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Die Erfindung betrifft einen Kanalsanierungsroboter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein entsprechender Kanalsanierungsroboter ist aus der
DE 20 2011 004 041 U1 bekannt.
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Bei einem Kanalsanierungsroboter handelt es sich um ein sehr kompakt konstruiertes, ferngesteuertes Fahrzeug, das in eine Rohrleitung oder beispielsweise einen Abwasserkanal einfahren und in diesem Inspektions- und Wartungsarbeiten ausführen kann, wobei die Bewegungen des Kanalsanierungsroboters üblicherweise von einem an der Erdoberfläche befindlichen Benutzer ferngesteuert sind. Um die Arbeiten ferngesteuert ausführen zu können, ist an dem Chassis des Kanalsanierungsroboters eine Kamera-Einheit angebracht, die Bilder der Umgebung des Kanalsanierungsroboters aufnimmt und dem Anwender zur Verfügung stellt. Üblicherweise ist der Kamera-Einheit auch eine Beleuchtungsvorrichtung zugeordnet, die den zu bearbeitenden Bereich anleuchtet. Die Kamera-Einheit besitzt einen mittels einer 1. Antriebsvorrichtung schwenkbaren Kamera-Kopf, der zumindest ein Objektiv und üblicherweise auch die Beleuchtungsvorrichtung trägt. Der Kamera-Kopf kann zumindest in einer vertikalen Ebene auf und ab geschwenkt werden, es ist jedoch auch möglich, zusätzlich eine Schwenkung in einer horizontalen Ebene vorzusehen.
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Bei Durchführung der Sanierungsarbeiten fallen in dem Kanal oder dem Rohr sowohl Staub als auch Schmutz an, die den Kamera-Kopf überdecken und damit unbrauchbar machen können. Um dies zu verhindern, ist es bekannt, den Kamera-Kopf mit einem zumindest teilweise transparenten Schutzgehäuse zu versehen, das den Kamera-Kopf umgibt und abkapselt und somit vor Verschmutzung schützt. Das Schutzgehäuse sitzt auf dem Kamera-Kopf und wird zusammen mit diesem geschwenkt. Der bei den Arbeiten anfallende Staub und Schmutz kann sich auf der äußeren, dem Kamera-Kopf abgewandten Seite des Schutzgehäuses ansammeln und muss von dort entfernt werden, um die Durchführung der Arbeiten sicherstellen zu können.
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In einer 1. Ausgestaltung ist es bekannt, das Schutzgehäuse außenseitig mit einem schwenkbaren Scheibenwischer zu reinigen. Der Scheibenwischer weist einen starren Arm mit einer Gummilippe auf, die jedoch nicht mit einem konstanten Anpressdruck an dem Schutzgehäuse anliegt. Dies führt dazu, dass keine gleichbleibende Reinigungswirkung gegeben ist. Darüber hinaus ist der Scheibenwischer schwer einzustellen und es besteht die Gefahr, dass er relativ leicht abbricht und dann der Kanalsanierungsroboter zunächst aus dem Kanal oder dem Rohr herausgefahren werden muss, bevor die Arbeiten fortgesetzt werden können. Bei Betrieb des Scheibenwischers schwenkt dieser durch das Kamera-Bild, wodurch die Betrachtung der Arbeitsumgebung durch den Benutzer erschwert ist.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist es bekannt, an der Kamera-Einheit eine linienförmige Abstreiflippe vorzusehen, die mit der zu reinigenden Außenoberfläche des Schutzgehäuses in Anlage steht. Zum Reinigen der Außenoberfläche des Schutzgehäuses wird der Kamera-Kopf mit dem Schutzgehäuse mehrfach hin und her geschwenkt. Da die Schwenkbewegung des Kamera-Kopfes aufgrund von dessen Lagerung und insbesondere der Verkabelung stark beschränkt ist, lässt sich eine vollständige Reinigung der Außenoberfläche des Schutzgehäuses nicht erreichen. In gewissen Fällen wird der Schmutz und Staub sogar auf den unmittelbar vor dem Objektiv liegenden Bereich des Schutzgehäuses geschoben, wo er die Sicht für den Benutzer behindern kann. Darüber hinaus ist es für den Benutzer sehr störend, dass der von ihm eingestellte Sichtbereich der Kamera durch das Schwenken des Kamera-Kopfes verstellt wird und die Kamera dann gegen den Boden oder gegen die Decke der Rohrleitung, jedoch nicht auf den vor dem Roboter liegenden Arbeitsbereich gerichtet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kanalsanierungsroboter mit einer Kamera-Einheit der genannten Art zu schaffen, bei der sich das Schutzgehäuse zuverlässig von Schmutz und Staub reinigen lässt, ohne die Sicht des Objektives bzw. des Benutzers zu behindern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kanalsanierungsroboter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass das Schutzgehäuse mittels einer 2. Antriebsvorrichtung relativ zum Kamera-Kopf und relativ zur Reinigungsvorrichtung bewegbar ist.
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Erfindungsgemäß wird von der Grundüberlegung ausgegangen, die Bewegung des Schutzgehäuses relativ zur Reinigungsvorrichtung, bei der es sich beispielsweise um eine Abstreiflippe handeln kann, von der Bewegung des Kamera-Kopfes zu entkoppeln. Aus diesem Grund wird für die Bewegung des Schutzgehäuses eine eigene 2. Antriebsvorrichtung vorgesehen, mittels der das Schutzgehäuse relativ zur Reinigungsvorrichtung und auch relativ zum Kamera-Kopf bewegt und insbesondere rotiert werden kann. Mit Hilfe der Reinigungsvorrichtung wird der auf der Außenoberfläche des Schutzgehäuses befindliche Staub und Schmutz zusammengeschoben. Da jedoch die Bewegung des Schutzgehäuses relativ zum Kamera-Kopf frei beeinflusst werden kann, kann der Benutzer das Schutzgehäuse so positionieren, dass sich der auf dessen Außenseite zusammengeschobene Staub und Schmutz nicht vor dem Objektiv, sondern abseits von diesem befindet. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Schutzgehäuse relativ zum Kamera-Kopf und relativ zur Reinigungsvorrichtung frei rotierbar ist, d. h. mehrere vollständige Umdrehungen hintereinander ausführen kann, ohne durch den Kamera-Kopf beschränkt zu sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schutzgehäuse ein drehbar gelagerter, vorzugsweise vollständig transparenter Zylinder, insbesondere ein gerader Kreiszylinder ist, der vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff besteht. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Zylinder aus mehreren unterschiedlichen Materialien aufgebaut ist und nur abschnittsweise transparent ist. Ein gerader Kreiszylinder besitzt eine Mantelfläche, die sich mit einer linearen Reinigungsvorrichtung, beispielsweise einer leistenförmigen Abstreiflippe, leicht und zuverlässig reinigen lässt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Schutzgehäuse um eine sich quer zur Fahrtrichtung des Kanalsanierungsroboters horizontal erstreckende 1. Achse drehbar und insbesondere frei rotierbar ist. Dies führt zu einer einfachen Ausgestaltung eines entsprechenden Drehlagers.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kamera-Kopf um eine sich quer zur Fahrtrichtung des Kanalsanierungsroboters horizontal erstreckende 2. Achse schwenkbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die 1. Achse und die 2. Achse zusammenfallen.
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Die Reinigungsvorrichtung kann in genannter Weise von zumindest einer sich quer zur Fahrtrichtung des Kanalsanierungsroboters horizontal erstreckenden Abstreiflippe gebildet sein. Die Abstreiflippe kann beispielsweise aus einem quaderförmigen oder randseitig spitz zulaufenden Streifen eines elastischen Gummi- oder Kunststoffmaterials gebildet sein, wobei die Abstreiflippe unter elastischer Verformung und somit unter Vorspannung gegen die zu reinigende Oberfläche gespannt ist. Vorzugsweise sind in Bewegungs- bzw. Rotationsrichtung des Schutzgehäuses zumindest zwei Abstreiflippen mit Abstand hintereinander angeordnet. In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass auf der Oberseite und auf der Unterseite der Kamera-Einheit zumindest jeweils eine Abstreiflippe angeordnet ist.
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Die Schwenkbarkeit des Kamera-Kopfes wird mittels der 1. Antriebsvorrichtung erreicht, die beispielsweise einen Elektromotor umfassen kann. Zusätzlich weist die 1. Antriebsvorrichtung ein 1. Getriebe auf, über das die Antriebsbewegung des Elektromotors auf den Kamera-Kopf übertragen wird. In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das 1. Getriebe auf einer 1. Seite der Kamera-Einheit angeordnet ist. Die 1. Seite kann sich beispielsweise rechts oder links von der Fahrtrichtung des Kanalsanierungsroboters befinden.
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Die 2. Antriebsvorrichtung, die für die Bewegung und insbesondere die Rotationsbewegung des Schutzgehäuses zuständig ist, weist vorzugsweise ein 2. Getriebe auf, wobei vorgesehen sein kann, dass das 2. Getriebe auf einer 2. Seite der Kamera-Einheit angeordnet ist. Auch die 2. Seite kann rechts oder links von der Fahrtrichtung des Kanalsanierungsroboters angeordnet sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die 1. Seite der Kamera-Einheit entgegengesetzt zur 2. Seite angeordnet ist, so dass das 1. Getriebe räumlich vollständig getrennt von dem 2. Getriebe an der Kamera-Einheit angeordnet ist.
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Der Kamera-Kopf kann aufgrund seiner Verkabelung nicht frei rotieren, sondern lediglich in einem Bereich von beispielsweise ±125° aus seiner horizontalen Mittelposition schwenken. Dabei muss sichergestellt sein, dass dieser Schwenkbereich in den Endpunkten zuverlässig beschränkt wird. Dies kann einerseits dadurch erreicht werden, dass entsprechende Anschläge des Kamera-Kopfes an der Kamera-Einheit vorgesehen werden, jedoch führt dies zu relativ hohen dynamischen Belastungen und auch Vibrationsbelastungen der Bauteile. In bevorzugter Ausgestaltung ist deshalb vorgesehen, dass die Schwenkbewegung des Kamera-Kopfes mittels Reed-Kontakten in den Endpunkten des Schwenkbereichs begrenzt ist, die mit einem am Kamera-Kopf angedachten Magneten zusammenwirken.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines Kanalsanierungsroboters,
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2 eine perspektivische Ansicht einer Kamera-Einheit,
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3 einen Schnitt durch den vorderen Abschnitt der Kamera-Einheit gemäß 2,
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4 eine 2 ähnliche Ansicht der Kamera-Einheit mit abgenommener Seitenverkleidung und
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5 eine perspektivische Ansicht der Kamera-Einheit aus einem anderen Blickwinkel mit abgenommener Seitenverkleidung.
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1 zeigt ein Kanalsanierungsroboter 10 in Seitenansicht. Der Kanalsanierungsroboter 10 besitzt ein Chassis 11, das über Räder 12 am Untergrund abgestützt ist und vorwärts und rückwärts, d. h. gemäß 1 nach rechts und links verfahren werden kann, wie es durch den Doppelpfeil F angedeutet ist, der die Fahrtrichtung anzeigt.
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Im vorderen Bereich des Chassis 11 ist über ein Gestänge 15 eine Bearbeitungseinheit 13 in Form eines Fräskopfes verstellbar angebracht. Es könnten jedoch auch andere oder zusätzliche Bearbeitungseinheiten vorgesehen sein.
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Desweiteren ist im vorderen Bereich des Chassis 11 eine Kameraeinheit 14 montiert, die in 2 im Detail dargestellt ist.
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Die Kameraeinheit 14 besitzt ein Gehäuse 16, das in seinem vorderen Bereich zwei parallel auf Abstand angeordnete, nach vorne auskragende Seitenwangen 16a und 16b besitzt. Zwischen den Seitenwangen 16a und 16b ist ein Kamerakopf 17 angeordnet. Der Kamerakopf 17 besitzt ein Kopf-Gehäuse 20, an dem ein Objektiv 18 und eine Beleuchtungseinrichtung 19 in Form mehrere LEDs platziert sind. Der Kamera-Kopf 17 ist in seiner Gesamtheit um eine 2. Achse X2 schwenkbar, die im wesentlichen horizontal und senkrecht zur Längserstreckung des Gehäuses 16 bzw. zur Fahrtrichtung F verläuft.
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Der Kamerakopf 17 ist vollständig von einem Schutzgehäuse 21 in Form eines geraden Kreiszylinders 21 umgeben, der transparent ausgestaltet ist und vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff besteht und dessen Längsachse horizontal und quer zur Fahrtrichtung F verläuft. Das Schutzgehäuse 21 kapselt den Kamera-Kopf 17 vollständig ein und kann um eine 1. Achse X1 gedreht bzw. frei rotiert werden, wobei sich die 1. Achse X1 quer zur Fahrtrichtung F des Kanalsanierungsroboters 10 horizontal erstreckt und mit der 2. Achse X2 des Kamera-Kopfes 17 zusammenfällt.
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Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung in 3 ersichtlich ist, ist sowohl im oberen als auch im unteren Bereich des Schutzgehäuses 21 an dem Gehäuse 16 jeweils eine Reinigungsvorrichtung 22 montiert. Die Reinigungsvorrichtung 22 umfasst eine sich quer zur Fahrtrichtung F des Kanalsanierungsroboters horizontal erstreckende flexible Abstreiflippe 23, die mittels einer Spannleiste 35 auswechselbar am Gehäuse 16 gehalten ist und mit ihrem frei auskragenden Ende unter elastischer Verformung und somit unter Vorspannung auf der Außenseite des Schutzgehäuses 21 anliegt. Die Abstreiflippe 23 erstreckt sich dabei vorzugsweise über den gesamten oder zumindest annähernd den gesamten Abstand zwischen den beiden Seitenwangen 16a und 16b und somit über die gesamte Breite des Schutzgehäuses 21.
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4 ist eine 2 entsprechende Darstellung der Kamera-Einheit 14 wobei jedoch eine Schutzabdeckung der gemäß 2 rechten Seitenwange 16a abgenommen ist. Somit ist in 4 ersichtlich, dass eine 1. Antriebsvorrichtung 26 mit einem 1. Antriebsmotor 27 vorgesehen ist, bei dem es sich um einen Elektromotor handeln kann. Die Ausgangswelle des 1. Antriebsmotors 27 trägt ein Schneckenrad 28, das mit einem Zahnrad 25 kämpt, das auf einer Welle des Kamera-Kopfes 17 sitzt. Das Schneckenrad 28 und das Zahnrad 25 bilden ein 1. Getriebe 34, über das die Antriebsbewegung des 1. Antriebsmotors 27 auf die Welle des Kamera-Kopfes 17 übertragen wird, so dass dieser aus seiner dargestellten, im wesentlichen horizontal ausgerichteten Position um einen vorbestimmten Winkelbereich von beispielsweise ±125° nach oben bzw. unten schwenken kann. Eine größere Schwenkung ist nicht sinnvoll, da dann die Gefahr besteht, dass die Verkabelung des Kamera-Kopfes 17 beschädigt wird.
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Um sicherzustellen, dass der Kamera-Kopf den vorgegebenen Schwenkbereich nicht verlässt, sind an entsprechenden Positionen zwei Reed-Kontakte oder Reed-Sensoren 29 angeordnet, die mit einem nicht dargestellten, vorzugsweise am Kamera-Kopf 17 angebrachten Magneten zusammenwirken. Sobald der Magnet durch die Schwenkung des Kamera-Kopfes 17 in die Nähe eines der Reed-Sensoren 19 gelangt, schaltet dieser und unterbricht den 1. Antriebsmotor 27.
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Während der Antrieb für die Schwenkbewegung des Kamera-Kopfes 17 auf der gemäß den 2 und 4 rechten Seite des Gehäuses 16 angeordnet ist, befindet sich ein Antrieb für die Rotation des Schutzgehäuses 21 auf der gemäß den 2 und 4 linken Seite des Gehäuses 16, was insbesondere in 5 verdeutlicht ist, bei dem die Kamera-Einheit 14 in einer um 90° gedrehten perspektivischen Ansicht dargestellt ist, wobei ein Schutzgehäuse der Seitenwange 16b abgenommen ist, so dass eine 2. Antriebsvorrichtung 30 für die Rotationsbewegung des Schutzgehäuses 21 sichtbar ist. Die 2. Antriebsvorrichtung 30 besitzt einen nicht näher dargestellten 2. Antriebsmotor im Inneren des Gehäuses 16, auf deren Ausgangswelle ein Zahnrad 32 sitzt. Über das Zahnrad 32 wird ein 2. Getriebe 36 getrieben, das mehrere Zahnräder 31, 33, 37 umfasst, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel das Zahnrad 33 mit einer die Seitenwange 16b durchdringenden Hülse mit dem Schutzgehäuse 21 verbunden ist. Durch Aktivierung des 2. Antriebsmotors kann somit das Schutzgehäuse 21 um die Achse X1 frei rotiert werden, wobei die Abstreiflippen 23 die Außenoberfläche des Schutzgehäuses 21 von Schmutz und Staub reinigen.
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Aufgrund der Anordnung der beiden Antriebsvorrichtungen einerseits für die Schwenkbewegung des Kamera-Kopfes 17 und andererseits für die Rotationsbewegung des Schutzgehäuses 21 bzw. des entsprechenden Kreiszylinders auf unterschiedlichen, entgegengesetzten Seiten des Gehäuses 16 lässt sich einerseits ein kompakter Aufbau erzielen, andererseits ist es möglich, die beiden Bewegungen vollständig voneinander zu entkoppeln, so dass auch eine Reinigung des Schutzgehäuses 21 erfolgen kann, ohne dass der Kamera-Kopf 17 bewegt wird.
