengetriebe auf die Greifbacken 50 ein. Eine elektromagnetische Kupplung 209 ist als Antriebskupplung zwischen Ausgangswelle des Motors 208 und dem

sehen Steuereinrichtung gemäß der Erfindung.

Ein Manipulator 17, der innerhalb eines von Wan- 30 Schraubengetriebe vorgesehen. Das von dieser Kuppden 18 begrenzten Raumes angeordnet ist, weist lung 209 übertragene Drehmoment kann durch eine Steuereinrichtungen auf, die außerhalb dieser Wände Steuerung verändert werden.

18 liegen. Ein Schienenpaar 19 ist auf den Wänden Die verschiedenen Antriebsmotoren für die Teile

18 befestigt, und eine Tragbrücke 20 ist auf den des Manipulators 17 werden normalerweise von Schienen 19 verfahrbar gelagert, wodurch die Trag- 35 einem Steuerpult 51 aus gesteuert, das an ein Strombrücke 20 in Richtung senkrecht zur DarsteUungs- Versorgungszentrum 56 mit Relaisverstärkern und

über Leitungen 57 an die verschiedenen Motore angeschlossen ist. Das Steuerpult 51 steuert die verschiedenen Bewegungen des Manipulators 17 in gleieher Weise. Die Bewegungen des Manipulatorannes 38, die den natürlichen Bewegungen des menschlichen Armes entsprechen, werden vorzugsweise durch ein Steuergerät 16 mit einem Hauptarm 80, der wiederum durch einen menschlichen Arm betätigt wird, gesteuert. Andere Bewegungen, wie die der Tragbrücke 20, des Trägers 21 und der teleskop

ebene der F i g. 1 bewegbar ist. Ein Träger 21 ist auf Rollen 22 auf der Tragbrücke 20 gelagert und ist durch einen umsteuerbaren Elektromotor 23 in durch Doppelpfeil 24 angezeigten Richtungen bewegbar.

Infolgedessen ist der Manipulator 17 in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen durch Bewegung der Tragbrücke 20 und des Trägers 21 bewegbar. Die Tragbrücke 20 ist durch einen umsteuerbaren Antriebsmotor 28 verschiebbar.

Eine teleskopartig auseinanderziehbare, insgesamt röhrenförmige Baugruppe 29 ist auf dem Träger 21 gelagert. Diese röhrenförmige Baugruppe 29 kann in Richtung ihrer Längsachse, d. h. in senkrechter Richtung, durch einen Motor 30 und eine Winde 30^4 ausgezogen oder eingezogen werden. Die Winde 30^4 betätigt ein Seil 302?, das über einen Arm 31 (s. F i g. 1 A) an dem innersten Teil der Baugruppe artigen Baugruppe 29 eignen sich nicht für eine unmittelbare Steuerung vom menschlichen Arm aus und werden nur vom Steuerpult 51 betätigt.

Das Steuergerät 16 dient zur Steuerung der Bewegung des Manipulators 17 um seine senkrechte Achse, um die Oberarmschwenkachse 36, um die Unterarmschwenkachse 41 und um die Handgelenkschwenkachse 44 sowie der Bewegung der Hand 48

29 befestigt ist. Ein umsteuerbarer Elektromotor 32

ist auf dem Arm 31 gelagert und treibt über ein Ge- 55 und der Greifbacken 50, wobei die letztgenannten triebe 33 mit innenverzahntem Ring und Ritzel eine Bewegungen von einem pistolengrifförmigen Steuer-Schulterbaugruppe 34 an. Die Schulterbaugruppe 34 organ 53 mit Handgriff 54 am Steuergerät 16 geist drehbar auf dem innersten Teil der teleskopartigen steuert werden.

Baugruppe 29 befestigt und kann kontinuierlich in Das Steuergerät 16 steuert somit jene Bewegungen

jeder Drehrichtung gemäß Doppelpfeil 32^4 rotieren. 60 des Manipulators 17, welche den Bewegungen des

Der elektrische Strom wird den verschiedenen Mo- menschlichen Armes entsprechen,

toren in der Schulterbaugruppe 34 und in einem Die Steuerung für die Hand 48 mit Greifbacken

daran anschließenden Manipulatorarm 38 über eine Einrichtung 34^4 mit Schleifring und Kontaktbürste zugeführt.

Die Schulterbaugruppe 34 trägt den Manipulatorarm 38. Umsteuerbare Elektromotoren, die zum Antrieb des Manipulatorarmes 38 dienen, sind in der 50 ist insofern abgewandelt, als berücksichtigt ist, daß diese Teile beim Manipulator 17 kontinuierlich rotieren können, im Gegensatz zum menschlichen Handgelenk.

Das Steuergerät 16 umfaßt einen Hauptschalter 52 im pistolengrifförmigen Steuerorgan53 (s. Fig. 9).

Der Hauptschalter 52 wird betätigt, wenn eine Hand den Handgriff 54 des pistolengrifförmigen Steuerorgans 53 erfaßt, und er betätigt über eine Umschalteinrichtung 55 ein Relais in dem schematisch gezeigten Stromversorgungszentrum 56, das mit Relaisverstärkern ausgerüstet ist, derart, daß die sonst vom Steuerpult 51 bewirkte Steuerung für diejenige Funktion, die gerade durch das Steuergerät 16 gesteuert wird, zur Wirkung gebracht wird. Das Steuerpult 51 wird weiterhin noch benutzt, um die Bewegung der Tragbrücke 20 und des Trägers 21 und die Vertikalbewegung der teleskopartigen Baugruppe 29 zu steuern.

Das Steuergerät 16 ist auf einem Träger 60 befestigt, der auf Rädern 61 gelagert und auf dem Boden 63 zu verschiedenen Stellen hin bewegbar ist.

Der Träger 60 umfaßt eine Bodenplattform 62. Eines der Räder 61 kann, wie gezeigt, als Schwenkrad ausgebildet sein, um die Bewegung zu erleichtern.

Die Bodenplattform 62 besitzt einen vorspringenden Teil 64, auf dem ein aufrecht stehender Ring 65 gelagert ist. Eine Welle 66 ist um eine im wesentlichen senkrechte Achse 172 in einem Lager im Ring

65 drehbar. Die Achse 172 der Welle 66 ist im wesentlichen parallel zur Achse der teleskopartigen Baugruppe 29 des Manipulators 17. Ein unterer Endabschnitt der Welle 66 erstreckt sich durch die Bodenplattform 62 und ist antriebsmäßig mit einem Getriebe 67 verbunden, das wiederum eine Tachometereinrichtung 70 antreibt. Die Tachometereinrichtung 70 dient zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das verstärkt wird und den Motor 32 antreibt, der die Schulterbaugruppe 34 um ihre vertikale Achse am Manipulator 17 dreht. Der obere Teil der Welle 66 ist antriebsfest an einem Arm 71 befestigt, der im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Welle

66 liegt.

Eine röhrenförmige aufrechte Säule 72 ist am anderen Ende des Armes 71 befestigt und erstreckt sich aufwärts mit im wesentlichen parallel zur Achse der Welle 66 gerichteter Achse. Ein Rohr 73 ist gleitend in der Säule 72 gelagert. Das obere Ende der Säule 72 ist geteilt.

Ein Paar von Ansätzen ist an den geteilten Abschnitten der Säule befestigt, und eine Schraube 74 ist gleitend durch einen Ansatz geführt und mit dem anderen verschraubt. Die Schraube 74 kann angezogen werden, um die geteilten Abschnitte der Säule

72 auf das Rohr 73 hin anzuziehen, so daß dieses in fester Lagebeziehung zur Säule 72 gehalten ist. Das Rohr 73 kann infolgedessen durch Lockern der Schraube 74 und erneutes Anziehen nach Verstellen des Rohres 73 in jede gewünschte Stellung gehoben oder gesenkt werden.

Eine Schulterbaugruppe 75 ist am oberen Teil des Rohres 73 in fester Lagebeziehung zu diesem angeordnet. Die Schulterbaugruppe 75 umfaßt ein Gehäuse 76 mit Hals 77, der auf dem oberen Teil des Rohres 73 befestigt ist. Das Gehäuse 76 trägt, wie aus F i g. 5, 6 und 7 zu ersehen ist, Wellen und eine Einrichtung, um den Hauptarm 80 zu halten.

Eine Gruppe 81 konzentrischer Wellen ist im Gehäuse?^ um eine im wesentlichen querverlaufende Achse 118 angeordnet, die etwa rechtwinklig zu den Achsen der Welle 66, der Säule 72 und des Rohres

73 liegt. Die Wellengruppe 81 umfaßt eine äußere rohrförmige Welle 82, die sich durch eine erste Seitenwand 83 des Gehäuses 76 erstreckt und drehbar in Lagern in der Seitenwand 83 gelagert ist. Das äußere Ende der rohrförmigen Welle 82 weist die Form eines länglichen Kastens auf, an dem ein Oberarm 84 des Hauptarmes 80 befestigt ist, der dem Oberarm 35 des Manipulators 17 entspricht. Der Oberarm 84 und die Welle 82 sind antriebsmäßig miteinander am oberen Ende des Hauptarmes 80 verbunden. Ein Stirnzahnrad 85 ist innerhalb des Gehäuses 76 angeordnet und besitzt eine drehfest auf der Welle 82 gelagerte Nabe 86. Das Stirnzahnrad 85 besitzt einen Auslegearm 87, der nahe an dessen äußerem Umfang angeordnet ist und an dem ein Gegengewicht 88 befestigt ist. Das Gegengewicht 88 dient dazu, das normale vom Oberarm 84 getragene Gewicht auszugleichen, so daß der Oberarm 84 in jeder Stellung verbleibt, in die er während des Arbeitens geschwenkt wird.

Eine Zwischenwelle 91 der Wellengruppe 81 ist drehbar in und gegenüber der äußeren Welle 82 auf Lagern (nicht gezeigt) angeordnet. An ihren Enden erstreckt sich die Zwischenwelle 91 über die äußere Welle 82 hinaus. Die Zwischenwelle 91 besitzt eine Kettennuß 92, die antriebsfest mit deren erstem Ende verbunden ist. Die Kettennuß 92 ist innerhalb des kasten- und rohrförmigen Oberarmes 84 angeordnet. Eine Kette 93 ist über die Kettennuß 92 geführt und erstreckt sich abwärts bis zu einer zweiten Kettennuß

94 am unteren Ende des Oberarmes 84. Die Kettennuß 94 ist antriebsfest auf einer rohrförmigen Welle

95 gelagert, die drehbar in einer Nabe 90 gelagert ist, die fest an das untere oder äußere Ende des Oberarmes 84 angeschlossen ist und sich von diesem nach außen erstreckt. Die Welle 95 ist um eine im wesentlichen parallel zur Achse 118 der konzentrischen Wellengrappe 81 liegende Achse 119 drehbar.

Die Welle 95 erstreckt sich vom Oberarm 84 nach außen und ist wiederum drehfest über einen Flansch der Welle 95 mit einem rohrförmigen Unterarmteil

96 verbunden. Der Unterarmteil 96 weist ähnlich wie der Oberarm 84 einen rechtwinkligen Querschnitt auf und ist um die Achse 119 der Welle 95 drehbar.

An der der Kettennuß 92 gegenüberliegenden Seite endet die Zwischenwelle 91 im Gehäuse 76 und trägt ein antriebsfest auf ihr gelagertes Getrieberad 97. Das Getrieberad 97 besitzt einen angebolzten Auslegerarm 98. Der Auslegerarm 98 trägt wiederum ein an ihm befestigtes Gegengewicht 99 von solcher Größe, daß es das Gewicht des Unterarmes 96 und der an diesem befestigten Teile ausgleicht.

Eine innere Welle 101 der Wellengruppe 81 ist an einem Ende drehbar in einer zweiten Seitenwand 102 des Gehäuses 76 gelagert und erstreckt sich quer durch das Gehäuse 76. Die innere Welle 101 ist ebenfalls in und gegenüber der Zwischenwelle 91 der Wellengruppe 81 auf nicht dargestellten Lagern gelagert. Das zweite Ende der Welle 101 erstreckt sich in den Innenraum des Oberannes 84. Eine Kettennuß 103 ist antriebsfest an dem zweiten Ende der Welle 101 befestigt und liegt innerhalb des Oberarmes 84. Eine Kette 106 ist antriebsmäßig über die Kettennuß 103 geführt und verläuft parallel zur Kette 93. Die Kette 106 ist ebenfalls antriebsmäßig über eine Kettennuß 105 geführt, die wiederum antriebsfest mit einem ersten Ende einer rohrförmigen Welle 104 verbunden ist, die am unteren Ende des Oberarmes 84 angeordnet ist. Die Welle 104 ist drehbar innerhalb der rohrförmigen Welle 95 gelagert und

erstreckt sich über die Welle 95 hinaus. Die Kettennüsse 103 und 105 sind von gleicher Größe.

Das zweite Ende der Welle 104 erstreckt sich über die Welle 95 hinaus in das Innere des rohrförmigen Unterarmteils 96. Eine Kettennuß 107 ist antriebsfest auf dem zweiten Ende der Welle 104 innerhalb des Unterarmes 96 gelagert. Eine Kette 108 ist antriebsmäßig über die Kettennuß 107 geführt und verläuft über eine Kettennuß 109, weiche die gleiche Größe wie die Kettennüsse 103,105 und 107 des Unterarmteils 96 aufweist. Die Kettennuß 109 ist antriebsfest auf einer Welle 110 gelagert, welche wiederum drehbar in einer Nabe 111 gelagert ist, die am äußeren Ende des Unterarmteils 96 befestigt ist. Die Welle 110 ist um eine im wesentlichen parallel zur Achse 119 der Welle 104 liegende Achse 120 drehbar. Eine Hand- oder Handgelenkbaugruppe 114, die stellungsgemäß einer menschlichen Hand entspricht, ist antreibbar an einem am äußeren Ende der Welle 110 angeordneten Flansch befestigt.

Im Gehäuse 76 ist ein Getrieberad 115 antriebsfest an der inneren Welle 101 nahe der Seitenwand 102 befestigt. Ein Auslegerarm 116 ist an dem Getrieberad 115 befestigt und trägt wiederum ein drittes Gegengewicht 117, das zum Gewichtsausgleich des Gewichtes der Handgelenkbaugruppe 114 und der damit verbundenen Einrichtungen während des Betriebes des Manipulators 17 dient.

Der Oberarm 84 kann sich somit um seine Achse 118 drehen, die durch das Zentrum der Gruppe konzentrischer Wellen 81 verläuft; der Unterarm 96 kann sich um seine Achse 119 drehen, die am äußeren Ende des Oberarmes 84 liegt; und die Handgelenkbaugruppe 114 kann sich um ihre Achse 120 drehen, die am äußeren Ende des Unterarmteils 96 liegt. Alle diese Achsen liegen parallel zueinander und entsprechen stellungsmäßig den Schwenkachsen des menschlichen Oberarmes, Unterarmes und Handgelenkes. Die Armabschnitte können unabhängig voneinander verschwenkt werden.

Wenn der Oberarm 84 um seine Achse 118 verschwenkt wird, treibt er die Welle 82 an, welche wiederum das Stirnzahnrad 85 verdreht. Eine Änderung der Winkelstellung des Oberarmes 84 äußert sich in einer Änderung der Winkelstellung des Gegengewichtes 88. Wenn sich also der effektive Momentenarm des Oberarmes 84 ändert, ändert sich ebenfalls der effektive Momentenarm des Gegengewichtes 88 entsprechend. Die Kräfte bleiben ausgeglichen, und der Oberarm 84 verbleibt in jeder eingestellten Lage. Das gleiche trifft für die Gegengewichte 99, 117 der übrigen Armabschnitte 96, 114 zu.

Die Ketten- und Kettennußantriebe für den Unterarmteil 96 und die Handgelenkbaugruppe 114 sind derart orientiert, daß jedes Armelement in einer parallelen Lage zur ursprünglich eingenommenen Lage verbleibt, wenn andere Armelemente bewegt werden. Die Armelemente bleiben im Raum orientiert. Wenn beispielsweise der Oberarm 84 bewegt wird, ändert sich die Lage des Unterarmteils 96 nicht gegenüber einer Bezugsebene, weshalb keine Änderung für den Gewichtsausgleich des Unterarmteils 96 erforderlich ist, um den Unterarmteil 96 vollständig gegenzubelasten. In ähnlicher Weise wird das Gegengewicht 99, das durch den Unterarmteil 96 verstellt wird, dann, wenn der Unterarmteil 96 bewegt wird und der Oberarm 84 keine Bewegung ausführt, seine Lage ändern, da sich der Schwerpunkt des Unterarmteils

96 verlagert. Da der Oberarm 84 das Gewicht des Unterarmteils 96 und der Handgelenkbaugruppe 114 trägt, wirkt das Gewicht des Unterarmteils 96 und der Handgelenkbaugruppe 114 immer über die Achse 119 auf den Oberarm 84. Der effektive Aktionsradius des Gewichtes des Unterarmteils 96 und der Handgelenkbaugruppe 114 ändert sich nicht. Das gleiche trifft für das Gewicht der am Unterarmteil 96 befestigten Handgelenkbaugruppe 114 zu. Das Gegengewicht 99 für den Unterarmteil 96 muß ausreichend groß sein, um das Gewicht der Handgelenkbaugruppe 114 mit auszugleichen. Die Gewichtsbelastung der Handgelenkbaugruppe 114 auf den Unterarmteil 96 liegt vor der Achse 120, unabhängig von der Winkellage der Handgelenkbaugruppe 114. Daher braucht die Lage des Gegengewichtes 99 für den Unterarmteil 96 sich nur dann zu ändern, wenn der Unterarmteil 96 selbst seine Lage bezüglich einer Bezugsebene

ao ändert.

Hieraus ergibt sich eine Einsparung an Gewicht. Wenn beispielsweise ein Gegengewicht 121 an dem oberen Ende des Unterarmteils 96, wie in F i g. 4 in gestrichelten Linien gezeigt, befestigt ist, um den Unterarmteil 96 und die Handgelenkbaugruppe 114 um die Achse 119 gewichtsmäßig auszugleichen, würde dieses Gegengewicht 121 am äußeren Ende des Oberarmes 84 abgestützt. Dies würde einen Gewichtsausgleich für dieses Gegengewicht 121 um die Achse 118 am oberen Ende des Oberarmes 84 erforderlich machen. Ein Gewichtsausgleich für Ausgleichsgewichte ist bei der vorliegenden Anordnung vermieden.
Die Bewegung eines jeden Armabschnittes des Hauptarmes 80 um seine Achse wird zum Antrieb des entsprechenden Abschnittes am Manipulator 17 verwendet. Dies wird durch Erzeugung eines elektrischen Signals erreicht, das nach Verstärkung einen Elektromotor am Manipulator 17 derart antreibt, daß das entsprechende Manipulatorelement um eine zum Weg des Elementes am Hauptarm 80 proportionale Strecke und in einer von der Bewegungsrichtung dieses Elementes abhängigen Richtung bewegt wird.

Fig. 6 zeigt ein übliches Getriebe, das für jede der vorgesehenen Tachometereinrichtungen verwendet wird (zur besseren Übersicht ist nur ein Getriebe gezeigt). Das Getrieberad 115, das durch die Bewegung der Handgelenkbaugruppe 114 um ihre Achse 120 angetrieben wird, dient zum Antrieb einer Tachometereinrichtung 70^4. Alle Getrieberäder 85,

97 und 115 treiben jeweils eigene Tachometereinrichtungen an. Das Getrieberad 115 steht in Antriebsschluß mit einem auf einer Welle 126 befestigten Zahnrad 125, die Welle 126 ist ihrerseits drehbar in einem Gehäuse 127 gelagert. Ein Kegelzahnrad 128 ist auf der Welle 126 gelagert und treibt ein Ritzel 129 an, das auf einer Welle 130 befestigt ist. Die Welle 130 treibt ein Schnellganggetriebe 131 üblicher Ausbildung an, um eine Ankerwelle 132 eines Tachometergenerators 133 anzutreiben. Ein Schwungrad 134 ist auf der Welle 132 der Tachometereinrichtung 7OA angeordnet, um ein Verkämmen der Kontaktbürsten beim Laufen des Tachometergenerators 133 zu verhindern. Das Schwungrad 134 muß ausreichend bemessen sein, um den Anker bei niedrigen Geschwindigkeiten eine gleichmäßige Bewegung ausführen zu lassen. Bei dem Tachometergenerator 133

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handelt es sich um eine genormte Ausführung, die Hauptarmes 80 und des Manipulatorannes 38 ereine Spannung proportional zur Drehzahl der Anker- forderlich.

welle 132 während einer Zeitspanne gleich der Be- Diese 1:1-Ubersetzung wird durch Auswahl der wegungsdauer der Ankerwelle 132 erzeugt. Der elek- Verstärkung in der Steuereinheit 182 erreicht, wozu irische Ausgang des Tachometergenerators 133, der 5 diese Verstärkung einstellbar ist.
beispielsweise in Abhängigkeit von der Bewegung der Die Übersetzung im Schnellganggetriebe 131 zwi-Handgelenkbaugruppe 114 um ihre Achse 120 ange- sehen dem Armabschnitt 180 des Hauptarmes 80 und trieben wird, wird über Verstärker geführt und zum seinem gesteuerten Tachometergenerator 133 muß Antrieb eines Elektromotors 191 verwendet, der die einen gleichmäßigen Leistungsfluß haben und die Bewegung des Handgelenkgliedes 43 am Manipulator io Erzeugung eines Signals auch noch dann bewirken, 17 steuert. wenn sehr kleine Winkelbewegungen von dem Arm-Aus der Darstellung nach F i g. 12, in der schema- abschnitt 180 ausgeführt werden. Das Signal des Vortisch die wesentlichsten Teile einer Übertragung der Verstärkers in der Steuereinheit 182 erregt Relais im Bewegung von dem Steuergerät 16 zum Manipulator Versorgungszentrum 187, welche den Antriebsmotor 17 gezeigt sind, ist zu ersehen, daß der Tachomter- 15 191 an den Ausgang des Hauptverstärkers anschliegenerator 133 seinen Drehantrieb durch seinen züge- ßen, derart, daß eine entsprechende Bewegungsrichhörigen Armabschnitt 180 erfährt. Der Tachogene- tung des nachgesteuerten Annabschnittes 192 erhalten rator 133 erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, das wird.

über Leitungen und einen einstellbaren Verstärker- Die schematische Darstellung der Kontakte 184, eingang 181 an eine Steuereinheit 182 geliefert wird, 20 185 zum Außerbetriebsetzen der Steuerung vom die mit Vorverstärkern und Richtungsrelais ausge- Steuerpult 51 aus und zum Einschalten der Tachorüstet ist. metergeneratoren 183 ist in Fig. 12 vereinfacht Beim Schließen eines Hauptschalters 161 wird eine wiedergegeben. Jede von den Steuerschaltern 186 am Spule 183 erregt, und diese schließt einen Satz nor- Steuerpult 51 zu dem von ihm gesteuerten Motor 191 malerweise offener Kontakte 184 und öffnet einen 35 führende Leitung 190 kann Kontakte 185 besitzen, Satz normalerweise geschlossener Kontakte 185. Die die zur Abtrennung ihres Steuerschalters 186 dienen, normalerweise geschlossenen Kontakte 185 trennen, und in jeder zur Herstellung einer Verbindung vom nachdem sie geöffnet worden sind, den normalen Tachometergenerator 133 zum Motor 191 erforder-Steuerschalter 186 ab, welcher zur Steuerung des ent- liehen Leitung 190 können Kontakte 184 zum Schliesprechenden Antriebsmotors 191 am Manipulator 17 30 ßen dieser Leitungen vorgesehen werden,
verwendet werden kann. Der Antriebsmotor 191 am Der Steuerschalter 186 steuert sowohl die Rich-Manipulator 17 würde dann von einer Stromquelle tung als auch die Geschwindigkeit des zugehörigen 187 A versorgt. Bei geschlossenen Kontakten 184 am Manipulator 17 verwendeten Motors 191, der für wird das von dem Vorverstärker in der Steuereinheit variable Geschwindigkeit ausgelegt und umsteuerbar 182 kommende elektrische Signal an ein Versorgungs- 35 ist. Die Drehzahl dieser Motoren 191 hängt von der Zentrum 187 mit Hauptverstärker und Umkehrrelais Stärke des vom entsprechenden Tachometergenerator geliefert, das in Verbindung mit der Manipulator- 133 gelieferten Signals ab.

steuerung durch das Schaltpult 51 verwendet wird. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers ist in Der Ausgang des Hauptverstärkers im Versorgungs- jedem Steuerstromkreis so ausgelegt, daß bei einer Zentrum 187 wird über Leitungen 190 an den um- 40 bestimmten Winkeldrehung der Teile des Hauptarmes steuerbaren Antriebsmotor 191 geliefert, um diesen 80 um ihre Drehachse die Teile des Manipulatoranzutreiben, der mit einem entsprechenden Armab- armes 38 die gleiche Winkelbewegung um ihre Drehschnitt 192 in Antriebsverbindung steht. achse bei im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit

Auch für alle anderen Bewegungen sind im wesent- ausführt.

liehen gleiche Antriebskreise, wie in F i g. 12 gezeigt, 45 Die tatsächliche Ausbildung der Steuereinrichtung vorgesehen. Wenn der am pistolengrifförmigen ist bezüglich der schwenkbaren Abschnitte der Ket-Steuerorgan 53 des Steuergerätes 16 angeordnete ten- und Kettennußantriebe über konzentrische WeI-Hauptschalter 161 geschlossen ist, werden über Re- len und der oberen Gruppe konzentrischer Wellen laisspulen 183 und Kontakte 184 und 185 alle Steuer- mit der bei den Teilen des Manipulators 17 übereinschalter 186 für die Bewegungen des Manipulator- 50 stimmend. Der Manipulator 17 ist nur sehr viel robuarmes 38 außer Betrieb gesetzt, und der Hauptschalter ster und aus schweren Bauteilen (beispielsweise 161 verbindet den Ausgang des jeweiligen Tacho- schweren Ketten und kastenförmigen Armabschnitten) metergenerators 133 über die Steuereinheit 182 und aufgebaut, aber der Bewegungsvorgang ist gleich, das Versorgungszentrum 187 mit dem jeweils zu steu- Ferner entspricht die tatsächliche Stellung eines jeden ernden Antriebsmotor 191. Die Bewegungen der 55 Tachometergenerators der Stellung des von ihm ge-Tragbrücke 20 und des Trägers 21 sowie die verti- steuerten Motors im nachgesteuerten Manipulator 17, kale Teleskopbewegung der rohrförmigen Baugruppe die den Oberarm 35, den Unterarm 40 und dasHand-29 werden weiterhin in üblicher Weise über Steuer- gelenkglied 43 antreiben, sind in der Schulterbauschalter 186 im Steuerpult 51 gesteuert. gruppe 34 angeordnet und treiben ihre zugehörigen Das von dem Tachometergenerator 133 erzeugte 60 Armabschnitte jeweils über Getrieberäder, konzen-Signal ist proportional dem Bewegungswinkel des irische Wellen sowie Ketten- und Kettennüsse an.
ArMabschnitts 180 im Hauptarm 80 und der Dauer Die Motoren für die Handgelenkdrehung und die einer solchen Bewegung. Das von dem Antriebsmotor Greifbackenbetätigung sowie die elektromagnetische 191 empfangene Signal muß ausreichend sein, um Kupplung für die Übertragung der Greifkraft sind den Armabschnitt 192 des Manipulators 17 um einen 65 am nachgesteuerten Manipulator 17 in dem Handentsprechenden Winkelbetrag innerhalb der gleichen gelenkglied 43 des Manipulators 17 angeordnet.
Zeitlänge zu verstellen. Es ist also in anderen Worten Die erforderlichen elektrischen Leitungen für das eine 1:1-Übersetzung zwischen den Bewegungen des pistolengrifförmige Steuerorgan 53 sind durch die

rohrförmigen Wellen am Handgelenk, Ellbogen und Schulterdrehpunkt des Hauptarmes 80 geführt. Die Leitungen liegen in der Drehachse der jeweiligen Elemente, wodurch ein überstarkes Verbiegen der Leitungen vermieden ist.

Die Parallelbewegung der Armabschnitte des Hauptarmes 80 und des Manipulatorannes 38 bezieht sich darauf, daß ein Armabschnitt parallel zu einer Ebene im Raum verbleiben kann, wenn andere Armabschnitte sich bewegen. Dies wird durch die Verwendung der Ketten und Kettennüsse erreicht, die den von ihnen betätigten Annabschnitt unabhängig von der Bewegung anderer Armabschnitte bewegen. Wenn sich beispielsweise nur der Oberarm 84 um seine Achse 118 dreht, bleiben die Kettennüsse 92 und 103 ortsfest gegenüber dem Gehäuse 76. Dies bedeutet, daß beim Drehen des Oberarmes 84 der Unterannteil 96 und die Handgelenkbaugruppe 114 die über die Kettennüsse 92 und 103 betätigt werden, von einer Drehung relativ zu ihrer ursprünglichen ao Lage abgehalten werden. Auch wenn die Achse 119 verlagert wird, bleiben Unterarmteil 96 und Handgelenkbaugruppe 114 parallel zu ihrer ursprünglichen Stellung im Raum orientiert.

Da der Unterarmteil 96 der Steuereinrichtung 16 in jede Richtung um seine Achse 119 sogar über eine gestreckte Linie hinaus schwenken kann und der menschliche Ellenbogen nicht in Gegenrichtung über eine gestreckte Lage hinaus bewegt werden kann, muß der Hauptsteuerarm 80 gegen eine Bewegung nach hinten gesichert werden, oder eine Verschwenkung über die gestreckte Lage in entgegengesetzter Richtung zur normalen Armbewegung muß verhindert werden. Ein Sperrglied ist zur Vermeidung dieser gegengerichteten Schwenkung vorgesehen.

Die Gegengewichte 88, 99, 117 für die verschiedenen Armabschnitte 84, 96, 114 bewegen sich relativ zueinander um eine gemeinsame Achse 118. Um eine Relativbewegung zwischen den Armabschnitten 84, 96, 114 zu vermeiden, können Sperren vorgesehen werden, die eine Relativbewegung zwischen den Gegengewichten 88, 99, 117 verhindern. Auf Grund der mechanischen Verbindung aller Gegengewichte 88,99,117 mit ihren zugehörigen Armabschnitten 84, 96, 114 werden so die Armabschnitte 84,96,114 gegen eine Relativbewegung gesperrt.

Ein spezielles Beispiel ist an Hand der Schwenkung des Unterarmteils 96 um die Achse 119 gegeben. Der Unterannteil 96 darf in Richtung eines in F i g. 3 eingezeichneten Pfeiles 135 sich nur so weit drehen, bis der Unterannteil 96 und der Oberarm 84 im wesentlichen in einer geraden Linie liegen. Wenn der Unterarmteil 96 in Richtung des Pfeiles 135 schwenkt, bewegt sich sein Gegengewicht 99 in Richtung eines in F i g. 6 gezeigten Pfeiles 136. Ein Sperrbolzen 137 für den oberen Auslegerarm 87 ist am Gegengewicht 88 befestigt. Der Sperrbolzen 137 ist derart angeordnet, daß dann, wenn der Unterarmteil 96 in gestreckte Lage zum Oberarm 84 geschwenkt ist, eine Seitenfläche 138 des Gegengewichtes 99 den Sperrbolzen 137 berührt und eine weitere Bewegung des Unterarmteils 96 in dieser Richtung verhindert. Die Drehung des Unterarmteils 96 in entgegengesetzter Richtung ist zugelassen. Der Sperrbolzen 96 würde sich dann von der Seitenfläche 138 wegbewegen.

Die Handgelenk- oder Handbaugruppe 114 weist einen Hauptlagerarm 140 auf, der antriebsfest an der Welle 110 befestigt und um die Achse 120 drehbar gelagert ist. Der Hauptlagerarm 140 ist gekröpft und besitzt einen Vorderschenkel 141, der sich im wesentlichen parallel zur Achse 120 erstreckt. Wie aus Fig. 8, 9, 10 und 11 zu ersehen, ist das pistolengriffförmige Steuerorgan 53 auf einem aufrechten Träger

142 befestigt, der wieder antreibbar an einer Welle

143 befestigt ist, die drehbar in einem Gehäuse 144 gelagert ist, das seinerseits fest mit dem Vorderschenkel 141 verbunden ist und durch diesen hindurchragt. Eine zentrierende Torsionsfeder 146 mit Endhaken ist über dem Gehäuse 144 angeordnet. Die Endhaken sind über einen Stift 147, der am Schenkel 141 befestigt ist, und über einen Stift 150 am aufrechten Träger 142 gelegt. Die Torsionsfeder 146 dient dazu, das pistolengrifförmige Steuerorgan 53 in die in Fig. 10 gezeigte aufrechte Lage 151 zurückzubringen. Das Steuerorgan 53 dreht sich um eine Achse 152 der Welle 143, die in einem rechten Winkel zur Drehachse 120 der Handgelenkbaugruppe 114 steht, und er wird immer durch die Torsionsfeder 146 in seine zentrale Lage 151 zurückgebracht.

Ein Sperrstift 148 ist am unteren Ende des Trägers 142 befestigt und derart angeordnet, daß er in eine Ausnehmung 149 hineinragt, die im Gehäuse 144 vorgesehen ist. Wenn das Steuerorgan 53 in seine Endstellung geschwenkt wird, berührt der Sperrstift 148 die entsprechende Endfläche der Ausnehmung 149, so daß das Steuerorgan 53 gegen eine zu weite Drehung in jeder Richtung gesichert ist.

Die Welle 143 verstellt ein Schaltpotentiometer 145. Das Schaltpotentiometer 145 umfaßt einen Schalter 153 und ein Drehpotentiometer 154 mit Schleifkontakten, die den Strom zu einem Antriebsmotor 199 für die Drehung der Hand 48 des Manipulators 17 steuern.

Der Schalter 153 hat vier federbelastete Schleifkontaktarme 157, die auf einem zylindrischen Block 158 aus nichtleitendem Material gleiten, der antriebsmäßig unmittelbar mit einem im Durchmesser verkleinerten Endabschnitt der Welle 143 verbunden ist. Der Block 158 trägt ferner eine Kurzschlußplatte 159 aus leitendem Material, die sich etwa über 180° um den zylindrischen Block 158 aus nichtleitendem Material herum erstreckt. Immer wenn der Träger 142 in die in Fig. 10 gezeigte Stellung 155 gedreht ist, kommt die Kurzschlußplatte 159 in Kontakt mit einem der Paare der Schleifkontaktarme 157 und schließt zwischen diesen Schleifkontaktarmen 157 den Stromkreis. Hierdurch wird der Antriebsmotor 199 (Fig. 1 bzw. 13) für die Verdrehung der Hand 48 angetrieben, so daß er diese in einer ersten Richtung dreht. Wenn das Steuerorgan 53 und der Träger 142 in ihre zentrale Lage 151 zurückgebracht sind, sitzen die Schleifkontaktarme 157 auf dem isolierenden Material, so daß keiner der beiden Stromkreise geschlossen ist. Wenn das Steuerorgan 53 in entgegengesetzter Richtung bis in die Stellung 156 gedreht ist, wird der Stromkreis zwischen dem gegenüberliegenden Paar der Schleifkontaktanne 157 durch die Kurzschlußplatte 159 geschlossen, und der Antriebsmotor 199, der die Hand 48 an dem Manipulator 17 antreibt, läuft in entgegengesetzter Richtung.

Wenn das Steuerorgan 53 sich um seine Achse 152 dreht, wird der isolierende Block 158 ebenfalls die Schleifkontakte des Drehpotentiometers 154 verstellen. Dieses Drehpotentiometer 154 steuert die Drehzahl des Antriebsmotors 199 für Drehung der Hand48 des Manipulators 17 (Fig. 1 und 13).

Wenn das Steuerorgan 53 ein kurzes Stück weit aus seiner zentralen Lage 151 herausbewegt ist, dreht sich die Hand 48 am nachgesteuerten Manipulator 17 langsam. Die Drehgeschwindigkeit der Hand 48 wird größer, wenn die Auslenkung des Steuerorgans 53 aus seiner Nullstellung heraus zunimmt. In gleicher Weise dreht sich die Hand 48 in entgegengesetzter Richtung, wenn das Steuerorgan 53 in Richtung auf die Stellung 156 hin gedreht wird, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die proportional der Auslenkung des Steuerorgans aus seiner zentralen Lage 151 ist.

Der aufrecht stehende Träger 142 trägt ein Handglied 160 des Steuerorgans 153. Das Handglied 160 besitzt einen Hauptsteuerschalter 52, der einen Hauptschalter 161 und ein Betätigungsglied 162 hat. Der Hauptschalter 161 ist ein Ein-Aus-Schalter und, wenn das Betätigungsglied 162 beim Greifen mit einer Hand 1$3 niedergedrückt wird, wird der Hauptschalter 161 geschlossen. Hierdurch werden Relaisspulen erregt so und Kontakte betätigt, die die am Steuerpult 51 vorgesehenen Schalter außer Betrieb setzen und die Tachometergeneratoren 133 der Steuereinrichtung 16 an die entsprechenden Motoren des Manipulatorarms 38 anschließen.

Ein Auslöser 164 ist gleitend auf einem Halter 168 des Steuerorgans 53 angeordnet derart, daß er durch den Zeigefinger der das Handglied 160 umfassenden Hand 163 betätigt wird. Der Auslöser 164 betätigt einen Schieberschalter 165. Der Schieberschalter 165 umfaßt einen Schieber 169, der eine Kurzschlußplatte 175 besitzt. Wenn der Schieber 169 in Richtung eines Pfeiles 166 verschoben wird, wird ein Paar von Kontaktdrähten 174 durch die Kurzschlußplatte 175 elektrisch miteinander verbunden. Hierdurch wird ein Stromkreis geschlossen derart, daß die Greifbacken 50 der Hand 48 sich in Richtung auf ihre geschlossene Stellung, bzw. aufeinander zu, bewegen.

Wenn sich der Schieber 169 bewegt, betätigt er ebenfalls ein mit einem zentralen Abgriff versehenes Drehpotentiometer 176 über ein Zahnstangenritzelgetriebe 177. Das Drehpotentiometer 176 ist derart geschaltet, daß es die Feldstärke der elektromagnetischen Kupplung209 (s. Fig. 1 und 13) bestimmt. Die Kupplung 209 bestimmt wiederum die Kraft, mit der die Greifbacken 50 des Manipulators 17 geschlossen werden.

Eine weitere Verlagerung des Auslösers 164 aus seiner neutralen Stellung heraus vergrößert die maximale Kraft, mit der die Greifbacken 50 einen Gegenstand fassen können. Je größer die Verlagerung in Richtung des Pfeiles 166 ist, desto größere Kräfte können durch die Greifbacken 50 ausgeübt werden.

Der Auslöser 164 ist durch eine Blattfeder 167 belastet und kehrt in seine neutrale oder seine Aus-Stellung zurück, wenn er losgelassen wird. Die Stärke der Blattfeder 167 ist derart gewählt, daß die Bedienungsperson die zum weiteren Biegen der Blattfeder 167 erforderliche Krafterhöhung fühlt. Hierdurch wird die bei einer zunehmenden Verschiebung des Auslösers 164 anwachsende Greifkraft der Greifbacken 50 simuliert. Der Auslöser 164 kann ein
kurzes Stück weit aus seiner neutralen oder Aus-Stellung heraus auch in Richtung eines Pfeiles 170 bewegt werden. Hierbei verbindet die Kurzschlußplatte 175 einen zweiten Satz Kontaktdrähte 178, die einen Motorstromkreis schließen, welcher die Greifbacken 50 mit konstanter Geschwindigkeit öffnet.

Eine einstellbare Sperrschraube 179 kann zur Begrenzung der maximalen Auslenkung des Auslösers 164 verwendet werden. Das pistolengrifförmige Steuerorgan 53 ist derartig ausgelegt, daß es so eng wie möglich den natürlichen Bewegungen der Hand 163 angepaßt ist, die in entsprechende Bewegungen des nachgesteuerten Manipulators 17 übersetzt werden.

Beim Betrieb ergreift eine Bedienungsperson 171 den Hauptarm 80 mit der Hand 163 am Handglied 160 des Steuerorgans 53. In dieser Stellung fluchtet die Handgelenkachse der Bedienungsperson 171 mit der Achse 120 der Handbaugruppe 114; die Achse des Ellenbogens der Bedienungsperson 171 fluchtet mit der Achse 119, um die der Unterarmteil 96 schwenkt, und die Achse ihrer Schulter fluchtet mit der Achse 118, um die sich die Gruppe 81 von konzentrischen Wellen und der Oberarm 84 drehen. Darüber hinaus führt der zurückspringende Arm 71 des Steuergerätes 16 der Bedienungsperson 171 die Achse 172 der Welle 66 in eine solche Lage, in der diese mit der vertikalen Drehachse des Schultergelenkes der Bedienungsperson 171 fluchtet, wenn diese mit ihrem Arm schwingt.

Bevor die Vorrichtung in Gebrauch genommen wird, kann die Bodenplattform 62 des Trägers 60 über einen Feststellfußzapfen 173 am Boden 63 verankert werden, so daß der Träger 60 während des Arbeitens festgehalten wird.

Die Bedienungsperson 171 faßt den Handgriff des Steuerorgans 53 und schließt hierdurch den Hauptschalter 161 und schaltet damit die Steuerungen an dem Steuergerät 16 über die vorgesehenen Relais ein.

Bei einer natürlichen Bewegung des Armes werden die entsprechenden Tachometergeneratoren 133 angetrieben, und der nachgesteuerte Manipulator 17 führt entsprechende Bewegungen aus. Da die Bewegung des Manipulatorarmes 38 und des menschlichen Armes einander entsprechen, ist die Betätigung des nachgesteuerten Manipulators 17 bei einer solchen Stellungssteuerung einfach. Der Träger 60 kann gewünschtenfalls von Stelle zu Stelle bewegt werden. Wenn der Hauptarm 80 und der nachgesteuerte Manipulatorarm 38 ihre Stellungszuordnung verlieren, kann der Hauptschalter 161 geöffnet werden, wodurch alle Steuereinrichtungen am Hauptarm 80 außer Betrieb gesetzt werden, und der Hauptarm 80 kann in eine Stellung entsprechend der des nachgesteuerten Manipulatorarmes 38 zurückgeführt werden, bevor eine neue Betätigung des Hauptarmes 80 erfolgt.

Die Antriebssteuerung weist noch weitere Vorteile auf. Wenn beispielsweise der nachgesteuerte Manipulator^ für Überkopfarbeiten verwendet wird, kann dies zu einer sehr starken Ermüdung der Bedienungsperson 171 führen. Wenn jedoch der Manipulatorarm 38 und der Hauptarm 80 außer Phase gebracht werden, beispielsweise um ungefähr 90°, kann der Manipulatorarm 38 über Kopf arbeiten, während der Hauptarm 80 von einem horizontalen und tiefer liegenden Teil aus betätigt werden kann. Hierdurch wird ebenfalls die Ermüdung der Bedienungsperson 171 herabgesetzt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für einen Manipulator, der eine Anzahl von durch jeweils einen eigenen Elektromotor angetriebenen, drehbaren oder

schwenkbaren Gliedern aufweist, wobei die Steuereinrichtung mit einem Steuergerät versehen ist, dessen Steuerelemente in ihrer Zuordnung den Giedern des gesteuerten Manipulators entsprechen und deren Elektromotoren über elekirische Impulse in Richtung und Geschwindigkeit bewegungsabhängig steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelemente (75, 84, 96, 114, bzw. 180) des Steuergerätes (16) bei ihrer Verstellung je einen Tachometergenerator (70, 70^4 bzw. 133) in Drehung versetzen, der ein elektrisches Signal erzeugt, das über eine Verstärkerschaltung (181, 182, 184, 185, 187) auf den dem jeweiligen Steuerelement (75, 84, 96, 114 bzw. 180) zugeordneten Elektromotor (32 bzw. 191) des zugehörigen Manipulatorgliedes (34, 35, 40,43 bzw. 192) übertragen wird und ihn entsprechend der Bewegung des Steuerelementes (75,84,96,114 bzw. 180) antreibt, wobei die elektrische Verstärkerschaltung (181, 182, 184, ao 185,187) in ihrer Ausgangsleistung derart einstellbar ist, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen der Stellbewegung des jeweiligen Steuerelementes (75,84,96,114 bzw. 180) und dem entsprechenden gesteuerten Manipulatorglied (34, 35, 40,43 bzw. 192) im wesentlichen 1:1 ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelemente (75,84, 96,114) des Steuergerätes (16) um zueinander parallele Achsen (118,119,120) gelenkbeweglich miteinander verbunden sind und in der Anordnung und Zuordnung dem nach Art eines menschlichen Armes ausgebildeten, einen Oberarm (35), einen Unterarm (40) und eine Hand (48) aufweisenden Arm (38) des gesteuerten Manipulators (17) entsprechen.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (16) auf einem beweglichen Träger (60) gelagert ist, der ein Gehäuse (76) aufweist, an dem das dem Oberarm (35) des gesteuerten Manipulators (17) entsprechende Steuerelement (Oberarm 84) um die im wesentlichen horizontale Achse (118) schwenkbar gelagert ist, und daß das Gehäuse (76) auf dem Träger (60) um eine im wesentlichen vertikale Achse (172) drehbar gelagert ist und gegenüber dieser Achse (172) so weit versetzt ist, daß, wenn eine Bedienungsperson (171) ihren Arm an den Oberarm (84) des Steuergerätes (16) hält, die vertikale Schultergelenkachse der Bedienungsperson (171) im wesentlichen mit der senkrechten Drehachse (172) des Gehäuses (76) fluchtet.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Manipulator (17) um eine im wesentlichen vertikale Achse drehbar gelagert ist und daß ein Motor (32) zur Drehung des gesteuerten Manipulators (17) um die vertikale Achse, ein Tachometergenerator (70), der in Abhängigkeit von der Bewegung des Steuergerätes (16) um dessen vertikale Achse (172) angetrieben wird, und eine elektrische Verstärkerschaltung zwischen dem Ausgang dieses Tachometergenerators (70) und dieses Motors (32) vorgesehen sind.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl (Gruppe 81) konzentrischer Wellen (82, 91,101) unabhängig voneinander drehbar in dem Gehäuse (76) des Steuergerätes (16) gelagert sind, daß diese Wellen (82,91,101) unabhängig, voneinander jeweils mit einem der Steuerelemente (84, 96,114) des Steuergerätes (16) mechanisch drehfest verbunden sind, wobei diese Steuerelemente (84, 96,114) bei einer Verschwenkung gegeneinander jeweils parallel zu ihrer ursprünglichen Stellung bleiben, daß die Achsen der konzentrischen Wellen (82,91,101) mit der Drehachse (118) des Oberarmes (84) des Steuergerätes-(16) zusammenfallen und daß an diesen konzentrischen Wellen (82, 91,101) Gegengewichte (88, 99,117) drehfest angeordnet sind, welche eine solche Größe und Lage aufweisen, daß sie das Gewicht der Steuerelemente (84, 96, 114) des Steuergerätes (16) ausgleichen.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine von den Tachometergeneratoren (133) unabhängige elektrische Steuereinrichtung (51) mit Schaltelementen zur Steuerung der Motoren des gesteuerten Manipulators (17) und durch eine von einem Hauptschalter (161) betätigte Umschalteinrichtung (Spule 183, Kontakte 184, 185) zum Umschalten der Motoren des gesteuerten Manipulators (17) entweder auf die Schaltelemente der Steuereinrichtung (Steuerpult 51) oder auf die Steuerelemente (75, 84, 96, 114) des Steuergerätes (16).

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter (161) in einem pistolengrifförmigen Steuerorgan (53) des Steuergerätes (16), welches einen Handgriff (54) für die Bedienungsperson (171) aufweist, derart angeordnet ist, daß durch Anfassen des Handgriffes (54) durch die Bedienungsperson der Hauptschalter (161) betätigbar ist und ein Umschalten der Motoren des gesteuerten Manipulators (17) auf die Steuerelemente (75,84,96,114) des Steuergerätes (16) bewirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 976 882;
USA.-Patentschriften Nr. 2 858 947, 2 861699,
784.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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