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37540-000 Santa Rita do Sapucai, MG

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FAULHABER Drive System Technology (Taicang) Co., Ltd.

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DC-Motoren von FAULHABER werden für die Kamerasteuerung, Werkzeugfunktionen und den Radantrieb verwendet

Vorbei sind die Zeiten, als sich herkömmliche Bautrupps die Kanalisation vorknöpften, Straßen aufrissen und die Verkehrswege über Wochen lahmlegten. Es ist doch viel angenehmer, wenn die Kontrolle und Sanierung der Rohre unter der Oberfläche stattfindet. Kanalroboter können heute viele Arbeiten von innen erledigen. Sie spielen bei der Wartung der urbanen Infrastruktur eine zunehmend wichtige Rolle. Allein in Deutschland sind über 500.000 Kilometer Kanalnetz in Schuss zu halten – möglichst ohne das Leben, welches einige Meter über ihnen stattfindet, zu stören.

Roboter ersetzt Bagger

Früher musste man unterirdische Leitungen über weite Strecken freilegen, um einen Schaden überhaupt lokalisieren zu können. Heute übernehmen Kanalroboter die Begutachtung ganz ohne Bauarbeiten. „Es gibt verschiedene Arten von Kanalrobotern“, erklärt Regina Kilb, die bei FAULHABER dieses wachsende Marktsegment analysiert hat. „Die Geräte für Rohre mit kleinen Durchmessern, meist kürzere Hausanschlüsse, hängen an einem Leitungsstrang. Sie werden bewegt, indem man diesen Strang auf- oder abrollt. Sie verfügen lediglich über eine schwenkbare Kamera zur Schadensanalyse. Bei größeren Rohrdurchmessern können dagegen auf Fahrwagen montierte Maschinen eingesetzt werden, die mit multifunktionellen Arbeitsköpfen ausgestattet sind. Solche Roboter gibt es schon seit langem für horizontale und seit einiger Zeit auch für vertikale Rohre.“
Die am häufigsten verwendete Roboter-Form ist für die gerade, waagerechte Fahrt in Kanälen mit nur leichtem Gefälle konstruiert. Diese selbstfahrenden Roboter bestehen aus einem Fahrgestell – meist ein flacher Wagen mit mindestens zwei Achsen – und einem Arbeitskopf mit integrierter Kamera. Eine andere Variante ist „bogengängig“ und kann also auch um die Kurve fahren. Schließlich gibt es Roboter, die sich sogar in senkrechten Rohren bewegen können, weil sie ihre Räder oder Kettenlaufwerke von innen gegen die Rohrwand drücken. Eine bewegliche Aufhängung des Fahrgestells zentriert das Gerät in der Rohrmitte, die Federung gleicht Unebenheiten sowie geringe Querschnittsveränderungen aus und sorgt für die nötige Traktion.
Solche und andere Kanalroboter werden übrigens nicht nur in der Kanalisation, sondern auch in industriellen Rohrleitungssystemen eingesetzt, etwa in der Chemie, Petrochemie oder Öl- und Gasindustrie. „Die Anforderungen an die Motoren in den Fahrgestellen sind sehr hoch“, betont Regina Kilb. „Sie müssen das Gewicht der Kabel, die sie mit Strom versorgen, ziehen und die Kamerabilder übertragen. Dafür benötigen sie Motoren, die bei minimalen Abmessungen sehr hohe Leistung bringen.“

DC-Motoren von FAULHABER werden für die Kamerasteuerung, Werkzeugfunktionen und den Radantrieb verwendet

Arbeiten im Rohr

Kanalroboter können mit sehr vielseitigen Arbeitsköpfen für selbsttätige Reparaturen ausgestattet sein. So beseitigen sie etwa durch Fräsen und Schleifen Hindernisse, Verkrustungen und Ablagerungen oder einen überstehenden Muffenversatz. Kleine Löcher in der Rohrwand verspachteln sie mit einer mitgeführten Dichtungsmasse oder bringen eine Absperrblase in das Rohr ein. Bei Robotern für größere Rohre ist der Arbeitskopf auf einem beweglichen Arm montiert.
In einem solchen Kanalroboter werden bis zu vier verschiedene Antriebsaufgaben gelöst: für die Räder oder das Kettenlaufwerk, für die Bewegung der Kamera, für den Antrieb der Werkzeuge und für den beweglichen Arm, der diese in Position bringt. Ein fünfter Antrieb realisiert bei einigen Modellen die Einstellung des Kamerazooms.
Die Kamera selbst muss geschwenkt und gedreht werden, damit sie immer den gewünschten Blickwinkel liefern kann. Die Kamerahalterung bietet nicht viel Platz, deshalb werden an dieser Stelle besonders kleine Motoren benötigt, die außerdem sehr präzise arbeiten müssen. Dafür kommen zum Beispiel die flachen und mit 12 mm extrem kurzen Getriebemotoren der Serie 1512 … SR oder auch größere Modelle der Serie 2619 … SR in Frage. In dem breiten Sortiment von FAULHABER finden sich auch Schrittmotoren oder bürstenlose Antriebe ab einem Durchmesser von 3 mm sowie die dazu passenden Getriebe. „Diese Antriebe erreichen im Verhältnis zu ihrer Größe die höchste Effizienz und Energiedichte, die verfügbar ist“, betont Regina Kilb.

Gewichtige Kabelschleppe

Das Design des Fahrantriebs variiert: Der ganze Wagen, jede Achse oder jedes einzelne Rad kann von jeweils einem Motor bewegt werden. Der oder die Motoren müssen nicht nur das Fahrgestell samt Aufbauten an den Einsatzort bringen, sondern neben dem Elektrokabel oft auch schwere pneumatische oder hydraulische Leitungen mitziehen.
Bei einer Reichweite von bis zu 2.000 Meter ergibt das eine Schleppe von beträchtlichem Gewicht. „Der Antrieb muss also ein sehr hohes Drehmoment entwickeln“, sagt die Vertriebsingenieurin. „Zugleich passiert es aber unweigerlich immer wieder, dass die Fahrt wegen eines Hindernisses ins Stocken gerät. So kommt es regelmäßig zur Überlast bei voller Drehzahl. Das halten nur sehr robuste Motoren und Getriebe aus. Wir empfehlen für diese Einsatzart z.B. die graphitkommutierte Serie 3257 ... CR mit dem 32/3R Getriebe oder das bürstenlose Kraftpaket 2264 ... BP4. Der Motor kann mit radialen Pins ausgestattet sein, um die Aufhängung zu sichern und die bei Überlast entstehenden Kräfte aufzunehmen.“
Der Motor für den Roboterarm braucht weniger Kraft als der Radantrieb und hat mehr Platz als die Kameraführung. Die Anforderungen an ihn sind nicht ganz so hoch, wie an die anderen Antriebsstränge im Kanalroboter. „Für diese Aufgabe haben wir eine große Palette von Standardmotoren zur Verfügung“, betont Regina Kilb. „Darunter findet sich für jede Variante die optimale Lösung.“

Rohr im Rohr

Beschädigte Kanalrohre werden heute häufig nicht ausgetauscht, sondern von innen mit Kunststoff ausgekleidet. Dafür wird ein Kunststoffschlauch mit Luft- oder Wasserdruck in das Rohr gepresst. Um den weichen Kunststoff auszuhärten, wird er anschließend mit UV-Licht bestrahlt. Dafür gibt es wiederum spezialisierte Roboter, die mit Hochleistungslampen bestückt durch die Rohre fahren. Nach ihnen muss aber der Vielzweckroboter mit Arbeitskopf anrücken, um die seitlichen Verzweigungen des Rohrs aufzufräsen. Denn der Schlauch hat zunächst alle Zu- und Abgänge der Leitung mit abgedichtet. Bei einem solchen Einsatz wird oft über Stunden eine Öffnung nach der anderen in den harten Kunststoff gefräst. Hier sind Standzeit und Zuverlässigkeit der Motoren von entscheidender Bedeutung, damit ohne Unterbrechung durchgearbeitet werden kann.

Kompakte Kraftpakete

Die Antriebe für die Werkzeuge wiederum müssen dagegen per Definition durchweg Spitzenleistung bringen – bei kleinen Ausmaßen, denn im Funktionskopf geht es immer eng zu. Zugleich werden für zupackendes Greifen oder für stundenlanges Fräsen Motoren gebraucht, die besonders viel Kraft aufbieten und über lange Zeit störungsfrei arbeiten können.
„Der Motortyp 2057 … BHS ist z.B. für solche Fräsköpfe entwickelt worden und erreicht Drehzahlen über 30.000 U/min“, sagt Regina Kilb.

Video
FAULHABER SR-Flat

1512 ... SR

Edelmetallkommutierung

Datenblatt (PDF) Produktdetails
FAULHABER SR-Flat

2619 ... SR

Edelmetallkommutierung

Datenblatt (PDF) Produktdetails
FAULHABER CR

3257 ... CR

Graphitkommutierung

Datenblatt (PDF) Produktdetails
Planetengetriebe

32/3R

Datenblatt (PDF) Produktdetails
FAULHABER BP4

2264 ... BP4

4-Pol-Technologie

Datenblatt (PDF) Produktdetails

Experte

FAULHABER Foto von Regina Kilb
Regina Kilb
Vertriebsingenieur Innendienst regina.kilb@faulhaber.com

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