GLEISKETTENFAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein durch vier Gleisketten angetriebenes Fahrzeug, das sich in einer gefährlichen Umgebung mittels
Fernbedienung oder automatischer Steuerung auf dem Untergrund bewegt, und das zur Inspektion und Wartung in beispielsweise
einem Kernkraftwerk dient.
Die Anwendung von fernbedienten Roboter-Gleiskettenfahrzeugen
in einer Kernkraftanlage, etwa dem Innenraum des primären Kesselraums, zum Zweck der Inspektion und Wartung geschieht
im allgemeinen deshalb, um das Bedienungspersonal gegenüber gefährlichen Strahlungsdosen zu schützen. Ein Roboter-Fahrzeug
dieses Typs besteht aus einem Fahrzeugkörper, auf dem die für die Inspektion und Wartung erforderlichen Kontroll- oder Arbeitseinrichtungen angeordnet sind, aus Gleiskettenanordnungen, die
an beiden Seiten des Fahrzeugkörpers angebracht sind, aus einem am Fahrzeugkörper angebrachten Lenkmechanismus zum Lenken der
Räder des Gleiskettenfahrzeugs, aus einem Antriebsmechanismus zum Antrieb des Gleiskettenfahrzeugs und aus einer Kraftübertragungseinrichtung
zum übertragen der Antriebskraft vom Antriebsmechanismus
auf die Räder des Gleiskettenfahrzeugs.
üblicherweise besitzen diese Gleiskettenfahrzeuge an jeder
ihrer Seiten eine Gleiskettenanordnung und werden dadurch bewegt, daß die Gleiskettenanordnungen in Umdrehung versetzt werden,
was jedoch dazu führt, daß diese Fahrzeuge nur einen geringen Grad an Bewegungsfreiheit besitzen und sich nur unter begrenzten
Bedingungen bewegen können. Um diese Nachteile der üblichen Gleiskettenfahrzeuge zu vermeiden ist bereits ein Gleiskettenfahrzeug
vorgeschlagen worden, das vier Gleiskettenanordnungen aufweist, nämlich zwei Gleiskettenanordnungen an jeder Seite
des Fahrzeugs, um so den Grad der Bewegungsfreiheit zu verbessern,
etwa in der Weise, daß das Fahrzeug sich unter verschiedenen Betriebsbedingungen bewegen kann. Dieses vier
Gleisketten aufweisende Fahrzeug wird dadurch angetrieben und gelenkt, daß den Gleisketten auf den beiden Seiten des Fahr-
zeugkörpers unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten gegeben werden. Mit diesem vier Gleisketten aufweisenden Fahrzeug ist
es jedoch schwierig, während des Betriebs optimale Fahreigenschaften
zu erreichen, und zwar aufgrund des Schlupfes der Gleisketten des Fahrzeugs an dessen beiden Seiten, wobei dieser
Schlupf je nach der Beschaffenheit des Bodens, auf welchem
das Fahrzeug fährt, sehr unterschiedlich sein kann.
Weiterhin ist es bei einem solchen Gleiskettenfahrzeug erforderlich,
daß es in der Lage ist, über Hindernisse hinwegzufahren oder im primären Bereich des Kernreaktors Stufen zu erklimmen
oder auf Stufen hinunter zu fahren, und darüberhinaus soll das Fahrzeug gut lenkbar sein. Zur Erreichung guter Eigenschaften
bezüglich der Überwindung von Hindernissen und der Bewältigung von Stufen ist es erforderlich, den Durchmesser der Gleiskettenräder
möglichst zu vergrößern, eine solche Vergrößerung des Raddurchmessers hat jedoch auf die Stabilität des Fahrzeugs
und die Lastaufnahmefähigkeit des Fahrzeugs einen nachteiligen
Einfluß.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung eines verbesserten Fahrzeugs mit vier Gleiskettenanordnungen,
das leicht lenkbar ist und das bezüglich der Überwindung von Hindernissen und der Bewältigung von Stufen und Schrägflächen
ausgezeichnete Eigenschaften besitzt.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das Fahrzeug vier Gleiskettenanordnungen
auf, deren jede eine gleisbogenförmig gewölbte, leicht und exakt auf einem ebenen Untergrund oder auf Stufen
laufend Gleiskette besitzt. Genauer gesagt besteht die Lösung in einem durch Fernbedienung in einer gefährlichen Umgebung
angetriebenen und gesteuerten Gleiskettenfahrzeug, das aus einem Fahrzeugkörper, vier gewölbten Gleiskettenanordnungen
mit zwei vorderen Gleiskettenanordnungen und zwei hinteren Gleiskettenanordnungen, die beidseits am Fahrzeugkörper angebracht
sind, wobei jede Gleiskettenanordnung aus einer über den Umfang der Gleiskettenanordnung derart laufenden Kette
besteht, daß diese den Boden, auf welchem das Fahrzeug fährt, mit einer bogenförmig gewölbten Lauffläche berührt, Antriebs-?
elemente zum Antrieb der Gleiskettenanordnungen, mit den Antriebselementen verbundene übertragungselemente zum übertragen
der Antriebskraft von den Antriebselementen auf die Gleiskettenanordnungen und eine Lenkeinrichtung aufweist, die
funktionsmäßig mit den vorderen Gleiskettenanordnungen verbunden ist und diese lenkt.
Fig. |
2
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3 |
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4
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5a
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Auf der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Gleiskettenfahrzeugs mit vier Gleisketten nach dem Stand der
Technik,
eine schematische Seitenansicht eines Gleiskettenfahrzeugs mit vier Gleisketten nach der Erfindung,
eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, einer Kettenanordnung mit Antriebsmechanismus des Fahrzeugs
von Fig. 2,
eine Vorderansicht der Anordnung von Fig. 3, eine schematische Draufsicht der Lenkeinrichtung für
die vorderen Kettenanordnungen des Fahrzeugs von Fig. 2,
Fig. 5b eine schematische Draufsicht auf die Antriebseinrichtung des Fahrzeugs von Fig. 2 ,
Fig. 6 eine schematische Darstellung der vorderen Kettenanordnungen
des Fahrzeugs von Fig. 2 beim Befahren einer Treppe,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Abwandlungsform zur Anbringung von Kettenanordnungen gemäß der Erfindung,
Fig. 8a Ansichten zur Erläuterung des Befahrens von Stufen und 8b mit der Kettenanordnung von Fig. 7,
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Verbindung eines Differentialgetriebes mit dem Fahrzeugantrieb des
Fahrzeugs von Fig. 2,
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Abwandlungsform
der Kettenanordnungen des Fahrzeugs von Fig. 2 mit in der Kettenanordnung untergebrachten Antrieb,
Fig. 11 einen Schnitt durch die Anordnung von Fig. 10, Fig. 12a, schematische Darstellungen weiterer Abwandlungs-12b
und 13 formen des Gleiskettenfahrzeugs von Fig. 2, wobei
an der Unterseite des Fahrzeugkörpers eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen ist,
Fig. 14 eine schematische Darstellung des Verschiebemechanismus,
wie er bei den Einrichtungen nach den Fig. 12a, 12b und 13 anwendbar ist, und
Fig. 15 schematische Darstellungen eines vergrößerten und 16 Stauraums für das Fahrzeug nach Fig. 2.
Fig. 1 zeigt schematisch zum besseren Verständnis der Erfindung ein Gleiskettenfahrzeug üblicher Bauart, das aus einem
Fahrzeugkörper A, auf dem Kontroll- und Inspektionseinrichtungen C angeordnet sind, und aus vier Kettenanordnungen B besteht,
die drehbar an beiden Seiten des Fahrzeugkörpers A angeordnet sind. Weiterhin weist das Fahrzeug eine Antriebseinrichtung,
eine Lenkeinrichtung und eine Kraftübertragungseinrichtung auf, wie sie bekannt und deshalb in Fig. 1 nicht dargestellt sind.
Bei dem Gleiskettenfahrzeug von Fig. 1 sind vier Kettenanordnungen
B vorgesehen, um die Bewegungsfreiheit der entsprechenden Kettenanordnungen zu verbessern, und zwar im Vergleich mit
Gleiskettenfahrzeugen, die nur zwei Kettenanordnungen besitzen, nämlich eine Kettenanordnung an jeder Seite. Weil jedoch dieses
Gleiskettenfahrzeug mittels Geschwindigkeitsunterschiede der beidseitig angeordneten Kettenanordnungen B gelenkt wird, ergeben
sich aufgrund der Bodenbeschaffenheit des Bodens, auf welchem sich das Fahrzeug bewegt, beträchtliche Unterschiede bezüglich
des Gleitvermögens bzw. des Schlupfes.
Fig. 2 zeigt das Grundschema eines Gleiskettenfahrzeugs nach der Erfindung, bei dessen Bau die Nachteile der bekannten Fahrzeuge
vermieden worden sind und das sowohl bezüglich seiner Stabilität als auch seines Nutzraums beträchtliche Vorteile
aufweist. Das Gleiskettenfahrzeug von Fig. 2 weist einen Fahrzeugkörper
1 auf, auf dem Lasten bzw. Einrichtungen befestigt sind; außerdem weist das Fahrzeug vier Kettenanordnungen 9 auf,
welche Gleisketten 2, 3, 4 und 5 tragen, wobei sich auf jeder Seite des Fahrzeugkörpers 1 jeweils zwei solcher Anordnungen
befinden. Die vorderen Kettenanordnungen 9, also die Frontketten 2 und 4, sind über eine Lenkeinrichtung 6 mit Antriebsmechanismus
und Kraftübertragungsmechanismus verbunden, wie sich später in Verbindung mit den Fig. 3-5 noch näher ergeben wird.
Die in Fig. 3 dargestellte Kettenanordnung 9 weist eine Kette 2
-Jf- -
auf, die beispielsweise aus einer endlosen Gliederkette besteht, die über ein Kettenrad 7' gespannt wird und mit einem Kettenantriebsrad
7, einem Mitlaufrad 8, einem gewölbten Kettensupport 10 (Fig. 6) und einer Gleisketten-Grundplatte 50 (Fig. 5A) in
Verbindung steht. Die Kette ist so gespannt, daß eine gewölbte Fläche entsteht, die beim Antrieb der Kette den Boden berührt.
Das Antriebsrad 7 steht mit einem Antriebsrad 30 über eine endlose Kette 31 in Verbindung, wobei das Antriebsrad 30 auf einer
Kraftübertragungswelle 51 sitzt, welche die Gleiskettengrundplatte 50 durchsetzt und in einen Getriebekasten 60 hineinragt,
der an der Grundplatte 5 0 befestigt ist, und zwar mittels Lager 52 drehbar. Das Kettenrad 7", das Mitlaufrad 8 und der
Kettensupport 10 werden durch die Grundplatte 50 gehaltert. Auf der Welle 51 befindet sich innerhalb des Getriebekastens 60 ein
Kegelrad 53, das in ein Kegelrad 56 greift, welches auf einer Kraftübertragungswelle 54 sitzt, die mittels Lager 55a und 55b
im Getriebekasten 60 drehbar gehaltert ist. Die Welle 54 erstreckt sich in Richtung nach oben durch die Bodenplatte 1
des Fahrzeugkörpers hindurch in einen Getriebekasten 61 hinein und ist im Getriebekasten 61 durch Lager 62a und 62b drehbar
gelagert. Auf der Antriebswelle 54 sitzt ein Kegelrad 63, das in ein Kegelrad 64 greift, welches innerhalb des Getriebekastens
61 auf der Antriebswelle 65 sitzt. Die Antriebswelle 65 steht über eine Kupplung 67 mit einem Elektromotor 66 in Antriebsverbindung und wird durch ein Lager 68 drehbar im Getriebekasten
61 gehalten, der an der Bodenplatte 1 des Fahrzeugkörpers befestigt ist.
Bei dieser Konstruktion ergibt sich folgender Ablauf. Wenn der Elektromotor 66 umläuft, dann dreht sich die Antriebswelle
65 und aufgrund des Eingriffs der Kegelräder 63 und 64 auch die Welle 54. Die Antriebskraft wird von der Welle 54
durch den Eingriff der Kegelräder 53 und 56 auf die Welle 51 übertragen. Somit wird das Antriebsrad 30 der Gleiskettenanordnung
9 in Umdrehung gesetzt und das Kettenantriebsrad 7 wird dann durch die Kette 31 gedreht, so daß die vordere Gleiskette
2 umläuft. Die vordere Gleiskette 4 wird im wesentlichen auf dieselbe Weise in Umlauf versetzt.
In Fig. 5a ist eine Lenkeinrichtung dargestellt, die an sich bekannt ist. Die Lenkeinrichtung dient zum Lenken der vorderen
Gleisketten 2 und vier des Gleiskettenfahrzeugs nach der Erfindung. Die Lenkeinrichtung weist eine Lenkwelle 70 auf, die betriebsmäßig
mit einer nicht gezeichneten Antriebsquelle verbunden ist, etwa einem Elektromotor, und sie erstreckt sich von
der Fahrzeuggrundplatte 1 nach unten. Außerdem weist sie einen Lenkhebel 71, der an einem Ende betriebsmäßig mit der Lenkwelle
70 verbunden ist, und Kupplungsstäbe 72 auf, deren jeder an einem Ende mit der Gleisketten-Grundplatte 50 der Gleiskettenanordnung
und an seinem anderen Ende mit dem anderen Ende des Lenkhebels 71 verbunden ist. Die vorderen Gleiskettenanordnungen
werden somit durch Handhabung der Lenkeinrichtung um die vorderen Antriebswellen 54 gedreht.
Fig. 5(b) zeigt einen Zustand der hinteren Gleiskettenanordnungen,
bei welchen die Getriebekästen 60 beider Gleiskettenanordnungen durch Platten 80 gehaltert sind. Die hinteren Gleiskettenanordnungen
3 und 5 werden im wesentlichen auf die gleiche Weise angetrieben wie vorab bezüglich der vorderen Gleiskettenanordnungen
2 und 4 erläutert worden ist. Die Gleiskettenanordnungen können auf einfache Weise gelenkt werden, weil jede Gleiskettenanordnung
eine gewölbte untere Oberfläche aufweist, so daß die Berührung mit dem Untergrund nur auf einer vergleichsweise
kleinen Kontaktfläche erfolgt.
Fig. 6 zeigt den Fall, daß das Gleiskettenfahrzeug mit Gleiskettenanordnung
9 gemäß den Fig. 3-5 die Stufen D erklimmt. Es ist offensichtlich, daß das Gleiskettenfahrzeug, also die
Gleiskettenanordnung 4 in Fig. 6, die Stufen D dann erklimmen kann, wenn der Radius R der Gleiskettenanordnung 9 größer ist
als die Höhe H einer Stufe der Treppe D. Weil gemäß der Erfindung die Gleiskettenanordnung 9 so ausgebildet ist, daß sie
eine gewölbte untere Oberfläche aufweist, ist es möglich, die Höhe um den Betrag (h) zu vermindern, und zwar im Vergleich
mit einem üblichen Fahrzeug, so daß der Mittelpunkt der Schwerkraft des Gleiskettenfahrzeugs sich an einer vergleichsweise
tiefen Stelle nahe dem Mittelbereich der Fahrzeuggrundplatte befindet, womit die Stabilität wesentlich verbessert
Fig. 7 zeigt den Fall, daß die Gleiskettenanordnungen 9 schräg am Fahrzeugkörper 1 angebracht sind, und zwar schräg bezüglich
der Vorwärtsrichtung, wobei die Grundplatte 50 von Fig. 4 mit dem Getriebekasten 60 unter einer Winkelanstellung verbunden
ist. Ist beispielsweise gemäß Fig. 8a das Fahrzeug mit gewölbten Gleiskettenanordnungen 9 mit Radius R1 versehen und erklimmt
das Fahrzeug die Stufe D einer Höhe H (R1 >
H), dann kann das Fahrzeug eine Stufe einer Höhe H + H1 dann erklettern,
wenn die in Fig. 8a gezeigte Gleiskettenanordnung 9 um einen Winkel θ in Vorwärtsrichtung angestellt ist, und zwar bezüglich
der horizontalen Oberfläche des Untergrunds, wie dies in Fig. 8b dargestellt ist, wobei die Höhe H1 gleich ist R1 sin9.
Fig. 9 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
wobei die vorderen Gleiskettenanordnungen 2 und 4 und die hinteren Gleiskettenanordnungen 3 und 5 über Differentialgetriebe
11 bzw. 13 angetrieben werden. Genauer gesagt, die vorderen Gleiskettenanordnungen 2 und 4 werden über die Kraftübertragungswelle
15 von der Antriebskraft einer Antriebswelle 12 angetrieben, wobei die innere Gleiskettenanordnung 4
aufgrund der Differentialräder 11 über eine Übertragungswelle
17b mit vergleichsweise geringer Geschwindigkeit umläuft, während
die äußere Gleiskettenanordnung vergleichsweise schnell angetrieben wird, und zwar über eine Übertragungswelle 17a durch
die Differentialräder 13. Bei den hinteren Gleiskettenanordnungen
3 und 5 wird die innere Gleiskettehanordnung 5 mit vergleichsweise
geringer Geschwindigkeit, die äußere Gleiskettenanordnung 3 mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit angetrieben, und
zwar im wesentlichen auf dieselbe Weise, wie die vorderen Gleiskettenanordnungen,
also von einer Antriebswelle 14, einer Kraftübertragungswelle 16, Differentialrädern 13 und Übertragungswellen
18b und 18a. Die Gleiskettenanordnungen auf der einen Seite und auf der anderen Seite werden also mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten in Umdrehung versetzt, womit die Lenkbarkeit und das Fahren um Ecken weiter verbessert werden.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei
welcher die Gleiskettenanordnungen 2, 3, 4 und 5 unabhängig voneinander angetrieben werden, und zwar durch entsprechende,
mit den Gleiskettenanordnungen 9 verbundene Antriebselemente. Beispielsweise sind bei der Gleiskettenanordnung 4 Drehwellen
22 und 25 horizontal durch Lager 21 und 24 im oberen Bereich der Grundplatte 29 der Anordnung 9 gelagert. An den Drehwellen
22 und 25 sind ein Antriebsrad 7 und ein Stützrad 8 befestigt. Eine Elektromotor 26 ist an der Grundplatte 29 befestigt und
seine Antriebskraft wird über ein Reduktionsgetriebe 27 auf eine Kraftübertragungswelle 23 übertragen, an welcher eine
Gewindehülse28 befestigt ist, die mit einem Gewinderad 20 zusammenwirkt,
das an der Drehwelle 22 befestigt ist, wodurch das Antriebsrad 7 durch den Elektromotor 26 antreibbar ist.
Bei dieser Ausführungsform können die Antriebsräder 7 unabhängig von Motoren 26 angetrieben werden, womit es möglich ist,
die Gleiskettenanordnungen 2, 3, 4 und 5 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten anzutreiben, ohne daß Differentialgetriebe
erforderlich sind. Weil der Motor 26 an der Grundplatte 29 befestigt ist und auch der Kraftübertragungsmechanismus sich in
der Gleiskettenanordnung 9 befindet, ist es darüberhinaus möglich, den Fahrzeugkörper von Antriebsquellen wie etwa Motoren
26 und Kraftübertragungseinrichtungen zu befreien, was nicht
nur eine kompaktere Bauart der Antriebsmechanismen ermöglicht, sondern auch den Gewichtsausgleich des Fahrzeugkörpers verbessert.
Üblicherweise sind auf der Bodenplatte 1 des Fahrzeugs Inspektions-
und Kontrolleinrichtungen oder andere Lasten 30 und 31 angebracht, wie dies in den Fig. 12a und 12b gezeigt ist. Dabei
zeigen diese beiden Figuren eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Fahrzeug-Bodenplatte 1 zwei Abschnitte 1a und
1b aufweist, die teleskopartig miteinander in Gleitverbindung stehen. Gemäß dieser Ausführungsform sind die vorderen und
hinteren Gleiskettenanordnungen am vorderen bzw. hinteren Grundplattenbereich 1a bzw. 1b befestigt. Bei der Darstellung
von Fig. 12a ist der Abstand zwischen den vorderen und hinteren
Gleiskettenanordnungen vermindert (Abstand 1), während bei der Darstellung von Fig. 12b der Abstand vergrößert (Abstand I1)
ist und zwar mittels der nachfolgend beschriebenen Verschiebee inr i chtung 3 2.
Wenn sich das Gleiskettenfahrzeug auf einem flachen bzw.
'ebenen Untergrund bewegt, dann wird der Abstand zwischen den vorderen und hinteren Gleiskettenanordnungen verkürzt, wie dies
in Fig. 12a gezeigt ist, so daß das Fahrzeug einen kleinen Wendekreis aufweist. Bewegt sich das Fahrzeug dagegen auf einer
Schrägfläche oder erklettert es Treppen, dann wird der Abstand vergrößert, wie dies in Fig. 12b gezeigt ist, so daß das Fahrzeug
sich trotzdem in stabiler Weise bewegen kann.
Fig. 13 zeigt ein weiteres Beispiel einer Fahrzeug-Grundplatte
1 mit Verschiebeeinrichtung. Die Platte 1 besteht aus drei Teilen 1c, 1d und 1e, wobei die Teile 1d und 1e teleskopartig
bezüglich des Mittelteils 1c ausgebildet sind, und zwar mit Hilfe der Verschiebeeinrichtung 32. Die vorderen und hinteren
Gleiskettenanordnungen sind an den Plattenteilen 1d bzw. 1e befestigt
und die Entfernung 1'' zwischen den vorderen und
hinteren Gleiskettenanordnungen kann je nach den Untergrundbedingungen vergrößert bzw. verkleinert werden, ähnlich wie vorab
beschrieben worden ist.
Obwohl die Verschiebeeinrichtung 3 2 an sich bekannt ist, soll ein Ausführungsbeispiel in Anwendung auf das Gleiskettenfahrzeug
(Fig. 12a) nach der Erfindung nachfolgend anhand von Fig. 14 erläutert werden.
Gemäß Fig. 14 ist der hintere Bodenplattenteil 1b des Fahrzeugs
mit einem Träger 37 versehen, an dem ein Elektromotor 34 angebracht ist. Mit dem Motor 34 ist eine Schraubspindel 35 verbunden,
die dessen Ausgangswelle darstellt. Die Schraubspindel 35 greift in eine Schraubenmutter 36 ein, die an einem Tragkörper
38 sitzt, der am vorderen Bodenplattenteil 1a angebracht ist, so daß der Abstand zwischen den vorderen und hinteren Gleiskettenanordnungen
dadurch vergrößert bzw. verkleinert werden
kann, daß der Motor 34 die Schraubspindel 35 gegen den Uhrzeigersinn
oder im Uhrzeigersinn in Umdrehung versetzt. Weiterhin ist es bei der Erfindung möglich, insbesondere bei den
Ausführungsformen nach den Fig. 10 und 11, einen Raum zur Aufnahme von Lasten oder Ausrüstungsgegenständen unter dem hinteren
Fahrzeug-Bodenplattenteil 1b vorzusehen, und zwar zwischen den hinteren Gleiskettenanordnungen 3 und 5, wie dies in den Fig.
15 und 16 dargestellt ist. Dabei ist ein Last-Aufnahmekasten 41 an der hinteren Grundplatte 1b befestigt. An den Seiten des
Kastens 41 sind die einen Enden von Stützkörpern 40a und 40b befestigt, die mit ihren anderen Enden an den Grundplatten der
hinteren Gleiskettenanordnungen angebracht sind. Somit wird ein vergrößerter Stauraum für die Unterbringung von Lasten und
Einrichtungen sichergestellt und zusätzlich wird der Mittelpunkt der Schwerkraft des Fahrzeugs sehr niedrig gehalten,
womit die Stabilität des Fahrzeugs während seines Betriebs verbessert wird.
Selbstverständlich kann die Erfindung zahlreiche Abwandlungen erfahren ohne dabei den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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