DE4311365C2

DE4311365C2 - Vorrichtung zum Innenbearbeiten von Rohren, Kanälen oder dergleichen

Info

Publication number: DE4311365C2
Application number: DE19934311365
Authority: DE
Inventors: Markus Laemmerhirt; Dieter Haug
Original assignee: D T I DR TRIPPE INGENIEURGESEL
Current assignee: D T I DR TRIPPE INGENIEURGESEL
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1993-04-06
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2013-04-07
Also published as: DE4311365A1

Description

Die Anmeldung betrifft eine Vorrichtung zum Innenbearbeiten von Rohren oder Kanälen, die längs des Rohres im Rohrinneren verfahrbar und an vorbestimmten Stellen gegenüber der Rohrwand festlegbar ist und eine Arbeitskonsole trägt, auf der wenigstens ein Gerät, z. B. ein Schleifer, Spachtel, Greifer oder eine Kamera aufgenommen ist, mit einer von außerhalb des Rohres steuerbaren Antriebseinrichtung zum Positionieren der Arbeitskonsole gegenüber der Rohrwand bei festgelegter Vorrichtung.

Eine derartige, z. B. aus der EP-PS 204 694 bekannte Vorrichtung erlaubt, in kostensparender Weise Rohrleitungen auf Schäden zu überprüfen und bei Bedarf Schadstellen mit verschiedenen Werkzeugen zu reparieren.

Für eine solche Vorrichtung ist eine kompakte Bauweise erwünscht, die den Einsatz der Vorrichtung selbst bei Rohren geringen Durchmessers ermöglicht. Ferner ist aus technischer Hinsicht eine Bewegungssteuerung vom Rohräußeren aus für die Arbeitskonsole und das Gerät zu fordern, die komplizierte Arbeitsvorgänge erlaubt. Eine Schwierigkeit liegt nun darin, daß zur Realisierung komplizierter Bewegungsabläufe ein erheblicher Aufwand für den Bewegungsantrieb getrieben werden muß, was der Forderung nach kompakter Bauweise entgegengerichtet ist.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art eine Antriebskonzeption für die Bewegung der das Werkzeug, Gerät oder dgl. tragenden Arbeitskonsole in den drei Freiheitsgraden parallel, radial und in Umfangsrichtung zur Rohrwand zu schaffen, die eine äußerst kompakte, die Miniaturisierung der gesamten Vorrichtung zulassende Bauweise ermöglicht, wobei selbst komplizierte Bewegungsabläufe der Arbeitskonsole in einfacher Weise steuerbar sein sollen.

Diese Aufgabe ist nach der durch das Hauptpatent 42 43 529 geschützten Erfindung dadurch gelöst, daß die Vorrichtung der eingangs genannten Art die nachstehend aufgeführten weiteren Merkmale aufweist:

a) Die Antriebseinrichtung umfaßt drei voneinander unabhängige, zeitgleich und getrennt voneinander steuerbare Einzelantriebe von denen einer als Linearantrieb die Verschiebung der Arbeitskonsole in Längsrichtung des Rohres ermöglicht, ein anderer als Rotationsantrieb die Drehung der Arbeitskonsole um die Rohrachse oder um eine zu dieser parallele Achse gestattet und ein weiterer als Radialantrieb zur Bewegung der Arbeitskonsole in Richtung quer zur Rohrwand dient;
b) die Vorrichtung weist ein inneres und ein dieses wenigstens teilweise umgebendes äußeres Gehäuse auf;
c) jeder Einzelantrieb weist eine eigene Getriebeeinheit mit einem diese beaufschlagenden Gleichstrommotor auf, wobei die Motoren für den Linear- und für den Rotationsantrieb in dem inneren Gehäuse aufgenommen sind;
d) zur Realisierung der Linearbewegung ist das innere Gehäuse mittels des Linearantriebs gegenüber dem äußeren Gehäuse in Längsrichtung des Rohres verschiebbar;
e) der Rotationsantrieb umfaßt eine in einer Stirnwand des inneren Gehäuses gelagerte, von der betreffenden Motor-Getriebeeinheit beaufschlagte hohle Antriebswelle;
f) der Gleichstrommotor für den Radialantrieb ist fest in der hohlen Antriebswelle aufgenommen, dreht mit dieser mit und beaufschlagt das an einem Ende der hohlen Antriebswelle mit seinem Gehäuse angeflanschte Getriebe für den Radialantrieb durch die hohle Antriebswelle hindurch.

Die durch das Hauptpatent geschützte Erfindung erfährt durch das vorliegende Patent nach dessen Patentanspruch 1 die weitere Ausbildung, daß das innere Gehäuse bei seiner Verschiebung gegenüber dem äußeren Gehäuse ausschließlich in einer direkt zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse wirkenden Gleitlagerung geführt ist. Durch diese Maßnahme wird das erfindungsgemäße Ziel, eine besonders kompakt bauende und daher auch zur Bearbeitung von Rohren geringer Nennweite geeignete Vorrichtung anzugeben, entscheidend weiter gefördert, denn die so ausgebildete Führung der Verschiebebewegung des inneren Gehäuses gegenüber dem äußeren Gehäuse kommt mit einem Minimum an Raum aus.

Weitere, die Lösung der gestellten Aufgabe fördernde Ausbildungen der Vorrichtung nach dem Hauptpatent sind in den Patentansprüchen 2, 3 und 4 angegeben.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend im Rahmen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit auf der Arbeitskonsole montiertem Schleifer als Arbeitsgerät,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 4 die Seitenansicht der Arbeitskonsole mit einem Spachtelaufsatz, dem Getriebe und dem Gestänge für den Radialantrieb,

Fig. 5 eine Vorderansicht der Arbeitskonsole mit darauf montierter Spachteleinrichtung.

In allen Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Arbeitskonsole (3), auf der die verschiedenen Geräte angebracht werden können, besteht aus einem Blech. An diesem Blech sind zur Versteifung Seitenbleche angeschweißt. Durch diese Seitenbleche werden Rohre gesteckt und verschweißt.

In den Rohren sind drehbar Spannwellen aufgenommen, die an ihren Enden Koppelstangen (19) und Führungsstangen (20) tragen, welche in Parallelogrammanordnung Gelenkvierecke bilden. Die Führungsstangen (20) sind an ihren der Arbeitskonsole (3) abgewandten Enden mit dem Ausgang eines Schneckengetriebes (4) gekoppelt. Die Koppelstangen (19) sind am Gehäuse des Schneckengetriebes oder an einem drehfest mit dem Flansch der hohlen Antriebswelle (21) für den Rotationsantrieb befestigten Rahmen angelenkt.

Bei Übertragung eines Drehmoments vom Schneckengetriebe (4) auf die Führungsstangen (20) wird das Gestänge (19, 20) verstellt und es erfolgt dabei eine Bewegung der Arbeitskonsole quer zur Längserstreckung der Vorrichtung bzw. des Rohres, in dem sie festgelegt ist.

Das Schneckengetriebe (4) für den Radialantrieb ist am Flansch der hohlen Antriebswelle für den Rotationsantrieb befestigt. Angetrieben wird es durch einen Gleichstrommotor (6), der in der hohlen Antriebswelle (21) fest angebracht ist und somit das Schneckengetriebe (4) aus der Hohlwelle (21) heraustreibt. Die Hohlwelle (21) ist in einer Stirnwand des inneren Gehäuses (2) gelagert. Das innere Gehäuse (2) ist zumindest teilweise von einem äußeren Gehäuse (1) umgeben. Bei Aktivierung des Rotationsantriebs dreht der das Schneckengetriebe (4) antreibende Gleichstrommotor (6) mit. Damit der Radialantrieb unabhängig von der Rotationsbewegung erfolgt, wird dieser Motor (6) über Schleifringkörper (8) mit Spannung versorgt. Zum Schutz des Schneckengetriebes (4) und der Endschalter, die an ihm befestigt sind, ist das Schneckengetriebe (4) mit einem Schutzblech abgedeckt.

Der Rotationsantrieb der Arbeitskonsole (3) erfolgt über die hohle Antriebswelle (21). Diese wird ihrerseits über ein Planetengetriebe von einem im inneren Gehäuse (2) untergebrachten Gleichstrommotor (7) angetrieben. Fig. 2 verdeutlicht diesen Sachverhalt in schematischer Darstellung.

Der Linearantrieb erfolgt ausgehend von einem ebenfalls im inneren Gehäuse (2) untergebrachten Gleichstrommotor (9). Dieser Motor (9) treibt eine Trapezgewindespindel (10) an, die sich in eine Trapezgewindemutter schraubt und dabei das innere Gehäuse (2), das das Schneckengetriebe (4), das Gestänge (19, 20) und die Arbeitskonsole (3) mit dem Gerät (13, 23, 24) trägt, linear gegenüber dem äußeren Gehäuse (1) bzw. gegenüber dem zu bearbeitenden Rohr verschiebt. Diese Linearbewegung ist geführt in einer direkt zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse wirkenden Gleitlagerung, die mit zwei im axialen Abstand zueinander angeordneten, in Fig. 2 mit 22 bezeichneten Gleitlagern gebildet sein kann.

Wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, kann das Bearbeitungsgerät eine aus einem ersten Spachtel (23) und einem Nachziehspachtel (24) gebildete Spachteleinrichtung sein. Diese ist als an der Arbeitskonsole (3) befestigter Spachtelaufsatz als Ganzes gegenüber der Arbeitskonsole (3) um 90 Grad schwenkbar. Somit ist sowohl axiales als auch radiales Spachteln möglich. In Fig. 5 ist außerdem mit (25) ein Kurzhubzylinder in schematischer Darstellung gezeigt, mittels dem der Nachziehspachtel (24) in Querrichtung des Rohres aus- und einfahrbar ist.

Das innere Gehäuse (2) ist wasserdicht abgeschlossen. Dadurch sind die in ihm aufgenommenen Motoren und Getriebekomponenten vor Wasser und auch vor Rost geschützt. Die Stromzuführkabel sind in das innere Gehäuse (2) über dichte Kabelverschraubungen geführt.

Das äußere Gehäuse (1) ist außen mit einem Spannpolster (17) zum Versprießen der Vorrichtung im Rohr versehen. Es trägt auswechselbare Radsätze (15), auf denen die Vorrichtung im Rohr verfahrbar ist. Sie wird dazu an Seilen gezogen, die an Zugseilhalterungen (16) befestigt werden.

Die Vorrichtung wird durch Kabel mit Energie versorgt. Diese Kabel können zugleich als Zugseil dienen. Druckluft für den Gerätebetrieb wird über einen Zwillingsschlauch zur Vorrichtung geführt. Arbeitsmaterial, z. B. Spachtelmasse, wird über einen zusätzlichen Materialschlauch zur Vorrichtung geführt. Druckluft und Arbeitsmaterial passieren die Vorrichtung in Längsrichtung über Posaunenrohre (12), welche die Verschiebebewegungen der Gehäuse (1,2) relativ zueinander kompensieren. Aus den Posaunenrohren (12) wird die Druckluft bzw. das Arbeitsmaterial über einen Zwillingsspiralschlauch zur Arbeitskonsole (3) weitergeleitet. Statt dieses Schlauches kann eine Drehdurchführung für Druckluft und Arbeitsmaterial vorgesehen sein.

Die Steuerung der Gleichstrommotoren erfolgt über Pulsweitenmodulation. Die Detektion der Endposition geschieht mit Hilfe von Endschaltern, die die spannungsführende Leitung zum Motor hin unterbrechen. Ein Verfahren in die entgegengesetzte Richtung wird dadurch ermöglicht, daß über eine Drehrichtungserkennung eine zweite spannungsführende Leitung, welche die Drehrichtung umkehrt, zugeschaltet wird.

Bedient wird die Vorrichtung über ein Bedienpult mit gerasteten Joy-Sticks, einem Joy-Stick für die radiale Bewegung und einem Joy-Stick für die Rotations- und die Linearbewegung. Über einen Rastschalter kann zwischen Eil- und Arbeitsgang umgeschaltet werden, so daß die einzelnen Stufen des Joy-Sticks in beiden Geschwindigkeitsarten benutzt werden können. Durch die Joy-Sticks wird dem Benutzer mit einem Bedienelement die Geschwindigkeits- und die Richtungsvorgabe ermöglicht. Durch die Rastung kann ein beliebiger Vorschub eingestellt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung beruht auf einer Antriebskonzeption für die Bewegung der das Werkzeug, Gerät oder dgl. tragenden Arbeitskonsole in den drei Freiheitsgraden parallel, radial und in Umfangsrichtung zur Rohrwand, die eine äußerst kompakte, die Miniaturisierung der gesamten Vorrichtung zulassende Bauweise ermöglicht. Die Vorrichtung läßt sich so klein bauen, daß sogar Rohre mit einer Nennweite von nicht mehr als 80 mm noch bearbeitet werden können.

Dabei sind selbst komplizierte Bewegungsabläufe der Arbeitskonsole in einfacher Weise steuerbar.

Claims

1. Vorrichtung zum Innenbearbeiten von Rohren oder Kanälen, die längs des Rohres im Rohrinneren verfahrbar und an vorbestimmten Stellen gegenüber der Rohrwand festlegbar ist und eine Arbeitskonsole (3) trägt, auf der wenigstens ein Gerät (13, 14), insbesondere Schleifer, Spachtel, Greifer oder Kamera, aufgenommen ist, mit einer von außerhalb des Rohres steuerbaren Antriebseinrichtung zum Positionieren der Arbeitskonsole (3) gegenüber der Rohrwand bei festgelegter Vorrichtung, wobei

a) die Antriebseinrichtung drei voneinander unabhängige, zeitgleich und getrennt voneinander steuerbare Einzelantriebe umfaßt, von denen einer als Linearantrieb die Verschiebung der Arbeitskonsole (3) in Längsrichtung des Rohres ermöglicht, ein anderer als Rotationsantrieb die Drehung der Arbeitskonsole (3) um die Rohrachse oder um eine zu dieser parallele Achse gestattet und ein weiterer als Radialantrieb zur Bewegung der Arbeitskonsole (3) in Richtung quer zur Rohrwand dient;
b) die Vorrichtung ein inneres (2) und ein dieses wenigstens teilweise umgebendes äußeres (1) Gehäuse aufweist;
c) jeder Einzelantrieb eine eigene Getriebeeinheit mit einem diese beaufschlagenden Gleichstrommotor (6, 7, 9) aufweist und die Motoren (9, 7) für den Linear- und für den Rotationsantrieb in dem inneren Gehäuse (2) aufgenommen sind;
d) zur Realisierung der Linearbewegung das innere Gehäuse (2) mittels des Linearantriebs gegenüber dem äußeren Gehäuse in Längsrichtung des Rohres verschiebbar ist;
e) der Rotationsantrieb eine in einer Stirnwand des inneren Gehäuses (2) gelagerte, von der betreffenden Motor-Getriebeeinheit beaufschlagte hohle Antriebswelle (21) umfaßt; und wobei
f) der Gleichstrommotor (6) für den Radialantrieb fest in der hohlen Antriebswelle (21) aufgenommen ist, mit dieser mitdreht und das an einem Ende der hohlen Antriebswelle (21) mit seinem Gehäuse angeflanschte Getriebe (4) für den Radialantrieb durch die hohle Antriebswelle (21) hindurch beaufschlagt (nach Patent 42 43 529),

dadurch gekennzeichnet, daß das innere Gehäuse (2) bei seiner Verschiebung gegenüber dem äußeren Gehäuse (1) ausschließlich in einer direkt zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse wirkenden Gleitlagerung (22) geführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitlagerung (22) von zwei im axialen Abstand zueinander angeordneten Gleitlagern gebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einer Spachteleinrichtung (23, 24) als auf der Arbeitskonsole (3) aufgenommenem Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Spachteleinrichtung (23, 24) als an der Arbeitskonsole (3) befestigter Spachtelaufsatz als Ganzes gegenüber der Arbeitskonsole (3) um 90 Grad schwenkbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spachteleinrichtung aus einem ersten Spachtel (23) und aus einem Nachziehspachtel (24) gebildet ist, der mittels eines Kurzhubzylinders (25) in Querrichtung des Rohres aus- und einfahrbar ist.