DE10221149A1

DE10221149A1 - Fahrwagen

Info

Publication number: DE10221149A1
Application number: DE2002121149
Authority: DE
Inventors: Ernst Hoehne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-12
Filing date: 2002-05-12
Publication date: 2003-11-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrwagen (10), insbesondere für ein Fahrwagensystem zur Inspektion von Kanälen wie Abwasserkanälen oder Klimakanälen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass er mindestens zwei lösbar miteinander verbundene Wagenteile (11, 12) aufweist und dass an jedem Wagenteil (11, 12) mindestens eine Aufnahme für Zubehör vorgesehen ist, derart, dass jedes Wagenteil (11, 12) mit Zubehör eine in sich geschlossene Baueinheit bildet. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Verwendung von LUM-LEDs als Beleuchtungseinrichtung (31) in einem Fahrwagensystem zur Inspektion von Kanälen wie Abwasserkanälen oder Klimakanälen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrwagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Fahrwagen sind in der Regel Teil eines Fahrwagensystems zur Inspektion von Abwasserkanälen oder Klimakanälen, bspw. Leitungsrohren in Klimasystemen von Gebäuden, eingesetzt. Bei ihrem Einsatz werden die motorisch angetriebenen Fahrwagen ferngesteuert, und sie sind in der Regel mit einer Kamera und einer Beleuchtungseinrichtung versehen, um die Innenflächen von Kanälen oder Rohrleitungen sichtbar zu machen und ggf. vorhandene Schäden zu lokalisieren.
Die im Stand der Technik bekannten Fahrwagen sind mit bspw. vier oder sechs Rädern und unmittelbar oder mittelbar mit einer Aufnahmekamera und einer Beleuchtungseinrichtung versehen. In Abhängigkeit von der Baugröße des Fahrwagens und der Anordnung und Ausstattung der Aufnahmekamera und der Beleuchtungseinrichtung sind diese Fahrwagen entweder zum Einsatz in Abwasserkanälen oder zum Einsatz in Klimakanälen geeignet. Der Aufbau des gesamten Fahrwagensystems ist vergleichsweise komplex, was die Wartung und Reparatur erschwert und verteuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrwagen der oben genannten Art zu schaffen, der einfach und robust aufgebaut, einfach zu warten und zu reparieren ist sowie vielseitig einsetzbar ist.
Die Lösung besteht in einem Fahrwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Fahrwagen mindestens zwei lösbar miteinander verbundene Wagenteile aufweist und dass an jedem Wagenteil mindestens eine Aufnahme für Zubehör vorgesehen ist, derart, dass jedes Wagenteil mit Zubehör eine in sich geschlossene Baueinheit bildet.
Der erfindungsgemäße zeichnet sich durch eine kompakte Modulbauweise auf, die bei Betriebsstörungen einen schnellen und wirtschaftlichen Austausch einzelner Wagen- und/oder Zubehörteile ermöglicht. Damit ist der erfindungsgemäße Fahrwagen insbesondere für einen robusten Betrieb unter großen mechanischen Belastungen und widrigen Bedingungen geeignet.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Wagenteil zur Aufnahme einer elektronischen Schaltungsanordnung und ein Wagenteil zur Aufnahme einer Vorrichtung zur Stromzuführung vorgesehen. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kann so ausgebildet sein, dass ein Wagenteil zur Aufnahme einer vorwärts schauenden Kamera und/oder ein Wagenteil zur Aufnahme einer rückwärts schauenden Kamera ausgebildet ist. Infolge dieser Modulbauweise, bei der einzelne Zubehörkomponenten wie Kamera, Schaltungsanordnung oder Stromzuführung unabhängig voneinander in einem einzigen Wagenteil angeordnet sind, ist bei Störung ein einfacher und schneller Austausch beschädigter Fahrwagen- bzw. Zubehörkomponenten möglich.
Ferner kann mindestens ein Wagenteil mit mindestens einer Beleuchtungseinrichtung versehen sein, die vorzugsweise eine LUM-LED ist. Diese LEDs sind wesentlich lichtstärker als bekannte LEDs und weisen trotzdem nur eine sehr geringe Erwärmung während des Betriebs auf.
Im einzelnen ist die Erfindung vorzugsweise so getroffen, dass mindestens ein Wagenteil zur Aufnahme mindestens einer Fahrachse ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass auch beschädigte Fahrachse modulartig austauschbar sind. An den ins Freie ragenden Enden der Fahrachse können Räder sitzen, die entweder einzeln mit einer weichen Bereifung, bspw. auf Gummi- oder Kautschukbasis, versehen sind oder auf jeder Seite des Fahrwagens mit einem raupenartigen Endlostransportriemen, bspw. aus dem gleichen Werkstoff, miteinander verbunden sind.
In vorteilhafter Weise ist mindestens eine motorische Antriebseinheit vorgesehen, die sich innerhalb mindestens eines Wagenteils erstreckt. Dank dieser Bauweise kann auch die motorischen Antriebseinheit nach Art eines Moduls einfach ersetzt werden. Dabei kann die mindestens eine motorische Antriebseinheit mindestens ein Antriebselement zum Antrieb einer Fahrachse und mindestens ein, vorzugsweise kabelloses, Kontaktelement zum Kontakt mit der elektronischen Schaltungsanordnung, welche auch zur Stromversorgung dienen kann, aufweisen. Dadurch ist die motorische Antriebseinheit ein besonders kompaktes, leicht handhabbares und leicht austauschbares Bauteil. Die Antriebseinheit kann vorteilhafterweise ein Elektromotor und das Antriebselement ein Kegelzahnrad sein.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass mindestens eine Fahrachse als zwei Halbachsen ausgebildet ist, deren eines Ende Mittel zum Zusammenwirken mit dem Antriebselement aufweist und deren anderes Ende zur Aufnahme eines Rades ausgebildet ist. Die Ausbildung als Halbachsen, die sich leicht in die Aufnahmen einstecken lassen, hat den Vorteil, dass bspw. Halbachse und Rad als ein komplettes Bauteil ausgebildet sein und als solches einfach ausgetauscht werden können. Vorzugsweise sind die Halbachsen an ihren einen Enden mit Kegelzahnrädern versehen, die mit den korrespondierenden Kegelzahnrädern der Antriebselemente in Eingriff stehen.
In weiterer vorteilhafter Ausbildung ist mindestens ein Wagenteil zur Aufnahme eines motorischen Kameraantriebs ausgestaltet; dabei ist der motorische Kameraantrieb bspw. über ein oder mehrere Zahnräder mit einer Dreh- und/oder Schwenkhalterung für eine Kamera verbunden. Auch dieser Antrieb ist somit als eigenes, unabhängig von anderen Bauteilen austauschbares Modul ausgestaltet.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen ersten Wagenteil des erfindungsgemäßen Fahrwagens in schematischer, nicht maßstabsgerechter Darstellung in Seitenansicht;
Fig. 2 einen zweiten Wagenteil des erfindungsgemäßen Fahrwagens in schematischer, nicht maßstabsgerechter Darstellung in Seitenansicht, teilweise durch die Ebenen der Bohrungen für Befestigungsschrauben geschnitten;
Fig. 3 der aus dem ersten Wagenteil gemäß Fig. 1 und dem zweiten Wagenteil gemäß Fig. 2 zusammengesetzte Fahrwagen in schematischer, nicht maßstabsgerechter Darstellung in Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt;
Fig. 4 der Fahrwagen aus Fig. 3 im Längsschnitt;
Fig. 5 der Fahrwagen aus Fig. 3 in Draufsicht, teilweise durch die Ebene der Aufnahme für das Kameraobjektiv geschnitten;
Fig. 6 den ersten Wagenteil aus Fig. 1 in Frontansicht in Richtung des Pfeiles A, teilweise geschnitten durch die Aufnahme für eine Halbachse;
Fig. 7 den ersten Wagenteil aus Fig. 1 in Rückansicht in Richtung des Pfeiles B, teilweise geschnitten durch die Aufnahme für eine Befestigungsschraube für eine Namensplakette;
Fig. 8 den zweiten Wagenteil aus Fig. 2 in Rückansicht in Richtung des Pfeiles C;
Fig. 9 eine Abschlussplatte für den zweiten Wagenteil aus Fig. 2 in schematischer, nicht maßstabsgetreuer Darstellung in Frontansicht;
Fig. 10 eine weitere Abschlussplatte in einer Darstellung gemäß Fig. 9;
Fig. 11 einen Adapter zur Befestigung einer Frontkamera am ersten Wagenteil 2 in schematischer, nicht maßstabsgetreuer Darstellung im Querschnitt;
Fig. 12 eine motorische Antriebseinheit für eine Fahrachse des erfindungsgemäßen Fahrwagens 2 in schematischer, nicht maßstabsgetreuer Darstellung in Seitenansicht;
Fig. 13 eine Beleuchtungseinheit zum Einbau in den zweiten Wagenteil aus Fig. 2 in schematischer, nicht maßstabsgetreuer Darstellung im Querschnitt;
Fig. 14 ein Rad mit Radlager für den ersten Wagenteil aus Fig. 1 in schematischer, nicht maßstabsgetreuer Darstellung im Querschnitt.
Insbesondere aus Fig. 3 ist ein Fahrwagen 10 für ein Fahrwagensystem ersichtlich, das bspw. zur Inspektion von Abwasserkanälen und/oder Klimakanälen zum Einsatz kommt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel beginnt der Einsatzbereich des Fahrwagensystems bei einem Kanalquerschnitt von 100 mm.
Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrwagens 10 weist einen ersten Wagenteil 11 (Fig. 1) und einen zweiten Wagenteil 12 (Fig. 2) auf, die in Modulbauweise zudem kompletten Fahrwagen 10 zusammengesetzt werden können, wie dies in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt ist.
Wie die Fig. 1 zeigt, ist der erste Wagenteil 11 annähernd quaderförmig ausgebildet und mit einer Aufnahme 13 für eine vorwärts schauende Frontkamera versehen. Ferner sind am ersten Wagenteil 11 ein Raum 14 zur Unterbringung einer auf einer Platine 15 sitzenden Schaltungsanordnung 16 und eines motorischen Kameraantriebs 17 ausgebildet. Der Raum 14 steht einerseits über eine Lageröffnung 18 für einen Lagerring 19 (Fig. 11) zur dreh- und/oder schwenkbaren Lagerung einer Kamera mit der Aufnahme 13 und andererseits über eine Bohrung 20 mit dem zweiten Wagenteil 12 in Verbindung. An den Seitenwänden 57 des ersten Wagenteils 11 sind Gewindebohrungen 58 zur Befestigung von Namensplaketten vorgesehen.
Für die Unterbringung eines Verbindungssteckers ist im zweiten Wagenteil 12 eine konusförmige, oben offene Kammer 21 ausgebildet, die mit der Bohrung 20 im ersten Wagenteil 11 fluchtet. In der Kammer 21 und der Bohrung 20 wird ein Verbindungsstecker untergebracht, der ein Kabelsystem zur Verbindung des Fahrwagensystems mit einer externen Steuerung und Stromversorgung aufweist. Der Verbindungsstecker verbindet somit die externe Steuerung und Stromversorgung mit der elektronischen Schaltungsanordnung 16, die die externen Steuerbefehle in Bewegungen des Fahrwagensystems bzw. der Kamera(s) umsetzt und die von der Kamera aufgenommenen Bildsignale verarbeitet und an die externe Steuerung zur Ansicht durch den Benutzer weiterleitet sowie die einzelnen Komponenten wie Kamera(s) und Beleuchtungseinheiten mit Strom versorgt.
Im ersten Wagenteil 11 sind zwei parallel liegende Sackbohrungen 23 eingearbeitet, die sich mit gleicher Querschnittsform im zweiten Wagenteil 12 als Sackbohrungen 23' fortsetzen. Im zweiten Wagenteil 12 enden diese Sackbohrungen 23' in einer dazu quer verlaufenden Lagerbohrung 24 für eine Fahrachse 25. In den Sackbohrungen 23, 23' ist jeweils eine motorische Antriebseinheit 26 (Fig. 12) in Form eines Elektromotors 26' untergebracht, die ein in den Bereich der Lagerbohrung 24 des zweiten Wagenteils 12 ragendes Antriebselement 27 in Form eines Kegelzahnrads 27' aufweist. Die Fahrachse 25 ist derart in Halbachsen geteilt, dass jeder Elektromotor 26' die auf den freien Enden der Fahrachse 25 sitzenden Räder gesondert bewegen kann, indem jedes Kegelzahnrad 27' in auf den inneren Enden der Halbachsen sitzende, hier nicht dargestellte Kegelzahnräder eingreift. Die Fahrachse 25 des zweiten Wagenteils 12 dient also als Antriebsachse.
Eine weitere geteilte Fahrachse 25', die jedoch eine nicht angetriebene Laufachse darstellt und ebenfalls in zwei Halbachsen geteilt ist, ist im ersten Wagenteil 11 vorgesehen. Wie es für den ersten Wagenteil 11 aus den Fig. 1 und 6 ersichtlich ist, werden die Halbachsen in die dafür vorgesehenen Lagerbohrungen 24' eingesteckt und mittels Befestigungsmitteln, die in Gewindebohrungen 50 sitzen, geklemmt. Gleiches gilt für den zweiten Wagenteil 12 (nicht dargestellt).
Aus Platzgründen ist, wie aus den Fig. 1 und 14 ersichtlich ist, zur Klemmung der nicht angetriebenen Laufachse im ersten Wagenteil 11 eine Exzenterbohrung 51 zur Aufnahme eines an der Laufachse befindlichen Exzenterbolzens 52 vorgesehen. Der Exzenterbolzen 52 ist an der Stirnfläche 54 eines Kugellagergehäuses 53 exzentrisch angeordnet. Im Kugellagergehäuse 53 sitzt fest ein Kugellager 55, das auf die Laufachse 25' aufgepresst ist und diese im Kugellagergehäuse 53 hält. Auf der freien Ende der Laufachse 25' ist ein Rad 60 aufgeschraubt. Der Exzenterbolzen 52 hat eine Einkerbung 56, in die eine durch die Gewindebohrung 50 eingeschraubte Schraube eingreift und somit die Laufachse 25' mit dem darauf gelagerten Rad 60 in Position hält.
Die Stromversorgung der Elektromotoren 26' erfolgt über Kontaktstifte, die eine Öffnung 28 im Boden des Raums 14 durchragen und einerseits mit der Schaltungsanordnung 16 und andererseits mit am Elektromotor 26' vorgesehenen Kontaktringen 29 elektrisch verbunden sind.
Im ersten Wagenteil 11 wird in die Lageröffnung 18 der Lagerring 19 als Träger für eine Kamera eingesetzt. Da das gesamte Fahrwagensystem wasserdicht ausgebildet ist, sind auch im Lagerring 19 abdichtende O-Ringe 38 vorgesehen. Die Kamera ist vorzugsweise eine Videokamera und kann als Dreh- und/oder Schwenkkamera, als Schiebekamera oder als Satellitenkamera ausgebildet sein.
Der Lagerring 19 weist eine in der Lageröffnung 18 ortsfest angeordnete Lagerbuchse 32 auf (Fig. 11), in der ein eine Kamera aufnehmender Aufnahmetopf 33 drehbar gelagert ist. Im Bereich det Drehachse des Aufnahmetopfes 33 ist eine Kontaktplatte 34 vorgesehen, die mittels Durchkontakten 37 die Kamera mit der elektronischen Schaltungsanordnung verbindet. Auf der dem Raum 14 zugekehrten Seite ist an dem drehbaren Aufnahmetopf 33 ein Zahnrad 35 angebracht, das mit einem am motorischen Kameraantrieb 17 vorgesehenen Zahnrad 36 kämmt. Der motorische Kameraantrieb 17 selbst ist in einem Deckel 22 untergebracht und gehalten, welcher den Raum 14 abdeckt und ist über elektrische Leitungen mit der Schaltungsanordnung 16 elektrisch verbunden.
Auf diese Weise kann die Kamera derart bewegt werden, dass die Innenflächen eines Kanals oder eines Rohres auf ihren Zustand inspiziert werden können.
Im zweiten Wagenteil 12 sind Ausnehmungen 30 zur Aufnahme jeweils einer Beleuchtungseinheit 31 eingearbeitet. Diese Beleuchtungseinheit 31 unterstützt die Arbeit einer rückschauenden oder Backeye-Kamera, deren Optik gemeinsam mit einem Aufnahmechip in einer Vertiefung 39 untergebracht wird. Ferner ist im zweiten Wagenteil 12 eine Ausnehmung 40 vorgesehen, in der eine Schaltungsplatine mit einem Analog-Digital-Wandler für die von der Backeye-Kamera gelieferten elektronischen Daten angeordnet ist. Eine Nut 41 verbindet die Ausnehmung 40 mit der Vertiefung 39 und nimmt die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen der Kamera und der Schaltungsplatine auf. Die in der Ausnehmung 40 angeordnete Schaltungsplatine mit dem Analog-Digital-Wandler für die Backeye-Kamera ist über elektrische Leitungen, die in Kanälen 42 und über Kontaktstellen 43 zwischen den beiden Wagenteilen 11, 12 verlaufen, mit der Schaltungsanordung 16 elektrisch verbunden (Fig. 4 und 8).
Die Beleuchtungseinheit 31 ist in Fig. 13 dargestellt und weist eine als Kühlplatte dienende Grundplatte 44 auf, auf der eine LED 45, bspw. eine LUM-LED sitzt. Oberhalb der LED 45 ist eine Optik 46 angeordnet, die in einer Halterung 47 gehalten ist. Die LUM-LEDs mit einer Lichtstärke von 180 cd sind wesentlich (etwa 18-fach) lichtstärker als konventionelle LEDs und weisen trotzdem nur eine sehr geringe Erwärmung während des Betriebs auf. Die Verwendung derartiger LUM-LEDs als Beleuchtungseinrichtung für Kameras in Fahrwagensystemen zur Inspektion von Kanälen und Rohren stellt daher auch einen wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung dar.
Schließlich sind für das zweite Wagenteil 12 zwei unterschiedliche Abdeckplatten 48 und 49 (Fig. 9, 10) vorgesehen. Die Abdeckplatte 48 wird am Wagenteil 12 angebracht, wenn eine rückschauende oder Backeye-Kamera und eine Beleuchtungseinheit 31 für dieselbe vorgesehen sind. Sind eine Backeye-Kamera und eine Beleuchtungseinheit 31 nicht am Wagenteil 12 vorgesehen, bildet die Abdeckplatte 49 am Wagenteil 12 den Abschluss.

Claims

1. Fahrwagen (10), insbesondere für ein Fahrwagensystem zur Inspektion von Kanälen wie Abwasserkanälen oder Klimakanälen, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei lösbar miteinander verbundene Wagenteile (11, 12) aufweist und dass an jedem Wagenteil (11, 12) mindestens eine Aufnahme für Zubehör vorgesehen ist, derart, dass jedes Wagenteil (11, 12) mit Zubehör eine in sich geschlossene Baueinheit bildet.

2. Fahrwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wagenteil (11) zur Aufnahme einer elektronischen Schaltungsanordnung (16) und ein Wagenteil (12) zur Aufnahme einer Vorrichtung zur Stromzuführung vorgesehen ist.

3. Fahrwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wagenteil (11) zur Aufnahme einer vorwärts schauenden Kamera und/oder ein Wagenteil (12) zur Aufnahme einer rückwärts schauenden Kamera ausgebildet ist.

4. Fahrwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wagenteil (11, 12) mit mindestens einer Beleuchtungseinrichtung (31) versehen ist.

5. Fahrwagen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung eine LUM-LED (45) ist.

6. Fahrwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wagenteil (11, 12) zur Aufnahme mindestens einer Fahrachse (25) ausgebildet ist.

7. Fahrwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine motorische Antriebseinheit (26) vorgesehen ist, die sich innerhalb mindestens eines Wagenteils (11, 12) erstreckt.

8. Fahrwagen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine motorische Antriebseinheit (26) mindestens ein Antriebselement (27) zum Antrieb einer Fahrachse (25) und mindestens ein Kontaktelement (29) zum Kontakt mit der elektronischen Schaltungsanordnung (16) aufweist.

9. Fahrwagen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Antriebseinheit (26) ein Elektromotor (26') und/oder das mindestens eine Antriebselement (27) ein Kegelzahnrad (27') ist.

10. Fahrwagen nach einem der Ansprüche 6 oder 7 und 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Fahrachse (25) als zwei Halbachsen ausgebildet ist, deren eines Ende Mittel zum Zusammenwirken mit dem Antriebselement (27) aufweist und deren anderes Ende zur Aufnahme eines Rades ausgebildet ist.

11. Fahrwagen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbachsen an ihren einen Enden mit Kegelzahnrädern versehen sind, die mit den korrespondierenden Kegelzahnrädern (27') der Antriebseinheiten (26) in Eingriff stehen.

12. Fahrwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wagenteil (11, 12, 22) zur Aufnahme eines motorischen Kameraantriebs (17) ausgestaltet ist.

13. Fahrwagen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der motorische Kameraantrieb (17) über mindestens ein Zahnrad (35, 36) mit einer Dreh- und/oder Schwenkhalterung für eine Kamera verbunden ist.

14. Verwendung von LUM-LEDs als Beleuchtungseinrichtung (31) in einem Fahrwagensystem zur Inspektion von Kanälen wie Abwasserkanälen oder Klimakanälen.