DE3540432A1 - Kletterfahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kletterfahrzeug, das unter der Wirkung eines Vakuums an seiner Unterlage haftet (im folgenden auch kurz als "Vakuum-Kletterfahrzeug" bezeichnet). Insbesondere betrifft die Erfindung ein ferngesteuertes Vakuum-Kletterfahrzeug.

Es sind bisher verschiedene Typen automatisch arbeitender Vorrichtung mit Rädern vorgeschlagen worden, die ferngesteuert betrieben werden und unter gefährlichen Arbeitsbedingungen oder für Arbeiten in großer Höhe eingesetzt werden, z. B. zur periodischen Reinigung, Entrostung, Dekontamination von Radioaktivität, Inspektion usw. von Wänden aus Metall oder Beton von hohen Gebäuden, großen Lagertanks, Schiffen, Kernkraftwerken, Kraftwerksstaudämmen usw.

Bei den herkömmlichen, automatischen Vorrichtungen dieser Art sind Vakuum-Saugscheiben vorgesehen, die mit den Wänden in Kontakt gebracht werden, um die Vorrichtungen vorwärtszubewegen. Folglich kommt es bei Einsatz der Vorrichtung auf einer Wand mit einer rauhen Oberfläche, wie einer Betonwand, zu einem hohen Reibungswiderstand, wodurch eine glatte Bewegung behindert wird. Darüber hinaus werden die Saugscheiben rasch abgenutzt, was zur Folge hat, daß die Vorrichtung aufgrund einer unzulänglichen Selbsthaltungsfunktion herabfällt. Bei herkömmlichen, automatischen Vorrichtungen kann somit ein sicherer und zuverlässiger Betrieb über einen langen Zeitraum nicht gewährleistet werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kleindimensioniertes und leichtgewichtiges Vakuum- Kletterfahrzeug zu schaffen, das über einen langen Zeitraum einen sicheren und zuverlässigen Betrieb gewährleistet, wobei eine ausreichende Selbsthaltefunktion auch bei Wänden mit grober Oberflächenstruktur gewährleistet ist und wobei der Abrieb von Saugscheiben möglichst gering ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Vakuum- Kletterfahrzeug gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Das erfindungsgemäße Kletterfahrzeug umfaßt einen im wesentlichen rechteckigen Rahmen; vordere und hintere Riemenscheiben, die an beiden Seiten der Vorder- bzw. Rückseite des Rahmens schwenkbar gelagert sind; einen rechten Endlos-Riemen, der über die vordere und hintere Riemenscheibe auf der rechten Seite läuft; einen linken Endlos-Riemen, der über die vordere und hintere Riemenscheibe auf der linken Seite läuft, wobei jeder Endlos- Riemen eine Vielzahl von Ausnehmungen in seiner äußeren Oberfläche über seine gesamte Länge aufweist und wobei jede Ausnehmung ein Durchgangsloch aufweist, über das die äußere Oberfläche mit der inneren Oberfläche des Endlos- Riemens in Verbindung steht; rechte und linke Stützbalken, die an der rechten bzw. linken Unterseite des Rahmens vorgesehen sind und sich in Längsrichtung des Rahmens derart erstrecken, daß die inneren Oberflächen der Endlos-Riemen mit dem rechten und linken Stützbalken in Kontakt stehen, wobei jeder Stützbalken eine Vielzahl von Saugkammern umfaßt, die in der unteren Oberfläche in Längsrichtung ausgebildet sind, wobei jede Saugkammer ein Verbindungsloch aufweist, über das die untere Oberfläche des Stützbalkens mit der oberen Oberfläche kommuniziert. Ferner ist eine Druckluftquelle vorgesehen sowie eine Vielzahl von Luftejektoren, die durch Einspeisen von Druckluft aus der Druckluftquelle betätigt werden. Jeder Luftejektor ist unabhängig an eine zugeordnete Saugkammer angeschlossen, um bei Betätigung die Luft in der Saugkammer abzusaugen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht (teilweise weggebrochen) einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vakuum- Kletterfahrzeugs;

Fig. 2 einen Längsschnitt entlang einer Linie Z-Z in Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht von unten (teilweise weggebrochen) aus dem Blickwinkel einer Linie X-X in Fig. 2; und

Fig. 4 einen Querschnitt entlang einer Linie Y-Y in Fig. 2.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen im wesentlichen rechteckigen Rahmen. Rechts und links der Vorderseite des Rahmens 1 sind vordere Riemenscheiben 2, 2 schwenkbar gelagert, wobei ihre Axiallinien miteinander fluchten. Am hinteren Ende des Rahmens 1 sind rechts und links hintere Riemenscheiben 3, 3 schwenkbar gelagert, wobei ihre Axiallinien miteinander fluchten. Die hinteren Riemenscheiben 3, 3 sind derart einstellbar an dem Rahmen 1 befestigt, daß die Achswellen 12, 12 der hinteren Riemenscheiben in einem gewissen Ausmaß in Längsrichtung des Rahmens 1 bewegt werden können. Endlos-Riemen 4, 4 aus einem biegsamen Material sind jeweils zwischen der linken, vorderen Riemenscheibe 2 und der linken, hinteren Riemenscheibe 3 bzw. zwischen der rechten, vorderen Riemenscheibe 2 und der rechten, hinteren Riemenscheibe 3 mit einer zweckentsprechenden Spannung gespannt. In der äußeren Oberfläche jedes Endlos-Riemens 4 sind im wesentlichen rechteckige Ausnehmungen 5 mit einer zweckentsprechenden Tiefe ausgebildet, und zwar in konstanten Intervallen über die gesamte Länge des Endlos-Riemens. In jeder Ausnehmung 5 ist ein Durchgangslos 6 ausgebildet, über das die äußere Oberfläche des Endlos-Riemens 4 mit der inneren Oberfläche kommuniziert.

Ein vorderer Motor 7, bei dem es sich um einen Elektromotor oder um einen mit Luft angetriebenen Motor handeln kann, ist im vorderen Bereich des Rahmens 1 befestigt. Die Antriebskraft des vorderen Motors 7 wird auf die Antriebswellen 9 der vorderen Riemenscheibe 2 an der linken Seite des Rahmens 1 über eine Kette 8 und ein Kettenzahnrad übertragen. Ein hinterer Motor 10, bei dem es sich um einen Elektromotor oder um einen mit Luft betriebenen Motor handeln kann, ist am hinteren Teil des Rahmens 1 angebracht. Die Antriebskraft des hinteren Motors 10 wird auf die Antriebswelle 12 der hinteren Riemenscheibe 3 an der rechten Seite des Rahmens über eine Kette 11 und ein Kettenzahnrad übertragen. An der rechten und linken Unterseite des Rahmens 1 sind rechte bzw. linke Stützbalken vorgesehen. Diese erstrecken sich in Längsrichtung des Rahmens 1, wobei ihre Unterseiten in engem Kontakt mit der inneren Oberfläche des Endlos- Riemens 4 stehen. Jeder der Stützbalken 13 weist eine Vielzahl von Schlitzen 13 a auf, die sich in Querrichtung des Stützbalkens derart erstrecken, daß dieser in Vertikalrichtung eine gewisse Flexibilität aufweist. Eine Vielzahl von rechteckigen Saugkammern 14 ist in der unteren Oberfläche des Stützbalkens 13 in geeigneten Intervallen über die gesamte Länge des Balkens ausgebildet. Jede der Saugkammern 14 ist derart ausgebildet, daß sie sich über benachbarte zwei Durchgangslöcher 6, 6 des Endlos-Riemens 4 hinwegerstreckt. Folglich ist jeweils eine von zwei benachbarten Ausnehmungen 5 mit Vakuum beaufschlagt. In jeder der Saugkammern 14 ist ein Verbindungsloch 15 ausgebildet, über das die obere Oberfläche des Stützbalkens mit der unteren Oberfläche kommuniziert.

Entlang der Zentrumslinie in Längsrichtung des Rahmens 1 ist eine Verteilerleitung 17 für Druckluft angeordnet. Das hintere Ende der Verteilerleitung ist über einen (nichtgezeigten) Schlauch an eine Druckluftquelle angeschlossen, die von dem erfindungsgemäßen Vakuum-Kletterfahrzeug entfernt angeordnet ist. Eine Vielzahl von Ejektoren 18 ist an die Verteilerleitung 17 im Rahmen 1 angeschlossen, und zwar in symmetrischer Weise jeweils rechts und links von der Verteilerleitung. Jeder der Luftejektoren 18 weist eine Luftansaugdüse 19 auf. Der Ejektor wird durch Druckluft betrieben, die von der Verteilerleitung 17 abgezweigt wurde, wobei Luft angesaugt wird. Die Anzahl der Luftejektoren 18 entspricht der Anzahl der Saugkammern 14, die in den Stützbalken 13 ausgebildet sind. Die Ansaugdüse 19 jedes der Luftejektoren 18 ist über einen Schlauch 20 an das Verbindungsloch 15 der jeweiligen Saugkammern 14 angeschlossen. Sobald bei dem erfindungsgemäßen Vakuum-Kletterfahrzeug komprimierte Luft (Druckluft) über einen Schlauch in die Verteilerleitung 17 eingespeist wird, werden die Luftejektoren 18 betätigt. Die Luft in den jeweiligen Saugkammern 14, die in den Stützbalken 13 ausgebildet sind, wird unabhängig durch den jeweils zugeordneten Luftejektor 18 abgesaugt, und zwar durch das Verbindungsloch 15, den Schlauch 20 und die Luftansaugdüse 19. Auf diese Weise wird die jeweilige Ansaugkammer 18 in den Vakuumzustand bzw. einen Unterdruckzustand gebracht. Die Luft in den Ausnehmungen 5, die in den Endlos-Riemen 4 ausgebildet sind, wird somit durch die Durchgangslöcher 6 abgesaugt. Dadurch wirkt jeder Ausnehmungs-Abschnitt im rechten und linken Endlos-Riemen im Sinne einer unabhängigen Saugscheibe und das Vakuum-Kletterfahrzeug wird folglich auch im Falle einer grobstrukturierten Wandoberfläche stark angezogen.

Bei Betätigung der vorderen und hinteren Motore 7, 10 werden die vorderen und hinteren Riemenscheiben 2, 3 über die Ketten 8, 11 jeweils angetrieben und der rechte bzw. linke Endlos-Riemen 4, 4 wird endlos gedreht. Dabei bewegt sich das erfindungsgemäße Kletterfahrzeug an der Wandoberfläche entlang, ohne herabzufallen, und zwar aufgrund einer Reibungskraft, die zwischen der Wand und den Endlos-Riemen erzeugt wird. Um eine glatte Gleitbewegung zwischen den Endlos-Riemen 4 und den Stützbalken 13 zu gewährleisten, wenn sich das erfindungsgemäße Kletterfahrzeug bewegt, ist es bevorzugt, eine Platte aus Edelstahl mit einem geringen Reibungskoeffizienten an der Kontaktoberfläche zwischen den Stützbalken 13 und den Endlos-Riemen 4 anzubringen, um auf diese Weise die Reibung zwischen diesen Bauteilen zu verringern. Es wird ferner bevorzugt, ein elastisches Paßmaterial, wie ein Schwammgummi, auf der unteren Oberfläche des Stützbalkens 13 vorzusehen, um auf diese Weise einen Abdichteffekt zwischen den Stützbalken 13 und den Endlos-Riemen 4 herbeizuführen.

Das erfindungsgemäße Vakuum-Kletterfahrzeug zeichnet sich durch folgende Effekte aus.

(1) die in den Endlos-Riemen ausgebildeten Ausnehmungen stehen jederzeit mit den Saugkammern in Verbindung, die in den Stützbalken ausgebildet sind, und die Luftejektoren sind unabhängig entsprechend den Saugkammern der Stützbalken vorgesehen. Folglich wird selbst dann, wenn der Vakuumzustand bei einem Teil der Ausnehmungen in dem Endlos-Riemen zusammenbricht, eine Anziehungskraft durch die restlichen Ausnehmungen ausgeübt, wodurch das Kletterfahrzeug an einer vertikalen Wandoberfläche oder an einer Deckenwand entlanglaufen kann, ohne herabzufallen, und zwar ohne Rücksicht auf die Ungleichmäßigkeit der Wandoberfläche.

(2) Da die linken und rechten Endlos-Riemen jeweils durch vordere und hintere Motoren angetrieben werden, sind Richtungsänderungen, wie Drehungen nach links oder rechts, eine Steuerung der Laufgeschwindigkeit, ein Vorwärts- oder Rückwärtslauf usw., möglich, indem man die jeweiligen Motoren durch Fernsteuerung entsprechend betreibt.

(3) Die Stützbalken weisen eine gewisse Flexibilität auf und werden durch den Rahmen gestützt. Folglich kann sich der Endlos-Riemen einer gekrümmten Wandoberfläche anschmiegen und diese anziehen, wodurch das erfindungsgemäße Kletterfahrzeug auch entlang gekrümmter Wandoberflächen bewegt werden kann.

(4) Die Antriebswelle jeder der hinteren Riemenscheiben ist schwenkbar am Rahmen gelagert, so daß eine Einstellung in Längsrichtung möglich ist. Durch Einstellung der Position der Antriebswelle entsprechend der Elongation der Endlos-Riemen können diese jederzeit in einem optimalen Spannungszustand gehalten werden, wodurch ein zuverlässiger Lauf des Kletterfahrzeugs gewährleistet wird.

(5) Als Antriebsmotoren können Luftmotoren eingesetzt werden, bei denen Druckluft als Energiequelle dient. Folglich kann selbst unter explosionsgefährdeten Umgebungsbedingungen ein sicherer Betrieb gewährleistet werden.

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Vakuum-Kletterfahrzeug ermöglicht einen sicheren, zuverlässigen und glatten Betriebsablauf, wobei das Problem der Abnutzung der Saugscheiben eliminiert werden kann.

Claims (6)

1. Vakuum-Kletterfahrzeug, umfassend einen im wesentlichen rechteckigen Rahmen (1); vordere und hintere Riemenscheiben (2, 3), die schwenkbar an beiden Seiten des vorderen bzw. hinteren Teils des Rahmens (1) gelagert sind; einen rechten Endlos-Riemen (4), der über die vordere und hintere Riemenscheibe auf der rechten Seite verläuft; einen linken Endlos-Riemen (4), der über die vordere und hintere Riemenscheibe an der linken Seite verläuft, wobei jeder Endlos-Riemen eine Vielzahl von Ausnehmungen (5) in seiner äußeren Oberfläche über seine gesamte Länge hin aufweist und jede Ausnehmung (5) ein Durchgangsloch (6) aufweist, über das die äußere Oberfläche mit der inneren Oberfläche des Endlos-Riemens (4) kommuniziert; rechte und linke Stützbalken (13), die an der rechten bzw. linken Unterseite des Rahmens in der Weise vorgesehen sind, daß sie sich in Längsrichtung des Rahmens (1) erstrecken, so daß die innere Oberfläche der Endlos-Riemen (4) mit den rechten bzw. linken Stützbalken (13) in Kontakt steht, wobei jeder Stützbalken in der unteren Oberfläche entlang seiner Längsrichtung eine Vielzahl von Saugkammern (14) aufweist, und jede Saugkammer (14) ein Verbindungsloch (15) aufweist, über das die untere Oberfläche des Stützbalkens (13) mit der oberen Oberfläche kommuniziert; eine Druckluftquelle; und eine Vielzahl von Luftejektoren (18), die durch Einspeisung von Druckluft aus der Druckluftquelle betätigt werden, wobei jeder Luftejektor (18) unabhängig an eine jeweils zugeordnete Saugkammer (14) angeschlossen ist, um bei Betätigung Luft aus der Saugkammer abzusaugen.

2. Vakuum-Kletterfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rechte und der linke Endlos- Riemen jeweils durch einen zugeordneten Luftmotor angetrieben werden.

3. Vakuum-Kletterfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (12) jeder hinteren Riemenscheibe (3) am Rahmen (1) derart schwenkbar gelagert ist, daß eine Einstellung in Längsrichtung des Rahmens möglich ist.

4. Vakuum-Kletterfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützbalken (13) in der vertikalen Richtung flexibel sind.

4. Vakuum-Kletterfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugkammern (14) in dem Stützbalken (13) über dessen gesamte Länge mit konstanten Intervallen ausgebildet sind und die Ausnehmungen (5) in den Endlos-Riemen (4) über deren gesamte Länge mit konstanten Intervallen ausgebildet sind.

6. Vakuum-Kletterfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugkammern (14) in den Stützbalken (13) derart ausgebildet sind, daß sie sich über zwei benachbarte Ausnehmungen (5) erstrecken, die in den Endlos-Riemen (4) ausgebildet sind.