DE8913402U1 - Prüfmanipulator - Google Patents

Description

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( \ 1 Siemens Aktiengesellschaft

Prüfmanipulator
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Manipulator zur Prüfung eines Rohres, insbesondere zur Prüfung der Außenwand eines Rohrstutzens, das durch eine Öffnung nur schwer zugänglich ist.

Aus der DE-OS 27 26 547 ist ein Prüfmanipulator zur Außenpr!«- fung der Rohranschlußnähte von Druckbehältern bekannt, bei dem an eines senkrechten Mast ein längs ysrfahrbarer Wagen mit einem Ausleger befestigt ist. Der Ausleger ist in der Horizontalen am Wagen verschiebbar. Am Ende des Auslegers ist ein schwenkbarer Prüfarm angelenkt, wobei dieser in einer dritten, senkrecht zu den beiden vorgenannten Richtungen stehende Achse schwenk- und verschiebbar ist. Zudem ist der Prüfarm um seine Längsachse drehbar. Das freie Ende des Prüfarmes trägt ein Prüfsystem , uas tuf der Oberfläche des zu prüfenden Rohres geführt wird. Fur 'He Bewegungen des Prüf mani pulators sind Antriebsmotoren vorgesehen. Durch die geforderte Vielfältigkeit an Freiheitsgraden ist eine umfangreiche Mechanik mit ausladenden Bauteilen erforderlich, so daß der Prüfmanipulator in engen Bereichen nicht einsetzbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Manipulator zur Prüfung eines Rohres bereitzustellen, der durch eine kleine Öffnung an das zu prüfende Rohr heranführbar ist, wobei die Anzahl der mechanischen Bauteile bei einer einfachen, schmalen Bauweise klein gehalten werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Manipulator zur Prüfung eines Rohres, insbesondere zur Prüfung der Außenwand eines Rohrstutzens, das durch eine Öffnung nur schwer zugänglich ist, mit einem an der Öffnung befestigbaren Grundkörpejc, an dem ein in seiner Längsrichtung in die Öffnung ein-

Wof 2 Doe / 09.11.1989

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I\ 1 führbarer, hohler Mast geführt ist, der an seinem freien, dem

f Rohr zugewandten Ende einen ausstellbaren Arm trägt, welcher

mit einem Prüf-, Meß- oder Inspektionswerkzeug versehen ist und über zwei senkrecht zur Längsachse des Mastes stehende 5 Schwenkachsen gelagert ist, wobei der Mast eine Aussparung hat,

aus der der Arm zur Prüfung des Rohres herausschwenkbar ist und

&idigr; in die er einschwenkbar ist, wenn der Mast in die Öffnung eingeführt oder aus ihr herausgeführt wird.

Auf diese Weise wird ein platzsparender Aufbau erzielt. Der Manipulator besteht dabei aus nur wenigen Teilen und ist daher besonders wartungsarm. Mit einem solchen Manipulator lassen sich insbesondere Rohrstutzen eines Reaktordruckbehälters prü- ) fen, deren Außenwandung nur durch kleine Inspektionsöffnungen zugänglich sind. Der Arbeitsraum um den Rohrstutzen kann beispielsweise durch das biologische Schild sehr eingeengt sein. Durch die schmale einfache Bauweise ist der Manipulator auch in kleine Inspektionsbereiche einführbar-

Es ist günstig, wenn der Grundkörper rohrförmig ausgebildet ist,

einen zu seiner Befestigung an der Öffnung dienenden Flansch i
^f aufweist, und der Mast im rohrförmigen Grundkörper geführt ist.

Dadurch ist eine besonders stabile Halterung des Manipulators in der Öffnung gegeben. Dies ist nichtig beim Auftreten von radialen Kräften am Ende des Mastes, insbesondere während des -\ Prüfvorganges. Darüberhinaus kann der Manipulator mit seinem ■' Arm durch Drehung «jes Flansches in der Öffnung um die Längsachse des Mastes geschwenkt v/erden.

Vorteilhafterweise ist zwischen dem Grundkörper und dem Mast eine Antriebseinrichtung für die Höhenverstellung des Mastes angeordnet, die eine Zahnstange mit Getriebe und ein über ein» Welle mit dem Getriebe verbundenes Antriebsrad umfaßt. Diese Ausführung des Manipulators ist in ihrem mechanischen Aufbau besonders einfach. Die Zahnstange kann dabei wahlweise am Grundkörper oder am Mast angeordnet sein, wobei die übrigen

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f 1 Bauteile dann jeweils auf dem anderen Element angeordnet sind.

Die Schwenkachsen des Armes können über je ein Kegelradgetriebe und eine Welle mit einem Antriebsrad am anderen Ende des Mastes verbunden sein. Auf diese Weise ist mit möglichst wenigen bewegten Teilen ein Antrieb des Armes gegeben. Die Verlagerung der Antriebe vom freien Ende des Mastes weg, wirkt sich günstig auf die Baugroße des Manipulators aus.

Vorzugsweise ist die eine Welle hohl, wobei die andere Welle von dieser umfaßt wird. Auf diese Weise ist ein sicherer Antrieb des Armes gegeben, wobei die Verwindungsfestigkeit der Wellen verbessert ist.

&Uacgr; 15 Die Erfindung wird nachstehend anhand 4es in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nähe.? erläutert. Es zeigen:

FIG 1 einen Längsschnitt durch einen an einem Rohrstutzen

angeordneten Manipulator, und
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FIG 2 einen Manipulator nach FIG 1 in einer Frontansicht.

In FIG 1 ist ein Manipulator 1 zu sehen, der in einer Öffnung 3 angeordnet ist. Die Öffnung 3 ist als Zugang zu einem Inspektionsbereich 5 ausgeführt, wobei der Inspektionsbereich 5 einem , an einem Behälter 7 angeordneten Rohrstutzen 9 zugeordnet ist. &ngr; Bei dem Behälter 7 kann es sich beispielsweise um einen Reaktordruckbehälter handeln. Üblicherweise sind, wie später in FIG 2 gezeigt, zu beiden Seiten des Rohrstutzens 9 je eine Öffnung 3, 44 vorgesehen» die einen Zugang zum Inspektionsbereich 5 erlauben.

Der Manipulator 1 weist an seinem oberen Ende einen an der Öffnung 3 befestigbaren Grundkörper 11 auf. Dieser ist im vorliegenden Ausföhrungsbeispiel rohrförmig ausgebildet. Zu seiner Befestigung an der Öffnung 3 weist der Grundkörper 11

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einen Flansch 13 auf, der mit einem Mittel zum Haltern des Manlpuliors 1 an der Öffnung 3 versehen ist. Dies kann beispielsweise wie dargestellt als Spannhebel 15 ausgeführt sein, die mit nicht näher dargestelltem Klemmittel den Grundkörper gegen die Wandung der Öffnung 3 einspannen. Es ist auch möglich eine Arretierung des G.tundkörpers 11 mit einem anderen Mittel zu erzielen, beispielsweise mit einer am Flansch 13 angeordneten Schraubverbindung.

Im Grundkörper 11 ist ein hohler Mast 17 geführt. Dieser ist in seiner Längsrichtung im rohrförmigen Grundkorper Ii geführt und in die Öffnung 3 einführbar. Der Mast 17 kann dabei aus einem Rohr hergestellt sein. An seinem freien, dein Rohrstutzen 9 zugewandten Ende ist am Mast 17 ein ausstellbarer Arm 19 angeordnet, der bevorzugt bogenförmig ist. Dieser ist über zwei senkrecht zur Längsachse des Mastes 17 stehende Schwenkachsen gelagert. Dazu weist der Arm 19 für die Schwenkachsen jeweils ein «kegelradgetriebe 21a„ 21 b auf, die jeweils über eine separate Welle 23 a, 23 b mit einem jeweils zugeordneten Antriebsrad 25 a, 25 b am anderen Ende des Mastes 17 verbunden sind. Auf diese Weise ist der Arm 19 fernbedienbar. Es ist auch möglich, statt der Antriebsräder 25 a, 25 b motorische Antriebe vorzusehen. Zweckmäßigerweise ist die eine Welle 23 b hohl und umfaßt dabei die andere Welle 23 a. Auf diese Weise ist eine platzsparende und stabile Ausführung für die Kraftübertragung von den Antriebsrädern 25 a, 25 b zum Arm 19 gegeben.

Der Mast 17 hat an seinem unteren Ende eine Aussparung 27 _r die zur Aufnahme des Armes 19 in seiner Transportposition dient.

Der Arm 19 ist nach Erreichen des Inspektions-bereiches 5 aus der Aussparung 27 herausschwenkbar* Durch die geschützte Lage des Armes 19 in der Aussparung 27 kann der Mast 17 mit dem Arm 19 sicher vor Beschädigung durch die Öffnung 3 in den Inspektionsbereich 5 eingeführt werden. Nachdem die Prüfarbeiten am Rohrstutzen 9 beendet sind, wird der Arm 19 wieder in seine Transportlage in die Aussparung 27 zurückschwenkt.

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( \ 1 Um den Mast 17 und damit auch den Arm 19 in der Höhe zu verstellen, ist zwischen dem Grundkörper 11 und dem Mast 17 eine Antriebseinrichtung angeordnet. Diese umfaßt eine Zahnstange 29, ein· Getriebe 31 und ein über eine Welle 33 mit dem Getriebe 31 verbundenes Antriebsrad. Auf diese Weise steht das Antriebsrad 35 in drehmomentschlüssigem Eingriff mit der Zahnstange Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zahnstange 29 am Grundkörper 11 und das Antriebsrad 35 am Mast 17 angeordnet, wobei eine umgekehrte Anbringung der Mittel auch möglich ist. 10

An seinem freien Ende trägt der Arm 19 ein nicht näher dargestelltes Prüf-, Meß-, oder Inspektionswerkzeug 37, das im weiteren Text als Werkzeug 37 bezeichnet ist. Dies kann bei-

O spielsweise ein Ultraschallprüfkopf, eine optische Kamera oder auch ein mechanisches Bearbeitungswerkzeug, insbesondere eine rotierende Bürste, sein. Das Werkzeug 37 ist über eine nicht näher dargestellte Leitung im Arm 19 und im Mast 17 mit einem Gerät zur Fernbedienung oder Auswertung verbunden. Ist der Manipulator 1 in der Öffnung 3 ausgerichtet und befestigt, so kann, mit den Antriebsrädern 35, 25 a, 25 b das Werkzeug auf der Oberfläche des Rohrstutzens 9 verfahren werden. Wie in der FIG 1 zu sehen ist kann in der gezeigten Lage des Armes ein oberer Bereich D am Rohrstutzen 9 von ca. einem viertel seines Umfanges vom Werkzeug 37 überstrichen werden. Um den us.teren Bereich E des Rohrstutzens 9 zu erreichen, muß der Arm 19

O nach unten weisen. Aufgrund des engen Inspektionsbereiches 5 kann es sein, daß ein Abschwenken des Armes 19 nicht möglich ist. Um den unteren Bereich des Rohrstutzens zu erreichen, wird derart verfahren, daß der Manipulator 1 aus der Öffnung heraus-30 genommen, und außerhalb der Öffnung der Arm 19 in eine nach unten weisende Position gebracht wird. Dies kann einerseits durch ein Umschwenken des Armes 19 erfolgen. Andererseits ist es auch ; möglich den Schwenkarm 19 mittels einer Schraubverbindung 39 an ; seiner Befestigung zu lösen um ihn dann um 180* gedreht wieder 35 zu befestigen. Auf diese Weise kann mit geringem mechanischen

Aufwand eine große Variabilität des Manipulators 1 erreicht

/~\ 1 werden.

In der FIG 2 ist der Manipulator I in einer Teil-Frontansicht gezeigt, wobei der Rohrstutzen 9 im Querschnitt zu sehen ist. In dieser Darstellung sind zwei Positionen des Arms 19 gezeigt. Die eine strichliert gezeichnete Position A entspricht dabei der in der FIG 1 gezeigten Postion, in der der obere Bereich D georüft werden kann. Dabei ist auch zu erkennen, daß der Arm 19 vorteiihafterweise mit einem Laufrad 41 auf der Oberfläche des Rohrstutzens 9 geführt ist. Bei dem gezeigten Werkzeug 37 handelt es sich um eir»en Motor mit aufgesetzter Bürste. Zusätzlich ist eine Kamera 43 zur optischen Prüfung der Oberfläche des Rohrstutzens 9 vorgesehen.

In der gezeigten Position B weist der Arm 19 eine Stellung auf, in der der untere Bereich E des Rohrstutzens 9 geprüft werden kann. Der Arm 19 ist hierzu außerhalb des Inspektionsbereichs 5, wie bereits oben beschrieben, in seine untere Prüflage gebracht worden. Mit den zwei gezeigten Lagen A und B des Armes 19 kann der Rohrstutzen 9 oder ein Rohr zur Hälfte seines Umfanges geprüft werden. Die andere Hälfte des Rohrstutzens 9 wird durch Einführen des Manipulators in die zweite Öffnung 44 auf der anderen Seite des Rohrstutzens 9 erreicht, wobei dann entsprechend den obigen Ausführungen die Prüfung des Rohrstutzens 9 weitergeführt wird.

Der Manipulator 1 zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau aus, wobei er in seiner Anwendung sehr variabel ist. Durch seine einfache Bauweise läßt er sich auch besonders kostengünstig herstellen. Weitere durch Kombination mit dem Stand der Technik erzielbare oder für den Fachmann naheliegende Ausführungen sind möglich. Dies betrifft insbesondere eine Ausgestaltung der Antriebe oder Variationen am Arm 19 oder am Werkzeug 37. Das Werkzeug 37 oder die Kamera 43 können beispielsweise mittels Bodenzöge fernbedienbar sein. Die Antriebe mit zugehörigen Getrieben sind vorzugsweise selbstsperrend aus-

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1 geführt, um ein Absinken des Mastes 17 oder des Armes 19 zu verhindern.

Claims (5)

/ 1 Schutzansprüche

1. Manipulator (1) zur Prüfung eines Rohres, insbesondere zur Prüfung der Außenwand eines Rohrstutzens (9), das durch eine

Öffnung (3) nur schwer zugänglich ist, mit einem an der Öffnung (3) befestigbaren Grundkörper (11), an dem ein in seiner Längsrichtung in die Öffnung (3) einführbarer, hohler Mast (17) geführt ist, der an seinem freien, dem Rohr zugewandten Ende einen ausstellbaren Arm (19) trägt, welcher mit einem Prüf-, Meßoder Inspektionswerkzeug (37) versehen und über zwei senkrecht zur Längsachse des Mastes (17) stehende Schwenkachsen gelagert ist, wobei der Mast eine Aussparung (27) hat, aus der der Arm (19) zur Prüfung des Rohres herausschwenkbar ist und In die er einschwenkbar ist, wenn der Mast (17) in die Öffnung (3) eingeführt oder aus ihr herausgeführt wird.

2. Manipulator nach Anspruch 1 bei dem der Grundkörper (11)
rohrförmig ausgebildet ist, einen zu seiner Befestigung an der Öffnung (3) dienenden Flansch (13) aufweist, und der Mast (17) im rohrförmigen Grundkörper (11) geführt ist.

3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zwischen dem
Grundkörper (11) und dem Mast (17) eine Antriebseinrichtung für die Höhenverstellung des Mastes (17) angeordnet ist, die eine Zahnstange (29) mit Getriebe (31) und ein über eine Welle (35) mit dem Getriebe (31) verbundenes Antriebsrad (35) umfaßt.

k. Manipulator nach einem der Anprüche 1 bis 3 bei dem die
Schwenkachsen des Armes (19) über je ein Kegelradgetriebe (21a, 2Ib) und eine Welle (23a, 23b) mit jeweils einem Antriebsrad
(25a, 25b) am anderen Ende des Mastes (17) verbunden sind.

5. Manipulator nach Anspruch 4 bei dem die eine Welle (23b)
hohl ist und die andere Welle (23a) umfaßt.