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Artikel und Hintergründe zum Thema

Kleinstantriebe

Kraftzwerge für mehr Durchblick

Industrie und Privathaushalte benötigen ein funktionierendes Abwassersystem. Kontaminierte Abwässer müssen sicher bis zur Kläranlage gelangen. Da viele Kanalnetze Jahrzehnte alt sind, besteht häufig Sanierungsbedarf. Durch eine Vorabinspektion lassen sich die teuren Reparaturen auf die wirklich relevanten Stellen beschränken. Um alle Kanalstellen optimal inspizieren zu können, geben Kleinstantriebe dem Kamerakopf von Inspektionsgeräten volle Beweglichkeit mit Rundumblick für den Bediener.
Der Kamerakopf Orion muss sich in alle Richtungen bewegen lassen. Dafür sorgen drei Getriebe-Motor-Einheiten.

Abfallentsorgung war und ist eine wichtige Aufgabe. Teil dieser Entsorgung ist das unterirdische Kanalnetz. Schäden in diesem Bereich können sowohl Auswaschungen verursachen als auch eine Kontamination des Bodens oder des Grundwassers. Deshalb schreiben viele Abwasser-Satzungen vor, in regelmäßigen Abständen die Kanäle zu inspizieren. Für diese Bestandsaufnahme der unterirdischen Schäden entwickelte die Kieler Firma Ibak ein mobiles Inspektionssystem mit kompakten Abmessungen, dessen Herzstück eine Fernsehkamera in Kleinstbauweise ist. Um diese optimal ausrichten zu können, arbeiteten die Kanalexperten mit dem Kleinstantriebsspezialisten Faulhaber zusammen. Mehrere kleine Motoren mit Getriebevorsatz bewegen die Kamera so, dass der Bediener beliebige Blickwinkel einstellen kann.

Schätzungen ergeben für Deutschland etwa eine Million Kilometer Abwasserleitungen. All diese unterirdischen Rohre und Kanäle unterliegen gleich mehreren Belastungen: von innen durch chemische und biologische Reaktion des Abwassers mit der Wandung sowie durch äußere Einflüsse wie Vibration durch Verkehr oder Bodensenkungen. Hinzu kommen noch Wurzeleinwachsungen an Muffen oder Mauerrissen, die selbst die stärkste Wandung platzen lassen können. Dies führt über kurz oder lang zu Schäden, die man schnellstmöglich beheben muss. Dies ist auch per Gesetz vorgeschrieben, die Betreiber privater, gewerblicher und öffentlicher Abwasseranlagen müssen diese immer in ordnungsgemäßem Zustand halten.

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Sanierungsarbeiten im Kanalnetz können aufwändig sein. Je genauer man im Vorfeld die Schäden identifiziert und lokalisiert, desto besser lässt sich eine Sanierungsmaßnahme planen und durchführen. Mit den Inspektionsanlagen des Herstellers ist es möglich, die Kanalrohre zu befahren und den Zustand von Leitungen zu überprüfen und zu dokumentieren. Bis heute entwickelte sich Ibak durch langjährige Erfahrung zu einem Wegbereiter für Kanalinspektionstechnik. Der Erfolg beruht nicht zuletzt auch auf der sorgfältigen Auswahl von Zulieferkomponenten, die den hohen Anforderungen beim Einsatz im Abwassersystem genügen.

Ein modernes Inspektionssystem besteht neben der Fernsehkamera noch aus einem Fahrwagen. Zur Ausleuchtung des Sehfeldes verfügen die Kameras über eine integrierte Beleuchtungseinheit. Für den Einsatz in Rohren mit sehr großen Durchmessern bietet das Unternehmen Zusatzscheinwerfer an, die eine größere Reichweite haben. Neben der Beleuchtung befindet sich noch viel elektronische Messsensorik mit an Bord, die unter anderem eine Verlaufsbestimmung der Rohrleitung ermöglicht und eine objektive Größenbestimmung von betrachteten Objekten erlaubt. Für die Energie- und Datenübertragung kommt ein bis zu 500 Meter langes Kamerakabel zum Einsatz. Es verbindet das Inspektionssystem mit dem oberirdisch aufgestellten Bedienterminal. Neben der Hardware ist für den Inspekteur noch eine umfangreiche Software nötig, um Anzeigen und Bilder der Sensoren richtig be- und auswerten zu können. Wichtig sind dabei für alle Komponenten, die im Kanal zum Einsatz kommen, kompakte Abmessungen und hohe Zuverlässigkeit. Im Falle der hier dargestellten Kamera Orion bedeutet dies, der kompakte Kamerakopf muss sich in alle Richtungen bewegen lassen. Dafür sorgen drei Getriebe-Motor-Einheiten der Schönaicher Antriebsspezialisten. Ein Motor ist für die (Endlos-) Drehbewegung des Kopfes zuständig, der zweite übernimmt den Kameraschwenk und Nummer drei arbeitet als Fokusmotor und sorgt so für scharfe Bilder. Alle drei Antriebe arbeiten unabhängig voneinander. Der Bediener lässt etwa den Videokopf nach oben und unten schwenken, dabei kann der gesamte Kopf gleichzeitig auch um die Längsachse rotieren und so das Rohr rundum aufnehmen. Diese Rundumsicht auf die Wandung des Kanals deckt jede Schadstelle auf.

Vorgespannte Kuggellager minimieren Lagerspiel

Der Drehantrieb bewegt den gesamten Kamerakopf. Dafür leistet der circa 12 mm durchmessende Motor mit Metallgehäuse und rund 0,5 W bei 6 V Betriebsspannung. Als Edelmetall-kommutierter DC-Motor lässt er sich über PWM-Modulation leicht in der Drehzahl regeln. Ein 10-mm-Planetenvorsatzgetriebe mit einer Untersetzung von 256:1 reduziert die Drehzahl und erhöht das Abtriebsdrehmoment. Vorgespannte Kugellager minimieren das Lagerspiel und erlauben eine kontinuierliche Bewegung, was für ruckfreie Aufnahmen wichtig ist. Schwenkantrieb und Fokus arbeiten mit je einem 8 mm durchmessenden Motor mit durchmesserkonformem Vorsatzgetriebe. Mit rund 0,2 W Abgabeleistung bei einer Untersetzung von 1024:1 erlauben diese Antriebe eine sehr feinfühlige Schwenkbewegung. Trotz Abmessungen unter 12 und 8 mm arbeiten die Motoren mit einem Wirkungsgrad von mehr als 70 beziehungsweise 50 %. Kompakte DC-Motoren in Verbindung mit passenden Vorsatzgetrieben bieten eine optimale Anpassung der Abtriebsdrehzahl auf die jeweilige Anwendung. Der Anwender kann zudem die Drehzahl über einfache Pulsweitenmodulation leicht regeln. Damit eignen sich diese Kraftzwerge selbst für anspruchsvolle Aufgaben, bei denen es auf hohe Kontinuität der Drehzahl oder exakte Positionierung ankommt. jg

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