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Die
Erfindung bezieht sich auf eine eigenfortbewegungsfähige programmgesteuerte
Vorrichtung, die als Kletterroboter für verschiedene Gebäudefassaden
verwendet werden kann und als Träger
für ankoppelbare
Funktionsbaugruppen dient.
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Vorrichtungen
der vorstehend genannten Gattung , die in Form sogenannter Kletterroboter
zum Einsatz kommen, sind insbesondere für jene Einsatzbedingungen konzipiert,
die für
den Menschen gefährlich
sind. Ein typischer Anwendungsfall solcher Vorrichtungen ist die
Reinigung, Inspektion, Reparatur oder die Wartung von Außenfassaden
von Gebäuden,
z.B. Glasfassaden, die aufgrund ihrer Bauhöhen ein hohes Gefahrenpotential
für den
Menschen darstellen. Überdies
sind die Gebäudefassadenflächen nur
für begrenzte
Traglasten geeignet, die es bei Reinigungsarbeiten nicht zu überschreiten gilt.
Insbesondere bei geneigten Glasfassaden ist der Einsatz konventioneller
Reinigungsgondeln, in denen sich das Reinigungspersonal aufhält, aufgrund
zu hoher Abstützlasten
nicht geeignet. Für
derartige Anwendungsfälle
sind daher vielmehr sich selbstständig fortbewegende Vorrichtungen
bzw. eigenbewegliche Plattformen, die über ein begrenztes Eigengewicht und
entsprechende Haltemechanismen verfügen und durch die eine sichere
Fortbewegung selbst auf geneigter Oberflächen möglich ist, einzusetzen.
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Ein
solcher autonom arbeitender Kletterroboter ist beispielsweise in
der
DE 197 27 421
C2 beschrieben. Dieser Kletterroboter weist zwei an einem Rahmengestell
beabstandet zueinander angeordnete Umlenkrollen für einen,
die Rollen umlaufenden Zahnriemen auf, an dessen Außenseite
in linearer Anordnung eine Vielzahl von Saugnäpfen vorgesehen ist. Eine der
beiden Umlenkrollen wird motorisch angetrieben. Die einzelnen Saugnäpfe, die
durch das Eigengewicht der Vorrichtung gegen die Haftfläche gepresst
werden, vermögen
die gesamte Vorrichtung nur bedingt sicher an der Haftfläche zu fixieren,
denn Grenzen einer sicheren Haftung sind gesetzt bei starker Verschmutzung
oder bei Feuchtigkeit auf der Oberfläche oder bei starken Krümmungen
an der Haftfläche.
Nachteilig ist außerdem,
dass sich das volle Eigengewicht auf der Glasscheibe abstützt.
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Ein
weiteres mobiles Robotersystem ist in der
DE 198 16 893 A1 beschrieben,
das neben dem vorstehend beschriebenen Prinzip der Saughaftung alternativ
auch auf magnetischen Kräften
beruhende Haftmodule oder kraftschlüssig sowie auch formschlüssig ausgebildete
Greifermodule vorsieht, durch die sich das Robotersystem an der
Oberflächenkontur
zu fügen
vermag. Neben den bereits beschriebenen Nachteilen bei einer Saughaftung,
weisen magnetische Haltesysteme den Nachteil auf, dass sie nur auf
einem Träger
aus ferromagnetischem Material haften und eine Trennung von der
Haftfläche
nur durch eine Umpolung möglich
ist, elektromagnetische Systeme energieabhängig sind und der erforderliche
Kraftschluss begrenzt ist.
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Alle
bisher beschriebenen Vorrichtungen entsprechen also nicht den notwendigen
Sicherheitsanforderungen und machen zusätzliche Maßnahmen für die Sicherheit erforderlich.
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In
der
DE 101 01 327
A1 wird eine schienengebundene, eigenfortbewegungsfähige Vorrichtung aufgezeigt,
die zwei an einer Rahmeneinheit voneinander beabstandet angebrachte
Umlenkeinheiten aufweist, die als kreisrunde Rollen ausgebildet
sind, von denen wenigstens eine mit einem motorischen Antriebsmittel
in Wirkverbindung steht. Ferner sieht die Vorrichtung ein um die
Umlenkeinheiten endlos umlaufendes Transportmittel, vorzugsweise
einen Zahnriemen vor, das in Umlaufbewegung versetzt ist und an
dem den Umlenkeinheiten abgewandt eine Vielzahl von Halteelementen
vorgesehen sind, die einzeln in Art von Greifern ausgebildet sind,
die kraft- und/oder formschlüssig
mit einem Schienenstrang, entlang dem sich die Vorrichtung fortbewegt,
in Wirkverbindung bringbar und selbsttätig vom Schienenstrang wieder
lösbar
sind. Die Vorrichtung bewegt sich also längs eines Schienenstranges
fort und steht während
der Fortbewegung mit dem Schienenstrang kraftschlüssig im
Eingriff. Die Eingreifelemente bewegen sich dazu in einer Zwangsführung der
Schiene und wirken den Nachteilen eines labilen Zahnriemens entgegen.
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Nachteilig
bei dieser Vorrichtung ist jedoch, dass die Fassade stets mit entsprechenden
Schienen mit einer Zwangsführung
ausgestattet sein muss und für
eine Seitwärtsbewegung
(x-Richtung) zur Umsetzung der Vorrichtung ein zusätzlicher
Ausleger am Gebäude
erforderlich ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eigenfortbewegungsfähige Vorrichtung zu
entwickeln, die sich in autonomer Weise über ebene, gekrümmte, horizontal
wie auch vertikal geneigte, vor allem auch schienenfreie Flächen längs und
seitwärts
der Fassade fortbewegen kann und den geforderten hohen Sicherheitsstandards
entspricht.
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Die
Lösung
der der Erfindung zugrundliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 und
13 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale
sind Gegenstand der Unteransprüche
sowie der Beschreibung und insbesondere unter Bezugnahme auf die
Ausführungsbeispiele
zu entnehmen.
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Die
Lösung
der Aufgabe besteht in einer Vorrichtung mit einem rechteckigen
starren Gestellrahmen, der durch Traversen in mindestens vier gleich große Rahmenfelder
aufgeteilt ist, wobei im Flächenbereich
dieser Rahmenfelder je ein Halteelement jeweils separat in x- y-
und z-Richtung beweglich angeordnet sind, die Halteelemente dazu
an einem Schlitten über
Linearantrieb und Führung
in y-Richtung und
der Schlitten selbst über
Führungen
und Linearantrieb an den Traversen des Gestellrahmens in x-Richtung
bewegbar sind. In z-Richtung sind die Halteelemente über Linearantrieb
aus der Fassadenebene verstellbar. Zur Versteifung und zur Vermeidung
von Verwindungen des Gestellrahmens sind zusätzliche Traversen angeordnet,
die sich in Verbindung mit dem Gestellrahmen zur Befestigung einer Reinigungsvorrichtung
oder einer anderen Service-Station eignen. Zur Justierung der Eingriffspositionen
der Halteelemente in x-, y- und z-Richtung weist die Vorrichtung
zusätzlich
eine Feinmotorik und die einzelnen Halteelemente Koppelelemente
für einen
Kraft- und Formschluss mit Befestigungselementen der Fassade auf.
Die sichere Kopplung der Halteelemente mit den Befestigungselementen
der Fassade wird durch Sensoren signalisiert und die Signale an
eine Steuervorrichtung gesendet. Bei Bewegung der Vorrichtung werden
die einzelnen Halteelemente nacheinander angesteuert, dabei vor
Ausführung
einer Bewegung in x- oder y-Richtung aus den Befestigungselementen
der Fassade entkoppelt und in z-Richtung von der Fassadenfläche abgehoben.
Sie führen
so einzelne Schrittbewegungen aus, während mindestens drei Halteelemente
stets in Eingriff mit den Befestigungselementen der Fassade verbleiben. Alle
Halteelemente einer Vorrichtung und deren Wirkmechanismen sind konstruktiv
identisch und austauschbar ausgeführt. Die Verstellwege der Halteelemente
der Vorrichtung entsprechen dem ein- oder mehrfachen Abstand bzw.
Raster der Befestigungselemente an der Fassade.
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Die
Befestigungselemente an der Fassade können gleichzeitig die Befestigungselemente
der einzelnen Fassadenteile sein. Die einzelnen Fassadenteile z.
B. aus Glas sind nahe der Eckpunkte mit Befestigungselementen befestigt.
Die Form der Befestigungselemente ist unterschiedlich ausgeführt und
konstruktiv auf die Halteelemente der Vorrichtung für einen
kraft- und formschlüssigen
Eingriff in Übereinstimmung
gebracht. Die Befestigungselemente sind jedoch auch so gestaltet,
dass Zwischenstücke
als Adapter für
die Halteelemente der Vorrichtung einsetzbar sind.
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Die
Befestigungselemente für
die einzelnen Fassadenteilflächen
werden zu ihrer Befestigung im darunter befindlichen Gebäudekorpus
sowohl durch die Fassadenteilfläche,
als auch zwischen den Fassadenteilflächen eingesetzt. Im Kopf der
Befestigungselemente sind Einformungen für einen Eingriff der Halteelemente
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
enthalten. Diese Einformung kann ein Kegelsitz zur Aufnahme eines
Spreizkegels, eine Quernut zur Aufnahme von Klauen, eine Kurve zur
Realisierung einer Bajonettverriegelung oder ein Gewinde zur Aufnahme
einer Gewindespindel sein.
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Die
einzelnen Befestigungselemente der Fassade können auch Ösen aufweisen, in die ein Verriegelungsbolzen
der Vorrichtung eingreift und so eine kraftschlüssige Verbindung herstellen.
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Die
Befestigungselemente der Fassade können jedoch auch bekannter
weise am Gebäudekorpus
befestigte Leitschienen oder aber auch Lisenen sein, in die in regelmäßigen Abständen Querbohrungen
für den
Eingriff von Verriegelungsbolzen angeordnet sind.
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Die
vorstehend beschriebenen Befestigungselemente der Fassade sind weitgehend
unabhängig
von der Ausführung
der Fassadenoberfläche. Die
Fassade kann daher sowohl aus Glas, Kunststoff, Metall, Stein bzw.
Keramik bestehen.
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Die
Halteelemente der Vorrichtung sind mit einer programmgesteuerten
Feinmotorik ausgestattet, damit nach Ansteuerung eines Halteelementes eine
genaue Justierung zur Position der Befestigungselemente der Fassade
erfolgt. Dazu sind ein oder mehrere Sensoren angeordnet, die die
Position ermitteln, daraus ein Signal bilden, wenn sich das Halteelement
in der Eingriffsposition befindet. Als Sensoren werden beispielsweise
Ultraschall-, optische Sensoren oder Kraftsensoren verwendet. Zur Feinmotorik
des Halteelements gehören
ferner ein Linearantrieb für
eine Horizontalbewegung des Koppelelementes, sowie ein Antrieb für den Eingriff
des Koppelelementes in das Befestigungselement (z-Richtung) der
Fassade. Der vollständige
Eingriff wird von einem Endlagen-Sensor erkannt und über die
Auswerteschaltung wird ein weiterer Antrieb für die Verriegelung des Kopplungselementes,
z. B. zur Spreizung, Verdrehung, Rastung, Schraubung, ausgelöst. Die
Feinmotorik folgt dabei einem hier nicht näher beschriebenen Such-Algorithmus.
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Wie
bereits beschrieben ist die Vorrichtung ebenso für Fassaden einsetzbar, bei
denen Gleitschienen oder Lisenen angeordnet sind. Diese Gleitschienen
weisen in regelmäßigen Abständen Durchbrüche bzw.
Querbohrungen auf, in die die Halteelemente der Vorrichtung eingreifen.
Die Halteelemente sind dabei zusätzlich
mit Gleitprofilen oder Rollkörpern ausgestattet,
die sich an den Gleitschienen abstützen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann sich somit mit hoher technischer Sicherheit über gerade,
aber auch über
geneigte, gekrümmte
bzw. kuppelförmige
Flächen
nach oben (y-Richtung), seitwärts
(x-Richtung) oder nach unten bewegen. Auch bei Stromunterbrechung
bleibt die Vorrichtung stets sicher mit der Fassade verbunden, da
mindestens drei im Eingriff befindliche Halteelemente stets in der Verriegelungsstellung
verbleiben.
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Eine
alternative Lösung
der Aufgabe der Erfindung besteht darin, dass Halteelemente fest
an den Eckpunkten eines Gestellrahmens angeordnet sind, dieser Gestellrahmen
einen in x- oder y-Richtung linear verschiebbaren Schlitten aufweist,
der wiederum Träger
eines weiteren dazu in senkrechter Richtung linear und parallel
zur Fassade verschiebbaren Wagens ist, an dem ein weiterer Rahmen
so verbunden ist, dass dieser in einer dritten Richtung (z-Richtung)
senkrecht zur Fassadenfläche
verschiebbar ist. An diesem in z-Richtung bewegbaren Rahmen sind
wiederum an den Eckpunkten Halteelemente für einen Kraft- und Formschluss
mit Befestigungselementen der Fassade fest angeordnet. Während sich
die Bewegung der Vorrichtung in x- und y-Richtung stets im gleichen
Abstand zur Fassadenfläche
vollzieht, erfolgt die Bewegung der Vorrichtung in z-Richtung senkrecht
zur Fassade. Die Halteelemente jeweils eines Rahmens befinden sich
stets mit Befestigungselementen der Fassade im Eingriff, während der
zweite Rahmen mit seinen Halteelementen zunächst von der Fassadenfläche in z-Richtung
abgehoben und anschließend
mittels der Antriebe in x- oder y-Richtung bewegt wird. Ist der
Verstellweg des Rahmens ausgeführt,
werden die Halteelemente wieder in z-Richtung zu den Befestigungselementen
der Fassade hin bewegt und miteinander in Eingriff gebracht, wobei
die genaue Positionierung mittels einer Feinmotorik erfolgt.
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Der
der Erfindung zugrundeliegende Gedanke wird in der nachfolgenden
Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles,
das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert:
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1.1 perspektivische Darstellung
einer Fassadenfläche
mit mehreren aneinander angeordneten Flächenelementen mit Befestigungselementen,
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1.2 perspektivische Darstellung
einer Fassadenfläche
mit aneinander angeordneten Flächenelementen
mit Leitschienen,
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1.3 Teilschnitt eines an
der Fassade angeordneten und gesicherten Befestigungselementes,
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1.4 Teilschnitt eines an
der Fassade angeordneten Befestigungselementes mit Koppelelement,
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2.1 perspektivische Darstellung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit Halteelementen auf einer Fassadenfläche mit Leitschienen,
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2.2 die Vorrichtung gem. 2.1 mit realisierter Bewegung
eines 1. Halteelementes in y-Richtung,
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2.3 die Vorrichtung gem. 2.1 mit realisierter Bewegung
des 2. Halteelementes in y-Richtung,
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2.4 Verstellung des Gestellrahmens gem. 2.1 in y-Richtung,
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3.1 die Vorrichtung gem. 2.1 mit realisierter Bewegung
des 1. Halteelementes in x-Richtung,
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3.2 die Vorrichtung gem. 2.1 mit realisierter Bewegung
des 2. Halteelementes in x-Richtung,
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3.3 Verstellung des Gestellrahmens gem. 2.1 in x-Richtung,
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4.1 perspektivische Darstellung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit Halteelementen auf einer Fassadenfläche mit rasterförmig angeordneten
Befestigungselementen,
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4.2 die Vorrichtung gem. 4.1 mit realisierter Bewegung
des 1. Halteelementes in y-Richtung,
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4.3 die Vorrichtung gem. 4.1 mit realisierter Bewegung
des 2. Halteelementes in y-Richtung,
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4.4 Verstellung des Gestellrahmens gem. 4.1 in y-Richtung,
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5.1 die Vorrichtung gem. 4.1mit realisierter Bewegung
des 1. Halteelementes in x-Richtung,
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5.2 die Vorrichtung gem. 4.1 mit realisierter Bewegung
des 3. Halteelementes in x-Richtung,
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5.3 Verstellung des Gestellrahmens gem. 5.1 in x-Richtung,
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6.1 ein Halteelement der
Vorrichtung aufgesetzt auf einer Leitschiene, ausgekoppelt,
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6.2 das Halteelement gem. 6.1 – eingekoppelt in eine Leitschiene,
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7.1 perspektivische Darstellung
eines Halteelementes der Vorrichtung mit bajonettartigen Kopplungselement,
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7.2 eine Schnittdarstellung
gemäß 7.1 eingekoppelt in ein
Befestigungselement der Fassade,
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7.3 perspektivische Darstellung
des Befestigungselementes der Fassade gemäß 7.2,
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7.4 eine Schnittdarstellung
eines Befestigungselementes gemäß 7.3,
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8.1 perspektivische Darstellung
eines Halteelementes der Vorrichtung mit Spreizkegel als Kopplungselement,
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8.2 eine Schnittdarstellung
gemäß 8.1 eingekoppelt in ein
Befestigungselement der Fassade,
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8.3 perspektivische Darstellung
des Befestigungselementes der Fassade gem. 8.2,
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8.4 eine Schnittdarstellung
eines Befestigungselementes gemäß 8.3,
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9.1 perspektivische Darstellung
eines Halteelementes der Vorrichtung mit Spreizdorn und Klauenhülse als
Kopplungselement,
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9.2 eine Schnittdarstellung
gemäß 9.1 eingekuppelt in ein
Befestigungselement der Fassade,
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9.3 perspektivische Darstellung
des Befestigungselementes der Fassade gemäß 9.2,
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9.4 eine Schnittdarstellung
des Befestigungselementes gemäß 9.3,
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10.1 perspektivische Darstellung
eines Halteelementes der Vorrichtung mit Gewindespindel als Kopplungselement,
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10.2 eine Schnittdarstellung
gemäß 10.1 eingekuppelt in ein
Halteelement der Fassade,
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10.3 perspektivische Darstellung
des Befestigungselementes der Fassade gemäß 10.2,
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10.4 eine Schnittdarstellung
des Befestigungselementes gemäß 10.3,
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11 Teilansicht eines Halteelementes
auf einer gewölbten
Fassade mit Gleitschienen als Befestigungselement,
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12 perspektivische Darstellung
einer alternativen Vorrichtung zu 2.1 mit
mehreren zueinander verstellbaren Rahmenelementen;
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1.1 und 1.2 zeigen bekannte Fassadenflächen, die
aus einzelnen Teilflächen 1 ,
z. B. Glas, bestehen und mittels Befestigungselementen 2 in den
Eckpunkten dieser Teilflächen 1 mit
dem äußeren Tragrahmen
des Bauwerkes verbunden sind. Fassadenflächen, für die die erfindungsgemäße Vorrichtung
ebenso geeignet ist, sind jedoch auch Metallflächen, Mauerwerk oder Flächen aus
Kunststoff oder Keramik. Gleichermaßen geeignet sind Fassadenflächen mit
längs zur
Fassade (y-Richtung) angeordneten Gleitschienen 22 oder
Lisenen – 1.2.
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Eine
mögliche
Anordnung eines Befestigungselementes 2 ist in 1.3 erkennbar. Das Befestigungselement 2 ist
dabei durch die Teilfläche 1 der
Fassade in ein Rahmenelement 27 des Gebäudegerüstes eingesetzt und mit einer
Gewindemutter 28 gesichert. Zwischen Befestigungselement 2 und Teilfläche 1 ist
eine Dichtung 2.3 eingesetzt. Für eine definierte Lage weisen
die Befestigungselemente 2 zusätzlich eine Verdrehsicherung 2.2 auf.
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In 1.4 ist ein Koppelelement 11 vor
einem Eingriff in das Befestigungselement 2 dargestellt.
Die Einformung 2.1 im Befestigungselement 2 ist
von einer Abdeckung 2.4 verschlossen, um mögliche Schmutzablagerungen
in der Einformung 2.1 zu vermeiden. Die Abdeckung 2.4 steht
dabei unter der Wirkung einer Druckfeder 2.5 und lässt sich
so bei Eingriff eines Koppelelementes 11 gegen die Wirkung
der Druckfeder 2.5 zurückschieben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung – 2.1 – besteht aus einem starren
Gestellrahmen 3, der durch Traversen 3.2 in vier
gleich große
Rahmenfelder 3.1 aufgeteilt ist. An den Traversen 3.2 eines
jeden Rahmenfeldes 3.1 sind parallele Führungen 7 zur Aufnahme
eines Schlittens 5 angeordnet und jeder Schlitten 5 ist
Träger
eines Halteelementes 4, die längs des Schlittens 5 über einen
Linearantrieb 6, z.B. über
eine Spindel, bewegt werden können. Die
Halteelemente 4 sind somit innerhalb der Fläche eines
Rahmenfeldes 3.1 sowohl in x- als auch in y-Richtung beweg-
und positionierbar. Die Verstellwege entsprechen mindestens der
Strecke zwischen zwei Befestigungselementen 2 oder 22 der
Fassade. Konstruktiv sind die Halteelemente 4 so ausgeführt, dass
sie für
einen Kraft- und Formschluss mit den Befestigungselementen 2 der
Fassade geeignet sind. Die Abstände
der Halteelemente 4 des Gestellrahmens 3 entsprechen
dem ein- oder mehrfachen des Rasters der Befestigungspunkte an der
Fassade. Eine Steuervorrichtung sorgt dafür, dass immer nur ein Halteelement 4 verstellt
wird. Die Halteelemente 4 sind untereinander austauschbar.
In 2.1 weist die Fassadenfläche Leitschienen 22 auf,
an denen sich die Halteelemente 4 über Rollkörper 24 abstützen. Die
funktionsgleichen Halteelemente 4 sind mit einer Feinmotorik
zur Feinpositionierung und Sensoren 20 zur Bildung eines
Signals bei sicheren Eingriff des Halteelementes 4 und
Befestigungselement 2 ausgestattet.
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In
den 2.2 bis 2.4 ist der Bewegungsablauf
der Vorrichtung auf einer Fassadenfläche mit verschiedenen Positionen
der Halteelemente 4 dargestellt. In 2.2 ist das Halteelemente 4.1 um
einen Verstellschritt in y-Richtung bewegt und wieder mit dem Befestigungselement 2 der
Fassade kraftschlüssig
gekoppelt worden. In 2.3 ist
das Halteelement 4.3 um einen Verstellschritt in y-Richtung
bewegt und ebenfalls mit einem Befestigungselement 2 der
Fassade gekoppelt worden. In dieser Halteposition ist der gesamte
Gestellrahmen 3 über
die Linearantriebe 6 der Schlitten 5 in y-Richtung
versetzbar – wie
in 2.4 gezeigt wird.
In Gleicherweise werden nun die Halteelemente 4.2 und 4.4 versetzt
und schließen
den Bewegungsablauf ab.
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In
den 3.1 bis 3.3 ist der Bewegungsablauf
der Vorrichtung in x-Richtung
auf der Fassadenfläche
mit den verschiedenen Positionen der Halteelemente 4 dargestellt.
In 3.1 ist das Halteelemente 4.1 um
einen Verstellschritt seitwärts
in x-Richtung bewegt und wieder mit dem Befestigungselement 2 der
Fassade kraftschlüssig
gekoppelt worden. In 3.2 ist
das Halteelement 4.2 um einen Verstellschritt in x-Richtung
bewegt und wieder mit dem Befestigungselement 2 der Fassade
gekoppelt worden. In dieser Halteposition ist der gesamte Gestellrahmen 3 über die
Führungen 7 der
einzelnen Rahmenfelder 3.1 in x-Richtung versetzbar – wie in 3.3 dargestellt. In Gleicherweise
werden nun die Halteelemente 4.3 und 4.4 versetzt
und schließen den
seitlichen Bewegungsablauf ab.
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In
den 4.1 bis 4.4 und in den 5.1 bis 5.3 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
auf einer Fassadenfläche
dargestellt, deren Teilflächen 1 jeweils
mit Befestigungselementen 2 am Gebäudekorpus befestigt sind und
die gleichzeitig eine Einformung 2.1 aufweisen, mit der
eine kraftschlüssige
Verbindung mit den Halteelementen 4.1 – 4.4 der Vorrichtung
möglich
ist. Die Koppelelemente 11 der Halteelemente 4 sind
dabei konstruktiv entsprechend der Einformungen 2.1 der
Befestigungselemente 2 der Fassade ausgeführt. Details
dazu sind dazu an Hand der 7 bis 10 dargestellt.
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Ausgehend
von 4.1 ist in den 4.2 bis 4.4 der Bewegungsablauf der Vorrichtung
auf einer Fassadenfläche
mit verschiedenen Positionen der Halteelemente 4 dargestellt.
In 4.2 ist das Halteelemente 4.1 um
einen Verstellschritt in y-Richtung bewegt und wieder mit dem Befestigungselement 2 der
Fassade kraftschlüssig
gekoppelt worden.
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In 4.3 ist das Halteelement 4.3 um
einen Verstellschritt in y-Richtung bewegt und wieder mit dem Befestigungselement 2 der
Fassade gekoppelt worden. In dieser Halteposition ist der gesamte
Gestellrahmen 3 über
die Linearantriebe 6 der Schlitten 5 und Führungen
in y-Richtung versetzbar – wie
in 4.4 dargestellt.
In gleicher Weise werden nun die Halteelemente 4.2 und 4.4 versetzt
und schließen den
Bewegungsablauf in y-Richtung ab.
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In
den 5.1 bis 5.3 ist der Bewegungsablauf
der Vorrichtung in x-Richtung zur Fassadenfläche näher dargestellt. Ausgehend
von 4.1 ist in 5.1 das Halteelement 4.1 um
einen Verstellschritt in x-Richtung bewegt worden. Nach der kraftschlüssigen Kopplung
des Halteelementes 4.1 mit einem Befestigungselement 2 der
Fassade wird das Halteelement 4.2 , wie in 5.2 erkennbar in x-Richtung versetzt
und kraftschlüssig
mit einem Befestigungselement 2 der Fassade gekoppelt.
In dieser Halteposition kann der gesamte Gestellrahmen 3 über die
Führungen 7 aller
Rahmenfelder 3.1 mittels Linearantriebe 6 in x-Richtung
versetzt werden – 5.3 –. In gleicher Weise werden
nun die Halteelemente 4.3 und 4.4 versetzt und
schließen
den Bewegungsablauf in x-Richtung ab.
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In 6.1 und 6.2 ist ein Halteelement 4.1 auf
einer Leitschiene 22 dargestellt, wobei sich das Halteelement 4.1 mittels
Rollkörper 24 auf
der Leitschiene 22 abstützt.
Die Leitschiene 22 weist in regelmäßigen Abständen Querbohrungen 23 auf,
in die ein Koppelelement 11, z.B. ein Bolzen 29,
mittels Antrieb 8 eingeschoben wird und eine formschlüssige Verbindung
zwischen Halteelement 4.1 und Leit schiene 22 herstellt.
Vor dem Umsetzen des Halteelementes 4.1 ist das Koppelelement 11 aus
der Querbohrung 23 heraus zu führen und das Halteelementes 4.1 von
der Leitschiene 22 in z-Richtung mittels Vertikalantrieb
abzuheben. Über
die bereits beschriebenen Antriebe ist das Halteelement 4 in
eine nächste
Halteposition versetzbar und mittels einer Feinmotorik exakt positionierbar.
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In
den 7.1; 8.1; 9.1; 10.1 sind verschiedene Ausführungen
von Halteelementen näher
dargestellt. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen durch ihr Koppelelement 11.
Das Halteelement in 7.1 und 7.2 ist für eine bajonettartige Kopplung mit
den Befestigungselementen 2 der Fassade ausgeführt und
weist dazu einen Horizontalantrieb 9.1 zur Feinpositionierung
auf. Ein Sensor 12.1, z.B. ein Ultraschallsensor, ermittelt
die genauen Positionsdaten für
den exakten Eingriff des Koppelelements 11. Das Koppelelement 11 steht
mit einem Vertikalantrieb 9 in Wirkverbindung und wird
von diesem in eine Eingriffsposition mit dem Befestigungselement 2 der Fassade
gebracht. Ein Endlagensensor 20 signalisiert die Ausführung des
Eingriffs des Koppelelementes 11 und bewirkt ein Verdrehen
desselben mittels eines weiteren Antriebes 10. Dieser Ablauf
stellt somit eine wirksame kraft- und
formschlüssige
Verbindung her.
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In 7.2 ist der vollständige Eingriff
des Koppelelementes 11 in das Befestigungselement 2, das
in 7.3 und 7.4 näher dargestellt ist, realisiert.
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Bei
dem Halteelement in 8.1 ist
das Koppelelement 11 mit einer kegelförmigen Spreizhülse 13 ausgeführt, die
mittels Spreizdorn 14 und Antrieb 10 auseinander
gedrückt
wird und so bei Eingriff in das Befestigungselement 2 eine
kraftschlüssige Verbindung
mit dem Befestigungselement 2 der Fassade herstellt – 8.2. Die Eingriffsbohrung
im Befestigungselement 2, wie in 8.4; 8.3 dargestellt, ist
entsprechend mit einem Kegelsitz ausgestattet.
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Bei
dem Halteelement in 9.1 ist
das Koppelelement 11 ebenfalls mit einer Spreizhülse 15 ausgeführt, die
jedoch an ihrer Mantelfläche
Klauen 16 aufweist, und die bei einer Aufweitung der Spreizhülse 15 mittels
Spreizdorn 14 und bei Eingriff in ein Befestigungselement 2 in
eine eingeformte Nut 17 – 9.4 – eingreifen
und eine kraft- und formschlüssige
Verbindung herstellen. Sensoren 18, 20 geben die
Signale für
den Verriegelungsantrieb 10 und die Information für eine gesicherte
Haltestellung.
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Das
Halteelement in 10.1 und 10.2 weist zur Kopplung mit
dem Befestigungselement 2 der Fassade eine Gewindespindel 21 auf,
die sich nach Feinpositionierung über den Horizontalantrieb 9.1 und
Sensor 8 in das Innengewinde 2.6 des Befestigungselementes 2 – 10.2 und 10.4 – einschraubt und wiederum
eine kraft- und
formschlüssige
Verbindung herstellt. Der Endlagensensor 20 signalisiert den
ausgeführten
Eingriff der Gewindespindel 21 und schaltet den Vertikalantrieb 9 ab.
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In 11 ist ein Ausschnitt der
Vorrichtung an einer Fassade mit Leitschienen 22 auf einer
gekrümmten
Fassadenfläche
dargestellt. Dabei weisen die Halteelemente zusätzlich eine Ausgleichsvorrichtung 25 auf,
um auftretende Zustelldifferenzen auszugleichen.
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In 12 ist eine alternative
Lösung
der Erfindung dargestellt. Diese besteht darin, dass die Halteelemente 31 fest
an den Eckpunkten eines Gestellrahmens 30 angeordnet sind
und dieser Gestellrahmen 30 einen in x- oder y-Richtung
linear verschiebbarer Schlitten 32 aufweist, der wiederum
Träger
eines weiteren dazu in senkrechter Richtung linear und parallel
zur Fassade verschiebbaren Wagens 33 ist, an dem ein weiterer
Rahmen 34 so verbunden ist, dass dieser in einer dritten
Richtung (z-Richtung) senkrecht zur Fassadenfläche verschiebbar ist. An diesem
in z-Richtung bewegbaren Rahmen 34 sind wiederum an den
Eckpunkten Halteelemente 31.1 für einen Kraft- und Formschluss
mit Befestigungselementen 2 der Fassade fest angeordnet.
Die feste Anordnung der Halteelemente 31.1 ist relativ,
da in x-Richtung jeweils eine Feinjustierung für einen Toleranzausgleich vorgesehen
ist. Während
sich die Bewegung der Vorrichtung in x- und y-Richtung stets im gleichen
Abstand zur Fassadenfläche
vollzieht, erfolgt die Bewegung der Vorrichtung in z-Richtung senkrecht
zur Fassade. Die Halteelemente 4 jeweils eines Rahmens 30; 34 befinden
sich stets mit Befestigungselementen 2 der Fassade im Eingriff,
während der
zweite Rahmen mit seinen Halteelementen 4 zunächst von
der Fassadenfläche
in z-Richtung abgehoben und anschließend mittels der Antriebe in
x- oder y-Richtung
bewegt wird. Ist der Verstellweg des Rahmens ausgeführt, werden die
Halteelemente 4 wieder in z-Richtung zu den Befestigungselementen der
Fassade hin bewegt und miteinander in Eingriff gebracht. Die genaue
Positionierung erfolgt mittels einer Feinmotorik. Die Abstände der
Halteelemente 4 des Gestellrahmens 30 und des
Rahmens 34 entsprechen dem ein- oder mehrfachen Raster
der Befestigungspunkte an der Fassade.
-
- 1
- Teilflächen (Fassade)
- 2
- Befestigungselemente
(Fassade)
- 2.1
- Einformung
- 2.2
- Verdrehsicherung
- 2.3
- Dichtung
- 2.4
- Abdeckung
- 2.5
- Druckfeder
- 2.5
- Innengewinde
- 3
- Gestellrahmen
- 3.1
- Rahmenfelder 1 bis 4
- 3.2
- Traversen
- 4
- Halteelemente 4.1 bis 4.4
- 5
- Schlitten
- 6
- Linearantrieb
- 7
- Führungen
- 7.1
- Führungen
- 8
- Linearantrieb
- 9
- Vertikalantrieb
- 9.1
- Horizontalantrieb
- 10
- Linearantrieb
- 11
- Koppelelement
- 12
- Endlagensensor
- 12.1
- Sensor
- 13
- Spreizhülse
- 14
- Spreizdorn
- 15
- Spreizhülse
- 16
- Klauen
- 17
- Quernut
- 18
- Sensor
- 19
- Sensor
- 20
- Endlagensensor
- 21
- Gewindespindel
- 22
- Leitschienen;
Lisenen
- 23
- Querbohrungen
- 24
- Rollkörper
- 25
- Ausgleichsvorrichtung
- 26
-
- 27
- Rahmenelement
(Gebäude)
- 28
- Gewindemutter
- 29
- Verriegelungsbolzen
- 30
- Gestellrahmen
- 31
- Halteelemente
- 31.1
- Halteelemente
- 32
- Schlitten
- 33
- Wagen
- 34
- Rahmen
- 35
- Linearantrieb