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Die Erfindung betrifft eine Rohrinspektionseinheit mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Eine solche Rohrinspektionseinheit ist beispielsweise aus
DE 203 17 314 U1 bekannt. Derartige Rohrinspektionseinheiten werden mit Hilfe eines Schiebestabes in einem Kanalrohr vorgeschoben. Der Lenkstab ermöglicht es dabei, in abzweigende Kanäle abzubiegen. In Ruhelage befindet sich der Lenkstab in einer Lage in Vorschubrichtung bzw. nur geringfügig zu der Vorschubrichtung geneigt, so dass die Rohrinspektionseinheit beim Vorschub dem Lauf des Kanalrohres folgt. Wenn in einen Abzweig abgebogen werden soll, kann der Lenkstab verschwenkt werden, so dass er in den Abzweig eintritt. Beim weiteren Vorschub lenkt dann der Lenkstab die gesamte nachfolgende Rohrsinspektionseinheit in den abzweigenden Kanal hinein. Bei der bekannten Vorrichtung ist der Lenkstab fest mit der Kameraeinheit verbunden, d. h. er verschwenkt gemeinsam mit der Kamera, so dass die Kamera beim Ausschwenken des Lenkstabes stets den Abzweig, in welchen der Lenkstab eingelenkt wird, im Bild hat.
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Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist es, dass es nicht möglich ist, in einem Winkel von 90° auf die Rohrwandung zu schauen, wie es beispielsweise zur Inspektion von Muffenspalten und zum Vermessen von Rissen erforderlich ist. Eine solche Schwenkbewegung wäre allenfalls bei demontierten Lenkstab möglich, da ansonsten der Lenkstab, welcher länger als der Durchmesser des Rohres ist, ein derartiges Verschwenken um 90° verhindert.
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DE 84 14 724 U1 offenbart eine Rohrinspektionseinheit, welche über einen Schiebestab in einem Kanal vorschiebbar ist. Dabei ist die Rohrinspektionseinheit, welche eine Fernsehkamera aufweist, gegenüber dem Schiebestab über Zugelemente abwinkelbar, um Rohrkrümmungen folgen zu können. Auch diese Vorrichtung ermöglicht es jedoch nicht, in einem Winkel von 90° auf die Rohrwandung zu schauen.
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Es ist im Hinblick auf diesen Stand der Technik Aufgabe der Erfindung, eine Rohrinspektionseinheit zu schaffen, welche zum einen mittels eines Lenkstabes ein Abbiegen in abzweigende Kanäle ermöglicht und zum anderen gleichzeitig, ohne vorhergehende Demontage des Lenkstabes, eine Blickrichtung von 90° auf die Rohrwandung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Rohrinspektionseinheit mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die erfindungsgemäße Rohrinspektionseinheit weist an ihrem in Vorschubrichtung rückwärtigen Ende einen Anschluss zur Verbindung mit einem Schiebestab auf. Der Schiebestab dient dem Vorschub Rohrinspektionseinheit im Kanalrohr und darüber hinaus dem elektrischen Anschluss der Rohrinspektionseinheit und der Datenübertragung, um beispielsweise Bildinformationen von einer in der Rohrinspektionseinheit angeordneten Kamera aus dem Kanalrohr hinaus zu übertragen. Ferner können Steuersignale beispielsweise zum Verschwenken der Kamera übertragen werden. Der Anschluss für den Schiebestab ist vorzugsweise als Stecker ausgebildet, so dass er entsprechend leicht mit der Rohrinspektionseinheit verbunden werden kann. Es ist zu verstehen, dass die Rohrinspektionseinheit alternativ oder zusätzlich andere Vorschubmittel, wie beispielsweise Wasserdüsen aufweisen kann, dann wird an dem rückwärtigen Ende anstelle eines Schiebestabes lediglich eine elektrische und/oder optische Anschlussleitung angeschlossen, welche im Sinne dieser Erfindung dann auch als Schiebestab verstanden wird.
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Die Verbindung zu dem Schiebestab bzw. der Anschlussleitung ist an einem Steuerkörper ausgebildet. Die Rohrinspektionseinheit weist darüber hinaus zumindest eine Kameraeinheit auf, welche relativ zu dem Steuerkörper verschwenkbar ist. Dabei ist die Kameraeinheit um eine Achse verschwenkbar, welche quer zur Vorschubrichtung der Rohrinspektionseinheit verläuft, vorzugsweise normal zur Vorschubrichtung, d. h. zur Längsachse des Schiebestabes bzw. der Rohrinspektionseinheit verläuft. Zum Verschwenken der Rohrinspektionseinheit kann ein elektrischer Antrieb vorgesehen sein, über welchen die Kameraeinheit motorisch verschwenkbar ist. Erfindungsgemäß ist die Kameraeinheit derart verschwenkbar, dass sie zumindest in einer Schwenkrichtung so verschwenkbar ist, dass sie eine Blickrichtung quer zur Vorschubrichtung, d. h. normal auf die Rohrwandung ermöglicht. In dieser Blickrichtung erstreckt sich die optische Achse, d. h. die Mittelachse des Blickfeldes normal zur Rohrwandung. Darüber hinaus weist die Rohrinspektionseinheit einen Lenkstab auf, welcher das Einlenken der Rohrinspektionseinheit in abzweigende Kanäle ermöglicht. Dazu erstreckt sich der Lenkstab in Vorschubrichtung nach vorne, so dass die Spitze des Lenkstabes beim Vorschub der Rohrinspektionseinheit voreilt. Wenn der Lenkstab mit seiner Spitze in einen Abzweig gelenkt wird, folgt somit beim weiteren Vorschub die gesamte Rohrinspektionseinheit in diesen Abzweig.
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Der Lenkstab ist relativ zu dem Steuerkörper ebenfalls um eine sich quer zur Vorschubrichtung erstreckende Achse verschwenkbar. Der Lenkstab weist jedoch keinen eigenen motorischen Antrieb auf, sondern wird über den Antrieb der Kameraeinheit durch deren Bewegung mitverschwenkt. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kameraeinheit und der Lenkstab nicht fest miteinander verbunden sind, sondern zwischen beiden eine Bewegungskopplung gegeben ist, welche in einer Schwenkrichtung eine gemeinsame Bewegung und in einer anderen Schwenkbewegung eine zumindest teilweise unabhängige Schwenkbewegung von Kameraeinheit und Lenkstab ermöglicht. Insbesondere wird in zumindest einer Schwenkrichtung ein Verschwenken der Kamera in eine Position mit einer Blickrichtung normal zur Rohrwandung, d. h. radial nach außen bezogen auf die Längsachse der Rohrinspektionseinheit und des Schiebestabes, ermöglicht, wobei bei dieser Bewegung der Lenkstab nicht oder zumindest nicht um denselben Winkel mitverschwenkt wird.
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Die Bewegungskopplung ist dazu derart ausgebildet, dass ausgehend von einer Mittellage der Kameraeinheit, in welcher die Blickrichtung axial nach vorne, d. h. in Richtung der Vorschubrichtung gerichtet ist, bei einer Bewegung in einer ersten Schwenkrichtung, der Lenkstab mit verschwenkt wird. Dabei wird der Lenkstab in dieser ersten Schwenkrichtung, vorzugsweise über den gesamten möglichen Schwenkwinkel der Kameraeinheit, mitbewegt. Gleichzeitig ist die Bewegungskopplung jedoch so ausgestaltet, dass bei einer Schwenkrichtung in der entgegengesetzten zweiten Schwenkbewegung ausgehend von der zuvor beschriebenen Mittellage der Kameraeinheit die Kameraeinheit unabhängig von dem Lenkstab in eine Endlage mit Blickrichtung quer, d. h. radial zur Vorschubrichtung verschwenkbar ist. D. h. in dieser zweiten Schwenkrichtung wird der Lenkstab entweder überhaupt nicht oder zumindest nicht um den gesamten Winkel mitbewegt, so dass die Kameraeinheit in dieser Schwenkrichtung weiter verschwenkt werden kann als der Lenkstab. Der Lenkstab kann dabei in dieser Richtung z. B. maximal so weit verschwenken, dass seine Spitze an der Rohrinnenwandung anstößt. Insofern ist die Bewegungskopplung zumindest so ausgebildet, dass beim Anstoßen des Lenkstabes an der Rohrwandung in der zweiten Schwenkrichtung ein darüber hinausgehendes weiteres Verschwenken der Kameraeinheit bis in eine Position möglich ist, in welcher die Kamera normal auf die Rohrwandung blickt, d. h. das Blickfeld bzw. dessen Mittelachse sich radial bzw. normal zur Vorschubrichtung erstreckt. Sie kann aber auch so ausgestaltet sein, dass der Lenkstab bis zu einem Anschlag oder überhaupt nicht bewegt wird, wenn die Kameraeinheit in der zweiten Schwenkrichtung bewegt wird. Besonders bevorzugt wird bei Bewegung der Kameraeinheit in der zweiten Schwenkrichtung der Lenkstab überhaupt nicht aus der Ruhe- bzw. Mittellage mitbewegt.
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Bei der Schwenkbewegung haben der Lenkstab und die Kameraeinheit vorzugsweise dieselbe Schwenkachse, d. h. beide sind um dieselbe sich quer zur Vorschubrichtung erstreckende Achse verschwenkbar. Dennoch sind beide Teile, wie vorangehend beschrieben, nicht fest miteinander verbunden, sondern unabhängig voneinander verschwenkbar gelagert. Die gemeinsame Bewegung in der einen Schwenkrichtung wird durch die spezielle Bewegungskopplung der ansonsten unabhängig gelagerten Teile erreicht.
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Weiter bevorzugt ist die Kameraeinheit gemeinsam mit dem Lenkstab relativ zu dem Steuerkörper um eine Achse parallel zur Vorschubrichtung, bevorzugt um die Vorschubachse bzw. Längsachse der Rohrinspektionseinheit und des Schiebestabes drehbar. Auf diese Weise wird es möglich, den gesamten Rohrumfang mittels der Kameraeinheit zu untersuchen und den Lenkstab in Abzweige beliebiger Umfangsposition zu lenken.
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Die Kameraeinheit und der Lenkstab sind dazu vorzugsweise in einem Lagerkörper schwenkbar gelagert, wobei diese schwenkbare Lagerung das Verschwenken um die sich quer zur Vorschubrichtung erstreckende Achse ermöglicht. Der Lagerkörper ist mit dem Steuerkörper in der Weise drehbar verbunden, dass der Lagerkörper relativ zu dem Steuerkörper um eine Achse parallel zur Vorschubrichtung drehbar ist. Idealerweise erstreckt sich die Achse in Vorschubrichtung. Um die Verdrehung zu realisieren kann in dem Steuerkörper oder dem Lagerkörper eine Antriebseinheit, beispielsweise in Form eines Elektromotors vorgesehen sein, welcher eine derartige Drehbewegung veranlasst.
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Wie vorangehend beschrieben, sind der Lenkstab und die Kameraeinheit vorzugsweise unabhängig voneinander schwenkbar gelagert, insbesondere in dem Lagerkörper schwenkbar gelagert. Die Bewegungskopplung zwischen Kameraeinheit und Lenkstab kann beispielsweise durch Reibschluss und/oder Formschluss erfolgen. Zum Erzeugen des Formschlusses kann ein Mitnehmer vorhanden sein, welcher die Bewegungskopplung zwischen Kameraeinheit und Lenkstab ermöglicht. Ein solcher Mitnehmer kann so ausgebildet sein, dass er nur in einer Bewegungsrichtung wirksam ist.
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Der Mitnehmer ist vorzugsweise als Vorsprung ausgebildet, welcher in eine Nut eingreift. Dabei sind der Vorsprung weiter bevorzugt an der Kameraeinheit und die Nut an einem Teil des Lenkstabes ausgebildet. Der Lenkstab weist an seinem in Vorschubrichtung hinteren Ende vorzugsweise einen Lagerteil auf, welcher der drehbaren Lagerung dient. In diesem Teil ist vorzugsweise die beschriebene Nut ausgebildet. Die Nut erstreckt sich vorzugsweise bogenförmig um die Schwenkachse, so dass der Vorsprung in Richtung der Nut in dieser bewegbar ist. Sobald der Vorsprung ein Längsende der Nut erreicht, schlägt er an das Längsende an und wird dann bei weiterer Bewegung auch das Teil mit der Nut in der Schwenkrichtung mitbewegen. Wenn die Nut nun in der Ausgangs- bzw. Ruhelage, in welcher die Kamera in Vorschubrichtung nach vorne blickt und auch der Lenkstab sich in Vorschubrichtung nach vorne erstreckt, so gelegen ist, dass sie sich ausgehend von der Mittellage nur in der einen Schwenkrichtung bogenförmig erstreckt, wird erreicht, dass in dieser Schwenkrichtung sich der Vorsprung in der Nut bewegen kann, so dass das Teil mit der Nut, d. h. vorzugsweise der Lenkstab nicht in dieser Richtung mitbewegt wird. In der anderen Richtung schlägt der Vorsprung jedoch direkt an das Nutende an, so dass in dieser Richtung dann der andere Teil, d. h. vorzugsweise der Lenkstab mitbewegt wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Bewegung des Lenkstabes in einer Schwenkrichtung durch einen Anschlag begrenzt werden. Dies ist vorzugsweise die erste Schwenkrichtung, in welcher der Lenkstab gemeinsam mit der Kameraeinheit zum Abbiegen in einen abzweigenden Kanal verschwenkt wird. Da die Bewegungskopplung, wie vorangehend beschrieben, in der ersten Schwenkrichtung so ausgebildet ist, dass Kameraeinheit und Lenkstab gemeinsam bewegt werden, bewirkt der Anschlag in dieser Richtung vorzugsweise auch eine Begrenzung der Schwenkbewegung der Kameraeinheit. Aufgrund der Bewegungskopplung wäre es auch möglich, den Anschlag nur an der Kameraeinheit vorzusehen, wobei aufgrund der Bewegungskopplung dieser dann auch die Schwenkbewegung des Lenkstabes in dieser ersten Schwenkrichtung begrenzen würde. Die Begrenzung des Schwenkwinkels in der ersten Schwenkrichtung hat den Vorteil, dass die beim Abbiegen auftretenden Kräfte von dem Anschlag aufgenommen werden können und so nicht von einem Antriebsmotor für die Schwenkbewegung der Kameraeinheit aufgenommen werden müssen.
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Der Anschlag ist vorzugsweise derart angeordnet, dass in zumindest einer Schwenkrichtung, vorzugsweise der ersten Schwenkrichtung, der Schwenkwinkel des Lenkstabes auf ein Maß kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 60° begrenzt ist. Dieser Schwenkwinkel entspricht einem Winkel des Lenkstabes zur Längsachse der Rohrinspektionseinheit, welcher für einen Abbiegevorgang in einem abzweigenden Kanal optimal ist. Die Kameraeinheit kann in der zweiten Schwenkrichtung jedoch weiter verschwenkt werden, bis mindestens zu einem Schwenkwinkel von 90°.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch eine erfindungsgemäße Rohrinspektionseinheit in einem Kanal,
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2 die Ansicht gemäß 1 während des Abbiegevorganges,
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3 Ansicht gemäß 1 bei verschwenkter Kameraeinheit und
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4 eine perspektivische schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Rohrinspektionseinheit.
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Die Rohrinspektionseinheit weist an ihrem in Vorschubrichtung X hinteren Ende einen Steuerkörper 2 auf, welche einen Anschluss für einen Schiebestab bzw. ein Anschlusskabel 4 trägt. Mit dem Steuerkörper 2 ist am in axialer Richtung X vorderen Ende verbunden ein Lagerkörper 6, welcher relativ zu dem Steuerkörper 2 um die Längs- bzw. Vorschubachse X drehbar ist. In dem Lagerkörper 6 sind schwenkbar zum einen eine Kameraeinheit 8 und zum anderen ein Lenkstab 10 gelagert. Die Kameraeinheit 8 und der Lenkstab 10 sind relativ zu dem Steuerkörper und dem Lagerkörper 8 um eine Schwenkachse Y verschwenkbar, welche sich normal zu der Vorschubachse X erstreckt. Dabei sind der Lenkstab 10 und die Kameraeinheit 8 jedoch nicht fest miteinander verbunden, sondern unabhängig voneinander bewegbar an dem Lagerkörper 6 gelagert. Die Kameraeinheit 8 ist durch einen nicht gezeigten Antriebsmotor relativ zu dem Lagerkörper 6 und mit dem Steuerkörper 2 um die Schwenkachse Y verschwenkbar. Die Bewegungskopplung zwischen der Kameraeinheit 8 und dem Lenkstab 10 ist in der Weise ausgestaltet, dass an der Kameraeinheit 8 ein Vorsprung 12 ausgebildet ist, welcher in eine Nut 14 eingreift. Die Nut 14 ist an einem Lagerelement 16 ausgeformt, welches in diesem Fall scheibenförmig ausgebildet ist und die drehbare Lagerung um die Schwenkachse Y des Lenkstabes 10 bewirkt. Das Lagerelement 16 ist somit Teil des Lenkstabes 10 und an dessen in Vorschubrichtung X hinteren Ende ausgebildet, so dass der Lenkstab 10 sich ausgehend von dem Lagerelement 16 in axialer Richtung nach vorne erstreckt, so dass die Spitze 18 das in Vorschubrichtung vordere Ende der Rohrinspektionseinheit bildet. Der stabförmige Teil des Lenkstabes 10 ist mit dem Lagerelement 16 beispielsweise durch Verschrauben fest verbunden.
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Die Nut 14 erstreckt sich bogenförmig um die Schwenkachse Y. Dabei erstreckt sich die Nut 14 über einen Viertelkreis, d. h. sie bildet einen Viertelkreisbogen. 1 zeigt die Ruhe- bzw. Ausgangslage der Rohrinspektionseinheit, bei welcher sich die Kameraeinheit 8 in ihrer Ruhebzw. Mittellage befindet, in welcher das Blickfeld 20 der Kamera nach vorne in Richtung der Vorschubrichtung X gerichtet ist, d. h. die Mittelachse des Blickfeldes 20 erstreckt sich in der Vorschubrichtung X. In dieser Ruhelage ist auch der Lenkstab 10 axial in Richtung der Vorschubrichtung X gerichtet, so dass er sich im Wesentlichen in Richtung dieser Achse erstreckt. Der Lenkstab 10 ist dabei seitlich, d. h. radial versetzt zur Mittelachse des Blickfeldes 20 angeordnet ist, so dass er das Blickfeld 20 nach vorne möglichst nicht beeinträchtigt. In dieser Position erstreckt sich die Nut 14 so, dass ihr erstes Nutende 22 an der Vorschubachse X und ihr zweites Nutende 24 auf einer radialen Achse bezüglich der Vorschubachse X gelegen ist. D. h. in dieser Position befindet sich der Vorsprung 12 der Kameraeinheit 8 an dem ersten Nutende 22. Dies bewirkt, dass, wenn die Kameraeinheit 8 in einer ersten Schwenkrichtung A verschwenkt wird, um einen Abbiegevorgang zu erreichen, der Vorsprung 12, welcher einen Mitnehmer bildet, das Lagerelement 16 gleichzeitig mitverdreht, da der Vorsprung 12 an dem Nutende 22 anschlägt. Auf diese Weise wird in der Schwenkrichtung A der Lenkstab 10 gemeinsam mit der Kameraeinheit 8 verschwenkt, so dass er von der Kameraeinheit in die Abbiegeposition, welche in 2 gezeigt ist, verschwenkt werden kann. In dieser Abbiegeposition schlägt ein Anschlag 26, welcher an dem Lagerelement 16 ausgebildet ist, an einem Anschlag 28 an dem Lagerkörper 6 an, so dass der Schwenkwinkel des Lenkstabes 10 und der Kameraeinheit 8 in der Schwenkrichtung A begrenzt wird. 2 zeigt den Abbiegevorgang, bei welchem die Spike 18 des Lenkstabes 10 in bekannter Weise in einen Abzweig 30 gelenkt ist. Bei weiterem Vorschub der Rohrinspektionseinheit in Vorschubrichtung X in dem Kanalrohr 32 folgt die Rohrinspektionseinheit mit der Kameraeinheit 8 und dem Steuerkörper 2 dem Lenkstab 10 in den Abzweig 30, so dass ein Abbiegen in bekannter Weise möglich ist.
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Wenn die Kameraeinheit 8 ausgehend von der Ruhelage in 1 in der zweiten entgegengesetzten Schwenkrichtung B um die Schwenkachse Y verschwenkt wird, kann sich der Vorsprung 12 in der Nut 14 in deren gekrümmten Längsrichtung bewegen, so dass das Lagerelement 16 und damit der gesamte Lenkstab 10 nicht mitverschwenkt wird. So kann die Kameraeinheit 8 in die in 3 gezeigte Position verschwenken, in welcher das Blickfeld 20 in einem Winkel von 90° zur Vorschubachse X, d. h. in radialer Richtung gerichtet ist. So ist der Blick normal zu der Wandung des Kanalrohres 32 gerichtet, um beispielsweise einen Muffenspalt zu inspizieren oder Schäden wie Risse genau zu untersuchen oder auszumessen.
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Es ist somit zu verstehen, dass erfindungsgemäß auf einen separaten Antrieb für den Lenkstab 10 verzichtet werden kann und dieser vielmehr über den Antrieb der Kameraeinheit mit verschwenkt wird. Dadurch, dass Kameraeinheit 8 und Lenkstab 10 in ihrer Schwenkbewegung jedoch teilweise entkoppelt sind, ist es möglich, dass die Kameraeinheit zumindest in einer Schwenkrichtung A in eine Position verschwenken kann, in welche der Lenkstab 10 nicht mitbewegt wird. So wird es möglich, die Kameraeinheit um 90° zu verschwenken. In der anderen Schwenkrichtung wird der Lenkstab jedoch so mitbewegt, dass er in seiner Abbiegeposition bewegt werden kann.
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Es ist zu verstehen, dass die Bewegungskopplung mittels Vorsprung 12 und der Nut 14 hier nur beispielhaft beschrieben ist und dass auch eine andere geeignete Kopplung, beispielsweise über einen Reibschluss erfolgen könnte.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Steuerkörper
- 4
- Schiebestab, Kabel
- 6
- Lagerkörper
- 8
- Kameraeinheit
- 10
- Lenkstab
- 12
- Vorsprung
- 14
- Nut
- 16
- Lagerelement
- 18
- Spitze
- 20
- Blickfeld
- 22, 24
- Nutenden
- 26, 28
- Anschläge
- 30
- Abzweig
- 32
- Kanalrohr
- X
- Vorschubrichtung
- Y
- Schwenkachse
- A
- erste Schwenkrichtung
- B
- zweite Schwenkrichtung
