DE19802608C2

DE19802608C2 - Spachtelroboter für Freispiegelleitungen

Info

Publication number: DE19802608C2
Application number: DE1998102608
Authority: DE
Inventors: Joerg Isele
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2018-01-24
Also published as: DE19802608A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Spachtelroboter zum Ausbessern von kleinen Schäden oder von abschnittsweise mangelnden Gefällen oder Senken in drucklosen Abwasserrohren oder grabenlos ver legten Kanälen oder Rohren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Drucklose Abwasserleitungen oder Abwasserrohre - in der Fachwelt auch als Freispiegelleitungen bezeichnet - müssen mit gleichmä ßigem Gefälle (idealerweise 1 cm/m) verlegt werden, um die Schleppkraft des Abwassers möglichst gut zu nutzen und dadurch Staus oder gar Verstopfungen zu vermeiden. Die Einhaltung eines solchen Gefälles ist auch bei konventioneller Verlegetechnik sehr aufwendig, und Versetzungen nach der Verlegung sind nicht auszuschließen.

Gängige Sanierungsroboter können nur eine begrenzte Menge an Re paraturmaterial mit sich führen. Sie werden benutzt, um kleine Schäden zu reparieren oder im Zusammenhang mit dem Inliner-Ver fahren, um nach dem Auffräsen des Hausanschlusses die Zugangs bohrung zu verspachteln, damit der Inliner nicht hinterspült werden kann.

Aus der OS 36 34 145 ist ein Spachtelroboter der eingangs ge nannten Art bekannt. Durch kontinuierliches, gleichmäßiges Auf spachteln eines bestimmten Sanierungsmaterials entsteht ein Rohr im Rohr.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sanieren eines Kanalrohrs wird in der OS 37 15 653 vorgestellt. Ein im Kanal fahrbarer Sanierungswagen stützt sich über drei Laufstützen an der Kanalinnenwand ab und richtet sich auf die Kanalachse aus. Ein drehbarer Arbeitskopf hat eine Tastrolle, eine Auftragsdüse und eine Glättspachtel, damit wird Sanierungsmaterial zur Erstellung einer neuen Innenwand aufgetragen und geglättet. Die drei Arbeitskomponenten können selektiv bewegt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Spachtelro boter der eingangs genannten Art streckenweise Senken und Ab weichungen in Gefällstrecken von Freispiegelleitungen auszu bessern oder zu beheben.

Die Aufgabe wird durch einen Spachtelroboter gemäß Anspruch 1 gelöst.

Der über den Kanalzugang mit Versorgungsleitungen und -schläu chen geführte und versorgte Kanalroboter hat an seiner vorderen Stirn eine höhenverstellbare Spachtel und eine Beobachtungs kamera. Weiter befindet sich am Schaft der Spachtel eine Visierfläche, die eine Matrix aus lichtempfindlichen Dioden ist.

Gesteuert wird die Spachtel während des Rückwärtsfahrens des Ro boters von der Ferne, also außerhalb des Kanalsystems von dem Pilotstand aus, oder automatisch. In jedem Fall ist vor dem An fangsbereich der auszubessernden Stelle eine Lichtquelle aufge stellt, die einen gebündelten Strahl aussendet, der auf die Vi sierfläche am Spachtelschaft auftrifft. Vor der Arbeitsfahrt des Roboters wird der Visier- oder Sollpunkt durch den ausge richteten Lichtstrahl festgelegt. Die Abweichung des auf der Vi sierfläche auftreffenden Lichtstrahls von der Nullpunktzelle oder Sollstelle während des Arbeitsvorgangs wird als Maß für das Heben oder Senken der Spachtel verwendet.

Um ein Höhenprofil über das Ausbesserungsgebiet zu erstellen, fährt der Spachtelroboter vor dem Ausbesserungsvorgang zunächst über dasselbe auf die Lichtquelle zu und nimmt dabei lediglich die Höhenänderungen auf, um sie dann abzuspeichern und bei der Rück- bzw. Reparaturfahrt diese Daten für den Materialaufspritz- und Glättungsvorgang zu verwerten. Der Roboter fährt während des Aufsprühens und unmittelbar folgenden Materialabziehens mit angemessener Geschwindigkeit zurück. Der Arbeitsvorgang wird stets durch eine an der Stirnseite montierte Beobachtungskamera mit verfolgt.

Als Lichtquelle eignet sich ein Laser (Anspruch 2), dessen Lichtstrahl von Natur aus nicht oder allenfalls auf diesen Di stanzen unerheblich divergent ist. Die lichtempfindlichen Zellen auf der der Matrix, die die Visierfläche bilden, sind in ihrer Empfindlichkeit an die Laserwellenlänge angepaßt.

Das Material zum Ausbessern, Estrich-, Kitt- oder anderes ge eignetes Füllmaterial, wird aus einer Auftragsdüse an der Bauch seite nahe der vorderen Stirnseite des Roboters aufgesprüht, vergossen und von der an dieser Stirnseite angebauten, höhenver stellbaren Spachtel durch die Rückwärtsbewegung des Roboters gleichzeitig unter Einrichtung des ehemaligen oder neuen Gefäl les abgezogen. Die Spachtel ist in ihrem wirksamen Bereich so geformt, daß sie eine kanalähnliche Sohlenform abzieht.

Da die Aufsprühdüse schwenkbar ist und der Radstand des Roboters verhältnismäßig hoch ist, kann die Rückwärtsfahrt des Roboters durchaus zu einer Zwischenvorfahrt über die Roboterlänge unter brochen werden, um eine nötige Auftragungskorrektur vorzunehmen.

Länger sollte die Vorfahrtunterbrechung nicht sein, da dann das angekoppelte Leitungs- und Schlauchsystem in das schon aufgetra gene Ausbesserungsmaterial gezogen werden würde.

Der Einsatz der Erfindung beim grabenlosen Bau von Freispiegel leitungen erlaubt bezüglich der idealen Rohrachse radiale Verle getoleranzen von bis zu 30 mm. Dadurch wird die Bohr- und Auf weitarbeit deutlich reduziert.

In der Zeichnung ist ein Längs- und Querschnitt durch einen re paraturbedürftigen Freispiegelleitungsabschnitt 8 skizziert. Daran wird die Erfindung im folgenden näher erläutert:

Der Roboter 1 wird über das an seiner hinteren Stirnseite ange koppelte Schlauch- und Kabelsystem 2 mit Energie, Ausbesserungs material 9, Wasser oder sonstigem Spülmittel versorgt, gleich zeitig führen Steuer- und Signalleitungen darüber. Er ist ledig lich schematisch skizziert, weil hier nur der Ort der an ihm an gebrachten Einrichtungen von Interesse ist.

An der vorderen, freien Stirnseite ist das eigentliche Werkzeug, die bezüglich dem Roboter 1 heb- und senkbare Spachtel 6 ange bracht. An der Schaftseite der Spachtel 6 ist die lichtempfind liche Fläche 5 angebracht, die aus einer ebenen Anordnung von Photodioden bestehen kann. Eine Photodiode daraus ist als zen trale Photodiode festgelegt. Wird eine andere Photodiode während des Arbeitsprozesses angeleuchtet, so wird das als Lageabwei chung interpretiert und die Heb- und Senksteuerung zum Heben oder Senken der Spachtel 6 entsprechend aktiviert. Für diesen Steuerprozeß muß aber zuvor die Lichtquelle 7, der Ziellaser, die den scharf gebündelten Strahl auf diese lichtempfindliche, ortsauflösende Sensorfläche 5 gerichtet hat, aufgestellt sein. In der Regel ist es vorteilhaft, die Spachtelmasse 9 flußauf wärts fahrend aufzutragen, um bei der Ebnung mit der Spachtel 6 das frisch aufgetragene Material am Abfliesen zu hindern. Der Ziellaser befindet sich am weitesten flußabwärts.

Der Roboter 1 hat an seiner Bauchseite, zwischen Spachtel 6 und vorderer Radachse die Spritzdüse, aus der der Mörtel, das Harz oder der für dieses Kanalsystem am besten geeignete Ausbesse rungsstoff 9 heraus auf den auszubessernden Kanalbereich ge spritzt wird. Die Spritzdüse 3 ist quer zur Roboterachse schwenkbar, sodaß das Reparaturmaterial 9 flächig verteilt wer den kann. Der Auftragvorgang des Ausbesserungsmaterials 9 und der Abziehvorgang mit der heb- und senkbaren Spachtel 6 setzt vorteilhaft flußabwärts nahe des Ziellasers unter Flußaufwärts fahren des Roboters 1 ein, bis der Ausbesserungsvorgang des Ma terialauftrags und des Abziehens bzw. Glättens, am Ende des Aus besserungsbereichs erreicht ist. Die Ausbesserung kann aber durchaus von Fall zu Fall auch flußbwärts ausgeführt werden. Der gesamte Prozeß wird über die an der Spachtelstirnseite des Robo ters 1 angebrachte Beobachtungskamera 4 kontinuierlich aufgenom men und kann so stets mitbeobachtet und gesteuert werden.

Bezugszeichenliste

1

Roboter

2

Versorgungsschlauch und Versorgungsleitungssystem

3

Auftragsdüse

4

Beobachtungskamera

5

Visierfläche

6

Spachtel

7

Lichtquelle, Laser

8

Kanal, Freispiegelleitung, Abwasserrohr

9

Ausbesserungs-, Estrich-, Füllmaterial, Kitt

10

Rad, Radstand

Claims

1. Spachtelroboter zum Ausbessern von kleinen Schäden oder von abschnittsweise mangelnden Gefällen oder Senken in druck losen Abwasserrohren oder grabenlos verlegten Kanälen oder Rohren,
der über an seiner rückwärtigen Stirnseite ankoppelnde Ver sorgungsleitungen und -schläuche über einen Kanalzugang mit der Außenwelt verbunden ist,
der in der Nähe der vorderen Stirnseite eine Auftragsdüse hat, mit der Füllmaterial in den zu ebnenden oder auszufül lenden Reparaturbereich während der Fahrt unter Fernbeob achtung durch eine an der vorderen Stirnseite aufgesetzte Kamera gesprüht oder gegossen und von einer ebenfalls auf seiner vorderen Stirnseite angebrachten, in der Höhe ver stellbaren Spachtel abgezogen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Spachtelroboter (1) am Schaft der in ihrer Höhe ver stellbaren Spachtel eine Visierfläche hat, die aus einer Matrix von lichtempfindlichen Zellen besteht, auf die ein gebündelter, von einer am Ende des Reparaturbereichs aufge stellten Lichtquelle ausgehender Strahl unveränderlich wäh rend des Arbeitsvorgangs gerichtet ist,
die Abweichung des auf die Visierfläche ausgerichteten Lichtstrahls von einer zuvor darauf als Nullpunktszelle festgelegten, lichtempfindlichen Zelle, der Sollstelle, ein Maß für den Materialauftrag und die Höhenverstellung der Spachtel (6) ist.

2. Spachtelroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (7) ein Laser ist.

3. Spachtelroboter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Visierfläche (5) eine Photodiodenmatrix ist.