Zugstarker Kanalroboter mit DC-Kleinstmotoren

Tausende Kilometer Rohrleitung unter der Erde erfüllen wichtige Aufgaben und müssen zuverlässig funktionieren. Kontrolle und Instandhaltung sind aber bisher nur bei großen Rohrdurchmessern von innen her möglich. Kleinere Kanäle bieten keinen Raum für Menschen, hier half bei Schäden bisher nur die teure Freilegung betroffener Rohrabschnitte. Neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Elektronik und Antriebstechnik erlauben jetzt aber auch die "innere" Kontrolle und Wartung kleiner Kanäle.

Da im Abwasserbereich alle Werkzeuge bei Zuverlässigkeit und Leistungsstärke erheblich gefordert werden, muss der Antrieb solcher Kanalroboter sehr robust ausfallen. Moderne DC-Glockenankermotoren erfüllen auch die gehobenen Ansprüche für den Einsatz im Rohrnetz.

Die großen und weitläufigen, leider aber oft schon recht alten Kanalnetze in Kommunen und Firmen bedürfen regelmäßiger Wartung. Zunehmend müssen auch kleinere und größere Schäden behoben werden. Für diese Arbeiten im Rohrnetz hat der Kanalroboterspezialist PROKASRO ein umfangreiches Programm an unterschiedlichen Arbeitsgeräten entwickelt. Ausgehend vom autarken Einsatzwagen (Bild 1) mit Hilfsgeräten wie Generator, Kompressor, Wassertank und Steuerelektronik wird der Roboter per Kabelfernsteuerung und Bildschirm gelenkt.

Kabelschlepper

Die Kanalroboter unterscheiden sich je nach Einsatzart in Baugröße, Werkzeugbestückung und anderen spezifischen Eigenschaften (Bild 2). Allen gemeinsam ist die Versorgung und Steuerung über ein Versorgungskabel. Das Kabel besteht aus 32 elektrischen Leitungen und je vier Druckluft- und Wasserschläuchen. Diese 39 mm starke „Nabelschnur“ zieht der Roboter hinter sich durch das Kanalrohr. Standardlänge ist 120 m, aber auch Längen bis zu 200 m sind möglich. Bei dieser Länge und dem im Kanal immer vorkommenden Schmutz ist ein leistungsstarker Antrieb natürlich die Grundvoraussetzung für einen störungsfreien Betrieb.
Gelöst wurde diese Aufgabe durch den Einsatz von DC-Kleinstmotoren mit eisenlosem Rotor aus dem Hause FAULHABER.
So wird beispielsweise eine Robotervariante gleich mit neun Motoren dieser Bauart ausgestattet, um einen flexiblen Betrieb unter der Erde zu gestatten. Als Antrieb dienen vier Achsen mit jeweils einem Antriebsmotor der Baureihe Serie 3557...CR. Der Motor ist mit einem Getriebe gekoppelt, um die Drehzahl und Zugkraft optimal anpassen zu können.
Vorteil dieser Lösung: der gleiche Roboter kann mit größeren Rädern auch in größeren Rohren arbeiten; entsprechend abgestufte Getriebe reduzieren dabei die Drehzahl proportional zur Radgröße. Geschwindigkeit und Zugkraft werden so weitgehend unabhängig vom Raddurchmesser beibehalten; der Mann am Einsatzwagen kann wie gewohnt arbeiten. Für sicheren Halt sorgt ein Pneumatikzylinder, der die oberen Radpaare gegen die Rohrinnenseite drückt. Auch leichte Beschädigungen wie Risse oder Dellen im Rohr überwinden die gummibereiften Räder so mühelos. Die vereinte Zugkraft der vier Antriebsmotoren beträgt trotz ihrer geringen Größe rund 1000 N (oder umgangssprachlich 100 kg).

Einsatzwagen mit Vollausstattung für autarken Roboterbetrieb.
Unterschiedliche Varianten der Roboter, je nach Einsatzzweck.

Beweglicher Kopf

Um nun im Rohr jede Stelle untersuchen und bearbeiten zu können, ist in der Vorderseite des Roboters eine drehbare Kamera und ein Druckluftfräser integriert. Auch hier sorgen DC-Kleinstmotoren für Bewegung. Ein weiterer Motor zwischen den Radantrieben lässt den Roboterkopf um seine Längsachse rotieren.
Im Kopf selbst arbeitet ein DC-Motor in der Kippvorrichtung des Fräsers. Zwei kleinere Motoren erlauben den Kameraschwenk und steuern die Fokussiervorrichtung (Bild 3).
Hauptvorteil der FAULHABER Antriebe ist hier ihre hohe Leistungsdichte, der Roboter baut daher so klein, dass er ab einem Rohrdurchmesser von 200 mm eingesetzt werden kann. Er eignet sich aber auch für Rohrgrößen bis zu 600 mm.
Als Niederspannungsmotoren mit einer Spannungsversorgung unterhalb 42 V entsprechen sie den Anforderungen des Betriebs unter Wasser. Der hohe Wirkungsgrad hält die Abwärme in dem gekapselten und mit Druckluft unter Überdruck gehaltenen Gehäuse in Grenzen. Ganz wesentlich ist auch das direkte Ansprechen auf Steuerbefehle. Das Abbild auf dem Monitor und der Roboter müssen sich quasi synchron bewegen, Verzögerungen durch Motorhochlauf müssen minimal ausfallen.     
Nur so kann nach kurzer Einarbeitung der Bediener den Roboter auch sicher im Rohr bewegen. Kanalroboter mit moderner Kamera-elektronik und Antriebskomponenten senken heute die Kosten für Überprüfung, Wartung und Reparatur von Kanalnetzen unter Tage. Optimal ausgelegte Antriebslösungen mit geringstem Bauvolumen sind dabei die Schlüsselkomponente, um auch in engen Rohren noch flexibel agieren zu können. Die Zuverlässigkeit der DC-Kleinstmotoren und ihr hoher Wirkungsgrad erlauben einen kompakten Aufbau.  

Bewegliche Kamera: ein Schwenk- und ein Fokussier-Motor im Kamerakopf sorgen für scharfe Bilder.