DE19511741A1 - Gerät zum Beobachten und/oder Bearbeiten von Rohrinnenwänden, insbesondere von Kanalisationsrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Beobachten und/oder Bearbeiten der Innenwände von Rohren, insbesonde­ re von Kanalisationsrohren, das von außen im Rohrinneren bewegbar und an beliebiger Stelle festlegbar ist und eine über Einzelantriebe positionierbare Arbeitskonsole für we­ nigstens ein Arbeitsgerät und/oder eine Kamera trägt.

Ein derartiges Gerät ist z. B. aus der der EP 0 204 694 B1 bekannt. Jene Vorrichtung weist für den Vortrieb einen Ei­ genantrieb auf, einen weiteren Antrieb zum Festlegen der verfahrbaren Vorrichtung an der genauen Arbeitsposition - in Rohrlängsachse gesehen - und einen weiteren, unabhängi­ gen Antrieb für eine Rotationsbewegung eines außerhalb des Gerätegehäuses auf einer Hohlwelle angeordneten Bearbei­ tungskopfes. Im Bearbeitungskopf selbst sind wiederum zwei unabhängige Antriebe für eine Linearbewegung quer zur Rohrlängsachse und eine Rotationsbewegung einer werkzeug­ tragenden Welle angeordnet.

Durch die vorhandenen Einzelantriebe lassen sich selbst komplizierte Bewegungsabläufe gut steuern. Allerdings ist eine Bearbeitung unter Inanspruchnahme einer Bewegungskom­ ponente in Rohrlängsachse sehr umständlich, da jeweils die Festlegung der Vorrichtung im Rohr gelöst, der Antrieb für den Vor- bzw. Rücktrieb angesteuert und danach wieder die Festlegung der Vorrichtung im Rohr erfolgen muß. Hat man sich beim Positionieren der Vorrichtung und damit des Werkzeugs für punktuelles Arbeiten an einem Objekt auch nur um ein wenig geirrt - was sehr leicht infolge der ein­ zigen Beobachtungsmöglichkeit über eine mitgeführte Kamera geschehen kann, zumal erst in festgelegter Lage der Vor­ richtung das Werkzeug wieder zur Bearbeitungsstelle radial ausgefahren werden kann - muß ein erneuter Versuch vorge­ nommen werden.

Ferner sind Vorrichtungen der eingangs genannten Art be­ kannt, die vor Ort geschleppt und anschließend festgelegt werden. Für Bearbeitungsvorgänge mit einer Komponente in Rohrlängsachse oder in Reichweite des Bearbeitungskopfes wird bei festgelegter Vorrichtung der Bearbeitungskopf re­ lativ zum Gehäuse der Vorrichtung über einen eigenen An­ trieb längs zum Rohr bewegt bzw. positioniert.

Nach der DE 42 43 529 C2 ist es hierfür bekannt, ein inne­ res Gehäuse gegenüber ein dieses wenigstens teilweise um­ gebendes äußeren Gehäuse über eine Gleichstrommotor-Ge­ triebeeinheit linear zu verschieben. Hierzu ist eine zwi­ schen dem inneren und dem äußeren Gehäuse in Gehäuseläng­ sachse angeordnete Trapezgewindespindel vorgesehen, ferner zur Führung des Verschiebeweges in Kugelumlaufeinheiten gelagerte Linearführungsstangen, sowie zwischen dem inne­ ren und dem äußeren Gehäuse als Posaunenrohre ausgebildete Versorgungsrohre. Im inneren Gehäuse sitzt ferner ein Ro­ tationsantrieb, der eine in einer Stirnwand des inneren Gehäuses gelagerte, von der betreffenden Motor-Getriebe­ einheit beaufschlagte hohle Antriebswelle umfaßt. Weiter­ hin ist fest in der hohlen Antriebswelle ein Gleichstrom­ motor für einen Radialantrieb aufgenommen, der mit dieser mitdreht und am Ende der hohlen Antriebswelle das mit sei­ nem Gehäuse angeflanschte Getriebe für den Radialantrieb durch die hohle Antriebswelle hindurch beaufschlagt.

Vorrichtungen der genannten Art, bei denen elektromotori­ sche Antriebe in der Vorrichtung selbst untergebracht sind, weisen folgende Nachteile auf: Zur Übertragung der elektrischen Energie, Druckluft bzw. der Signale werden Schleifringkontakte oder Drehdurchführungen verwendet.

Diese haben sich in der Praxis als ungünstig erwiesen. Die Verwendung von Gleichstrommotoren hat zudem den Nachteil, daß bei Erreichen von Endlagen oder Hindernissen ohne zu­ sätzliche Maßnahmen der Motor unzulässig belastet wird. Bekannte Vorrichtungen verwenden deshalb als Steuerung z. B. die Pulsweitenmodulation und Endschalter.

Für eine Vorrichtung nach der DE 42 43 529 C2 ist es ins­ besondere bei an sich wünschenswertem Befahren kleinerer Rohr-Innendurchmesser zusätzlich von Nachteil, daß das in­ nere Gehäuse infolge der zwischen dem äußeren Gehäuse und dem inneren Gehäuse angeordneten Trapezgewindespindel, die sich in eine Trapezgewindemutter schraubt, infolge der zwei in Kugelumlaufeinheiten geführten Linearführungsstan­ gen und infolge der zwischen den beiden Gehäusen mit Spiel zu führenden Posaunenrohre nur erheblich kleiner im Durchmesser ausgeführt werden kann als das äußere Gehäuse. Es können also nur relativ kleine und damit schwächere Mo­ tor-Getriebeeinheiten eingebaut werden. Hinzu kommt, daß noch innerhalb des inneren Gehäuses die Antriebswelle für die Arbeitskonsole gelagert ist. Für den Gleichstrommotor mitsamt den Radialantrieb für die Arbeitskonsole innerhalb der Hohlwelle bleibt entsprechend noch weniger Einbauraum. Dies wiegt insofern schwer, weil gerade dieser Antrieb große Momente aufbringen muß, weshalb ein zusätzliches Schneckengetriebe vorzusehen ist. Dies verteuert nicht nur die Vorrichtung, sondern erhöht auch die Baugröße und das Gewicht der Vorrichtung und verlangsamt entsprechend der hohen Untersetzung des Getriebes das Arbeitstempo. Weiter­ hin ist durch den einseitigen Antrieb über die Trapezge­ windespindel und die gegenüberliegenden Trompetenrohre die Gefahr eines Verkantens oder Verklemmens bei Linearbewegun­ gen gegeben, zumal nicht ausgeschlossen werden kann, daß aufgrund der schwierigen Abdichtungsprobleme des inneren Gehäuses zum äußeren Gehäuse sich Fremdpartikel festset­ zen. Durch die Art des Aufbaus bedingt, hat die Arbeits­ konsole gegenüber dem äußeren Gehäuse außerdem relativ viel Spiel, was sich hauptsächlich nachteilig bei Arbeiten in radialer Richtung auswirkt.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für ein Gerät der eingangs genannten Art eine Antriebskon­ zeption für die Bewegung der das Werkzeug, Gerät oder dgl. tragenden Arbeitskonsole 1 in den drei Freiheitsgraden parallel, radial und in Umfangsrichtung zur Rohrwand zu schaffen, die bei der Übertragung der elektr. Energie und der Signale ohne Schleifringkontakte oder Drehdurchführun­ gen auskommt und mit der selbst komplizierte Bewegungsab­ läufe der Antriebskonsole 1 in einfacher Weise steuerbar sein sollen. Weiterhin soll auch für Geräte kleinen Gehäu­ seaußendurchmessers genügend Einbauraum für größere Motor- Getriebeeinheiten bereitgestellt werden, wodurch diese Ge­ räte auch mittels eines hierfür konzipierten Zusatzgerätes erfolgreich in größeren Rohren schwerere Arbeit leisten können. Ferner sollen die Abdichtungsprobleme und das ra­ diale Spiel minimiert werden sowie der Aufbau insgesamt gegenüber den bekannten Geräten wesentlich vereinfacht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprü­ chen 2 bis 10 angegeben.

Das erfindungsgemäße Gerät kommt aufgrund seiner Bauart ohne Schleifringabnehmer oder Drehdurchführungen für den Schrittmotor für den Radialantrieb aus. Die in einer Kabe­ leinführung geklemmten Versorgungskabel haben auf die Län­ ge des Kanals gesehen genügend Freiraum, um gefahrlos sich zu verdrillen, zumal Drehbewegungen der Arbeitskonsole um wesentlich mehr als 360° selten abverlangt werden. Die verwendeten Schrittmotore lassen sich einfach ansteuern, die Gefahr einer Überlastung besteht nicht. Die meisten Bauteile sind rotationssymmetrisch und können demnach fer­ tigungsgünstig hergestellt werden. Der Innenraum des äuße­ ren Gehäuses wird voll vom Außendurchmesser der inneren Gehäuse genutzt, weshalb relativ große Motore und Antriebe für alle Bewegungskomponenten eingesetzt werden können. Die inneren Gehäuse lassen sich sehr einfach im äußeren Gehäuse mittels handelsüblicher Gleitlager lagern. Es muß nicht befürchtet werden, daß sich ein Gehäuse verklemmt. Durch die Aufteilung in zwei innere Gehäuse wird weiterhin die Montage und Wartung des Gerätes erheblich erleichtert.

Vorteilhafterweise werden für Spindel-Mutter-Kombinationen für die Linearbewegung und Radialbewegung der Arbeitskon­ sole Kugelgewindetriebe eingesetzt.

Der Schrittmotor für den Rotationsantrieb ist im hinteren inneren Gehäuse angeordnet, der Schrittmotor für den Li­ nearantrieb kann sowohl vom vorderen als auch vom hinteren inneren Gehäuse aufgenommen werden und der Schrittmotor für den Radialantrieb wird vom vorderen inneren Gehäuse aufgenommen.

Aufgrund der starken Antriebe kann das an sich sehr schlanke Gerät nach einer selbständigen Weiterbildung der Erfindung für den Einsatz in stärkeren Rohren verwendet werden, indem das Gerät in ein hierzu geeignetes Adapter­ rohr eingeschoben wird. Um den Rohrinnenrand bearbeiten zu können, läßt sich auch eine entsprechende Arbeitskonsole am Gerät befestigen.

In weiterer Ausgestaltung des Adapterrohrs trägt dessen äußere Hülle einen mit Druck beaufschlagbaren Gummimantel zum Festlegen an beliebiger Stelle im Rohr und Räder zum Verschieben der Gesamtvorrichtung. Das Adapterrohr kann natürlich auch einen Eigenantrieb tragen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Gerät,

Fig. 2 die räumliche Darstellung des Geräts für Nenndurchmesser,

Fig. 3 eine räumliche Darstellung eines Adapterrohres für größere Durchmesser,

Fig. 4 die räumliche Darstellung des im Adapterrohr aufge­ nommenen Geräts.

Das erfindungsgemäße Gerät trägt eine Arbeitskonsole 1, die über eine noch näher zu beschreibende Antriebseinrich­ tung gesteuert wird, die sich in zwei inneren Gehäusen 2, 3 befindet, welche ganz oder teilweise von einem äußeren Gehäuse 4 umschlossen sind. Die inneren Gehäuse 2, 3 sind hintereinander und zueinander fluchtend rotationssymme­ trisch im äußeren Gehäuse 4 mittels Gleitlager gelagert. Dadurch wird der volle Innendurchmesser des äußeren Gehäu­ ses 4, abzüglich der Gleitlageranteile, für die Dimensio­ nierung des Außendurchmessers der inneren Gehäuse 2, 3 nutzbar. Die inneren Gehäusen 2, 3 stellen also auch bei Geräten für kleine Rohrdurchmesser noch genügend Raum für die Antriebseinrichtung und Zubehör bereit.

Die Antriebseinrichtung umfaßt drei voneinander unabhängi­ ge, zeitlich und getrennt voneinander steuerbare Einzelan­ triebe, von denen einer als Linearantrieb die Verschiebung der Arbeitskonsole 1 in Längsrichtung des Rohres ermög­ licht, ein anderer als Rotationsantrieb die Drehung der Arbeitskonsole 1 um die Rohrachse oder um eine zu dieser parallele Achse gestattet und ein weiterer als Radialan­ trieb zur Bewegung der Arbeitskonsole 1 in Richtung quer zur Rohrwand dient.

Für den Rotationsantrieb ist ein Schrittmotor 5 mit ange­ flanschtem Planetenradgetriebe vorgesehen, der ein Stirn­ rad 6 antreibt, das in ein in dem äußeren Gehäuse 4 fest eingebrachten Zahnkranz 7 eingreift und so für die Drehbe­ wegung beider innerer Gehäuse 2, 3 sorgt.

Beide inneren Gehäuse 2, 3 sind gegenüber dem äußeren Ge­ häuse 4 um mehr als 360° gemeinsam drehbar.

Zur Realisierung der Verschiebung der Arbeitskonsole 1 in Längsrichtung des Rohres ist ein Schrittmotor 8 vorge­ sehen, der über eine Spindel-Mutter-Kombination 9 das vor­ dere innere Gehäuse 3 gegenüber dem hinteren inneren Ge­ häuse 2 und dem äußeren Gehäuse 4 verschiebt.

Zur Realisierung der Radialbewegung ist ein Schrittmotor 10 vorgesehen, der über eine Spindel-Mutter-Kombination 11 ein Parallelogrammgetriebe 12 antreibt, das für die radia­ le Bewegung der Arbeitskonsole 1 in Richtung quer zur Rohrwand dient.

Die durch die einander zugewandten Stirnseiten der beiden inneren Gehäuse 2, 3 greifenden Führungsstangen 13 dienen einerseits als Mitnehmer zum Übertragen der Drehbewegungen des hinteren inneren Gehäuses 2 auf das die Arbeitskonsole 1 tragende innere Gehäuse 3, andererseits lassen sie den Verschiebeweg zwischen den beiden inneren Gehäusen 2, 3 bzw. zwischen dem äußeren Gehäuse 4 und dem die Arbeits­ konsole 1 tragenden inneren Gehäuse 3 zu.

Auf dem äußeren Gehäuse 4 ist ein Gummimantel 14 mit Schellen 15 aufgebracht. Zwischen diesem Gummimantel 14 und dem äußeren Gehäuse 4 entsteht so ein abgedichteter Hohlraum. Bei Druckaufschlagung dieses Hohlraumes wird das Gerät im Rohr verspannt.

Die Anpassung an größere Rohrdurchmesser erfolgt derart, daß das gesamte Gerät in einem Adapter 15 befestigt wird. Dieser Adapter 15 besteht aus einem Rohr, auf dessen Au­ ßenseite ein Gummimantel 17 aufgebracht ist, der auf die bereits beschriebene Art und Weise für das Festlegen der gesamten Vorrichtung im Rohr sorgt, aus zwei Aufnahmen, in die die eigentliche Vorrichtung angeflanscht wird sowie aus sechs Rädern 18, die das Verschieben bzw. Verfahren der Vorrichtung im Rohr ermöglichen.

Zusätzlich wird bei Anpassung auf einen größeren Rohrdurch­ messer die Arbeitskonsole 1 ausgewechselt, so daß der Ver­ fahrweg dem Rohrdurchmesser angepaßt wird.

Die gesamte Vorrichtung wird durch Kabel bzw. Schläuche mit Energie und Druckluft versorgt. Diese sind in einer Kabeleinführung 19 geklemmt und drehen gemeinsam mit den beiden inneren Gehäusen 2, 3. Der Ausgleich der Drehbewe­ gung um etwa 360° kann somit über die gesamte Kabellänge, die sich im Rohr befindet, erfolgen.

Der Ausgleich der Linearbewegung erfolgt im Inneren des inneren Gehäuses 2 über einen nicht näher dargestellten Spiralschlauch.

Über ein Bedienpult kann die Vorrichtung in jeder Achse in beiden Richtungen verfahren werden, wobei bei Erreichen der Endlage oder eines schwer zu fräsenden Hindernisses der Schrittmotor stehen bleibt und Schritte verliert. Die­ ser Zustand führt beim Schrittmotor im Gegensatz zu ande­ ren Motoren (z. B. Gleichstrommotoren) zu keiner erhöhten thermischen Belastung. Wenn das Hindernis durch Fräsen entfernt wurde oder wenn durch den entsprechenden Schalter auf dem Bedienpult die Drehrichtung umgekehrt wurde, be­ wegt sich der Schrittmotor in der vorgewählten Geschwin­ digkeit, die stufenlos einstellbar ist, weiter.

Bezugszeichenliste

1 Arbeitskonsole
2 inneres Gehäuse
3 inneres Gehäuse, das die Arbeitskonsole trägt
4 äußeres Gehäuse
5 Schrittmotor für Drehbewegung
6 Stirnrad
7 Zahnkranz
8 Schrittmotor für Linearbewegung
9 Kugelgewindespindel
10 Schrittmotor für Radialbewegung
11 Kugelgewindespindel
12 Parallelogrammgetriebe
13 Führungsstangen
14 Gummimantel
15 Rohrschelle
16 Adapterrohr
17 Gummimantel
18 Rad
19 Kabeleinführung

Claims (10)

1. Gerät zum Beobachten und/oder Bearbeiten der Innenwände von Rohren, insbesondere von Kanalisationsrohren, das von außen im Rohrinneren bewegbar und an beliebiger Stelle festlegbar ist und eine über unabhängig steuerbare Ein­ zelantriebe positionierbare Arbeitskonsole für wenigstens ein Arbeitsgerät und/oder eine Kamera trägt, wobei ein Li­ nearantrieb die Verschiebung der Arbeitskonsole in Längs­ richtung des Rohres ermöglicht, ein Rotationsantrieb die Drehung der Arbeitskonsole um die Rohrachse oder um eine zu dieser parallelen Achse gestattet und ein Radialantrieb zur Bewegung der Arbeitskonsole in Richtung quer zur Rohr­ wand dient, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Die Antriebe für die Arbeitskonsole (1) sind in zwei inneren Gehäusen (2, 3) aufgenommen, die von einem äußeren Gehäuse (4) wenigstens teilweise umgeben sind, wobei beide innere Gehäuse (2, 3) gegenüber dem äußeren Gehäuse (4) gleichlaufend drehbar sind und das, die Arbeitskonsole (1) tragende, innere Gehäuse (3) zusätzlich gegenüber dem an­ deren, versorgungsseitigen inneren Gehäuse (2) und dem äu­ ßeren Gehäuse (4) längsverschiebbar im äußeren Gehäuse (4) gelagert ist.
• b) Die inneren Gehäuse (2, 3) sind untereinander durch in­ nenliegende Führungsstangen (13) verbunden, die die Über­ tragung der Drehbewegung zwischen den inneren Gehäusen (2, 3) gewährleisten und die Verschiebung der inneren Ge­ häuse (2, 3) gegeneinander ermöglichen.
• c) Zur Realisierung des Rotationsantriebes ist ein Schrittmotor (5) vorgesehen, der ein Zahnrad (6) antreibt, das in einen im äußeren Gehäuse (4) festen Zahnkranz (7) eingreift und für die Drehung beider innerer Gehäuse (2, 3) gegenüber dem äußeren Gehäuse (4) sorgt.
• d) Zur Realisierung der Linearbewegung dient ein Schritt­ motor (8), der über eine rotationssymmetrisch zu den inne­ ren Gehäusen (2, 3) angeordnete Spindel-Mutter-Kombination (9) die Verschiebung des die Arbeitskonsole (1) tragenden inneren Gehäuses (3) gegenüber dem anderen inneren Gehäuse (2) und dem äußeren Gehäuse (4) realisiert.
• e) Zur Realisierung der radialen Bewegung dient ein Schrittmotor (10), der über eine rotationssymmetrisch zu den inneren Gehäusen (2, 3) angeordnete Spindel-Mutter-Kom­ bination (11) ein stirnseitig mit dem längsverschieblichen inneren Gehäuses (3) verbundenes Parallelogrammgetriebe (12) antreibt, an dem die Arbeitskonsole (1) befestigt ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, eine rota­ tionssymmetrische Lagerung der inneren Gehäuse (2, 3) im äußeren Gehäuse (4) in Form einer Gleitlagerung.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spindel-Mutter-Kombinationen (9, 11) Kugelgewindetriebe verwendet werden.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (5) für den Rotationsantrieb vom versorgungs­ seitig angeordneten inneren Gehäuse (2) aufgenommen wird.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (8) für den Linearantrieb entweder vom ver­ sorgungsseitig angeordneten inneren Gehäuse (2) oder vom arbeitsgeräteseitig angeordneten inneren Gehäuse (3) auf­ genommen wird.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (10) für den Radialantrieb vom arbeitsgeräte­ seitig angeordneten inneren Gehäuse (3) aufgenommen wird.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungskabel und Schläuche in einer Kabeleinführung (19) geklemmt sind und mit den inneren Gehäusen (2, 3) dre­ hen und sich im Kanal verdrillen.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Gehäuse (4) so gestaltet ist, daß ein Gummimantel (14) so befestigt werden kann, daß ein abgedichteter Hohl­ raum entsteht, der bei Beaufschlagung mit Druck den Gum­ mimantel (14) an die Rohrwandung drückt und so das Gerät gegenüber dem Rohr festlegt.

9. Gerät zum Beobachten und/oder Bearbeiten der Innenwände von Rohren, insbesondere von Kanalisationsrohren, das von außen im Rohrinneren bewegbar und an beliebiger Stelle festlegbar ist und eine über unabhängig steuerbare Ein­ zelantriebe positionierbare Arbeitskonsole für wenigstens ein Arbeitsgerät und/oder eine Kamera trägt, wobei ein Li­ nearantrieb die Verschiebung der Arbeitskonsole in Längs­ richtung des Rohres ermöglicht, ein Rotationsantrieb die Drehung der Arbeitskonsole um die Rohrachse oder um eine zu dieser parallelen Achse gestattet und ein Radialantrieb zur Bewegung der Arbeitskonsole in Richtung quer zur Rohr­ wand dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung des Geräts auf größere Rohrdurchmesser durch Einschieben des Geräts in ein Adapterrohr (16) sowie durch Auswechseln der Arbeitskonsole (1) für die Bearbeitungseinheit erfolgt.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterrohr (16) als äußere Hülle einen Gummimantel (17) trägt, der zusammen mit dem Adapterrohr (16) einen mit Druck beaufschlagbaren Hohlraum bildet und zusätzliche Rä­ der (18) zum Verschieben der gesamten Vorrichtung auf­ weist.