NO155232B - Selvkjoerende manipulator til fjernbetjent transport av proeveapparater og verktoey langs foreskrevne fremmatningsbaner i det indre av roer, fortrinnsvis for kjernekraftanlegg. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen ligger på området service-teknikk for rør-anlegg og blir å anvende ved den konstruktive utformning av en manipulator hvormed et verktøy og/eller et prøveapparat skal bringes inn i et rør eller en rørledning og der benyttes fjernbetjent for spesielle arbeids- og/eller prøveformål. Slike rørmanipulatorer er av særlig betydning for undersøkelse

og behandling av rørledninger i kjernekraftanlegg. Her fore-ligger spesielt behovet for å etterslipe eller ettersveise omløpende eller langsgående sømmer, undersøke dem med fjernsyns-kamera eller med ultralyd-prøveapparater etc. I den forbindelse kommer det særlig an på nitid overholdelse av strenge krav når det gjelder presis fremmatning, prøvnings- og bearbeidelses-baner.

En kjent selvkjørende manipulator består av et toledds krypeverk med en fremre og en bakre krypeenhet som er innbyrdes forbundet ved et kardangformig ledd og forsynt med drivorganer til å bevege den ene krypeenhet i forhold til den annen i rørets akseretning. Disse drivorganer består av en sylinder og et tilhørende stempel som begge danner en vesentlig del av fremre krypeenhet. På forenden av denne krypeenhet sitter et monteringsorgan for et manipulatorhode som strekker seg aksialt fremover og bærer det egentlige verktøy og/eller prøve-apparat. Fremre krypeenhet har ennvidere ved forenden av sylinderen såvel som ved den bakre ende av stempelet som kan kjøres ut bakover, et støtteparti som fordelt på omketsen bærer før-ingselementer.i form av ruller for manipulatorens transportbe-vegelse. Et tilsvarende støtteparti er anordnet ved bakre ende av bakre krypeenhet, som også forsyningsledningene er ført frem til. Ved drift av denne manipulator blir skiftevis den ene og den annen krypeenhet fiksert i røret eller rør-ledningen. Til formålet er der anordnet kleminnretninger i

form av en sylindrisk mantel som kan vides ut membranformig i radial retning. En og en slik kleminnretning er tilordnet

hver krypeenhet mellom støttepartiene (FR-A-1 508 238). Denne kjente rørmanipulator utgjør fremfor alt på grunn av den konstruktive utførelse av kleminnretningene en relativt lang-strakt, slank struktur og er derfor bare anvendelig i rør-ledninger med hovedsakelig rettlinjet forløp.

En annen kjent rørmanipulator, som tjener til transport av en mottager for et feilsøkeapparat, består av et treledds skrittverk med et trekkspillignende drivorgan anordnet mellom to støttekropper. De to støttekropper er forsynt med hver sin sylindriske mantel som kan vides ut membranformig i radial retning, og det trekkspillformede mellomstykke er pådratt med under- eller overtrykk (GB-A-2 000 301). En slik manipulator kan også passere rørkrumninger,• men synes ikke å være egnet til transport av tunge verktøy som slipe- eller sveiseinn-retninger, og det særlig ikke når der under transporten skal overvinnes høydedifferanser.

Med utgangspunkt i en selvkjørende manipulator med trekk som angitt i den innledende del av patentkrav 1

(FR-A-1 508 238), ligger den oppgave til grunn for oppfinnelsen å utforme det toleddede skrittverk slik at der med rørmanipu-latoren også kan kjøres gjennom krumme og loddrette rørpartier uten at der er fare for gjennomrutsjing eller posisjonsfor-andring.

For løsning av denne oppgave gir oppfinnelsen anvisning på

at krypeenhetenes støttepartier er utformet som støtte-flenser som foruten føringselementene også bærer klemanordningene som rager utenfor støtteflensenes kontur,

at de to støtteflenser hos det med to slike forsynte krypeenhet er stivt forbundet med hverandre,

at klemanordningene består av klemstempel-sylinder-anord-ninger som kan pådras tosidig og er anordnet ekeformig rundt sentrum av den respektive støtteflens og festet til denne,

og hvis stempelstenger som rager ut gjennom en sylinder-endevegg, oppviser konvekse'klemflater

og at den krypeenhet som opptar drivorganene, danner bakre krypeenhet, samtidig som forsyningsledningene er ført frem til denne i form av en fleksibel streng, og manipulatorhodet er lagret på en støtteflens hos fremre krypeenhet.

Ved en universelt anvendelig rørmanipulator i en slik utførelse kan de to krypeenheter utføres forholdsvis korte i rørets akseretning og tilsvarende kompakte. Dermed får man mulighet for også å la den kjøre gjennom krappe rørkrumninger. De benyttede kleminnretninger muliggjør i den forbindelse en fastspenning med store radiale trykkrefter og med tilsvarende friksjonsheftning, så det selv når rørmanipulatoren er lastet med tunge verktøy, blir mulig å la den passere steile, opptil vertikale rørpartier.

Med sikte på stabil anordning av rørmanipulatoren i rørledningen som skal kontrolleres eller bearbeides, er det å anbefale at den bakre krypeenhet som opptar drivorganene,

er forsynt med de to støtteflenser, samtidig som disse er forbundet med hverandre via en flenskropp. Man kan imidlertid også utruste fremre krypeenhet med to støtteflenser, og i såfall er det å anbefale å plassere manipulatorhodet mellom disse.

Den kompakte utformning av rørmanipulatoren som oppfinnelsen gir anvisning på, kan bedres ved at føringselementene på støtteflensene består av kulerulle-innsatser som likeledes er festet stråle- eller ekeformig fordelt rundt det respektive støtteflenssentrum og festet på støtteflensen. Disse førings-elementer i form av kulerulle-innsatser sikrer i den forbindelse lett gang av rørmanipulatoren uten rykk og gjør det mulig å dreie den i omkretsretning. Av kulerulle-innsatsene er hensiktsmessig to og to anordnet speilsymmetrisk og tangensialt grensende til en klemstempel-sylinder-anordning på den respektive støtteflens.

Til å drive det toleddede skrittverk og dermed også

de som kleminnretninger anordnede klemstempel-sylinder-anord-ninger behøves styreelementer som ventiler og brytere. Med sikte på kortest mulig aksial utstrekning av de to krypeenheter er det gunstig å tilordne slike styreelementer en bærekropp som ved sine to ender er forsynt med ett og ett kardanledd,

og som leddforbinder den fremre krypeenhet med den bakre.

Som drivorgan for det toleddede skrittverk kommer fremfor alt de allerede kjente trykkmiddeldrevne organer med en skridesylinder og et skridestempel som er lagret forskyvbart på

langs i sylinderen og kan pådras tosidig, i betraktning. Ved anvendelse av et slikt drivorgan oppnår man en særlig gunstig romutnyttelse dersom skridesylinderen dannes av den flenskropp som forbinder de to støtteflenser, idet denne flenskropp består av en dobbeltflens som er forbundet med den ene støtteflens

og fører skridesternpelet, og en sylinder som danner den egentlige skridesylinder og er forbundet med den annen støtteflens samt bærer bryterne og ventilene for trykkmiddeldri ften.

Som drivorgan for rørmanipulatoren kan der imidlertid også benyttes en elektromagnetisk anordning eller et organ med spindel og vandremutter, og det respektive drivorgan er da hensiktsmessig anordnet i det indre av flenskroppen som forbinder de to støtteflenser.

Flere utførelseseksempler på den nye rørmanipulator

er anskueliggjort på tegningen. I forbindelse med disse utfør-elseseksempler vil oppfinnelsen bli beskrevet nærmere og de enkelte elementers funksjonelle tilordning bli forklart. Bakre krypeenhet vil i den forbindelse for enkelhets skyld bare bli betegnet som krypeenhet og forreste krypeenhet som kontra-krypeenhet.

Fig. 1 viser skjematisk manipulatoren i to posisjoner innenfor en krum rørledning og med manipulatorhodet utrustet med en innretning til å slipe røret innvendig. Fig. 2 viser slipehodet hos manipulatoren på fig. 1 sett aksialt. Fig. 3 er et forenklet koblingsskjema for den elektropneumatiske styring for skridestempelet og for klemanordning-ens klemstempler. Fig. 4 viser koblingsskjemaet for en enkel flerveis-ventil med tilhørende differansetrykkbryter som stillings-melder, og med en trykkbryter (C-stempel) som tjener som PE-omformer. Fig. 5 viser aksialsnitt av manipulatorskrittverkets krypeenhet. Fig. 6 viser snitt efter linjen VI-VI på fic- 5 og anskueliggjør en støtteflens med klemanordninger og førings-elementer. Fig. 7 viser snitt efter linjen VII-VII på fig. 5 og anskueliggjør skridesylinderens sekskantede ytterkontur med trykkbrytere festet på skridesylinderens flens. Fig. 8 viser snitt efter linjen VIII-VIII på fig. 5, og anskueliggjør styreventiler for den elektropneumatiske styring, montert på den annen side av skridesylinderens flens.

Fig. 9 er et oppriss av et mellomledd som tjener til

å sammenkoble krypeenheten med kontra-krypeenheten som bærer manipulatorhodet.

Fig. 10 er et enderiss av mellomleddet.

Fig. 11 viser den samlede manipulator med krypeenhet, mellomledd, kontra-krypeenhet og påmontert slipehode delvis i snitt og delvis i sideriss, og både i utstrukket og i krum posisjon. Fig. 12 - 14 viser skjematisk utførelser av manipulatorhodet, beliggende i det indre av rørledningen likedan som på fig. 1. Nærmere bestemt viser

Fig. 12 manipulatoren med et sveisehode,

Fig. 13 sveisehodet på fig. 12 sett aksialt, og

Fig. 14 manipulatoren forsynt med en gamma-gjennomstrålingsinn-retning. Fig. 15 viser som utførelsesvariant elektromagnetisk drift av skrittverket med magnetspole og anker. Fig. 16 viser en ytterligere utførelsevariant av skrittverket med drift via spindel og vandremutter, og Fig. 17 og 18 viser en sveisesøm mellom forskutte rør-partier før og efter slipning med manipulatoren.

På fig. 1 er manipulatoren som helhet betegnet med M og tjener til fjernbetjent transport av prøveapparater og verktøy langs på forhånd bestemte fremmatningsbaner gjennom det indre R' av en rørledning som generelt er betegnet med R. Rørledningen er vist i utsnitt og med tre til hinannen støtende rørseksjoner ri, r2, r3, hvorav seksjon ri danner et 90° rørkne, seksjon r2 slutter seg s-formig til seksjonen ri og øvre rørseksjon r3 er et vertikalt-løpende ledningsparti. De omløpende sveisesømmer mellom ri og r2 og mellom r2 og r3

er betegnet med henholdsvis sl2 og s23.

Som anskueliggjort på fig. 1, er manipulatoren M i stand til under fjernstyring å kjøre gjennom både vertikale og horisontale og også relativt sterkt krummede rørlednings-partier og orientere seg i disse i vilkårlig posisjon. I posisjon I er det f.eks. mulig å slipe ned sveisesømmen sl2 innenfra. Til dette formål er manipulatorhodet Kl/som er lagret på kontra-krypeenheten m2; utformet som slipeinnretning for rørets innervegg. Posisjon II er en mellomposissjon. Manipulatoren M som nettopp har slepet ned sveisesømmen s23 innenfra, befinner seg her på vei til en efterfølgende sveisesøm som ikke sees på fig. 1.

Som anskueliggjort prinsipielt på fig. 1, består skrittverket mO hos manipulatoren M av en krypeenhet ml og en kontra-krypeenhet m2. Begge enhetene ml og m2 er forsynt med pneumatiske klemanordninger henholdsvis A, B og D, E (som vil bli omtalt nærmere senere) til å klemme enhetene ml, m2 fast mot rørets innervegg. Fremdriftsanordningen til å bevege krypeenheten ml i forhold til kontra-krypeenheten m2 når klemanordningene A,B hos krypeenheten ml er skjøvet ut (til inngrep) og de D, E hos kontraenheten m2 er trukket inn, (ut av inngrep) og omvendt, består av en skridesylinder Cl fast forbundet med krypeenheten ml, og en skridesylinder C2 som er lagret forskyvbart i skridesylinderen Cl og har tosidig pådrag, og hvis stempelstang C20 er leddforbundet med kontrakrypeenheten m2 via et mellomledd m3 med minst ett kardanformig ledd gl,g2. I det viste eksempel er krypeenheten ml forbundet med mellomleddet m3 ved et første kardanledd gl, og med mellomleddet er kontrakrypeenheten forbundet ved et annet kardanledd g2. Den sistnevnte krypeenhet bærer manipulatorhodet kl, som i det viste tilfelle er en slipeinnretning for rørets innervegg, og som i sin arbeidsposisjon mellom støtteflensene f3 og f4 på krypeenheten m2 sentrerer seg på røraksen RO og dermed kan avrettes nøyaktig til omfaret av sveisesømmen sl2. Klemanordningen hos de to støtteflenser f3, f4 er som helhet betegnet med D, E og i detalj med henholdsvis Dl, El og D2, E2, mens støtteflensene hos krypeenheten som helhet er betegnet A, B og i detalj med henholsvis Al, Bl og A2, B2. Føringselementene som sitter på støtteflens-ene fl, f2, f3 og f4 og tjener til glidende eller rullende bevegelse langs rørets innervegg,er ikke inntegnet på fig. 1. De sitter fortrinnsvis fordelt over støtteflensenes omkrets mellom de respektive på hinannen følgende klemanordninger. Imidlertid vil de bli omtalt nærmere under henvisning til fig. 5 og 6.

Til manipulatoren M resp. dens skrittverk mO er der koblet en fleksibel streng 3 av elektriske og pneumatiske forsyningsledninger 3.1 tilført fra baksiden (dvs. den side som vender mot den ikke viste innføringsåpning til røret). Strengen 3 er omgitt av en beskytterlseskappe 3.2 og ført inn til skrittverket fra et ikke vist ledningsmagasin. Når rørledningen R har et fall eller forløper vertikalt nedover, kan strengen 3 også tjene som styrtsikring. Til formålet blir den da utført tilsvarende strekkfast. Skal manipulatoren M kjøres med stig-ning resp. vertikalt oppover, kan dersom styrtsikring benyttes en strekkline som ved sin ene ende er hektet inn f.eks. i sentrum av støtteflensen f3, og som via et håndhull eller lignende ved den øvre ende av vedkommende rørledningsstrekning kan vikles på en arreterbar linetrommel. Denne strekkline kan forbli slakk når fremmatningen av manipulatoren M skjer med dens skrittverk mO.

Skridebevegelsen av manipulatoren M (dens hode Kl blir beskrevet senere) foregår som følger: det skal antas at manipulatoren M først skal beveges et første halvt skritt videre oppover fra stilling I. Til formålet blir krypeneheten ml arretert med sine klemanordninger A, B, mens kontrakrypeenheten m2 med sine klemanordninger D, E blir bragt ut av inngrep med rørveggen. Så blir stempelsiden C21 pådratt med trykk og den annen stempelside C22 luftet, hvorved kontra-krypeenheten m2 blir forskjøvet ett skritt svarende til slaget for stempelet C2, og dermed også mellomleddet m3 og det som slipehode utførte manipulatorhode kl. Hadde dette vært måle- resp. arbeidsposisjonen, ville alle klemanordningene A - E så igjen bli bragt i klemstilling og holdt der. Skal manipulatoren M derimot beveges et halvt skritt videre, for-blir bare kontra-krypeenheten m2 arretert, mens krypeenheten ml med A og B blir løst fra rørets innervegg, så krypeenheten ml nå ved pådrag på stempelside C2 kan trekkes efter det annet halve skritt med sin sylinder Cl hvorunder skrittlengden igjen er bestemt ved stempelslaget. Mellomleddet m3 med de to kardanledd gl og g2 ved enden gjør det mulig å la manipulatoren M kjøre gjennom rør med relativt sterk krumning.

Fig. 3-10 viser detaljer ved krypeenheten ml og mellomleddet m3, og tilsvarende deler er her forsynt med samme henvisningsbetegnelser som på fig. 1. Skridestempelet C2 er for å tillate gjennomføring av forsyningsledningene 3.1 ut-ført som hulstempel med hul stempelstang C20. Stempelstangen C20 har et fremre endeparti C201 som halspartiet 4.1 av kar-danleddgaffelen 4 er skjøvet inn på og fiksert på med en bølgemutter 5 som er vridningssikkert fastskrudd på den frie ende av stempelstangen. En flens C23 på stempelet har føring for forskyvning på langs på sylinderveggen Cll, og halspartiet 4.1 og dermed stempelstangpartiet C201 har føring på randen

av åpningen C13 i sylinderens bunn C12. Stempelstangens annen ende C202 har føring i halspartiet C140 av en del C14 som har to flenser, hvorav den venstre C141 danner den annen sylinder-bunn, mens høyre flens er den allerede nevnte støtteflens f2. Med sikte på presis glideføring er der på den ytre omkrets av stangpartiet C202 festet passfjærer 6 som glir i motsvarende langsgående innvendige noter i halspartiet C14 0. Via trinn-formig anordnede mellomplater 7 og 8 er føringselementer i form av rullekuleinnsatser 9 påskrudd i stråle- eller ekeformig anordning med hensyn på støtteflensens sentrum f20. Disse elementer kan med utragende stålkuler 9.1 rulle langs rørets innervegg (kulelageret i det indre av innsatsene 9 er for enkelhets skyld utelatt, siden slike innsatser er kjent i og for seg). De strekpunktert antydede konturer 9', 9" og 9"' svarende til forskjellige diametre antyder at støtteflensen f2 og festesirkelen for innsatsene 9 med hensyn til diameter kan velges i tilpasning til rør med forskjellig innvendig diameter. Tilsvarende økning av diameter er mulig for de klemanordninger som er vist i venstre halvdel av fig. 5 og i fig. 6 og er betegnet som helhet med 10, så vel som den tilhørende støtteflens fl, jfr. de konturer som ved lo', 10" og 10"' er inntegnet med tiltagende diameter. Mens snitt-planet for støtteflensen f2 er plassert slik at man ser føringselementene 9, er det aksiale snittplan for støtte-flensen fl lagt slik at man ser klemanordningene 10. De

sistnevnte er med sitt sylinderhus 10.1 via en mellomplate 11 skrudd fast på støtteflensen fl, som er utført i ett stykke med sylinderbunnen C12. Den ene side av flensen C141 på delen C14

tjener til feste for trykkbrytere 12, som - slik det er nærmere vist på fig. 7 - er gruppert rundt den sekskantede ytre omkrets av skridesylinderen 1, hvorved der fåes en meget god plassutnyttelse. Den nevnte flens C141 oppviser dessuten til-slutningene C15 for trykkluft til å bevege skridestempelet C2 i den ene retning. Til å bevege skridestempelet C2 i den annen retning tjener trykkluftlednings-tilslutninger som er antydet strekpunktert ved C16. På delen C14 er der videre, som tydeligere vist på fig. 8, montert større magnetventiler MV5/2 og mindre pneumatiske ventiler F3/2, hvor 5/2 betegner 2 koblingstilstander ved 5 trykklufttilslutninger, og 3/2 betyr 2 koblingstilstander ved 3 trykklufttilslutninger. På alle de steder som er betegnet med d på fig. 5, er der i motsvarende ringnoter innlagt tetningsringer som tjener til å avtette glideflatene mellom stempel C2 og sylinder Cl eller

mellom delen C14 og de motliggende sylinder- og stempelflater eller også til avtetning av klemanordningene 10. Med støtte-flensen f2 hos krypeenheten ml er det forbundet en bunnplate, på hvis utside der er montert differansetrykkbrytere 14.

På fig. 6 er det i forbindelse med støtteflensen fl som representativ for alle støtteflensene vist at flensen er forsynt med klemanordninger 10 og føringselementer 9, som er fordelt på dens ytre omkrets og rager utenfor dens kontur. Vedkommende klemanordning flO består av klemstempel-sylinder-anordninger som kan pådras tosidig og er anordnet stråle-eller ekeformig fordelt på støtteflensen fl rundt dens sentrum f10, og hvor stempelstengene 10.21 på de respektive stempler 10.2 rager ut gjennom en endevegg 10.11 av sylinder-huset 10.1 med kalottformede klemflater 10.22 som kan bringes til anlegg mot rørets innerflate(som er antydet stiplet ved R. Stempelstangen er antydet i utskjøvet stilling ved 10(+) og i inntrukket stilling ved 10(-). I en ringnot 10.23 er der igjen innlagt en ringpakning d, og likeledes i en ringnot ved den ytre omkrets av sylinderlokket 10.11. Glideringene dl som er innlagt i motsvarende ringnoter i den indre omkrets

av sylinderlokket 10.11, kan være forsynt med et smøremiddel-depot (jfr. også fig. 5). 10.3 og 10.4 betegner tilslutnings-nipler for trykkslanger som via tilsvarende trykkluftkanaler

henholdsvis 10.31 og 10.41 pådrar enten ytre stempelside K(-) for tilbakestilling eller indre stempelside K(+) for utskyv-ning av stempelstangen 10.21. For hver støtteflens er der som vist anordnet fire klemanordninger 10 i kors. Videre er der i speilsymmetrisk anordning i tangensialt naboskap og på begge sider av en og en klemanordning 10 festet en og en rullekuleinnsats 9 i motsvarende leier 15 i syUnderhuset 10.1. For hver støtteflens finnes der dermed fire klemanordninger 10 og åtte rullekuleinnsatser 9. Disse klemanordninger 10 og føringselementer 9 som er jevnt fordelt over støtteflensens omkrets, sikrer at det også blir mulig å passere forgrenings-steder på røret.

Ved alle støtteflensene fl - f4 (jfr. fig. 1) finnes

to grupper av klemanordninger 10. Således må man f.eks. ved støtteflensen fl (fig. 6) sondre mellom den gruppe Al som tjener til å sentrere skrittverket mO på rørsenteret RO, og den gruppe Bl som så efter sentrering leverer fastspennings-kreftene. Derfor er stempelflensen ved gruppe Al festet i slik avstand Zl fra stempelstangens frie ende og i slik av-

stand Z2 fra sylinderlokket at avstanden f10 - 10.22 i ut-skjøvet posisjon 10(+) av de to Al-stempler tilsvarer den innvendige radius ro av røret (jfr. fig. 1). Med andre ord blir Al-klemanordningene (og dermed A2-, Dl- og D2-klemanordningene) innjustert på rørets innvendige diameter før manipulatoren kjøres inn. Klemanordningene Al, Bl; A2, B2; Dl, El og D2, E2 ved hver støtteflens er altså selvsentrerende for hvert skritt resp. hvert halvt skritt.

Fig. 3 er et forenklet koblingsskjerna for en elektro-pneumatisk styring, hvor hver krypeenhet resp. kontra-krype-enhet ml, m2 bare er inntegnet med to klemanordninger 10 som i tilfellet ml representerer gruppene A og B, og i tilfellet m2 gruppene D og E, hvorav A og D er de sentrerende og B og E de fastspennende stempelgrupper. Alle klemstempler, med unntagelse av skridestempelet C, er inntegnet i utskjøvet (+)-stilling, dvs. at skrittverket mO er fastklemt ved alle støtte-flensene. SS betegner 6-bar-trykkluft-samleskinnen. 0,5-bar-samleskinnen (avluftningstrykk) og dens avgreninger er ikke inntegnet. Med unntagelse av de stiplet antydede puls-ledninger for AP/PE-bryterkombinasjonene er de elektriske styreledninger (for oversiktens skyld) ikke inntegnet. Her betyr:

- M 5/2 de allerede nevnte magnetventiler,

- AP/PE -koblingskombinasjoner som består av en trykkdiffe-ransebryter og en pneumatisk-elektrisk omformer, hvorav AP-bryteren når det tilhørende innstillingsstempel (som

kan være et skride- eller klemstempel) når en endestilling ( + ), gir et trykksignal for slutning av kontaktbroen hos PE-omformeren,som dermed avgir et elektrisk signal. På tilsvarende måte blir der også når stempelet når endestillingen avgitt et signal, nemlig et 0-signal for åpning av PE-om-formerens kontaktbro.

Man får dermed ut fra fig. 3, hvor (Ze) indikerer at A og D er sentreringsstempler, og (Sp) at B og E er fastspennings-stempler, et funksjonsforløp som angitt i den følgende tabell:

Fig. 4 viser i større målestokk C-stempelet med for tydelighets skyld snudd sylinderhus og den tilhørende magnetventil M5/2 med tilsluttedeAP/PE-koblingskombinasjoner. TC betegner en magnetventil som kan manøvreres via en impuls-' bryter, og hvormed det er mulig å slippe trykkluft samtidig til de to stempelsider C21 og C22 via de to trykkmiddelpå-virkede 3/2-strømningsventiler F3/2 og F3/2. I denne strøm-ningsstilling "flyter" C-stempelet i sitt sylinderhus. Blir så ventilen M5/2 kortvarig påvirket (vippet over) i (+)- eller (-)-retning, utfører C-stempelet meget små skritt i henholdsvis (+)- eller (-)-retning, så det blir mulig å foreta en fin-posisjonering av manipulatorhodet (noe som kontrolleres med TV-kamera TV, jfr. f.eks. fig. 1, 2 og 13).

Trykkdifferansebryterne AP, enkeltvis betegnet med henholdsvis API og^P2, har to tilslutninger hver for trykkimpuls-ledninger p6, som er tilknyttet 6 bar-samleskinnen SS2, og p6,0, som har forbindelse enten med 6 bar-samleskinnen SS1 eller med 0,5 bar-ledningen. Da p6,0 på AP2 er forbundet med SS1, inntar den tilkoblede omformer PE2 sin sluttede stilling. På den annen side inntar PE1 åpen stilling, da p6,0 løftes av/dPl. Med små signallamper koblet til kontaktene hos PE1 og PE2 og en spenningskilde, kan aktuell stempelinnstilling C(-) eller C(+) gjøres synlig. Trykkdifferansebryterne API og AP2 er i tillegg markert med et &n>-tegn.

Fig. 9 viser at mellomleddet m3 består av et hylse-formig bærelegeme m31 med leddgafler 22 og 23 ved begge ender, og at der i boringer 24 i gaffeiendene 22.1, 23.1 er innsatt motsvarende kraver 25.1 hos leddbøssinger 25. Kardanledd-rammene 26, hvis kontur som vist på fig. 10 følger et avsnitt av en sirkel, er med sylindriske tapper 27 som er inn-skrudd i deres øvre og nedre rammedeler 26.1, 26.2,svingbare om kardanaksen 28. Til ringrammen 26 er en gaffel 29a på en koblingsflens 29 koblet via tilsvarende sylindriske tapper (ikke vist i detalj) så koblingsflens 29 og mellomledd m3 altså også er svingbare i forhold til hverandre om leddaksen 30. Som nærmere vist i samletegningen på fig. 11, blir så kontra-krypeenheten m2 påflenset koblingsflensen 29. Gaffelen

23 (venstre halvdel av fig. 9) har akkurat som gaffelen 22 en ytterligere kardanleddak.se 30 som står loddrett på tegnings-planet, og hvormed leddgaffelen 4 på krypeenheten ml (jfr. fig. 5) kan kobles via motsvarende leddbøssinger 4.1 og (ikke viste) sylindriske tapper, idet mellomleddet m3 til formålet ville bli å dreie om sin lengdeakse m30, eller krypeenheten ml bli å dreie med sin gaffel 4 90° om lengdeaksen mlO. Det hylseformede bærelegeme m31 hos mellomleddet m3 er forsynt med en sentral bæreflens 31 fra hvis to flankar der strekker seg grunnplatedeler 32 med polygonkontur. Bæreflens 31 og grunnplatedeler 32 tjener til montering av 5/2-magnetventiler M5/2 t trykkbrytere PE og differansetrykkbrytere AP. De forbindende elektropneumatiske styreledninger er for oversiktens skyld utelatt på fig. 9 og 10, likedan som på fig. 1 og 2 og på fig. 5-11. Fig. 11 viser manipulatoren M med krypeenhet ml, mellomledd m3 og kontra-krypeenhet m2 med manipulatorhodet Kl i en rett utstrakt stilling mm, som manipulatoren inntar når den kjører inn i eller gjennom rett-linjede røravsnitt. F.eks. inntar manipulatoren i et krumt røravsnitt en bøyet stilling som antydet strekpunktert ved mm<1>. Der er her antydet et røravsnitt som har ekstrem krumning på 90° og gjort tydelig at det med den kardanformige leddforbindelse med mellomleddet m3 uten videre er mulig å mestre gjennomgangen i slike krumninger.

Det forenklede enderiss av slipehodet Kl på fig. 2 viser at lagrings- og drivorganet 32.1 for slipeskiven 32 er lagret innstillbart om en rørakseparallell akse 33 på en slik måte at slipeskivens plan 320, som anskueliggjort ved en strekpunktert rett linje,danner en spiss vinkel med tangenten 34 til rørveggen i det respektive berøringspunkt 32.2 for slipeskiven. Tangenten til utsiden av rørveggen er betegnet med 34'. Der er vist en vinkel^=30° i berøringspunktet. Jo mindre denne vinkel er, jo grunnere blir slipningen, og jo større bredden av den nedslepne flate.

Dette har særlig betydning for slipning av rørets innervegg, hvor sveisesømmen som skal slipes ned, så vel som slipeprosessen bare kan iakttas via TV-kamera TV. Som resultat fås overganger med vilkårlig mykt forløp, selv ved sideforskutte rørseksjoner som vist på fig. 17 og 18 (henholdsvis før og efter slipning). For at det også ved sideforskutte rørsek-sjoner som vist på fig. 17 og 18, skal være mulig ved slip-<p>ingen å oppnå en jevn overflate, kan driv- og lagerlegemet 32.1 for slipeskiven 32 - jfr. fig. 11 - svinge om den tvers-gående akse 330 i røret. Når driv- og lagringsorganet 32.1 således ved sine rullelegemer 9 trykkes mot rørveggen med den ikke nærmere viste servosylinder 34, innstiller rørlegemene seg svarende til rørseksjonenes forskyvning, og nu kan slipeskiven 32 med sin servodrift 32.3, som omfatter en elektromotor med (ikke nærmere vist) spindel-vandremutter-utveksling, bringes i tilpasset slipeinngrep. I det indre av organet 32.1 sitter en drivmotor for slipeskiven, f.eks. en luftmotor. Ved hjelp av rotasjonsmotoren 35 med reduksjonsutveksling kan dreierammen 36, som er lagret dreibart i lagrene 36.1 og 36.2 hos støtteflensene f3 og f4, settes i langsom rotasjon om røraksen. Servomotoren 37 tjener til aksial forskyvning av sylinderen 34 og dermed av organet 32.1 med den dreibare slipe-skive 32. Belysningsinnretning og TV-kamera TV er ikke vist på fig. 11. De kan være montert på organet 32.1.

Fig. 12 og 13 viser i skjematiske projeksjoner svarende til fig. henholdsvis 1 og 2, at der på kontra-krypeenheten m2 er montert et manipulatorhode K2 i form av en innvendig rørsveiseanordning. TV betegner igjen fjernsynkamera (det sier seg selv at der foruten fjernsynkamera også her må finnes en belysningsinnretning, som imidlertid ikke er vist), 38 et forråd av sveisetråd som føres til sveisestedet gjennom den ene sveiseelektrode 39, og 40.1 betegner' føtter på et driv-

og lagringsorgan 40. Aksen 41 for sveisetrådforrådet 38 faller sammen med pendlingsaksen for driv- og lagringsorganet 40. Organet 40 sitter på en dreieskive 42 som er lagret på

støtteflensen f4 med aksial- og radiallagre henholdsvis 43.1 og 43.2 og ved hjelp av ikke nærmere viste drivmotorer blir dreiet langsomt i omkretsretningen for fremmatning. Fig. 12 viser også at man ved manipulatorhodet K2 klarer seg med en eneste støtteflens f4, skjønt to støtteflenser pr. manipula-tororgan gir større fastspenningskrefter.

Fig. 14 viser at der som manipulatorhode K3 på kontra-krypeenheten m2 for manipulatoren M er lagret en gamma-gjennomlysningsinnretning til gjennornstråling av rørsømmer.s. Fra den posisjonerte strålekilde 44 går der ut en stråle-kjegle 44.1 som dekker sveisesømmen s på hele omkretsen. På ikke viste strålingsfølsomme filmer eller fotografiske plater anbragt utenpå røret, blir eventuelle ufullkommenheter i sveisesømmen s tilkjennegitt.

Videre er det mulig å sammenkoble andre inspeksjons-eller reparasjonsapparater, f.eks. en ultralyd-prøveinnret-ning, med manipulatoren M.

Ved den utførelse av manipulatoren som er vist på fig. 15, består anordningene til å bevege den aksialt i røret av en elektromagnetisk driv-innretning 45, idet f.eks. krypeenheten ml har en magnetspoleanordning 45.1 som virker i begge kraftretninger, og to tilhørende magnetankre 45.2. Mag-netankrene 4 5.2 har form av hylseformede magnetjernlegemer som sitter fast på en hulsylindrisk koblingsstang 46 som ved sin venstre ende er sammenkoblet med kontra-krypeenheten (ikke vist) via minst ett kardanledd gl. De to magnetspoler 45.1 omsluttes av hver sin boksformede magnetkapsel 45.11, slik at der ved strømførende magnetspole fåes en stilling av det tilhørende anker som vist ved 45.2a, og dermed en sluttet vei for feltlinjene, mens ankeret ved strømløs magnetspole (ankerstilling 45.2b) er forskjøvet ut av magnetspolen. Støtteflensene er igjen betegnet med fl,f2 og førings- og klemanordningene med 9, 10. Kroppen 47 med endeflenser holder støtteflensene fl, f2 sammen i innbyrdes avstand til en mekanisk stabil enhet som opptar magnetspoleanordningen 45 i sitt indre. 48 betegner trykkskruefjærer som er plassert ved begge ender av krypeenheten ml og er anordnet på utsiden av støtteflensene henholdsvis fl og f2 og innenfor rjærbok-ser 49 som er påflenset disse, på en slik måte at fjærene omgir koblingsstangen 46 og med sin respektive ene ende ligger an mot et av ankrene 4 5.2 og med sin annen ende mot bunnen av den respektive fjærboks 49. De tjener til tilbakestilling og dempning. Til å definere de to posisjoner av koblingsstangen 46 nøyaktig tjener to anslagskraver 50

som sitter fast på utsiden av stangen og i de to respektive koblingsposisjoner får anlegg mot bunnen henholdsvis av

høyre fjærboks 49 (som vist) eller av venstre fjærboks 49. De to magnetankere 45.2 har en definert innbyrdes aksial avstand al, som også tilsvarer krypeslaget for enheten ml. Dette slag kan selvsagt også minskes så der fåes finere skritt..

Figuren viser en tilstand hvor høyre magnetspole 45.2 er strømførende og dens anker dermed tiltrukket. Hvis høyre magnetspole gjøres strømløs og venstre magnetspole 45.1 strøm-førende ved sperret kontrakrypeenhet m2 og utløst krype-enhet ml, beveger krypeenheten ml seg et skritt i retningen for pilen v (forlengs). Hvis krypeenheten ml så ble arretert og kontra-krypeenheten utløst i denne stilling og den viste mag-netiseringstilstand ble gjenopprettet, altså høyre magnetspole gjort strømførende og venstre strømløs, ville kontra-krypeenheten bli forskjøvet et skritt i retning v. Tilsvarende ville gjelde for rekkefølgen av kommandoer ved baklengskryp-ning i retning r.

Den øvrige utførelse av skrittverket mO på fig. 15 resp. av resten av manipulstoren, er som i det første utfør-elseseksempel.

Enda en skrittverk-utførelse, hvormed det er mulig å realisere en bevegelse både i særlig korte og i større skritt, er vist på fig. 16. Der består anordningene til å bevege manipulatoren i røraksens retning av en spindel-vandre-mutter-drift 51. På krypeenheten ml er der dreibart lagret en gjengespindeldel 52.1 som kan drives i begge dreieretninger og via minst et kardanledd gl, g2 er leddforbundet med en annen spindeldel 52.2. På den sistnevnte er der ikke dreibart, men aksialt bevegelig lagret en vandre-mutter 53 fast forbundet med støtteflensen f4 hos kontra-krypeenheten m2. Krypeenheten ml og kontra-krypeenheten m2 er slik mekanisk koblet med hverandre via et belgformet rør 54, at de kan forskyve seg aksialt, men ikke dreie seg i forhold til hverandre. Det bølgede rør, som fortrinnsvis består av torsjonsstivt edelstål, er

med sine ender innfestet i støtteflensene, henholdsvis fl og f4 og omgir kardanleddene gl, g2 for mellomleddet m3, som bare er vist utsnittsvis. Motoren M, som er festet utenpå støtteflensen f2 og særlig kan være en elektromotor med reduksjonsutveksling,er via et drev 55 sammenkoblet med en

tannhjulskrans 56 på gjengespindeldelen 52.1. Denne er med kule- eller rullelagere lagret dreibart på krypeenheten ml, dvs. på dens støtteflenser fl, f2, og omgis av den hulsylin-driske del 58 som har flenser ved begge ender. Delen 58 for-ener som ved de tidligere utførelseseksempler to støtteflenser fl, f2 til et stivt stabilt hele.

Betrakter man skrittverket i retning v (fremover), beveger kontra-krypeenheten m2 seg forlengs når dens støtte-flenser er utløst, mens støtteflensene fl, f2 på krypeenheten er arretert, og motoren M (med høyregjenget spindel 52) blir dreiet mot urviseren. I detalj blir funksjonene som angitt i den følgende tabell:

I såkalt tippedrift kan motoren ved behov få kortvarige dreie-impulser så der bare blir utført korte skritt. Trykkskruefjæren 59 mellom spindelflens 60 og vandremutter 53 tjener til dempning, altså som buffert. Den øvrige prinsippielle oppbygning av skrittverket resp. manipulatoren, er igjen som beskrevet for første eksempel.

Når det gjelder fig. 11, kan der i tillegg til den meget

gunstige virkemåte av slipehodet også føyes følgende:

Det sees at det portalformige driv- og lagringsorgan 32.1 er lagret svingbart om en på tvers av røret forløpende pendlings-aksel 330 på en slik måte at det med sine føringslegemer 9

kan trykkes mot røret svarende til dets innvendige kontur, at trykket utøves ved hjelp av en fortrinnsvis pneumatisk servosylinder, som forskyver pendlingsaksen i retning mot rørveggen, og at de pneumatiske trykkrefter til enhver tid er større enn de resulterende slipekrefter som resulterer av trykkraften på slipeskiven og reaksjonskreftene fra slipningen. Til forskyv-ningen av slipeskiven 32 har en kulerotasjonsspindel for drivorganet 32 vist seg gunstig (pga. liten friksjon, liten dimen-sjon og myk påsetning) . Denne påsetning skjer, som det sees, i retningen for slipeskivens akse, så sekantvinkelen y (fig. 2) blir holdt konstant.

Videre kan det tilføyes at det også ville være mulig

å forsyne mellomleddet m3 med drivorganet (C, Cl, C2) til fremmatning av skrittverket mO i aksial retning til røret, nemlig hvis det ikke dreier seg om et eneste kardanledd gl, men om to slike gl, g2 eller flere anbragt i innbyrdes avstand.

Claims (13)

1. Selvkjørende manipulator til fjernbetjent transport av et verktøy og/eller et prøveapparat gjennom det indre av et rør eller en rørledning, bestående av et toledds skrittverk med en fremre og en bakre krypeenhet (m1, m2), med et kardan-formet ledd (m3) som leddforbinder de to krypeenheter med hverandre, med drivorganer (C) til å bevege den ene krype-enhet i forhold til den annen aksialt til røret, samt med en på fremre krypeenhet (m2) anordnet monteringsinnretning for et manipulatorhode (K1) som bærer verktøyet (32) og/eller prøveapparatet, hvor den ene krypeenhet (ml) ved begge ender har ett og ett støtteparti (f1, f2) som fordelt på omkretsen bærer føringselementer (9) til rullende viderebevegelse av manipulatoren og den annen krypeenhet (m2) har minst ett likeartet støtteparti (f4) , hvor der på den ytre omkrets av hver krypeenhet (m1, m2) er anordnet kleminnretninger (A, B, D, E) som kan kjøres ut og inn, hvor drivorganet (C) er tilordnet den ene krypeenhet (ml) og oppviser et parti (C2) som er forbundet med den annen krypeenhet (m2) og bevegelig aksialt i røret, og hvor der er ført forsyningsledninger (3) frem til bakre krypeenhet (ml), karakterisert veda) at krypeenhetenes støttepartier er utformet som støtte-flenser (fl, f2, f3, f4) som foruten føringselementene (9) også bærer klemanordningene (A, B, C, D) som rager utenfor støtteflensenes kontur, b) at de to støtteflenser (fl, f2) hos den med to slike forsynte krypeenheter-(.ml) er stivt forbundet med hverandre, c) at klemanordningene består av klemstempel-sylinder-anord-ninger (10) som kan pådras tosidig og er anordnet ekeformig rundt sentrum av den respektive støtteflens og festet til denne, og hvis stempelstenger (10.2) som rager ut gjennom en sylinder-endevegg (10.11), oppviser konvekse klemflater (10.22) , d) og at den krypeenhet (ml) som opptar dr.ivorganene (C), danner bakre krypeenhet, samtidig som forsyningsledningene (3.1) er ført frem til denne i form av en fleksibel streng (3), og manipulatorhodet (K1) er lagret på en støtteflens (f4) hos fremre krypeenhet (m2).

2. Rørmanipulator som angitt i krav 1, karakterisert ved at den bakre krypeenhet (m1) som opptar drivorganene, er forsynt med de to støtteflenser (f1, f2), samtidig som disse er forbundet med hverandre via en flenskropp.

3. Rørmanipulator som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at fremre krypeenhet (m2) oppviser to støtteflenser (f3, f4), mellom hvilke manipulatorhodet (K1, K3) er anordnet.

4. Rørmanipulator som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at støtteflensene (f1-f4) er tilpasset rørets innvendige tverrsnitt med definert ringspalte.

5. Rørmanipulator som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at de på støtteflensene anordnede føringselementer består av kulerulle-innsatser (9) som likeledes er fordelt stråle- eller ekeformig rundt det respektive støtteflenssentrum og er festet på støtteflensen.

6. Rørmanipulator som angitt i krav 5, karakterisert ved at to og to kulerulle-innsatser (9) er anordnet speilsymmetrisk og i tangensial nærhet av en klemstempel-sylinder-anordning (10) på den respektive støtteflens (f) .

7. Rørmanipulator som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at styreelementer (ventiler, brytere) (M5/2, PE, AP) for det toleddede skrittverk befinner seg på en bærekropp (m31) som ved sine to ender er forsynt med ett og ett kardanledd (22, 26; 23, 26) og som mellomledd (m3) leddforbinder fremre krypeenhet med bakre krypeenhet.

8. Rørmanipulator som angitt i krav 2, hvor bakre krype-enhet oppviser som drivorgan en skridesylinder med et i den på langs forskyvbart lagret skridestempel som kan pådras tosidig, karakterisert ved at skridesylinderen dannes av flenskroppen (C1, C14) som består av et dobbelt flensparti (C14) som er forbundet med den ene støtteflens (f2) og fører skridestempelet (C2) og en sylinder som danner den egentlige skridesylinder og er forbundet med den annen støtteflens (f1) samt bærer bryterne og ventilene (MV5/2, AP/PE) for driften av skridestempelet (C2) med trykkmiddel.

9. Rørmanipulator som angitt i krav 2, karakterisert ved at drivorganene består av en elektromagnetisk drivanordning (45) som er anordnet i det indre av flenskroppen (47) og oppviser en i begge kraftretninger virkende magnetpolanordning (45.1) og det tilhørende magnetanker (45.2), samtidig som magnetankeret via en koblingsstang (46) med minst ett kardanformig leddsted (g1) er forbundet med fremre krype-enhet (m2) .

10. Rørmanipulator som angitt i krav 2, karakterisert ved at drivorganene består av en spindel-vandremutter-drift (51) med en spindel (52) som er lagret i de to støtteflenser (fl, f2) og omgis av flenskroppen (58) samt kan drives motorisk i begge dreieretninger, og en vandremutter (53) som er lagret ikke-dreibart på den frie ende av spindelen og fast forbundet med fremre krypeenhet (m2), at spindelen ved minst én kardanformig leddforbindelse (gl, g2) er oppdelt i innbyrdes leddforbundne avsnitt (52.1, 52.2), og at de to krypeenheter (m1, m2) via en bølget rør (54) som er festet på deres støtteflenser og omgir den kardanformige leddforbindelse, er sammenkoblet dreiningssikkert med hverandre.

11. Rørmanipulator som angitt i krav 3, med et manipulatorhode utformet som slipeinnretning, karakterisert ved at slipeskivens (32) lagrings- og drivkropp (32.1) er slik lagret om en med røraksen parallell akse (33) mellom de to støtteflenser (f3, f4) at slipeskivens plan (320) danner en spiss vinkel (y) mot det til det respektive slipeskive-berøringspunkt (32.2) forskjøvne rørveggtangent (34).

12. Rørmanipulator som angitt i krav 11, karakterisert ved at den portalaktig utformede lager- og drivkropp (32.1) er slik svingbart lagret om en på tvers av røret forløpende pendelakse (330) at den med sin føringskropp (9) lar seg trykke motsvarende rørets innvendige kontur, og at der til påtrykningen er anordnet en servosylinder (34) som kan forskyve den på tvers av røret forløpende pendelakse i retning mot rørveggen.

13. Rørmanipulator som angitt i krav 1, 2 eller 3, med et manipulatorhode utformet som sveiseinnretning, karakterisert ved at sveiseinnretningen er anordnet på en dreieskive (42) som er lagret dreibart på støtteflensen (14), og at lager- og drivkroppen (40) for sveiseelektroden (39) og sveisetråden er anordnet på denne dreieskive ved en med røraksen parallell pendelakse (41).