NL2020672A - Mobiel bewerkingsstation en reparatiemethodiek - Google Patents

Abstract

Een mobiel bewerkingsstation met industriële robotarm, waarmee bijvoorbeeld een reparatie van een orthotrope stalen brugdek 5 van een snelweg kan worden uitgevoerd. De zesassige robotarm is vast en overhead gemonteerd binnenin een zeecontainer waarvan de bodem is verwijderd en die boven en onder uitgerust is met kassen waarin de lepels van een vorkheftruck kunnen worden gestoken om de zeecontainer te heffen. Het onderste deel 10 van de vaste achterwand waaraan de robotarm gemonteerd is, is rond een horizontaal scharnier zwenkend gemonteerd. De met intrekbare rijwielen uitgeruste zeecontainer bevat de voeding en besturing voor de robotarm.

Description

Mobiel bewerkingsstation en reparatiemethodiek

De uitvinding heeft betrekking op een mobiel bewerkingsstation met industriële robotarm, waarmee bijvoorbeeld een reparatie van een orthotrope stalen brugdek van een snelweg kan worden uitgevoerd.

Alvorens wordt in gegaan op het bewerkingsstation, wordt eerst het repareren van een orthotrope stalen brugdek van een snelweg toegelicht.

Vooral door zwaar vrachtverkeer heeft een stalen brugdek (ook wel genoemd: brugrijvloer), in het bijzonder een orthotrope stalen brugrijvloer in toenemende mate last van scheurvorming door vermoeiing. Door de gewoonlijk bovenop de brugrijvloer aanwezige asfaltverharding van asfaltbeton te verwijderen van het brugdek, wordt het stalen oppervlak bloot gelegd om te kunnen worden geïnspecteerd en indien nodig gerepareerd.

Fig. 1 toont een schematische dwarsdoorsnede van het brugdek, een horizontale staalplaat met aan de onderkant daaraan vast gelaste V-vormige of trogvormige verstijvingsprofielen (verstijvertrog), de pijl geeft de plaats van de lasrups aan.

Fig. 2 is een weergave om details, zoals de plaats van de lasrups (zie de pijlen) tussen brugdek en verstijvertrog te verduidelijken. Bij een gescheurd brugdek (de gestippelde pijl geeft de typerende scheurlocatie aan), moet het brugdek over het met horizontale pijl aangegeven gebied worden vervangen (over de dwars op het papier van de tekening staande lengte van ongeveer 1 meter) door een iets dikkere staalplaat (dus een gebied ter weerszijden ruim buiten de plaats van aanhechting tussen brugdek en verstijvertrog). Tijdens het vervangen moet de verstijvertrog op zijn plaats blijven en op de oorspronkelijke wijze aan de dikkere staalplaat worden gelast. Tijdens de reparatie houdt een bovenop het brugdek gelaste tijdelijke brugconstructie (zgn. kram; een 8 cm dikke massieve staalplaat) het reparatiegebied vormvast. Deze kram is eveneens getoond, met ruwweg de vorm van een op zijn kop staande U.

Volgens de bekende procedure haalt een zich onder het brugdek bevindende arbeider de lasrups tussen brugdek en verstijvertrog weg.

Volgens een alternatieve procedure wordt het door een arbeider onder het brugdek verwijderen van de lasrups vermeden, waardoor tijd- en kostenwinst wordt geboekt en bovendien het werk kan worden gemechaniseerd. Daartoe wordt begonnen met het open snijden van een inspectiegat, zoals in fig. 3 te zien. Het inspectiegat valt ruim binnen de lasrupsen, respectievelijk de opstaande wanden, van de verstijvertrog.

Via het inspectiegat kan, vanaf de bovenkant van het brugdek, de plaats van de verstijvertrog exact worden gemeten (bijvoorbeeld door via het inspectiegat inbrengen van een tastinstrument), en op basis van deze meting wordt het oorspronkelijke brugdek weggesneden op de voorgeschreven maat, waarbij men van het brugdek twee strippen laat staan die precies met de opstaande wanden van de verstijvertrog overlappen. De foto hierboven toont de nog op hun plaats in het brugdek geheel losgesneden liggende middelste, brede, strook met het inspectiegat en aan weerskanten ervan een smalle strook en tussen een smalle en de middelste brede strook telkens de nog aan de versti jvertrog en de rest van het brugdek vast zittende strip.

De foto van fig. 4 toont het brugdek open gesneden op de voorgeschreven maat, op twee strippen na die samenvallen met de plaats waar de opstaande wanden van de verstijvertrog aansluiten op het brugdek. De middelste brede strook en de twee smalle stroken aan weerskanten zijn nu verwijderd zodat naar beneden in en langs de verstijvertrog kan worden gekeken.

Nu zijn ook (zie fig. 5) deze twee strippen losgesneden, hierdoor zijn de bovenranden van de opstaande trogwanden iets verlaagd zodat de dikkere reparatieplaat met zijn bovenvlak gelijk komt te liggen met het bovenvlak van de rest van het brugdek.

De reparatieprocedure wordt als volgt samen gevat aan de hand van geschetste dwarsdoorsneden van een stuk brugdek met eronder een bijbehorende verstijvertrog. stap 1 (fig. 6): begin van de reparatie, stap 2 (fig. 7): maken inspectiegat stap 3 (fig. 8): lossnijden middelste brede strook en aan weerskanten een smalle strook, ertussen bevinden zich de aan de verstijvertrog vastgelaste strippen stap 4 (fig. 9) : verwijderen van de losgesneden middelste brede en de smalle stroken aan weerskanten stap 5 (fig. 10) : lossnijden en verwijderen van de strippen zodat de bovenrand van de verstijvertrog onder zijn oorspronkelijke niveau (aangegeven met de dunne lijn) komt te liggen. stap 6 (fig. 11) : plaatsen van de (dikkere) reparatieplaat en weer vastlassen (van onderaf de brug door een lasser) van de verstijvertrog. De reparatieplaat wordt aan het omgevende brugdek gelast door de industriële robot die zich boven het brugdek bevindt.

Deze stappen 1 t/m 6 kunnen in iedere andere volgorde worden uitgevoerd. Eén of meer van de stappen 1 t/m 6 kunnen worden weggelaten.

Nu volgt openbaarmaking van het uitgevonden mobiele bewerkingsstation met industriële robotarm en hoe dit mobiele bewerkingsstation kan worden ingezet voor het repareren van een orthotrope stalen brugdek van een snelweg.

Fig. 12 toont een industriële 6-assige robotarm vast gemonteerd aan een vrij en stabiel bovenop het brugdek staande verplaatsbare constructie. De robotarm hangt boven het bovenvlak van het brugdek en heeft het inspectiegat en vervolgens de middelste brede strook en de twee smalle stroken aan weerskanten en daarna de strippen met de lasrups naar de verstijvertrog los gesneden zodat de verstijvertrog door de robot is vrij gesneden. De aan de bovenkant van het brugdek vastgelaste tijdelijke kram is gedeeltelijk zichtbaar, in het bijzonder één van de voeten waarmee de kram aan het brugdek wordt gehecht.

Fig. 13 toont in detail de 6-assige robotarm met horizontale zwenkas van het schoudergewricht (Axis 1), gemonteerd aan een verplaatsbare constructie, bijvoorbeeld binnenin een zeecontainer of aan de achterkant van een truck of vorkheftruck.

Fig. 14 toont de benaming van de assen van een 6-assige robotarm, in dit plaatje is de zwenkas van het schoudergewricht (Axis 1) verticaal gericht, dit is de gebruikelijke oriëntatie van dit type robotarm.

Aan een bestaand bouwwerk wordt veel handwerk verricht. Dit is kostbaar, vergt veel mankracht, verloopt traag en onnauwkeurig en de kwaliteit is wisselend.

De uitvinder heeft een oplossing bedacht in de vorm van een mobiel bewerkingsstation dat is uitgerust met een industriële robotarm waarvan de "hand" is ingericht voor het bedienen van een gereedschap naar wens, zoals een snijbrander, een boor- of freesgereedschap of een lastoorts of een ander gereedschap waarmee een industriële robotarm kan worden uitgerust.

Met de uitvinding kunnen verschillende nadelen van handwerk worden verkleind of vermeden.

De uitvinding kan bijvoorbeeld worden ingezet voor het repareren van een vermoeiingsscheur in de stalen brugrijvloer van een brug van een snelweg. Vele andere toepassingen zijn eveneens denkbaar.

Bij voorkeur is één of meer van het volgende van toepassing: de robotarm is "overhead" gemonteerd (bij voorkeur permanent) aan een draagframe; het draagframe is ingericht om te worden verplaatst en stabiel tijdelijk te worden neergezet op de plaats waar de robotarm zijn werk dient te verrichten; het draagframe is geconstrueerd zodat de robotarm gedurende de tijd dat deze is opgeborgen en/of in bedrijf is, binnen het door het draagframe begrensde gebied blijft waarbij bij voorkeur het draagframe is uitgevoerd zodat het een barrière vormt voor menselijke toegang tot het werkgebied van de robot, bijvoorbeeld doordat het draagframe een (bij voorkeur in hoofdzaak volledig omgevende) schaalconstructie (bijvoorbeeld de toegang verhinderende zijwanden en eventueel een dak) omvat, welke barrière kan zijn uitgerust met een (bijvoorbeeld met een deur) afsluitbare toegangsopening; de schaalconstructie is zelfdragend (monocoque); de robot is op een vaste plaats aan het draagframe gemonteerd; het draagframe bezit vormvaste, bij voorkeur zich vast aan het draagframe bevindende, steunranden die zijn gepositioneerd zodat zij een stabiele drie- of meerpunts ondersteuning bieden; het draagframe bezit intrekbare rijwielen; het draagframe vormt een tent of huif; het draagframe draagt de randapparatuur voor de robot, zoals de besturingseenheid, datalogger, energiebron, stroomaggregaat, accu's, persluchtaggregaat, brandstoftank, gereedschappen, voeding voor de gereedschappen, zoals een gasfles; het mobiele bewerkingsstation is een zelfstandige en/of geheel zelfvoorzienende eenheid; het bewerkingsstation omvat wandeenheden die een ruimtelijk gebied afgrenzen waarbinnen de robot werkzaam is; een maatregel die wordt geopenbaard in het navolgende, los van de maatregelen in combinatie waarmee deze maatregel is gepresenteerd:

Fig. 15 toont een 7-assige robotarm, as nr. 3 ontbreekt bij een 6-assige robotarm.

Fig. 16 toont een 6-assige robotarm, ten opzichte van de 7-assige robotarm kan de bovenarm niet om zijn eigen langsas draaien. De as van het schoudergewricht (Axis 1) loopt verticaal wanneer de basis op het brugdek is gesteld, zoals getoond, en horizontaal wanneer de basis 90 graden gekanteld ten opzichte van deze weergave overhead ("verticaal overhead") is gemonteerd, en weer verticaal wanneer de basis 180 graden gekanteld ten opzichte van deze weergave overhead ("horizontaal overhead") is gemonteerd.

Fig. 17 toont de maximale zwenkhoeken bij een 6-assige robotarm.

Fig. 18 toont een 6-assige robotarm, overhead ("verticaal overhead") gemonteerd, zijn vrije uiteinde kan een groot aaneengesloten deel van het oppervlak van het brugdek bestrijken. De basis is plaatsvast aan een opstaande of verticale steun bevestigd, de steun staat rechtstreeks of indirect los op het brugdek. De as van het schoudergewricht loopt horizontaal.

Fig. 19 toont dezelfde 6-assige robotarm, overhead ("horizontaal overhead") gemonteerd, deze kan een groot oppervlaktegebied van het zich onder de robotarm bevindende brugdek bestrijken.

Fig. 20 toont een 3-assige robotarm met 3 parallelle assen en tussen de onderarm en de hand een lineair (bijvoorbeeld verticaal) verplaatsbaar tussenstuk om het niveau van de hand (aan het ondereind van het tussenstuk) te verstellen. Onderarm en bovenarm bewegen bij verticale assen evenwijdig aan het brugdek, zodat het gereedschap aan het vrije onderste uiteinde van de robotarm (aan het vrije ondereinde van het tussenstuk) een groot oppervlaktegebied van het brugdek kan bestrijken. In aanvulling of als alternatief voor het verticaal verplaatsbare tussenstuk kan het niveau van de basis of de plaats van de bovenarm langs de op de basis aansluitende verticale kolom (de "romp") worden aangepast hetgeen met gestippelde pijlen is aangeduid.

Fig. 21 toont dezelfde 3-assige robotarm van fig. 20, nu overhead ("horizontaal overhead") gemonteerd, met zijn basis hangend onder een horizontale of verticale steun.

Fig. 22 toont een 5-assige overhead ("verticaal overhead") gemonteerde robotarm, langs portaal schuivend zoals de pijl aangeeft, portaal bevindt zich horizontaal boven het brugdek, een vrij op het brugdek steunende steunpoot (waarvan één zichtbaar) is aan ieder uiteinde van de portaal gemonteerd en ondersteunen de portaal. Samenstel van twee steunpoten en portaal, die robotarm draagt, kan met rijwielen aan ondereinde steunpoten (niet zichtbaar) over brugdek worden verreden. Of dit samenstel kan worden opgetild door een hijsinstallatie, zoals vorkheftruck om over het brugdek te worden verplaatst, waartoe het samenstel op hoog en/of laag of ander geschikt niveau met kassen voor de lepels van een vorkheftruck of met andere hijsvoorzieningen, zoals hijsogen, kan zijn uitgerust. Ten opzichte van een 6-assige robotarm is de as van het schoudergewricht (Axis 1) star.

Fig. 23 - 24 tonen een aanzicht in perspectief en zijaanzicht in doorsnede van een zeecontainer (een voorbeeld van een zelfdragende schaalconstructie) met cornercastings, waarin overhead gemonteerd een industriële 6-assige robotarm. Een deel van de bodem van de container is verwijderd. De bovenwand en de twee zijwanden zijn intact gelaten, de achterwand is gemodificeerd. De container is rechtstreeks op het brugdek geplaatst, over de kram heen. De robot last de kram vast aan het brugdek en snijdt daarna een gat in het brugdek. Het onderste deel van de vaste achterwand waaraan de robotarm gemonteerd is, is rond een horizontaal scharnier zwenkend gemonteerd en in de geopende stand weergegeven zodat de zeecontainer over de kram kan worden gereden. De zeecontainer heeft aan het ene uiteinde (de vaste wand die de robotarm draagt) intrekbare wielen en door het andere (tegenover gelegen) uiteinde (uitgerust met deuren zoals getoond) op te tillen kan de zeecontainer op het brugdek rijden. De zeecontainer bevat een kast die de voeding en besturing voor de robotarm bevat. De robotarm is uitgerust met een lastoorts en een snijbrander, waarvoor de voeding zich in de zeecontainer bevindt. De zeecontainer is boven en onder uitgerust met kassen waarin de lepels van een vorkheftruck kunnen worden gestoken om de zeecontainer te heffen.

Aldus vormt de zeecontainer een stevig draagframe voor de robotarm en tegelijk een bodemloze overkapping voor het werkgebied van de kram. Bij voorkeur is de onderzijde van het draagframe geschikt om de robotarm stabiel op het brugdek neer te zetten, zodat tijdens bedrijf van de robot op de naastgelegen rijbaan van het brugdek passerend vrachtverkeer de robotarm niet hinderlijk in beweging kan brengen. De stalen zeecontainer die met zijn vlakke stalen onderkant op het brugdek rust, biedt een dergelijk stabiel draagframe.

De robotarm heeft een gewicht van minimaal 100 of 150 of 175 of 200 kilogram.

Tot de uitvinding behoren alle geopenbaarde maatregelen in individuele zin, onafhankelijk van de combinatie waarin zij zijn gepresenteerd, en ook in iedere willekeurige combinatie of permutatie met één of meer andere geopenbaarde maatregelen, in individuele zin.

Claims (3)

1. Mobiel bewerkingsstation met industriële robotarm waarvan de "hand" is ingericht voor het bedienen van een gereedschap naar wens, zoals een snijbrander, een boor- of freesgereedschap of een lastoorts of een ander gereedschap waarmee een industriële robotarm kan worden uitgerust, welke robotarm verticaal overhead (zie fig. 18) permanent op een vaste plaats is gemonteerd binnenin een zelfdragende schaalconstructie en van minimaal zesassig type is en waarvan de zwenkas van het schoudergewricht (Axis 1) horizontaal is georiënteerd; en waarbij voor het bewerkingsstation verder het volgende van toepassing is: de zelfdragende schaalconstructie is ingericht om te worden verplaatst en stabiel tijdelijk te worden neergezet op de plaats waar de robotarm zijn werk dient te verrichten; een deel van de bodem van de zelfdragende schaalconstructie ontbreekt; de zelfdragende schaalconstructie heeft een bovenwand en twee zijwanden, die in hoofdzaak zijn gesloten en heeft een voorwand en heeft een achterwand waarvan het onderste deel rond een horizontaal scharnier zwenkend gemonteerd is; de bodem-, boven-, zij-, voor- en achterwand zijn vast; de achterwand draagt de met zijn basis permanent daaraan gemonteerde robotarm; de voorwand heeft een toegangsopening voor personeel; de zelfdragende schaalconstructie is uitgerust met intrekbare rijwielen aan het uiteinde van de zelfdragende schaalconstructie dat de achterwand bevat waaraan de robotarm is gemonteerd; de zelfdragende schaalconstructie bevat een kast die de voeding en besturing voor de robotarm bevat en draagt de randapparatuur voor de robotarm, te weten de besturingseenheid, datalogger, energiebron, stroomaggregaat, accu's, persluchtaggregaat, brandstoftank, gereedschappen, voeding voor de gereedschappen, zoals een gasfles; de robotarm is uitgerust met een lastoorts en een snijbrander, waarvoor de voeding zich in de zelfdragende schaalconstructie bevindt; de zelfdragende schaalconstructie is boven en onder uitgerust met kassen waarin de lepels van een vorkheftruck kunnen worden gestoken om de zelfdragende schaalconstructie te heffen; de zelfdragende schaalconstructie vormt een stevig draagframe voor de robotarm en vormt een bodemloze overkapping; de onderzijde van de zelfdragende schaalconstructie is ingericht voor stabiel positioneren op de ondergrond, en is daartoe uitgerust met een vlakke stalen onderkant zodat de zelfdragende schaalconstructie vormvaste, zich vast aan de zelfdragende schaalconstructie bevindende, steunranden bezit die zijn gepositioneerd zodat zij een stabiele drie- of meerpunts ondersteuning bieden indien op een brugdek geplaatst; de robotarm heeft een gewicht van minimaal 150 kilogram; de zelfdragende schaalconstructie is geconstrueerd zodat de robotarm gedurende de tijd dat deze is opgeborgen en in bedrijf is, binnen het door de zelfdragende schaalconstructie begrensde gebied blijft en werkt waarbij de zelfdragende schaalconstructie is uitgevoerd zodat het een barrière vormt voor menselijke toegang tot het werkgebied van de robotarm, doordat de zelfdragende schaalconstructie een in hoofdzaak volledig omgevende eenheid van wanden omvat, welke barrière is uitgerust met een met een deur afsluitbare toegangsopening; het mobiele bewerkingsstation is een zelfstandige en geheel zelfvoorzienende eenheid.

2. Bewerkingsstation volgens conclusie 1, waarbij de zelfdragende schaalconstructie is verschaft door een stalen zeecontainer met cornercastings waarvan een deel van de bodem van de container is verwijderd, de bovenwand en de twee zijwanden zijn intact gelaten, en de achterwand is gemodificeerd en de zeecontainer is ingericht om met zijn vlakke stalen onderkant op een brugdek te rusten.

3. Werkwijze voor het repareren van een orthotrope stalen brugdek van een snelweg met gebruik van het bewerkingsstation volgens conclusie 2, waarbij de zeecontainer rechtstreeks op het brugdek geplaatst is en met zijn onderzijde stabiel op het brugdek steunt en tegelijk een bodemloze overkapping vormt en de robotarm van het bewerkingsstation binnen de bodemloze overkapping eerst een zgn. kram vastlast aan het brugdek en daarna een gat in het brugdek snijdt, daarna wordt het onderste deel van de vaste achterwand waaraan de robotarm gemonteerd is, rond het horizontale scharnier in de geopende stand gezwenkt en in de geopende stand gehouden en vervolgens wordt de zeecontainer over de kram heen gereden, die door het onderste geopende deel van de achterwand heen en onder het horizontale scharnier ervan door passeert, waartoe de zeecontainer aan het ene uiteinde rijdt op zijn intrekbare wielen en aan het andere tegenover gelegen uiteinde wordt opgetild door een vorkheftruck zodat de zeecontainer op het brugdek rijdt.