DE19815579C1

DE19815579C1 - Gerät zum Bearbeiten, Beschichten und/oder Reinigen von Rohrleitungen und dergleichen Hohlräume

Info

Publication number: DE19815579C1
Application number: DE19815579A
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl Ing Bauer; Bernd Dipl Ing Ciesla
Original assignee: Individual
Current assignee: Ims Robotics De GmbH
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2018-04-08

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gerät zum Bear beiten, Beschichten und/oder Reinigen von Rohrleitungen, Behältern oder sonstigen Hohlräumen vom Inneren heraus mit einem sich bewegenden oder feststehenden Arbeitsmittel, z. B. einem Fräskopf oder einer Spüldüse.

Um ein aufwendiges Aufgraben von Schadstellen in unbegeh baren Rohrleitungen oder Demontieren von unbegehbaren Be hältern oder sonstigen Hohlräumen zum Zwecke der Reini gung, Sanierung usw. zu vermeiden, ist es bekannt, diese Arbeiten durch eingeführte, ferngesteuerte Roboter vorzu nehmen.

Zum Befahren von Rohren zwischen DN 100 mm und DN 180 mm bei guter Kurvengängigkeit ist aus der DE 197 14 463 A1 ein Saniergerät bekannt, das aus mehreren über Kardange lenke miteinander verbundenen Modulen besteht, nämlich ei nem Linearantriebs- und Steuermodul, einem Drehmodul, ei nem Antriebsmodul und einem Hubmodul mit einem Werkzeug träger. Durch die Kardangelenke hindurch wird die An triebsenergie, ein Fluid, geführt. Die relative Schlank heit und Kurvengängigkeit geht allerdings auf Kosten einer ausgesprochen aufwendigen konstruktiven Ausbildung und Handhabung. Eine gesteuerte räumliche Bewegung des Gerätes in Behältern und ähnlichen Hohlräumen ist nicht möglich, da sich gesteuert nur der Bearbeitungskopf schwenken läßt. Hierzu ist er scharnierartig am Gerätegehäuse angelenkt und mittels eines fluidbeaufschlagten Stellzylinders quer zum Scharnier schwenkbar. Zum Bearbeiten einer benachbar ten Stelle muß ein zusätzlicher Drehantrieb beaufschlagt werden, der den Kopf axial rotieren läßt. Diese Verfah rensweise ist nicht nur sehr umständlich, sondern erfor dert aufgrund der lediglich zweidimensionalen Beobachtbar keit am Monitor viel Erfahrung und Geschick. Der kompli zierte mechanische Aufbau macht das Gerät nicht nur teuer, sondern verhindert auch den Einsatz in engen Rohren.

Von den Anmeldern ist bereits eine Vorrichtung zum Beob achten und/oder Bearbeiten von Rohrinnenwänden vorgeschla gen worden, die zur Sanierung recht kleiner Rohrdurchmes ser, ab DN 80 mm aufwärts, geeignet ist (Deutsche Patent anmeldung 197 45 497.6). Diese Vorrichtung ist äußerst kompakt gebaut und dank einem bezüglich der Antriebsein heit über 90° schwenkbaren Arm, der ein Arbeitswerkzeug trägt, in der Lage, auch engste Kurven zu nehmen.

Problematisch ist dabei nach wie vor die Bearbeitung von Rohren noch kleiner Nennweiten und sehr enger Biegeradien sowie die Arbeit in Behältern und sonstigen Hohlräumen, deren Einfahröffnungen für herkömmliche Arbeitsgeräte zu klein sind.

Für visuelle Kontroll- und Vermessungsarbeiten in engen Hohlräumen ist ein Technoskop nach der DE 38 23 554 C2 ge eignet. Zur Handhabung wird vor dem Einführen zunächst der Innendurchmesser des Hohlraums ermittelt und ein entspre chend dem festgestellten Durchmesser angepaßtes Abstützsy stem für ein Meßaufsatz auf dem Schaft des Technoskop an geordnet. Danach kann die innere Oberfläche durch kontinu ierliches Verschieben in axialer Richtung und Verdrehen des Technoskopes um dessen Längsachse einer visuellen Kon trolle unterzogen werden. Nach dem Gleichstrom-Potential sondenverfahren kann die Schadenstiefe von Rissen ermit telt werden. Eine Bearbeitung des Hohlraums im Sinne der Reinigung oder Sanierung ist mit dem Technoskop nicht mög lich.

Des weiteren sind zur Beseitigung von Rohrverstopfungen nahezu beliebig verlängerbare Rohrreinigungsspiralen be kannt, die am Einführende über eine Handkurbel betätigt werden. Sie werden in ein Rohr geschoben, wobei die bieg same Hülle den Rohrbiegungen gut folgt. Eine gesteuerte Auslenkung am Arbeitsende ist nicht möglich.

Aus DE 93 11 145 U1 ist eine Einrichtung zum Prüfen oder Bearbeiten der Innenoberfläche einer Rohrleitung mit einem im Inneren dieser Rohrleitung fortbewegbaren, eine Prüf- oder Bearbeitungseinheit umfassenden Manipulator bekannt, der an einen biegsamen, hohlen Vorschubschlauch gekoppelt ist, welcher in seinem Inneren sich berührende, biegsame Wellen aufnimmt, die die zum Betrieb der Prüf- oder Bear beitungseinheit erforderlichen Drehmomente von außerhalb der Rohrleitung angeordneten Motoren übertragen. Der Mani pulator folgt zwar einem auf seine Abmessungen abgestimm ten Rohrverlauf infolge seiner Flexibilität, versagt aber völlig außerhalb einer solchen Vorgabe. Außerdem sinken mit steigender Miniaturisierung einer solchen Einrichtung die am Ende einer biegsamen Welle abgreifbaren Drehmomente für die Verstellung des Bearbeitungskopfes dramatisch und die Gerätekosten steigen.

Aus der GB 2 224 328 A ist es bekannt, eine rotierende, schraubenfederartige Welle durch ein Rohr zu führen, auf der beabstandet Tonnen zum Glätten einer Auftragsmasse sitzen. Eine gesteuerte räumliche Bewegung und Führung des Wellenkopfes ist nicht notwendig und auch nicht möglich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Gerät der eingangs be schriebenen Gattung so weiterzuentwickeln, daß ein Befah ren sehr enger Rohre, ein Einfahren in Abzweige oder Öff nungen, das Bearbeiten von Hohlräumen usw. bei weiter ver besserter Kurvengängigkeit, verbesserter Zuverlässigkeit und erheblich vereinfachter Handhabung möglich wird. Auch sollen die Herstellungskosten drastisch gesenkt werden.

Die Aufgabe wird mit einem Gerät nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den begleitenden Un teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen hierzu:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines über Seilzüge gelenk ten Geräts, aufgebaut aus zwei Federpaketen,

Fig. 2 eine Geräteausführung mit einer biegsamen Antriebs welle und einer Arbeitsspirale, aufgebaut aus einem Federpaket und Klemmstücken zur Zugseilführung,

Fig. 3 eine selbstklemmende Geräteausführung für univer selle Arbeiten in zwei Positionen,

Fig. 4 eine Geräteausführung mit einer Spüldüse und

Fig. 5 eine Geräteausführung mit Pneumatikmotor.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausbildungsform eines erfindungs gemäßen Gerätes zum Schleifen in engen Rohren oder der gleichen Hohlräume. Es besitzt ein äußeres, wendelförmiges Federnpaket 1, in dem ein zweites, inneres, wendelförmiges Federnpaket 2 eingezogen ist, in welchem eine biegsame Antriebswelle 3 läuft. An diese Antriebswelle 3 ist ar beitsseitig eine Werkzeugaufnahme 4 für rotierende Ar beitsmittel 5, z. B. eine Schleifscheibe, angeschuht. Über mindestens drei Seilzüge 6, die sich in einem Freiraum mit kreisringförmigen Querschnitt zwischen dem äußeren und dem inneren Federnpaket 1, 2 erstrecken, kann das Gerät in al len Raumrichtungen von außen bewegt werden. Das Verbringen vor Ort kann, wie auch bei allen anderen Ausführungen, in bekannter Weise durch Ziehen, Schieben oder mittels Eigen antrieb erfolgen. Ebenso selbstverständlich können die Ar beiten unter örtlicher Festlegung des Geräts an den Innen wänden und unter Kamerabeobachtung ausgeführt werden. Die Festlegung im Rohr kann z. B. durch Luftpolster, mechani sche Klemmelemente, Vakuumsauger oder Elektromagnete er folgen. Der Durchmesser des Gerätes ist vorzugsweise auf den kleinsten zu befahrenden Rohrdurchmesser abgestimmt, aber noch so groß, daß die erforderlichen Stell- und An triebskräfte ohne Schaden aufgebracht werden können.

Nach Fig. 2 sind mehrere Klemmstücke 7 auf einer biegsamen Antriebswelle 3 zueinander beabstandet. Am Arbeitsende der biegsamen Antriebswelle 3 ist eine Werkzeugaufnahme 4 an geschuht. Als rotierendes Arbeitsmittel 5 ist im Beispiel eine Spirale eingesetzt. Ebenso könnte auch ein rotieren des Messer o. ä. eingesetzt sein. An der Peripherie haben die Klemmstücke 7 ausgehülste Bohrungen 8 für die Durch führung der Zugseile 6 der drei Bowdenzüge 9. Die Zugseile 6 sind arbeitsseitig an einem Träger 10 für ein Arbeits mittel befestigt und bewegen bei Betätigung der Bowdenzüge 9 das Gerät in allen gewünschten Raumrichtungen und Ampli tuden. Am steuerseitigen Geräteende ist im Beispiel eine für die biegsame Antriebswelle 3 hohle Schiebestange 11 zum Verbringen des Gerätes in ein Rohr angeschraubt.

In Fig. 3 ist ein pneumatisch arbeitendes Gerät mit einem Werkzeugträger 12 in zwei Arbeitsstellungen schematisch dargestellt. Sein Grundaufbau entspricht dem Aufbau nach Fig. 2, wobei anstatt der Antriebswelle eine Luftzuleitung 13 durch das Federnpaket 2 zu einem Getriebe für das Ar beitsmittel 5 im Träger 10 hindurchgeführt ist. Ebenso wä re eine Zuleitung elektrischer Energie möglich. Über eine zusätzliche Steuerleitung 14 werden Stellzylinder 15 mit Luft versorgt. An den Kolbenenden der Stellzylinder 15 greifen Zugseile 6 zur Positionierung des Werkzeugs 5 un ter Beobachtung einer Kamera 16 zur Arbeitsfläche im Rohr an. Die Kamera 16, die Beleuchtung, ein Scheibenwischer 17 u. a. werden über zusätzliche elektrische Leitungen in be kannter Weise versorgt. Vorzugsweise um die Stelleinheit am hinteren Ende ist eine Arretierblase 18 zur Festlegung des Geräts im Rohr vorgesehen.

Insbesondere aus dieser Darstellung wird deutlich, daß ein schlankes, kompaktes, äußerst robustes, einfach aufgebau tes und kurventaugliches Gerät völlig neuer Qualität für Rohrarbeiten usw. entstanden ist. Es erfüllt alle an ein vollwertiges Bearbeitungsgerät zu stellenden Erwartungen und hebt sich sowohl technisch-funktionell als auch anwen dungsbezogen weit ab von einer Rohrreinigungsspirale. Der schlanke und kurvengängige Aufbau machen das Gerät für Ar beiten in Rohren bis weit unter DN 80 mm tauglich. Es ar beitet noch unter weitaus ungünstigsten Umweltverhältnis sen, also Schmutz, Temperatur, chemische Bestandteile usw., als bisher bekannte, recht kompliziert aus hochwer tigen Komponenten aufgebaute Rohrroboter.

Aus Fig. 4 ist ein Anwendungsbeispiel der Erfindung zum Spülen von Rohren u. ä. ersichtlich. Kern des Geräts ist ein Fiberglasstab 19, an dem am Arbeitsende ein Träger 10 befestigt ist, der eine über die Zugseile 6 der Bowdenzüge 9 richtbare Spüldüse 20 als Arbeitsmittel 5 trägt. Eine Wasserzuleitung 21 wird parallel zum Gerät mitgeführt. Der hintere Teil des Gerätes ist beliebig ausführbar, bei spielsweise dient die Verlängerung des Fiber glasstabes 19 zugleich als Schiebestange oder das Gerät ist selbstfahrend. Es versteht sich von selbst, daß an stelle von Zugseilen auch dünne Fiberglasstäbe Anwendung finden können und zwar zug- und/oder schubbeaufschlagt.

Letztlich soll anhand Fig. 5 noch ein Gerät mit Pneumatik motor 22 erläutert werden, ohne daß damit alle im Bereich der Erfindung liegenden Kombinationsmöglichkeiten erschöp fend dargelegt wären.

Die biegsame Seele ist aus einer Aneinanderkettung von rechtwinkelig zueinander stehenden Gelenken 23, 24 gebil det und wird wieder über Zugseile 6 der Bowdenzüge 9 ge lenkt, die am Träger 10 angreifen. Der Träger 10 trägt ei nen Pneumatikmotor 22, der ein schnell rotierendes Ar beitsmittel 5, beispielsweise einen Fräser, antreibt. Der Pneumatikmotor 22 erhält seine Energie über eine Luftzu leitung 25, die vom Gerät mitgeführt wird. Der Transport erfolgt im Beispiel mittels einer Schiebestange 11.

Bezugszeichenliste

1

äußeres, wendelförmiges Federnpaket

2

inneres, wendelförmiges Federnpaket

3

biegsame Antriebswelle

4

Werkzeugaufnahme

5

rotierendes Arbeitsmittel

6

Zugelement, Seilzug

7

Klemmstück

8

ausgehülste Bohrungen

9

Bowdenzug

10

Träger für ein Arbeitsmittel

11

Schiebestange

12

Werkzeugträger

13

Luftzuleitung

14

Steuerleitung

15

Stellzylinder

16

Kamera mit Beleuchtung

17

Scheibenwischer

18

Arretierblase

19

Fiberglasstab

20

Spüldüse

21

Wasserzuleitung

22

Pneumatikmotor

23

Gelenk

24

Gelenk

25

Luftzuleitung

Claims

1. Gerät zum Bearbeiten, Beschichten und/oder Reinigen von Rohrleitungen, Behältern oder sonstigen Hohlräumen vom In neren heraus mit einem Träger für sich bewegende oder feststehende Arbeitsmittel, zu welchem Träger eine biegsa me Seele oder eine Aneinanderkettung mehrerer Gelenke führt, dadurch gekennzeichnet, daß exzentrisch zur Seele (1, 2, 3, 19) oder Gelenkkette (23, 24) mindestens drei am Träger (10) für dessen räumliche Bewegung und Führung an greifende Zugelemente (6) geführt sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät durch Ziehen, Schieben oder Eigenantrieb vor Ort ge bracht und dort an den Innenwänden festlegbar ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Seele durch ein oder mehrere Federpakete (1, 2) gebildet ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Seele durch eine oder mehrere biegsame Antriebs wellen (3) gebildet ist.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Seele durch eine oder mehrere Kunststoff- oder Fiberglastäbe (19) gebildet ist.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Seele einen hohlen Querschnitt besitzt, durch den Antriebsenergie (13) für ein Arbeitsmittel (5) transpor tierbar ist.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere innere und minde stens eine äußere biegsame Seele (1, 2) vorhanden ist und die Zugelemente (6) zwischen diesen biegsamen Seelen (1, 2) angeordnet sind.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (6) mittels Bowdenzügen (9) betätigt sind.

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (6) Seile sind.

10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (6) von Stellmitteln, wie Zylindern (15) oder Motoren, angetrieben sind.

11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (6) aus Werkstoffen bestehen, die sich auf grund physikalischer Effekte in ihrer Längenausdehnung be einflussen lassen.

12. Gerät nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel (5) ein von einem Werkzeugträger (12) aufgenommenes Werkzeug ist.

13. Gerät nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel (5) eine Spüldüse (20) ist.

14. Gerät nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel (5) durch eine Kamera mit Beleuch tung (16) beobachtet und ferngesteuert bedient werden kann.