DE9311144U1 - Manually movable manipulator inside a pipeline - Google Patents
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Description
G 3 3 8 1 DEG 3 3 8 1 EN
Siemens AktiengesellschaftSiemens AG
Im Innern einer Rohrleitung selbsttätig fortbewegbarer Manipulator 5Manipulator that moves automatically inside a pipeline 5
Die Erfindung bezieht sich auf einen im Inneren einer Rohrleitung selbstätig fortbewegbaren Manipulator, mit dem ferngesteuert Prüf aufgaben oder eine Bearbeitung der Innenoberfläche eines Rohres möglich ist.The invention relates to a manipulator that can move independently inside a pipeline and can be used to perform remote-controlled inspection tasks or to process the inner surface of a pipe.
Bei bekannten Rohrinnenmanipulatoren sind die zum Fortbewegen innerhalb der Rohrleitung erforderlichen Antriebsaggregate, sowie weitere Antriebsaggregate zum Drehen der an diesen Rohrinnenmanipulatoren angeordneten Prüf- oder Bearbeitungsvorrichtungen um die Längsachse der Rohrleitung in einem Gehäuse des Rohrinnenmanipulators untergebracht. Dies hat zur Folge, daß die bekannten Rohrinnenmanipulatoren relativ groß sind, d.h. einen großen Durchmesser oder eine relativ große Baulänge haben. Mit den bekannten Rohrinnenmanipulatoren können somit Rohrleitungssysteme mit Rohren, deren Nenndurchmesser kleiner ist als 100 mm, und die Rohrbögen aufweisen, deren Radien in der Größenordnung dieses Nenndurchmessers liegen, nicht mehr geprüft oder bearbeitet werden.In known internal pipe manipulators, the drive units required for movement within the pipeline, as well as other drive units for rotating the testing or processing devices arranged on these internal pipe manipulators around the longitudinal axis of the pipeline, are housed in a housing of the internal pipe manipulator. This means that the known internal pipe manipulators are relatively large, i.e. have a large diameter or a relatively large overall length. With the known internal pipe manipulators, pipeline systems with pipes whose nominal diameter is less than 100 mm and which have pipe bends whose radii are in the order of magnitude of this nominal diameter can no longer be tested or processed.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen im Innern einer Rohrleitung selbsttätig fortbewegbaren Manipulator zum Durchführen von Arbeiten an der Innenoberfläche dieser Rohrleitung anzugeben, der auch in Rohren mit kleinen Nennweiten eingesetzt werden kann.The invention is based on the object of specifying a manipulator that can be moved automatically inside a pipeline for carrying out work on the inner surface of this pipeline, which can also be used in pipes with small nominal diameters.
Die genannte Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1. Da die Antriebsmittel zum Antreiben der Drehbewegung des Prüf- oder Bearbeitungsmittels, das Fahrzeug zum Fahren des Manipulators in Richtung der Längsachse der Rohrleitung sowie die Antriebsmittel zum Antreiben dieses Fahrzeugs räumlich voneinander getrennt und über biegsame Verbindungselemente miteinander gekoppelt einen Schub- oder Zugverband bilden, kann der Außendurchmesser des Manipulators verringert werden, ohne daß die dadurch verursachte Verlängerung seiner Bauform zu einer Einschränkung seiner Befahrbarkeit von Rohrbögen mit kleinen Bogenradien führt.The stated object is achieved with the features of claim 1. Since the drive means for driving the rotary movement of the testing or processing means, the vehicle for driving the manipulator in the direction of the longitudinal axis of the pipeline and the drive means for driving this vehicle are spatially separated from one another and coupled to one another via flexible connecting elements form a push or pull assembly, the external diameter of the manipulator can be reduced without the resulting lengthening of its design leading to a restriction of its ability to travel around pipe bends with small bend radii.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.
Moe/Gr - 22.07.93Moe/Gr - 22.07.93
&thgr; 3 3 8 1 DE&thetas; 3 3 8 1 EN
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen, in derenFor further explanation of the invention, reference is made to the embodiment of the drawing, in which
Figur 1 ein Manipulator gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht schematisch veranschaulicht ist.Figure 1 shows a manipulator according to the invention schematically in a side view.
Figur 2 zeigt den der Bearbeitungseinheit benachbarten Teil des Manipulators in
einem Längsschnitt.
10Figure 2 shows the part of the manipulator adjacent to the processing unit in a longitudinal section.
10
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Bearbeitungseinheit in Längsrichtung des Manipulators undFigure 3 shows a top view of the processing unit in the longitudinal direction of the manipulator and
Figur 4 ist in zum Schieben oder Ziehen des Manipulators vorgesehenes Fahrzeug in einem Schnitt veranschaulicht.Figure 4 is a cross-sectional view of a vehicle intended for pushing or pulling the manipulator.
Gemäß Figur 1 enthält ein Manipulator eine in einer Rohrleitung 2 verspannbare Bearbeitungseinheit 20, die einen Stützflansch 22 umfaßt, mit dem sie in der Rohrleitung 2 verspannt werden kann. Die Bearbeitungseinheit 20 enthält im Beispiel der Figur eine Schleifscheibe 24, die drehbar in einer Lagereinheit 26 gelagert ist. Diese Lagereinheit 26 ist an einer Halteeinrichtung 28 fixiert, die im Stützflansch 22 drehbar zur Längsachse der Bearbeitungseinheit 20, die annähernd mit der Längsachse der Rohrleitung zusammenfällt, gelagert ist, um ein Schleifen des gesamten Innenumfangs der Rohrleitung 2 zu ermöglichen.According to Figure 1, a manipulator contains a machining unit 20 that can be clamped in a pipeline 2 and that includes a support flange 22 with which it can be clamped in the pipeline 2. In the example in the figure, the machining unit 20 contains a grinding wheel 24 that is rotatably mounted in a bearing unit 26. This bearing unit 26 is fixed to a holding device 28 that is mounted in the support flange 22 so that it can rotate relative to the longitudinal axis of the machining unit 20, which approximately coincides with the longitudinal axis of the pipeline, in order to enable grinding of the entire inner circumference of the pipeline 2.
Die Bearbeitungseinheit 20 ist über eine biegsame Welle 60 mit einem ersten Antriebsmittel 4, beispielsweise einen Elektromotor, verbunden. Das erste Antriebsmittel 4 treibt über diese biegsame Welle 60 die Halteeinrichtung 28 an und versetzt diese relativ zum in der Rohrleitung 2 verspannten Stützflansch 22 in eine Drehbewegung.The processing unit 20 is connected to a first drive means 4, for example an electric motor, via a flexible shaft 60. The first drive means 4 drives the holding device 28 via this flexible shaft 60 and sets it in a rotary movement relative to the support flange 22 clamped in the pipeline 2.
Am ersten Antriebsmittel 4 ist ebenfalls über ein biegsames Element 12, beispielsweise ein Stahlseil, ein zweites Antriebsmittel 10, beispielsweise ebenfalls ein Elektromotor, angekoppelt. Dieses Antriebsmittel 10 ist über eine biegsame Welle 62 mit einem ersten Fahrzeug 8 verbunden, das mit Antriebsrädern 82 versehen ist, die durch ein Andruckrad 84 gegen die Innenoberfläche der Rohrleitung 2 gedrückt werden. Die biegsame Welle 62 treibt diese AntriebsräderA second drive means 10, also for example an electric motor, is coupled to the first drive means 4 via a flexible element 12, for example a steel cable. This drive means 10 is connected via a flexible shaft 62 to a first vehicle 8, which is provided with drive wheels 82, which are pressed against the inner surface of the pipeline 2 by a pressure wheel 84. The flexible shaft 62 drives these drive wheels
8 3 3 &dgr; 1 DE8 3 3 &dgr; 1 EN
82 an und ist durch das erste Fahrzeug 8 hindurch mit einer zwischen dem ersten
Fahrzeug 8 und einem zweiten Fahrzeug 9 angeordneten weiteren biegsamen Welle 64 gekoppelt. Diese überträgt das vom zweiten Antriebsmittel 10 entwickelte
Drehmoment auf Antriebsräder 92 des zweiten Fahrzeuges 9. Die Antriebsräder 92 des zweiten Fahrzeuges 9 werden ebenso wie beim Fahrzeug 8 durch einen federnd
an die Innenoberfläche der Rohrleitung 2 angedrücktes Andruckrad 94 in einen
reibschlüssigen Kontakt mit der Innenoberfläche der Rohrleitung 2 gebracht. Je
nach Gewicht des gesamten Manipulators können ein oder mehrere Fahrzeuge 8, 9 eingesetzt werden, um eine Vorschubbewegung des gesamten Manipulators auch in
senkrecht verlaufenden Rohrabschnitten zu ermöglichen.82 and is connected through the first vehicle 8 with a between the first
Vehicle 8 and a second vehicle 9 arranged further flexible shaft 64. This transmits the force developed by the second drive means 10
Torque on drive wheels 92 of the second vehicle 9. The drive wheels 92 of the second vehicle 9 are, as in the case of the vehicle 8, driven into a
frictional contact with the inner surface of the pipe 2.
Depending on the weight of the entire manipulator, one or more vehicles 8, 9 can be used to enable a feed movement of the entire manipulator even in vertical pipe sections.
In der in der Figur dargestellten Ausführungsform des Manipulators enthält die
Bearbeitungseinheit 20 ein Werkzeug 24, beispielsweise eine Schleifscheibe, das
zusätzlich zu der Drehbewegung der Halteeinrichtung 28 zum Bearbeiten der
Innenoberfläche eine schnelle Rotation ausführt. Hierzu ist ein weiteresIn the embodiment of the manipulator shown in the figure, the
Processing unit 20 a tool 24, for example a grinding wheel, which
In addition to the rotary movement of the holding device 28 for processing the
inner surface performs a rapid rotation. For this purpose, another
Antriebsmittel 14, beispielsweise ein Druckluftmotor, vorgesehen, das ebenfalls
über eine biegsame Welle 66 das Werkzeug 24 antreibt.Drive means 14, for example a pneumatic motor, is provided, which also
drives the tool 24 via a flexible shaft 66.
Die Antriebsmittel 4, 10 und 14 sind jeweils über federnd gelagerte Führungsrollen 142 im Inneren der Rohrleitung 2 fahrbar gelagert.The drive means 4, 10 and 14 are each mounted so as to be movable via spring-mounted guide rollers 142 inside the pipeline 2.
In der Figur sind außerdem noch Versorgungsleitungen 30,40 und 50 zu erkennen,
die eine Versorgung der einzelnen Antriebsmittel 4, 10 und 14 sowie von innerhalb
der Bearbeitungseinheit 20 angeordneten hydraulischen oder elektrischen
Spannelementen vorgesehen sind.The figure also shows supply lines 30, 40 and 50, which supply the individual drive means 4, 10 and 14 as well as hydraulic or electrical devices arranged within the processing unit 20.
clamping elements are provided.
Die Bearbeitungseinheit 20 kann anstelle eines Werkzeuges 24 oder zusätzlich dazu
auch einen Prüfkopf umfassen, mit dem eine Ultraschall- oder Wirbelstromprüfung durchgeführt werden kann. Außerdem können in der Bearbeitungseinheit 20 noch
Einrichtungen zum Beobachten des Prüf- oder Bearbeitungsvorganges,
beispielsweise eine Lichtquelle und ein Endoskop, enthalten sein.Instead of a tool 24 or in addition to it, the processing unit 20 can also comprise a test head with which an ultrasonic or eddy current test can be carried out. In addition, the processing unit 20 can also contain devices for observing the testing or processing process,
for example a light source and an endoscope.
Gemäß Figur 2 sind im Stützflansch 22 mehrere hydraulisch betätigbare
Klemmkolben 32 vorgesehen, die sternförmig ausgefahren werden können, um den Stützflansch 22 innerhalb der Rohrleitung zu verklemmen.According to Figure 2, several hydraulically actuated
Clamping pistons 32 are provided which can be extended in a star shape in order to clamp the support flange 22 within the pipeline.
6 3 3 8 I DE6 3 3 8 I EN
Im Stützflansch ist drehbar eine kraftschlüssig mit der vom ersten Antriebsmittel 4 (Figur 1) angetriebenen biegsamen Welle 60 verbundene Welle gelagert, die die im Schnitt L-förmig gestaltete Halteeinrichtung 28 trägt. Die Halteeinrichtung 28 enthält quer zu ihrer Drehachse verstellbare Zustellkolben 42, von denen in der Figur nur einer sichtbar ist, Auf diesen Zustellkolben 42 ist das Lagerteil 26 fixiert. Das in diesem Lagerteil 24 drehbar gelagerte Werkzeug 24 wird von der zum Antriebsmittel 14 führenden biegsamen Welle 66 angetrieben.A shaft is rotatably mounted in the support flange, which is connected in a force-locking manner to the flexible shaft 60 driven by the first drive means 4 (Figure 1), and which carries the holding device 28, which is L-shaped in section. The holding device 28 contains feed pistons 42 that can be adjusted transversely to its axis of rotation, of which only one is visible in the figure. The bearing part 26 is fixed to this feed piston 42. The tool 24, which is rotatably mounted in this bearing part 24, is driven by the flexible shaft 66 leading to the drive means 14.
Mit Hilfe der Zustellkolben 42 wird das Lagerteil 26 radial ausgefahren und das Werkzeug 24 gegen die Innenoberfläche der Rohrleitung 2 gedrückt. Die dadurch auf das Lagerteil ausgeübten Querkräfte und Biegemomente werden durch einen in Gegenrichtung gegen die Innenoberfläche der Rohrleitung 2 zustellbaren und in der Halteeinrichtung 28 gelagerten Kolben 44 kompensiert. Dieser Kolben 44 ist mit einer Rolle 46 versehen, um die durch das Antriebsmittel 4 hervorgerufene Drehbewegung der Halteeinrichtung 28 relativ zur Rohrleitung nicht zu hemmen.With the help of the feed piston 42, the bearing part 26 is extended radially and the tool 24 is pressed against the inner surface of the pipeline 2. The transverse forces and bending moments exerted on the bearing part are compensated by a piston 44 that can be fed in the opposite direction against the inner surface of the pipeline 2 and is mounted in the holding device 28. This piston 44 is provided with a roller 46 in order not to inhibit the rotational movement of the holding device 28 caused by the drive means 4 relative to the pipeline.
In der Figur ist außerdem zu erkennen, daß die biegsamen Wellen 60 und 66 in ebenfalls biegsame Schutzhüllen 61 bzw. 67 eingebettet sind.The figure also shows that the flexible shafts 60 and 66 are embedded in also flexible protective covers 61 and 67, respectively.
Um die Versorgung der in der Figur links von der Bearbeitungseinheit 20 angeordneten elektromotorischen Antriebsmittel 4 und 10 (Figur 1) zu ermöglichen, sind die über die Versorgungsleitung 30 zugeführten Stromleitungen an einen Schleifringübertrager 34 angeschlossen, dessen Schleifringe 36, von denen in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einer dargestellt ist, mit Schleifstiften 38 in Kontakt stehen, die in Bohrungen des Stützflansches 22 federnd gelagert sind.In order to enable the supply of the electromotive drive means 4 and 10 (Figure 1) arranged to the left of the processing unit 20 in the figure, the power lines supplied via the supply line 30 are connected to a slip ring transmitter 34, the slip rings 36 of which only one is shown in the figure for reasons of clarity, are in contact with grinding pins 38 which are spring-mounted in holes in the support flange 22.
Die Versorgungsleitung 30 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit symbolisch als ein einziger Kabelstrang dargestellt und repräsentiert neben den Stromleitungen zur Versorgung der Antriebsmittel 4 und 10 noch Hydraulik- oder Pneumatikleitungen sowie Lichtleitfasern für ein in der Figur nicht näher dargestelltes Endoskop. In der konkreten Ausführungsform sind hierfür mehrere voneinander räumlich getrennte Leitungen vorgesehen, die an entsprechende Anschlüsse des Stützflansches 22 gekoppelt sind.For reasons of clarity, the supply line 30 is symbolically shown as a single cable harness and represents, in addition to the power lines for supplying the drive means 4 and 10, hydraulic or pneumatic lines as well as optical fibers for an endoscope not shown in detail in the figure. In the specific embodiment, several spatially separate lines are provided for this purpose, which are coupled to corresponding connections of the support flange 22.
In der Draufsicht gemäß Figur 3 sind drei der sternförmig ausgefahrenen Klemmkolben 32 des Stützflansches 22 zu erkennen. Das Lagerteil 26 des Werkzeuges 24 wird durch zwei Zustellkolben 42 radial zugestellt, so daß dasIn the top view according to Figure 3, three of the star-shaped extended clamping pistons 32 of the support flange 22 can be seen. The bearing part 26 of the tool 24 is fed radially by two feed pistons 42, so that the
G 3 3 8 1 DEG 3 3 8 1 EN
• · · 4· · 4
ft · ·ft · ·
• · ■ 4· ■ 4
Werkzeug 24, beispielsweise eine Schleifscheibe, gegen die Innenwand der Rohrleitung 2 gedrückt wird.Tool 24, for example a grinding wheel, is pressed against the inner wall of the pipeline 2.
In Figur 4 ist zu erkennen, daß die Achsen der Antriebsräder 82 des mittleren Fahrzeuges 8 jeweils mit einem Schneckenrad 86 verbunden sind, das über eine Schneckenwelle 88, die kraftschlüssig mit der zum Antriebsmittel 10 führenden biegsamen Welle 62 verbunden ist, angetrieben wird. Die Schneckenwellen 88 sind im Fahrgestell 81 des Fahrzeugs 8 drehbar gelagert und sind mit ihren einander gegenüberliegenden Enden jeweils kraftschlüssig mit einer biegsamen Welle 62 bzw. 64 verbunden, die jeweils in ebenfalls biegsamen Schutzhüllen 63 bzw. 65 angeordnet sind. Auf diese Weise werden die von dem in der Figur nicht sichtbaren Antriebsmittel 10 (Figur 1) auf die biegsame Welle 62 übertragenen Drehmomente durch das Fahrzeug 8 hindurch auf eine weitere biegsame Welle 64 übertragen, mit der ein oder mehrere weitere hintereinander angeordnete Fahrzeuge angetrieben werden können.In Figure 4 it can be seen that the axles of the drive wheels 82 of the middle vehicle 8 are each connected to a worm wheel 86 which is driven via a worm shaft 88 which is non-positively connected to the flexible shaft 62 leading to the drive means 10. The worm shafts 88 are rotatably mounted in the chassis 81 of the vehicle 8 and are each non-positively connected at their opposite ends to a flexible shaft 62 or 64, which are each arranged in protective covers 63 or 65 which are also flexible. In this way, the torques transmitted from the drive means 10 (Figure 1), which is not visible in the figure, to the flexible shaft 62 are transmitted through the vehicle 8 to another flexible shaft 64, with which one or more other vehicles arranged one behind the other can be driven.
Um eine ausreichende Kraftschlüssigkeit zwischen den Antriebsrädern 82 und der Innnenoberfläche der Rohrleitung 2 zu gewährleisten, ist am Fahrgestell 81 schwenkbar ein Andruckrad 84 angeordnet, das über eine Feder 85 gegen die Innenoberfläche der Rohrleitung 2 gedruckt wird.In order to ensure sufficient frictional connection between the drive wheels 82 and the inner surface of the pipeline 2, a pressure wheel 84 is pivotably arranged on the chassis 81, which is pressed against the inner surface of the pipeline 2 via a spring 85.
Claims (11)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9311144U DE9311144U1 (en) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | Manually movable manipulator inside a pipeline |
| DE19944424366 DE4424366A1 (en) | 1993-07-26 | 1994-07-11 | Manipulator automatically movable in the interior of a pipeline |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9311144U DE9311144U1 (en) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | Manually movable manipulator inside a pipeline |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9311144U1 true DE9311144U1 (en) | 1994-11-24 |
Family
ID=6896039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9311144U Expired - Lifetime DE9311144U1 (en) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | Manually movable manipulator inside a pipeline |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9311144U1 (en) |
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