DE19610737A1

DE19610737A1 - Coupling device to transmit power and torque between two devices

Info

Publication number: DE19610737A1
Application number: DE1996110737
Authority: DE
Inventors: Markus Laemmerhirt; Frederick Breckwoldt
Original assignee: D T I DR TRIPPE INGENIEURGESEL
Current assignee: D T I DR TRIPPE INGENIEURGESEL
Priority date: 1996-03-20
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 1997-12-04

Abstract

The coupling device has a receiving part on one device with a recess to take an insertion part of the other device. There is a hose membrane against the wall of the receiving recess, and a device to pressurise the cavity between the membrane and the wall. When the cavity is pressurised, the membrane moves radially inwards to the surface of the insertion end, producing a connection suitable for transmitting power and torque. A cavity (12) is formed when the insertion end is fitted in the receiving recess, in which at least one channel (8) through the insertion part (9) and also at least one channel (6) through the receiving part (3) come out.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a coupling device according to the preamble of Claim 1.

Eine solche Einrichtung ist als sogenannter Röhrengreifer bekannt geworden, der zum Beispiel am Ende eines Roboterarms, der dann die eine Vorrichtung bildet, angeordnet sein kann und in der Lage ist, beispielsweise das Ende eines Werkzeugs, das dann die andere Vorrichtung bildet, zu ergreifen und mit der sich unter Druckbeaufschlagung radial verengenden Membran festzuhalten. Das Ergreifen und Festhalten folgt näherungsweise etwa dem Prinzip einer Faust.Such a device has become known as a so-called tube gripper for example at the end of a robot arm, which then forms the one device, can be arranged and is able, for example, the end of a Tool, which then forms the other device, and with which hold radially constricting membrane under pressure. The Grasping and holding on roughly follows the principle of a fist.

Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist die Kanalsanierungstechnik. Es sind Kanalsanierungsvorrichtungen der verschiedensten Art bekannt werden, mit denen zum Beispiel Dichtmaterial, wie Epoxidharz oder Polyurethanharz, zu den schadhaften Kanalbereichen gebracht und dort mit Hilfe von Schalungen bis zum Aushärten abgestützt wird, um danach sanierte Kanalwandungsbereiche zu bilden. Derartige Sanierungsvorrichtungen können insbesondere Packer oder andere ferngesteuerte Sanierungsroboter sein.The background of the present invention is the sewer rehabilitation technique. There are Sewer rehabilitation devices of various types are known with which for example sealing material such as epoxy resin or polyurethane resin defective canal areas brought and there with the help of formwork to Hardening is supported to then form rehabilitated duct wall areas. Refurbishment devices of this type can in particular be packers or others be remotely controlled renovation robots.

Das Sanierungsmaterial benötigt beträchtliche Zeit, in manchen Fällen mehrere Stunden, bis zum vollständigen Aushärten. Während dieser Zeit kann praktisch keine weitere Sanierungsarbeit in dem Kanal durchgeführt werden, denn die im Kanal liegenden Versorgungsleitungen verhindern das Befahren des Kanals durch andere Sanierungsvorrichtungen. Weiterhin muß das Vorrichtungsmittel zum axialen Bewegen des Sanierungsgeräts im Kanal und zu seiner Positionierung im Bereich der Schadstelle, zum Beispiel ein fahrbarer Sanierungsroboter oder eine mit Zugseilen verbundene Fahreinheit, im Kanal verbleiben, da es mit dem übrigen Kanalsanierungsgerät verbunden ist.The renovation material takes considerable time, in some cases several Hours until fully cured. During this time there can be practically none further renovation work to be carried out in the sewer, because that in the sewer horizontal supply lines prevent the channel from being used by others Renovation devices. Furthermore, the device means for axial Moving the rehabilitation device in the sewer and positioning it in the area the damaged area, for example a mobile renovation robot or one with Traction rope connected driving unit, remain in the channel as it is with the rest Sewer rehabilitation device is connected.

Der Einsatz von immer nur einer Sanierungseinheit im Kanal ist unwirtschaftlich. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, nach Einbringen des Sanierungsmaterials an der Schadstelle im Kanal nur noch die Teile der Sanierungsvorrichtung zu belassen, die während der Aushärtezeit unbedingt notwendig sind, zum Beispiel Schalungen. Andere Teile der Sanierungsvorrichtung, zum Beispiel die Fahreinheit mit den Versorgungsleitungen können abgekoppelt werden und an anderer Stelle des Kanals für weitere Sanierungsarbeiten eingesetzt werden. Auf diese Weise können mehrere Sanierungsvorrichtungen mit demselben, Steuer- und Versorgungsleitungen führenden Bewegungsmittel hintereinander in einen Kanal eingebracht werden und für die Dauer der Aushärtezeit abgekoppelt vom Bewegungsmittel und den Versorgungsleitungen an Ort und Stelle verbleiben. Später werden alle Sanierungsvorrichtungen wieder an dasselbe Bewegungsmittel angekoppelt und nacheinander aus dem Kanal entfernt. Dadurch können in kürzerer Zeit mehr Schadstellen als bisher saniert werden.The use of only one renovation unit in the sewer is uneconomical. Of the Invention is based on the idea of introducing the renovation material leaving the damaged area in the sewer only the parts of the renovation device, which are absolutely necessary during the curing time, e.g. formwork. Other parts of the renovation device, for example the driving unit with the Supply lines can be disconnected and placed elsewhere in the Canal can be used for further renovation work. That way you can several renovation devices with the same, tax and Movement means guiding supply lines in succession into a channel be introduced and decoupled from for the duration of the curing time Movement means and the supply lines remain in place. Later, all renovation devices will use the same means of movement again coupled and removed from the channel one after the other. This can help in shorter Time more damage areas than previously to be renovated.

Es liegt auf der Hand, daß es zur praktischen Durchführung dieses Sanierungskonzepts-einer Lösung dafür bedarf, schnell, zuverlässig und problemlos ferngesteuert unterschiedliches Sanierungsgerät im Kanal miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Die Verbindung muß in der Lage sein, in allen drei Dimensionen wirkende Kräfte und Momente zu übertragen. Ferner ist das Problem zu lösen, außer der Kräfte und Momente übertragenden Verbindung auch die Verbindungen für Versorgungs- und Steuerleitungen zwischen verschiedenem Kanalsanierungsgerät in einfacher Weise herzustellen oder wieder aufzuheben.It is obvious that it is practical to do this Refurbishment concept - a solution is required, quickly, reliably and easily to connect different renovation devices in the sewer by remote control or separate from each other. The connection must be able in all three To transmit dimensions and forces. Furthermore, the problem is to solve, in addition to the connection transmitting forces and moments Connections for supply and control lines between various Sewer rehabilitation device in a simple manner to manufacture or to pick up again.

Die so umrissene Aufgabe wird mit einer Kupplungseinrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.The task outlined in this way is achieved with a coupling device which Features of claim 1.

Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß die etwa nach Art der bekannten, bisher im wesentlichen nur bei Greifarmen angewendeten Röhrengreifer gebildete, in einfacher Weise aus dem Aufnahmeteil und der Membran aufgebaute Aufnahmeeinrichtung der Kupplungseinrichtung in der Lage ist, in den drei Raumdimensionen wirkende Kräfte und Momente, auch Torsionsmomente, in einer Größenordnung zu übertragen, wie sie in der Kanalsanierungstechnik beim ferngesteuerten Hantieren mit im Kanal befindlichen Sanierungsgerät auftreten. Der ganz besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung liegt aber darin, daß zugleich mit der Herstellung der mechanischen, Kräfte und Momente übertragenden Verbindung auch eine die Kupplungsstelle durchdringende Kanalverbindung zwischen den beiden zu kuppelnden Vorrichtungen geschaffen wird, über die es möglich ist, Steuer- bzw. Arbeitsmedien zwischen den Vorrichtungen auszutauschen. Solche Medien können zum Beispiel Druckgase oder Flüssigkeiten zum Antrieb von Motoren, Stellgliedern oder ähnlichem sein, oder aber auch zum Beispiel Dichtmaterial.Surprisingly, it has been shown that the roughly hitherto essentially formed only with gripper arms, in easily constructed from the receiving part and the membrane Recording device of the coupling device is able in the three Forces and moments acting in spatial dimensions, including torsional moments, in one Order of magnitude to be transferred, as in sewer rehabilitation technology remote-controlled handling with renovation equipment located in the sewer. Of the however, there is a very special advantage of the coupling device according to the invention in the fact that at the same time as the production of mechanical, forces and moments transmitting connection also a penetrating the coupling point Channel connection between the two devices to be coupled created through which it is possible to control or work media between the Exchange devices. Such media can for example be compressed gases or Liquids for driving motors, actuators or the like, or else also for example sealing material.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the coupling device according to the invention are shown in specified in the subclaims.

Nachfolgend wird die Erfindung im Rahmen eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention is described below in the context of an exemplary embodiment Drawing explained in more detail.

Die Figuren zeigen:The figures show:

Fig. 1 Die Kupplungseinrichtung mit eingestecktem Einsteckende im Zustand vor der Druckbeaufschlagung der Membran. Fig. 1 The coupling device with inserted insertion end in the state before the membrane is pressurized.

Fig. 2, 3 und 4 Die fertig gekuppelte Verbindung in unterschiedlichen Abwinkelungsstellungen des Einsteckteils gegenüber dem Aufnahmeteil. Fig. 2, 3 and 4 The fully coupled connection in different angular positions of the male part relative to the receiving part.

In den Figuren ist mit 3 das eine sacklochartige zylindrische Aufnahmeausnehmung aufweisende Aufnahmeteil dargestellt. Es ist an einer nicht dargestellten einen Vorrichtung angeordnet, die über die Kupplungsvorrichtung mit einer ebenfalls nicht dargestellten anderen Vorrichtung verbunden werden soll, an der das im Fall des Ausführungsbeispiels aus einem Rohr 11 und einer Kugel 7 gebildete Einsteckteil 9 angeordnet ist. Der Boden 5 des Aufnahmeteils 3 weist eine kegelförmige Ausnehmung auf, in die die Kugel 7 des Einsteckteils 9 teilweise eintaucht. Sie kommt dabei längs einer Ringlinie in dichte Anlage an die Oberfläche der kegelförmigen Ausnehmung. Die dichte Anlage wird, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, auch in Abwinkelungsstellungen des Einsteckteils 9 aufrechterhalten. In the figures, 3 shows the receiving part having a blind hole-like cylindrical receiving recess. It is arranged on a device, not shown, which is to be connected via the coupling device to another device, also not shown, on which the plug-in part 9 formed in the case of the exemplary embodiment from a tube 11 and a ball 7 is arranged. The bottom 5 of the receiving part 3 has a conical recess into which the ball 7 of the insert part 9 is partially immersed. It comes along a ring line in close contact with the surface of the conical recess. The tight contact is as shown in Figs. 3 and 4 show, also in Abwinkelungsstellungen of the plug 9 maintained.

Zwischen der Kugel 7 und und dem Boden 5 des Aufnahmeteils 3 ist im Bereich der Spitze der kegelförmigen Ausnehmung ein Hohlraum 12 gebildet. In diesen münden ein den Boden 5 durchdringender, in der angeschlossenen Vorrichtung in geeigneter Weise weitergeführter Kanal 6 und ein an der Kugeloberfläche austretender, in Längsrichtung des Einsteckteils 9 verlaufender und in der daran angeschlossenen Vorrichtung entsprechend weitergeführter Kanal 8.Between the ball 7 and the bottom 5 of the receiving part 3 , a cavity 12 is formed in the region of the tip of the conical recess. This leads into a channel 6 which penetrates the bottom 5 and is suitably extended in the connected device and a channel 8 which emerges on the spherical surface and runs in the longitudinal direction of the plug-in part 9 and is correspondingly extended in the device connected to it.

Beim Einführen des Kugelkopfes des Einsteckteils 9 in die Aufnahmeausnehmung findet eine Selbstzentrierung der Kugel 7 auf der Oberfläche der kegelförmigen Ausnehmung statt. Eine gewisse Ungenauigkeit der Ausrichtung von Einsteckteil 9 und Aufnahmeteil 3 vor dem Kuppeln kann daher den Kupplungsvorgang nicht beeinträchtigen.When the ball head of the plug-in part 9 is inserted into the receiving recess, the ball 7 is self-centered on the surface of the conical recess. A certain inaccuracy in the alignment of the insertion part 9 and the receiving part 3 before coupling can therefore not affect the coupling process.

Beim Zusammenführen von Einsteckteil 9 und Aufnahmeteil 3 wird die mit 4 dargestellte schlauchförmige Membran auf ihrer radial äußeren Seite mittels einer nicht dargestellten Einrichtung mit Druck beaufschlagt, zum Beispiel durch Druckluft. Sie legt sich dabei, wie in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt, eng an das Einsteckende des Einsteckteils 9 an und umschließt dieses formschlüssig. In diesem Zustand vermag die Kupplungseinrichtung Kräfte und Momente, auch Torsionsmomente, zwischen den beiden durch die Kupplung verbundenen Vorrichtungen zu übertragen.When the plug-in part 9 and the receiving part 3 are brought together , the tubular membrane shown with 4 is pressurized on its radially outer side by means of a device (not shown), for example by compressed air. As shown in FIGS. 2, 3 and 4, it lies closely against the insertion end of the insertion part 9 and encloses it in a form-fitting manner. In this state, the coupling device is able to transmit forces and moments, including torsional moments, between the two devices connected by the coupling.

Beim radialen Zusammenziehen der Membran 4 tritt die Wirkung ein, daß die Kugel 7 durch die Membran 4 fest in die kegelförmige Ausnehmung hineingedrückt wird.When the membrane 4 is contracted radially, the effect occurs that the ball 7 is pressed firmly into the conical recess by the membrane 4 .

Es ist ersichtlich, daß zugleich mit der Kräfte und Momente übertragenden Kupplungsverbindung ohne weiteres Zutun eine die Kupplungsvorrichtung durchsetzende Kanalverbindung 6,8 zwischen den beiden verbundenen Vorrichtungen hergestellt ist. Über diese Kanalverbindung 6,8 können beliebige fließfähige Medien zwischen den Vorrichtungen ausgetauscht werden.It can be seen that at the same time, with the coupling connection transmitting forces and moments, a channel connection 6, 8 passing through the coupling device is established between the two connected devices without further action. Any flowable media can be exchanged between the devices via this channel connection 6 , 8 .

Vorteilhaft kann die Anlage der Kugel 7 an der Oberfläche der kegelförmigen Ausnehmung als Dichtfläche ausgebildet sein und dazu beispielsweise eine Beschichtung aufweisen. Es kann auch eine Dichtung in der Oberfläche der kegelförmigen Ausnehmung integriert sein.The contact of the ball 7 on the surface of the conical recess can advantageously be designed as a sealing surface and, for this purpose, can have a coating, for example. A seal can also be integrated in the surface of the conical recess.

Mit 10 ist ein beim Zusammenziehen der Membran 4 von dieser beaufschlagter Druckknopf dargestellt, der dazu dient, ein nicht dargestelltes, im Kanal des Einsteckteils 9 angeordnetes Ventil zu schalten. Dadurch ist es möglich, das Einsteckteil 9 trotz Druckbeaufschlagung seines Kanals zu kuppeln. Beim Kuppeln wird durch die Membran 4 der Druckknopf 10 beaufschlagt und dadurch das Ventil geöffnet und der Kanalweg im Einsteckteil 9 freigegeben. Das Schließverhalten des Ventils kann aber auch so eingerichtet werden, daß es bei Druck der Membran 4 auf den Druckknopf 10 öffnet.With 10 , a pushbutton acted upon when the membrane 4 is contracted is shown, which serves to switch a valve, not shown, arranged in the channel of the plug-in part 9 . This makes it possible to couple the insert 9 despite pressurizing its channel. When coupling, the push button 10 is acted upon by the membrane 4, thereby opening the valve and opening the channel path in the plug-in part 9 . The closing behavior of the valve can also be set up so that it opens when the membrane 4 is pressed on the push button 10 .

Die Membran 4 umgibt das Einsteckende des Einsteckteils 9 formschlüssig und liegt kraftschlüssig am Einsteckende an. So können auf einfache Weise sehr hohe dreidimensionale Haltekräfte realisiert werden. The membrane 4 surrounds the insertion end of the insertion part 9 in a form-fitting manner and lies non-positively on the insertion end. In this way, very high three-dimensional holding forces can be achieved in a simple manner.

Es versteht sich, daß die Membran 4 mit ihren Rändern fest an das Aufnahmeteil angeschlossen ist. Ferner kann das Einsteckende auch anders als mit einer Kugel gebildet sein.It is understood that the membrane 4 is firmly connected with its edges to the receiving part. Furthermore, the insertion end can also be formed differently than with a ball.

Claims

1. coupling device for the connection of two devices transmitting forces and moments,

- With a receiving part ( 3 ) having an essentially blind hole-like receiving recess on one device,
a plug-in part ( 9 ) which can be plugged into the receiving recess with a plug-in end on the other device,
- In particular a tube-like membrane ( 4 ) which is arranged adjacent to the wall of the receiving recess on the receiving part ( 3 ) and is tightly attached with its edge regions to this wall,
- And with a device for pressurizing the space between the membrane ( 4 ) and the wall of the receiving recess,

the diaphragm ( 4 ), when this space is pressurized, radially inwardly escaping against the surface of the insertion end inserted into the receiving recess and thus a connection of the two devices which is suitable for transmitting forces and moments is produced, characterized in that when in the receiving recess between the inserted and the bottom ( 5 ) of the receiving recess, a space ( 12 ) is formed, in which at least one channel ( 8 ) guided by the insert part ( 9 ) and at least one channel ( 6. ) guided by the receiving part ( 3 ) ) open in such a way that at the same time as the connection for the transmission of forces and moments is established, at least one exchange of control and / or working media between the two devices is also possible via the channels ( 6, 8 ), from one to the other other device through channel connection is established.

2. Device according to claim 1, characterized in that the insertion end is formed with a ball ( 7 ).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the insertion part ( 9 ) is a transition into the insertion end of the tube ( 11 ).

4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that the channel ( 6 ) of the insertion part ( 9 ) extends in the longitudinal direction of the tube ( 11 ), and emerges on the surface of the ball ( 7 ).

5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the tube ( 11 ) itself forms the wall of the channel of the insertion part ( 9 ).

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the receiving recess of the receiving part ( 3 ) has a cylindrical wall.

7. Device according to claim 1 to 6, characterized in that the bottom ( 5 ) of the receiving recess has a conical recess into which the insertion end of the inserted into the receiving recess insert part ( 9 ) is at least partially immersed and then to form an annular or annular surface Contact area abuts the wall of the conical recess.

8. Device according to claim 7, characterized in that the channel ( 6 ) of the receiving part ( 3 ) opens into the receiving recess in the region of the cone tip.

9. Device according to claim 1 to 8, characterized in that the plug-in part ( 9 ) has a valve for selectively releasing or closing the channel ( 8 ) of the plug-in part.

10. The device according to claim 9, characterized in that the valve with an arranged in the contact region of the membrane ( 4 ) on the surface of the insertion end actuating button ( 10 ) can be actuated, the actuating button ( 10 ) being triggered when the membrane ( 4 ) is applied .

11. The device according to claim 1 to 10, characterized in that the membrane ( 4 ) engages positively and / or non-positively around the insertion end.

12. The device according to claim 1 to 11, characterized in that the one and the other device is sewer rehabilitation devices.

13. The device according to claim 12, characterized in that the Receiving part on a moving means, especially one Sewer rehabilitation vehicle is located.

14. Device according to claim 12, characterized in that the plug-in part ( 9 ) is located on a during the curing time of sealant at a damaged area to be renovated in the sewer rehabilitation device.