Studium Przypadku

Niewiarygodnie Niezawodny

By  | 

Dla kierowcy czekającego na zielone światło, ruchliwe skrzyżowanie w sercu miasta wygląda jak każdego innego poranka. Nie zdaje on sobie sprawy, że znajduje się w samym środku placu budowy – a raczej tuż nad nim. Kilka metrów niżej, przez ciemności przebijają się oślepiające strugi światła paraliżujące podziemnych „mieszkańców”. Obiektyw kamery transmituje obraz mokrych, popękanych ścian do znajdującego się na zewnątrz operatora wpatrzonego w ekran podczas sterowania robotem. Nie jest to scena z filmu science fiction ani z horroru, ale współczesna codzienność konserwacji kanałów. Do sterowania kamerą, obsługi funkcji narzędzi oraz napędu kołowego służą silniki firmy FAULHABER.

Dni, kiedy tradycyjne ekipy budowlane pracowały przy kanałach, tygodniami przekopując drogi i hamując ruch uliczny to już pieśń przeszłości. O wiele przyjemniej jest przeprowadzać inspekcję i konserwację przewodów pod ziemią. Obecnie roboty do prac kanalizacyjnych wykonują wiele zadań od wewnątrz. Odgrywają coraz istotniejszą rolę w utrzymaniu miejskiej infrastrutury. Konserwacji podlega ponad pół miliona kilometrów kanałów; najlepiej by odbywała się ona bez uciążliwości dla toczącego sie ponad nimi życia miasta.

Higieniczne odprowadzanie ścieków zawsze stanowiło wyzwanie dla ludzkości. W dolinie Indusu archeolodzy okryli kanały drenażowe sprzed ponad 4000 lat. W pewnych miejscach w Europie nadal w użytku są kanały pochodzące jeszcze z czasów rzymskich. Zostały one włączone do nowoczesnych sieci kanalizacyjnych w okresie ekspansji wielkich miast pod koniec XIX wieku. Od tego czasu te sieci ogromnie się rozrosły. W samych Niemczech łączna długość publicznych sieci kanalizacyjnych wynosi około 500 000 km; do tego dochodzi jeszcze około 780 000 km sieci na prywatnych posesjach. Na całym świecie pozostaje zatem do utrzymania wiele milionów kilometrów kanalizacji, najlepiej bez utrudniania życia toczącego się zaledwie kilka metrów nad nimi, zwłaszcza biorąc pod uwagę szybkie tempo rozwoju miast na całym świecie i coraz większą wagę, jaką przywiązuje się do płynnego funkcjonowania infrastruktury.

Roboty zamiast koparek
Kiedyś zlokalizowanie uszkodzenia wymagało odkopywania długich odcinków podziemnych rurociągów. Dzisiaj roboty kanalizacyjne badają je bez wykonywania żadnych prac budowlanych. Są one wprowadzane do rury przez studzienkę lub przyłącze domowe. Poprzez wbudowaną kamerę oglądają wewnętrzne ściany rury, aby zlokalizować uszkodzenie. Roboty, które są wyposażone w tzw. głowice robocze, mogą także od razu przeprowadzić wiele napraw.

10378-dff17049_Regin_Kilb_s

„Są różne rodzaje robotów kanalizacyjnych” — tłumaczy Regina Kilb, która analizuje ten rosnący segment rynku w firmie FAULHABER. „Urządzenia do rur o mniejszej średnicy i zazwyczaj krótszych przyłączy domowych podłączane są do wiązki kablowej. Urządzenia te poruszane poprzez zwijanie i rozwijanie tej wiązki. Zawierają tylko obrotową kamerę do analizowania uszkodzeń. Natomiast w rurach o większej średnicy stosowane są maszyny zamontowane na podwoziu i wyposażone w wielofunkcyjne głowice robocze. Takie roboty są już od dawna dostępne w zastosowaniach do rur poziomych, a ostatnio także do pionowych. Można również zaobserwować zainteresowanie coraz mniejszymi robotami kanalizacyjnymi, które są w stanie dokonywać oceny stanu rur o mniejszej średnicy. Generalnie, obszar zastosowania robotów kanalizacyjnych wyznacza średnica rur: są to rury za duże dla kamer inspekcyjnych, ale za małe dla ludzi”.

Najczęściej stosowanym typem robota jest konstrukcja przeznaczona do poruszania się w prostych i poziomych kanałach o niewielkim nachyleniu. Te samobieżne urządzenia składają się z podwozia — zazwyczaj jest to płaski, co najmniej dwuosiowy wózek — oraz głowicy roboczej z wbudowaną kamerą. Istnieje też wersja, która jest w stanie przechodzić przez kolanka rurowe. Są wreszcie roboty zdolne do poruszania się nawet w rurach pionowych, ponieważ ich kółka lub gąsienice przywierają do wewnętrznej ścianki rury. Urządzenie utrzymywane jest w środku rury przez ruchome zawieszenie, resory kompensują nieregularności oraz niewielkie zmiany przekroju poprzecznego oraz zapewniają niezbędną przyczepność.

Te i inne roboty kanalizacyjne znajdują zastosowanie nie tylko w sieciach kanalizacyjnych, ale także w rurociągach przemysłowych, np. w przemyśle chemicznym, petrochemicznym oraz przy wydobyciu ropy i gazu. „Wymogi stawiane silnikom wbudowanym w podwoziu są bardzo wysokie” — podkreśla Regina Kilb. „Muszą one wlec ciężar kabli, którymi doprowadzone jest do nich zasilanie i przekazywane są obrazy z kamery. Do tego celu niezbędne są silniki o bardzo wysokiej mocy i jak najmniejszych wymiarach”.

Praca w kanale
Roboty kanalizacyjne mogą być wyposażone w bardzo zróżnicowane głowice robocze do automatycznego przeprowadzania napraw. Są one w stanie eliminować zatory, skorupy i osady albo występy powstające wskutek przekrzywienia rur, np. poprzez frezowanie i szlifowanie. Wypełniają niewielkie dziury w ściance rury masą uszczelniającą, którą przewożą na sobie, lub wtykają w rurę korek uszczelniający. W robotach do rur o mniejszej średnicy głowica robocza ulokowana jest bezpośrednio na końcu podwozia, a w maszynach do większych rur znajduje się na końcu wysięgnika.
W takim robocie kanalizacyjnym muszą być zatem realizowane cztery różne zadania napędowe: napędzanie kółek lub gąsienic, poruszanie kamerą, napędzanie narzędzi oraz poruszanie wysięgnikiem, który ustawia je w wymaganym położeniu. W niektórych modelach znajduje się jeszcze piąty napęd do regulacji ogniskowej obiektywu kamery.

Sama kamera także musi mieć możliwość ruchu w trzech płaszczyznach, aby możliwe było obejrzenie wszystkiego pod jak najlepszym kątem. We wsporniku kamery nie ma zbyt dużo miejsca i dlatego właśnie tam potrzebne są niezwykle małe, ale pracujące z najwyższą precyzją silniki. Możliwymi rozwiązaniami są płaskie i bardzo krótkie, bo mierzące zaledwie 12 mm, motoreduktory serii 1512…SR lub nawet większe modele z serii 2619…SR. Szeroka gama produktów FAULHABER obejmuje także silniki krokowe lub napędy bezszczotkowe o średnicy od 3 mm, a także odpowiednie przekładnie. „Biorąc pod uwagę ich wielkość, napędy te osiągają najwyższą sprawność oraz gęstość energii, jaka jest dostępna” — mówi Regina Kilb.

Opór ciężkich kabli
motion_2017_Line_FATStosunek ten odgrywa istotną rolę także w podwoziu, zwłaszcza przy tendencji do miniaturyzacji, która pozwala na wysyłanie urządzeń do jeszcze mniejszych rur. Konstrukcja tych napędów jest inna: całe podwozie, każda oś lub każde kółko może być napędzane przez osobny silnik. Silniki te muszą nie tylko doprowadzić podwozie wraz z osprzętem do miejsca pracy, ale także wlec, oprócz kabli elektrycznych, także ciężkie przewody pneumatyczne lub hydrauliczne.

Przy zasięgu 2000 m masa tych kabli może stawiać bardzo duży opór. „Dlatego napęd musi wytwarzać bardzo wysoki moment obrotowy” — mówi technolog. „Ponadto w trakcie jazdy co chwilę napotyka się przeszkody. Przeciążenia przy pełnych obrotach występują zatem regularnie. To jest coś, czemu mogą podołać tylko bardzo solidne silniki i przekładnie. Do takich zastosowań zalecamy sprawdzony silnik z grafitowymi szczotkami komutatora 3557 z serii CR lub ze szczotkami komutatora z metali szlachetnych 2224 z serii SR oraz nowe przekładnie typu 20/1 R i 26/1 R. Silnik może być wyposażony w sworznie promieniowe, które stanowią zawieszenie i amortyzują siły działające podczas przeciążenia”.

10378-wc_3257CR_motor

Silnik ramienia robota nie musi być tak silny jak napęd obrotowy i ma więcej miejsca niż napęd do kamery. Wymagania wobec tego zespołu napędowego nie są tak wysokie jak wobec innych napędów robota kanalizacyjnego. „Do realizacji tej funkcji proponujemy bardzo szeroką gamę silników standardowych” — mówi Regina Kilb. „Wśród nich znajduje się optymalne rozwiązanie dla każdego wariantu”.

Zespół napędowy o niewielkich wymiarach
Napędy narzędzi muszą z definicji dostarczać jak największą moc i odznaczać się małymi wymiarami, ponieważ w głowicy roboczej zawsze pozostaje mało miejsca. Do mocnego przytrzymywania lub wielogodzinnego frezowania potrzebne są z kolei silniki o szczególnie dużej sile, które bez problemów wytrzymują długi okres pracy. Ponadto muszą sprostać konkurencji, jaką stanowią napędy pneumatyczne i hydrauliczne. Ze względu na swoją konstrukcję wytwarzają one wyższy moment obrotowy w warunkach panujących w kanalizacji niż jest to możliwe przy użyciu napędów elektrycznych.
Silnik elektryczny obywa się bez dodatkowego hydraulicznego lub pneumatycznego modułu napędowego oraz drogich i ciężkich przewodów. Potrzebuje jedynie kabla elektrycznego, który i tak zawsze musi być podłączony. Osiągi tych silników stale rosną, w dużej mierze za sprawą know-how i ciągłych prac badawczo-rozwojowych prowadzonych przez inżynierów z firmy FAULHABER. „Przykładowo silnik typu 2057…BHS skonstruowany został z myślą o takich głowicach frezujących i rozpędza się do prędkości ponad 30 000 obr./min” — mówi Regina Kilb i dodaje — „To narzędzie odgrywa bardzo istotną rolę w remontach systemów «rura w rurze», ponieważ zapewnia swobodny przepływ między rurą ochronną a główną”.

„Rura w rurze”
Obecnie uszkodzonych rur kanalizacyjnych często się nie wymienia, lecz okłada je od wewnątrz tworzywem sztucznym. W tym celu w rurę wciskana jest pod ciśnieniem powietrza lub wody rura z tworzywa sztucznego. Miękkie tworzywo sztuczne jest następnie naświetlane promieniami ultrafiloetowymi, aby je utwardzić. Służą do tego specjalistyczne, wjeżdżające do rur roboty wyposażone w lampy o wysokiej mocy. Po wykonaniu swojej pracy robot wielofunkcyjny z głowicą roboczą musi jeszcze wykonać wycięcia na boczne odgałęzienia rury. Jest to konieczne, bowiem wcześniej wszystkie wloty i wyloty rury zostały zakryte wprowadzonym do niej przewodem elastycznym. W trakcie takiej pracy jeden otwór po drugim jest frezowany w twardym tworzywie sztucznym, co może potrwać wiele godzin. Trwałość i niezawodność silników pozwalają na zachowanie ciągłości wykonywanych prac.

„Producenci robotów kanalizacyjnych mogą u nas znaleźć szeroką gamę produktów, aby wybrać odpowiedni silnik do realizacji różnych zadań w ramach tego typu prac” — mówi Regina Kilb. „Dotyczy to zarówno mocy i sprawności, jak i wytrzymałości. Chętnie pomożemy też klientom potrzebującym pomocy w przystosowaniu do specyficznych wymogów, jeśli np. poruszanie kamerą wymaga równoległego ułożenia silnika i przekładni. Wraz z klientami tworzymy specjalne rozwiązania na ich indywidualne potrzeby. Produkty te przyczyniają się do zwiększania zakresu robót kanalizacyjnych, które mogą być wykonywane pod ziemią bez angażowania ekip budowlanych”.


Firma FAULHABER specjalizuje się w konstrukcji, produkcji i dystrybucji wysokoprecyzyjnych małych i miniaturowych napędów, podzespołów serwo oraz układów elektronicznych napędów o mocy do 250 W. Gama produktów obejmuje silniki bezszczotkowe, silniki miniaturowe DC, enkodery oraz kontrolery ruchu. Ponadto FAULHABER oferuje rozwiązania dostosowane specjalnie do potrzeb klientów oraz kompletne rozwiązania dla dziedzin takich jak technologia medyczna i laboratoryjna, automatyka i robotyka, optyka precyzyjna, przemysł lotniczy i inne branże. Firma FAULHABER zatrudnia ponad 1800 pracowników na całym świecie.

www.faulhaber.com


FAULHABER Polska sp. z o.o.
Ul. Górki 7
60-204 Poznań
Polska
Sales Departement
Phone : +48 61 278 72 53
Fax : +48 61 278 72 54
info@faulhaber.pl


Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG
Daimlerstraße 23/25
71101 Schönaich
Germany
REBMANN Kristina
Phone : +49 7031 638 – 148
Fax : +49 7031 638 – 333
kristina.rebmann@faulhaber.de


Leave a Reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *