DE102015000499A1

DE102015000499A1 - Vortriebsroboter für Kanäle oder Leitungen

Info

Publication number: DE102015000499A1
Application number: DE102015000499.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Vwg Allgaeu & Co Kg De GmbH
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2016-07-21

Abstract

Zum sicheren Vortrieb eines Vortriebsroboters (1) mit wenigstens einer Antriebseinheit (2) für die Inspektion, Reinigung und/oder Reparatur von Kanälen oder Leitungen, worin eine Kamera (8) und/oder Werkzeuge verschiebbar einsetzbar ist/sind, wird vorgeschlagen, dass der Vorschub des Vortriebsroboters (1) schritt- bzw. stufenweise durch Klemmbewegungen innerhalb des Kanals oder der Leitung erfolgt. Bevorzugt sind hierzu wenigstens zwei Klemmbacken (3), insbesondere in selbstverstärkender Form vorgesehen. Zudem wird ein entsprechendes Verfahren beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vortriebsroboter mit wenigstens einer Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Häufig werden Kamerasonden für die Inspektion/Reinigung/Reparatur von Wasser oder Abwasser führenden Kanälen oder Leitungen verwendet, wobei solche Kamerasonden meist in einem Hauptkanal oder einer davon abzweigenden Nebenleitung verfahrbar oder mit einem sog. Schiebeaal verschiebbar angeordnet ist. Die Kamerasonden werden hierzu oft an der Front eines sog. Fahrwagens angebaut, wobei der Vorschub durch den Rad- oder auch Raupenantrieb nicht immer gewährleistet ist. Dies gilt insbesondere bei starken Steigungen. Ein Einsatz in vertikal verlaufenden Kanälen oder Leitungen (z. B. Abluftrohren) ist damit kaum möglich.
So sind auch schon Inspektionsgeräte vorgeschlagen worden, die durch Wasserdruck bzw. den dadurch verursachten Rückstoss im Kanal bewegt werden (z. B. It. DE 42 29 787 A1 mit der Abzweigmöglichkeit in eine Nebenleitung, wobei auch die Sanierung von Kanälen oder deren Reparatur angesprochen wird). Durch den hierzu erforderlichen Wasserstrahl ist jedoch der Bau- und Montageaufwand erheblich. Zudem treten erhebliche Abwassermengen auf, die gerade bei defekten Kanälen Folgeschäden verursachen können. Weiterhin ist der Vorschub nicht immer sichergestellt, insbesondere bei Hindernissen oder starken Verschmutzungen im Kanal.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Vortriebsroboter für Kanäle oder Leitungen zu schaffen, der die vorstehend genannten Nachteile überwindet und einen sicheren Vortrieb auch beim Abzweigen ermöglicht. Hierzu soll ein entsprechendes Verfahren vorgeschlagen werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Vortriebsroboter gemäß Patentanspruch 1 bzw. ein entsprechendes Verfahren. Bevorzugte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Vortriebsroboter mit wenigstens einer Antriebseinheit für die Inspektion, Reinigung und/oder Reparatur von Kanälen oder Leitungen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub schritt- bzw. stufenweise durch Klemmbewegungen innerhalb des Kanals oder der Leitung erfolgt. Bevorzugt erfolgen diese Klemmbewegungen mit wenigstens zwei Klemmbacken, wobei sich eine selbstverstärkende bzw. selbsthemmende Fixierung und Zentrierung im Kanal ergibt. Insbesondere weisen die Klemmbacken eine zur Kanalwand hin gewölbte Form auf, insbesondere in Art einer Evolvente (vgl. Zahnradfertigung), so dass sich eine hohe Haltekraft und damit ein besonders sicherer Vorschub erzielen lässt. Zudem können für den Einsatz in senkrechten Leitungen die Klemmbacken eine reibungserhöhende Beschichtung, insbesondere mit Keramik, Korund, oder Diamant aufweisen, aber auch mit gummiartigen Elastomeren z. B. für empfindlichere Kunststoffleitungen.
Die kompakt bauende Antriebseinheit kann als Elektro- oder Hydraulikmotor ausgebildet, wobei zur Kraftübersetzung zu den Klemmbacken hin jeweils ein Zahnradgetriebe vorgesehen sein kann und die Antriebseinheit durch einen Akku oder eine Anschlussleitung mit Energie versorgt werden kann. Als Vorteil dieser Bauweise tritt im Kanal selbst kein Medium aus, so dass der Vortriebsroboter in sauberer Art und Weise eingesetzt werden kann. Dabei können zwei Antriebseinheiten im axialen Abstand zur Kanalerstreckung voneinander beabstandet sein und zwischen ihnen eine elastische Verbindung, insbesondere in Form einer Zug- oder Druckfeder oder einer biegsamen Gewinde- oder Zahnstange vorgesehen ist. Damit zieht (oder drückt) die jeweils eine Antriebseinheit die andere Antriebseinheit nach, so dass der schrittweise Vorschub sicher erreicht wird. Diese Funktion kann auch in einer Baugruppe zusammengefasst sein.
Ein besonderer Vorteil dieses „Krabbel-Mechanismus” ist die Bogengängigkeit zu Abzweigleitungen hin, wobei insbesondere ein Hohlwellenmotor mit Rückmeldetacho zur Erfassung der Vortriebslänge vorgesehen ist, um den Roboter im Kanalnetz genau orten zu können (ebenso eventuelle Reparaturstellen). Mit dem vorgeschlagenen Verfahren zum Vorschub eines Vortriebsroboters durch schrittweise Klemmbewegungen innerhalb des Kanals oder der Leitung wird daher ein Abzweigen durch Schrägstellung wenigstens einer Antriebseinheit, insbesondere außermittiger Klemmbewegung bzw. Betätigung der Klemmbacken in einfacher und sicherer Weise ermöglicht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Hierbei zeigt:
1 einen Vortriebsroboter mit Antriebseinheit in der Vorschubstellung; und
2 eine Darstellung nach 1 in der Abzweigstellung.
In 1 ist ein senkrechter Kanal mit einer Kanalwand 4 dargestellt, um allgemein eine Leitung zu bilden, in die ein Vortriebsroboter 1 eingesetzt ist, um hier nach oben zu klettern. Dazu ist eine Antriebseinheit 2 vorgesehen, an der hier zwei Klemmbacken 3 gelagert sind und nach außen abgespreizt werden. Die Klemmbacken 3 weisen eine zur Kanalwand 4 hin gewölbte Form auf, insbesondere in Evolventenform, um sich beim Abspreizen „selbstverstärkend” an der Kanalwand 4 abzustützen. Ein Abrutschen aus dieser Stellung ist somit kaum möglich. Zudem können die Klemmbacken 3 eine reibungserhöhende Beschichtung 3a, insbesondere mit Keramik, Korund oder Diamant aufweisen, um sich beim Antrieb über jeweils ein Zahnradgetriebe 2a sicher mit der Kanalwand zu verkrallen.
Der Vortriebsroboter 1 für die Inspektion/Reinigung von Kanälen oder Leitungen kann eine zweite Antriebseinheit 2' aufweisen, die hier unterhalb der ersten Antriebseinheit 2 angeordnet ist. Bei der zweiten Antriebseinheit 2' sind die Klemmbacken 3 nicht abgespreizt, so dass diese Einheit innerhalb des Kanals leicht beweglich ist, insbesondere mit einem Hohlwellenmotor 7. Dabei dient die obere Antriebseinheit 2 als Abstützung und die zweite Antriebseinheit 2' kann schrittweise nachgezogen oder nachgedrückt werden. Dann werden die Klemmbacken 3 der Antriebseinheit 2' an die Kanalwand 4 angedrückt und die der oberen Antriebseinheit 2 zurückgezogen, um im Kanal weitergeschoben zu werden. Durch diese abwechselnde Betätigung der Antriebseinheiten 2, 2' erfolgt der Vorschub des Vortriebsroboters 1 schritt- bzw. stufenweise durch Klemmbewegungen innerhalb des Kanals oder der Leitung, wobei auch eine Kamera 8 und/oder Werkzeuge zuverlässig verschoben werden.
Die Antriebseinheit 2 weist bevorzugt einen kompakten Elektro- oder Hydraulikmotor 2b auf, der durch einen Akku 2c bzw. eine Anschlussleitung 6 mit Energie versorgt ist. Die Anschlussleitung 6 kann auch als Signal- und Steuerleitung für die Kamera 8 (oder andere Werkzeuge) dienen. Zudem kann sich die Antriebseinheit 2 für die Vorschubbewegung auch an der Anschlussleitung 6 abstützen. Weiterhin kann die relativ flexible Anschlussleitung 6 auch für die Bogengängigkeit des Vortriebsroboters 1 genutzt werden, wie nachstehend beschreiben. Zudem können die zwei voneinander beabstandeten Antriebseinheiten 2, 2' eine elastische Verbindung 5, z. B. in Form einer Druckfeder oder einer Gewinde- bzw. biegsamen Zahnstange aufweisen, so dass bei Annäherung der beiden Einheiten der Federspeicher aufgeladen wird und – je nach Vorschubrichtung – die Einheit mit den gelösten Klemmbacken 3 axial im Kanal weiter geschoben wird. Dies gilt auch für die hier untere Anordnung der elastischen Verbindung 5 zwischen Antriebseinheit 2' und dem Hohlwellenmotor 7, der bevorzugt mit einem nicht näher dargestellten Rückmeldetacho zur Erfassung der Vortriebslänge ausgestattet ist.
In 2 ist das Verfahren zum Vorschub des Vortriebsroboters 1 zu einer Abzweigleitung 9 hin skizziert. Dabei erfolgt – wie oben beschrieben – der Vorschub schrittweise durch Klemmbewegungen innerhalb des Kanals oder der Leitung. Beim Abzweigen z. B. hier nach rechts, werden die rechten Klemmbacken 3 weniger weit abgespreizt als die linken. Dadurch wird die Antriebseinheit 2 schräg gestellt, nämlich in Richtung zu der Abzweigleitung 9, in die der Vortriebsroboter 1 durch mehrfache Wiederholung der außermittigen Klemmbewegung bzw. unterschiedlicher Betätigung der Klemmbacken 3 schrittweise gelenkt wird. Die Klemmbacken 3 werden hierzu jeweils abgeklappt und dann verriegelt. Dies kann durch entsprechende Ausbildung der Zahnradgetriebe 2a erfolgen, z. B. mit Klinken oder ähnlichen Sperrelementen, aber auch durch Sperrkupplungen. Dies hat den Vorteil, dass die Klemmbacken 3 bzw. deren Antriebseinheiten 2, 2' in der Sperrstellung stromlos geschaltet werden können, so dass der Energieaufwand reduziert wird. Somit kann bei Akku-Betrieb eine längere Einsatzdauer erzielt werden.
Zu dieser unterschiedlichen Betätigung der Klemmbacken 3 sind diese bevorzugt einzeln angesteuert, z. B. mit Schrittmotoren, die über Funk ferngesteuert sein können. Auch die Daten von der Kamera 8 können über Funk ausgelesen werden, so dass sich insgesamt ein praktisch autonomer Vortriebsroboter 1 ergibt. Gleiches gilt für die Ansteuerung von Werkzeugen innerhalb des Kanals, z. B. zur Reparatur von Defektstellen.
Bei der hier unteren Antriebseinheit 2' sind in Strichlinien die Klemmbacken 3 in vorwärts ausgespreizter Form dargestellt. Dies hat den Vorteil, dass bei einem eventuellen Stromausfall der Vortriebsroboter 1 noch aus der Leitung herausgezogen werden kann. In Strichpunktlinien ist zudem eine Umhüllung 5a für die elastische Verbindung 5 gezeigt, damit diese schmutzgeschützt ist. Dies ist insbesondere zweckmäßig, wenn diese in Art einer Zahnstange geformt ist und somit Ablagerungen daran zu vermieden sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4229787 A1 [0003]

Claims

Vortriebsroboter mit wenigstens einer Antriebseinheit für die Inspektion, Reinigung und/oder Reparatur von Kanälen oder Leitungen, worin eine Kamera und/oder Werkzeuge verschiebbar einsetzbar ist/sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub des Vortriebsroboters (1) schritt- bzw. stufenweise durch Klemmbewegungen innerhalb des Kanals oder der Leitung erfolgt.
Vortriebsroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbewegungen mit wenigstens zwei Klemmbacken (3), insbesondere in selbstverstärkender Form erfolgt.
Vortriebsroboter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (3) eine zur Kanalwand (4) hin gewölbte Form aufweisen, insbesondere eine Evolventenform.
Vortriebsroboter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (3) eine reibungserhöhende Beschichtung, insbesondere mit Keramik, Korund, Elastomer oder Diamant aufweisen.
Vortriebsroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (2) als Elektro- oder Hydraulikmotor (2b) ausgebildet ist, wobei bevorzugt zu den Klemmbacken (3) hin jeweils ein Zahnradgetriebe (2a) mit Verriegelung vorgesehen ist und die Antriebseinheit (2) durch einen Akku oder eine Anschlussleitung (6) mit Energie versorgt ist.
Vortriebsroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Antriebseinheiten (2) im axialen Abstand zur Kanalerstreckung voneinander beabstandet angeordnet sind und zwischen ihnen (2) eine elastische Verbindung (5), insbesondere in Form einer Zug- oder Druckfeder oder biegsame Zahnstange vorgesehen ist.
Vortriebsroboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Verbindung (5) bogengängig ausgebildet ist und insbesondere einen Hohlwellenmotor (7) mit Rückmeldetacho zur Erfassung der Vortriebslänge aufweist.
Verfahren zum Vorschub eines Vortriebsroboters, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub schrittweise durch Klemmbewegungen innerhalb des Kanals oder der Leitung erfolgt, wobei ein Abzweigen durch Schrägstellung wenigstens einer Antriebseinheit (2), insbesondere außermittiger Klemmbewegung bzw. Betätigung der Klemmbacken (3) erfolgt.