-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bewegung von Lasten gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Es
sind Plattformen bekannt, die über eine Hubeinrichtung
gegenüber einer Basis angehoben und abgesenkt werden können.
Handelt es sich beispielsweise bei einer Plattform um die Liegefläche
eines Pflegebettes können unter Umständen Lasten
in einem Bereich von 200 kg bis 600 kg bewegt werden. Bei Plattformen,
wie sie bei Hubtischen, Hebebühnen oder dergleichen Anwendung
finden, müssen unter Umständen noch größere
Lasten bewegt werden. Dafür sind relativ starke Antriebe
notwendig.
-
Bei
einem unkontrollierten Absenken der Plattform kann diese gegen Hindernisse
oder Objekte stoßen. Dadurch können sich darunter
befindende Personen gefährdet oder Gegenstände
beschädigt werden. Bedingt durch das hohe Gewicht der bewegten
Plattform besteht damit die Gefahr von Sach- und Personenschäden.
-
Es
sind Maßnahmen bekannt geworden, die das Einklemmen von
Gegenständen oder Personen unter derartigen Plattformen
verhindern sollen.
-
So
kann beispielsweise der Einklemmschutz über die Messung
des Stromflusses der antreibenden Elektromotoren erfolgen. Die zur
Hubbewegung der Plattform verwendeten Elektromotoren verhalten sich
so, dass sich der Antriebsstrom proportional zum erforderlichen
Drehmoment verändert. Fährt nun die Plattform
gegen ein Hindernis, muss zum Überwinden dieses zusätzlichen
Widerstands das Drehmoment erhöht werden. Infolge dessen
steigt der Strombedarf des Elektromotors. Liegt der Antriebsstrom über
oder unterhalb einer vorgegebenen Stromschwelle, wird die Hubbewegung
gestoppt. Bei diesem Einklemmschutz besteht die Gefahr, dass bei Kollision
mit weichen Hindernissen keine genügend hohe Stromänderung
am Antriebsmotor erfolgt.
-
Ein ähnlicher
Einklemmschutz besteht darin, die aktuelle Drehzahl des Antriebsmotors
mit einer vorgegebenen Drehzahl zu vergleichen.
-
Des
Weiteren sind Klemmschutzleisten bekannt geworden, bei denen zwei
oder mehrere elektrische Leiter getrennt in einem elastisch verformbaren,
elektrisch isolierten Grundkörper, beispielsweise in einer
Leiste aus Kautschuk, untergebracht sind. Durch äußere
Krafteinwirkung verformt sich der Grundkörper und die ursprünglich
getrennten Leiter werden soweit angenähert, dass diese
sich letztlich berühren. Über die dadurch entstehende
elektrische Verbindung kann nun ein elektrischer Strom fließen, der
zur Signalgebung verwendet werden kann. Hier besteht der Nachteil,
dass nur Kräfte an einer Kante bzw. an einer Linie überwacht
werden können.
-
Aus
diesem Grund sind Lösungen vorgeschlagen worden, die auf
Basis von Lichtschranken erfolgen.
-
So
zeigt die
WO 03/088885
A1 ein Krankenhaus- bzw. Pflegebett, dessen verfahrbare
Plattform, also die Liegefläche, in Bezug auf eine Basis
höhenverstellbar gehalten ist. Um Unfallschäden
zu verhindern, wird eine Sicherheitsvorrichtung beschrieben, die
eine Vielzahl von Sende- und Empfängereinheiten aufweist.
Sowohl die Sendeeinheiten als auch die Empfängereinheiten
sind an der Unterseite der Plattform und an der Basis angeordnet
und erzeugen so einen senkrechten Lichtvorhang. Gerät ein
Objekt bei der Abwärtsbewegung der Plattform in den Lichtvorhang,
wird ein Signal ausgelöst, das die Hubbewegung stoppt.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass nur Objekte erkannt
werden können, die zwischen die Rahmenteile der Basis und
dem Rahmenteil der Liegefläche geraten.
-
Es
besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, Hindernisse bzw.
gefährdete Objekte unterhalb einer bewegbaren Plattform
sicher zu erkennen.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
-
Bei
automatischen Bewegungsvorgängen gibt es häufig
gesetzliche Rahmenbedingungen, die eine Hinderniserkennung vorschreiben.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann
diese Anforderung auf einfache Art und Weise erfüllt werden.
-
Unter
Plattform ist im Rahmen der Erfindung ein tragendes Bauteil zu verstehen,
auf der Lasten abgelegt und bewegt werden können. Dabei
ist es selbstverständlich möglich, dass die Plattform
in sich in mehrere Segmente unterteilt sein kann.
-
Unter
einer Basis wird im Rahmen der Erfindung das Teil verstanden, gegenüber
dem die Plattform bewegt wird. Das kann ein Rahmen, ein Gestell oder
aber auch einfach der Boden sein. Sofern die Basis nicht selbst
der Boden ist, kann diese selbstverständlich relativ beweglich
gegenüber dem Boden sein.
-
Unter
einem Lichtfeld wird im Rahmen der Erfindung ein sich über
einen definierten Bereich erstreckender Lichtvorhang verstanden,
der sich erfindungsgemäß in einem Abstand, beispielsweise
etwa parallel, zur Kontur der Plattform, insbesondere zur Kontur
der Unterseite der Plattform, erstreckt, wobei das Lichtfeld, in
Bewegungsrichtung der Plattform gesehen, der Plattform vorgelagert
ist. Das Lichtfeld kann dabei in Abhängigkeit der Lichtleistung
der Sendeeinheit eine bestimmte Höhe aufweisen. D. h.,
das Lichtfeld erstreckt nicht nur zweidimensional mit Länge
und Breite, sondern auch in einer -wenn auch geringen- Höhe
h. Je geringer die Abstrahlungen des Lichtfeldes in seiner Höhe
sind, desto besser sind die Messergebnisse. Unter Licht wird im
Rahmen der Erfindung jedwede elektromagnetische Strahlung verstanden.
-
Erfindungsgemäß wird
zur Kollisionserkennung ein Lichtfeld geschaffen, das eine sich
unterhalb der Plattform befindende Ebene bildet, die gleichzeitig
mit der Plattform in Bewegungsrichtung geführt wird. Zusammen
mit der Bewegung der Plattform bildet das Lichtfeld einen Bewegungsraum
ab. Die sich im Bewegungsraum befindenden Objekte oder Hindernisse
werden in Abhängigkeit vom Bewegungsfortschritt und von
der Bewegungsgeschwindigkeit früher oder später
die Ebene des Lichtfeldes schneiden, und zwar bevor das Hindernis
mit der Plattform selbst in Kontakt gerät. Unter der Voraussetzung,
dass die so geschnittenen Hindernisse nicht vollständig
transparent sind, wird beim Schneiden bzw. bei der Kollision der
Lichtfeldebene die Lichtleistung des Lichtfelds beeinflusst. Diese Änderung
der Lichtleistung kann an der Empfängereinheit gemessen
und zur Kollisionserkennung verwendet werden. Es handelt sich dabei
erfindungsgemäß um eine berührungsfreie
Messtechnik, die dem Hindernis oder dem Objekt selbst keinen mechanischen
Schaden zufügen kann. Da sich das Lichtfeld horizontal
unterhalb der Plattform erstreckt, werden nicht nur Randbereiche,
wie im Stand der Technik beschrieben, sondern auch Hindernisse unterhalb
der Plattform sicher erkannt. Aus Komfortgründen soll die
Hinderniserkennung möglichst randscharf erfolgen, um Fehldetektionen
zu vermeiden. Personen oder Gegenstände, die sich in der
Nähe, aber nicht unmittelbar im Bewegungsraum der Plattform
befinden, werden durch die horizontale Ausrichtung des Lichtfeldes
nicht erkannt. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße
Lösung kostengünstig und lässt sich bei
nahezu jedem Bett mit Höhenverstellung nachrüsten.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform kann das Lichtfeld durch
einen Sendelichtleiter erzeugt werden. Um Änderungen in
der Lichtleistung registrieren zu können, kann der Empfänger
als Empfängerlichtleiter ausgebildet sein. Sowohl Sende-
als auch Empfängerlichtleiter sind Linienlichtleiter. Darunter
wird ein sich über eine definierte Länge erstreckender
Lichtleiter verstanden, der über nahezu seine gesamte Länge
Licht abstrahlt. Zur Erzeugung des Lichtfeldes wird das Licht, beispielsweise
einer Leuchtdiode, in einen Sendelichtleiter geschickt. Dieser kann
beispielsweise ein runder Plexiglasstab sein. Auf einer Seite des
Sendelichtleiters befindet sich eine reflektive Struktur, die das
eingestrahlte Licht vorzugsweise in Richtung des Empfangslichtleiters
reflektiert. Der Empfangslichtleiter empfängt das vom Sendelichtleiter
ausgesandte Licht. Das auftreffende Licht wird hierbei auf die reflektive
Struktur des Empfangslichtleiters gestreut und von dort mindestens
teilweise zu einer am Ende des Empfangslichtleiters angeordneten
Photodiode reflektiert. Dieses Prinzip geht aus der
DE 10 2004 011 780 A1 hervor.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können der Sendelichtleiter
und der Empfangslichtleiter jeweils an der rechten und an der linken
Längsseite der Plattform angeordnet sein. Vorteilhaft an
dieser Anordnung ist der geringe Abstand zwischen der Sendeeinheit
und der Empfangseinheit, wodurch eine nur geringe Abstrahlung auftritt und
ein homogenes Lichtfeld erzeugt werden kann.
-
Denkbar
ist allerdings auch eine Anordnung der Linienlichtleiter an den
Querseiten der Plattform. Ebenfalls möglich ist eine Kombination
der Anordnung von Linienlichtleitern an den Längs- und
den Querseiten. Wichtig ist nur, dass das erzeugte Lichtfeld unterhalb
der Plattform erzeugt wird, damit ein der Bewegung der Plattform
vorgeschaltetes Lichtfeld vorhanden ist.
-
Um
Kollisionen zu detektieren, kann der Empfänger so ausgebildet
sein, dass er die Änderung der Lichtleistung erfasst. Die
Auswertung des Lichtfelds erfolgt so, dass nur Änderungen
in der Lichtleistung registriert werden. In das Lichtfeld hineinragende
Teile, wie beispielsweise Teile der Hubsäulen oder des
Plattformantriebs, können so ausgeblendet werden. Durch
die diffuse Abstrahlung des Lichts aus den Linienlichtleitern wird
eine Abschattung hinter hineinragende Bereiche weitgehend minimiert.
Bewegt sich die Plattform nach unten, läuft das Lichtfeld
dieser Bewegung voran. Die sich im Bewegungsraum der Plattform befindenden
Personen oder Sachgegenstände werden daher zuerst mit dem Lichtfeld
zusammenstoßen. Bei Kollision mit dem Lichtfeld wird im
Empfänger eine Änderung der Leuchtleistung registriert.
Wird bei Bewegung der Plattform eine wesentliche Änderung
der Leuchtleistung registriert, wird eine bevorstehende Kollision
der Plattform mit einer darunter befindlichen Person oder einem
Gegenstand angenommen. In diesem Fall wird die Plattform angehalten.
Die Plattform kann nach dem Anhalten eine kurze Wegstrecke nach oben
bewegt werden, um den Gegenstand oder die Person gefahrlos zu entfernen.
-
Vorzugsweise
kann die Sicherheitsvorrichtung ein Steuergerät umfassen,
an das die Sende- und/oder Empfangslichtleiter angeschlossen sind. Die
Informationsverarbeitung erfolgt zentral über das Steuergerät,
das einen Mikrokontroller umfassen kann. Die Aktivierung dieses
Systems erfolgt extern durch ein Zentralsystem, das alle Befehle
einer Bedieneinheit verarbeitet. Nach Aktivierung des Systems wird
zwischen dem Sende- und Empfängerlichtleiter ein Lichtfeld
aufgebaut. Sowohl Sender als auch Empfänger erzeugen jeweils
ein Signal, die im Steuergerät miteinander verglichen werden.
Das Signal des Empfängers wird zur Kompensation des vom Senders übermittelten
Signals verwendet. Über die benötigte Leuchtstärke
am Empfänger kann indirekt die Lichtleistung des Lichtfelds
bestimmt werden. Nach einem initialen Einregelvorgang kann die Kollisionserkennung
aktiviert werden.
-
Ein
bevorzugtes Verfahren zur Steuerung einer Sicherheitsvorrichtung
für eine erfindungsgemäße Plattform ist
den Ansprüchen 7 bis 11 zu entnehmen. Dabei ist vorgesehen,
dass bei einer Hubbewegung der Plattform das sich in einem Abstand
etwa parallel zur Kontur der Unterseite der Plattform erstreckende
Lichtfeld mit einem gefährdeten Objekt unterhalb der Plattform
kontaktiert, wobei die Änderung der Lichtleistung am Empfangslichtleiter
gemessen wird.
-
Im
Weiteren kann die gemessene Änderung der Lichtleistung
in einem Steuergerät ausgewertet und mit einem vorgegebenen
Vergleichswert verglichen werden. Bei Überschreitung des
Vergleichswerts gibt das Steuergerät ein Signal zum Stoppen der
Hubbewegung der Hubsäulen aus.
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden
anhand des in der Zeichnung dargestellten Pflegebettes näher
erläutert. Dabei zeigen:
-
1 ein
Pflegebett in einer perspektivischen Ansicht schräg von
vorne,
-
2a eine
schematische Frontansicht des in 1 dargestellten
Pflegebettes,
-
2b eine
schematische Seitenansicht des in 1 dargestellten
Pflegebettes,
-
3 eine
schematische Darstellung des Lichtfelds an der Unterseite der Liegefläche
sowie
-
4 ein
Schema der Informationsverarbeitung.
-
1 zeigt
ein Pflegebett 1 mit einem Basisteil 2 und in
Bezug auf das Basisteil 2 mit einer bewegbaren Liegefläche 3.
Die Liegefläche 3 lässt sich über
eine Hubvorrichtung 4 gemäß Pfeilrichtung
A auf- und abbewegen. Die Hubvorrichtung 4 umfasst zwei
kopfseitige Hubsäulen 5 und 6 sowie zwei
fußseitige Hubsäulen 7 und 8.
Die kopfseitigen Hubsäulen 5 und 6 sind
durch ein Querelement 9 miteinander verbunden, das auch
den Elektroantrieb aufnimmt. Der nicht dargestellte Elektroantrieb
treibt die in den Hubsäulen angeordneten Hubspindeln an.
Gleichermaßen funktioniert der Antrieb der beiden fußseitigen Hubsäulen 7 und 8.
Auch hier ist ein Querelement 10 vorgesehen, das einen
Elektroantrieb aufnimmt.
-
Das
Basisteil 2 weist einen rechteckigen Rahmenkörper 11 auf,
der Aufnahmen 12 für die Hubsäulen 5 bis 8 sowie
Aufnahmen 13 für Rollen 14 aufweist.
An den fußseitigen Rollen 14 sind Feststellvorrichtungen 15 angebracht,
um ein ungewolltes Wegrollen des Pflegebettes 1 zu verhindern.
-
Die
Liegefläche 3 weist ebenfalls ein rechteckiges
Rahmenteil 16 auf, das mit den Querelementen 9 und 10 fest
verbunden ist. Im Kopfbereich der Liegefläche 3 ist
ein bewegbares Kopfteil 17 und ein bewegbares Fußteil 18 befestigt.
Sowohl das Kopfteil 17 als auch das Fußteil 18 werden über
einen Liegeflächenantrieb 19 bewegt.
-
Zwischen
dem Rahmen 16 der Liegefläche 3 und dem
Rahmen 11 des Basisteils 2 ist eine Steuereinheit 20 angeordnet,
die die in eine Bedieneinheit 21 eingegebenen Befehle in
Bewegungen der jeweiligen Bettteile verarbeitet.
-
Wie
aus den 2a, 2b sowie 3 hervorgeht,
erstreckt sich ein Lichtfeld 22 in einem geringen Abstand
a zur Unterseite 3c der Liegefläche 3 über
nahezu deren gesamte Erstreckung. Um ein möglichst homogenes
Lichtfeld 22 zu erzeugen, wird in der bevorzugten Ausführungsform
sowohl an den Längsseiten 3a als auch an den Querseiten 3b der Liegefläche 3 ein
Lichtfeld erzeugt. Dazu ist unterhalb der linken Längsseite
der Liegefläche 3 ein Sendelichtleiter 23 über
nahezu die gesamte linke Längsseite angeordnet. Der korrespondierende
Empfangslichtleiter 24 erstreckt sich ebenfalls über
die gesamte Länge der Liegefläche 3 und
zwar auf der rechten Seite. Gleichermaßen ist an der fußseitigen
Querseite der Liegefläche 3 ein Sendelichtleiter 25 angeordnet,
der in Richtung des kopfseitig unter der Querseite der Liegefläche 3 angeordneten
Empfangslichtleiter 26 abstrahlt.
-
Für
die Erfindung bleibt es dabei unerheblich, ob Sende- oder Empfangslichtleiter
auf der rechten oder linken Längsseite bzw. kopfseitig
oder fußseitig angeordnet sind. Wichtig ist, dass mit den
Sendelichtleitern ein homogener Lichtvorhang erzeugt wird, der sich
in etwa parallel unterhalb der Liegefläche 3 erstreckt.
Insbesondere aus den 2a und 2b wird
deutlich, dass, wenn sich ein Hindernis H unterhalb der Liegefläche 3 befindet,
dieses zunächst mit dem Lichtfeld 22 in Kontakt
kommt. Die dadurch hervorgerufene und an den Empfangslichtleitern 24 und 26 gemessene Änderung
der Lichtleistung wird im Steuergerät ausgewertet. Überschreitet die Änderung
der Lichtleistung einen definierten Wert, wird der Befehl zum Stoppen
der Hubbewegung der Hubsäulen 5 bis 8 gegeben.
-
4 zeigt
das Schema in der Informationsverarbeitung, wobei das Signal S2
zur Kompensation des vom Sendelichtleiters 23 übermittelten
empfangenen Signals S1 verwendet wird. Über die benötigte Leuchtstärke
am Empfänger 24 kann direkt die Leuchtleistung
des Lichtfeldes bestimmt werden. Nach einem initialen Einregelvorgang
kann die Kollisionserkennung aktiviert werden. Bis zur Deaktivierung
wird beständig die Lichtleistung gemessen. Wird eine wesentliche
Veränderung der Lichtleistung im Steuergerät 20 registriert,
wird an das Zentralsystem 27 und von da aus an die Elektroantriebe
der kopfseitigen und fußseitigen Hubsäulen eine
Kollisionswarnung ausgegeben. Die Antriebe und somit der Bewegungsvorgang
werden gestoppt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 03/088885
A1 [0009]
- - DE 102004011780 A1 [0018]