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Patent Searching and Data


Title:
INNER TREATMENT PROCESS AND DEVICE FOR INACCESSIBLE PIPES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1993/005334
Kind Code:
A1
Abstract:
The process uses a remote-control robot (1) with a video-monitored working head (2). The part to be opened or repaired is cut out, or a pig is placed and inflated so as to be clamped in the pipe at the part to be sealed. The process is mainly characterized in that the desired cut-out part is sealed with a two-component epoxy resin. Both components are mixed in an opposite flow helical mixer just before reaching the working head (2), forming an intimate, curing epoxy resin mixture. The device has a front rotary disk wheel (9) arranged on the robot (1), that carries a fork (10) provided with an articulation (13). A pivotable and retractable working head (2) is mounted between the ends (11) of the fork. The working head (2) may be designed as a cutting unit (4), as an inflating unit for clamping pigs, as a pressing unit for pressing and smoothening epoxy resin, as a whirling unit for coating the inside of pipes or as a combination of such units.

Inventors:
MORGENEGG ALFRED (CH)
Application Number:
PCT/CH1992/000175
Publication Date:
March 18, 1993
Filing Date:
August 28, 1992
Export Citation:
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Assignee:
MORGENEGG ALFRED (CH)
International Classes:
B08B9/04; F16L55/16; B23B41/00; F16L55/162; F16L55/1645; F16L55/179; F16L55/18; F16L55/26; F16L; (IPC1-7): F16L55/162; F16L55/18; F16L55/26
Domestic Patent References:
WO1989011617A11989-11-30
WO1986003818A11986-07-03
Foreign References:
GB2147682A1985-05-15
EP0263505A11988-04-13
GB2147080A1985-05-01
Other References:
DATABASE WPIL Week 8937, Derwent Publications Ltd., London, GB; AN 89-270137 & US,A,4 850 705 (HORNER)
Attorney, Agent or Firm:
FELBER & PARTNER AG (CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Innenbearbeitung von nicht begehbaren Lei¬ tungsrohren, bei dem ein ferngesteuerter Roboter (1) mit videoüberwachtem Arbeitskopf (2) , der von einer Übertags angeordneten Versorgungs und Steuereinheit aus in das zu bearbeitende Leitungsrohr eingefahren wird, die zu öffnende oder zu reparierende Stelle ausfräst, oder an der zu verschliessenden stelle einen Molch plaziert und durch Aufblasen im Leitungsrohr verspannt, dadurch gekennzeichnet, dass a) im Falle des Ausfräsens dieses mit einem pneuma¬ tisch angetriebenen Fräser (5) mit einer Drehzahl von mehr als 35' 000 U/min erfolgt; b) für das Ausbessern zwei Komponenten eines zweikom ponentigen Epoxyharzes über zwei getrennte Schlauchleitungen (35) von der Versorgungs und Steuereinheit zum Roboter (1) gepresst werden; c) die zwei Komponenten in einem Wendelmischer (46) unmittelbar vor Erreichen des Arbeitskopfes (2) zu einer innigen, aushärtenden EpoxyharzMischung ver¬ mischt werden; d) die ausgefräste Stelle oder der Bereich vor dem verspannten Molch mit dem vermischten, aushärtenden Epoxyharz verpresst und abgeglättet wird. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ausfräsen der zu öffnenden Stelle erfolgt, indem a) die zu öffnende Stelle über die Videokamera (7) an¬ gefahren wird oder mittels UltraschallSensoren er¬ mittelt wird, b) die zu öffnende Stelle angebohrt wird, c) von der Bohrung aus nacheinander in zwei sich kreu¬ zenden Richtungen hin und her bis zum Anschlag ge¬ fräst wird, wobei die Fräswege elektronisch ausge¬ messen und daraus das Zentrum und die Dimension des einmündenden Rohres und die zugehörige Fräskurve errechnet und abgespeichert werden, d) die elektronisch gespeicherte Fräskurve abgefahren wird, wodurch die Stelle wie gewünscht geöffnet wird. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäss Anspruch 1 oder 2, mit einem ferngesteuerten, in das zu bearbei¬ tende Leitungsrohr einfahrbaren Roboter (1) mit video¬ überwachtem Arbeitskopf (2) und einer zugehörigen, über tags angeordneten Versorgungs und Steuereinheit, da¬ durch gekennzeichnet, dass vorne auf dem Roboter (1) eine um seine Längsachse mehr als 360° verdrehbare Tel¬ lerscheibe (9) angeordnet ist, die eine mit einem Gelenk (13) versehene Gabel (10) trägt, zwischen deren Gabelen¬ den (11) ein Arbeitskopf (2) schwenk und ausfahrbar gelagert ist, der als Fräseinheit (4) zum Ausfräsen von Stellen, als Blaseinheit zum Verspannen von Molchen, als Verpresseinheit (23) zum Verpressen und Abglätten von Epoxyharz, als Schleudereinheit zum Innenbeschichten von Rohren, oder als eine Kombination solcher Einheiten (4;23) ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (1) ein Element einer ZugsKomposition aus Lokomotive (8) , Ventilsteuereinheit (14) und Roboter (1) ist, wobei diese drei Elemente (1,8,14) über all¬ seits verschwenkbare, jedoch nicht gegeneinander ver¬ drehbare Gelenke (15,16) miteinander verbunden sind, derart, dass der Roboter (1) ohne weitere Verspannungs mittel im Rohrinnern verdrehsicher gehalten ist, und dass elektronische Messeinrichtungen vorhanden sind, mittels derer sämtliche Bewegungen der ZugsKomposition, nämlich Horizontalfahrt der Lokomotive (8) , Drehung der Gabel (10) sowie das Schwenken und Ausfahren des Ar¬ beitskopfes (2) erfassbar und steuerbar sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskopf (2) eine Blas und Fräseinheit (4) mit pneumatisch ausfahrbarem Fräskopf (17) aufweist, der in jeder Ausfahrlage mittels pneuma¬ tisch betätigter, hydraulischer Ölbremszylinder fest stellbar ist, deren Ölkreislauf im Innern der Fräsein¬ heit (4) geschlossen ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blas und Fräseinheit (4) ein Gehäuse (18) aufweist, in welchem der Fräskopf (17) gleitgelagert ausfahrbar ist, wobei die Gleitlager auf zwei Seiten des Fräskopfes (17) von je zwei gehärteten, parallel angeordneten Rundstählen (19) am Fräskopf (17) einerseits gebildet sind, und je einem gehärteten Rund¬ stahl (20) an den gegenüberliegenden Innenseiten des Gehäuses (18) andrerseits, derart, dass die einzelnen Rundstähle (20) in der Mitte zwischen den RundstahlPaa¬ ren (19) auf diesen längs je einer Linie aufliegen, wo¬ bei das Spiel dieser Gleitlager durch Einstellen des Anpressdrucks mittels Schrauben (22) am Gehäuse (18) einstellbar ist, welche die gehärteten Rundstähle (20) am Gehäuse (18) beaufschlagen.
2. 7 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskopf (2) pneumatisch¬ mechanisch mittels eines Schneckenantriebes in seine Schwenklage bringbar und dort infolge der Selbsthemmung des Schneckenantriebes feststellbar ist, und dass bei der Ausbildung des Arbeitskopfes (2) als Blas und Frä¬ seinheit (4) der Fräser (5) pneumatisch über eine Tur bine (40) antreibbar ist, wobei eine Hohlwelle (6) vor¬ handen ist, über welche der Fräser (5) von innen was serkühlbar ist, indem Wasser von der Innenseite des Frä¬ sers (5) nach aussen leitbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskopf (2) als Verpress¬ einheit (23) ausgebildet ist, wobei vor dem Arbeitskopf (2) in der Ventilsteuereinheit (14) ein gegenläufiger Wendelmischer (46) untergebracht ist, mittels dessen die EpoxyharzKomponenten unmittelbar vor dem Einpressen in den Arbeitskopf (2) innig mischbar sind, und dass die Verpresseinheit (23) einen gerundeten VerpressSchuh (24) mit beidseitigen Kufen (25) und einer Abglättkante (26) aufweist, mittels dessen die gemischte Epoxyharzmi schung auf die zu bearbeitende Stelle verpressbar und dort abglättbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lokomotive (8) ein einstücki¬ ges, gasdicht unter N2~Überdruck abgeschlossenes Gehäuse (27) aufweist und von vier mit Stollenreifen (28) be¬ stückten Rädern (12) angetrieben ist, die kollektiv über eine Reihe von Zahnrädern (29) synchron von einem einzelnen Elektromotor angetrieben sind, welcher mit einem Tachogenerator ausgerüstet ist, derart, dass ein Spannungsabfall infolge Drehzahlabfall des Elektromotors automatisch von der Versorgungs und Steuereinheit mittels eines Transformators und Verstärkers mit einer höheren Stromstärke gemäss einer optimierten motortypi¬ schen Kennlinie kompensiert wird.
3. 10 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Videokamera (7) direkt auf dem Arbeitskopf (2) angeordnet ist und ihr Objektiv (30) in einem Winkel von ungefähr 45° zur Fräserachse auf den Bearbeitungspunkt gerichtet ist.
4. 11 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpresseinheit (23) direkt auf den Fräskopf (17) montierbar ist.
5. 12 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (1) an zwei Stellen mit sternförmig von ihm ausfahrbaren, pneumatisch betätigba¬ ren und mittels pneumatisch betätigter ölbremszylinder feststellbaren Fahrwerksbeinen mit Freilaufrädern ausge¬ rüstet ist, derart, dass er für Bearbeitungen in gross¬ durchmessrigen Rohren in deren Zentrum um seine Längs¬ achse stabilisierbar ist.
6. 13 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schleudereinheit zwischen die Gabelenden (11) eingesetzt ist, mittels welcher die In¬ nenfläche des zu bearbeitenden Rohres beschichtbar ist.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Innenbearbeitung von nicht begehbaren Leitungsrohren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um von innen nicht begehbare Leitungsrohre, zum Beispiel Kanalisationsrohre, für Sanierungs- oder andere Zwecke zu bearbeiten. Insbesondere erlaubt es die Erfindung, seitliche Abzweigungen in solchen Leitungsrohren zu ver- schliessen oder zu öffnen und Reparaturen an schadhaften Stellen auszuführen.

Hierzu sind bisher sogenannte KanalSanierungsroboter bekannt, welche ein kleines, längliches, selbstfahrendes Fahrzeug ein- schliessen, das in den Leitungsrohren fahren kann, wobei das Fahrzeug als Roboter ausgebildet ist, indem es Bearbeitungs¬ werkzeuge, zum Beispiel einen Fräskopf sowie Injektions¬ spritzen und Verspachtelungseinrichtungen trägt. Das Roboter- Fahrzeug ist ausserdem mit einer Videokamera ausgerüstet und kann dadurch von einer Versorgungs- und Steuereinheit aus,

die Übertag angeordnet ist, bedient werden. Meistens ist die Versorgungs- und Steuereinheit fest in ein Spezialfahrzeug eingebaut, zum Beispiel in einen Lkw-Kastenaufbau, in einen Lkw-Kastenanhänger oder einen leicht verschiebbaren Contai¬ ner. Der Fräser des Fräskopfes ist beweglich. Mit seiner Hilfe kann unter Videobeobachtung eine zu sanierende Stelle ausgefräst werden, wonach Spachtelmasse aus einer Kartusche, die im Roboter-Fahrzeug untergebracht ist, in die ausgefräste Stelle gespritzt wird. Schliesslich wird die Stelle mittels Verpressschuh verpresst und abgeglättet.

Herkömmliche Roboter haben verschiedene Nachteile, die ihren Einsatz einschränken oder diesen in der Effizienz beschnei¬ den. Ein solcher Nachteil ist zum Beispiel darin zu erblic¬ ken, dass der Fräser nicht gegen vorne wirken kann, sondern in bezug auf das längliche Roboter-Fahrzeug nur seitwärts. Ausserdem haben die Fräser herkömmlicher Roboter aus techni- •sehen Gründen eine oft unzureichende Leistung beziehungsweise Drehzahl. Schliesslich muss das Roboter-Fahrzeug bei längeren Arbeitsphasen oft aus dem Leitungsrohr herausgeholt werden, um die verbrauchte Kartusche mit einer neuen, vollen zu ersetzen. Hierbei geht viel kostbare Zeit verloren, während welcher die ganze Anlage, die doch immerhin eine hohe Inve¬ stition darstellt, lahmgelegt ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nach¬ teile zu beseitigen und ein technisch ausgereifteres Verfah¬ ren und eine Vorrichtung zu dessen Ausübung zu schaffen, wel¬ che ganz allgemein breitere technische Anwendungsmöglichkei-

ten bei höherer Effizienz in der Wirkung ermöglichen und in vielerlei Hinsicht bessere technische Lösungen hierzu reali¬ sieren.

Die Aufgabe wird gelöst von einem Verfahren zur Innenbearbei¬ tung von nicht begehbaren Leitungsrohren, bei dem ein fernge¬ steuerter Roboter mit videoüberwachtem Arbeitskopf, der von einer übertags angeordneten Versorgungs- und Steuereinheit in das zu bearbeitende Leitungsrohr eingefahren wird, die zu öffnende oder zu reparierende Stelle ausfräst, oder an der zu verschliessenden stelle einen Molch plaziert und durch Aufblasen im Leitungsrohr verspannt, wobei sich das Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 auszeichnet.

Ein anderer Aspekt der Aufgabe wird gelöst von einem Verfah¬ ren zur Innenbearbeitung von nicht begehbaren Leitungsrohren gemäss Patentanspruch 1, bei dem das Ausfräsen der zu öffnen¬ den stelle mit den kennzeichnenden Verfahrensschritten gemäss Patentanspruch 2 erfolgt.

Die Aufgabe wird schliesslich gelöst von einer Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäss Anspruch 1 oder 2, mit ei¬ nem ferngesteuerten, in das zu bearbeitende Leitungsrohr ein¬ fahrbaren Roboter mit videoüberwachtem Arbeitskopf und einer zugehörigen Versorgungs- und Steuereinheit, wobei sich die Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale gemäss Pa¬ tentanspruch 3 auszeichnet.

Die Erfindung erlaubt auch Bearbeitungen gegen vorne, also an einem toten Ende eines Leitungsrohres oder an einer Verstop¬ fung in der Front. Durch die besondere technische Ausgestal¬ tung des Roboters ist dieser besonders leistungsfähig und die Bearbeitung entsprechend effizient und vielseitig. Dadurch, dass die Mischung der Spachtelmasse durch kontinuierliches Zuführen von zwei Komponenten eines entsprechenden Epoxyharzes am Ort der Bearbeitung geschieht, kann viel Zeit eingespart werden. Ausserdem wird nur immer soviel Spachtel¬ masse zubereitet, wie tatsächlich gebraucht wird und es wird kein unnötiger Abfall produziert, wie das bei der Verwendung von Kartuschen, deren Inhalt pro Arbeitsgang oft nur teil¬ weise verbraucht wird, unvermeidlich ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird anhand von Zeichnungen einer beispielsweisen Ausführung nachfolgend beschrieben und die Funktion der einzelnen Bestandteile wird erläutert, sodass auch das erfindungsgemässe Verfahren und seine spezi¬ fischen Merkmale und Vorteile verständlich werden.

Es zeigt:

Figur 1: Eine Zugskomposition aus Lokomotive, Steuer¬ ventileinheit und Roboter;

Figur 2: Den Arbeitskopf, hier als Fräskopf ausgebil¬ det, schwenkbar zwischen den Gabelspitzen ge¬ lagert, von oben gesehen;

Figur 3 Den Fräskopf mit Fräser sowie die Videokamera, verschwenkbar gelagert in der ebenfalls ver¬ schwenkbaren Gabel, von der Seite her gesehen;

Figur 4: Den Fräskopf in einem Querschnitt von der Seite her gesehen;

Figur 5 Den Fräskopf zwischen dem Gabelende von vorne gesehen mit den Gleitwellen, welche ermögli¬ chen, den Fräskopf auszufahren;

Figur 6: Die Verpresseinheit, montiert auf dem Fräs¬ kopf;

Figur 7: Den gegenläufigen Wendelmischer, teilweise aufgeschnitten, von der Seite her gesehen;

Figur 8: Den Synchron-Antrieb der Lokomotive mit Zahn¬ rädern.

In Figur 1 sind alle wesentlichen Bestandteile der erfin- dungsgemässen Vorrichtung in einer Gesamtansicht gezeigt. Die Vorrichtung bildet eine Zugskomposition aus Lokomotive 8, Steuerventileinheit 14 und dem eigentlichen Roboter 1. Diese einzelnen Kompositionselemente 1,8 und 14 sind über Schwenk¬ gelenke 15,16 -miteinander verbunden. Die Elemente 1,8- und 14 können also zueinander auf und ab sowie seitwärts verschwenkt

werden. Durch diese Schwenkgelenke 15,16 ist die ganze Zugskomposition sehr beweglich und es können mit ihr auch die engsten Kurvenradien befahren werden, die in Kanalisations¬ rohren etwa vorkommen. Die Lokomotive 8 ist für das Verschie¬ ben der ganzen Zugskomposition zuständig. Sie muss hierfür eine möglichst grosse Zug- oder stosskraft aufbringen können. Dazu ist sie mit einem synchronen Allradantrieb ausgerüstet, der über vier Räder 12 mit speziellen Stollenreifen 28 wirkt, die für eine gute Adhäsion an den meist nassen und glitschi¬ gen Innenwänden der Leitungsrohre sorgen. Der Antrieb erfolgt über einen einzelnen, in der Lokomotive 8 untergebrachten Elektromotor und wird später noch näher beschrieben. Durch die Lokomotive 8 hindurch verlaufen die Versorgungs- und Steuerleitungen 3, die etwa 200 Meter lang sein können und von der Lokomotive 8 vom Zugangsschacht her, von dem aus die Komposition in das zu bearbeitende Leitungsrohr eingeschoben wird, nachgezogen werden müssen. Es handelt sich dabei um drei von der Funktion her verschiedene Leitungen, nämlich um eine elektrische Steuer- und Speiseleitung 33 für die elek¬ trische Versorgung des Elektromotors sowie für die Steuersi¬ gnale und Mess-Signale, weiter um eine pneumatische Speise¬ leitung 34, sowie um Zufuhrleitungen für das zu verarbeitende Epoxyharz, nämlich zwei Leitungen 35 für die beiden Komponen- ten des Epoxyharzes. Die Leitungen 33, 34 und 35 führen durch die Lokomotive 8 hindurch in das nächstvordere Element, die Ventilsteuereinheit 14. In dieser Ventilsteuereinheit 14 ist ein gegenläufiger Wendelmischer untergebracht, mittels dessen die beiden Komponenten des Epoxyharzes beim Durchpressen

innig vermischt werden. Der Aufbau und die Anordnung dieses Wendelmischers wird später noch näher beschrieben. In der Zeichnung ist ersichtlich, dass zwei Leitungen 35 für die zwei Komponenten des Epoxyharzes in die Ventilsteuereinheit 14 hineinführen, jedoch nur eine 35 hinaus, da beim Austritt aus der Ventilsteuereinheit 14 das Epoxyharz für die Verar¬ beitung bereits fertig gemischt ist. Die pneumatische Speise¬ leitung 34 führt ab der Ventilsteuereinheit 14, obwohl in einer einzelnen Schlauchhülle zusammengefasst, verzweigt in den eigentlichen Roboter 1, wo die Druckluft für verschiedene Funktionen benötigt wird. Der Roboter 1 besteht aus einem zylinderförmigen Antriebs- und Steuerteil 36. Dieser ist hier aussen mit Kufen 37 oder Rädern versehen, auf denen er im Leitungsrohr gleitet oder rollt, ohne Schaden zu nehmen. Dieser zylinderförmige Antriebs- und Steuerteil 36 ist rela¬ tiv schwer gebaut, muss er doch die Reaktionskräfte bei der Bearbeitung aufnehmen und dem ganzen Roboter 1 die nötige Stabilität verleihen. Vorne am zylinderförmigen Antriebs- und Steuerteil 36 sitzt wie ein Abschlussdeckel eine Teller¬ scheibe 9. Diese Tellerscheibe 9 ist über einen Zahnradan¬ trieb mittels Luftmotor um die Längsachse des Roboters 1 drehbar, und zwar um bis zu 420°. Auf dieser Tellerscheibe 9 ist eine Gabel 10 montiert, welche ein Schwenkgelenk 13 auf¬ weist. Zwischen den Gabelenden oder Gabelspitzen 11 ist moto¬ risch verschwenkbar der eigentliche Arbeitskopf 2 angeordnet. Der Arbeitskopf 2 kann eine Fräseinheit 4 zum Ausfräsen von Leitungsrohr-Stellen sein oder als Blaseinheit zum Verspannen von Molchen, als Verpresseinheit 23 (Fig. 6) zum Verpressen

und Abglätten von Epoxyharz, als Schleudereinheit zum Innenbeschichten von Rohren, oder als eine Kombination sol¬ cher Einheiten 4;23 ausgebildet sein. Im gezeigten Beispiel ist der Arbeitskopf 2 eine Fräseinheit 4 mit einem Fräser 5. Hinter dem Arbeitskopf 2 ist zwischen der Gabel 10 eine Videokamera 7 mit Halogenlampe 21 montiert, die dort ver¬ schwenkbar ist und in jeder Lage befestigbar ist. In der Pra¬ xis wird die Zugskomposition aus Lokomotive 8, Steuerventil¬ einheit 14 und Roboter 1 von Hand meist von einem Schacht aus in ein zu bearbeitendes Leitungsrohr hineingeschoben. Die Einstellung des Schwenkwinkels der Gabel 10 beim Gabelgelenk 13 wird an den Durchmesser des zu bearbeitenden Leitungsroh¬ res angepasst. Dank dieses Gelenkes 13, um welches die Gabel um ca. 60° schwenkbar ist, können Rohre bis zu einem Innen¬ durchmesser von etwa 850 mm bearbeitet werden. Die Lokomotive 8 schiebt den Roboter 1 und die Ventilsteuereinheit 14 nach dem Hineinschieben der Zugskomposition in das Leitungsrohr bis zur gewünschten Bearbeitungsstelle vor, was mit Video¬ überwachung von der Versorgungs- und Steuereinheit aus, also von übertags aus, überwacht wird. Die Versorgungs- und Steuereinheit ist vorteilhaft in einem Lkw-Kastenaufbau, in einen Lkw-Kastenanhänger oder einem leicht verschiebbaren Container untergebracht. Die weitere Arbeit kann aus- schliesslich vom Kommandopult dieser Versorgungs- und Steuereinheit aus erfolgen. Beim Hineinschieben des Roboters 1 muss die Lokomotive 8 die Versorgungs- und Steuerleitungen 3;33-35 nachziehen, weshalb ein starker Antrieb für die Loko¬ motive 8 unerlässlich ist.

Die nähere Anordnung des Arbeitskopfes 2, das eisst hier der Fräseinheit 4, ist in Figur 2 in einer Ansicht von oben ge¬ zeigt. Diese Fräseinheit 4 ist schwenkbar zwischen den Gabelenden 11 angeordnet. Auf der einen Seite der Fräseinheit 4 ist der Antrieb für ihre motorische Schwenkung zu erkennen. Es handelt sich um ein Zahnrad 39, in welches eine Schnecke 41 eingreift, die vom Antriebs- und Steuerteil 36 des Robo¬ ters 1 pneumatisch, das heisst von einem Luftmotor, angetrie¬ ben wird. Die Kraftübertragung kann zum Beispiel über Kardanwellen mit Kreuzgelenken oder über eine Saite erfolgen. Die Fräseinheit 4 kann somit unter Videoüberwachung in die gewünschte Schwenklage gefahren werden, und die Selbsthemmung des Schneckenantriebes sorgt für eine gute Stabilität, sodass die Fräseinheit 4 in der eingestellten Schwenklage die Reak¬ tionskräfte der Bearbeitung ohne weiteres aufnehmen kann. Die Rückseite der Fräseinheit 4 ist entsprechend dem Schwenkra¬ dius gerundet, damit sie bei einer motorisch betätigten Schwenkung möglichst nirgends hängenbleibt.

In Figur 3 ist die Gabel 10 mit der dazwischen angeordneten Fräseinheit 4 in einer Ansicht von der Seite her gesehen ge¬ zeigt. Die Gabel 10 ist auf der Tellerscheibe 9 montiert, die mittels eines Luftmotors über einen Zahnradantrieb um 420° verdreht werden kann. Mit der Tellerscheibe 9 dreht auch die Gabel 10 und der zwischen ihren Enden angeordnete Arbeitskopf 2, hier die Fräseinheit 4, mit. Die Gabel 10 weist ein Gelenk 13 auf, um welches der vordere Teil der Gabel 10 um etwa 60°

nach oben schwenkbar ist. Zusammen mit der Drehung der Tellerscheibe 9 ergibt sich damit ein weiter Bearbeitungsbe¬ reich für den Arbeitskopf oder die Fräseinheit 4, die bei Drehung der Tellerscheibe 9 einen entsprechend grossen Kreis beschreibt. Etwa in der Längsmitte der Gabel 10 ist eine kom¬ pakte, spezielle Videokamera 7 mit Halogenlampe 21 angeord¬ net, deren Schwenklage so fixiert wird, dass das Objektiv 30 ungefähr in Richtung des Bearbeitungspunktes gerichtet ist. Um das Objektiv 30 während der Fräsarbeiten sauber zu halten, ist eine Wasserdüse auf das Objektiv 30 gerichtet, über wel¬ che dieses wenn nötig mit hohem Druck angespritzt wird. Vorne zwischen den Gabelenden 11 sitzt die Fräseinheit 4 mit dem Fräser 5, wo sie so wie die Pfeile andeuten motorisch mittels des beschriebenen Schneckenantriebes verschwenkbar ist. Damit die Videokamera 7 selbst auch ferngesteuert verschwenkbar ist, kann sie auch direkt auf dem Arbeitskopf 2 aufgebaut sein. Sie kann dann besser zum genauen Betrachten der Rohrin¬ nenwandungen, insbesondere der Rohrinnenwandungen von einmün¬ denden Rohren, positioniert werden.

Die Fräseinheit 4 ist in Figur 4 in einem Querschnitt darge¬ stellt. Sie besteht aus einem Gehäuse 18, in welchem der ei¬ gentliche Fräskopf 17 translatorisch verschiebbar unterge¬ bracht ist. Der Fräser 5 ist pneumatisch über eine Turbine 40 angetrieben. Axial längs der Fräserachse verläuft eine Hohl¬ welle 6, durch welche Kühlwasser pumpbar ist, welches den ei¬ gentlichen Fräser 5 von innen kühlen kann und dann seitlich austritt. Die Verschiebung des Fräserkopfes 17 im Gehäuse 18

erfolgt pneumatisch in beiden Richtungen. Das Festhalten des Fräserkopfes 17 in einer gewünschten Ausfahrlage wird erfin- dungsgemäss mittels pneumatisch betätigter Ölbremszylinder bewerkstelligt. Der ölkreislauf, welcher die besagten Öl¬ bremszylinder mit Hydraulikol versorgt, ist innerhalb der Fräseinheit 4 geschlossen. In dieser Weise wird es möglich, trotzdem, dass die Fräseinheit 4 nur mit Luft versorgt wird, eine sehr hohe Bremskraft zu erzeugen, sodass der im Gehäuse 18 ausgefahrene Fräskopf 17 beim Fräsen grosse Reaktions¬ kräfte aufnehmen kann.

In Figur 5 ist die zwischen den Gabelenden 11 der Gabel 10 sitzende Fräseinheit 4 in einer Ansicht von vorne gezeigt, wobei sich hier die Gabel 10 in gestreckter Position befin¬ det. Wie in dieser Figur ersichtlich, ist die Gabel 10 an ihren Aussenseiten gerundet, sodass bei einer Drehung der Tellerscheibe 9 in einem engen Rohr die Gabel 10 nicht mit einer Kante irgendwo hängenbleiben kann. Einsehbar ist auch der Schneckenantrieb zur Schwenkung des Arbeitskopfes 2, hier der Fräseinheit 4. Dieser schliesst die vom Robotergehäuse aus angetriebene Schnecke 41 und das Zahnrad 39 ein, das fest mit der Schwenkachse des Gehäuses 18 verbunden ist. Erfin- dungsgemäss ist der Fräskopf 17 innerhalb des Gehäuses 18 mittels zweier gegenüberliegender Gleitwellen aus gehärteten Rundstählen gelagert. Auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Fräskopfes 17 sind je zwei gehärtete, parallel an¬ geordnete Rundstähle 19 am Fräskopf 17 befestigt. An den ge¬ genüberliegenden Innenseiten des Gehäuses 18 ist je ein ein-

zelner gehärteter Rundstahl 20 angeordnet, der in der Mitte zwischen den anliegenden Rundstahl-Paaren 19 am Fräskopf 17 längs je einer Linie aufliegt. Das Spiel des so gebildeten Gleitlagers kann mittels der Schrauben 22 am Gehäuse 18 ein¬ gestellt werden, welche die Rundstähle 20 beaufschlagen und so deren Anpresskraft bestimmen. Nebst dem Pneumatikzylinder 42 ist der Ölbremszylinder 43 zu sehen. Wenn ein Verpress- Schuh auf den Fräskopf 17 aufgebaut wird, wird die Epoxyharz- leitung an Punkt 48 Figur 6 angeschlossen.

Der Arbeitskopf kann auch eine gesonderte Blaseinheit ohne Fräseinrichtung sein, der einen Pressluftnippel zum Auf¬ stecken des Aufblasschlauches eines Molches aufweist, der mit einem Einwegventil ausgerüstet ist. Mit dem Roboter 1 wird der Molch im Leitungsrohr oder in einer zu verschliessenden Einmündung plaziert und hernach mittels Pressluft aufgebla¬ sen, sodass er sich im betreffenden Innenrohr verspannt. Da¬ nach können die seitlichen Nischen um den ganzen Molch mit Epoxyharz verpresst werden. Der Arbeitskopf kann auch eine Schleudereinheit sein, die im wesentlichen eine pneumatisch betriebene Schleuderscheibe aufweist, auf welche ein BeschichtungsStoff oder ein Farbanstrich in flüssiger Form von einer auf die SchleuderScheibe gerichteten Düse am Arbeitskopf aufspritzbar ist. Mittels einer solchen Schleu¬ dereinheit lassen sich Innenbeschichtungen auf Leitungsrohre aufbringen, die sich durch eine sehr homogene Verteilung des Beschichtungsstoffes auszeichnen.

Die Steuerventileinheit 14 enthält die elektrisch betätigten Pneumatik-Ventile zur Steuerung des Roboters 1. Alle Antriebe des Roboters 1 erfolgen nämlich pneumatisch oder pneumatisch¬ mechanisch, zum einen wird die Tellerscheibe 9 über ein Zahn¬ radgetriebe gedreht, welches seinerseits von einem Luftmotor angetrieben wird, dann wird der Arbeitskopf 2, beziehungs¬ weise die Fräseinheit 4, mittels des mechanischen Schnecken¬ getriebes verschwenkt, wobei wiederum die Schnecke von einem Luftmotor angetrieben wird. Weiter wird der Fräskopf 17 pneumatisch ein- und ausgefahren und mittels pneumatisch betätigter Ölbremszylinder in jeder beliebigen Ausfahrlage festgehalten. Schliesslich ist auch der eigentliche Fräseran¬ trieb pneumatisch, indem eine Turbine 40 im Innern der Fräseinheit 4 mit Druckluft versorgt wird. Dieser Antrieb erlaubt Fräser-Drehzahlen von gegen 45'000 U/min und entspre¬ chend hohe Fräsleistungen. Alle diese Funktionen werden über die elektrisch steuerbaren Luftventile in der Steuerventil¬ einheit 14 angesteuert. Unterhalb der Steuerventileinheit 14 ist der Wendelmischer angebracht. Die Robotereinheit 36 enthält in ihrem Innern vorteilhaft ein längs ihrer Längsachse verlaufendes Kreuzprofil, sodass vier im Quer¬ schnitt V-förmige Ausnehmungen gebildet werden. In einer ersten Ausnehmung ist der erste Luftmotor untergebracht, in einer zweiten und vierten Ausnehmung die Versorgungsleitungen für die Pressluft sowie die elektrischen Steuerleitungen. In einer dritten Ausnehmung ist der zweite Luftmotor für die Antriebe untergebracht. Die einzelnen Bewegungen des Roboters 1 sowie die von ihm ausgeführten Bearbeitungen können laufend

von der zwischen der Gabel 10 sitzenden Videokamera 8 über¬ wacht und anhand des Kamerabildes von der Übertags ange¬ ordneten Versorgungs- -und Steuereinheit aus, die mit einem entsprechenden Monitor ausgestattet ist, gesteuert werden. Die Steuereinheit erlaubt sogar das automatische Fräsen von programmierbaren Fräskurven, was speziell zum Ausfräsen von zu öffnenden seitlichen Einmündungen sehr vorteilhaft ist. Soll eine solche seitliche Einmündung neu erstellt oder eine verschlossene neu geöffnet werden, so muss ja die Rohrwandung des Leitungsrohres, indem sich der Roboter 1 befindet, mög¬ lichst genau längs der Innenkontur des einmündenden Rohres ausgefräst werden. Zuerst gilt es, die aufzufräsende Stelle zu orten. Das kann in den Fällen, wo eine zuvor geschlossene Stelle wieder geöffnet werden soll, auf optischem Wege geschehen, indem der mutmassliche Bereich der Einmündung abgefahren wird und mit der Videokamera betrachtet wird. Die zuvor verschlossene Stelle ist meistens optisch erkennbar. In jenen Fällen, wo diese Stelle nicht optisch auffindbar ist, oder in all jenen Fällen, wo ein Rohr neu einmünden soll, bedient man sich eines Ultraschall-Sensors, der auf dem Fräs¬ kopf montiert ist. Die reflektierten Ultraschall-Signale sind unterschiedlich, wenn sie auf eine Rohrwandung treffen, hin¬ ter welcher sich ein Hohlraum befindet, zum Beispiel eben der Innenraum eines einmündenden Rohres. Wenn diese Stelle grob gefunden ist, wird sie mit dem Fräser 5 unter Videoüberwa¬ chung angebohrt. Dann wird der Fräser 5 vom angebohrten Loch aus über zwei sich kreuzende Richtungen bis hin zum jeweili¬ gen Anschlag gefahren. Die Fräswege können über Potentiometer

erfasst werden. Die Steuereinheit ist mit einer Elektronik ausgerüstet, die es ermöglicht, aufgrund der zurückgelegten und von den Potentiometern in Form elektrischer Signale erfassten Fräswege das Zentrum und die Dimension des einmündenden Rohres zu errechnen und als Datenmaterial abzu¬ speichern. Die Elektronik kann aufgrund dieser Daten eine runde Fräskurve errechnen und anschliessend den Fräser elek¬ tronisch so steuern, dass er die errechnete Fräskurve genau abfährt, wodurch die besagte Stelle sauber geöffnet wird.

Das Verpressen von Epoxyharz zum Zweck des Ausbesserns oder Verschliessens einer Leitungsrohr-Stelle besorgt nach dem Ab- schluss der Fräsarbeiten oder nach dem erfolgten Einsetzen eines Molchs eine Verpresseinheit 23, die als gesondertes Bauteil anstelle der Fräseinheit zwischen die Gabelenden 11 eingebaut werden kann. Vorteilhaft aber ist die Verpressein¬ heit 23 als Anbauteil ausgebildet, das direkt auf den Fräs¬ kopf 17 aufgesetzt werden kann und dort mittels Schrauben befestigt wird, wie das aus der Figur 6 hervorgeht. Die Ver¬ presseinheit 23 besteht aus einem Schuh 24, welcher der Form nach ein Ausschnitt aus einem Hohlzylinder bildet. An den gerundeten Längskanten des Verpress-Schuhs 24 sind Kufen 25 montiert. Diese Kufen 25 liegen bei der Bearbeitung auf der intakten Leitungsrohrwand beidseits der zu bearbeitenden Stelle auf und wirken so als Distanzhalter. Die hintere Ab¬ schlusskante des Verpress-Schuhs 24 ist als spezielle Abglättkante 26 ausgebildet, die als Abglättspachtel wirkt. Etwa in der Mitte des Verpress-Schuhs 24 liegt die Austritts-

Öffnung 48 für das zu verpressende Epoxyharz. Auf der Hinter¬ seite des Verpress-Schuhs 24 ist um die Austrittsöffnung ein Nippel angeordnet, auf den der Schlauch für das Epoxyharz montiert wird. In der Anwendung wird der Verpress-Schuh 24 unter Videoüberwachung auf die auszubessernde oder zu ver- schliessende Stelle gefahren und anschliessend durch Aus¬ fahren des Fräskopfes 17 auf diese Stelle gepresst. Die seit¬ lichen Kufen 25 liegen dabei auf einen intaktem Bereich um die zu verpressende Stelle auf und definieren die Lage des Verpress-Schuhs 24. Jetzt werden von der Versorgungseinheit aus mittels einer dort vorhandenen Pumpe die zwei Komponenten des Epoxyharzes vorgepresst, welche direkt vor dem Gebrauch und quasi vor Ort in einem Wendelmischer 46 aufbereitet wer¬ den, wie das noch beschrieben wird. Wenn durch die Videoüber¬ wachung festgestellt wird, dass das injizierte Epoxyharz die Stelle hinreichend gefüllt hat, wird der Verpress-Schuh 24 durch Schwenken der Fräseinheit 4 oder durch Drehen der Gabel 10 mittels der Tellerscheibe 9 längs seiner Kufen 25 etwa um seinen Krümmungsradius geschwenkt. Die Abglättkante 26 streicht dabei genau auf dem Niveau der Kufen 25 und somit auf dem Niveau des umliegenden Innenwandbereiches über die mit Epoxyharz verpresste Stelle und glättet das Epoxyharz sauber ab.

In Figur 7 ist ein gegenläufiger Wendelmischer in einer Sei¬ tenansicht mit teilweise aufgeschnittener Wandung darge¬ stellt. Es handelt sich um ein Kunststoffröhr 46 mit gegen vorne leicht verjüngendem Durchmesser. Im Innern des Kunst-

Stoffrohres 46 ist eine Reihe von jeweils um 180° verwundenen Rechtecken 47 aneinander anschliessend angeordnet, sodass deren Längskanten jeweils eine Schraubenlinienform bilden. Die einzelnen verwundenen Rechtecke 47 oder Verwindungsele- mente 47 sind so aneinander angereiht, dass die geraden End¬ kanten oder Breitseiten der verwundenen Rechtecke 47 jeweils im rechten Winkel zueinander stehend aneinander anschliessen. Die beiden durch diesen Wendelmischer gepressten Komponenten des Epoxyharzes werden von jedem Verwindungselement 47 um 180° gedreht und dann wird jede Komponente von der Frontkante des nächsten Verwindungselementes 46 zweigeteilt und mit einer Hälfte der anderen Komponente zusammengeführt. In jedem Verwindungselement 47 werden deshalb auf beiden Flächenseiten zwei jeweils neue, getrennt vom vorangehenden Verwindungsele¬ ment 47 ankommende Teile neu zusammengemischt. Dieser Vorgang erstreckt sich über etwa 10 Verwindungselemente 47, wodurch eine sehr innige Vermischung der beiden ursprünglichen Kompo¬ nenten erzielt wird. Dieser Wendelmischer 46 ist unterhalb der Ventilsteuereinheit 14 untergebracht. Von dort tritt also fertiges Epoxyharzgemisch aus der Versorgungsleitung 35 und gelangt in die Verpresseinheit 23, mittels welcher das Epoxy¬ harz auf die zu reparierende oder zu verschliessende Stelle im Leitungsrohr aufgebracht wird.

In Figur 8 ist noch die Ausführung des synchronen Antriebes der Lokomotive 8 dargestellt. Zwischen den vorderen und hin¬ teren Antriebsrädern 12, die je über eine Starrachse mitein¬ ander verbunden sind, ist eine Reihe von gleichgrossen Zahn-

rädern 29 ungerader Anzahl angeordnet, welche die Antriebs¬ kraft von der Antriebsachse 44 auf die andere 45 übertragen. Mit dieser Art der Kraftübertragung ist ein absolut synchro¬ ner Lauf der vier Antriebsräder 12 der Lokomotive 8 ohne Spiel und bei geringstem Platzbedarf und effektivster Kraft¬ übertragung sichergestellt. Diese Zahnräder 29 sind auf je einer gesonderten Platte 38 angeordnet, die ihrerseits dich¬ tend mit dem Gehäuse 27 verschraubt ist. Das ganze, gasdichte Gehäuse der Lokomotive 8 wird unter einem Überdruck von unge¬ fähr 0.2 bar gegenüber der Umgebung mit Stickstoff gefüllt, um jegliches Eindringen von Feuchtigkeit oder Wasser zu ver¬ hindern. Dieser Überdruck kann regelmässig nachgeprüft und gegebenenfalls über ein dazu vorgesehenes Ventil am Loko¬ motivengehäuse 27 ergänzt werden. Der Elektromotor im Innern des Lokomotivengehäuses weist beispielsweise eine Motor-Nenn¬ spannung von 60 V bei 5 A Stromstärke auf. Er ist mit einem Tachogenerator ausgerüstet, welcher mit einem Transformator und Verstärker in der Versorgungs- und Steuereinheit gekop¬ pelt ist. Ein Spannungsabfall infolge Drehzahlabfall des Elektromotors wird von der Versorgungs- und Steuereinheit automatisch mittels des Transformators und des Verstärkers mit einer höheren Stromstärke gemäss einer optimierten, motortypischen Kennlinie kompensiert. Für eine optimale Kraftübertragung der Lokomotive 8 sorgen die vier speziell entwickelten Vollgummi-Stollenreifen 28, die rund um den sichtbaren Reifenquerschnitt mit vielen Gummistollen versehen sind, um eine möglichst hohe Adhäsion an der gekrümmten Innenwand der befahrenen Leitungsrohre zu erzielen.

Damit die Vorrichtung auch in Leitungsrohren mit erheblich grösseren Durchmessern einsetzbar ist als in solchen, deren Innenwand der auf dem Leitungsrohrboden liegende Roboter er¬ reichen kann, kann der Roboter 1 anstelle von Kufen zusätz¬ lich an zwei Stellen mit sternförmig von ihm ausfahrbaren Fahrwerksbeinen ausgerüstet sein. Diese Fahrwerksbeine lassen sich zum Beispiel pneumatisch ausfahren und mittels pneuma¬ tisch betätigter Ölbremszylinder in jeder Ausfahrlage fest¬ halten. Die Fahrwerksbeine sind vorteilhaft mit Freilaufrä¬ dern ausgerüstet ist, derart, dass der Roboter 1 für Bearbei¬ tungen in grossdurchmessrigen Rohren in deren Zentrum um seine Längsachse stabilisierbar ist und trotzdem von der Lokomotive 8 verschiebbar bleibt.




 
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