DE102017122472B4 - Method for driving or rehabilitating a tubular sewer - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Befahren oder Sanieren eines rohrförmigen Kanals (17) mit einem Kanalroboter (1), der einen Manipulator (3) zum inwändigen Prüfen und/oder zum spanenden Bearbeiten des Kanals (17), Räder (4) zum Fahren auf einer Innenwand eines unteren Segments des Kanals (17), und mindestens einen Motor (9) für die Räder (4) aufweist und von einer Steuereinrichtung von außerhalb des Kanals (17) durch eine Leitung (5) von der Steuereinrichtung zu dem Kanalroboter (1) mit Antriebsenergie für die Räder (4) versorgbar ist, wobei mindestens eines der Räder (4) ein Messrad ist, das einen Drehstellungssensor (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmoment zum Antreiben der Räder gemessen und anhand der Messung derart geregelt wird, dass das mindestens eine Messrad schlupffrei mitläuft.Method for driving or rehabilitating a tubular sewer (17) with a sewer robot (1), which has a manipulator (3) for internal testing and / or machining of the sewer (17), wheels (4) for driving on an inner wall of a lower Segment of the channel (17), and at least one motor (9) for the wheels (4) and from a control device from outside the channel (17) through a line (5) from the control device to the channel robot (1) with drive energy for the wheels (4) can be supplied, with at least one of the wheels (4) being a measuring wheel which has a rotational position sensor (11), characterized in that a torque for driving the wheels is measured and controlled on the basis of the measurement in such a way that the at least a measuring wheel runs without slipping.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sanieren eines rohrförmigen Kanals, mit einem Kanalroboter, der einen Manipulator zum inwändigen Prüfen und/oder zum spanenden Bearbeiten des Kanals, Räder zum Fahren auf einer Innenwand eines unteren Segments des Kanals, und mindestens einen Motor für die Räder aufweist und von einer Steuereinrichtung von außerhalb des Kanals durch eine Leitung von der Steuereinrichtung zu dem Kanalroboter mit Antriebsenergie für die Räder versorgbar ist, wobei mindestens eines der Räder ein Messrad ist, das einen Drehstellungssensor aufweist.The invention relates to a method for rehabilitating a tubular sewer, with a sewer robot, which has a manipulator for internal inspection and / or machining of the sewer, wheels for driving on an inner wall of a lower segment of the sewer, and at least one motor for the wheels and can be supplied with drive energy for the wheels by a control device from outside the channel through a line from the control device to the channel robot, at least one of the wheels being a measuring wheel which has a rotational position sensor.

Ein Verfahren der vorgenannten Art ist bekannt aus WO 00/08 506 A1 . Solche Kanalroboter werden eingesetzt zum Sanieren von Rohren: Ein Rohr wird zunächst mit einer schlauchartigen Auskleidung versehen, die neben Undichtigkeiten des Rohrs auch die Einläufe in das Rohr verschließt. In einem zweiten Schritt wird der Kanalroboter in das Rohr eingeführt, um die Auskleidung an den Einläufen aufzuschneiden und dadurch die Einläufe wieder zu öffnen. Hierzu wird der Kanalroboter von einem Bediener an der Steuereinrichtung unterstützt durch eine auf dem Kanalroboter montierte Kamera im Rohr durch Ein- und Ausschalten des Motors manuell positioniert.A method of the aforementioned type is known from WO 00/08 506 A1 . Sewer robots of this type are used for the rehabilitation of pipes: A pipe is first provided with a hose-like lining which, in addition to leaks in the pipe, also closes the inlets into the pipe. In a second step, the sewer robot is inserted into the pipe in order to cut open the lining at the inlets and thereby open the inlets again. For this purpose, the sewer robot is manually positioned in the pipe by an operator at the control device supported by a camera mounted on the sewer robot by switching the motor on and off.

Ein Messrad mit Drehstellungssensor bietet eine einfache Möglichkeit, über die Umdrehungen und den bekannten Abrollradius des Messrads die zurückgelegte Fahrtstrecke des Kanalroboters und - durch Vergleich mit einer Ausgangsposition - dessen aktuelle Position in einem Kanal zu bestimmen. An einem angetriebenen Rad ergänzen die Messwerte des Drehstellungssensors die Vorgaben der Steuerung und erlauben eine exaktere Bestimmung der Drehstellung.A measuring wheel with a rotary position sensor offers a simple way of determining the distance traveled by the sewer robot and - by comparing it with an initial position - its current position in a sewer using the revolutions and the known rolling radius of the measuring wheel. On a driven wheel, the measured values of the rotational position sensor supplement the specifications of the control and allow the rotational position to be determined more precisely.

Im Hintergrund der Erfindung offenbart DE 696 19 678 T2 einen Rohrmolch für die Prüfung und Reparatur von Rohrleitungen mit signifikanter Neigung. Um eine definierte Positionierung in einem solchen Rohr zu gewährleisten, wird der Rohrmolch in dem Rohr verklemmt. Hierzu wird ein frei mitlaufendes Rad abgespreizt, um den Anpressdruck des angetriebenen Rads und damit die Übertragung der Antriebskraft auf die Rohrwandung sicherzustellenDisclosed in the Background of the Invention DE 696 19 678 T2 a pig for inspecting and repairing pipelines with significant slopes. In order to ensure a defined positioning in such a pipe, the pipe pig is clamped in the pipe. For this purpose, a freely rotating wheel is spread apart in order to ensure the contact pressure of the driven wheel and thus the transmission of the driving force to the pipe wall

Im weiteren Hintergrund der Erfindung weist der in DE 10 2010 044465 A1 offenbarte Kanalroboter einen in seiner Längsachse angeordneten Motor auf, dessen Ausgangswelle über mehrere Getriebe alle Räder antreibt. Um das Abschätzen der von dem Kanalroboter im Kanal zurückgelegten Wege zu erleichtern, weist die bekannte Vorrichtung eine Messeinrichtung für die Länge des von dem Kanalroboter von seiner Kabeltrommel abgerollten Kabels auf.In the further background of the invention, the in DE 10 2010 044465 A1 disclosed sewer robot on a motor arranged in its longitudinal axis, the output shaft of which drives all wheels via several gears. In order to make it easier to estimate the distances covered by the sewer robot in the sewer, the known device has a measuring device for the length of the cable unrolled by the sewer robot from its cable drum.

Aufgabetask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Bestimmen der Position des Kanalroboters zu vereinfachen.The invention is based on the object of simplifying the determination of the position of the sewer robot.

Lösungsolution

Ausgehend von dem bekannten Verfahren wird nach der Erfindung vorgeschlagen, ein Drehmoment zum Antreiben der Räder gemessen und anhand der Messung derart geregelt wird, dass das mindestens eine Messrad schlupffrei mitläuft. Derartige Antischlupfregelungen sind aus der automobilen Antriebstechnik allgemein bekannt.On the basis of the known method, it is proposed according to the invention that a torque for driving the wheels be measured and controlled on the basis of the measurement in such a way that the at least one measuring wheel runs without slippage. Such anti-slip controls are generally known from automotive drive technology.

In einer erfindungsgemäßen Verfahren mit getrennten Antrieben an der Vorder- und Hinterachse kann so nach Fahrtsituation automatisiert jeweils die Achse mit dem schwächeren Kontakt zum Untergrund ausgewählt und deren Antriebsmoment bis zum minimalen Schlupf reduziert werden.In a method according to the invention with separate drives on the front and rear axles, the axle with the weaker contact with the ground can be automatically selected according to the driving situation and its drive torque can be reduced to minimal slip.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren werden in der Regel mindestens zwei in Bezug auf die Längsachse des Kanalroboters einander gegenüberliegende Räder von je einem Motor angetrieben. Dieselbe Leistung, die im Stand der Technik ein einzelner Motor über Getriebe auf die angetriebenen Räder abgibt, wird dann durch zwei einzelne Motoren aufgebracht, die nebeneinander im Kanalroboter angeordnet werden können. Der Schwerpunkt des Kanalroboters wird dadurch abgesenkt und seine Fahrstabilität erhöht.In a method according to the invention, as a rule, at least two wheels that are opposite one another in relation to the longitudinal axis of the sewer robot are each driven by a motor. The same power that a single motor delivers to the driven wheels via gears in the prior art is then applied by two individual motors that can be arranged next to each other in the sewer robot. The center of gravity of the sewer robot is thereby lowered and its driving stability is increased.

Vorzugsweise weist in einem erfindungsgemäßen Verfahren der Kanalroboter genau vier Räder auf. Ein Fahrwerk mit vier Rädern bietet eine standsichere Abstützung für die spanende Bearbeitung der Auskleidung.In a method according to the invention, the sewer robot preferably has exactly four wheels. A chassis with four wheels provides stable support for the machining of the lining.

Bevorzugt ist in einem erfindungsgemäßen Verfahren jedes der Räder mittels des mindestens einen Motors antreibbar. Der Allradantrieb ermöglicht das Fahren des Kanalroboters auch auf unebenem und verschmutztem Untergrund. Die Kombination aus Allrad- und Einzelradantrieb ermöglicht darüber hinaus eine gezielte Kurvenfahrt des Kanalroboters.In a method according to the invention, each of the wheels can preferably be driven by means of the at least one motor. The all-wheel drive enables the sewer robot to drive even on uneven and dirty surfaces. The combination of all-wheel and single-wheel drive also enables the sewer robot to take specific curves.

Vorteilhafter Weise ist in einem erfindungsgemäßen Verfahren jeder mindestens eine Motor drehzahl- und drehmomentgeregelt. Über die Drehzahl des angetriebenen Rades ist dann der von dem Kanalroboter zurückgelegte Weg und über das Drehmoment die Antriebsleistung regelbar.Advantageously, in a method according to the invention, each at least one motor is speed and torque controlled. The distance covered by the sewer robot can then be regulated via the speed of the driven wheel and the drive power can be regulated via the torque.

Besonders vorzugsweise ist in einem erfindungsgemäßen Verfahren jeder mindestens eine Motor ein BLDC-Motor. Ein bürstenloser Gleichstrommotor („brushless distinct current motor“, auch „electronically commutated motor“ bzw. „EC-Motor“) bietet eine einfache Möglichkeit zur Steuerung der Motordrehzahl.In a method according to the invention, each at least one motor is particularly preferably a BLDC motor. A brushless direct current motor (“brushless distinct current motor”, also “electronically commutated motor” or “EC motor”) offers a simple way of controlling the motor speed.

Alternativ kommen in einem erfindungsgemäßen Verfahren einfachere DC-Motoren zum Einsatz. DC-Motoren sind als fertige Baugruppen mit angeflanschten optischen oder induktiven Inkrementalgebern zur Drehzahlsteuerung marktgängig und kostengünstig.Alternatively, simpler DC motors are used in a method according to the invention. DC motors are commercially available and inexpensive as finished assemblies with flanged optical or inductive incremental encoders for speed control.

Besonders bevorzugt treibt in einem erfindungsgemäßen Verfahren jeder mindestens eine Motor genau eines der Räder an. Der Einzelradantrieb erlaubt einen unmittelbaren Rückschluss von einer Drehung des Motors auf die Umdrehung und Drehstellung des jeweils angetriebenen Rades.Particularly preferably, in a method according to the invention, each at least one motor drives precisely one of the wheels. The single wheel drive allows a direct conclusion from a rotation of the motor to the rotation and rotational position of the respective driven wheel.

Besonders vorteilhafter Weise weist in einem erfindungsgemäßen Verfahren der Kanalroboter einen Lagesensor auf. Ein Lagesensor ermöglicht die Bestimmung einer Neigung des Kanalroboters um seine Roll-, Nick- und/oder Gierachse. Die vollständige Aufnahme der Neigung ermöglicht eine Beschreibung des Fahrtweges des Kanalroboters im Raum und damit auch die exakte Dokumentation des räumlichen Verlaufs eines unvollständig beschriebenen Kanals.In a method according to the invention, the sewer robot particularly advantageously has a position sensor. A position sensor makes it possible to determine the inclination of the sewer robot around its roll, pitch and / or yaw axis. The complete recording of the inclination enables a description of the path of the sewer robot in space and thus also the exact documentation of the spatial course of an incompletely described sewer.

In einem besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren ist der Kanalroboter durch eine Steuerleitung von der Steuereinrichtung zu dem Kanalroboter an der Steuereinrichtung steuerbar ist. Die Steuerleitung überträgt besonders einfach Steuersignale von der Steuereinrichtung zum Kanalroboter. Alternativ können die Steuersignale durch Funk oder optisch zu dem Kanalroboter übertragen werden.In a particularly preferred method according to the invention, the sewer robot can be controlled by a control line from the control device to the sewer robot on the control device. The control line transmits control signals from the control device to the sewer robot in a particularly simple manner. Alternatively, the control signals can be transmitted to the sewer robot by radio or optically.

Vorzugsweise wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgehend von einem bekannten Ausgangspunkt eine Drehung des mindestens einen Messrads gemessen, aus der Drehung eine von dem Ausgangspunkt zurückgelegte Fahrtstrecke bis zu einer Position des Kanalroboters berechnet, und die Fahrtstrecke auf einem Verlauf des Kanals von dem Ausgangspunkt bis zu der Position abgetragen. In einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren kann ein unbekannter Kanal vermessen und dokumentiert werden.In a method according to the invention, starting from a known starting point, a rotation of the at least one measuring wheel is preferably measured, a distance covered from the starting point to a position of the sewer robot is calculated from the rotation, and the driving distance on a course of the canal from the starting point to the Position removed. In such a method according to the invention, an unknown channel can be measured and documented.

Insbesondere kann mit einem solchen Messverfahren eine Rohrwandung eines unbekannten Kanals vermessen werden: Hierzu wird eine Kamera des Kanalroboters auf einen Ausgangspunkt an der Rohrwandung - beispielsweise eine Kante eines Rohreinlaufes - ausgerichtet und die Kamerastellung am Kanalroboter fixiert. Dann wird der Ausgangspunkt im Kamerabild markiert und der Kanalroboter verfahren, bis die Markierung im Kamerabild auf der gewünschten Position der Rohrwandung - beispielsweise auf der gegenüberliegenden Kante des Rohreinlaufs - liegt. Die von dem Kanalroboter zurückgelegte Fahrtstrecke entspricht dann dem Abstand von dem Ausgangspunkt zur gesuchten Position an der Rohrwandung - im Beispiel: dem Durchmesser des Rohreinlaufs. In einem Kanal mit bekanntem Verlauf kann zudem die Position des Kanalroboters exakt bestimmt werden.In particular, a pipe wall of an unknown sewer can be measured with such a measuring method: For this, a camera of the sewer robot is aligned with a starting point on the pipe wall - for example an edge of a pipe inlet - and the camera position is fixed on the sewer robot. Then the starting point is marked in the camera image and the sewer robot moves until the marking in the camera image is on the desired position of the pipe wall - for example on the opposite edge of the pipe inlet. The distance covered by the sewer robot then corresponds to the distance from the starting point to the desired position on the pipe wall - in the example: the diameter of the pipe inlet. In a sewer with a known course, the position of the sewer robot can also be precisely determined.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

  • 1 einen Kanalroboter in einem erfindungsgemäßen Verfahren,
  • 2 einen Schnitt durch den Kanalroboter und
  • 3 den Antriebsstrang eines Rades des Kanalroboters.
The invention is explained below using an exemplary embodiment. Show it
  • 1 a sewer robot in a method according to the invention,
  • 2 a section through the sewer robot and
  • 3rd the drive train of a wheel of the sewer robot.

Der in 1 gezeigte Kanalroboter 1 weist an einem rohrförmigen Gehäuse 2 einen Manipulator 3 und vier Räder 4, sowie eine Leitung 5 für die Versorgung mit der elektrischen Antriebsenergie für die Räder 4 auf.The in 1 shown sewer robots 1 points to a tubular housing 2 a manipulator 3rd and four wheels 4th , as well as a line 5 for the supply of the electrical drive energy for the wheels 4th on.

Jedes der Räder 4 ist über einen eigenen, in 3 beispielhaft dargestellten Antriebsstrang 8 einzeln angetrieben: Der Antriebsstrang 8 besteht jeweils aus einem BLDC-Motor 9 und einem Winkelgetriebe 10, die in dem Gehäuse 2 vollständig unterhalb der Längsachse 7 liegen. Auf der Radachse jedes Rades 4 ist außerdem jeweils ein Drehstellungssensor 11 angebracht.Each of the wheels 4th is via its own, in 3rd drivetrain shown as an example 8th individually driven: the drive train 8th each consists of a BLDC motor 9 and a bevel gear 10 that are in the housing 2 completely below the longitudinal axis 7th lie. On the axle of each wheel 4th is also a rotation position sensor each 11 appropriate.

Der Drehstellungssensor 11 besteht aus einem Permanentmagneten 12, der in der Drehachse 6 gegenüber einem auf einer Leiterplatte 13 angeordneten Hall-Sensor 14 angebracht ist. Der Hall-Sensor 14 erkennt nicht nur zuverlässig eine minimale Änderung der Drehstellung, sondern nach einem stromlosen Zustand auch die absolute Drehstellung des Permanentmagneten 12, und damit der Drehachse 6 und des Rades 4.The rotary position sensor 11 consists of a permanent magnet 12th that is in the axis of rotation 6th opposite one on a circuit board 13th arranged Hall sensor 14th is appropriate. The Hall sensor 14th not only reliably detects a minimal change in the rotary position, but also the absolute rotary position of the permanent magnet after a de-energized state 12th , and thus the axis of rotation 6th and the wheel 4th .

Die nicht dargestellte Steuereinrichtung erfasst auch die aus einem Magazin abgerollte Länge der Leitung 5. Durch Vergleich mit den Messwerten der Drehstellungssensoren 11 erkennt die Steuereinrichtung die abrollenden Durchmesser jedes einzelnen der Räder 4.The control device, not shown, also detects the length of the line unrolled from a magazine 5 . By comparison with the measured values of the rotary position sensors 11 the control device recognizes the rolling diameter of each individual wheel 4th .

Der zwischen den Drehachsen 6 angeordnete Manipulator 3 weist einen rotierbaren Fräskopf 15 auf, der quer zu der Längsachse 7 teleskopartig ausfahrbar und um die Längsachse 7 schwenkbar ist. Zusätzlich zu dem Fräskopf 15 weist der Manipulator 3 eine nicht dargestellte Kamera auf.The one between the axes of rotation 6th arranged manipulator 3rd has a rotatable milling head 15th on, which is transverse to the longitudinal axis 7th Can be extended telescopically and around the longitudinal axis 7th is pivotable. In addition to the milling head 15th instructs the manipulator 3rd a camera, not shown.

Zum Öffnen eines Einlaufs 16 in einem Kanal 17 wird der Kanalroboter 1 zunächst grob anhand aus Plänen bekannten Maßen mithilfe der Drehzahlsteuerung, dann mithilfe der Kamera manuell neben oder unter einen Einlauf 16 positioniert, dann wird der Einlauf 16 mit dem Fräskopf 15 aufgeschnitten. Der Fräskopf 15 wird durch Drehen um die Längsachse 7 und Schwenken aus der Längsachse 7 sowie Verfahren des Kanalroboters 1 in der Längsachse 7 an der Kontur des Einlaufs 16 geführt.To open an enema 16 in a channel 17th becomes the sewer robot 1 initially roughly based on measurements known from plans using the speed control, then using the camera manually next to or under an inlet 16 positioned, then the inlet 16 with the milling head 15th cut open. The milling head 15th is made by rotating around the longitudinal axis 7th and pivoting from the longitudinal axis 7th as well as the process of the sewer robot 1 in the longitudinal axis 7th at the contour of the inlet 16 guided.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
KanalroboterSewer robot
22
Gehäusecasing
33
Manipulatormanipulator
44th
Radwheel
55
Leitungmanagement
66th
DrehachseAxis of rotation
77th
LängsachseLongitudinal axis
88th
AntriebsstrangPowertrain
99
Motorengine
1010
WinkelgetriebeAngular gear
1111
DrehstellungssensorRotary position sensor
1212th
PermanentmagnetPermanent magnet
1313th
LeiterplatteCircuit board
1414th
Hall-SensorHall sensor
1515th
FräskopfMilling head
1616
Einlaufenema
1717th
Kanalchannel

Claims (6)

Verfahren zum Befahren oder Sanieren eines rohrförmigen Kanals (17) mit einem Kanalroboter (1), der einen Manipulator (3) zum inwändigen Prüfen und/oder zum spanenden Bearbeiten des Kanals (17), Räder (4) zum Fahren auf einer Innenwand eines unteren Segments des Kanals (17), und mindestens einen Motor (9) für die Räder (4) aufweist und von einer Steuereinrichtung von außerhalb des Kanals (17) durch eine Leitung (5) von der Steuereinrichtung zu dem Kanalroboter (1) mit Antriebsenergie für die Räder (4) versorgbar ist, wobei mindestens eines der Räder (4) ein Messrad ist, das einen Drehstellungssensor (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmoment zum Antreiben der Räder gemessen und anhand der Messung derart geregelt wird, dass das mindestens eine Messrad schlupffrei mitläuft.Method for driving or rehabilitating a tubular sewer (17) with a sewer robot (1), which has a manipulator (3) for internal testing and / or machining of the sewer (17), wheels (4) for driving on an inner wall of a lower Segment of the channel (17), and at least one motor (9) for the wheels (4) and from a control device from outside the channel (17) through a line (5) from the control device to the channel robot (1) with drive energy for the wheels (4) can be supplied, with at least one of the wheels (4) being a measuring wheel which has a rotational position sensor (11), characterized in that a torque for driving the wheels is measured and controlled on the basis of the measurement in such a way that the at least a measuring wheel runs without slippage. Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass jeder mindestens eine Motor (9) drehzahl- und drehmomentgeregelt ist.Method according to the preceding claim, characterized in that each at least one motor (9) is speed and torque controlled. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder mindestens eine Motor (9) ein BLDC-Motor (9) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that each at least one motor (9) is a BLDC motor (9). Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalroboter (1) getrennte Antriebe an einer Vorderachse und einer Hinterachse aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sewer robot (1) has separate drives on a front axle and a rear axle. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder mindestens eine Motor (9) genau eines der Räder (4) antreibt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that each at least one motor (9) drives exactly one of the wheels (4). Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem bekannten Ausgangspunkt eine Drehung des mindestens einen Messrades gemessen, aus der Drehung eine von dem Ausgangspunkt zurückgelegte Fahrtstrecke bis zu einer Position des Kanalroboters (1) berechnet, und die Fahrtstrecke auf einem Verlauf des Kanals (17) von dem Ausgangspunkt bis zu der Position abgetragen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, starting from a known starting point, a rotation of the at least one measuring wheel is measured, from the rotation a distance traveled from the starting point to a position of the sewer robot (1) is calculated, and the distance traveled on a course of the channel (17) is removed from the starting point to the position.
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