Einrichtung zum Bewegen von Gegenständen aus der Ferne. Die moderne Forschung, insbesondere auf (lein Gebiete der Kernenergie, der Giftbiolo- grie, der Chemie, der Sprengstoffabrikation usw. hat ein Bedürfnis nach Vorrichtungen, mittels welcher gewisse Experimente oder Vorrichtungen von einer Stelle aus geleitet werden können, an welcher der Bedienende reicht den schädigenden Einflüssen von radio aktiven Strahlungen, Giften, Gasen usw, aus- r@esetzt ist.
Früher hat man versucht, diesem Bedürfnis durch Verwendung äusserst spezia lisierter T'ci-nst.etterungsineehanismen nachzu kommen oder aber dadurch, dass man mecha- iiiseh gesteuerte Manipuliervorrichtungen vor- ,iah, welche durch eine Schutzvorrichtung hindurch mittels mechanischer Steuergestänge betätigt werden konnten, wobei zur Beobaeh- tung der Vorgänge Spiegel oder Periskope vorgesehen waren.
Diese Vorrichtungen hat ten einen gewissen Erfolg, besassen aber einen zu kleinen Aktionsbereich, so dass das Ausmass mittels solcher Vorrichtung durchführbarer Operationen sehr beschränkt ist.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird z. B. die Manipuliervorriehtung zum Teil mittels direkter mechanischer Steuerung, teilweise durch Elektromotoren betätigt. Sie weist einen grossen Rahmen auf, welcher auf (ler Brüstung einer Schutzwand sitzt, die zwischen der Manipuliervorrichtung und dem Bedienenden angeordnet ist-. Die Vorrichtung ist mit Gelenkverbindungen versehen, wobei Kabel, die derart angeordnet sind, dass ihre Länge konstant. bleibt, zu den Motoren ge führt sind, welche die Vorrichtung in Bewe gung setzen.
Der Bedienende, der auf der der Manipullervorrichtung entgegengesetzten Seite der Schutzwand steht, bewegt das eine Ende des Rahmens in einer bestimmten Rich tung, worauf die Manipuliervorrichtung in der entsprechenden Richtung arbeitet.
Eine derartige Vorrichtung ist. notwendigerweise etwas komplizierter als ein fester Rahmen, so dass die Bewegungen des Bedienenden in ent sprechendem Sinne am entfernten Ende der Vorrichtung mittels eines einzigen, langen, senkrechten Organes, welches eine begrenzte translatorische und rotatorisehe Bewegung ausführen kann, wiedergegeben werden kann. Jede translatorische Bewegung der Vorrich tung wird durch direkte mechanische Verbin dungsglieder zwischen dem Bedienenden und der Manipuliervorrichtung übermittelt.
Die Drehung der Hand der Manipuliervorrichtung um ihre eigene Achse und die Drehung um ein dem Handgelenk eines menschlichen Armes entsprechendes Gelenk wird mittels Elektro motoren ausgeführt. Das Zusammenziehen der Finger der Hand der Manipuliervorrichtung wird auf hydraulischem Wege durch ein Fuss pedal gesteuert.
Die Grenzen einer derartigen Apparatur sind leicht einzusehen. Sie sind hauptsächlich dadurch bedingt, dass der Aktionsradius be schränkt ist, weil die Apparatur ein Teil eines starren Rahmens ist, dessen eines Ende der Bedienende festhalten muss. Es fehlt ihr die notwendige Beweglichkeit, weil ihre Bewe gungen auf die Bewegungen beschränkt sind, die der Bedienende ausführen kann, wenn er einen komplizierten und sperrigen Mechanis mus grosser Trägheit und mit erheblichen Rei bungswiderständen handhaben soll. Sie könnte aber auf keinen Fall Verwendung finden, wo der Standort des Bedienenden weit von di=i# Stelle entfernt ist, wo sieh die Vorgänge ab spielen.
Bei einer weiteren bekannten Manipu- liervorrichtung ist die Funktionsweise rein mechanisch. Dort. ist. die Apparatur, obschon kleiner, grundsätzlich gleich dein oben be schriebenen Apparat aufgebaut, ausgenom- inen, dass elektrische Steuervorrichtungen fehlen.
Man sieht wieder, dass die direkte mechanische Verbindung zwischen dem Bedie nenden und der Manipuliervorrichtung sowohl den Aktionsradius als auch die Beweglichkeit der Vorrichtung beeinträchtigt und ebenfalls die Verwendung der Apparatur auf grosse Distanz und bei stark variablen Distanzen oder bei Verwendung einer Schutzvorrichtung ohne Durchbrechungen ausschliesst. Die vor stehend beschriebenen Vorrichtungen können ziemlich genau mit. komplizierten, grossen Zangen verglichen werden, mit welchen der Bedienende über eine Mauer reicht, um hinter der Mauer irgendwelche Manipulationen vor zunehmen.
Beide sind so ausgestaltet, dass die Stellung der Manipulationswerkzeuge der mechanischen Hand der Stellung der Hand des Bedienenden am Steuermechanismus ent spricht. Zweifellos sind beide Vorrichtungen für eine gewisse Art von Manipulationen, wel che eine bestimmte Präzision voraussetzen, durchaus zweckdienlich. Zum mindesten im Falle des zuerst beschriebenen Manipulier- apparates kann der Vorteil geltend gemacht werden, dass der Bedienende aus dem von den Steuergriffen gebotenen Widerstand an nähernd auf die Grösse der Kräfte schliessen kann, die durch die mechanische Hand aus geübt werden.
Diese gefühlsmässige Wahr nehmung wird aber durch die Trägheit und die Reibungswiderstände der Vorrichtung selbst erschwert. Keine dieser naehteili-en IGigensehaften kann in dieser -Manipuliervor- richtung leicht vermieden werden. Wird die Apparatur für alle Freiheitsgrade konstruiert, so kann sie wohl überall hinbewegt werden; es ergibt sieh aber die Seliwierigkeit, dass sehr viel Geschicklichkeit erforderlich ist, um die Freiheitsgrade unabhängig voneinander zu handhaben. Es ist also z.
B. schwierig, eine Drehbewegung der Hand zu erzeugen, ohne sie gleichzeitig anderswie zu bewegen, oder es ist schwierig, das Handgelenk zu krümmen, ohne dabei den ganzen Arm zu bewegen. Die Arme dieser zwei Vorriehtung-en weisen mir ein einziges bewegliches Gelenk auf. Alle übrigen Bewegungen werden durch trans- latorische Verschiebung der ganzen Anord nung mitsamt der Steuervorrichtung ausge führt.
Ein weiterer Nachteil dieser V orrieh- tungen besteht darin, dass sie eine ständige Überwachung der Werkzeuge erfordert, d. 1i. sie können einen Gegenstand nicht in einer bestimmten Stellung an der gleichen Stelle festhalten (z. B. zur Durchführung von 3Ies- sungen), ohne dass der Bedienende sie in dieser Stellung festhält. Die Bedienung dieser Vorrichtungen ist deshalb langweilig und ermüdend, Umstände, die ein gewisses Risiko in sich schliessen, wenn die auszuführenden Operationen gefährlicher Art sind.
Es ist für den Bedienenden wünschenswert, anhalten zu können, die Lage der Instrumente aus ver schiedenen Richtungen betrachten zu können, um sieh ein Bild von ihrer Stellung zu machen, und hierauf schrittweise mit einer Geschwindigkeit weiterzuarbeiten, die er voll ständig beherrscht.
Aus diesen und ähnlichen Gründen können diese Vorrichtungen nicht als das Wünsehens- werteste betrachtet werden, weil ihre Arbeits weise auf mechanischen Verbindungen beruht. Ihr Anwendungsbereich ist beschränkt. durch die naturgemäss begrenzte Vielseitigkeit des Steuermechanismus und durch die geringe Biegsamkeit der durch sie unvollkommen nachgebildeten menschlichen Hand.
Es ist im Gegenteil wünschenswert, eine auf elek trischem Wege ferngesteuerte Manipulier- voiTiehtun#,# zu besitzen, so dass die ',Steuer- vorriehtung und die Manipuliervorriehtung getrennt und leicht transportierbar sind.
Es ist aueli erwünscht, die gegenseitige Lage der S1 euervorriehtung und der Manipuliervor- riehtung so zu wählen, dass die Manipulier- vorriehtung an Stellen aufgestellt werden lcann, an welche keine mechanischen- Steuer organe geführt werden können.
Es ist möglich, in beiden der oben beschriebenen Vorriehtun- gen zwischen der Manipuliervorrichtun-, und dem Bedienenden die erwähnten starren Ver- bindungsglieder durch flexible zu ersetzen. Dies könnte mittels über elektrische Leitungen #,:esteuerte Selsyn -Motoren oder mittels liydi#auliseher Zylinder, welche an Flüssig keitsleitungen angeschlossen sind, oder mittels flexibler Kabel bewerkstelligt. werden.
Es ist jedoch einleuchtend,, da.ss bei Verwendung mehrerer solcher Hilfsmittel nicht mehr von einer direkten mechanischen Verbindung zwi- schen dem Bedienungsstand und der Manipu- Iiervorriehtung gesprochen werden könnte.
Die vorliegende Erfindung bezieht. sich auf eine Einrichtung zum Bewegen von Gegen ständen aus der Ferne, welche dem Bedienen den die Möglichkeit gibt, die erwähnten Näeh- teile wenigstens teilweise zu beheben. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist gekenn zeichnet durch eine Steuervorrichtung mit Betätigungselementen, welche mit einem Arm und der zugehörigen Hand des Bedienenden verstellt werden können, und ist ferner ge kennzeichnet durch eine Manipuliervorrieh- tun g mit Verbindungsmitteln,
welche die Steuervorrichtung mit der Manipuliervorrich- tung verbinden, wobei das Ganze derart ist, (lass jede die Steuervorrichtung beeinflussende Bewegung des Armes und der Hand um die Schulter, den Ellenbogen und das Handge lenk eine Bewegung der Manipuliervorrieh- tung verursacht. mit. einer Geschwindigkeit, welche von der der Steuervorrichtung erteil ten Bewegung abhängig ist.
Die Manipuliervorriehtung kann von der Steuervorrichtung räumlich getrennt sein. Bei dein gezeigten Ausführungsbeispiel des Gegen- tandes vorliegender Erfindung ist es mög- lieh, alle Hauptbewegungen eines menschlichen Armes nachzuahmen und sogar zusätzliche Operationen auszuführen, die ein menschlicher Arm nicht ausführen könnte. Der Manipulier arm kann z. B. mit zwei Gelenken .versehen und in einem sehr grossen Winkelbereich be wegt werden, was für einen menschlichen Arm nicht zutrifft.
Die in der Folge beschriebene Einrichtung ist grundsätzlich verschieden von einem Zangensatz, weil sie bei entsprechender Steuerung eine komplizierte Folge von Bewe gungen ausführen kann, die der Bedienende an der Steuervorrichtung wohl überwacht, aber nicht selbst ausführt.
Die Einrichtung kann in gewissen Fällen nur durch die gleichzeitige Verwendung einer Fernsehanlage arbeitsfähig gemacht werden. Die vorbereitenden Arbeiten bestehen dann u. a. in der Verlegung der notwendigen elek trischen Verbindungsleitungen zwischen der Steuer- und Beobachtungsvorrichtung und der Manipuliervorrichtung und der ihr zugeord neten Fernsehkamera. Diese Anlage soll einem einzigen Beobachter erlauben, eine Mehrzahl von verschiedenen laufenden Vorgängen zu überwachen und zu steuern, welche weit weg stattfinden.
An Hand der Zeichnung werden Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes beschrieben. In der Zeichnung ist: Fig.1 eine schematische Darstellung eines Anwendungsbeispiels und einer an demselben arbeitenden Bedienungsperson, Fig.2 eine der Fig.1 entsprechende Dar stellung einer zweiten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, Fig.3 eine vergrösserte Seitenansicht der Manipuliervorriehtung, teilweise mit.
wegge brochenen Teilen, Fig.4a und 4b eine Vorderansicht der Manipuliervorriehtung in einer von der in Fig.3 dargestellten verschiedenen Stellung, mit einigen geschnittenen Teilen, Fig. 5 eine vergrösserte Vorderansicht, wel che die Einzelheiten der drei Gelenke im Schnitt darstellt, Fig. 6 eine Detailansicht des teilweise ge schnittenen freien Endes der Manipuliervor- richteng, in grösserem Massstab im Vergleich zu Fig. 3, Fig. 7 zum Teil eine Draufsicht,
zum Teil einen Axialsehnitt zu Fig. 6, Fig. 8 eine Skizze zum Vergleich der Be wegungen der hlanipulierv orriehtimg mit der jenigen des menschlichen Armes, Fig. 9 eine perspektivische Darstellung der Steuervorrichtung für die Manipuliervorrich- tung, wobei der Arm und die Hand der Be dienungsperson gestrichelt in Arbeitsstellung dargestellt sind, Fig.10 das Schema einer elektrischen Schaltung,
welche zum Steuern und Bewe gen eines einzelnen Elementes der Manipulier vorrichtung dient, Fig.11 eine vergrösserte Seitenansicht einer der Schaltvorrichtungen zum Betätigen und Steuern eines Elementes der Manipulier vorriehtung, in Ruhestellung, Fig. 12 eine vergrösserte Darstellung des in Fig.ll gezeigten Elementes, in Arbeits stellung, Fig.13 im Vergleich zu Fig.9 eine ver grösserte Seitenansicht mit Teilschnitten der Steuervorrichtung,
Fig.l4 eine von rechts gesehene Ansicht zu Fig.12. Fig. 15 ein Schnitt nach der Linie 15-1ä in Fig. 13, Fig.16 das elektrische Schaltschema, Fig.17 und 18 je eine vergrösserte Einzel heit zu Fig. 13 und Fig.19 die schematische Darstellung der Einrichtung zur Betätigung des Daumens der Manipuliervorrichtung und zur Steuerung des durch ihn ausgeübten Druckes.
Das in Fig.l dargestellte Anwendungs beispiel der vorliegenden Erfindung bezieht sieh auf die Durchführung chemischer Expe rimente, wobei Probiergläser transportiert und umgegossen werden müssen. In dieser Darstellung befindet sich die Manipuliervor- richtung 10 in einem mit einem Fenster 12 versehenen Raum 11. Das Fenster ist derart angeordnet, dass es eine durchsichtige Schutz wand zwischen der Bedienungsperson und der Manipuliervorriehtung bildet.
Diese Schutz- wand weist parallel angeordnete, dicke Clas- seheiben 13 auf, zwischen welchen ein Raum 14 entsteht, der mit einer geeigneten Flüssi#g- keit gefüllt ist. Die Manipuliervorriehtung 10 ist auf eine Fahrbahn montiert, welche Schie nen 15 und 15' aufweist. Diese Schienen kön nen an der Decke des Raumes 11 aufgehängt sein. Sie können ebensolang sein wie der ganze Raum und parallel zum Fenster 12 angeord net sein, und sie können derart angeordnet sein, dass die Manipuliervorrichtung jeden Punkt des Raumes erreichen kann.
Die Mani- puliervorriehtung 10 kann elektrisch über Geeignete Stromleitungen, welche in einem flexiblen Kabel 16 geführt werden, und eine Leitung 7.7, welche zii einer-Anschlussbuehse 18 in der Nähe der Steuervorrichtung 7 9 führt, angetrieben werden. Der Strom fliesst nun über die Leitung 20, die Steuervorrich tung 19 und das flexible Kabel 21 zur An- schlussbuehse 18, welche die Verbindung mit. den Leitern der Leitung 17 herstellt.
Die Steuervorrichtung weist ein Gehäuse 22 auf, welches zur Aufnahme der elektrischen Leiter und Sehalteelemente und als Sitz für die Bedienungsperson. dient. Das Gehäuse trägt ein Betätigungsgerät 24 für die Steuervor richtung, welches derart angeordnet ist, dass der Teil zwischen Ellbogen bis und mit der Hand der Bedienungsperson auf ihm ruhen kann und derart mit ihm zii verbinden ist, dass das Betätigungsgerät 24 bewegt werden kann.
Die Steuervorrichtung 19 ist. vorzugs weise auf Rädern 25 gelagert, die angetrieben werden können, um die Steuervorrichtung so zu bewegen, dass die Bedienungsperson die von der Manipuliervorriehtun- ausgeführten Operationen am besten beobachten und steuern kann. Die Räder 25 können je nach Wunsch auf Schienen -eführt oder frei beweglich sein.
In dieser in Fig.l dargestellten Ausfüh- rungsform der Erfindung können die greifen den Finger pneumatisch gesteuert werden. Das Steuermittel, beispielsweise Luft, zur Betäti gung der pneumatischen Steuerung kann in einem Tank 26 gespeichert und über einen flexiblen Schlauch 27 der Manipuliervorrieh- timg 10 zugeführt werden. Eine weitere Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes ist in Fig.2 dargestellt.
Sie unterscheidet sich von der in Fig. 1 dar gestellten Ausführungsform dadurch, dass keine durchsichtige Schutzwand zwischen der Bedienungsperson und der Manipuliervor- riehtung 10 benötigt wird. In dieser Ausfüh- rnnosform wird eine Fernsehanlage verwen det. Eine Fernsehkamera 28 ist an der Decke 29 des Raumes 11 befestigt. '.#,atürlieh ist die Kamera so angeordnet, dass sie der jeweiligen Stellung der Hanipuliervorriehtung folgen kann.
Zu diesem Zwecke ist. sie auf Schienen gelagert, die parallel zu den Führungsschienen der Manipuliervorriehtung 10 angeordnet. Sind. Der Bedienungsperson 23, welche in der Figur direkt neben dem Raum, in welchem die Operationen mit der Manipuliervorriehtung ausgeführt werden, dargestellt ist, steht ein Fernsehempfänger 30 zur Verfügung. Die Bedienungsperson könnte sich aber beliebig weit vom Raum 11 entfernt. befinden, bei spielsweise in einer andern Stadt.
Der Fern- sehempfänger und die Steuervorrichtung 19 sind natürlich über elektrische Verbindungs leitungen mit der Fernsehkamera bzw. der Manipuliervorriehtung 10 verbinden.
Wie aus den Fig.3 und 4a hervorgeht, wird die hlanipuliervorriehtung durch ein Chassis 31 getragen, welches mit. Rädern 32 und 33 versehen ist, die auf Schienen 1.5 und 15' laufen. Das Chassis 31 kann rechteckig sein und mit vier Rädern versehen sein. Min destens eines der Räder 32 ist mit einem Zahn rad versehen, welches mit einem Ritzel 34 in Eingriff steht. Das Ritzel 34 wird über die Welle 35 durch einen umsteuerbaren Elektro motor 36 angetrieben, welcher in später be schriebener Weise gespiesen wird.
Um einen Schlupf zwischen dem angetriebenen Rad 32 und der Schiene zu vermeiden, ist längs dieser Schiene eine Zahnstange 37 befestigt, in welche das starr mit dem Rad 32 verbundene Zahnrad eingreift. Auf diese Weise kann der Manipuliervorriehtung eine translatorisehe Bewegung erteilt werden, so dass sie sich längs der Schiene bewegen kann. Ltm ,eine Drehbewegung der Manipulier- vorrichtung zu ermöglichen, ist. auf dem Chas sis 31 ein grosser Zahnkranz befestigt.
Dieser Zahnkranz 38 ist mittels Bolzen 39 am Chassis 31 befestigt. Sein Abstand vom Chassis 31 wird durch Distanzrohre bestimmt, die auf die Bolzen 39 gestülpt sind. Innerhalb des Zahnkranzes 38 ist eine Grundplatte 41 vor handen. Die Grundplatte 41 dient zur Befe stigung eines Elektromotors 42, der über in einem Gehäuse 43 angebrachte Zahnräder eine Welle 44 antreibt, die ihrerseits wieder ein Ritzel 45 antreibt, welches mit dem Zahnkranz 38 in Eingriff steht. Parallel zur Platte 41 ist unter dem Chassis 31 eine ähnliche Platte 46 angeordnet, welche durch Ringe 47 und 48 und, einen Kugellagerkranz 49 im richtigen Abstand von der Platte 41 gehalten wird.
Der Kugellagerkranz sitzt in ringförmigen Rillen, welche am äussern Rand von gegenüberliegen den Flächen der Ringe 47 und 48 angebracht sind. Die Ringe 47 und 48 werden mittels Bolzen 50 gegen den Kranz 49 gepresst. Die Platte 41 ist mittels Schrauben am Ring 4 7 und die Platte 46 mittels Schrauben am Ring 48 befestigt. Der aus der Platte 41, dem Ring 47, dem Kranz 49, dem Ring 48 und der Platte 46 bestehende Maschinenteil ist mittels des Kugellagers 53 auf dem Chassis 31 dreh bar befestigt. Wird nun das Ritzel 45 durch den Motor 42 angetrieben, so wird die Lager platte 41 bezüglich des Chassis 31 in Rotation versetzt.
Der Motor 42 wird mit Vorteil um steuerbar ausgeführt und wird in später ange gebener Weise gespiesen.
Der aus den Platten 41 und 46, den Rin gen 47 und 48 -und dem Kugelkranz 49 gebildete Maschinenteil dient als Träger für die Arbeitsorgane und für Antriebe der Mani- puliervorrichtung 10. Aus dem Bisherigen geht. hervor, dass die Manipuliervorrichtung eine translatorische Bewegung längs der durch die Schienen 15 und 15' gebildeten Bahn und der genannte Träger eine Rotationsbewegung um die Vertikalachse A-A (Fig.3) aus führen und somit der am Träger befestigte Gelenkarm jede beliebige Richtung in der Vertikalebene der Achse A--t einnehmen kann.
Auf der Platte 46 des oben beschriebenen Trägers sind Lagerböcke 54 und 55 befestigt, die an ihren untern Enden Lager 56 und 57 aufweisen. Eine Achse 58, die derjenigen des Schultergelenkes eines Menschen entspricht, ist in den Lagern 56 und 57 gelagert. Auf der Achse 58 ist ein Gestänge befestigt, wel ches dem Oberarm eines Menschen entspricht. Dieses Gestänge besteht aus Rohren 59 und 60, die mittels Spannschlössern 63 bzw. 64 mit ähnlichen Rohren 61 bzw. 62 verschraubt sind. Dieses Gestänge wird durch einen Träger 66 zusammengehalten und mit einem Stirnrad 65 verbunden. Die Enden des Trägers sind mit den Rohren 59 und 60 verbunden, wäh rend er ungefähr in der Mitte mit dem Zahn rad 65 verbunden ist. Der Träger 66 kann am Stirnrad 65 mit Schrauben oder Bolzen 67 befestigt, sein.
Das Zahnrad 65 ist ungefähr in der Mitte der Achse 58 auf dieser befestigt und wird zum Bewegen des Gestänges über eine Schnecke 68 angetrieben. Das Sehneeken- rad 68 sitzt auf einer Welle 69. Ausser dem Schneckenrad 68 ist auf der Welle 69 ein Kegelrad 70 befestigt, welches in Eingriff mit einem weiteren, am untern Ende der Welle 72 befestigten Kegelrades 71 steht. Die Welle<B>72</B> ist. am obern Ende mit. einer flexiblen Kupp lung 73 verbunden, über welche sie mit der Welle 74 gekuppelt ist. Die Welle 74 führt zum Getriebekasten 75, welcher mit dem Elek tromotor 76 verbunden ist.
Der Elektromotor kann umsteuerbar ausgeführt werden, so dass das oben beschriebene, dem menschlichen Oberarm entsprechende Gestänge in beiden Richtungen um die Achse 58 um mindestens 180 verdreht werden kann. Dieses oben beschriebene Gestänge wird in Zukunft ein fach als Oberarm der Manipuliervorriclitung bezeichnet: Am untern Ende der Rohre 61 und 62 sind Lager befestigt, in welchen eine Welle 77 gelagert ist. Diese Welle 7 7 dient zur Ver bindung des Oberarmes der Manipuliervor- richtung mit einem aus Rohren bestehenden Gestänge, welches mit dem menschlichen Un- terarin vergleichbar ist.
Es wird in Zukunft einfach als Unterarm der llanipulierv orrich- tung bezeichnet. Er weist. Rohre 78 und 79 auf, die mittels Spannmuttern 82 bzw. 83 mit ähnlichen Rohren 80 bzw. 81 verbunden sind. Wie aus Fig. 5 ersiehtlieh ist, sind die Rohre 78 und 79 starr mit der Welle 77 verbunden, so dass eine Drehbewegung der Welle 77 eine Rotation des Unterarmes mit der Welle 7 7 zur Folge hat.
Uni dem Unterarm der lIani- puliervorrielitung die nötige Steifigkeit zu erteilen, sind die untern Rohre 80 und 81 durch einen Träger 84 starr miteinander ver bunden. An der Innenfläche eines obern End stückes 79a am Rohr 79 ist ein Kettenrad 85 befestigt, über welches dem Unterarm eine Drelibe-,vegung erteilt werden kann.
Das ket- tenrad <B>85</B> wird über eine Kette 86 angetrie ben, welche sieh durch den Oberarm erst.reekt. Die Kette 86 wird von einem Kettenrad 87 angetrieben, welches mit einem konzentriseli dazu gelagerten Stirnrad 88 verbunden ist. Das Kettenrad 8 7 und das Stirnrad 88 sind frei drehbar auf der Welle 58, welche das Schultergelenk der Manipuliervorriehtung bil det, gelagert. Das Stirnrad 88 steht mit einem Schneckenrad in Eingriff, welches auf der Welle 89 sitzt. Die Lage dieser Schnecke be züglich des Stirnrades 88 ist analog derjenigen der Schnecke 68 bezüglich des Stirnrades 65.
Es ist. jedoch in Fig. 5 nietet dargestellt, damit die Kegelräder 90 und 91 sichtbar bleiben. Das auf der Welle 89 befestigte Kegelrad 90 wird von dem auf der Welle 92 sitzenden Kegelrad 91 angetrieben. Die Welle 92 ra-t vertikal aufwärts nach einer flexiblen Kupp- lung 9\-?. Diese flexible Kupplung 93 wird von einer Welle 94 angetrieben, deren oberes Ende mit dem Getriebekasten 95 verbunden ist. Deh Getriebekasten ist seinerseits mit. dein. Elektro motor 96 verbunden.
Dieser Motor 96 ist umsteuerbar und wird in einer später zti erläuternden Weise gespienen. Wenn der Mo tor 96 läuft, so bewirkt er über die oben auf gezählten Elemente eine Drehbewegung des Unterarmes um die Achse der Welle 77. Der Drehwinkel wird z. B. dureb das Anstossen des LTnterarmes an den Oberarm bestimmt. An den untern Enden der Rohre des Unter armes der Manipuliervorriehtung sind Lager 97 und 98 befestigt, in welchen eine Welle 99 drehbar gelagert ist. Diese Welle 99 dient als Träger und als Achse für denjenigen Teil der Manipuliervorriehtung 10, der der mensch lichen Hand entspricht.
Der obere Teil der Hand der Manipuliervorriehtung weist Stan- ken 100 und 101. auf, deren obere Enden an tler Welle 99 befestigt sind. Dadurch erzeugt .jede Drehbewegung der Welle 99 eine Rota- . ion der Hand der Manipulierv orrichtung urn diese Welle 99. Diese Drehbewegung wird durch ein Kettenrad 102 vermittelt, welches auf der Welle 99 sitzt.
Das Kettenrad 102 wird von einer Kette 103, welche sieh durch den T_'nterarm erstreckt, angetrieben. Sie wird von einem Kettenrad 104 angetrieben, welches auf einer frei auf der Welle 77 drehbaren hülse 105 befestigt, ist. Die Hülse 105 und das Kettenrad 104 werden durch ein weiteres Iiettenrad 106 angetrieben, welches auch auf der Hülse 105 sitzt. Das Kettenrad 106 wird durch eine Kette 107, welche sieh durch den Oberarm erstreckt, angetrieben. Die Kette 107 wird ihrerseits von einem Kettenrad 108 ange trieben, das drehbar auf der Welle 58 gelagert ist.
Das Kettenrad 108 ist mit einem konzen trisch gelagerten Stirnrad 109 mittels geeig- n eter Schrauben oder Bolzen 110 verbunden. Das Stirnrad 109 und das Kettenrad 108 sitzen auf einer gemeinsamen Nabe 111, die auf der Welle 58 gelagert ist. Das Stirnrad 109 wird von einer Welle 1.12 über ein Sehneekenrad und Kegelräder in derselben Weise angetrieben, wie es im Zusammenhang mit den Stirnrädern 65 und 88 erläutert wurde.
Die Welle 112 ragt, vertikal nach oben nach einer flexiblen Kupplung 113, über wel- clie sie mit einer Welle 114 verbunden ist. Ilie W elle 114 ist über geeignete, im Getriebe kasten 115 untergebrachte Räder mit dem Elektromotor 116 gekuppelt.
Der Elektro motor 116 ist umsteuerbar und wird in später beschriebener Weise gespiesen. Über das ganze soeben beschriebene System von Zahnrädern, Kettenrädern und endlosen Ketten bewirkt der -Motor 1.16, wenn er gespiesen wird, eine Drehbewegung der Hand der Manipuliervor- richtung um die Achse der Welle 99, welche Drehbewegung z. B. durch das Anstossen der Hand an den Unterarm der Manipuliervor- riehtung begrenzt, wird.
Die Stangen 100 und 101, welche einen Teil der Hand der Manipulierv orriehtung darstellen, sind am untern Ende mit einem Gehäuse 117 verbunden (Fig. 7). Das Gehäuse 117 dient als. Lager für ein zylindrisches Ele ment 118, das in diesem Lager um seine Längsachse rotieren kann. Am obern Ende des Elementes 118 ist ein Zahnkranz 119 befestigt. Dieser Zahnkranz 119 wird durch das Ritze- 120 angetrieben. Das Ritze- 120 ist. auf einer Nabe 121 befestigt oder besteht mit. dieser aus einem Stück. Die Nabe 121 ist. dreh bar auf der Stange 100 gelagert. Am obern Ende der Nabe 121 ist ein Kegelrad 122 in irgendeiner geeigneten Weise befestigt.
Das Kegelrad 122 wird vom Kegelrad 123 ange trieben, welches auf einem auf der Welle 99 befestigten Lager 124 sitzt. Das Kegelrad 123 ist mittels geeigneter Schrauben 126 (Fig.5) mit einem konzentrisch zri ihm gelagerten Kettenrad 125 verbunden. Das Kettenrad 125 wird von einer endlosen Kette 127 angetrie ben, welche sich durch den Unterarm der Manipuliervorriehtung erstreckt. Sie wird durch ein Kettenrad 128 angetrieben, welches beispielsweise mittels Kugellager 129 auf der Nabe 105 gelagert ist, welche die Welle 77 umgibt. Am Kettenrad 128 ist mittels geeig neter Schrauben 130 ein konzentrisch dazu angeordnetes Kettenrad 1.31 befestigt.
Das Kettenrad 131 wird über eine endlose Kette 132 angetrieben, welche sich durch den Ober arm der Manipuliervorriehtung erstreckt. Die Kette 132 wird durch ein Kettenrad 133 ange trieben, welches mittels eines Kugellagers 1.34 drehbar auf der Welle 58 gelagert ist. Das Kettenrad 133 ist mit einem Kettenrad 135 verbunden, welches mit ihm auf demselben Kugellager sitzt. Das Kettenrad 135 wird durch eine endlose Kette 136 angetrieben, welche vertikal nach oben durch die Lager platte 41 hindurch über ein Kettenrad 157 zum Spannen der Kette zu einem Kettenrad u7, welches auf der Welle 138 befestigt ist, führt.
Die Welle 138 wird von einem Elektro- inotor 139 über ein Getriebe, welches ein gewöhnliches Schneckengetriebe aufweist, an getrieben. Der Motor ist umsteuerbar und ,vird in später erläuterter Weise gespienen. -Nenn der Motor 139 angetrieben wird, so bewirkt er über die soeben beschriebenen Über tragungsmittel eine Drehbewegung des zylin- driselien Elementes 118 um seine eigene Achse. Der Drehwinkel des Elementes 118 ist unbe grenzt, so dass es in beiden Richtungen beliebig viele ganze Umdrehungen ausführen kann.
Die Hand der Manipulierv orrichtung ist. mit Grei fern 140, 162 versehen. Diese Greifer entspre chen den Fingern der menschlichen Hand. Die Finger 162 werden in später beschriebener Weise durch das Zahnrad 141 betätigt. Das Zahnrad 141 wird durch ein langgestreektes Ritze- 142, welches auf einer Hülse 143 befe stigt ist oder mit dieser ans einem Stück besteht, angetrieben. Am obern Ende der Hülse 143 ist ein Kegelrad 144 befestigt. Der aus dem Zahnrad 142, der Hülse 143 und dem Kegelrad 144 bestehende Mechanismus wird durch ein Kegelrad 145 angetrieben, welches auf einer die -'Felle 99 umgebenden ?Nabe 146 gelagert ist.
Das Kegelrad 145 ist mittels Schrauben mit einem konzentrisch dazu ange ordneten Kettenrad 147 verbunden. Dieses Kettenrad 147 wird über eine endlose Kette 148 angetrieben, welche sich durch den L nter- arm der Manipuliervorrichtung erstrecht. Sie wird durch ein Kettenrad 149 angetrieben, welches mittels eines Kugellagers 150 auf der Hülse 105 gelagert ist.
Ein zweites, mit. dem Kettenrad 149 durch Schrauben 152 verbun denes Kettenrad 151 ist auch mittels des Kugellagers 150 gelagert. Däs Kettenrad 151 wird durch eine endlose Kette 152' angetrie ben, welche sich durch den Oberarm der Mani- pulierv orrichtung erstreckt. Sie wird durch ein Kettenrad 153 angetrieben, welches mit tels des Kugellagers 154 drehbar auf der Welle 158 gelagert ist.
Auf demselben Ring des Kugellagers 154 ist. ein weiteres Ketten rad 155 befestigt. Dieses Kettenrad 155 wird über eine endlose Kette 156 angetrieben, welche über das leerlaufende Rad 157 geführt wird, welches dazu dient, die Kette zu span nen und in der richtigen vertikalen Lage zu halten. Die Kette 156 wird durch ein Ketten rad 158 angetrieben, -elches auf der Welle des Elektromotors 160 befestigt. ist. Der -Motor <B>1.60</B> ist umsteuerbar und wird in später be schriebener Weise gespienen.
Wird der Motor 160 angetrieben, so bewirkt er über den soeben beschriebenen Mechanismus eine Drehbewe- gung der Finger 162 uni, die Welle 161.
Der Greifer 140 entspricht dem Daumen der menschlichen Hand und kann in gleielier Weise wie die Finger 162 uni die Welle<B>161</B> verdreht werden. Der Daumen wird in später beschriebener Weise durch pneumatiselie Mit tel betätigt. Das Steuermittel, beispielsweise Luft, kann über eine pneumatische Leitung 163 zugeführt werden und ist mit der Hand über einen Gelenkhahn verbunden, welcher auf der Welle des Zahnrades 141 sitzt.
Die Leitung 163 ist steif Lind mit einer flexiblen Leitung 167 (Fig. 4b ) verbunden, welche zii einem Kanal 166 ini Innern der Rohre 80 und 78 führt.
Der Kanal innerhalb des Rohres 78 mündet. in das Lager, welches durch das obere Ende des Rohres 78 getragen wird, durch eine geeignete Bohrung <B>167.</B> Da das Gestänge, wel- ehes den Unterarm der Manipuliervorriclitun- bildet, fest mit der Welle 77 verbunden ist und mit dieser rotiert, kann durch eine Boh rung in der Welle 77 eine Verbindung, mit dein Kanal<B>167</B> hergestellt werden. Das obere Ende des Kanals mündet in eine Kammer.
welche durch die Haube 168 gebildet wird, die über das Ende der Welle 77 gestülpt und mittels nicht dargestellter Schrauben ani un tern Ende des Rohres 61 befestigt ist. Die durch die Haube 168 gebildete Kammer kom- niuniziert mit. dem Innern der Rohre 61 mid 59 und der Spannschraube 63.
Das Innere dieser Teile dient als Kanal, welcher ziini obern Lager, das durch das obere Ende des Rohres 59 getragen wird, führt. I'ber deii Kanal 170, welcher durch die Welle 58 führt, und die flexible -j- eile 169 wird dem soeben beschriebenen Kanal das unter Druck stehende Steuermittel zugeführt. Es ist klar,
dass z -i- sehen der nicht dargestellten Quelle des Steuer mittels und der Leitung 169 geeignete Steuer- vorriehtungen, z. B. Hähne, angeordnet sind, -elche in später beschriebener Weise elek trisch gesteuert werden.
An Hand der Fig.6 und 7 werden im folgenden der mechanische Aufbau und die Funktionsweise der Hand der 1lanipuliervor- richtung näher erläutert. Um die Hand steifer und stärker zti machen, sind Versteifungsele mente 171 und 172 vorgesehen, die in Fig. 4b, f und 7 sichtbar sind. Diese Versteifungs elemente bestehen aus einem Stück mit den Lagern, welche an den obern Enden der Stan gen 100 Lind 101 befestigt sind.
Das äussere Ende der Versteifungselemente ist mittels Viehrauben 173 (Fig. 6), welche durch Distanz stücke 174 hindurehragen, mit dem Gehäuse 117 verbunden. Die Distanzstücke 171- dienen dazu, das Gehäuse 117 in der richtigen Stel- lang Bezüglich der äussern Teile der Manipu- liervorriehtung zu halten.
Die Finger 162 sind mittels beweglicher Hebel 175 und Schrauben 177 mit. einem zvlin- drischen Cxussstüek 176 gelenkig verbunden.
Das CTussstüek 176 ist drehbar am Ende eines kolbenähnlichen f?ussteils 178 gelagert, eleher im zylindrischen Element. 118 glei- lend gelagert ist. Der Gussteil 178 weist am andern Ende einen langgestreekten Teil klei neren Durchmessers mit einem Aussengewinde 170 auf. Das Gewinde 179 greift in ein auf dein den Fin-ern -e-enüberliegenden Ende des Gehäuses 118 angebrachtes Innengewinde ein.
[-in den Teil 178 in axialer Richtung zu verschieben, ist, an dessen hinterem Ende das Zahnrad 141 befestigt. Dieses Zahnrad 141. wird sich natürlich mit dem Teil. 178 in axialer Richtung verschieben, weshalb das Kitzel l.42 langgestreckt ist. Wenn das Zahn rad 141 in Drehung versetzt wird, werden die Finger 162 über den sieh in Fig. 7 nach links verschiebenden Teil 178, welcher drehbar im Teil 118 gelagert ist, in Fig. 6 im Gegenuhr zeigersinn verdreht.
Die Fingerstellung kann damit willkürlich verändert und der Grösse jedes Gegenstandes angepasst werden; welcher mit der Manipuliervorriehtung ergriffen wer den soll.
Der Greifer 140, welcher dem Daumen-der menschlichen Hand entspricht Lind den Fin gern 16\3 beim Ergreifen eines Gegenstandes gegenüberliegt., ist gleich gestaltet. wie die Finger. Er ist auch drehbar auf der Welle 161 gelagert. Das Ende des Daumens ist. über ein aus den Elementen 180 Lind 181 bestehendes Hebelwerk mit. der Steuerstange 182 verbun den. Das andere Ende dieser Steuerstange ist.
drehbar am Kolben 183 befestigt, welcher in einem Zylinder gleitet, welcher durch die Innenwände des Gussteils 178 gebildet wird.
Ein Ende einer Feder 184 ist drehbar am Gelenkhahn 164 befestigt. Das andere Ende der Feder ist am Kolben 183 befestigt. Die Spannung der Feder ist so eingestellt, dass die Feder den Kolben in diejenige Lage zu brin gen sucht, welche der geöffneten Stellung des Daumens entspricht. Ein gewisser Teil der Feder 184 ist in einem Gehäuse 185 unter- gebraeht. Das Gehäuse <B>185</B> ist am Kolben 183 befestigt. oder besteht mit .diesem aus einem Stück und dient. als Führung dieses Kolbens. Das Gehäuse 185 ist mit Öffnungen 186 ver sehen, die zum Durchleiten der Steuerflüssig keit aus der Kammer, in welcher sich die Feder 184 befindet, in den Raum links des Kolbens 183 dient.
Diese Öffnungen sind so bemessen, dass die Geschwindigkeit, mit wel cher der auf den Kolben 183 wirkende Druck aufgebaut. wird, und damit. die Geschwindig keit, mit. welcher der Daumen auf das zu ergreifende Objekt zu bewegt wird, eingestellt werden kann.
Wird das Steuermittel in die die Feder 184 enthaltende Kammer eingelassen und wird hinter dem Kolben 183 ein gewisser Druck erzeugt, so bewegt sich dieser nach vorn, wäh rend sich der Daumen 140 auf die Finger 162 zu bewegt, um irgendeinen Gegenstand. zu ergreifen. Der Druck des Daumens auf den Gegenstand kann durch Steuerung des Druk- kes des Steuermittels, welches in die Kam mern der Hand eingelassen wird, eingestellt werden. Die Greifer 162 und 140 können natürlich an Stelle der in den Zeichnungen dargestellten irgendeine dem besonderen Verwendungszweck angepasste Form aufweisen.
An Hand der Fig. 8 der Zeichnung werden nun die Bewe- gungsmögliehkeiten der Manipuliervorriehtung <B>10</B> mit. denjenigen eines menschlichen Armes verglichen. In Fig. 8 entspricht die Achse 187 dem Schultergelenk eines Armes 188. Die Drehachse 189 entspricht. dem Ellbogengelenk des Oberarmes 188. Der Pfeil A gibt. an, dass der Oberarm 188 in der durch den Pfeil A angezeigten Richtung um die Achse 187 (58) rotieren kann.
In derselben Weise deutet der Pfeil B an, dass der Unterarm 191 um die Achse 189 (77) verschwenkt werden kann. Der Pfeil C deutet an, dass die Hand 192 um die Achse 190 (99) verschwenkt werden kann. Die Schwenkaehsen 187, 189 und 190 stehen senk recht zur Zeichnungsebene, während alle Bewegungen der Armteile, von welchen im Zusammenlange mit diesen Figuren die Rede ist, in der Zeichnungsebene liegen.
Es ist aus der Fig.8 klar ersichtlich, dass die Haupt bewegungen der einzelnen Teile 188, 191, 192 des menschlichen Armes durch die Manipulier vorrichtung nachgebildet werden können und dass die Manipuliervorrichtung sogar Bewe gungen ausführen kann, deren der mensch liche Arm unfähig ist. Das letztere deshalb, weil, wie bereits dargelegt wurde, der totale Drehwinkel des Ellbogengelenkes 189 und des Handgelenkes 190 grösser sind als beim menschlichen Arm.
Die Antriebe der einzelnen Teile der Manipuliervorrichtung sind derart gewählt, dass die Manipuliervorrichtung um die Dreh achse<B>187</B> verdreht werden kann, ohne die Richtung des Unterarmes und der Hand der Manipuliervorriehtung bezüglich einer Be zugsebene D-D senkrecht zur Zeichnungs ebene (Fig.8) zu beeinflussen.
Die gezeigte Konstruktion der Manipuliervorrichtung er gibt diese Eigenschaft automatisch, da sich die Achsen 7 7 und 99 nur dann drehen, wenn ihr zugehöriger Antrieb läuft.
Der Oberarm 188 der 1Tanipuliervorrich- tung kann um die Achse<B>187</B> und der Unter- arm 191 gleichzeitig um die Achse 189 ver dreht werden, indem die Motoren 76 und 96 gleichzeitig eingeschaltet werden.
Diese Be wegungen der zwei Armteile sind unabhängig voneinander und beeinflussen die Richtunz der Hand bezüglich der Bezugsebene D-D (Fig.3) nicht.. Dank der beschriebenen Kon- struktion kann irgendein Teil der Manipulier- vorrichtung eine Bewegung ausführen, ohne dass dadurch die Richtung irgendeines andern Teils des Arnes bezüglich der Bezugsebene D-D verändert würde.
Die soeben beschriebenen Operationen der Manipulierv orriehtung können mittels der in Fig. 9 dargestellten Steuervorriehtung durch geführt werden. Die zur Betätigung der Ha- nipuliervorrichtung erforderlichen Steuer bewegungen der Steuervorrichtung werden vorläufig ohne Bezugnahme auf die dadurch gesteuerten elektrischen Kreise beschrieben. Die Steuervorrichtung weist ein auf Rädern 207 montiertes, schrankartiges Gehäuse 206 auf.
Die Räder 207 können so beschaffen sein, dass sie kein Geleise benötigen, oder aber sie können mit einem Spurkranz ver sehen sein und auf einem Geleise laufen, damit die Steuervorrichtung der translato- rischen Bewegung der Manipuliervorrichtung folgen kann.
Aus der Decke des Gehäuses 206 ragt eine vertikale Welle 208 heraus, an welcher dreh bar die Armstütze 209 befestigt ist. Die Zelle 208 kann um ihre Vertikalachse gedreht wer den. Die Armstütze 209 kann um eine hori zontale Welle 210 verschwenkt werden. Der Arm einer Bedienungsperson ist gestrichelt in Bedienungsstellung auf der Armstütze 209 dargestellt. Am rechten Ende der Armstütze ist ein Anschlag 211 vorgesehen, an welchem der Ellbogen der Bedienungsperson anliegt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Arm stütze ist eine Vorrichtung 212 angebracht, Eielche einen Handgriff 213 und eine Mehr zahl damit. verbundener Schalter aufweist.
Die Vorrichtung 212 kann um eine parallel zur Längsachse der Armstütze liegende Achse verdreht. werden. Die Armstütze 209 kann längs ihrer eigenen Ebene verschoben wer den.
Befindet sieh der Arm der Bedienungs- person in der in Fig. 9 gestrichelt dargestell ten Lage, so kann die Steuervorrichtung durch Bewegungen des menschlichen Armes betätigt werden, um Bewegungen der Mani- puliervortzchtung hervorzurufen. Wenn man eine Drehbewegung um die in Fig.8 darge stellte Achse 187 auszulösen beabsichtigt, so genügt es, die Armstütze 209 longitudinal zu verschieben.
Durch diese Verschiebung werden Kreise geschlossen, und je nach dem ausmass der Längsverschiebung des Armes wird die Geschwindigkeit, mit welcher die blanipuliervorrichtung um die Achse 189 rotiert, eingestellt. Die Richtung, in welcher die Armstütze 209 verschoben wird, bestimmt die Richtung, in welcher die Manipuliervor- richtung um die Achse 187 rotieren wird.
Mit andern Worten, wenn die Bedienungsper son den Arm vorwärts bewegt, wird die llanipuliervorrichtung den Arm ausstrecken, und wenn die Bedienungsperson den Arm zurückzieht, zieht die Manipuliervorriehtung den Arm auch zurück.
Soll der Unterarm der Ma.nipuliervorrieh- tung um die Achse 189 verschwenkt werden, ohne dabei den Oberarm zu bewegen, so ge nügt es, dass die Bedienungsperson den Un terarm in entsprechender Weise biegt und dadurch die Armstütze 209 um die Welle 210 in derjenigen Richtung verdreht, in wel- eher sieh der Unterarm der llanipuliervor- richtung bewegen soll. Wieder wird die Ge schwindigkeit, mit welcher sich der Unterarm der Manipuliervorrichtung verdrehen soll, durch die Neigung der Armstütze bestimmt.
Die Bewegung des Unterarmes der Manipu- liervorrichtung in der soeben beschriebenen Weise beeinflusst die Stellring der Hand der 3fanipuliervorrichtung nicht, solange die Be dienungsperson nicht bewusst gewisse weitere Bewegungen mit der Armstütze ausführt. Soll die Handrichtung verändert werden, so braucht die Bedienungsperson nur mit dem Daumen auf den Schalterknopf 214 zu drücken. Dadurch werden elektrische Schalt- elemente betätigt, die bewirken, dass ein Ver drehen der Armstütze um die Achse 210 nicht mehr eine Rotation des Unterarmes, sondern eine Rotation der Hand um die Drehachse 190 zur Folge hat.
Wiederum ist die Geschwin digkeit, mit welcher sich die Hand um die Achse 190 dreht, durch die Neigung der Armstütze bestimmt. Diese Handbewegung der Manipuliervorrichtung kann unabhängig von den Bewegungen des Ober- und des Um- terarmes und gleichzeitig mit. einer Bewegung des Oberarmes ausgeführt werden,'. Es ist klar, dass bei einer entsprechenden elektri schen Schaltung die Hand und der Unterarm der Manipuliervorrichtung unabhängig von einander und gleichzeitig betätigt werden könnten.
Soll die Hand der hlanipuliervorrichtung um ihre Längsachse gedreht werden, bei spielsweise um einen Becher auszugiessen, welchen sie zwischen den Greifern festhält, so braucht die Bedienungsperson lediglich die Hand, mit welcher sie den Handgriff 213 festhält, zu drehen. Dadurch wird die Vor richtung 212 um ihre Achse verdreht und schliesst elektrische Kreise, die eine Rotation der Hand der Manipuliervorrichtung bewir ken. Der Sinn, in welchem die Hand der Manipuliervorrichtung, und die Geschwindig keit, mit welcher sich die Hand der Manipu- liervorriehtung drehen wird, ist durch den Drehwinkel des Handgriffes bestimmt.
Wie bereits früher erwähnt wurde, kann die Hand um mehrere Umdrehungen gedreht werden.
Soll die Manipuliervorrichtung um ihre Vertikalebene gedreht werden, beispielsweise um einen hinter ihr liegenden Gegenstand zu erreichen, so genügt es, die Armstütze zu drehen, was eine Rotation der Welle 208 um ihre eigene Achse zur Folge hat. Der Sinn, in welchem die Armstütze verdreht wird, bestimmt die Richtung, in welcher die Mani- puliervorrichtung um ihre eigene Achse ge dreht wird, und die Rotationsgeschwindigkeit dieser Drehung wird durch den Verdrehungs winkel der Armstütze bestimmt.
Wie bereits oben erwähnt wurde, wird der Aktionsbereich der Manipuliervorrichtung da- durch erweitert, dass sie auf geeigneten Gelei sen geführt wird und dass sie mit Antriebs mitteln versehen wird, mittels welcher sie längs dieser Geleise bewegt werden kann. Zu diesem Zwecke ist auf dem Gehäuse 206 ein Steuerorgan ?15 zur Steuerung elektrischer Kreise vorgesehen, welche der Manipulierv or- ri.chtung die notwendige Leistung zuführen, um sie in einer beliebigen Richtung mit einer einstellbaren Geschwindigkeit zu bewegen.
Die Schaltung ist so angeordnet, dass die zur Steuerung der Rotationsbewegung der 1@Iani- puliervorriehtung um ihre Vertikalachse die nenden Mittel ebenfalls zur Steuerung der Translationsbewegung der Manipuliervorrich- tung längs der Geleise verwendet werden können.
Soll die Manipuliervorriehtung längs des Geleises laufen, so betätigt die Bedie- riungsperson zuerst den Steuerschalter 215 und bewegt hierauf den Arm in Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigerrielit.ung, je nach der Richtung, in welcher sieh die Manipulier v or- richtung auf dem Geleise bewegen soll. Wie derum wird die Fahrgeschwindigkeit der Ma nipuliervorrichtung längs des Geleises durch den Drehwinkel der Armstütze bestimmt.
Selbstverständlich können zur Steuerung der Translationsbewegung der Manipuliervorrich- tuna' besondere Steuermittel vorgesehen sein.
Die Steuervorrichtung ist so beschaffen, dass die llanipuliervorrichtung am leieht.esten gesteuert werden kann, wenn sie annähernd dieselbe Stellung einnimmt wie der Arm der Bedienungsperson. 'Vird dagegen die lIani- ljulier vorrichtung in eine Lage gesteuert, die der Arm der Bedienungsperson nicht einneh- inen könnte, wenn also z.
B. die Hand 192 um die in Fig. 3 dargestellte Achse 190 bzw. der Unterarm 191 um die Achse 189 um einen Winkel von nahezu 180 verdreht würde, so hätte eine Vorwärtsbewegung des Armes der Bedienungsperson nicht mehr eine Bewegun irr Richtung der Hand der Manipuliervorricii- tung, sondern eine Bewegung in entgegen gesetzter Riclitun\ss- zur Folge.
Weil die Mani- puliervorriehtung nahezu symmetrisch kon struiert ist, kann nämlich die Vorwärtsrich- tung nur auf die Richtung bezogen werden, in welcher die Hand der Manipulierv orrieli- tung weist.
Wenn also die Hand in diese neue Richtung gebracht wird, so arbeiten die Steuer organe, welche die der Hand, dem Unter- und dem Oberarm entsprechenden Teile der Mani- puliervorrielitung betätigen, in einer der ge- wünscliten entgegengesetzten Weise. Auf denn Celiäuse 206 ist. ein Hauptschalter 216 ange bracht, durch dessen Betätigung die Speise stromkreise der die verschiedenen Teile betä- tigenden Motoren umgepolt werden können.
Dadurch wird die normale Weeliselbezieliung zwischen den Beweg-rrngeri der Elemente der Manipuliervorriehtung und dem Arm der Bedienungsperson wieder hergestellt. Die Um- polung der Speisestromkreise der Motoren 76, 96 und 116 genügt gewöhnlich zur Herstel lung dieser normalen Wechselbeziehung.
In Fig. 10 ist das Sehaltseliema der elek trischen Kreise und der Schaltorgane darge stellt, mittels welcher die Drehbewegung der Manipulieiv orriehtung um die Schulterachse <B>187</B> gesteuert wird.
Wie oben bereits erwähnt wurde, ist der Motor 76, welcher zum Drehen des Oberarmes uni die Sehulteraehse dient, umsteuerbar. Er kann mit Gleich- oder Wech- @.eistrom gespiesen werden.
Hier wird ange nommen, dass der Motor finit M'echselsti,oin lletaieben sei. Inr Selialtsehema der Fig.10 ist der Motor schematisch durch eine Stator- wieklunu 217 und einen Rotor 218 dargestellt. i-ber die Leiter 219 und 220 kann der Motor von einer nicht dargestellten Stromduelle gespiesen werden.
Diese Leiter sind an die Wickh fing eines regelbaren Autotransforma tors 221 und an die Punkte 222 und 223 ein poliger Uinsehalter 224 bzw. 225 angeschlos sen. Die gegenüberliegenden Kontakte 226 und 227 der einpoli-Pen Unischalter sind mit einander verbunden und über eine Sicherung \?28 mit dem Mittelkontakt eines zweipoligen Umschalters 229 verbunden. Der veränder- lielie Abgriff auf der Wicklung des Auto transformators ist mit dein andern -Mittel kontakt des zweipoligen U msehalter:s 229 ver bunden.
Zwei nebeneinanderliegende äussere Kontakte des zweipoligen I?mschalters 229 sind an den Notor 218 angeschlossen. Der andere Satz äusserer Kontakte des Schalters 229 ist derart geschaltet, da.ss beim Betätigen des Schalters die Stromrichtiuxg im Rotor 218 umgekehrt wird.
Dadurch wird die Drehrich tung des Motors umgesteuert. Derjenige Mit telkontakt des Schalters 224, der mit den Kontakten 222 und 226 zusammenarbeitet, ist über eine Sicherung 230 mit dem einen Ende der Statorwicklung 217 verbunden. Das an dere Ende der Statorwicklung 217 ist mit (lern Mittelkontakt des Schalters 225 verbun den und kann entweder an den Punkt. 223 <I>oder</I> 227 angeschlossen werden.
Diese Schalter <U>224,</U> 225 werden durch die Armstütze 209 betätigt, wenn sie die Bedienungsperson in Läxx--,srichtung bewegt, und sind in den ver- l;rösserten Teilansichten der Fig.11 und 12 dargestellt. Wenn sich die Armstütze in der in der Fig.9 dargestellten neutralen Lage 1)efindet, so hält die Feder 231 die Schalter 224 und 225 in der in Fig.10 und 11 dar restellten Stellung. Die Kreise des Motors sind also nicht an die Stromquelle angeschlos sen, so dass der Motor nicht gespiesen wird.
Wenn aber die Bedienungsperson die Armstütze 209 in Richtung des in Fig.12 eingezeichneten Pfeils P bewegt, so lässt die Feder 231 den Schalter 225 los, und dieser schliesst. über den Kontakt 223 einen Strom kreis über den Stator und den Rotor des Motors 76. Dieser Schaltvorgang schliesst.
einen Kreis von dem mit. dem Schalter 225 @@erbundenen Ende des Autotransformators über diesen Sehalter, die Statorwieklung des Motors, die Sicherung 230 und den Schalter 224, weleher-auf dem Kontakt 226 steht, die Sicherung 228, den Schalter 229, den Rotor 215 und den veränderlichen Angriff des :Nutotransfoxmators 22l.. Die dem Motor zuge führte Leistung wird durch Verstellen des @-eränderliehen Abgriffen auf der Wicklung des Autotransformators eingestellt.
Die Stel lung, in welche der veränderliche Abgriff attf der Wicklung des Autotransformators ;ebraelrt wird, ist, eine direkte Funktion der Längsverschiebung des Steuerorganes 209, welches in den Fig. 9 und 13 dargestellt. ist.
Wenrr dagegen das Steuerorgan aus der in den Fig.11 und 13 dargestellten neutralen Lage entgegen . der angedeuteten Pfeilrich tung P verschoben wird, so wird der Schalter 224 in Kontakt mit dem Punkt 222 gebracht. Dadurch wird ein elektrischer Kreis von dem mit dem Schalter 224 verbundenen Ende des Transformators 221 über diesen Schalter, die Sicherung 230, die St atorwicklung 217, den auf Kontakt 227 stehenden Schalter 225, die Sicherung 228, den Schalter 229, den Rotor 218 und die Mittelanzapfung der Auto transformatorwicklung geschlossen. Bei Spei sung durch diesen Kreis wird der Motor 76 in der der vorgehend beschriebenen entgegen gesetzten Richtung rotieren.
Wiederum wird die Geschwindigkeit, mit welcher der Motor arbeitet, von der Längsverschiebung der Arm stütze 209 der Steuervorrichtung in der dem in Fig. 12 dargestellten Pfeil entgegengesetz ten Richtung abhängen. ..
Die Art, wie der veränderliche Abgriff auf der Wicklung des Autotransformators verschoben wird, ist in den Fig.13 und 14 dargestellt. Um das Verständnis dieses Vor ganges zu erleichtern, müssen vorerst die konstruktiven Einzelheiten dieses Steuer- organes der Steuervorrichtung erläutert wer den. Es weist einen Träger 232 auf, welcher mittels zweier Lager 233 auf der Welle 210 gelagert ist. Auf dem Träger sind langge- streckte Seitenteile 234 und 235 befestigt. Längs der Innenfläche der Seitenteile 234 und 235 sind Nuten angebracht, in welchen Räder 236 und 237 laufen.
An diesen Rädern sind Winkeleisen 238 und 239 befestigt, auf welche die Deckplatte 240 des Steuerorganes 209 montiert ist. Wie bereits im Zusammen- hange mit der Beschreibung der Fig. 9 erwähnt-wurde, ist die Vorrichtung 212 auf das vordere Ende der Deckplatte 240 inon-. tiert, und ein einstellbarer Anschlag für den Ellbogen ist am andern Ende dieser Deck platte montiert.
Wie aus den Fig.11, 12 und 1.3 hervorgeht, ist auf der Unterseite der Deckplatte ein ungefähr U-förmiger Teil 241- befestigt. Dieser U-förmige Teil befindet sich ungefähr in der# Mitte der Armstütze. Zwi schen seinen Armen ist eine' Stange 242 befestigt. Auf der Stange 242 sitzt eine Schraubenfeder 231, welche die Armstütze in der neutralen Stellung zu halten sucht.
Die Kraft der Feder 231 ist so gewählt, dass sie fähig ist, die Armstütze in die neutrale Stel lung zurückzuführen, wenn sie von der Bedie nungsperson in verschobener Stellung los gelassen wird. Wie in Fig.11 dargestellt, drücken die entgegengesetzten Enden der Feder 231 in der neutralen Stellung der Arm stütze auf die Schalter 224 und 225 und halten diese in der in Fig.10 dargestellten Stellung.
Wie aus den Fig. 11. und 12 ersichtlich ist, sind die untern Kanten der Seitenteile durch einen Querträger 243 miteinander verbunden. Dieser Querträger 243 bildet eine Stütze für einen nahezu U-förmigen Teil 244. Der U-för- mige Teil dient einem doppelten Zweck, indem die Schalter 224, 225 auf ihm befestigt sind und er die Feder 231 zusammendrückt, wenn die Armstütze der Länge nach verschoben wird.
In der Nähe der untern Kante ist auf der Innenfläche des Winkeleisens 239 eine Zahn stange 245 befestigt, welche sich mit dem Winkeleisen bewegt. Die Zahnstange 245 ver setzt ein Ritzel 246 in Rotation, wenn die Armstütze verschoben wird. Das Ritzel 246 ist auf der Welle 247 eines vertikal angeord neten Autotransformators 248 befestigt. Die Welle 247 betätigt in bekannter Weise den variablen Abgriff des Autotransformators. Der Autotransformator 248 ist auf einem zwi schen den untern Kanten der Seitenteile 234 und 235 angeordneten Querträger 249 befe stigt.
Jede Längsbewegung der Armstütze in irgendeiner Richtung bewirkt eine Verdre hung des Ritzels 247 und dadurch eine Ver stellung des Abgriffes auf der Wicklung des Autotransformators 248. Der Betätigungs mechanismus für den Autotransformator ist derart ausgebildet, dass der Abgriff in der neutralen Stellung der Armstütze annähernd in der Mitte der Wicklung steht..
Dank dieser Anordnung können dem Motor 76 in beiden Drehrichtungen gleiche Maximal- und Mini malspannungen zugeführt werden, Eine be- stimmte Verschiebung nach vorn ergibt die gleiche Motorenspannung wie eine gleich grosse Verschiebung nach hinten, wobei aber, wie oben erwähnt wurde, die Sehaltvorrieh- tung die Drehriehtung des Motors umsteuern wird.
Die -Motoren 36, 42, 96, 116, 139 und 160 werden alle über elektrische Kreise der in Fig.10 dargestellten Art gesteuert und ge- spiesen. Ein Schaltbild, naeh welchem die verschiedenen von der Manipuliervorrichtung ausführbaren Bewegungen gesteuert werden können, ist. in Fig.16 dargestellt.. Der in Fig.10 dargestellte Kreis ist in das Schalt schema der Fig. 16 aufgenommen und ist dort mit den gleichen Hinweiszeichen versehen.
Das in Fig.16 dargestellte Schaltschema hat sich für eine bestimmte Aiusführungsform als zweckmässig zur Steuerung aller Funk tionen der Manipuliervor richtung erwiesen. Wie aus dem Schema ersichtlich ist, wird der Motor 42 über einen Kreis gesteuert und ge- spiesen, der dem in Fig. 10 dargestellten ähn lich ist. Dieser Motor bewirkt eine Rotation des Gelenkarmes der -lanipuliervorrichtung um die Vertikalachse A-1 (Fug. 3).
Er weist einen Stator 250 und einen Rotor 251 auf, die aus den Leitungen 252 und 253 über einen variablen Autotransformator 254, die Schal ter 255 und 256, den L'msteuerschalter 257 und die Sicherungen 258 und 259 gespiesen werden. Die Schalter 255 und 256 befinden sieh in dem in den Fig. 13 und 15 dargestell ten Gehäuse 260 und werden durch Rotation der Welle 208 betätigt. In Fig.17 ist, gezeigt, wie die Schalter beispielsweise angeordnet werden können, damit sie durch die Welle 208 betätigt werden. Die Schalter sind auf Haltern 261 bzw. 262 befestigt.
Diese Schalter werden in der neutralen Stellung der Steuer vorrichtung durch die Enden einer Feder 263 in der in Fig.16 dargestellten Lage gehalten. Die Feder 263 ist eine um die Welle 208 gewickelte Schraubenfeder. Sie dient dem doppelten Zwecke, einen der beiden Schalter 255 und 256 zu betätigen, wenn die Welle 208 verdreht wird, und die Steuervorrichtung in die neutrale Stellung zurückzuführen, wenn die Bedienungsperson sie loslässt. Die Rückführung der Steuervorrichtung in die neutrale Stellung ist deshalb möglich, weil an der Welle geeignete Arme angebracht sind, welche mit den entsprechenden Enden der Federn in Verbindung treten, wenn die Arm stütze 209 und damit die Welle 208 verdreht wird.
Der zugehörige Regelautotransformator <U>954</U> ist auf einem geeigneten Träger inner halb des Gehäuses 206 befestigt und wird über die Kettenräder 264 und 265 und eine Kette 266 angetrieben. Das Kettenrad 265 ist. auf der Welle 208 befestigt und rotiert mit dieser. Eine kleine Drehung der Armstütze in ihrer eigenen Ebene hat die Betätigung. des einen < her Schalter 255 oder 256 zur Folge, wodurch ein Speisestromkreis für den Motor 42 ge schlossen wird. Eine weitere Verstellung der Armstütze in derselben Richtung ergibt eine Vergrösserung der Drehzahl des Motors, wel cher die llanipuliervorrichtung um ihre Achse J-.1 verdreht.
Da viele der von der Mani- puliervorrichtung auszuführenden Bewegun gen nicht gleichzeitig eine Verdrehung der Vorrichtung um ihre eigene Achse und eine Verschiebung der Vorrichtung längs der Schienen 15 und 15' erfordern, kann der Mo tor 36 durch dieselbe Bewegung der Steuer vorrichtung gesteuert werden, die sonst eine Rotation der Manipuliervorrichtung um ihre eigene Achse auslöst. Um dies zu ermöglichen, ist der zweipolige Umschalter 215 vorgesehen. Dieser Schalter 215 ist am Deckel des Ge häuses 206 befestigt, wo ihn die Bedienungs- per;son leicht erreichen kann.
Befindet. sich der Schalter<B>21.5</B> in der Stellung, in welcher der Motor 36 zur Verschiebung der 1Vlanipu- liervorrichtung längs des Geleises gespienen werden soll, so sind der Rotor- und Stator- kreis des Motors 42 geöffnet und der Rotor und Statorkreis des Motors 36 geschlossen. Diese neuen, durch den Rotor und den Stator des Motors 36 führenden Kreise sind über die Sicherungen 268 und 270 und den Umschalter \'7l. geschlossen.
Der Motor 96, welcher die Verdrehung des Unterarmes<B>191</B> der Manipuliervorrichtung bewirkt, weist einen Stator 272 und einen Rotor 273 auf, die von den Netzleitungen 252 und 253 über einen Regelautotransformator 27-1, Schalter 275 und 276, Umschalter 277 und -Sicherungen 278 und 279 gespienen wer den. Die Schalter 275 und 276 sind, wie in den Fig.13, 15 und 18 ersichtlich ist, in einem am obern Ende der Welle 208 befestigten Gehäuse 280 untergebracht.
Die Schalter 275 und 276 sind derart angeordnet, dass die Enden einer um die Welle 210 gelegten Schraubenfeder 281 die Betätigungsorgane der Schalter berühren. Die Schraubenfeder 281 dient einem doppelten Zwecke, indem sie die Schalter 275 und 276 betätigt und die Armstütze der Steuervorrichtung in die neu trale Stellung zurückführt, wenn diese los gelassen wird und sie in dieser Stellung zu halten sucht.
Wird deshalb die Armstütze der Steuervorrichtung durch Biegen des Un terarmes der Bedienungsperson geneigt, so wird der eine oder andere der Schalter 275 oder 276 betätigt und schliesst einen elek trischen Kreis durch den Stator und den Rotor des Motors 96, um eine Rotation des Unterarmes der Manipuliervorrichtung um seine Drehachse zu bewirken. Die Drehrich tung des Motors 96 wird durch die Richtung bestimmt, mit welcher die Bedienungsperson den Unterarm mit den Ellbogen schwenkt.
Die kleinste Verdrehung der Armstütze der Steuervorrichtung setzt den Motor unter Strom, und dieser versucht anzulaufen. Wird die Armstütze weiter in derselben Richtung v erschwenkt, so wird dem Motor eine grössere Leistung zugeführt, weil der Abgriff auf dem Regelautotransformator 274 in Richtung nach der höheren Spannung verstellt wird.
In der dargestellten Konstruktion der Steuervorrich tung ist der Autotransformator im Gehäuse 280 -untergebracht, und die Welle zur Betäti gung des verstellbaren Abgriffen ist mit einem Ritzel 282 versehen, welches über die Zahn räder 283, 284 und 285 durch das Zahn segment 286 angetrieben wird. Das Zahn segment 286 ist auf der Welle 210 befestigt und rotiert. mit dieser, wenn die Armstütze um diese Welle verschwenkt wird. Auf der Welle 210 sind einstellbare Anschläge 287 und 288 angebracht, welche den Schwenk winkel der Armstütze der Steuervorrichtung begrenzen, so dass keine übermässigen, den Autotransformator schädigenden Ausschläge auftreten können.
Die Einzelheiten der die Schalter 275, 276 betätigenden Teile und die Feder 281 sind in Fig.18 dargestellt. Die Betätigungsmittel der Schalter 275 und 276 stehen mit Stossstangen 289 und 290 in Berüh rung. Diese Stossstangen sind mit flachen, verbreiterten Köpfen versehen, auf welchen die Enden der Feder 291 aufliegen. Am Gehäuse 280 ist eine Blattfeder 291 mittels Schrauben 292 befestigt, die dafür sorgt, dass die Stossstangen von den Betätigungsmitteln der Schalter entfernt werden, wenn sich die Feder 281 in einer der gestrichelt dargestell ten Lagen befindet. Zum Betätigung eines der Schalter wird die Blattfeder durch die Enden der Feder 281 gebogen.
Bei vielen durch die Manipuliervorrich- tung ausgeführten Bewegungen ist es nicht erforderlich, dass eine Verdrehung des Unter armes um dessen Gelenk stattfinde. In Fig.16 sind die elektrischen Kreise und Elemente dargestellt, mittels welcher der Motor 116 durch dieselben Steuerbewegungen gespienen und gesteuert werden kann wie der Motor 96 zur Verschwenkung des Unterarmes der llani- puliervorriehtung um dessen Drehachse.
Die Rotation des Motors 116 bewirkt eine Drehung der Hand der Manipulierv orriehtung um die in Fig. 5 dargestellte Welle 99. Dieses wechsel weise Steuern des einen oder andern Motors wird durch die Anordnung eines zweipoligen Umschaltrelais 293 ermöglicht.. Nenn dieses Relais über die Wicklung 294 durch Betäti gen des Schalters 211 erregt wird, so unter bricht es den Rotor- und Statorkreis des Motors 96 und schliesst den Rotor- und Sta- torkreis des Motors 116 in genau derselben Weise, wie es im Zusammenhange mit dem Umschalter 215 beschrieben wurde.
Wie aus den Fig. 9, 13 und 14 ersichtlich ist, befindet sich der Schalter 214 oben am Handgriff der Betätigungsvorrichtung der Steuerv orrich- tung.Wenn die Bedienungsperson den Schal ter 214 schliesst, so wird der Motor 116 gespie- sen und in derselben Weise gesteuert, wie es im Zusammenhange mit dem Motor 96 be schrieben wurde.
Der in Fig.16 dargestellte Motor 139 weist einen Rotor 295 und einen Stator 296 auf und dient dazu, die Hand der 4Ianipulier- vorrichtung um ihre Längsachse zu drehen. Dieser Motor wird durch elektrische Kreise und Schaltelemente gespienen und gesteuert, wie sie in Fig. 10 dargestellt sind. Der Rotor und der Stator des Motors 139 werden von den Netzleitern 252 und 2-53 über den Regel autotransformator 297, die Schalter 298 und 299, den Umschalter 300 und die Sicherungen 301 und 302 gespienen.
Die Schalter 298 und 299 sind auf geeigneten Trägern in der dreh baren Vorrichtung 212 befestigt und werden durch die Schraubenfeder 303 betätigt. Es sind Schalter der in Fig. 17 dargestellten Art und werden durch die Schraubenfeder in der selben Weise betätigt, wie es für die im Gehäuse 260 untergebrachten Mikroschalter beschrieben wurde. Die Feder 303 ist um eine Welle 301 gelegt, welche an der Rückwand 305 des Gehäuses 306 gelagert ist.
Das Ge- liä.use ist. am vordern Ende der Armstütze der Steuervorrichtung befestigt. Die Welle 301 ist mittels geeigneter Lager in den Wän den 305 und 307 des Gehäuses 306 gelagert. An dem durch die Wand 307 hindurehragen- den Teil der Welle 301 ist die Vorrichtung 212 befestigt. Um die Enden der Feder 303 von den Betätigungselementen cler Schalter abzuheben, ist ein sattelförmiger Teil 308 über die Windungen der Feder gestülpt, über welchen die Federenden herausragen.
Dieser sattelförmige Teil ist mit der Welle 301 uüd mit der Vorderwand der Vorrichtung 212 verbunden. Wenn die Vorrielitung 212 mittels des Handgriffes 213 uni die Längsachse ge dreht wird, so wird der eine oder andere der Schalter 298 oder 299 betätigt. Jede Ver drehung der Vorrichtung 212 spannt. die Feder 303, so dass sie versucht, die Vorrieb- tung 212 in die neutrale Lage zurückzudre hen. Es sind Anschläge zur Begrenzung der Verdrehung der Vorrichtung 212 vorgesehen.
Es wurde bisher gezeigt., dass durch diese An- ordnung einer der Schalter 298 oder 299 betätigt wird und dadurch der Motor 139 in der gewünseliten Richtung zu laufen beginnt..
Wird die Vorrichtung 212 in derselben Rieh- f ung weitergedreht, so wird der Abgriff auf deni Autotransformator 297 verstellt, um die dem Motor <B>139</B> zugeführte Energie und damit die Rotationsgeschwindigkeit der Hand der Manipnliervorrielitung um ihre eigene Achse zii erhöhen. Der Abgriff des Autotransforma tors wird über die Kettenräder 310 und 311 iitid die Kette 312 angetrieben.
Das ketten rad<B>311</B> ist natürlich fest mit. der Welle 304 verbunden und rotiert. mit dieser.
Ein Verdrehen der in den Fig.6 und 7 dargestellten Hand um ihre Längsachse um mehrere Umdrehungen in derselben Richtung bewirkt eine Veränderung der Lage der Fin ger 7.40,<B>1612</B> bezüglich der Längsachse der Hand. Bei vielen Operationen der Manipulier- vorriclitung ist dies von geringer Bedeutung, weil der Daumen 1.40 durch pneumatische Mittel gegen die Finger<B>162</B> gepresst wird. Soll jedoch z.
B. ein Schraubenzieher gedreht werden, wo es erforderlich ist., dass das Werk- zeug mit der Achse der Hand ausgerichtet bleibt, so muss die Lageveränderung der Fin- Iei@ kompensiert werden. Zu diesem Zwecke sind elektrische Mittel vorgesehen, welche in 16 dargestellt sind und die als Beispiel derartiger Kompensationsmittel gelten kön nen. Diese Mittel weisen einen Motor 1_60 mit dein Rotor 313 und dem Stator 314 auf. Es sind Kreise und Schaltelemente vorgesehen, die eine Steuerung des 3lotors 160 erlauben, wie es für den Motor 139 beschrieben wurde.
Die Drehrichtung des Motors 160 steht in einer bestimmten Beziehung zur Drehrichtung des Motors 1.39, derart, dass die Verstellung der Finger bezüglich der Längsachse der Hand bei deren Rotation kompensiert wird. Der Motor 160 wird über dieselben Steuer elemente gespiesen wie der :Motor 139, so dass er mit derselben Gesehwincligkeit angetrieben wird wie der Motor 739. Dies wird dadurch erreicht, dass (las zweipolige Umschaltrelais <B>315</B> betätigt wird.
Dieses Relais kann durch (lie )Vieklung 316 erregt werden, welche zwi- sehen die Netzleiter 252 und 253 geschaltet ist. Wird das Relais 315 in die der in Fig. 16 dargestellten entgegengesetzte Stellung ge bracht, so werden die Rotoren bzw. die Sta- toren der Motoren 160 und 139 parallel ge schaltet. Dadurch werden diese beiden Motoren über die gleielien Steuermittel gesteuert. Der Umschalter 317 dient zur Umsteuerung der Drehrichtung des Motors 160 bezüglich der Drehrichtung des Motors 139. Die Motoren 36, 42, 76, 96, 116 und 139 können nur arbeiten, wenn der Hauptschalter 318 in der Netz leitung 252 geschlossen ist.
Wenn ausserdem der Motor 160 dem Motor 139 parallel ge schaltet ist, kann er nur betrieben werden, wenn der Hauptschalter 318 geschlossen ist. Soll die Stellung der Finger 162 verändert werden, ohne gleichzeitig den Motor 139 anzu treiben und damit die Hand um die Längs achse zu verdrehen, so wird dies durch eine die Schalter 319, 320, 321. und 322 enthaltende Schaltungsanordnung ermöglicht, vorausge setzt, dass sich das Relais 315 in der in Fig.16 dargestellten Stellung befindet. Dies ist der Fall, wenn der 13auptsehalter 318 geöffnet ist. Es wird im folgenden beschrieben, wie durch diese Schaltanordnung die Speisung des Motors 160 aus dem Netz 252, 253 ge steuert wird.
Die Schalter 319, 320, 321 und 322 wer den paarweise selektiv betätigt, um dem Mo tor 160 die gewünschte Drehrichtung zu erteilen. Wenn sich die Schalter in der im Sehaltsehema dargestellten Stellung befinden, kann der Motor 160 nicht gespiesen werden.
Wenn dagegen der Schalter 319 geöffnet und der Schalter 320 geschlossen ist, so wird der Motor aus dem Netz über die geschlossenen Rotor- und Statorkreise gespiesen. Dieser Kreis verläuft vom Leiter 252 über den Leiter 324, einen Kontakt des Relais 315, den Leiter 325, die Sicherung 326, den Rotor 313, den Leiter 327, einen Relaiskontakt, den Leiter 328, den Schalter 320, den Leiter 329, einen Relaiskontakt, den Leiter 330, die Sicherung 331, die Statorwieklung 314, den Leiter 332, einen Relaiskontakt, den Leiter 333, den Sehalter 321 und den Leiter 334 zum Netz- leiten 323.
Soll der Motor in der entgegen gesetzten Richtung laufen, so müssen die Schalter 319 und 320 die im Schaltschema dargestellte Stellung einnehmen, der Schalter 321 müsste geöffnet und der Schalter 322 geschlossen sein. Durch das Betätigen der Schalter 321 und 322 werden Kreise für den Motor<B>160</B> in der oben beschriebenen Weise geschlossen, wobei jedoch die Statorwickltmg umgekehrt geschaltet ist, so da.ss der Motor <B>160</B> im entgegengesetzten Sinne rotiert. Wie oben bereits erwähnt, wurde, werden die Schal ter 319 bis 322 paarweise betätigt. Diese Paare, beispielsweise die Schalter 319 und 320, können einpolige Umschalter sein.
Diese Schalter befinden sich, wie aus den Fig.13 und 14 der Zeichnung hervorgeht, in der Nähe der Rückwand in der Vorrichtung 212. Die Rückwand der Vorrichtung 212 ist mit einer öffnung 335 versehen, durch welche die Bedienungsperson mit den Fingern hinein langen kann, um diese Schalter zu betätigen. Die Schalter sind derart, angeordnet, dass ein sie betätigender Hebel 336, welcher im Punkte 337 drehbar gelagert ist, von der Bedienungs person mit den Fingern nach rechts ,Lind links verstellt werden kann, um die Finger der Manipuliervorrichtung in der einen oder an dern Richtung zu bewegen.
Der in der Fig.16 dargestellte Haupt schalter 318 in der Netzzuleitung kann im Handgriff 213 der Steuervorrichtung einge baut sein und durch eine drehbar gelagerte Platte 338 betätigt. werden, sobald die Bedie nungsperson den Handgriff 213 erfasst. Wenn die Bedienungsperson den Handgriff loslässt, wird der Schalter 318 automatisch geöffnet.
Im folgenden wird die Art und Weise, in welcher der Daumen der Manipuliervorrich- tung betätigt wird, um Gegenstände zu ergrei fen bztv. loszulassen, an Hand des elektrischen Schaltschemas der Fig.16 des in Fig. 19 dar gestellten pneumatischen Schemas und der in den Fig.13 und 14 dargestellten Detailansich ten der Betätigungsorgane der Steuervorrich tung erläutert. Aus der Fig. 19 ist ersichtlich, dass dem Zylinder ein Steuermittel, beispiels weise Luft, zugeführt werden kann, um den Kolben und den damit verbundenen Daumen zu betätigen.
Die Luft strömt aus der Quelle, beispielsweise aus der Drttekflasche 339, durch einen Druckregler 340, ein Steuerventil 341 ,Lind die damit verbundenen Leitungen. Das Ventil 341 wird durch einen Elektromagneten gesteuert und ist normalerweise geschlossen, wenn der Magnet entregt, ist. U m die Luft aus dem ZB-linder abzulassen, ist ein zweites elektromagnetisch gesteuertes Ventil 342 vor gesehen. Das Ventil 342 ist normalerweise ge schlossen, wenn der Magnet entregt ist.
Soll die Luft aus der Kolbenkammer abgelassen werden, so wird das Ventil 342 geöffnet. Die elektrischen Leiter 343, welche mit. dem Ven til 341 verbunden sind, entsprechen den in Fig. 16 dargestellten, die gleiche Bezugsnum mer tragenden Leitern. Die mit dem Ventil 342 verbundenen Leiter 344 sind ebenfalls mit dem gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig.1.6. Soll mit dem Daumen ein Gegenstand ergriffen werden, so wird der Schalter 345 in die der in Fig.16 dargestellten entgegenge setzten Stellung gebracht. Damit wird der Kreis des Elektromagneten des Ventils 341 geschlossen und das Ventil geöffnet.
Gleich zeitig wird der Stromkreis des Ventils 342 geöffnet, und dieses Ventil wird geschlossen. Soll der Gegenstand losgelassen werden, so wird der Schalter 345 in die in der Fig.16 dargestellte Stellung gebracht, wodurch der Elektromagnet des Ventils 342 erregt wird und dieses Ventil öffnet. Gleichzeitig wird der Stromkreis des Elektromagneten des Ven tils 342 geöffnet und damit das Ventil 341 geschlossen. Die Anordnung des Schalters 345 auf dem Betätigungsorgan der Steuervor richtung ist in den Fig.13 und 14 dargestellt. Dieser Schalter ist auf der Hinterwand der Vorrichtung 212 derart montiert, dass die Bedienungsperson sie mit dem Daumen betä tigen kann, wenn sie den Handgriff der Steuervorrichtung erfasst.
Parallel zum Ventil 341 ist. ein zweites elektrisch gesteuertes Ventil 346 angeordnet. Dieses Ventil ist. geschlossen, wenn der zuge hörige Elektromagnet erregt ist und spielt keine Rolle für die Steuerung der Daumen- Bewegung. Die mit diesem Ventil verbundenen elektrischen Leitungen sind gleich bezeichnet.
wie in der Fig.16. Aus Fig.16 ist ersichtlich, dat5 der Elektromagnet des Ventils 346 direkt an das Netz angeschlossen und deshalb stets erregt. ist, renn die Anlage unter Spannung steht. Wenn deshalb die Stromversorgung aussetzt, so wird das Ventil 346 geöffnet, um den den Daumen betätigenden Kolben unter 1)ruek zii behalten.
Diese Massnahme ist des- li < illi notwendig, weil das Ventil 341 beim 1-,tr#oiiiunterbrueh sofort geschlossen würde, und wenn sieh in den Zuleitungen oder im Zylinder undichte Stellen befinden, so würde der 1)auniendruek auf den gehaltenen Gxegen- stand nachlassen.
Der Druckregler 340 kann durch den Mo tor :3-18 verstellt werden, so dass er jeden beliebigen Druck zur Betätigung des Daumens liefern kann. Die zum Motor führenden Lei tungen 349 sind in Fig.16 gleich bezeichnet. Diese Leitungen sind über einen Umschalter 330 niit dem Netz verbunden. Mit Hilfe dieses Sehalters kann der Motor 348 in beide R.icli- tungen gesteuert werden, um den gewünsch ten Luftdruck zur Steuerung des Daumens zti erhalten.
Der Daumen 140 der 31anipuliervorrich- 1 sing könnte ohne die Feder 184 betrieben weiden, wenn der Zylinder durch das magnet- resteuerte Ventil 342 mit einer Vakuumpumpe oder dergleichen verbunden wird.
Das Organ, welches den Daumen betätigt, könnte auch dadurch bewegt. werden, dass die Druckluft einem Balg oder einer Membrane anstatt einem Zylinder mit einem Kolben zugeführt wird. Die Luft könnte aus den Rohren des den Unterarm darstellenden Gestänges durch eine Vorrichtung nach dem Drehhahn 164 übergeführt werden, welche ähnlich aufge baut ist wie diejenige, die die Luft aus den Rohren des Oberarmes in diejenige des Unter- armeen überleitet. Die Druckluft könnte natür lich auf irgendeine andere Weise erzeugt wer den, als es in Fig.1.9 dargestellt ist.
Beispiels weise könnte eine verschieden rasch laufende Pumpe vorgesehen werden, welche in dersel- ben Weise gesteuert würde wie die Betäti gungsmotoren der Manpuliervorrichtung.
Wie aus den Fig. 3 und 4a ersichtlich ist, können die Motoren, die die verschiedenen Teile der Manti[puliervorrichtung betätigen, mit Ausnahme des Motors 36 für die Verschiebung der Manipuliervoirichtung längs der Schie nen 15 und 15' durch einen Deckel 351 abge schlossen sein. Dieser Deckel hat die Aufgabe, die Motoren zu schützen und schafft einen fast vollständig abgeschlossenen Raum für diese, welcher mit Ventilationsmitteln versehen sein kann. Wenn also die Manipuliervorrichtung in einer Atmosphäre arbeiten muss, die für die Motoren schädlich wäre, könnten spezielle Mittel vorgesehen werden, die für eine Luft zirkulation durch den Raum sorgen.
Es wird dadurch ermöglicht, die Manipuliervorrich- tung unter aussergewöhnlichen Bedingungen, wie hohen Temperaturen und Drucken oder in giftigen oder korrosiven Atmosphären, zu verwenden.
Es liegt im Ermessen des Konstrukteurs, die unter dem Deckel 351 angeordneten Motoren durch andere geeignete Mittel zum Antrieb der verschiedenen Teile der Manipu- liervorrichtung zu ersetzen. Die Antriebs motoren könnten durch Synchronmotoren er setzt werden, die über gewöhnliche elektrische Übertragungsmittel ferngesteuert werden. Die Elektromotoren könnten auch durch Luftmo toren ersetzt sein. Es könnte auch ein einziger Motor vorgesehen sein, der die einzelnen Teile der Manipuliervorrichtung über Blindwellen, Kupplungen und Umsteuergetriebe antreibt.
Es könnten auch hydraulische oder pneu matische Zylinder vorgesehen sein, die in Ritzel eingreifende Zahnstangen antreiben. Diese Ritzel sitzen auf Wellen, beispielsweise auf den Wellen 72, 92 und 112 der Fig.4a. Werden hydraulische oder pneumatische Zy linder verwendet, um die Manipuliervorrich- tung zu betätigen, so müssen natürlich auch entsprechende Steuermittel vorgesehen wer den.
Das Stirnrad 65 und das Schneckenrad 68 könnten durch ein auf der Welle 58 befestigtes Ritzel ersetzt sein, welches durch eine Zahn- Stange oder dergleichen angetrieben wird. Die Zahnstange könnte bezüglich des Hitzels ver tikal angeordnet sein und durch die vertikal stehende Kolbenstange eines hydraulischen Zylinders oder durch einen Elektromotor an getrieben werden. Diese Abänderung würde die Beweglichkeit der Manipuliervorriehtung in keiner Weise beeinträchtigen. In derselben Weise könnten auch die Stirnräder 109 und<B>88</B> und die zugehörenden Schnecken durch Ritzel und Zahnstangen ersetzt werden.
Die Ketten<B>136</B> und<B>156</B> könnten durch -Fellen und Kegelräder ersetzt werden, ähn lich der Welle 92 und den Kegelrädern 90 und 97., welche über geeignete Schnecken die Stirnräder antreiben würden. Auch hier könnte das Sehneckengetriebe.durch eine Zahn stange und ein dadurch angetriebenes Ritzel der oben beschriebenen Art ersetzt werden.
Die Ketten 107, 13\?, 152' und 86 und die zugehörigen Kettenräder können durch äqui valente Mittel, wie Kabel, Riemen und der -leiehen, ersetzt werden. Ausserdem könnten diese Ketten und die zugehörigen Ketten räder durch geeignete starre Glieder und Kurbeln ersetzt werden. Hierzu wird jedes Paar von Kettenrädern, welche durch eine endlose Kette miteinander gekuppelt sind, durch ein Paar von Kurbeln ersetzt, deren Länge den Radien der Kettenräder entspre- ehen, die sie ersetzen. Diese Kurbeln würden natürlich in derselben Weise montiert wie die entsprechenden Kettenräder.
Die freien Enden jedes Kurbelpaares wären drehbar mit einer starren Kupplungsstange verbunden, deren Länge dem Abstand der Kurbelachsen gleich wäre. Durch diesen Ersatz wird die Beweglichkeit der Manipuliervorrichtung nicht wesentlich herabgesetzt. Natürlich könn ten die endlosen Ketten durch geeignete Wellen ersetzt. sein, an deren Enden Kegel räder befestigt sind, die mit weiteren, den Kettenrädern entsprechenden Kegelrädern im Eingriff stehen.
Der Motor 139, mittels welchem die Hand der Manipuliervorrichtung um die eigene Längsachse verdreht wird, könnte natürlich auf dem Tragwerk der Hand montiert sein und über (geeignete, längs des Armes der lianipuliervorriehtung angeordnete Speise kabel gesteuert werden. In derselben Weise könnte der -Motor, der die Finger gegenüber der Län \;;Sachse der Hand verstellt, auf dem Tragiverk der Hand befestigt sein und über ähnliche Steuerkabel gespiesen werden.
Die im. Gestänge der einzelnen Teile der Manipuliervorrichtung angeordneten Spann schrauben, dienen zur Einstellung der Ketten spannung. Diese Spannschrauben können weggelassen werden, wenn die einzelnen Teile des Gestänges genau der Kettenlänge ange- passt oder wenn Spannrollen angeordnet werden.