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Die
Erfindung betrifft eine Treppensteigvorrichtung und insbesondere
eine Treppensteigvorrichtung für
Rollstühle
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
DE 37 13 564 C2 ist
eine motorisch betriebene Treppensteigvorrichtung bekannt, die dazu
ausgelegt ist, einen Rollstuhl mit einer darin sitzenden Person
durch eine Bedienperson hinauf oder hinab zu befördern. Hierbei muss die Bedienperson den
sich aus der in dem Rollstuhl sitzenden Person, dem Rollstuhl und
der Treppensteigvorrichtung ergebenden Gesamtschwerpunkt ständig ausbalancieren.
Bei dem Steigvorgang erfolgt je nach verwendeter Antriebsvorrichtung
ein periodischer Lastwechsel von Stufe zu Stufe, der ständige Korrekturen
der Bedienperson erfordert. Würden
derartige Korrekturen nicht korrekt durchgeführt, könnte es zu kritischen Situationen
kommen, bei denen die Treppensteigvorrichtung zusammen mit dem Rollstuhl
und dem Rollstuhlinsassen zu kippen drohen.
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Die
DE 100 18 516 C1 schlägt für eine derartige
Treppensteigvorrichtung im Hinblick auf die Kippgefahr eine Kippsicherung
vor.
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Die
DE 199 12 932 C1 schlägt für eine derartige
Treppensteigvorrichtung zur Reduzierung von Lastwechselreaktionen
vor, die Steigeinheit der Treppensteigvorrichtung zyklisch mit je
nach Position der Steigelemente der Steigeinheit unterschiedlichen
Antriebsgeschwindigkeiten zu betreiben. Hierzu wird die Antriebsgeschwindigkeit
der Steigeinheit kurz vor dem Aufsetzen eines Steigelements auf
dem nächstgelegenen
Treppenabsatz gegenüber
einer ersten vorbestimmten Antriebsgeschwindigkeit reduziert, so dass
ein weiches Aufsetzen erreicht wird, und nach dem Aufsetzen auf
dem nächstgelegenen
Treppenabsatz wird die Antriebsgeschwindigkeit der Steigeinheit
wieder auf die erste vorbestimmte Antriebsgeschwindigkeit erhöht.
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Aus
der
DE 197 48 877
A1 ist ein elektrischer Rollstuhlantrieb mit Vorrichtungen
für Treppensteigen
zum Anbau an Rollstühle
normaler Bauart bekannt, bei dem bei axialer Schieflage eines von
zwei Antriebsrädern
so lange ausgeschaltet wird, bis die Schieflage durch den Lauf des
anderen Antriebsrades ausgeglichen ist.
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Das
der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin,
eine Treppensteigvorrichtung bereit zu stellen, die dazu in der
Lage ist, die Möglichkeit
des Entstehens einer Kippgefahr erheblich zu minimieren.
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Dieses
technische Problem wird bei einer gattungsgemäßen Treppensteigvorrichtung
erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bereitgestellt
wird insbesondere eine Treppensteigvorrichtung, beispielsweise für Rollstühle, mit
einer Griffeinheit, die einer Bedienperson die Handhabung der Treppensteigvorrichtung
ermöglicht,
mit mindestens einem Steigelement, das so ausgebildet ist, dass
es mit dem jeweils nächstgelegenen
Treppenabsatz einer Treppe in Berührung gelangen und die Treppensteigvorrichtung
auf den nächstgelegenen
Treppenabsatz heraufheben oder absenken kann, mit einem Antriebsmotor
zum Antrieb des Steigelements und mit einer Steuereinrichtung. Die
Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt ist, den Betrieb des Steigelements
so zu steuern, dass der Steigvorgang unterbrochen wird, wenn das
Steigelement mit dem jeweils nächstgelegenen
Treppenabsatz bzw. der nächstgelegenen
Stufe einer Treppe in Berührung
gelangt ist.
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Der
durch die Erfindung zu unterdrückende Lastwechsel
setzt dann ein, wenn beim Steigvorgang ein Steigelement, beispielsweise
ein Räderpaar,
auf der nächstgelegenen
Stufe aufsetzt und anschließend
das andere Steigelement beziehungsweise Räderpaar abhebt. Durch diesen
Vorgang ändert
sich der Auflagepunkt der Treppensteigvorrichtung. Geht man beispielsweise
davon aus, dass der sich aus der in einem Rollstuhl sitzenden Person,
dem Rollstuhl und der Treppensteigvorrichtung ergebende Gesamtschwerpunkt über dem
zunächst
auf einer Treppenstufe aufliegenden Räderpaar liegt, so dass kein Kippmoment
auftritt, so wird nach dem Aufsetzen des zweiten Räderpaars
und Abheben des ersten Räderpaars plötzlich ein
Kippmoment erzeugt, da bei unveränderter
Schwerpunktlage ein veränderter
Auflagepunkt gegeben ist.
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Als
Reaktion auf dieses Kippmoment muss bei einer Treppensteigvorrichtung
gemäß dem Stand der
Technik die Bedienperson sofort ein Gegenmoment erzeugen, d. h.
die Bedienperson muss die Treppensteigvorrichtung an entsprechenden
Haltegriffen zu sich heran ziehen oder von sich weg drücken. Die
Lastwechselreaktion ist um so größer, je schwerer
die in dem Rollstuhl sitzende Person ist. Zudem können bei
ungünstigen
Treppengeometrien, beispielsweise bei einer steilen oder stark gewendelten
Treppe, ungeübte
Personen ein Gefühl
der Unsicherheit haben, wenn diese Lastwechselreaktion auftritt.
Die Unsicherheit entsteht insbesondere aus der Angst, dass die Kompensationskraft
der Bedienperson zum Kompensieren der Lastwechselreaktion möglicherweise
nicht ausreichend sein könnte
oder nicht zum richtigen Zeitpunkt erfolgt.
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Dieses
Problem wird durch die erfindungsgemäße Treppensteigvorrichtung
dadurch gelöst,
dass die Kompensationskraft von der Bedienperson ohne Zeitdruck
zunächst
eingeleitet werden kann, bevor der Steigvorgang fortgeführt wird
und die Lastwechselreaktion auftritt.
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Zu
dem Zeitpunkt, in dem das Steigelement mit dem jeweils nächstgelegenen
Treppenabsatz bzw. der nächstgelegenen
Stufe einer Treppe in Berührung
gelangt ist, befindet sich die aus der Treppensteigvorrichtung,
der damit beförderten
Vorrichtung, beispielsweise einem Rollstuhl, und einer gegebenenfalls
in dem Rollstuhl sitzenden Person bestehende Einheit in einer stabilen
Lage, da sie auf zwei aufeinanderfolgenden Treppenabsätzen beziehungsweise
Stufen aufliegt. Solange sich der Gesamtschwerpunkt dieser aus der
Treppensteigvorrichtung, der damit beförderten Vorrichtung, beispielsweise
einem Rollstuhl, und einer gegebenenfalls in dem Rollstuhl sitzenden
Person bestehenden Einheit zwischen diesen beiden Auflagepunkten
befindet, kann die Treppensteigvorrichtung sogar von der Bedienperson
losgelassen werden, ohne dass eine Kippgefahr bestünde. Wenn
der Steigvorgang an dieser Stelle unterbrochen wird, hat die Bedienperson
somit ohne jeglichen Zeitdruck die Möglichkeit, die für die sichere
weitere Fortführung
des Steigvorgangs erforderliche Schwerpunktverlagerung der aus der
Treppensteigvorrichtung, der damit beförderten Vorrichtung, beispielsweise
einem Rollstuhl, und einer gegebenenfalls in dem Rollstuhl sitzenden
Person bestehenden Einheit zu bewirken.
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Das
Fortführen
des Steigvorgangs kann in Abhängigkeit
von einem Wiederaufnahmesignal erfolgen. Dieses Wiederaufnahmesignal
kann durch die Betätigung
eines Steigschalters durch die Bedienperson erfolgen. Der Steigschalter
kann im Bereich der Griffeinheit angebracht sein. Die Bedienperson
hat somit die Möglichkeit,
nach der Unterbrechung des Steigvorgangs aus einer stabilen Lage heraus
die für
die sichere Fortsetzung des Steigvorgangs erforderliche Schwerpunktverlagerung
zu bewirken und anschließend
durch Betätigung
des Steigschalters das Fortführen
des Steigvorgangs einzuleiten.
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Es
besteht zudem die alternative Möglichkeit,
das der Steigvorgang in Abhängigkeit
von der Haltekraft der Bedienperson fortgesetzt wird. Hierzu weist
die Treppensteigvorrichtung eine Sensoreinrichtung auf, die einen
Haltekraftsensor aufweist, der dazu ausgelegt ist, die Haltekraft
der Bedienperson zu erfassen. Das Wiederaufnahmesignal wird hierbei in
Abhängigkeit
von einem Signal des Haltekraftsensors ausgelöst. Es sind auch Kombinationen
möglich,
bei denen zur Fortsetzung des Steigvorgangs sowohl eine Betätigung des
Steigschalters durch die Bedienperson als auch das Detektieren einer
vorbestimmten Haltekraft erforderlich sind.
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Der
Begriff des Detektierens einer vorbestimmten Haltekraft umfaßt hierbei
wahlweise oder kumulativ einen Absolutwert der Haltekraft, eine Richtung
der Haltekraft, eine Änderung
des Absolutwertes oder der Richtung der Haltekraft oder einen bestimmten
Haltekraftverlauf. Beispielsweise kann der aktuelle Verlauf der
Haltekraft über
einen Steigzyklus für
eine Stufe erfasst und mit einem abgespeicherten Verlauf der Haltekraft über einen
Steigzyklus für
eine Stufe verglichen werden.
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Die
Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Treppensteigvorrichtung
kann auch dazu ausgelegt sein, die Antriebsgeschwindigkeit des oder
der Steigelemente in Abhängigkeit
von der Haltekraft der Bedienperson so zu variieren, dass die Lastwechselreaktion
beim Steigvorgang reduziert wird. Hierzu kann beispielsweise der
aktuelle Verlauf der Haltekraft über
einen Steigzyklus für
eine Stufe erfasst und mit einem abgespeicherten typischen oder
vorhergehenden Verlauf der Haltekraft über einen Steigzyklus für eine Stufe
verglichen werden. An charakteristischen Stellen des Verlaufs der
Haltekraft kann die Antriebsgeschwindigkeit des Steigelements geändert werden,
wobei jeweils in Betracht gezogen wird, ob es sich um eine Bewegung
treppauf oder treppab handelt.
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Die
Steuereinrichtung kann auch in Abhängigkeit anderer Betriebsparameter
verändernd
auf die Antriebsgeschwindigkeit des Steigelements einwirken, insbesondere
in Abhängigkeit
von Signalen eines Geschwindigkeitsensors, eines Stufenkantensensors,
eines Positionssensors zum Detektieren der momentanen Position des
Steigelements oder eines Neigungswinkelsensors, der die Neigung
der Gesamtvorrichtung in Bezug auf die Vertikale misst.
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Um
ein weiches Aufsetzen eines Steigelements zu gewährleisten, kann der Antriebsmotor
zum Antrieb des Steigelements abgeschaltet oder die Leistung des
Motors reduziert werden, bevor das Steigelement mit der nächstgelegenen
Stufe in Berührung
gelangt. Dies hat zur Folge, dass das Steigelement sanft und im
Fall der Antriebslosigkeit allein durch die Schwerkraft und nur
durch den Widerstand des Motors oder eines eventuellen Getriebes
gebremst auf die Stufe absinkt.
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Die
Steuereinrichtung kann zudem dazu ausgelegt sein, aktuelle Betriebsparameter
beim Steigvorgang abzuspeichern insbesondere die Stufenhöhe und/oder
die Stufentiefe. Es besteht zudem die Möglichkeit, die vorstehend erläuterten
Funktionen wahlweise abzuschalten, so dass, beispielsweise für einen
geübten
Benutzer oder nach einer entsprechenden Einlernphase, ein Betrieb
des Steigelements wahlweise auch unabhängig von der Haltekraft der
Bedienperson möglich
ist.
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Es
kann zudem vorgesehen sein, Warnsignale bei Gefahrensituationen
auszugeben. Dies kann insbesondere in Abhängigkeit von Signalen eines Haltekraftsensors,
eines Geschwindigkeitssensors, eines Stufenkantensensors, eines
Positionssensors zum Detektieren der momentanen Position des oder der
Steigelemente oder eines Neigungswinkelsensors erfolgen. Des weiteren
besteht die Möglichkeit, die
Steuereinrichtung programmierbar zu gestalten, damit der Benutzer
die Funktionen seinen individuellen Bedürfnissen anpassen kann.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
weiter erläutert
unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der
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1 eine
Seitenansicht einer Treppensteigvorrichtung während des Treppaufsteigens
kurz vor dem Aufsetzen eines Radpaares auf die nächstfolgende Stufe zeigt;
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2 eine
Seitenansicht der Treppensteigvorrichtung gemäß 1 während des
Treppaufsteigens nach dem Aufsetzen eines Radpaares auf die nächstfolgende
Stufe zeigt;
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3 eine
Seitenansicht der Treppensteigvorrichtung gemäß 1 während des
Treppaufsteigens kurz nach dem Abheben eines Radpaares von der vorhergehenden
Stufe zeigt;
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4 eine
schematische Darstellung eines an einer Steigeinheit befestigten
Haltesensors ist;
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5 eine
Draufsicht auf den in 4 dargestellten Haltekraftsensor
ist und
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6 eine
Seitenansicht des in 4 dargestellten Haltekraftsensors
ist.
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Die
1 bis
3 zeigen
im Schnitt in schematischer Darstellung eine Treppensteigvorrichtung
1.
Ein aus einem ersten Rad
11 und einem zweiten Rad
12 bestehendes
erstes Räderpaar
ist zusammen mit einem entsprechenden zweiten Räderpaar (nicht gezeigt) so
ausgelegt, dass die Treppensteigvorrichtung eine Treppe hinauf und
hinab bewegt werden kann. Hierzu können sich die Räder
11,
12 sowie
die beiden entsprechenden nicht dargestellten Räder des zweiten Räderpaars
nicht nur um ihre eigene Achse, sondern gleichzeitig um eine weitere Achse
schwenken. Diese Art des Treppensteigmechanismus ist in der
DE 199 12 932 C1 offenbart.
Die zwei Räderpaare
dienen als Steigelemente und bilden zusammen mit einer Antriebseinrichtung
eine Steigeinheit.
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An
der Treppensteigvorrichtung sind eine oder mehrere Griffstangen 20 befestigt,
die in den 1 bis 3 lediglich
mit ihrem unteren Teilstück dargestellt
sind. An dem oberen, in den Figuren nicht dargestellten Teilstück sind
Griffe montiert, mit denen die Steigvorrichtung während des
Betriebs von einer Bedienperson gehalten und geführt werden kann. Im Bereich
der Griffe ist ein Steigschalter (nicht gezeigt) vorgesehen, mit
dem der Steigvorgang von der Bedienperson eingeleitet und nach einer
Unterbrechung fortgesetzt werden kann.
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An
der Treppensteigvorrichtung 1 kann ein Rollstuhl (nicht
gezeigt) befestigt werden, beispielsweise dadurch, dass die Steigvorrichtung
von hinten unter den Rollstuhl gefahren und mit entsprechenden Haltevorrichtungen
an dem Rollstuhl befestigt wird. Nach dem Befestigungsvorgang kann
die Steigvorrichtung zusammen mit dem Rollstuhl an eine Treppe herangefahren
werden und durch zyklisches Drehen und Verschwenken der Räder zusammen
mit dem Rollstuhl und einer darin befindlichen Person eine Treppe
hinauf oder hinab bewegt werden.
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Die
Treppensteigvorrichtung 1 verfügt über mehrere Sensoren, insbesondere über jeweils
mindestens einen Haltekraftsensor 100, der dazu ausgelegt
ist, die Haltekraft der Bedienperson zu erfassen, sowie einen Geschwindigkeitssensor,
einen Stufenkantensensor, einen Positionssensor zum Detektieren
der momentanen Position der Steigelemente 11, 12 und
einen Neigungswinkelsensor sowie über eine Steuereinrichtung
(nicht dargestellt), die die Signale der Sensoren verarbeitet und
die Antriebseinrichtung steuert.
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4 zeigt
schematisch den Grundkörper 80 der
Steigeinheit der Treppensteigvorrichtung 1. Einzelheiten
der Steigeinheit, insbesondere die Räderpaare und deren Antrieb
sind zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen. Ein Haltekraftsensor 100 ist
mit seinem einen Ende 101 an dem Grundkörper 80 befestigt.
Das gegenüberliegende
Ende 102 des Haltekraftsensors 100 dient zur Aufnahme
einer Greifstange 20. Wie insbesondere aus 5 ersichtlich,
weist der Haltekraftsensor 100 eine Bohrung 110 auf,
die als erster Befestigungspunkt an dem Grundkörper 80 dient. An
dem Ende 101 des Haltekraftsensors 100 sind zwei
Bohrungen 111, 112 vorgesehen, die wahlweise als
zweiter Befestigungspunkt an dem Grundkörper 80 genutzt werden
können.
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Zur
Befestigung des Haltekraftsensors 100 wird dieser mit seiner
Bohrung 110 auf einen entsprechend dimensionierten Bolzen 82 aufgesteckt,
der an dem Grundkörper 80 befestigt
ist. Der Bolzen 82 ist hinsichtlich der Bohrung 110 so
dimensioniert, dass der Haltekraftsensor 100 sich in Bezug
auf den Grundkörper
80 um den Mittelpunkt des Bolzens 82 drehen kann. Die vollständige Befestigung
des Haltekraftsensors 100 an der Steigeinheit 80 erfolgt
durch eine Schraube 81, die durch ein Langloch 83 in
dem Grundkörper 80 der
Steigeinheit wahlweise mit der Gewindebohrung 111 oder 112 am
Ende 101 des Haltekraftsensors 100 verschraubt
ist. Durch die Bereitstellung eines Langlochs 83 in dem
Grundkörper 80 der
Steigeinheit sowie die Bereitstellung zweier Gewindebohrungen 111 und 112 in
dem Haltekraftsensor 100 besteht die Möglichkeit, die Neigung der Griffeinheit
zu verstellen. Die Befestigung zwischen dem Haltekraftsensor 100 und
dem Grundkörper 80 der
Steigeinheit erfolgt somit über
zwei Befestigungspunkte, von denen einer, nämlich der durch die Bohrung 110 hindurchgesteckte
Bolzen 82, als Drehpunkt ausgelegt ist.
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Zwischen
den beiden Befestigungspunkten ist in dem Haltekraftsensor 100 eine
im wesentlichen rechtwinklige und mit abgerundeten Ecken versehene
Ausnehmung 120 vorgesehen. Zu beiden Seiten der Ausnehmung 120 sind
Dehnmessstreifen 121, 122 vorgesehen, die über eine
Brückenschaltung, beispielsweise
eine Wheatstone-Brücke
miteinander gekoppelt sind.
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Wenn
die Treppensteigvorrichtung 1 durch Einleitung einer im
wesentlichen senkrecht zur Griffstange 20 verlaufenden
Kraft gekippt wird, bewirkt diese Kraft, dass im Bereich des Haltekraftsensors 100 ein
Biegemoment erzeugt wird. Dieses Biegemoment hat zur Folge, dass
der Haltekraftsensor 100 auf einer Seite der Ausnehmung 120 gedehnt
und auf der gegenüberliegenden
Seite gestaucht wird. Die Ausnehmung 120 sorgt somit für eine gezielte
Verformung des in diesem Bereich als Federkörper ausgebildeten Haltekraftsensors 100.
Die Verformung wird über
die Dehnmessstreifen 121, 122 aufgenommen, die
Signale der Dehnmessstreifen 121, 122 werden an
die nicht gezeigte Steuereinrichtung weiter geleitet und dort verarbeitet.
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Es
versteht sich, dass an Stelle des in den Figuren dargestellten Haltekraftsensors
andere Formen eines Haltekraftsensors verwendet werden können, beispielsweise
ein T-förmiger
Haltekraftsensor, der an seinen beiden kurzen freien Enden mit dem Grundkörper 80 der
Steigeinheit verschraubt ist und dessen langes freies Ende zur Aufnahme
einer Griffstange 20 dient.
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Es
besteht zudem die Möglichkeit,
den Haltekraftsensor an einer anderen Stelle der Treppensteigvorrichtung 1 vorzusehen,
beispielsweise im Bereich der Stelle, an der die Treppensteigvorrichtung 1 mit
der zu befördernden
Vorrichtung, beispielsweise einem Rollstuhl, verbunden ist. Bei
der in 4 dargestellten Treppensteigvorrichtung 1 erfolgt
die Verbindung zu einem Rollstuhl mittels eines jeweils seitlich
an einer Bohrung 202 angebrachten Bolzens (nicht gezeigt),
der über
vier Schraublöcher 203 an der
Treppensteigvorrichtung 1 verschraubt werden kann, sowie über eine
Hakenvorrichtung (nicht gezeigt), die über ein Gestänge (nicht
gezeigt) mit einer von neun Bohrungen 201 in der Treppensteigvorrichtung 1 befestigt
werden kann. Abhängig
von der Schwerpunktlage des Rollstuhl und der darin sitzenden Person
werden dieser Bolzen sowie dieses Gestänge unterschiedlich stark und
in unterschiedlichen Richtungen mit Kräften beaufschlagt. Diese Kräfte können gemessen
werden, zum Beispiel über
hieraus resultierende Biegespannungen, und diese Messergebnisse
können
für die
Steuerung der Treppensteigvorrichtung verwendet werden.
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Es
versteht sich, dass Haltekraftsensoren an verschiedenen Stellen
jeweils einzeln oder gemeinsam vorgesehen sein können und das die Steuerung sowohl
die Signale eines als auch die Signale mehrerer Haltekraftsensoren
verwenden kann.
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Es
versteht sich zudem, dass an Stelle der Dehnmessstreifen oder zusätzlich hierzu
andere Sensorsysteme verwendet werden können, beispielsweise induktive
Systeme, optoelektronische Sensoren oder dergleichen. Es besteht
zudem die Möglichkeit, neben
den die Haltekraft detektierenden Sensoren solche Sensoren vorzusehen,
die andere charakteristische Kenngrößen des Betriebs der Treppensteigvorrichtung
erfassen, beispielsweise einen Neigungswinkelsensor, der den Neigungswinkel
der Treppensteigvorrichtung detektiert, einen Beschleunigungssensor,
einen Abstandssensor, der den Abstand oder das Vorhandensein einer
unterhalb oder oberhalb der Treppensteigvorrichtung befindlichen Stufe
oder eines Absatzes erfasst, einen Griffsensor, der erkennt, ob
die Bedienperson die Griffeinheit hält und einen Positionssensor,
der feststellt, in welcher Stellung sich die Räder 11, 12 des
ersten Räderpaars sowie
die entsprechenden Räder
des zweiten Räderpaars
befinden.
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Die
Treppensteigvorrichtung 1 kann mit einem Rollstuhl verbunden
werden und die aus Treppensteigvorrichtung 1, Rollstuhl
und Rollstuhlinsassen bestehende Einheit kann bis an den Rand einer Treppe
herangefahren werden. Hierbei schiebt die Bedienperson die Treppensteigvorrichtung
mit dem daran befestigten Rollstuhl üblicherweise vor sich her.
Bei Annäherung
an das untere Ende einer Treppe wendet die Bedienperson die aus
Treppensteigvorrichtung 1, Rollstuhl und Rollstuhlinsasse
bestehende Einheit, so dass sie zwischen dieser Einheit und der
Treppe steht und den Steigvorgang im Rückwärtsgehen durchführen kann.
Diese Wendung ist beim Annähern
an den oberen Rand einer Treppe nicht erforderlich, da das Treppenabsteigen
in Vorwärtsrichtung
erfolgt.
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In
beiden Fällen
ist jedoch ein Ankippen der Treppensteigvorrichtung erforderlich,
bei dem die Bedienperson die Griffeinheit zu sich hinzieht, um die aus
Treppensteigvorrichtung 1, Rollstuhl und Rollstuhlinsassen
bestehende Einheit in eine geneigte Lage zu bringen, die ein Aufsteigen
oder Absteigen der Treppe ermöglicht.
Die bei diesem Ankippen auftretenden Kräfte sowie Änderungen des Neigungswinkels
und des Abstandes bestimmter Teile der Treppensteigvorrichtung von
dem Boden werden durch die Sensoren erfasst, welche entsprechende Signale
an die Steuereinrichtung abgeben. Anhand der Signale erkennt die
Steuereinrichtung durch Vergleich mit gespeicherten typischen Signalverläufen beziehungsweise
Grenzwerten den Ankippvorgang.
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Wenn
nach dem Steigvorgang das Treppenende erreicht ist, bringt die Bedienperson
die aus der Treppensteigvorrichtung 1, dem Rollstuhl und dem Rollstuhlinsassen
bestehende Einheit von der geneigten Lage wieder in die horizontale
Lage.
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Der
Steigvorgang selbst wird nachfolgend unter spezieller Betrachtung
der erforderlichen Haltekräfte
erläutert.
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1 zeigt
eine Seitenansicht der Treppensteigvorrichtung 1 während des
Treppaufsteigens kurz vor dem Aufsetzen eines Radpaares auf die nächstfolgende
Stufe. Die Treppensteigvorrichtung 1 wird hierbei von der
Bedienperson an den Griffen (nicht gezeigt) so gehalten, dass sich
der Gesamtschwerpunkt SP aus der in dem Rollstuhl sitzenden Person,
dem Rollstuhl und der Treppensteigvorrichtung 1 zwischen
der Bedienperson und dem auf der unteren Treppenstufe aufliegenden
Rad 11 befindet, wie in 1 durch
den Pfeil SP dargestellt. Bei dieser Schwerpunktlage würde die
Treppensteigvorrichtung mit dem Rollstuhl und der darin sitzenden
Person somit ohne die Haltekraft der Bedienperson zu der Bedienperson
hin kippen. Diese Gesamtschwerpunktlage ist jedoch im allgemeinen
für eine
Bedienperson besser zu handhaben als eine solche Gesamtschwerpunktlage,
bei der die Treppensteigvorrichtung mit dem Rollstuhl und der darin
sitzenden Person ohne die Haltekraft der Bedienperson von dieser
weg treppabwärts
kippen würde.
Mit anderen Worten, es fällt
der Bedienperson üblicherweise leichter,
die Treppensteigvorrichtung von sich weg zu drücken als diese zu sich hinzuziehen.
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2 zeigt
die Treppensteigvorrichtung 1 in der nächsten Phase des Treppaufsteigens,
nämlich zu
dem Zeitpunkt, da das Rad 12 gerade mit der nächstfolgenden
Stufe in Berührung
gelangt ist. Nimmt man hierbei eine unveränderte Lage des Gesamtschwerpunktes
SP an, wie dies durch den Pfeil in 2 dargestellt
ist, so ergibt sich eine stabile Gesamtlage der Einheit aus Treppensteigvorrichtung 1, Rollstuhl
und darin sitzender Person, da der Gesamtschwerpunkt SP zwischen
den beiden Radpaaren 11, 12 liegt. Unter der Voraussetzung,
dass sich die Schwerpunktlage nicht beispielsweise durch eine Bewegung
der in dem Rollstuhl sitzenden Person verändert, könnte in dieser Phase die Treppensteigvorrichtung 1 sogar
von der Bedienperson losgelassen werden, ohne dass eine Kippgefahr
bestünde.
Würde bei der
in 2 dargestellten Lage des Gesamtschwerpunktes SP
das Rad 11 nicht mehr mit der unteren Stufe in Berührung stehen,
entstünde
ein Kippmoment, das treppabwärts
gerichtet wäre
und von der Bedienperson dadurch aufgefangen werden müsste, dass
diese die Treppensteigvorrichtung 1 zu sich hinzieht. Diese
Momentenlage würde
dann auftreten, wenn die Steigbewegung fortgesetzt würde, ohne dass
die Schwerpunktlage zunächst
verändert
würde.
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Zur
Vermeidung dieses unerwünschten
Zustands muß daher
bei der Fortführung
des Steigvorgangs die Treppensteigvorrichtung zusammen mit dem Rollstuhl
und der darin sitzenden Person zunächst treppaufwärts, d.
h. in Richtung der Bedienperson gekippt werden, damit bei der Fortführung des
Steigvorgangs, wie sie in 3 dargestellt
ist, wiederum ein Kippmoment entsteht, das in Richtung der Bedienperson,
d. h. treppaufwärts
gerichtet ist.
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Eine
geübte
Bedienperson kann die zuvor beschriebene Kompensation der Lastwechselreaktion
bei einer gleichmäßigen Antriebsgeschwindigkeit der
Steigeinheit beziehungsweise der einzelnen Steigelemente kompensieren.
Die im nachfolgenden beschriebene Ausführungsform dient demgegenüber vorzugsweise
für einen
Betrieb durch Bedienpersonen, die in der Handhabung derartiger Vorrichtungen unsicher
sind beziehungsweise für
die Dauer einer Einlernphase.
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Das
Grundprinzip dieser Ausführungsform besteht
darin, dass der Steigvorgang in der stabilen Lage, wie sie in 2 dargestellt
ist, unterbrochen und erst dann fortgesetzt wird, wenn bestimmte
Voraussetzungen vorliegen. Im folgenden wird zunächst der Steigvorgang treppaufwärts anhand
der 1, 2 und 3 erläutert.
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Wie
in 1 dargestellt, wird das innere Radpaar 12 auf
die nächsthöhere Stufe
angehoben und, wie in 2 dargestellt, auf die Stufe
abgesetzt. In dieser Phase wird der Steigprozess unterbrochen. Wie
zuvor erläutert,
ist in dieser Phase ein sicherer Stand durch eine Vierpunktauflage
gegeben. Um den beim Anheben des äußeren Radpaares 11 auftretenden
Lastwechsel kompensieren zu können,
drückt die
Bedienperson, ausgehend von der in 2 dargestellten
Phase, die an den Haltestangen 20 angebrachten Griffe (nicht
gezeigt) zu sich herunter, bis der Gesamtschwerpunkt SP zwischen
der Bedienperson und dem Auflagepunkt des inneren Radpaares 12 liegt,
wie in 3 dargestellt. Die hierbei auftretenden Haltekräfte werden
von dem Haltekraftsensor 100 detektiert.
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Insbesondere
wird der Kraftverlauf gemessen, wobei zum Ankippen der Treppensteigvorrichtung 1 zunächst eine
Kraft in Richtung des Pfeils A in 2 und zur
Stabilisierung der Lage gemäß 3 eine
Kraft in Richtung des Pfeiles B in 3 erforderlich
ist. Anhand dieses Kraftverlaufs erkennt die Steuervorrichtung,
dass die Treppensteigvorrichtung 1 eine sichere und für die Fortsetzung
des Steigvorgangs geeignete Lage eingenommen hat. In dieser Lage
kann nunmehr die Bedienperson den Steigschalter betätigen, woraufhin
ein Wiederaufnahmesignal an die Steuereinrichtung übermittelt
wird und diese die Steigelemente 11, 12 so ansteuert,
dass die Treppensteigvorrichtung 1 den Steigvorgang fortsetzt.
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Alternativ
kann der Steigvorgang selbsttätig fortgesetzt
werden, wenn der Haltekraftsensor 100 Signale an die Steuereinrichtung übermittelt,
aus denen hervorgeht, dass die Treppensteigvorrichtung 1 eine
sichere und für
die Fortsetzung des Steigvorgangs geeignete Lage eingenommen hat.
Mit anderen Worten, ein an den Bediengriffen angeordneter Fahrschalter
(nicht gezeigt), der zu Beginn des Steigvorgangs eingeschaltet wurde,
bleibt während
des gesamten Steigvorgangs eingeschaltet. Die Treppensteigvorrichtung
unterbricht den Steigvorgang selbsttätig nach dem Aufsetzen eines
Radpaares auf der nächstgelegenen
Stufe und setzt den Steigvorgang erst dann fort, wenn aufgrund der
detektierten Haltekraft das Einnehmen einer sicheren Lage erkannt
wird.
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Die
Steuereinrichtung steuert so den Betrieb der als Steigelemente fungierenden
Räder 11, 12 in Abhängigkeit
von der Haltekraft der Bedienperson.
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Es
besteht zudem die Möglichkeit,
dass zwei Bedingungen vorliegen müssen, damit der Steigvorgang
fortgesetzt wird, nämlich
die Einnahme einer sicheren und für die Fortsetzung des Steigvorgangs geeigneten
Lage und die Betätigung
des Steigschalters. Es kann zudem eine Möglichkeit der Programmierung
der Steuereinrichtung durch die Bedienperson vorgesehen sein, mittels
derer verschiedene Betriebsmodi ausgewählt werden können.
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Der
Steigvorgang treppabwärts
verläuft
in analoger Weise, wobei die Treppensteigvorrichtung 1 nacheinander
die Stellungen gemäß 3, 2 und 1 einnimmt.
Grundsätzlich
ist der Steigvorgang treppabwärts
einfacher zu handhaben, da sich zwar der Betrag des Kippmomentes ändert, normalerweise
jedoch nicht die Richtung des Kippmomentes, wie dies beim Steigvorgang
treppaufwärts
der Fall ist. Da beim Steigvorgang treppabwärts üblicherweise kein Wechsel von
Zug auf Druckkraft auftritt, wird in diesem Fall der zur Steuerung
des Steigvorgangs relevante Haltekraftverlauf anhand der Änderung
des Betrages der Kraft ermittelt. Zudem kann das Abbremsen an der
Stufenkante, die vorzugsweise durch einen entsprechenden Sensor
detektiert wird, als Trigger für
die Fortsetzung des Abwärtssteigvorgangs
gewählt
werden.
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Sowohl
für den
Steigvorgang treppaufwärts als
auch für
denjenigen treppabwärts
können
Kennwerte in einem Speicher der Steuereinrichtung abgelegt werden.
Es besteht zudem die Möglichkeit,
zusätzlich
zur Auswertung des Haltekraftverlaufes Signale eines Neigungswinkelsensors
zur Steuerung heranzuziehen.
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Das
Abbremsen der Radpaare kann auf verschiedene Weise erfolgen. Die
Stufenhöhe
kann durch einen Sensor detektiert und der Antrieb bei Erreichen
der Stufenoberfläche
abgeschaltet werden. Die einmal ermittelte Stufenhöhe kann
in einem Speicher abgelegt und für
den nächsten
Steigzyklus verwendet werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
des sanften Aufsetzens eines Radpaares auf eine Stufe besteht darin, den
Antriebsmotor für
den Antrieb der Radpaare an einer bestimmten Stelle des Steigzyklus
vorübergehend
stromlos zu schalten oder die Leistung zu reduzieren, bis ein Radpaar
auf die nächste
Stufe, bei völliger
Stromlosigkeit nur infolge der Schwerkraft, abgesunken ist. Ein
langsames Absinken ergibt sich dadurch, dass der Schwerkraft der
Widerstand des Motors beziehungsweise eines Getriebes entgegenwirkt.
Das Ende des Absinkvorgangs kann beispielsweise dadurch erkannt
werden, dass ein Positionssensor, der die Momentanstellung der Räder 11, 12 detektiert,
keine Veränderung
der Lage mehr feststellt.
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Beim
Erreichen der in 2 dargestellten Stellung können die
Räder mechanisch
oder über den
Antriebsmotor abgebremst werden.