DE4243529C2

DE4243529C2 - Vorrichtung zum Innenbearbeiten von Rohren oder Kanälen

Info

Publication number: DE4243529C2
Application number: DE19924243529
Authority: DE
Inventors: Markus Laemmerhirt
Original assignee: D T I DR TRIPPE INGENIEURGESEL
Current assignee: D T I DR TRIPPE INGENIEURGESEL
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2012-12-23
Also published as: DE4243529A1

Description

Die Anmeldung betrifft eine Vorrichtung zum Innenbearbeiten von Rohren oder Kanälen, die längs des Rohres im Rohrinneren verfahrbar und an vorbestimmten Stellen gegenüber der Rohrwand festlegbar ist und eine Arbeitskonsole trägt, auf der wenigstens ein Gerät, z. B. ein Schleifer, Spachtel, Greifer oder Kamera, aufgenommen ist, mit einer von außerhalb des Rohres steuerbaren Antriebseinrichtung zum Positionieren der Arbeitskonsole gegenüber der Rohrwand bei festgelegter Vorrichtung.

Eine derartige Vorrichtung ist z. B. aus der Europäischen Patentschrift 204 694 oder der Deutschen Gebrauchsmusterschrift 84 00 322 bekannt. Ein vergleichbares Gerät zur Inspektion von Rohrleitungen mittels einer Kamera ist auch in der Europäischen Patentanmeldung 511 934 offenbart.

Solche Vorrichtungen erlauben, in kostensparender Weise Rohrleitungen auf Schäden zu überprüfen und bei Bedarf Schadstellen mit verschiedenen Werkzeugen zu reparieren.

Für eine derartige Vorrichtung ist eine kompakte Bauweise erwünscht, die den Einsatz der Vorrichtung selbst bei Rohren geringen Durchmessers ermöglicht. Ferner ist aus technischer Hinsicht eine Bewegungssteuerung vom Rohräußeren aus für die Arbeitskonsole und das Gerät zu fordern, die komplizierte Arbeitsvorgänge erlaubt.

Eine Schwierigkeit liegt nun darin, daß zur Realisierung komplizierter Bewegungsabläufe ein erheblicher Aufwand für den Bewegungsantrieb getrieben werden muß, was der Forderung nach kompakter Bauweise entgegengerichtet ist.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art eine Antriebskonzeption für die Bewegung der das Werkzeug, Gerät oder dgl. tragenden Arbeitskonsole in den drei Freiheitsgraden parallel, radial und in Umfangsrichtung zur Rohrwand zu schaffen, die eine äußerst kompakte, die Miniaturisierung der gesamten Vorrichtung zulassende Bauweise ermöglicht, wobei selbst komplizierte Bewegungsabläufe der Arbeitskonsole in einfacher Weise steuerbar sein sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen und Maßnahmen erfüllt, wobei die Vorrichtung insbesondere wie nachstehend aufgeführt ausgebildet ist:

a) die Antriebseinrichtung umfaßt drei voneinander unabhängige, zeitlich und getrennt voneinander steuerbare Einzelantriebe von denen einer als Linearantrieb die Verschiebung der Arbeitskonsole in Längsrichtung des Rohres ermöglicht, ein anderer als Rotationsantrieb die Drehung der Arbeitskonsole um die Rohrachse oder um eine zu dieser parallele Achse gestattet und ein weiterer als Radialantrieb zur Bewegung der Arbeitskonsole in Richtung quer zur Rohrwand dient;
b) die Vorrichtung weist ein inneres und ein dieses wenigstens teilweise umgebendes äußeres Gehäuse auf;
c) jeder Einzelantrieb weist eine eigene Getriebeeinheit mit einem diese beaufschlagenden Gleichstrommotor auf, wobei die Motoren für den Linear- und für den Rotationsantrieb in dem inneren Gehäuse aufgenommen sind;
d) zur Realisierung der Linearbewegung ist das innere Gehäuse mittels des Linearantriebs gegenüber dem äußeren Gehäuse in Längsrichtung des Rohres verschiebbar;
e) der Rotationsantrieb umfaßt eine in einer Stirnwand des inneren Gehäuses gelagerte, von der betreffenden Motor-Getriebeeinheit beaufschlagte hohle Antriebswelle;
f) der Gleichstrommotor für den Radialantrieb ist fest in der hohlen Antriebswelle aufgenommen, dreht mit dieser mit und beaufschlagt das an einem Ende der hohlen Antriebswelle mit seinem Gehäuse angeflanschte Getriebe für den Radialantrieb durch die hohle Antriebswelle hindurch.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend im Rahmen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit auf der Arbeitskonsole montiertem Schleifgerät

Fig. 2 die Vorderansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung

Fig. 3 die Seitenansicht der Arbeitskonsole mit dem Schleifgerät, dem Getriebe und dem Gestänge für den Radialantrieb

Fig. 4 eine Vorderansicht der Arbeitskonsole mit darauf montiertem Schleifgerät

Fig. 5 die Seitenansicht der Arbeitskonsole mit dem Gestänge und dem Getriebe für den Radialantrieb und mit einem Spachtel als Arbeitsgerät auf der Arbeitskonsole

Fig. 6 eine Vorderansicht des Arbeitskopfes mit dem Spachtel

Fig. 7 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung

In allen Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Arbeitskonsole (3), auf der die verschiedenen Geräte angebracht werden können, besteht aus einem Blech. An diesem Blech sind zur Versteifung Seitenbleche angeschweißt. Durch diese Seitenbleche werden Rohre gesteckt und verschweißt.

In den Rohren sind drehbar Spannwellen aufgenommen, die an ihren Enden Koppelstangen (19) und Führungsstangen (20) tragen, welche in Parallelogrammanordnung Gelenkvierecke bilden.

Die Führungsstangen (20) sind an ihren der Arbeitskonsole (3) abgewandten Enden mit dem Ausgang eines Schneckengetriebes (4) gekoppelt. Die Koppelstangen (19) sind am Gehäuse des Schneckengetriebes oder an einem drehfest mit dem Flansch der hohlen Antriebswelle (21) für den Rotationsantrieb befestigten Rahmen angelenkt.

Bei Übertragung eines Drehmoments vom Schneckengetriebe (4) auf Führungsstangen (20) wird das Gestänge (19, 20) verstellt und es erfolgt dabei eine Bewegung der Arbeitskonsole quer zur Längserstreckung der Vorrichtung bzw. des Rohres, in dem sie festgelegt ist.

Das Schneckengetriebe (4) für den Radialantrieb ist am Flansch der hohlen Antriebswelle für den Rotationsantrieb befestigt. Angetrieben wird es durch einen Gleichstrommotor (6), der in der hohlen Antriebswelle (21) fest angebracht ist und somit das Schneckengetriebe (4) aus der Hohlwelle (21) heraus treibt.

Die Hohlwelle (21) ist in einer Stirnwand des inneren Gehäuses (2) gelagert. Das innere Gehäuse (2) ist zumindest teilweise von einem äußeren Gehäuse (1) umgeben.

Bei Aktivierung des Rotationsantriebs dreht der das Schneckengetriebe (4) antreibende Gleichstrommotor (6) mit.

Damit der Radialantrieb unabhängig von der Rotationsbewegung erfolgt, wird dieser Motor (6) über Schleifringkörper (8) mit Spannung versorgt.

Zum Schutz des Schneckengetriebes (4) und der Endschalter, die an ihm befestigt sind, ist das Schneckengetriebe (4) mit einem Schutzblech abgedeckt.

Der Rotationsantrieb der Arbeitskonsole (3) erfolgt über die hohle Antriebswelle (21). Diese wird ihrerseits über ein Planetengetriebe von einem im inneren Gehäuse (2) untergebrachten Gleichstrommotor (7) angetrieben. Fig. 7 verdeutlicht diesen Sachverhalt in schematischer Darstellung.

Der Linearantrieb erfolgt ausgehend von einem ebenfalls im inneren Gehäuse (2) untergebrachten Gleichstrommotor (9). Dieser Motor (9) treibt eine Trapezgewindespindel (10) an, die sich in eine Trapezgewindemutter schraubt und dabei das innere Gehäuse (2), das das Schneckengetriebe (4), das Gestänge (19, 20) und die Arbeitskonsole (3) mit dem Gerät (13, 14) trägt, linear gegenüber dem äußeren Gehäuse (1) bzw. gegenüber dem zu bearbeitenden Rohr verschiebt. Diese Linearbewegung ist geführt mittels zwei Linearführungsstangen (11), die in Kugelumlaufeinheiten gelagert sind.

Das innere Gehäuse (2) ist wasserdicht abgeschlossen. Dadurch sind die in ihm aufgenommenen Motoren und Getriebekomponenten vor Wasser und auch vor Rost geschützt. Die Stromzuführkabel sind in das innere Gehäuse (2) über dichte Kabelverschraubungen geführt.

Das äußere Gehäuse (1) weist eine Bodenplatte auf, an der die Linearführung befestigt ist. Es ist außen mit einem Spannpolster (17) zum Versprießen der Vorrichtung im Rohr versehen. Es trägt auswechselbare Radsätze (15), auf denen die Vorrichtung im Rohr verfahrbar ist. Sie wird dazu an Seilen gezogen, die an Zugseilhalterungen (16) befestigt werden.

Die Vorrichtung wird durch Kabel mit Energie versorgt. Diese Kabel können zugleich als Zugseil dienen. Druckluft für den Gerätebetrieb wird über einen Zwillingsschlauch zur Vorrichtung geführt. Arbeitsmaterial, z. B. Spachtelmasse, wird über einen zusätzlichen Materialschlauch zur Vorrichtung geführt. Druckluft und Arbeitsmaterial passieren die Vorrichtung in Längsrichtung über Posaunenrohre (12), welche die Verschiebebewegungen der Gehäuse (1, 2) relativ zueinander kompensieren. Aus den Posaunenrohren (12) wird die Druckluft bzw. das Arbeitsmaterial über einen Zwillingsspiralschlauch zur Arbeitskonsole (3) weitergeleitet. Statt dieses Schlauches kann eine Drehdurchführung für Druckluft und Arbeitsmaterial vorgesehen sein.

Die Steuerung der Gleichstrommotoren erfolgt über Pulsweitenmodulation. Die Detektion der Endposition geschieht mit Hilfe von Endschaltern, die die spannungsführende Leitung zum Motor hin unterbrechen. Ein Verfahren in die entgegengesetzte Richtung wird dadurch ermöglicht, daß über eine Drehrichtungserkennung eine zweite spannungsführende Leitung, welche die Drehrichtung umkehrt, zugeschaltet wird.

Bedient wird die Vorrichtung über ein Bedienpult mit gerasteten Joy-Sticks, einem Joy-Stick für die radiale Bewegung und einem Joy-Stick für die Rotations- und die Linearbewegung. Über einen Rastschalter kann zwischen Eil- und Arbeitsgang umgeschaltet werden, so daß die einzelnen Stufen des Joy-Sticks in beiden Geschwindigkeitsarten benutzt werden können. Durch die Joy-Sticks wird dem Benutzer mit einem Bedienelement die Geschwindigkeits- und die Richtungsvorgabe ermöglicht. Durch die Rastung kann ein beliebiger Vorschub eingestellt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung beruht auf einer Antriebskonzeption für die Bewegung der das Werkzeug, Gerät oder dgl. tragenden Arbeitskonsole in den drei Freiheitsgraden parallel, radial und in Umfangsrichtung zur Rohrwand, die eine äußerst kompakte, die Miniaturisierung der gesamten Vorrichtung zulassende Bauweise ermöglicht. Die Vorrichtung läßt sich so klein bauen, daß sogar Rohre mit einer Nennweite von nicht mehr als 80 mm noch bearbeitet werden können.

Dabei sind selbst komplizierte Bewegungsabläufe der Arbeitskonsole in einfacher Weise steuerbar.

Bezugszeichenliste

1 äußeres Gehäuse
2 inneres Gehäuse
3 Arbeitskonsole
4 Schneckengetriebe
5 Spannbolzen
6 Motor für Radialantrieb
7 Motor für Rotationsantrieb
8 Schleifringkörper
9 Motor für Linearantrieb
10 Gewindespindel
11 Linearführungsstange
12 Posaunenrohr
13 Schleifgerät
14 Spachtelgerät
15 Räder/Radsätze
16 Zugseilhalterung
17 Spannpolster
19 Koppelstange
20 Führungsstange
21 Antriebswelle

Claims

1. Vorrichtung zum Innenbearbeiten von Rohren oder Kanälen, die längs des Rohres im Rohrinneren verfahrbar und an vorbestimmten Stellen gegenüber der Rohrwand festlegbar ist und eine Arbeitskonsole (3) trägt, auf der wenigstens ein Gerät (13, 14), insbesondere Schleifer, Spachtel, Greifer oder Kamera, aufgenommen ist, mit einer von außerhalb des Rohres steuerbaren Antriebseinrichtung zum Positionieren der Arbeitskonsole (3) gegenüber der Rohrwand bei festgelegter Vorrichtung, mit den weiteren Merkmalen:

a) die Antriebseinrichtung umfaßt drei voneinander unabhängige, zeitgleich und getrennt voneinander steuerbare Einzelantriebe von denen einer als Linearantrieb die Verschiebung der Arbeitskonsole (3) in Längsrichtung des Rohres ermöglicht, ein anderer als Rotationsantrieb die Drehung der Arbeitskonsole (3) um die Rohrachse oder um eine zu dieser parallele Achse gestattet und ein weiterer als Radialantrieb zur Bewegung der Arbeitskonsole (3) in Richtung quer zur Rohrwand dient;
b) die Vorrichtung weist ein inneres (2) und ein dieses wenigstens teilweise umgebendes äußeres (1) Gehäuse auf;
c) jeder Einzelantrieb weist eine eigene Getriebeeinheit mit einem diese beaufschlagenden Gleichstrommotor (6, 7, 9) auf, wobei die Motoren (9, 7) für den Linear- und für den Rotationsantrieb in dem inneren Gehäuse (2) aufgenommen sind;
d) zur Realisierung der Linearbewegung ist das innere Gehäuse (2) mittels des Linearantriebs gegenüber dem äußeren Gehäuse in Längsrichtung des Rohres verschiebbar ausgebildet;
e) der Rotationsantrieb umfaßt eine in einer Stirnwand des inneren Gehäuses (2) gelagerte, von der betreffenden Motor-Getriebeeinheit beaufschlagte hohle Antriebswelle (21);
f) der Gleichstrommotor (6) für den Radialantrieb ist fest in der hohlen Antriebswelle (21) aufgenommen, dreht mit dieser mit und beaufschlagt das an einem Ende der hohlen Antriebswelle (21) mit seinem Gehäuse angeflanschte Getriebe (4) für den Radialantrieb durch die hohle Antriebswelle (21) hindurch.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Getriebe für den Radialantrieb ein Schneckengetriebe (4) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Getriebe (4) für den Radialantrieb und der Arbeitskonsole (3) ein Gestänge (19, 20) vorgesehen ist, das mit der Arbeitskonsole (3) wenigstens ein Gelenkviereck in Parallelogrammanordnung bildet und zur Realisierung der Radialbewegung vom Ausgang des Getriebes (4) mit einem Drehmoment beaufschlagbar und verstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) für den Radialantrieb über wenigstens einen Schleifringkörper (8) mit Spannung versorgt wird.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearantrieb eine zwischen dem inneren (2) und dem äußeren Gehäuse (1) wirkende, in Gehäuselängsrichtung angeordnete Gewindespindel (10) umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Verschiebebewegung des inneren (2) gegenüber dem äußeren Gehäuse (1) eine oder mehrere in Kugelumlaufeinheiten gelagerte Linearführungsstangen (11) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versorgung des von der Arbeitskonsole (3) getragenen Geräts (13) mit Druckluft oder Arbeitsmedium, insbesondere Spachtelmaterial, zwischen dem inneren (2) und dem äußeren Gehäuse (1) angeordnete Versorgungsrohre vorgesehen sind, die zur Kompensation der Verschiebung zwischen dem inneren (2) und dem äußeren Gehäuse (1) als Posaunenrohre (12) ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeinheit des Rotationsantriebs ein Planetengetriebe umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Gleichstrommotoren (6, 7, 9) über Pulsweitenmodulation erfolgt.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektion der Endposition einer Einzelbewegung Endschalter vorgesehen sind, die die spannungsführende Leitung zum betreffenden Motor hin unterbrechen.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Drehrichtungserkennung der Gleichstrommotoren vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Gehäuse (2) wasserdicht abgeschlossen ist.