ES2949668T3 - Robot de interior de tubería - Google Patents

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Michihito TAKASHIMA
Takao Kamiyama
Kazuaki Ogura
Hiroyuki MAKUUCHI
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Shonan Plastic Manufacturing Co Ltd
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Abstract

Se proporciona un robot de tuberías en el que está instalado un actuador giratorio (30) para hacer girar una cuchilla perforadora (21) en la dirección circunferencial de una tubería existente. Un cuerpo de rueda (50), en ambos lados del cual está prevista una rueda de desplazamiento (52), y un cuerpo de rueda (70), en ambos lados del cual está prevista una rueda de desplazamiento (72), están soportados por pasadores (54, 74) entre los marcos laterales del chasis (43). Los otros extremos de los cuerpos de rueda están unidos de forma giratoria, sirviendo como punto de giro un eje de rueda (63) de una rueda intermedia (65). Cuando ambos cuerpos de rueda giran, la rueda intermedia y el actuador giratorio se mueven por encima de una línea horizontal que pasa por el centro del pasador. Los pasadores están dispuestos en el punto central de una línea que conecta los centros de las ruedas de traslación y la rueda intermedia, de modo que el eje de rotación (v1) del actuador giratorio coincida con el eje central del tubo existente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Robot de interior de tubería
Campo técnico
La presente invención se refiere a un robot de interior de tubería que se introduce en una tubería existente y se desplaza por ella para realizar trabajos en el interior de la tubería.
Estado de la técnica
Convencionalmente, cuando una tubería existente tal y como una tubería de alcantarillado enterrada bajo tierra se ha deteriorado, la superficie de la pared interior de la tubería existente se reviste para la rehabilitación de tuberías existentes con un material de revestimiento de tuberías que tiene un material absorbente de resina que está hecho de una tela tubular, flexible, no tejida e impregnada con una resina de fraguado.
Dado que una tubería lateral se comunica con una tubería principal, como puede ser la tubería de alcantarillado descrita anteriormente, el material de revestimiento de la tubería bloquea la abertura de la tubería lateral en la unión de la tubería lateral cuando la tubería principal está revestida con el material de revestimiento de la tubería. Por eso, se introduce en la tubería principal un robot de interior de tubería equipado con una corona de perforación que se maneja a distancia desde la superficie. La corona de perforación se gira para perforar desde el lado de la tubería principal el material de revestimiento de la tubería que bloquea el extremo de la tubería lateral (Documento de patente 1 a continuación).
En los trabajos de perforación, la cuchilla de una máquina perforadora debe posicionarse respectivamente en las direcciones longitudinal, circunferencial y vertical de la tubería principal antes de perforar. Por lo tanto, la perforación se realiza detectando la posición central de la abertura lateral de la tubería y posicionando la cuchilla en la posición detectada (Documento de Patente 2 más abajo).
Es necesario investigar si la tubería existente debe ser reparada antes de rehabilitar la tubería existente. Si las reparaciones se llevan a cabo después de la investigación, es necesario verificar si las reparaciones se realizaron según lo especificado. En la investigación realizada antes y después de tal rehabilitación, se introduce en la tubería existente un robot de interior de tubería equipado con una cámara para observar y fotografiar la pared de la tubería y similares.
Por ejemplo, el Documento de Patente 3 a continuación describe un dispositivo de inspección en el que un vehículo autopropulsado que se desplaza por la alcantarilla está equipado con una cámara que oscila para cambiar la dirección de fotografiado y que inspecciona el estado interno de la tubería lateral que se bifurca desde la alcantarilla.
Documentos del estado de la técnica
Documentos de patentes
Documento de patente 1: JP 2000-97388 A 55
Documento de patente 2: JP 2008-142827 A
Documento de patente 3: JP 2005-37250 A
De DE 3836278 A, se conoce un dispositivo tipo vehículo diseñado para operar en canales cerrados, en particular para limpiar por abrasión las superficies interiores de los canales con material granular.
El dispositivo tiene un chasis principal que está equipado con brazos de soporte giratorios a los cuales están fijadas pares de ruedas, tanto arriba como abajo de manera equidistante a la línea media del chasis principal.
Además, el chasis principal proporciona una cabeza giratoria que está conectada por medio de un brazo manipulador giratorio y/o verticalmente ajustable al extremo delantero de un chasis principal.
Además, EP 3056787 A1 describe un vehículo teledirigido para inspeccionar y restaurar conductos que dispone de una estructura alargada y al menos dos juegos de ruedas. Las ruedas están fijadas a ambos lados de la estructura alargada por medios de sujeción de diseño tipo tijera, de modo que cada uno de los juegos de ruedas puede expandirse o retraerse.
Resumen de los problemas de invención que deben resolverse
Sin embargo, el robot de interior de tubería convencional está provisto de ruedas delanteras y traseras en ambos lados y se desplaza sobre cuatro ruedas, por lo que el desplazamiento en la tubería existente es inestable. El robot de interior de tubería gira alrededor del eje de la tubería existente y es probable que ruede, causando un problema que dificulte el trabajo dentro de la tubería.
En el caso de diámetro diferente en la tubería existente, el eje de rotación alrededor del cual la corona de perforación o la cámara giran en la dirección circunferencial de la tubería existente se desvía del eje central de la tubería existente, por lo que había un problema de que la corona de perforación cortase una parte no deseada o la cámara no pueda fotografiar según lo previsto.
El robot de interior de tubería convencional se utiliza como un robot de perforación para taladrar un material de revestimiento de tuberías aplicado a la superficie de la pared interior de una tubería existente o como un robot de inspección para observar y fotografiar el interior de una tubería existente, por lo que había un problema de que un robot no pudiera utilizarse para múltiples propósitos.
La presente invención se ha hecho para resolver tales problemas, y un objeto de la misma es proporcionar un robot de interior de tubería capaz de viajar de forma estable dentro de la tubería existente y llevar a cabo diversas operaciones realizadas dentro de la tubería existente.
Medios para resolver los problemas
La presente invención se refiere a un robot de interior de tubería que se introduce en una tubería existente y puede desplazarse por ella, comprendiendo:
un chasis que tiene a ambos lados bastidores laterales en los que se forma una ranura que se extiende horizontalmente;
un primer cuerpo de rueda al que se fijan en ambos lados pasadores deslizables en la ranura y que se apoya entre los bastidores laterales mediante los pasadores y tiene ruedas de desplazamiento fijadas a un extremo en ambos lados;
un segundo cuerpo de rueda que se apoya entre los bastidores laterales mediante pasadores fijados a ambos lados en el mismo plano horizontal que los pasadores de la primera rueda y que tiene ruedas de desplazamiento unidas a un extremo en ambos lados, estando el otro extremo en ambos lados acoplado de forma rotativa al otro extremo del primer cuerpo de rueda a través de ejes a los que están acopladas ruedas intermedias, respectivamente;
un actuador rotativo montado en el chasis de forma que su eje de rotación se encuentra en el mismo plano horizontal que los pasadores de ambos lados de los cuerpos de rueda primero y segundo y está situado en el centro entre las ruedas de desplazamiento de los cuerpos de rueda primero y segundo; y
medios de elevación para deslizar los pasadores del primer cuerpo de rueda en las ranuras para girar los cuerpos de rueda primero y segundo alrededor de los ejes como un pivote y elevar y bajar el actuador rotativo y las ruedas intermedias;
en el que las ruedas intermedias de ambos lados y las ruedas de desplazamiento de ambos lados de los cuerpos de rueda primero y segundo tienen todas la misma forma y las superficies de las ruedas de cada lado tienen el mismo plano vertical, respectivamente;
el pasador de cada lado del primer cuerpo de rueda está unido al punto medio de una línea que une el centro de la rueda de desplazamiento del primer cuerpo de rueda y el centro de la rueda intermedia del mismo lado, y el pasador de cada lado del segundo cuerpo de rueda está unido al punto medio de una línea que une el centro de la rueda de desplazamiento del segundo cuerpo de rueda y el centro de la rueda intermedia del mismo lado; y
cuando las ruedas intermedias de ambos lados se elevan mediante los medios de elevación hasta entrar en contacto con la superficie de la pared interior de la tubería existente, las distancias radiales al eje de rotación del actuador rotativo desde los puntos en los que las ruedas de desplazamiento a ambos lados del primer y segundo cuerpo de rueda y las ruedas intermedias de ambos lados entran en contacto con las superficies de la pared interior de la tubería existente son respectivamente iguales, y el eje de rotación del actuador rotativo coincide con el eje central de la tubería existente.
Efecto de la invención
En la presente invención, las ruedas intermedias se proveen a ambos lados entre las ruedas de desplazamiento a ambos lados de cada cuerpo de rueda, de modo que es posible viajar con estabilidad en la tubería existente viajando con las ruedas llevadas a contacto con la tubería existente. Además, el eje de rotación del actuador rotativo puede hacerse coincidir con el eje del centro del tubo del tubo existente, de modo que una corona de perforación para perforar el material de revestimiento de la superficie de la pared interior de la tubería existente, una cámara para fotografiar la superficie de la pared interior, o similares pueden girar sin problemas en la dirección circunferencial de la tubería existente, permitiendo que el trabajo dentro de la tubería sea eficiente. Además, la presente invención tiene la ventaja de que un robot puede utilizarse como robot multipropósito capaz de realizar diversas operaciones dentro de la tubería.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista ilustrativa que muestra esquemáticamente la estructura de un robot de interior de tubería que se desplaza dentro de una tubería principal revestida con un material de revestimiento de tubería para cortar el material de revestimiento de tubería;
La FIG. 2 es una vista en perspectiva del robot de interior de tubería vista desde un lateral;
La FIG. 3 es una vista en perspectiva que muestra el robot de interior de tubería tal y como se ve cuando los cuerpos de las ruedas giran para elevar una corona de perforación;
La FIG. 4 es una vista en perspectiva del robot de interior de tubería visto desde el otro lado.
La FIG. 5 es una sección transversal vertical del robot de interior de tubería a lo largo de la línea A - A de la FIG. 3;
La FIG. 6 es una vista superior del robot de interior de tubería;
La FIG. 7 es una vista en sección transversal de los cuerpos de rueda que muestra un proceso en el que giran para elevar una rueda intermedia;
FIG. 8 es una vista ilustrativa que muestra un proceso visto desde un lado en el que los cuerpos de rueda rotan para elevar la rueda intermedia;
La FIG. 9 es una vista ilustrativa que muestra un proceso visto de frente en el que los cuerpos de rueda rotan para elevar las ruedas intermedias;
La FIG. 10a es una vista ilustrativa que muestra un estado inicial del robot de interior de tubería llevado dentro de la tubería principal;
La FIG. 10b es una vista ilustrativa que muestra un estado en el que el cuerpo de la rueda gira en la tubería principal y las ruedas intermedias entran en contacto con la parte superior del material de revestimiento de la tubería principal;
La FIG. 11a es una vista ilustrativa que muestra un estado en el que una corona de perforación es elevada para perforar el material de revestimiento de la tubería en el estado mostrado en la FIG. 10b.
La FIG. 11b es una vista ilustrativa que muestra un estado en el que una corona de perforación es girada en la dirección circunferencial de la tubería principal para perforar el material de revestimiento de la tubería en el estado mostrado en la FIG. 10b.
La FIG. 12a es una vista ilustrativa que muestra un estado en el que el robot de interior de tubería rueda y avanza;
La FIG. 12b es una vista ilustrativa que muestra un estado en el que la corona de perforación es girada en la dirección circunferencial de la tubería principal para perforar el material de revestimiento de la tubería en el estado mostrado en la FIG. 12a.
FIG. 13a es una vista ilustrativa mostrando un estado en el cual el robot de interior de tubería avanza en la tubería principal donde una abertura lateral de la tubería está en el lado de la tubería principal;
FIG. 13b es una vista ilustrativa que muestra un estado en el que el robot de interior de tubería avanza en la tubería principal donde la abertura de la tubería lateral se encuentra en la parte inferior de la tubería principal; La FIG. 14 es un diagrama de bloques que muestra una configuración para accionar varios dispositivos del robot de interior de tubería;
La FIG. 15 es una vista en perspectiva de un robot de interior de tubería equipado con una cámara para observar y fotografiar la superficie de la pared interior de una tubería existente;
La FIG. 16 es una vista transversal vertical de una sección de la cámara del robot de interior de tubería; La FIG. 17a es una vista ilustrativa que muestra un estado en que se fotografía la superficie de la pared interior de la parte superior del tubo principal;
FIG. 17b es una vista ilustrativa que muestra un estado en el que la superficie de la pared interior del fondo de la tubería principal es fotografiada;
La FIG. 18 es un diagrama de bloques que muestra una configuración vista cuando el robot de interior de tubería funciona como un robot de inspección;
La FIG. 19 es una vista ilustrativa que muestra un estado en el que se reviste una tubería lateral utilizando el robot de interior de tubería;
La FIG. 20 es una vista ilustrativa que muestra un estado en el que un material de revestimiento de tubería lateral ha sido evertido e insertado;
La FIG. 21 es una vista en sección transversal vertical de una sección del cabezal de montaje del robot de interior de tubería; y
La FIG. 22 es un diagrama de bloques que muestra una configuración vista cuando el robot de interior de tubería funciona como un robot de montaje.
Modo de realización de la invención
Las realizaciones de acuerdo con la presente invención se describirán ahora con referencia a los dibujos adjuntos. En las realizaciones, un robot de interior de tubería se describe como un robot perforador que taladra una abertura de una tubería existente cerrada con un material de revestimiento de tuberías. Sin embargo, el robot de la presente invención no sólo funciona como un robot de perforación, sino que también puede servir como un robot de inspección que observa y fotografía la superficie interior de la pared de la tubería existente para inspeccionar la superficie de la pared interior de la misma, o servir de robot de montaje que monte un material de revestimiento de tuberías insertado en una tubería lateral.
Realización 1
Las FIGS. 1 a 14 muestran una realización en la que una tubería principal de alcantarillado como una tubería existente es revestida con un material de revestimiento de tuberías, y el material de revestimiento de tuberías que bloquea una abertura lateral de la tubería es entonces perforado.
La FIG. 1 muestra un estado en el que la superficie de una pared interior de una vieja tubería principal de alcantarillado se reviste con un material de revestimiento de tuberías 12 utilizando un método de eversión o de tracción. El material de revestimiento de tuberías 12 incluye un material absorbente de resina que está hecho de una tela no tejida, tubular, flexible, impregnada con una resina curable líquida no curada. Para una resina que endurece térmicamente se calienta el material de revestimiento de tuberías 12 presionado contra la superficie interior de la tubería principal. En el caso de una resina fotocurable, el material de revestimiento de tuberías 12 se irradia con rayos ultravioleta y curada para revestir la superficie interior de la tubería principal 10. En el caso de que el material de revestimiento de la tubería esté hecho de cloruro de vinilo duro, el material de revestimiento de la tubería se introduce en la tubería en un estado plegado plano y, a continuación, el material de revestimiento de la tubería se calienta mediante vapor y se restaura a una forma circular para revestir la superficie interior de la tubería principal 10.
Una pluralidad de tuberías laterales 11 se ramifican desde la tubería principal 10, y las aguas residuales de los hogares o edificios se descargan en la tubería principal 10 a través de las tuberías laterales 11. Una vez que la tubería principal 10 está, como se muestra en la FIG. 1, revestida con el material de revestimiento de tuberías 12, la tubería lateral 11 que permanecía abierta en una abertura 11a de la misma queda bloqueada por el material de revestimiento de tuberías 12. Un robot de interior de tubería 20 equipado con una corona de perforación 21 se introduce en la tubería principal 10 desde una boca de inspección 16 y la corona de perforación 21 se eleva y gira para cortar y perforar el material de revestimiento de la tubería 12 que bloquea la abertura de la tubería lateral 11a. Un camión de trabajo 14 se dota de una fuente de alimentación, una unidad hidráulica, una controladora, una consola, y similares para conducir y controlar el robot de interior de tubería 20. El voltaje y el aceite a presión se suministran a varios dispositivos operativos en el robot de interior de tubería 20 a través de una línea de suministro de energía, una línea de control y una tubería hidráulica alojada en una tubería 15, y las señales de control también se transmiten en la misma. Una cámara 13 está montada en el robot de interior de tubería 20 para fotografiar una región cercana a la abertura de la tubería lateral 11a desde la tubería principal. La abertura de la tubería lateral 11a está iluminada por una lámpara de iluminación 17 alimentada por una fuente de alimentación 18, y la cámara 13 también puede capturar una imagen de una parte iluminada debido a la luz de iluminación transmitida a través del material de revestimiento de la tubería 12. La imagen tomada por la cámara 13 se transmite al camión de trabajo 14 a través de la línea de señal de la tubería 15 y se muestra en la pantalla para que el operario pueda observar la perforación.
Las FIGs. 2 a 4 muestran el robot de interior de tubería 20 como una vista en perspectiva. El robot de interior de tubería 20 tiene un chasis 40, que incluye un bastidor frontal 41 y a ambos lados, bastidores laterales 42 y 43 con forma de placa que tienen la misma forma y que tienen un extremo fijado al bastidor frontal 41 y que se extienden en dirección horizontal en paralelo entre sí. Los bastidores laterales 42 y 43 están provistos de ranuras 42a y 43a que se extienden en la dirección horizontal y cuyos centros de anchura (vertical) coinciden con los de los bastidores laterales 42 y 43.
El robot de interior de tubería 20 tiene un motor de perforación 23 que está soportado por un soporte 22 para girar la corona de perforación 21, y un cilindro de elevación 25 que está soportado por un soporte 24 para subir y bajar la corona de perforación 21 en dirección vertical. El motor de perforación 23 está configurado como un motor hidráulico que incluye puertos hidráulicos 23c y 23d, y el cilindro de elevación 25 está configurado como un cilindro hidráulico que incluye puertos hidráulicos 25c y 25d. Como se muestra en la FIG. 5, la parte superior del soporte 22 está acoplada al extremo distal del pistón 25a del cilindro de elevación 25. Unida a la parte inferior del soporte 22 hay una placa lateral 26 que se mueve a lo largo de una guía 27 fijada al soporte 24. Cuando se acciona el cilindro de elevación 25 para mover el pistón 25a hacia arriba y hacia abajo, el soporte 22 acoplado al pistón 25a se desplaza hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la guía 27 para subir y bajar la corona de perforación 21.
El soporte 24 tiene en el lado opuesto a la corona de perforación 21 una parte cilíndrica hueca 24a en la cual un eje giratorio 30a de un actuador rotativo 30 configurado como un motor hidráulico que tiene puertos hidráulicos 30c y 30d está montado a presión, como se muestra en la FIG. 5. La parte cilíndrica 24a del soporte 24 está soportada de forma desmontable por un cojinete deslizante 32 provisto de una brida 33. Cuando se acciona el actuador rotativo 30, el cilindro de elevación 25 y el motor de perforación 23 giran alrededor del eje de rotación v1 del actuador rotativo 30, y el eje de rotación de la corona de perforación 21 (eje de rotación 23a del motor de perforación 23) gira (oscila) en la dirección circunferencial de la tubería principal alrededor del eje de rotación v1 del actuador rotativo 30. Una brida 31 está unida al actuador rotativo 30, y el bastidor frontal 41 del chasis 40 está intercalado entre la brida 31 y la brida 33 del cojinete deslizante 32. Las bridas 31 y 33 están atornilladas en múltiples puntos para montar el actuador rotativo 30, el cilindro de elevación 25 y el motor de perforación 23 en el chasis 40. Hay que tener en cuenta que la corona perforadora 21, el motor perforador 23, el cilindro elevador 25, los soportes 22, 24 y demás pueden integrarse y montarse en el chasis 40 como una unidad de perforación. En este caso, la unidad de perforación puede retirarse del chasis 40 soltando la fijación a presión del eje giratorio 30a del actuador rotativo 30 en el soporte 24 y extrayendo del soporte 24 del cojinete deslizante 32, para que, en su lugar, una unidad de inspección pueda ser montada en el chasis, como se describe más adelante.
Como se muestra en las FIGS. 5 y 6, el actuador rotativo 30 está montado en el chasis 40 de tal manera que el eje de rotación v1 del mismo que se extiende horizontalmente es ortogonal al eje de rotación 23a del motor de perforación 23 y el eje central 25b del pistón 25a del cilindro elevador 25, y pasa por el centro de anchura vertical de las ranuras 42a y 43a de los bastidores laterales 42 y 43 y por el centro de anchura entre los bastidores laterales 42 y 43.
Un cuerpo de rueda (primer cuerpo de rueda) 50 dispuesto delante del chasis 40 y un cuerpo de rueda (segundo cuerpo de rueda) 70 dispuesto en la parte trasera están soportados entre los bastidores laterales 42 y 43 del chasis 40. El cuerpo de rueda 50 tiene en un extremo, en ambos lados, ruedas de desplazamiento 51 y 52 como ruedas delanteras unidas, y en la parte central, en ambos lados, pasadores 53 y 54 fijados respectivamente que se encajan en las ranuras 42a y 43a formadas en los bastidores laterales 42 y 43. El cuerpo de rueda 50 se apoya entre los dos bastidores laterales 42 y 43 mediante los pasadores 53 y 54. Cada uno de los pasadores 53 y 54 tiene una sección transversal circular, y su diámetro es ligeramente inferior a la anchura vertical de las ranuras 42a y 43a, de modo que los pasadores 53 y 54 puedan deslizarse en las ranuras 42a y 43a.
El cuerpo de rueda 50 comprende dos mitades 50a y 50b con la misma forma que pueden ser atornilladas y conectadas, y el interior correspondiente es hueco donde puede fijarse un motor de desplazamiento 55 compuesto de un motor eléctrico (motor CC). El motor de desplazamiento 55 utiliza una caja de cambios 56 para hacer girar un eje 57 de sección transversal circular al que están fijadas las ruedas de desplazamiento 51 y 52, haciendo girar así las ruedas de desplazamiento 51 y 52.
El cuerpo de rueda 70 tiene la misma configuración que el cuerpo de rueda 50. Las ruedas de desplazamiento 71 y 72 que actúan como ruedas traseras están fijadas a un extremo a ambos lados del cuerpo de rueda 70, y los pasadores 73, 74 que tienen una sección transversal circular están fijados a la parte central a ambos lados de la misma. Los pasadores 73 y 74 se introducen en los orificios formados en los bastidores laterales 42 y 43, y el cuerpo de rueda 70 es soportado por los pasadores 73 y 74 entre los bastidores laterales 42 y 43. Los pasadores 53, 54, 73 y 74 de los cuerpos de rueda 50 y 70 están fijados a las mismas de tal manera que los centros de estos pasadores están a la misma altura que el eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 y están en el plano horizontal h1 (FIGS. 8 y 9) pasando a través del eje de rotación v1.
El cuerpo de rueda 70 comprende dos mitades 70a y 70b con la misma forma que pueden atornillarse y conectarse, y su interior es hueco donde se acopla un motor de desplazamiento 75 compuesto por un motor eléctrico (motor de CC). El motor de desplazamiento 75 utiliza una caja de engranajes 76 para girar un eje 77 que tiene una sección transversal circular a la que están unidas las ruedas de desplazamiento 71 y 72, girando así las ruedas de desplazamiento 71 y 72.
Como se muestra en la FIG. 6, un brazo 61 al que está fijado un eje 60 de sección transversal circular está unido íntegramente al otro extremo del cuerpo de rueda 50 en el lado del bastidor lateral 42. Una rueda intermedia 62 está unida de forma rotativa al extremo del eje 60 hacia el bastidor lateral 42. Un brazo 79 acoplado íntegramente a un brazo 78 fijado al cuerpo de rueda 70 está unido de forma rotativa al otro extremo del eje 60. De este modo, los cuerpos de rueda 50 y 70 están acoplados de forma rotativa en el otro extremo de un lado a través del eje 60.
De forma similar, un brazo 64 al que está fijado un eje 63 concéntrico con el eje 60 y que tiene el mismo diámetro y una sección transversal circular, está unido integralmente al otro extremo del cuerpo de rueda 50 en el lado del bastidor lateral 43. Una rueda intermedia 65 está fijada de forma rotativa al extremo del eje 63 hacia el bastidor lateral 43. Una rueda intermedia 65 está fijada de forma rotativa al extremo del eje 63 hacia el bastidor lateral 43. Un brazo 81 íntegramente acoplado a un brazo 80 fijado al cuerpo de rueda 70 está acoplado de forma rotativa al otro extremo del eje 63. De este modo, los cuerpos de rueda 50 y 70 están acoplados de forma rotativa en el otro extremo del otro lado a través del eje 63.
Los ejes 60 y 63 no están fijados a los brazos 61 y 64 del otro lado del cuerpo de rueda 50, sino que pueden estar fijados a los brazos 79 y 81 del otro lado del cuerpo de rueda 70 para acoplar de forma rotativa los otros extremos de los cuerpos de rueda 50 y 70. Además, también es posible acoplar las ruedas intermedias 62 y 65 a los ejes 60 y 63 para que no sean rotativos y para soportar de forma rotativa el eje 60 mediante el brazo 61 del cuerpo de rueda 50 y el brazo 79 del cuerpo de rueda 70 y soportar de forma rotativa el eje 63 mediante el brazo 64 del cuerpo de rueda 50 y el brazo 81 del cuerpo de rueda 70. En cualquiera de las dos configuraciones, los cuerpos de rueda 50, 70 están acoplados de forma rotativa a través de los ejes 60, 63.
Como se muestra en la FIG. 5, el pasador 54 en el lado del bastidor lateral 43 está unido al cuerpo de rueda 50 de tal manera que su centro 54a está situado en el punto medio de una línea que conecta el centro de la rueda de desplazamiento 52 (el centro 57a del eje 57) y el centro de la rueda intermedia 65 (el centro 63a del eje 63). Por lo tanto, las distancias desde el centro del pasador 54a al centro del eje 63a y al centro del eje 57a son iguales a w1. Además, el pasador 74 en el lado del bastidor lateral 43 está unido al cuerpo de rueda 70 de tal manera que su centro 74a está situado en el punto medio de una línea que conecta el centro de la rueda de desplazamiento 72 (el centro 77a del eje 77) y el centro de la rueda intermedia 65 (el centro 63a del eje 63). Por lo tanto, las distancias desde el centro del pasador 74a al centro del eje 63a y al centro del eje 77a son iguales a w2.
La posición del pasador 53 en el lateral del bastidor lateral 42 es la misma que la del pasador 54. El pasador 53 está fijado al cuerpo de rueda 50 de tal manera que su centro está localizado en el punto medio de una línea que conecta el centro de la rueda de desplazamiento 51 (el centro del eje 57) y el centro de la rueda intermedia 62 (el centro del eje 60). Por lo tanto, las distancias desde el centro del pasador 53 al centro del eje 60 y al centro del eje 57 son iguales a w1. Además, el pasador 73 en el lado del bastidor lateral 42 está unido al cuerpo de rueda 70 de tal manera que su centro está situado en el punto medio de una línea que conecta el centro de la rueda de desplazamiento 71 (el centro del eje 77) y el centro de la rueda intermedia 62 (el centro del eje 60). Por lo tanto, las distancias desde el centro del pasador 73 al centro del eje 60 y el centro del eje 77 son iguales a w2. Obsérvese que w1 y w2 pueden fijarse con valores iguales o diferentes.
Como se muestra en la FIG. 6, las ruedas intermedias 62, 65 a ambos lados y las ruedas de desplazamiento 51, 52, 71, 72 de los cuerpos de rueda primero y segundo 50, 70 tienen todas el mismo diámetro y forma, y están unidas de modo que las superficies de rueda (superficies de rueda centrales) de las ruedas intermedias 62 y las ruedas de desplazamiento 51 y 71 en el lado del bastidor lateral 42 están respectivamente en el mismo plano vertical p1 y las superficies de rueda (superficies de rueda centrales) de las ruedas intermedias 65 y las ruedas de desplazamiento 52 y 72 en el lado del bastidor lateral 43 están respectivamente en el mismo plano vertical p2. Además, el actuador rotativo 30 está fijado de modo que su eje de rotación v1 está en el plano vertical p0 que pasa por el centro entre los planos verticales p1 y p2. Aquí, la superficie de la rueda se define, como se muestra en la FIG. 6, como la superficie central de la rueda en el centro de la anchura de la rueda vista en la dirección de extensión del eje, pero también puede definirse como la superficie exterior de la rueda (la superficie mirando al bastidor lateral) o la superficie interior de la rueda (la superficie opuesta al bastidor lateral).
Como se muestra en la FIG. 6, un cilindro de sujeción 82 como medio para subir y bajar el actuador rotativo 30 y las ruedas intermedias 62 y 65 están dispuestos entre los cuerpos de rueda 50 y 70. El cilindro de sujeción 82 tiene un pistón 82a acoplado al cuerpo de rueda 50 mediante una articulación de horquilla 83 y una sección de cilindro acoplada al cuerpo de rueda 70 mediante una articulación de horquilla 84. El cilindro de sujeción 82 está configurado como cilindro hidráulico provisto de puertos hidráulicos 82c y 82d. El pistón 82a del cilindro de sujeción 82 puede estar acoplado al cuerpo de rueda 70, y la sección del cilindro puede estar acoplada al cuerpo de rueda 50.
Cuando se acciona el cilindro de sujeción 82 para subir o bajar el pistón 82a, se genera una fuerza de atracción o repulsión entre los cuerpos de rueda primero y segundo 50 y 70. Con esta fuerza, los pasadores 53 y 54 se deslizan en las ranuras 42a y 43a de los bastidores laterales 42 y 43, de modo que la distancia de los pasadores 73 y 74 aumenta o disminuye, haciendo que los cuerpos de rueda 50 y 70 giren alrededor de los ejes 60 y 63 como un pivote y varíen el ángulo de inclinación de los cuerpos de rueda 50 y 70 con respecto al eje de rotación v1 de los actuadores rotativos 30. La FIG. 7 muestra el movimiento de los miembros primarios cuando actúa una fuerza de atracción entre los cuerpos de rueda 50 y 70, y la FIG. 8 muestra su ilustración esquemática. El movimiento de las ruedas de desplazamiento 52, 72 y las ruedas intermedias 65 en el lado del bastidor lateral 43 se describirá más adelante con referencia a las FIGS. 7 y 8, pero lo mismo se aplica al de las ruedas de desplazamiento 51, 71 y las ruedas intermedias 62 en el lado del bastidor lateral 42.
La anchura horizontal de la ranura 43a formada en el bastidor lateral 43 se ajusta de modo que los cuerpos de rueda 50 y 70 no estén inclinados con respecto al eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 cuando el pasador 54 está en el extremo más a la derecha, como se muestra en la parte superior de las FIGS. 7 y 8, y estén inclinados unos 45 grados cuando el pasador 54 está en el extremo más a la izquierda, como se muestra en la parte inferior de las mismas.
Inicialmente, el cilindro de sujeción 82 no es accionado y el pasador 54 se encuentra en la posición más a la derecha de la ranura 43a, como se muestra en la parte superior de las FIGS. 7, 8 y 9. El eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 y los centros de los pasadores 54a y 74a de los pasadores 54 y 74 están a la misma altura en el mismo plano horizontal h1, y están a la misma distancia vertical de una línea de referencia, por ejemplo, una tangente que se extiende en la dirección horizontal en el punto más bajo v2 de las ruedas de desplazamiento 52 y 72. El eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 se encuentra en el plano vertical central p0 de las ruedas 51, 52, 71, 72, 62, 65. La distancia vertical desde el punto más alto v3 de la rueda intermedia 65 al plano horizontal h1 y la distancia vertical desde el punto más bajo v2 de las ruedas de desplazamiento 52 y 72 al plano horizontal h1 tienen el mismo valor r1 correspondiente al radio r1 de cada rueda, como se muestra en la parte superior de las FIGS. 8 y 9. Una línea s1 que conecta el centro de la rueda de desplazamiento 52 (centro 57a del eje 57) y el centro de la rueda intermedia 65 (centro 63a del eje 63), una línea s2 que conecta el centro de la rueda de desplazamiento 72 (centro 77a del eje 77) y el centro de la rueda intermedia 65 (el centro 63a del eje 63), y una línea s3 conectando los centros 54a y 74a de los pasadores 54 y 74 están todas en el plano horizontal h1.
Cuando el cilindro de sujeción 82 se acciona para generar una fuerza de atracción entre los cuerpos de rueda 50 y 70, el pasador 54 se desliza hacia la izquierda en la ranura 43a, tal como se muestra a mitad de las FIGS. 7 y 8, de modo que la distancia entre los pasadores 54 y 74 se acorta y los cuerpos de rueda 50 y 70 giran alrededor del eje 63 como pivote. El ángulo de inclinación de las líneas s1 y s2 con respecto a la línea s3 aumenta y la rueda intermedia 65 y el bastidor lateral 43 se elevan. Dado que el centro 54a del pasador 54 está en el punto medio de la línea s1 y el centro 74a del pasador 74 está en el punto medio de la línea s2, la cantidad de movimiento vertical hacia abajo de las ruedas de desplazamiento 52 y 72 desde la línea s3 tiene el mismo valor r2 que la cantidad de movimiento vertical hacia arriba de la rueda intermedia 65 desde la línea s3. La distancia vertical desde el punto más alto v3 de la rueda intermedia 65 al plano horizontal h1 y la distancia vertical desde el punto más bajo v2 de las ruedas de desplazamiento 52 y 72 al plano horizontal h1 se convierten en r1 r2, como se muestra a mitad de las FIGS. 8 y 9.
Cuando se genera además una fuerza de atracción entre los cuerpos de rueda 50 y 70, el pasador 54 se desliza hacia el extremo más izquierdo de la ranura 43a y el ángulo de inclinación de las líneas s1 y s2 con respecto a la línea s3 aumenta aún más, como se muestra en la parte inferior de las FIGS. 7 y 8. Dado que, también en este caso, el centro 54a del pasador 54 está en el punto medio de la línea s1 y el centro 74a del pasador 74 está en el punto medio de la línea s2, la cantidad de movimiento vertical descendente de las ruedas de desplazamiento 52 y 72 desde la línea s3 tiene el mismo valor r3 que la cantidad de movimiento vertical ascendente de la rueda intermedia 65 desde la línea s3. La distancia vertical desde el punto más alto v3 de la rueda intermedia 65 hasta el plano horizontal h1 y la distancia vertical desde el punto más bajo v2 de las ruedas de desplazamiento 52 y 72 hasta el plano horizontal h1 se convierten en r1 r3, tal como se muestra en la parte inferior de las FIGS. 8 y 9.
La relación antes mencionada es la misma incluso si actúa una fuerza de repulsión entre los cuerpos de rueda 50 y 70 para hacer girar los cuerpos de rueda 50 y 70 en las direcciones opuestas. Independientemente de la posición del pasador 54 en la ranura 43a, las ruedas intermedias 62, 65 y las ruedas de desplazamiento 51, 52, 71, 72 están separadas la misma distancia en dirección vertical del plano horizontal h1.
La FIG. 14 muestra los dispositivos hidráulicos del motor de perforación 23, el cilindro de elevación 25, el cilindro de sujeción 82 y el actuador rotativo 30 que están montados en el robot de interior de tubería 20, y circuitos para accionar y controlar los motores de desplazamiento 55 y 75.
Se muestra un circuito hidráulico en la parte superior de la FIG. 14. El aceite comprimido que fluye desde una unidad hidráulica 100 a través de una válvula de alivio 101 se suministra al motor de perforación 23 a través de una válvula de cambio de dirección 104 para girar la corona de perforación 21 en ambas direcciones. El aceite comprimido se ajusta por una válvula reguladora 103 en términos de caudal y suministrado al cilindro de elevación 25, al cilindro de sujeción 82 y al actuador rotativo 30 a través de la válvula de cambio de dirección 104 para elevar o bajar la corona de perforación 21, para girar los cuerpos de rueda 50 y 70, y para rotar la corona de perforación 21, respectivamente. El actuador rotativo 30 es alimentado con aceite descomprimido por un regulador 102 en respuesta a una señal de una controladora 110. Las válvulas de cambio de dirección 104 son controladas individualmente por la controladora 110, pero en la FIG. 14, se muestran siendo controladas simplemente por una línea de control. Los motores de desplazamiento 55 y 75 alojados en los cuerpos de rueda 50 y 70 son accionados por una orden de velocidad de la controladora 110 para hacer girar sincrónicamente las ruedas de desplazamiento 51, 52, 71 y 72 en la dirección de avance o retroceso, respectivamente. La orden de velocidad se amplifica mediante un amplificador 112 y se introduce en un modulador de anchura de pulsos (PWM) 113 para modular la anchura de los pulsos, de modo que las ruedas de desplazamiento 51, 52, 71 y 72 giren a una velocidad correspondiente a la anchura de los pulsos.
La imagen tomada por la cámara 13 montada en el robot de interior de tubería 20 se introduce en la controladora 110, se procesa y se muestra en una pantalla 120. Una consola 111 está conectada a la controladora 110 para introducir señales para accionar y controlar el robot de interior de tubería 20, como el ajuste de la presión hidráulica, la conmutación de la válvula de cambio de dirección, la orden de velocidad y similares.
En los dibujos, las mangueras hidráulicas conectadas al motor de perforación 23, el cilindro de elevación 25, el cilindro de sujeción 82 y el actuador rotativo 30, y un cable de alimentación para accionar los motores de desplazamiento 55 y 75, etc. no se muestran porque la ilustración se volvería complicada.
A continuación, se describirá una operación en la cual el robot de dentro de tubería así configurado es transportado dentro de la tubería principal para perforar el material de revestimiento de la tubería.
Como se muestra en la parte superior de las FIGS. 7 a 9, el robot de interior de tubería 20 es llevado dentro de la tubería principal 10 con los cuerpos de rueda 50 y 70 hechos horizontales. Como se ilustra en la FIG. 10a, el eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 está en el plano vertical p0 pasando a través del centro entre los planos verticales p1 y p2, y las distancias horizontales al plano vertical p0 desde los puntos v2' en los cuales las ruedas de desplazamiento 51 y 52 de ambos lados entran en contacto con el material de revestimiento de la tubería 12, tienen cada una un valor igual d1.
Posteriormente, el cilindro de sujeción 82 se acciona para generar una fuerza de atracción entre los cuerpos de rueda 50 y 70 y hacer girar los cuerpos de rueda 50 y 70. Las ruedas intermedias 62 y 65 y el actuador rotativo 30 se elevan entonces de acuerdo con el ángulo rotacional. Como se muestra en la FIG. 10b, cuando las ruedas intermedias 62 y 65 entran en contacto con la parte superior del material de revestimiento de la tubería 12, la presión hidráulica del cilindro de sujeción 82 se mantiene para mantener este estado.
En este estado, asumiendo que la cantidad de movimiento vertical ascendente de las ruedas intermedias 62 y 65 desde la línea s3 es r4, la distancia vertical al plano horizontal h1 desde los puntos v2' en los que las ruedas de desplazamiento 51 y 52 (aunque invisibles en la FIG. 10B, también las ruedas de desplazamiento 71 y 72) entran en contacto con el material de revestimiento de la tubería es r1 r4, como se muestra en la FIG. 10b, y la distancia vertical al plano horizontal h1 desde los puntos v3' en los que las ruedas intermedias 62 y 65 entran en contacto con el material de revestimiento de la tubería es también la misma r1 r4. En el estado mostrado en la FIG. 10b, las distancias radiales al eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 desde los puntos v2' y v3' en los que las ruedas entran en contacto con el material de revestimiento de la tubería son todas iguales, de modo que el eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 coincide con el eje central 10a de la tubería principal 10.
En un estado en el que las ruedas intermedias 62 y 65 están así en contacto con la parte superior del material de revestimiento de la tubería, los motores de desplazamiento 55 y 75 se accionan para hacer avanzar el robot de interior de tubería 20. En este momento, la presión hidráulica del cilindro de sujeción 82 se ajusta por el regulador 102 de la FIG. 14 de tal modo que las ruedas intermedias 62 y 65 giren libremente según el movimiento de avance debido a la resistencia de fricción entre las ruedas intermedias 62 y 65 y el material de revestimiento de tubería 12. Cuando la corona de perforación 21 avanza hasta la vecindad del centro de la abertura de tubería lateral 11a, los motores de desplazamiento 55 y 75 son detenidos, y la presión hidráulica del cilindro de sujeción 82 se ajusta a una alta presión por el regulador 102 con objeto de accionar el cilindro de sujeción 82 con la alta presión, como se muestra por la línea de puntos. Como resultado, las ruedas intermedias 62 y 65 presionan fuertemente contra la parte superior del material de revestimiento de la tubería 12 en un intento de seguir subiendo, y las ruedas de desplazamiento 51, 52, 71 y 72 presionan fuertemente contra la parte inferior del material de revestimiento de la tubería 12 por una fuerza de reacción, de tal manera que el robot de interior de tubería 20 puede ser estabilizado. En este estado, como se muestra en la FIG. 11a, la corona de perforación 21 es girada por el motor de perforación 23 y el cilindro de elevación 25 es accionado para elevar la corona de perforación 21 para cortar el material de revestimiento 12 en la tubería principal 10 que bloquea la abertura de la tubería lateral 11a.
El diámetro de la corona de perforación 21 es menor que el de la abertura de la tubería lateral 11a, y si el material de revestimiento de la tubería no puede cortarse completamente mediante esta operación, la corona de perforación 21 se baja una vez y la corona de perforación 21, como se muestra en la FIG. 11B, se gira alrededor del eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 para cortar el material de revestimiento de la tubería 12. Debido a que el eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 coincide con el eje central de la tubería 10a de la tubería principal 10, no hay excentricidad en la rotación de la corona de perforación 21 en la dirección circunferencial de la tubería principal, asegurando que el corte en la dirección circunferencial de la tubería principal puede ser realizado sin problemas. Cuando el material de recubrimiento de la tubería a cortar permanece, el robot de interior de tubería 20 se desplaza hacia delante o hacia atrás, y el material restante del revestimiento de la tubería 12 que bloquea la tubería lateral 11 se corta en la misma operación. Cuando se mueve el robot de interior de tubería 20 hacia adelante y hacia atrás, la presión hidráulica suministrada al cilindro de sujeción 82 se reduce para facilitar el movimiento de ida y vuelta. En el momento de la perforación, la presión es incrementada para estabilizar el robot de interior de tubería 20.
Las figuras 12a y 12b muestra un estado en el que el robot de interior de tubería gira y rueda alrededor del eje de la tubería de la tubería principal y se desplaza por el interior de la misma. Incluso en tal caso, todas las ruedas se mueven en contacto con el material de revestimiento de la tubería, de modo que el robot de interior de tubería puede avanzar de forma estable. Dado que el eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 también coincide con el eje central de la tubería principal 10, no hay excentricidad en la rotación de la corona de perforación en la dirección circunferencial de la tubería principal, asegurando que el corte en la dirección circunferencial de la tubería principal se pueda realizar sin problemas.
Incluso cuando la tubería lateral 11 está unida a la superficie lateral de la tubería principal 10 como se muestra en la FIG. 13a, o está unida a la parte inferior de la tubería principal 10 como se muestra en la FIG. 13b, la perforación se lleva a cabo de la misma manera avanzando el robot de interior de tubería 20 hasta la vecindad del centro de la abertura de la tubería lateral y entonces haciendo rotar la corona de perforación lateralmente o hacia abajo, tal y como en la FIG. 10a en la cual la tubería lateral está unida a la parte superior de la misma. El eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 coincide con el eje central de la tubería principal 10, de tal manera que, cuando la corona de perforación es rotada lateralmente o hacia abajo, es posible prevenir el que la corona de perforación golpee excéntricamente el material de recubrimiento de la tubería y dañe el material de recubrimiento de la tubería.
El robot de interior de tubería de la presente realización está así provisto de ruedas intermedias entre las ruedas delanteras y las ruedas traseras y puede desplazarse con las ruedas intermedias en contacto con la parte superior del material de revestimiento de la tubería, de modo que el movimiento de ida y vuelta del robot de interior de tubería puede realizarse sin problemas. Incluso si el diámetro de tubería de la tubería principal cambia, el corte en la dirección circunferencial de la tubería principal puede realizarse sin problemas sin ninguna excentricidad en la rotación de la corona de perforación poniendo las ruedas intermedias en contacto con la parte superior del material de revestimiento de la tubería. Al mismo tiempo, también es posible eliminar un trabajo de ajuste después de la sustitución de la fijación debido al cambio en el diámetro de la tubería. Las ruedas intermedias también se presionan contra el material de revestimiento de la tubería, de modo que la resistencia a la fricción crece y la fuerza motriz aumenta, lo que permite la autopropulsión a larga distancia incluso cuando hay muchos cables de alimentación y mangueras hidráulicas conectados.
En la realización descrita anteriormente, la superficie de la pared interior de la tubería existente revestida se corta como un ejemplo, pero la superficie de la pared interior de la tubería existente antes del revestimiento puede ser cortada. Incluso en este caso, el eje de rotación v i del actuador rotativo 30 se hace coincidir con el eje central de la tubería 10a de la tubería principal 10 llevando el robot de interior de tubería a un estado en el cual las ruedas de desplazamiento 51, 52, 71, 72 y las ruedas intermedias 62, 65 entran en contacto con la superficie de la pared interna de la tubería existente. Por lo tanto, incluso si la corona de perforación gira en la dirección circunferencial de la tubería existente, es posible evitar que la corona de perforación sea excéntrica y dañe involuntariamente la superficie de la pared interior de la tubería existente.
Realización 2
En la realización 1 descrita anteriormente, una unidad de perforación en la que la corona de perforación 21, el motor de perforación 23, el cilindro elevador 25, los soportes 22, 24 y similares están integrados, se fija al chasis 40, y el robot de interior de tubería funciona como un robot de perforación. En la Realización 2, en lugar de la unidad de perforación, una unidad de inspección 90 para la observación y fotografía de la superficie de la pared interior de la tubería principal está unido al chasis 40, como se muestra en las FIGS. 15 y 16, y el robot de interior de tubería funciona como un robot de inspección.
La unidad de inspección 90 incluye una cámara 92 provista de una lente 91 tal como, por ejemplo, una lente gran angular o una lente ojo de pez capaz de fotografiar un amplio rango, y una placa de montaje 93 a la que la cámara 92 se fija. La lente 91 está configurada como una sola lente o una lente compuesta, pero en el caso de esta realización, se muestra como una sola lente. Además, la cámara 92 está configurada de forma que el eje óptico fotográfico 91a de la lente 91 mira en dirección vertical. En la cámara 92, un sensor de imagen, como un CCD o un CMOS, una memoria para almacenar una imagen capturada y otros componentes necesarios para la formación de imágenes están dispuestos en el plano de imagen de la lente 91, pero el dibujo se vuelve complicado. Por lo tanto, estos elementos no se muestran.
La placa de montaje 93 tiene una parte cilíndrica hueca 93a en la parte central del lado del chasis. El eje giratorio 30a del actuador rotativo 30 se monta a presión en la parte cilíndrica hueca 93a, que es soportado por el cojinete deslizante 32. La cámara 92 está fijada de manera que su eje óptico fotográfico 91a es ortogonal al eje de rotación v1 del actuador rotativo 30. Cuando se acciona el actuador rotativo 30, la lente 91 gira alrededor del eje de rotación v1 en la dirección circunferencial de la tubería existente.
La FIG. 18 muestra un diagrama de circuito para los dispositivos de conducción y control para controlar el robot de interior de tubería configurado como un robot de inspección. Comparado con el diagrama de circuito mostrado en la FIG. 14, el motor de perforación 23 y el cilindro de elevación 25 no se proporcionan en la FIG. 18, y la única diferencia es que la cámara 92 es girada por el actuador rotativo 30, de modo que la descripción detallada de la FIG.18 se omite.
A continuación, se describirá una operación en la que el robot de interior de tubería 20 así configurado se transporta desde la boca de inspección 16 hasta la tubería principal revestida para observar y fotografiar la superficie de la pared interior de la misma.
El robot de interior de tubería 20 se lleva dentro de la tubería principal 10 con los cuerpos de rueda 50 y 70 en posición horizontal, de manera similar a la realización 1. El cilindro de sujeción 82 se acciona para elevar las ruedas intermedias 62 y 65 hasta que entran en contacto con el material de revestimiento de la tubería 12. Este estado se muestra en la FIG. 17a, y de manera similar a la FIG. 10b, la distancia vertical al plano horizontal h1 desde el punto v2' en el que las ruedas de desplazamiento 51 y 52 (y las ruedas de desplazamiento 71 y 72) entran en contacto con el material de revestimiento de tubería es r1+r4. La distancia vertical al plano horizontal h1 desde los puntos v3' en los que las ruedas intermedias 62 y 65 entran en contacto con el material del revestimiento de la tubería es también la misma r1 r4. Por lo tanto, las distancias radiales al eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 desde los puntos v2' y v3' en los que las ruedas entran en contacto con el material de revestimiento de la tubería son todas iguales, de modo que el eje de rotación v1 coincide con el eje central de la tubería 10a de la tubería principal 10.
De este modo, las ruedas intermedias 62 y 65 se llevan a contacto con la parte superior del material de revestimiento de la tubería, y los motores de desplazamiento 55 y 75 se accionan para hacer avanzar el robot de interior de tubería 20. Cuando el robot de interior de tubería llega a una posición predeterminada, se detiene temporalmente y la superficie de la pared interna de la tubería principal es observada y fotografiada por la cámara 92. Dado que el eje óptico fotográfico 91a de la lente 91 es ortogonal al eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 y está orientado en dirección vertical, se fotografía un área con la parte superior del tubo principal 10 centrada como una imagen fija, y la imagen de la misma se muestra en la pantalla 120 y se almacena en la memoria de la cámara 92.
Cuando se desea observar y fotografiar otras partes en la posición de parada del robot de interior de tubería 20, el actuador rotativo 30 es accionado para rotar la cámara 92 en la dirección circunferencial de la tubería principal. Por ejemplo, la FIG. 17b muestra un ejemplo de rotación de 180 grados. En esta posición, un área con la parte inferior de la tubería principal 10 centrada es fotografiada como una imagen fija.
Cuando se desea observar y fotografiar la otra superficie de la pared interna de la tubería principal 10, el robot de interior de tubería 20 es llevado a esa posición y el actuador rotativo 30 es rotado para observar y fotografiar la posición deseada. Dado que el eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 coincide con el eje central de la tubería 10a del tubo principal 10, la distancia radial entre la superficie de la lente y la superficie de la pared interior del tubo principal 10 es la misma independientemente de la posición en la que se gire la cámara 92, y se toma una imagen de buena calidad independientemente de la rotación de la cámara 92.
En el ejemplo anterior, la superficie de la pared interior de la tubería principal se fotografió como una imagen fija. Sin embargo, mientras se mueve el robot de interior de tubería 20 y durante este movimiento, el actuador rotativo 30 puede girar según sea necesario para mostrar diversas partes de la superficie de la pared interior de la tubería principal en la pantalla 120 como imágenes en movimiento o para almacenarlas en la memoria. Además, una pluralidad de lentes cuyo eje óptico de formación de imágenes es ortogonal al eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 están acopladas a la cámara 92 en la dirección circunferencial de la tubería principal, y el actuador rotativo 30 es rotado para fotografiar la superficie de la pared interior de la tubería principal mediante las lentes desde varias direcciones como imágenes fijas o en movimiento, que pueden visualizarse en la pantalla o almacenarse en la memoria.
En el ejemplo anterior, se observa y fotografía la superficie de la pared interior de la tubería principal revestida, de modo que es posible inspeccionar si la tubería principal ha sido revestida con una calidad especificada. Sin embargo, también es posible observar y fotografiar la superficie de la pared interior de la tubería principal antes del revestimiento. En este caso, se puede inspeccionar el grado de daño en la superficie de la pared interior de la tubería principal, y es posible inspeccionar si la tubería principal debe ser revestida o no.
Realización 3
El robot de interior de tubería 20 puede funcionar como un robot de montaje que monta un material de revestimiento de tubería lateral para revestir la superficie de la pared interior de la tubería lateral 11 y transporta el material de revestimiento de la tubería lateral a la posición de la tubería lateral. Esta realización se ilustra en las FIGS. 19 a 22. En el robot de interior de tubería 20 mostrado en la Realización 1, el pistón 25a del cilindro de elevación 25 es desconectado del soporte 22, y el motor de perforación 23, la placa lateral 26, la guía 27 y similares son extraídos. Como se muestra en la FIG. 21, un cabezal de montaje 140 está unido al extremo distal del pistón 25a del cilindro elevador 25. Con el fin de montar firmemente un collar 131 de un material de revestimiento de tubería lateral 130, el cabezal de montaje 140 tiene una superficie curvada que es mayor que el collar 131 y curvada con la misma curvatura que el collar 131, y tiene en el centro una parte cilíndrica hueca 140a en la que se puede insertar el material de revestimiento de la tubería lateral 130.
El material de revestimiento de tubería lateral 130 está hecho del mismo material que el material de revestimiento de la tubería 12, e incluye un material absorbente de resina hecho de una tela flexible no tejida impregnada con una resina líquida curable no curada y el collar 131 en un extremo del mismo que tiene una superficie curvada en forma de arco que tiene una curvatura igual a la de la tubería principal 10. El material de revestimiento de la tubería lateral 130 se aloja en una bolsa de presión 133 facilitada a través de una junta 132. Un extremo de pelado 135 está unido al otro extremo del material de revestimiento de la tubería lateral 130. Un cable de remolque 136 y una manguera de purga de aire 137 están unidos al otro extremo de pelado 135, y el otro extremo del respaldo de presión 133 está sellado herméticamente mediante una tapa 138. Además, un tubo de pelado 134 se fija entre la junta 132 y el collar 131, y un espacio sellado cerrado por el tubo de pelado 134 y el material de revestimiento de la tubería lateral 130 se forma en la bolsa de presión 133.
La FIG. 22 muestra un diagrama de circuito para los dispositivos de accionamiento y control para controlar el robot de interior de tubería configurado como un robot de montaje. La descripción detallada de la FIG. 22 se omitirá porque la única diferencia es que no hay ningún sistema para accionar el motor de perforación 23 en comparación con el diagrama de circuito mostrado en la FIG. 14.
A continuación, se describirá una operación en la que el robot de interior de tubería 20 así configurado se transporta a la tubería principal 10 y se inserta el material de revestimiento de tubería lateral 130 y evertido en la tubería lateral 11 para revestir la tubería lateral 11. El robot de interior de tubería 20 se desplazará por una tubería principal sin revestimiento.
De forma similar a las realizaciones 1 y 2, el robot de interior de tubería 20 se introduce en la tubería principal 10 con los cuerpos de rueda 50 y 70 puestos en posición horizontal, y el cilindro de sujeción 82 es accionado para elevar las ruedas intermedias 62 y 65 hasta que entren en contacto con la superficie de la pared interior del tubo principal 10. En este estado, como se describe en las realizaciones 1 y 2, las distancias radiales al eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 desde los puntos en los que las ruedas 51, 52, 71, 72, 62 y 65 entran en contacto con las superficies de la pared interior de la tubería principal son todas iguales, de modo que el eje de rotación v1 coincide con el eje central de la tubería 10a de la tubería principal 10.
El material de revestimiento de tubería lateral 130 está montado en el cabezal de montaje 140 de manera que la abertura del collar 131 está alineada con la abertura de la parte cilíndrica hueca 140a. La bolsa de presión 133 en la que se aloja el material de revestimiento de tubería lateral 130 está unida en un extremo a la parte cilíndrica hueca 140a del cabezal de montaje 140. El cilindro de elevación 25 se acciona para bajar el pistón 25a de modo que el material de revestimiento de la tubería lateral 130 que sobresale hacia arriba del cabezal de montaje 140 no choque con la superficie de la pared interior de la tubería principal.
En este estado, los motores de desplazamiento 55 y 75 son accionados para hacer avanzar el robot de interior de tubería 20 junto con la bolsa de presión 133. Cuando el material de revestimiento de la tubería lateral 130 alcanza una posición en la que puede ser insertado en la tubería lateral 11, el robot de interior de tubería 20 es detenido y el actuador rotativo 30 es accionado para girar el cabezal de montaje 140 en la dirección circunferencial de la tubería principal de modo que la abertura de la parte cilíndrica hueca 140a se alinee con la abertura de la tubería lateral. Posteriormente, el cilindro de elevación 25 es accionado para elevar el cabezal de montaje 140 y poner el collar 131 en estrecho contacto con la superficie de la pared interior de la tubería principal. Este estado se ilustra en la FIG. 19. En este estado, se suministra aire comprimido a la bolsa de presión 133 a través de un tubo de suministro de aire comprimido (no mostrado) conectado a la tapa 138, y luego también suministrado al espacio sellado cerrado por el tubo de pelado 134 y el material de revestimiento de tubería lateral 130 para evertir e insertar el material de revestimiento de tubería lateral 130 en la tubería lateral 11.
Después de que el material de revestimiento de tubería lateral 130 esté, como se muestra en la FIG. 20, insertado en la tubería lateral 11 en toda su longitud, se suministra agua caliente a la bolsa de presión 133 a través de una manguera de suministro de agua caliente (no mostrada) conectada a la tapa 138 para curar el material de revestimiento de tubería lateral 130 y revestir la tubería lateral 11. El aire contenido en la bolsa de presión 133 se expulsa al exterior debido al suministro de agua caliente a través de una manguera de purga de aire 137.
Una vez finalizado el revestimiento de la tubería lateral 11, se baja el cabezal de montaje 140 y el extremo de pelado 135 es tirado hacia abajo por el cable de remolque 136 y retirado del material de revestimiento de la tubería lateral 130. Esto completa una serie de operaciones de revestimiento.
En tal trabajo de revestimiento, el eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 coincide con el eje central de la tubería 10a de la tubería principal 10. Por lo tanto, cuando el cabezal de montaje 140 está alineado con la abertura de tubería lateral, el cabezal de montaje 140 y el material de revestimiento de tubería lateral 130 no entran en contacto con la superficie de la pared interior de la tubería principal independientemente de la rotación del cabezal de montaje 140 a cualquier posición en la dirección circunferencial de la tubería principal. Esto permite que el trabajo dentro de la tubería sea más eficiente. Además, aunque el diámetro de la tubería principal sea diferente, el eje de rotación v1 del actuador rotativo 30 coincide con el eje central de la tubería 10a de la tubería principal. Por lo tanto, es posible omitir el paso convencional de ajustar la altura del cabezal de montaje cada vez que el diámetro de la tubería cambie.
En las realizaciones 1, 2 y 3 descritas anteriormente, los motores de desplazamiento 55 y 75 se utilizan para hacer girar las ruedas de desplazamiento 51, 52, 71 y 72 y desplazar el robot de interior de tubería, pero los cables de remolque pueden fijarse a los extremos delantero y trasero de los bastidores laterales 42 y 43, respectivamente. Para mover el robot de interior de tubería, un primer cable de remolque es remolcado por un cabrestante en el suelo a través de una boca de inspección en el lado de transporte y el otro cable de remolque es remolcado por un cabrestante sobre tierra a través de una arqueta en el sentido de la marcha.
En las realizaciones 1, 2 y 3 descritas anteriormente, se utiliza un cilindro hidráulico como medio de elevación para subir y bajar el actuador rotativo y las ruedas intermedias, pero puede utilizarse un resorte de tracción con un extremo allí unido a un primer cuerpo de rueda y el otro extremo unido al otro cuerpo de rueda para subir y bajar el actuador rotativo y las ruedas intermedias.
En las realizaciones 1, 2 y 3 descritas anteriormente, los motores de desplazamiento 55 y 75 se accionan de forma sincrónica, pero también es posible detener el motor uno de desplazamiento y accionar el otro motor de desplazamiento de forma que el cuerpo de rueda con el otro motor de desplazamiento incorporado se desplace en dirección hacia el cuerpo de rueda con el motor de desplazamiento parado incorporado o en dirección opuesta para elevar y bajar el actuador rotativo y las ruedas intermedias. En este caso, los motores de desplazamiento 55 y 75 funcionan como medios de elevación para subir y bajar el actuador rotativo y las ruedas intermedias.
En las realizaciones 1, 2 y 3 descritas anteriormente, los pasadores provistos en el cuerpo de rueda delantera son deslizados en las ranuras de los bastidores laterales, pero los pasadores provistos en el cuerpo de rueda de atrás podrían ser deslizados en las ranuras. En este caso, el cuerpo de la rueda trasera es el primer cuerpo de la rueda y el cuerpo de la rueda delantera es el segundo cuerpo de la rueda.
En las realizaciones 1, 2 y 3 descritas anteriormente, el actuador rotativo 30 es un motor hidráulico, pero puede ser un motor eléctrico como un motor de pasos o un servomotor. Además, puede utilizarse un motor eléctrico o un motor neumático para el motor de perforación 23 de la realización 1.
Códigos de referencia
10 tubería principal
11 tubería lateral
12 material de revestimiento de tuberías
13 cámara
17 lámpara de iluminación
20 robot de interior de tubería
21 corona de perforación
23 motor de perforación
25 cilindro elevador
30 actuador rotativo
32 cojinete deslizante
40 chasis
41 bastidor delantero
42, 43 bastidor lateral
42a, 43a ranura
50 cuerpo de rueda
51, 52 rueda de desplazamiento
53, 54 pasador
55 motor de desplazamiento
57, 60 eje
62, 65 rueda intermedia
70 cuerpo de rueda
71, 72 rueda de desplazamiento
73, 74 pasador
75 motor de desplazamiento
77 eje
82 cilindro de sujeción
90 unidad de inspección
91 lente
92 cámara
100 unidad hidráulica
101 válvula de alivio
102 regulador
103 válvula reguladora
104 válvula de cambio de dirección
110 controladora
111 consola
113 modulador de anchura de pulsos
130 material de revestimiento de tuberías laterales
133 bolsa de presión
140 cabezal de montaje

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un robot de interior de tubería (20) que se introduce en una tubería existente (10) y puede desplazarse por la tubería existente, comprendiendo
un chasis (40) que tiene a ambos lados bastidores laterales (42, 43) en los que se forma una ranura que se extiende horizontalmente (42a, 43a);
un primer cuerpo de rueda (50) al que se fijan por ambos lados pasadores (53, 54) deslizables en la ranura (42a, 43a) y que se apoya entre los bastidores laterales (42, 43) por medio de los pasadores (53, 54) y tiene ruedas de desplazamiento (51, 52) fijadas en un extremo por ambos lados;
un segundo cuerpo de rueda (70) que se apoya entre los bastidores laterales (42, 43) mediante pasadores (73, 74) fijados a ambos lados en el mismo plano horizontal (h1) que los pasadores (53, 54) del primer cuerpo de rueda (50) y que tiene ruedas de desplazamiento (71, 72) fijadas a un extremo a ambos lados, estando el otro extremo a ambos lados acoplado de forma rotativa al otro extremo del primer cuerpo de rueda (50) mediante ejes (60, 63) a los que están acopladas ruedas intermedias (62, 65), respectivamente;
un actuador rotativo (30) montado en el chasis (40) de forma que su eje de rotación (v1) se encuentre en el mismo plano horizontal (h1) que los pasadores (53, 54, 73, 74) a ambos lados del primer y segundo cuerpo de rueda (50, 70) y está situado en el centro entre las ruedas de desplazamiento (51, 52, 71, 72) de los cuerpos de rueda primero y segundo (50, 70); y medios de elevación (25, 55, 75) para deslizar los pasadores (53, 54) del primer cuerpo de rueda (50) en las ranuras (42a, 43a) para girar los cuerpos de rueda primero y segundo (50, 70) alrededor de los ejes como un pivote y subir y bajar el actuador rotativo (30) y las ruedas intermedias (62, 65); en el que las ruedas intermedias (62, 65) en ambos lados y las ruedas de desplazamiento (51, 52, 71, 72) de ambos lados de los cuerpos de rueda primero y segundo (50, 70) tienen todos la misma forma y las superficies de las ruedas de cada lado tienen el mismo plano vertical (p1), respectivamente;
el pasador (53, 54) de cada lado del primer cuerpo de rueda (50) está unido al punto medio de una línea que une el centro de la rueda de desplazamiento del primer cuerpo de rueda (50) y el centro de la rueda intermedia del mismo lado, y el pasador (73, 74) de cada lado del segundo cuerpo de rueda (70) está unido al punto medio de una línea que conecta el centro de la rueda de desplazamiento del segundo cuerpo de rueda (70) y el centro de la rueda intermedia en el mismo lado; y cuando las ruedas intermedias (62, 65) de ambos lados se elevan hasta ponerse en contacto con la superficie de la pared interior de la tubería existente (10) mediante los medios de elevación (25, 55, 75), las distancias radiales al eje de rotación (v1) del actuador rotativo (30) desde los puntos en los que las ruedas de desplazamiento (51, 52, 71, 72) a ambos lados de los cuerpos de rueda primero y segundo (50, 70) y las ruedas intermedias (62, 65) a ambos lados entran en contacto con las superficies interiores de las paredes de la tubería existente (10) son respectivamente iguales, y el eje de rotación (v1) del actuador rotativo (30) coincide con el eje central de la tubería existente (10).
2. Un robot de interior de tubería (20) según la reivindicación 1, en el que una corona de perforación (21) que gira alrededor de un eje de rotación (23a) ortogonal al eje de rotación (v1) del actuador rotativo (30) y puede ser girada por el actuador rotativo (23a) alrededor de un eje de rotación (v1) del mismo en la dirección circunferencial de la tubería existente (10), se fija al chasis (40).
3. Un robot de interior de tubería (20) según la reivindicación 1, en el que una cámara (92) equipada con una lente (91) cuyo eje óptico fotográfico es ortogonal al eje de rotación (v1) del actuador rotativo (30) alrededor del eje de rotación (v1) del mismo en la dirección circunferencial del tubo existente (10), es fijada al chasis (40).
4. Un robot de interior de tubería (20) según la reivindicación 1, en el que un cabezal de montaje (140) que es girado por el actuador rotativo (30) alrededor del eje de rotación (v1) del mismo en la dirección circunferencial de la tubería existente (10) y que monta un material de revestimiento de tubería (12) insertado en una tubería lateral (11) que se cruza con la tubería existente (10), está unido al chasis (40).
5. Un robot de interior de tubería (20) según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las ruedas intermedias (62, 65) de ambos lados están unidas de forma rotativa a los ejes (60, 63), respectivamente.
6. Un robot de interior de tubería (20) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el actuador rotativo (30) es un motor hidráulico o eléctrico.
7. Un robot de interior de tubería (20) según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la rueda de desplazamiento (51, 52) del primer cuerpo de rueda (50) es la rueda delantera, y la rueda de desplazamiento (71, 72) del segundo cuerpo de rueda (70) es la rueda trasera.
8. Un robot de interior de tubería (20) según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la rueda de desplazamiento (51, 52) del primer cuerpo de rueda (50) es la rueda trasera, y la rueda de desplazamiento (71, 72) del segundo cuerpo de rueda (70) es la rueda delantera.
9. Un robot de interior de tubería (20) según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el medio de elevación es un cilindro hidráulico (25) en el que un extremo de un pistón (25a) está fijado a un primer cuerpo de rueda (50; 70) y una sección de cilindro está fijada al cuerpo de la otra rueda (70; 50).
10. Un robot de interior de tubería (20) según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el medio de elevación es un muelle de tracción cuyos extremos respectivos están acoplados a los cuerpos de rueda primero y segundo (50, 70).
11. Un robot de interior de tubería (20) según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que los cuerpos de rueda primero y segundo (50, 70) tienen incorporados motores de desplazamiento (55, 75) que hacen girar las ruedas de desplazamiento (51, 52, 71, 72) del primer y segundo cuerpos de rueda (50, 70), respectivamente.
12. Un robot de interior de tubería (20) según la reivindicación 11, en el que los medios de elevación son los motores de desplazamiento (55, 75) incorporados en los cuerpos de rueda primero y segundo (50, 70), y un motor de desplazamiento (55; 75) está parado con el otro motor de desplazamiento (75; 55) siendo accionado de tal manera que el cuerpo de rueda (70; 50) con el otro motor de desplazamiento incorporado (75; 55) se mueve en dirección hacia el cuerpo de rueda (50; 70) con el motor de desplazamiento parado incorporado (55; 75) o en sentido contrario para subir y bajar el actuador rotativo (30) y las ruedas intermedias (62, 65).
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