EP0186031A2 - Manipulatorkopf mit Schleifvorrichtung für Rohre oder Rohrleitungen - Google Patents

Manipulatorkopf mit Schleifvorrichtung für Rohre oder Rohrleitungen Download PDF

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EP0186031A2
EP0186031A2 EP85115660A EP85115660A EP0186031A2 EP 0186031 A2 EP0186031 A2 EP 0186031A2 EP 85115660 A EP85115660 A EP 85115660A EP 85115660 A EP85115660 A EP 85115660A EP 0186031 A2 EP0186031 A2 EP 0186031A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
manipulator head
grinding
drive
roller
base plate
Prior art date
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Application number
EP85115660A
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English (en)
French (fr)
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EP0186031B1 (de
EP0186031A3 (en
Inventor
Georg Gebald
Heinz Dipl.-Ing. Röhrich
Siegfried Förner
Clemens Dipl.-Ing. Dippold (Fh)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Kraftwerk Union AG
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Kraftwerk Union AG, Siemens AG filed Critical Kraftwerk Union AG
Publication of EP0186031A2 publication Critical patent/EP0186031A2/de
Publication of EP0186031A3 publication Critical patent/EP0186031A3/de
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Publication of EP0186031B1 publication Critical patent/EP0186031B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B21/00—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36—Single-purpose machines or devices
    • B24B5/40—Single-purpose machines or devices for grinding tubes internally

Definitions

  • the invention is in the field of service technology for pipe systems and is to be used in the structural design of a manipulator head which can be positioned remotely, alone or together with a manipulator vehicle, inside a pipe or a pipeline and for processing the inner surface of the pipe or pipeline with a Grinding device is equipped.
  • a known manipulator head of this type is coupled to a walking mechanism and consists essentially of two support flanges, which are provided with radially extendable clamping devices and with radially arranged guide elements for the rolling movement of the manipulator head, and furthermore from one that axially rigidly connects the two support flanges and rotates in the support flanges stored frame and from a grinding device attached to the frame.
  • a grinding wheel is provided as the actual grinding tool, the drive motor of which is mounted in a drive and bearing body.
  • the grinding device also has a drive device for the axial adjustment of the grinding device and an infeed drive for the radial fine adjustment of the grinding tool.
  • a rotary motor mounted on one support flange is provided for rotating the frame relative to the support flanges, while the connections for the supply lines of the various drive units are provided on the other support flange (EP-OS 0061078).
  • This known manipulator head has a relatively low grinding performance and must be controlled in a very complex manner for processing circular welds on pipe bends with pipelines that can only be driven on one side, if the circular path of the slowly rotated frame carrying the grinding device against the circular path of the weld seam is more or less is strongly inclined.
  • the invention has for its object to equip the manipulator head so that a grinding belt can be used to increase the grinding performance and that such positioning of the grinding device is guaranteed even with pipelines that can be driven on pipe bends that this describes a circular path when rotating around the axis of the manipulator head on the circumference of the pipe or the pipeline.
  • the grinding device can be moved quickly into the respective grinding position after the manipulator head has been fixed in the pipe or the pipeline with the aid of the base carriage and the carrier carriage.
  • the arrangement of the grinding device outside the two support flanges and the arrangement of connections for the supply lines at both ends of the manipulator head further ensure that the manipulator head can be positioned on pipe bends even with pipelines that can be driven on on one side, so that both support flanges are always in a straight line Section of the pipeline.
  • the use of a sanding belt as the actual sanding tool also results in the high sanding performance.
  • the arrangement of the grinding device outside of the two support flanges also ensures simple and quick change of the grinding belt.
  • the fine adjustment of the sanding belt into the respective sanding position takes place - as already mentioned - with the help of a sanding roller.
  • This is expediently mounted on a support arm which is in engagement with a spindle nut guided on a threaded spindle.
  • the threaded spindle is coupled to the infeed drive mounted on the base plate via a toothed belt drive and an angular drive.
  • the drive roller of the sanding belt engages with the pinion of the drive motor mounted in the base plate via a toothed belt.
  • the tensioning roller is, moreover, pivotably and adjustably mounted in a fork-shaped holder, which in turn is arranged spring-loaded by means of two guide bolts in a guide fastened to the base plate
  • the guide rollers of the sanding belt are arranged on a separate carrier plate, which in turn is attached to the base plate via spacer sleeves. It is advisable to arrange the guide rollers with the grinding belt on the side of the carrier plate facing the support flange and the spring-loaded guide parts of the tensioning roller and the feed device for the grinding roller on the side of the carrier plate facing away from the support flange.
  • the base plate provided with the carrier plate has a plurality of fixing points, which are staggered transversely to the manipulator head, for fixing the spacer sleeves of the carrier plate, in order to compensate for different distances between them in the Base plate fixedly arranged pinion of the drive motor and the drive roller of the grinding belt, the toothed belt which is in engagement with the drive roller of the grinding belt is guided over a tensioning roller which is mounted displaceably in the base plate.
  • the manipulator head is provided with connections for the supply lines both at one end and at the other end. This enables the manipulator head to be moved backwards and forwards into a pipeline. While the connections at one end of the manipulator head are provided on a support flange, the connections at the other end of the manipulator head are provided on the mentioned bracket. The two connections are expediently connected to one another electrically and / or pneumatically via T-branches.
  • FIG. 1 shows a cross section and FIG. 2 shows a top view with half section of the overall construction
  • FIGS. 3 and 4 show two different end views of the end of the manipulator head carrying the grinding device
  • FIG. 5 shows a cross section through the base and the carrier slide
  • FIG. 6 shows the drive device for the axial displacement of the base slide.
  • a support plate 5 is connected to the support flange 2, on which the connections (not shown in more detail) for the supply lines of the various drive units are provided.
  • the frame 10 rotatably mounted in the support flanges consists of the two bearing flanges 11 and 12 and three spacer sleeves 13 with associated clamping bolts 14.
  • the bearing flange 11 is mounted in a counter flange 6 of the support flange 1 by means of the ball bearing 7, while the bearing flange 12 by means of the ball bearings 8 is mounted directly in the support flange 2.
  • the two bearing flanges 11 and 12 are kept at a distance by means of the spacer sleeves 13, the clamping bolts 14 being guided through these spacer sleeves.
  • a base slide 15 is arranged between the bearing flanges 11 and 12 and is guided on the spacer sleeves 13.
  • This approximately ring-shaped base carriage which is open at the bottom, carries the carrier carriage 16, which is guided by means of the two guide bolts 17.
  • a spindle traveling nut drive 18 in accordance with whose threaded spindle is mounted in the bearing flanges 11 and 12, 19 and the traveling nut or spindle nut 20 in the base carriage 1 5 is mounted.
  • the threaded spindle 19 is driven via a toothed belt 21 by the electric motor 22, which is attached to the bearing flange 12.
  • the carrier slide 16 is arranged to be displaceable transversely to the base slide 15 and thus along a diagonal of the manipulator head.
  • two reciprocating piston drives 23 are provided, which are connected between the base slide 15 and the support slide 16.
  • the lifting pistons 24 of these drives are fixed to the base slide, while the lifting cylinders 25 are attached to the carrier slide.
  • the rotary motor 26 is provided, which is attached to the bearing flange 12 and engages with its pinion 27 in a ring gear 9 fastened to the support flange 2
  • the grinding device 30 consists essentially of the drive motor 31 in the form of an air turbine, of the grinding belt 32 with three guide rollers 33, 3 4 and 35 and of additional devices for tensioning the grinding belt, for the radial fine adjustment of the grinding belt and for adaptation fine adjustment to different pipe diameters.
  • the drive motor 3 1 is fixed with its housing 36 centrally in the carrier slide 16 by means of the screws 29.
  • the base plate 38 on which the guide rollers of the grinding belt and the additional devices are arranged, is fastened to the housing 36 via a tubular sleeve 37.
  • the tubular sleeve 37 extends through the support flange 1, so that the base plate 38 is arranged on the outside of the support flange 1 parallel to this.
  • a coupling 39 for coupling the drive motor 31 to the drive shaft 40, which carries the pinion 41 at its other end
  • the grinding belt 32 provided as the actual grinding tool is guided over three guide rollers which are arranged in a triangle.
  • the guide roller 33 serves as the drive roller, the guide roller 34 as the tensioning roller and the guide roller 35 as the grinding roller.
  • These guide rollers are mounted on a separate support plate 42 which is fastened via three spacers 4 3 to the base plate 38 parallel thereto. This attachment is carried out with dowel screws 44 which engage in corresponding threaded bores 4 5 (FIG. 4) in the base plate 38.
  • the guide rollers 33, 34 and 35 of the grinding belt 32 are located on the side of the carrier plate 42 facing the support flange 1.
  • the drive roller 33 is in engagement with the pinion 41 via a flanged gear 46 and a toothed belt 47.
  • the tensioning roller 34 of the grinding belt 32 is located at one end of a two-armed lever 48 which is mounted in a fork-shaped holder 49. In this grip, an adjustable stop 50 forms a contact point for the other end of the lever 48.
  • the tracking of the sanding belt on the slightly spherical guide rollers is set - the holder 49 can be moved in a spring-loaded manner parallel to the carrier plate 42, for which purpose two guide bolts 51 , a guide housing 52 and a pressure piece 54 under the action of a compression spring 53 are provided.
  • the guide housing 52 is part of a housing 80 which is fastened to the side of the carrier plate 42 facing away from the manipulator head.
  • the grinding roller 35 with which the grinding belt 32 is pressed onto the respective grinding point, is provided with a fine feed, which consists of an electric motor as a feed drive, an angular drive, a toothed belt drive and a traveling nut spindle drive.
  • the electric motor 55 and the gearbox are located on a frame 56, which is seated on the housing 80, on the side facing away from the manipulator head.
  • the fine adjustment of the grinding roller 35 takes place in the direction of the diagonal displacement of the carrier slide 16 in the frame 10.
  • the output axis of the angular drive consisting of the bevel gears 57 and 58 runs parallel to the guide bolts 17.
  • a bevel gear 59 is coupled to the bevel gear 58 a toothed belt 60 and a counter gear 61 drives the threaded spindle 62.
  • the threaded spindle 62 is mounted in the housing 80 and engages in the traveling nut 63.
  • the traveling nut 63 is coupled to a guide piece 81, which in turn is provided with a support arm 64 for the grinding roller 35 which extends through the carrier plate 42.
  • the guide piece 81 slides along two guide bolts 82 which are arranged on both sides of the threaded spindle 62 in the housing 80.
  • the feeler roller 65 is provided on the circumference of the base plate 38 in the direction of displacement of the grinding roller 35.
  • the carrier plate 42 can be attached to the base plate 38 at different positions.
  • a plurality of threaded bores 45 ′ which are staggered transversely to the manipulator head, are provided in the base plate 38 for each fitting screw 44 .
  • the toothed belt 47 is guided over the tension roller 66, which in turn is slidably fastened in the base plate on a circular arc 67 concentric with the axis of the pinion 41.
  • supply lines are connected to the manipulator head, which supply lines are expediently fed to the manipulator head in its longitudinal axis. These supply lines are continued within the manipulator head, plug connections being expediently used, both for the electrical and for the pneumatic or hydraulic lines.
  • 1 shows, for example, the air connection 68 for the drive motor 31, to which a hose 69 is connected by means of the quick coupling 70.
  • 2 shows compressed air connections 71 for the reciprocating piston drives 23. All supply lines provided within the manipulator head end at plug-in devices, not shown, which are attached to the holding plate 5.
  • a second connection system is provided for the supply lines.
  • a holding bracket 72 is fastened to the base plate 38, which grips over the actual grinding tool and extends into the axis of the manipulator head.
  • the plug connections are provided for the supply lines. From there, the supply lines lead as T-shaped branches to the actual connection points on the respective drive unit.
  • Such a T-shaped branch for the drive motor 3 1 in the present case consists of the air hose 74, the air connection 75, the air hose 76 and the actual branch piece 77.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Zum Positionieren und Betreiben einer Bandschleifvorrichtung im Innern einer Rohrleitung ist ein Manipulatorkopf vorgesehen, der auf einem zwischen zwei Stützflanschen (1,2) drehbar gelagerten Rahmen (10) die Schleifvorrichtung (30) trägt. In diesem Rahmen (10) ist der Antriebsmotor (31) der Schleifvorrichtung mittels Schlitten (15, 16) axial und diagonal verschiebbar gelagert. Mit dem diagonal verschiebbaren Schlitten (16) ist eine Grundplatte (38) verbunden, auf der eine Antriebsrolle (33), eine Spannrolle (34) und eine mit der radialen Feinzustellung (55 bis 64) versehene Schleifrolle (35) zur Führung des Schleifbandes (32) gelagert sind. Die Grundplatte (38) befindet sich außerhalb der beiden Stützflansche. Anschlüsse für die Versorgungsleitungen der Antriebseinrichtungen des Manipulatorkopfes sind an beiden Enden des Manipulatorkopfes vorgesehen. Hierzu ist an dem der Schleifvorrichtung benachbarten Stützflansch (1) ein Halbebügel (72) angeordnet, der das eigentliche Schleifwerkzeug übergreift und bis in die die Achse des Manipulatorkopfes reicht.

Description

  • Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Service-Technik für Rohranlagen und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung eines Manipulatorkopfes anzuwenden, der fembedient allein oder gemeinsam mit einem Manipulatorfahrzeug im Innem eines Rohres oder einer Rohrleitung positionierbar und zur Bearbeitung der Innenoberfläche des Rohres oder der Rohrleitung mit einer Schleifvorrichtung bestückt ist.
  • Ein bekannter Manipulatorkopf dieser Art ist mit einem Schreitwerk gekoppelt und besteht im wesentlichen aus zwei Stützflanschen, die mit radial ausfahrbaren Klemmvorrichtungen und mit radial angeordneten Fürhrungselementen zur rollenden Fortbewegung des Manipulatorkopfes versehen sind, weiterhin aus einem die beiden Stützffansche axial starr verbindenden, in den Stützflanschen drehbar gelagerten Rahmen und aus einer an dem Rahmen befestigten Schleifvorrichtung. Als eigentliches Schleifwerkzeug ist eine Schleifscheibe vorgesehen, deren Antriebsmotor in einem Antriebs- und Lagerkörper gelagert ist. Die Schleifvorrichtung weist femer eine Antriebseinrichtung zur Axialverstellung der Schleifvorrichtung und einen Zustellantrieb zur radialen Feinzustellung des Schleifwerkzeuges auf. Weiterhin ist zum Drehen des Rahmens relativ zu den Stützflanschen ein an dem einen Stützflansch gelagerter Rundlaufmotor vorgesehen, während an dem anderen Stützflansch die Anschlüsse für die Versorgungsleitungen der verschiedenen Antriebsaggregate vorgesehen sind (EP-OS 0061078). - Dieser bekannte Manipulatorkopf weist eine relativ geringe Schleifleistung auf und muß zur Bearbeitung von Rundschweißnähten an Rohrkrümmungen bei nur einseitig befahrbaren Rohrleitungen dann in sehr aufwendiger Weise gesteuert werden, wenn die Kreisbahn des langsam gedrehten, die Schleifvorrichtung tragenden Rahmens gegen die Kreisbahn der Schweißnaht mehr oder weniger stark geneigt ist.
  • Ausgehend von einem Manipulatorkopf mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Manipulatorkopf so auszugestatten, daß zur Erhöhung der Schleifleistung ein Schleifband eingesetzt werden kann und daß auch bei einseitig befahrbaren Rohrleitungen an Rohrkrümmungen eine solche Positionierung der Schleifvorrichtung gewährleistet ist, daß diese bei Drehung um die Achse des Manipulatorkopfes am Umfang des Rohres bzw. der Rohrleitung eine Kreisbahn beschreibt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind folgende Maßnahmen vorgesehen:
    • a) Der Rahmen wird von zwei Lagerflanschen gebildet, die über Abstandshülsen und Spannbolzen miteinander verspannt sind;
    • b) auf den Abstandshülsen ist ein axial zum Manipulatorkopf verfahrbarer Basisschlitten geführt, in dem die Spindelmutter einer an den Lagerflanschen gelagerten, angetriebenen Gewindespindel gelagert ist;
    • c) an dem Basisschlitten ist ein Trägerschlitten gelagert, der in Richtung einer Diagonalen des Manipulatorkopfes verfahrbar ist und mittig. den axial angeordneten Antriebsmotor für das eigentliche Schleifwerkzeug trägt;
    • d) an dem Trägerschlitten ist über eine Rohrhülse eine Grundplatte parallel zum Stützflansch befestigt, wobei die Rohrhülse konzentrisch zur Motorachse geführt ist und den von Anschlüssen für die Versorgungsleitung freien Stützflansch durchdringt
    • e) auf der Grundplatte ist das eigentliche Schleifwerkzeug in Form eines angetriebenen Schleifbandes angeordnet, wobei das Schleifband über drei Rollen geführt ist, von denen die erste als Antriebsrolle, die zweite als Spannrolle und die dritte als mit der Feinzustellung versehene Schleifrolle ausgebildet ist;
    • f) an der Grundplatte ist ein das eigentliche Schleifwerkzeug übergreifender, bis in die Achse des Manipulatorkopfes reichender Hattebügel befestigt, an dem ebenfalls Anschlüsse für die Versorgungsleitungen vorgesehen sind.
  • Bei einem derart ausgestalteten Manipulatorkopf ist zunächst gewährleistet daß die Schleifvorrichtung nach der Fixierung des Manipulatorkopfes in dem Rohr oder der Rohrleitung mit Hilfe des Basisschlittens und des Trägerschlittens zügig in die jeweilige Schleifposition gefahren werden kann. Durch die Anordnung der Schleifvorhchtung außerhalb der beiden Stützflansche und durch die Anordnung von Anschlüssen für die Versorgungsleitungen an beiden Enden des Manipulatorkopfes ist weiterhin sichergestellt, daß der Manipulatorkopf auch bei einseitig befahrbaren Rohrleitungen an Rohrkrümmungen so positioniert werden kann, daß sich beide Stützflansche immer in einem geradlinigen Abschnitt der Rohrleitung befinden. Die Verwendung eines Schleifbandes als eigentliches Schleifwerkzeug bedingt im übrigen die hohe Schleifleistung. Dabei gewährleistet die Anordnung der Schleifvorrichtung außerhalb der beiden Stützflansche auch einen einfachen und schnellen Schleifbandwechsel.
  • Für den Antrieb des zwischen den Stützflanschen axial verfahrbaren Basisschlittens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Gewindespindel über einen Zahnriemen von einem Elektromotor anzutreiben. Zum Antrieb des Trägerschlittens in Richtung einer Diagonalen des Manipulatorkopfes ist es dagegen zweckmäßig, den Trägerschlitten mit einem sich am Basisschlitten abstützenden Hubkolbenantrieb zu versehen. Dabei empfiehlt es sich, am Außenumfang der die Schleifvorrichtung tragenden Grundplatte in Richtung der Diagonalen eine Tastrolle anzuordnen, über die der Antrieb des Trägerschlittens bei Anschlag der Tastrolle an der Rohrwandung gestoppt wird.
  • Die Feinzustellung des Schleifbandes in die jeweilige Schleifposition erfolgt - wie bereits erwähnt - mit Hilfe einer Schleifrolle. Diese ist zweckmäßig auf einem Tragarm gelagert, der mit einer auf einer Gewindespindel geführten Spindelmutter in Eingriff steht. Mit Rücksicht auf eine möglichst kompakte Ausgestaltung der Antriebseinrichtung für die Feinzustellung ist dabei die Gewindespindel über einen Zahnriementrieb und einen Winkeltrieb mit dem an der Grundplatte gelagerten Zustellantrieb gekoppelt.
  • Weiterhin im Interesse einer möglichst kompakten Ausgestattung der Antriebseinrichtung für das Schleifband ist die Antriebsrolle des Schleifbandes über einen Zahnriemen mit dem in der Grundplatte gelagerten Ritzel des Antriebsmotors in Eingriff. Zur Anpassung der Führungsbahn des Schleifbandes an die durch die jeweilige Feinzustellung gegebene Position der Schleifrolle ist im übrigen die Spannrolle in einer gabelförmigen Halterung schwenk- und justierbar gelagert, die ihrerseits mittels zweier Führungsbolzen in einer an der Grundplatte befestigten Führung federbelastet angeordnet ist
  • Zur Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus der Schieifvorrichtung und zur Erleichterung des Schleifbandwechsels empfiehlt es sich, die Führungsrollen des Schleifbandes auf einer gesonderten Trägerplatte anzuordnen, die ihrerseits über Distanzhülsen an der Grundplatte befestigt ist. Dabei empfiehlt es sich, die Führungsrollen mit dem Schleifband auf der dem Stützflansch zugewandten Seite der Trägerplatte und die federbelasteten Führungsteile der Spannrolle sowie die Zustelleinrichtung für die Schleifrolle auf der dem Stützflansch abgewandten Seite der Trägerplatte anzuordnen.
  • Zur Anpassung des Manipulatorkopfes und damit auch der Schleifvorrichtung an unterschiedliche Rohrdurchmesser ist es im übrigen von Vorteil, wenn die mit der Trägerplatte versehene Grundplatte mehrere quer zum Manipulatorkopf gestaffelt angeordnete Fixierungspunkte zur Fixierung der Distanzhülsen der Trägerplatte aufweist, wobei zum Ausgleich unterschiedlicher Abstände zwischen dem in der Grundplatte fest angeordneten Ritzel des Antriebsmotors und der Antriebsrolle des Schleifbandes der mit der Antriebsrolle des Schleifbandes in Eingriff stehende Zahnriemen über eine Spannrolle geführt ist, die in der Grundplatte verschiebbar gelagert ist.
  • Wie bereits erwähnt, ist der Manipulatorkopf sowohl an seinem einen Ende als auch am anderen Ende mit Anschlüssen für die Versorgungsleitungen versehen. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, den Manipulatorkopf sowohl rückwärts als auch vorwärts in eine Rohrleitung einzufahren. Während die Anschlüsse an dem einen Ende des Manipulatorkopfes an einem Stützflansch vorgesehen sind, sind die Anschlüsse an dem anderen Ende des Manipulatorkopfes an dem erwähnten Haltebügel vorgesehen. Die beiden Anschlüsse stehen zweckmäßig über T-Abzweige elektrisch und/oder pneumatisch miteinander in Verbindung.
  • Ein Ausführungsbeispiel des neuen Manipulatorkopfes ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen die Figur 1 einen Querschnitt und Figur 2 eine Draufsicht mit Halbschnitt der Gesamtkonstruktion, die Figuren 3 und 4 zwei unterschiedliche Stirnansichten auf das die Schleifvorrichtung tragende Ende des Manipulatorkopfes, Figur 5 einen Querschnitt durch den Basis- und den Trägerschlitten und Figur 6 die Antriebseinrichtung für die Axialverschiebung des Basischlittens.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen in Anlehnung an die aus der EP-OS 0061078 bekannte Konstruktion einen Manipulatorkopf, der aus folgenden wesentlichen Baugruppen besteht:
    • 1. den Stützflanschen 1 und 2, die gemäß der bekannten Konstruktion mit radial ausfahrbaren Klemmvorrichtungen 3 und mit Führungselementen 4 zur rollenden Fortbewegung des Manipulatorkopfes versehen sind.
    • 2. Dem Rahmen 10, der die beiden Stützflansche 1 und 2 starr miteinander verbindet und der drehbar in diesen Stützflanschen gelagert ist.
    • 3. Der Schleifvorrichtung 30, die in dem Rahmen 10 axial und radial verschiebbar gelagert ist und als eigentliches Schleifwerkzeug das Schleifband 32 trägt.
  • Mit dem Stützflansch 2 ist eine Halteplatte 5 verbunden, an der die nicht näher dargestellten Anschlüsse für die Versorgungsleitungen der verschiedenen Antriebsaggregate vorgesehen sind.
  • Der in den Stützflanschen drehbar gelagerte Rahmen 10 besteht aus den beiden Lagerflanschen 11 und 12 und drei Abstandshülen 13 mit zugehörigen Spannbolzen 14. Der Lagerflansch 11 ist dabei in einem Gegenflansch 6 des Stützflansches 1 mittels des Kugellagers 7 gelagert, während der Lagerflansch 12 mittels der Kugellager 8 direkt im Stützflansch 2 gelagert ist. Die beiden Lagerflansche 11 und 12 werden mittels der Abstandhülsen 13 auf Abstand gehalten, wobei die Spannbolzen 14 durch diese Abstandshülsen hindurch geführt sind.
  • Unter Berücksichtigung von Figur 5 ist zwischen den Lagerflanschen 11 und 12 ein Basisschlitten 15 angeordnet, der auf den Abstandshülen 13 geführt ist. Dieser etwa ringförmig ausgebildete, nach unten offene Basisschlitten trägt den Trägerschlitten 16, der mittels der beiden Führungsbolzen 17 geführt ist. - Zur axialen Verschiebung des Basisschlittens 15 längs der Abstandshülsen 13 ist gemäß Figur 6 ein Spindel-Wandermutter-Antrieb 18 vorgesehen, dessen Gewindespindel 19 in den Lagerflanschen 11 und 12 gelagert ist und dessen Wandermutter bzw. Spindelmutter 20 im Basisschlitten 15 gelagert ist. Die Gewindespindel 19 wird dabei über einen Zahnriemen 21 von dem Elektromotor 22 angetrieben, der am Lagerflansch 12 befestigt ist.
  • Der Trägerschlitten 16 ist quer zum Basisschlitten 15 und damit längs einer Diagonalen des Manipulatorkopfes verschiebbar angeordnet. Hierzu sind zwei Hubkolbenantriebe 23 vorgesehen, die zwischen den Basisschlitten 15 und den Trägerschlitten 16 geschaltet sind. Die Hubkolben 24 dieser Antriebe sind am Basisschlitten fixiert, während die Hubzylinder 25 am Trägerschlitten befestigt sind.
  • Zur Drehung des Rahmens 10 und damit auch des Basisschlittens und des Trägerschlittens um die Manipulatorachse ist im übrigen der Rundlaufmotor 26 vorgesehen, der am Lagerflansch 12 befestigt ist und mit seinem Ritzel 27 in einen am Stützflansch 2 befestigten Zahnkranz 9 eingreift
  • Die Schleifvorrichtung 30 besteht gemäß den Figuren 1 bis 4 im wesentlichen aus dem Antriebsmotor 31 in Form einer Luftturbine, aus dem Schleifband 32 mit drei Führungsrollen 33, 34 und 35 und aus Zusatzeinrichtungen zur Spannung des Schleifbandes, zur radialen Feinzustellung des Schleifbandes und zur Anpassung der Feinzustellung an unterschiedliche Rohrdurchmesser.
  • Der Antriebsmotor 31 ist mit seinem Gehäuse 36 mittig in dem Trägerschlitten 16 mittels der Schrauben 29 fixiert. An dem Gehäuse 36 ist über eine Rohrhülse 37 die Grundplatte 38 befestigt, auf welcher die Führungsrollen des Schleifbandes und die Zusatzeinrichtungen angeordnet sind. Die Rohrhülse 37 erstreckt sich dabei durch den Stützflansch 1 hindurch, so daß die Grundplatte 38 auf der Außenseite des Stützflansches 1 parallel zu diesem angeordnet ist. In der Rohrhülse 37 befindet sich eine Kupplung 39 zur Kopplung des Antriebsmotors 31 mit der Antriebswelle 40, die an ihrem anderen Ende das Ritzel 41 trägt
  • Das als eigentliches Schleifwerkzeug vorgesehene Schleifband 32 ist über drei Führungsrollen geführt, die im Dreieck angeordnet sind. Dabei dient die Führungsrolle 33 als Antriebsrolle, die Führungsrolle 34 als Spannrolle und die Führungsrolle 35 als Schleifrolle. Diese Führungsrollen sind auf einer gesondertem Trägerplatte 42 gelagert, welche über drei Distanzhülsen 43 an der Grundplatte 38 parallel zu dieser befestigt ist. Diese Befestigung erfolgt mit Passschrauben 44, die in entsprechende Gewindebohrungen 45 (Figur 4) in der Grundplatte 38 eingreifen.
  • Die Führungsrollen 33, 34 und 35 des Schleifbandes 32 befinden sich auf der dem Stützflansch 1 zugekehrten Seite der Trägerplatte 42. Dabei steht die Antriebsrolle 33 über ein angeflanschtes Zahnrad 46 und einen Zahnriemen 47 in Eingriff mit dem Ritzel 41. - Die Spannrolle 34 des Schleifbandes 32 befindet sich an dem einen Ende eines zweiarmigen Hebels 48, der in einer gabelförmigen Halterung 49 gelagert ist. In dieser Hafterung bildet ein verstellbarer Anschlag 50 einen Anlagepunkt für das andere Ende des Hebels 48. Mit Hilfe dieses Anschlags wird die Spurhaltigkeit des Schleifbandes auf den leicht ballig geformten Führungsrollen eingestellt - Die Halterung 49 ist parallel zur Trägerplatte 42 federbelastet verschiebbar, wozu zwei Führungsbolzen 51, ein Führungsgehäuse 52 und ein unter der Einwirkung einer Druckfeder 53 stehendes Druckstück 54 vorgesehen sind. Dabei ist das Führungsgehäuse 52 Teil eines Gehäuses 80, das an der dem Manipulatorkopf abgewandten Seite der Trägerplatte 42 befestigt.
  • Die Schleifrolle 35, mit der das Schleifband 32 an die jeweilige Schleifstelle angedrückt wird, ist mit einer Feinzustellung versehen, die aus einem Elektromotor als Zustellantrieb, einem Winkeltrieb, einem Zahnriementrieb und einem Wandermutter-Spindelantrieb besteht. Der Elektromotor 55 und die Getriebe befinden sich dabei auf einem Rahmen 56, der auf dem Gehäuse 80 aufsitzt, und zwar auf der dem Manipulatorkopf abgewandten Seite. Die Feinzustellung der Schleifrolle 35 erfolgt in Richtung der DiagonaJverschiebung des Trägerschlittens 16 im Rahmen 10. Zu diesem Zweck verläuft die Abtriebsachse des aus den Kegelrädem 57 und 58 bestehenden Winkeltriebes parallel zu den Führungsbolzen 17. Mit dem Kegelrad 58 ist ein Zahnrad 59 gekoppelt, das über einen Zahnriemen 60 und ein Gegenzahnrad 61 die Gewindespindel 62 antreibt Die Gewindespindel 62 ist in dem Gehäuse 80 gelagert und greift in die Wandermutter 63 ein. Die Wandermutter 63 ist mit einem Führungsstück 81 gekoppelt, das seinerseits mit einem die Trägerplatte 42 durchgreifenden Tragarm 64 für die Schleifrolle 35 versehen ist. Das Führungsstück 81 gleitet längs zweier Führungsbolzen 82, die beidseits der Gewindespindel 62 in dem Gehäuse 80 angeordnet sind.
  • Zur Begrenzung des Radialvorschubs des Trägerschlittens 16 ist am Umfang der Grundplatte 38 in Verschieberichtung der Schleifrolle 35 die Tastrolle 65 vorgesehen.
  • Zur Anpassung der Schleifvorrichtung an unterschiedliche Rohrdurchmesser kann die Trägerplatte 42 an der Grundplatte 38 an unterschiedlichen Positionen befestigt werden. Hierzu sind in der Grundplatte 38 für jede Passchraube 44 mehrere quer zum Manipulatorkopf gestaffelt angeordnete Gewindebohrungen 45' vorgesehen. Um dabei unterschiedliche Abstände zwischen der der Grundplatte 38 fest zugeordneten Antriebsrolle 33 und dem Ritzel 41 auszugleichen, ist der Zahnriemen 47 über die Spannrolle 66 geführt, die ihrerseits in der Grundplatte auf einem zur Achse des Ritzels 41 konzentrischen Kreisbogen 67 verschiebbar befestigt ist.
  • Zur Energieversorgung der verschiedenen Antriebsaggregate des Manipulatorkopfes werden an den Manipulatorkopf Versorgungsleitungen angeschlossen, die dem Manipulatorkopf zweckmäßig in dessen Längsachse zugeführt werden. Diese Versorgungsleitungen finden innerhalb des Manipulatorkopfes ihre Fortsetzung, wobei zweckmäßig Steckverbindungen zum Einsatz kommen, und zwar sowohl für die elektrischen als auch für die pneumatischen oder hydraulischen Leitungen. In Figur 1 ist beispielsweise der Luftanschluß 68 für den Antriebsmotor 31 dargestellt, an den ein Schlauch 69 mittels der Schnellkupplung 70 angeschlossen ist. In Figur 2 sind Druckluftanschlüsse 71 für die Hubkolbenantriebe 23 dargestellt. Alle innerhalb des Manipulatorkopfes vorgesehenen Versorgungsleitungen enden an nicht näher dargestellten Steckeinrichtungen, die an der Halteplatte 5 befestigt sind.
  • Um den Manipulatorkopf auch rückwärts in eine Rohrleitung einfahren zu können, ist ein zweites Anschlußsystem für die Versorgungsleitungen vorgesehen. Hierzu ist gemäß Figur 1 an der Grundplatte 38 ein Haltebügel 72 befestigt, der das eigentliche Schleifwerkzeug übergreift und bis in die Achse des Manipulatorkopfes reicht. Am flanschförmig gestalteten freien Ende 73 dieses Haltebügels sind die nicht näher dargestellten Steckverbindungen für die Versorgungsleitungen vorgesehen. Von dort führen die Versorgungsfeitungen als T-förmige Abzweigungen zu den eigentlichen Anschlußstellen am jeweiligen Antriebsaggregat. Eine solche T-förmige Abzweigung besteht für den Antriebsmotor 31 im vorliegenden Fall aus dem Luftschlauch 74, dem Luftanschluß 75, dem Luftschlauch 76 und dem eigentlichen Abzweigstück 77.

Claims (12)

1. Manipulatorkopf zum fembedienten Positionieren und Betreiben einer Schleifvorrichtung im Inneren eines Rohres oder einer Rohrleitung, bestehend
- aus zwei mit radial ausfahrbaren Klemmvorrichtungen und mit radial angeordneten Führungselementen zur rollenden Fortbewegung des Manipulatorkopfes versehen stützflanschen (1,2),
- aus einem die beiden Stützflansche axial starr verbindenden, in den Stützflanschen drehbar gelagerten Rahmen (10)
- und aus einer an dem Rahmen befestigen Schleifvorrichtung (30),
wobei die Schleifvorrichtung
- einen Antriebs- und Lagerkörper für das mit einem Antriebsmotor (31) versehene, eigentliche Schleifwerkzeug,
- eine Antriebseinrichtung (18) zur Axialverstellung der Schleifvorrichtung
- und einen Zustellantrieb (55-63) zur radialen Feinzustellung des Schleifwerkzeuges aufweist,
wobei weiterhin
- ein Motor (26) zum Drehen des Rahmens relativ zu den Stützflanschen vorgesehen ist
- und an dem einen
Stützflansch Anschlüsse (5) für die Versorgungsleitungen der verschiedenen Antriebsaggregate vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
a) daß der Rahmen (10) von zwei Lagerflanschen (11,12) gebildet wird, die über Abstandshülsen (13) und Spannbolzen (14) miteinander verspannt sind,
b) daß auf den Abstandshülsen (13) ein axial zum Manipulatorkopf verfahrbarer Basisschlitten (15) gefürt ist, in dem die Spindelmutter (20) einer an den Lagerflanschen gelagerten, angetriebenen Gewindespindel (19) gelagert ist,
c) daß an dem Basisschlitten (15) ein Trägerschlitten (16) gelagert ist, der in Richtung einer Diagonalen des Manipulatorkopfes verfahrbar ist und mittig den axial angeordneten Antriebsmotor (31) für das eigentliche Schleifwerkzeug trägt,
d) daß an dem Trägerschlitten (16) über eine Rohrhülse (37) eine Grundplatte (38) parallel zum Stützflansch (1) befestigt ist, wobei die Rohrhülse konzentrisch zur Motorachse geführt ist und den von Anschlüssen für die Versorgungsleitungen freien Stützflansch (1) durchdringt,
e) daß auf der Grundplatte (38) das eigentliche Schleifwerkzeug in Form eines angetriebenen Schleifbandes (32) angeordnet ist, wobei das Schleifband über drei Führungsrollen geführt ist, von denen die erste als Antriebsrolle (33), die zweite als Spannrolle (34) und die dritte als mit der Feinzustellung versehene Schleifrolle (35) ausgebildet ist,
f) und daß an der Grundplatte (38) ein das eigentliche Schleifwerkzeug übergreifender, bis in die Achse des Manipulatorkopfes reichender Haltebügel (72) befestigt ist, an dem ebenfalls Anschlüsse für die Versorgungsleitungen vorgesehen sind.
2. Manipulatorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (19) über einen Zahnriemen (21) von einem Elektromotor (22) angetrieben ist.
3. Manipulatorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerschlitten (16) mit einem sich am Basisschlitten (15) abstützenden Hubkolbenantrieb (23) versehen ist
4. Manipulatorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrolle (33) des Schleifbandes über einem Zahnriemen (47) mit dem in der Grundplatte
(38) gelagerten Ritzel (41) des Antriebsmotors (31) in Eingriff steht
5. Manipulatorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannrolle (34) in einer gabelförmigen Halterung (49) schwenk- und justierbar gelagert ist, die ihrerseits mittels zweier Fürungsbolzen (51) in einer an der Grundplatte (38) befestigten Fürung (52) federbelastet (53,54) angeordnet ist.
6. Manipulatorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifrolle (35) auf einem Tragarm (64) gelagert ist, der mit einer längs einer Gewindespindel (62) gefürten Spindelmutter (63) in Eingriff steht, wobei die Gewindespindel über einen Zahnriementrieb (59,60,61) und einen Winkeltrieb (57,58) mit dem an der Grundplatte gelagerten Zustellantrieb (55) gekoppelt ist.
7. Manipulatorkopf nach einem der Ansprüche 1, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (33,34,35) des Schleifbandes (32) auf einer gesonderten Trägerplatte (42) angeordnet sind, die inhrerseits über Distanzhülsen (43) an der Grundplatte (38) befestigt ist
8. Manipulatorkopf nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsrollen (33,34,35) mit dem Schleifband (32) auf der dem Stützflansch (1) zugewandten Seite der Trägerplatte (42) und die felderbelasteten Fürungsteile (48-54) der Spannerolle (34) sowie die Zustelleinrichtung (55-64) für die Schleifrolle (35) auf der dem Stützflansch abgewandten Seite der Trägerplatte angeordnet sind.
9. Manipulatorkopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (38) mehrere quer zum Manipulatorkopf gestaffelt angeordnete Fixierungspunkte (45,45') zur Fixierung der Trägerplatte aufweist, wobei der mit der Antriebsrolle (33) des Schleifbandes in Eingriff stehende Zahnriemen (47) über eine in der Grundplatte (38) verschiebbar gelagerte Spannrolle (66) gefürt ist.
10. Manipulatorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Haltebügel (72) vorgesehenen Anschlüsse für die Versorgungsleitungen mit den an dem einen Stützflansch (1) vorgesehenen Anschlüssen über T-Abzweige (77) elektrisch und/oder pneumatisch miteinander in Verbindung stehen.
11. Manipulatorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der Grundplatte (38) in Richtung der Diagonalen eine Tastrolle (65) angeordnet ist.
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