DE102009021316A1

DE102009021316A1 - Personenaufnahmevorrichtung, kinematische Kette und Verfahren zum Aufnehmen und Befördern einer Person, sowie deren Verwendung

Info

Publication number: DE102009021316A1
Application number: DE102009021316A
Authority: DE
Inventors: Johann Zeilhofer
Original assignee: Zeilhofer Handhabungstechnik & Co KG GmbH; ZEILHOFER HANDHABUNGSTECHNIK G
Current assignee: Zeilhofer Handhabungstechnik & Co KG GmbH; ZEILHOFER HANDHABUNGSTECHNIK G
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2010-11-25
Also published as: DE202009018483U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Personenaufnahmevorrichtung zur Aufnahme und Beförderung einer Person von außerhalb hin zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie liegenden Ort, wobei die Personenaufnahmevorrichtung eine kinematische Kette bildet, die wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad und einen ersten Rotationsfreiheitsgrad aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass die kinematische Kette wenigstens einen weiteren Rotationsfreiheitsgrad aufweist. Zudem betrifft die Erfindung eine Kinematische Kette mit: einem freien Ende und einer feststehenden Führung, zwischen denen ein in zwei horizontalen Richtungen verfahrbares 2-Achsgelenk, ein in einer Drehrichtung um eine vertikale Achse drehbares erstes Drehgelenk, ein in vertikaler Richtung verfahrbares Teleskopgelenk, ein in einer der zwei horizontalen Richtungen verfahrbares Lineargelenk und ein um eine horizontale Achse drehbares zweites Drehgelenk vier Translationsfreiheitsgrade und zwei Rotationsfreiheitsgrade der kinematischen Kette bilden, wobei ein Sitz das freie Ende bildet und ausgelegt ist, eine Personen aufzunehmen und zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie liegenden Ort zu befördern, sowie ein Verfahren zum Aufnehmen einer Person und Befördern der Person mit einer eine kinematische Kette bildende Personenaufnahmevorrichtung zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie liegenden Ort, durch Bewegen der kinematischen Kette in wenigstens einem Translationsfreiheitsgrad und einem Rotationsfreiheitsgrad, gekennzeichnet durch ein Bewegen der kinematischen Kette in einem weiteren Rotationsfreiheitsgrad, und eine Verwendung derselben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Personenaufnahmevorrichtung, eine kinematische Kette und ein Verfahren zum Aufnehmen und Befördern einer Person, sowie deren Verwendung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Personenaufnahmevorrichtung eine kinematische Kette und ein Verfahren zur Aufnahme und Beförderung einer Person zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie liegenden Ort, wobei eine kinematische Kette mit wenigstens einem Translationsfreiheitsgrad und einem ersten Rotationsfreiheitsgrad zum Einsatz kommt.
Die DE 693 01 509 T2 offenbart eine Sitzvorrichtung mit einem beweglichen Sitz, auf dem ein Arbeiter während der Montage von Teilen in einer Auto-Karosserie sitzen kann. Die Auto-Karosserie wird in einer Montagelinie gefördert. Oberhalb der Montagelinie ist ein Paar von Führungs-Schienen an einer Decke befestigt. An den Führungs-Schienen sind zwei Glieder angeordnet, die eine Bewegung in zwei horizontale aufeinander senkrecht stehende Richtungen ermöglicht. Unter dem zweiten Glied ist ein Hebe-Glied vorgesehen, das durch einen Pneumatikzylinder in vertikaler Richtung bewegt werden kann. Unter dem Hebe-Glied erstreckt sich ein Gehänge-Arm entlang eines im wesentlichen halbkreisförmigen Bogens. An einem unteren Endabschnitt des Gehänge-Arms ist ein Sitz-Glied angebracht, das es einem Arbeiter ermöglicht darauf zu sitzt. Das Sitz-Glied ist um eine vertikale Achse drehbar und höhenverstellbar. Der Sitz tritt durch eine seitliche Öffnung der Auto-Karosserie in den Innenraum derselben ein.
Das Gebrauchsmuster DE 20 2005 020 066 U1 offenbart eine Sitzvorrichtung mit einem etwa C-förmigen Bügel, der an einem oberen Bereich eine Aufhängeeinrichtung für eine Deckenaufhängung und an einem unteren Bereich einen Sitz für eine Person aufweist. Der C-förmige Bügel weist eine vertikale Führungssäule auf, an welcher ein horizontaler Tragarm höhenverstellbar und arretierbar angeordnet ist. Am Tragarm ist ferner der Sitz horizontal verschiebbar angeordnet. Die Aufhängeeinrichtung umfasst eine Anordnung zweier verfahrbarer Schienenführung, welche zueinander senkrecht stehen, und ein Drehgelenk, um den Bügel daran drehbar zu lagern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Personenaufnahmevorrichtung, eine kinematische Kette und ein Verfahren zum Aufnehmen einer Person und Befördern der Person zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie liegenden Ort, sowie deren Verwendung bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Varianten und bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Personenaufnahmevorrichtung zur Aufnahme und Beförderung einer Person von außerhalb hin zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie liegenden Ort, bildet eine kinematische Kette, die wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad und einen ersten Rotationsfreiheitsgrad aufweist, wobei die kinematische Kette wenigstens einen weiteren Rotationsfreiheitsgrad aufweist.
Eine kinematische Kette ist im vorliegenden Zusammenhang ein System aus starren Körpern, die durch Gelenke verbunden sind. Die Gelenke können dabei unterschiedliche Freiheitsgrade aufweisen. Eine kinematische Kette kann aus mindestens drei Gliedern bzw. Körpern bestehen, die über Gelenke miteinander verbunden sind. Zu den Gliedern kann ein feststehendes Gestell zählen.
Bei Gelenken beschreibt der Freiheitsgrad im Allgemeinen die Anzahl und Art der möglichen Bewegungen beschreiben, die das Gelenk ausführen kann. Dabei können im dreidimensionalen Raum sechs möglichen Bewegungsfreiheiten des Körpers zur Verfügung stehen. Innerhalb eines Gelenks können maximal fünf Freiheiten verwirklicht sein.
Die erfindungsgemäße Personenaufnahmevorrichtung kann durch seinen weiteren Rotationsfreiheitsgrad eine große Beweglichkeit erreichen. Sie kann variabel und flexibel eingesetzt werden, mehr Komfort für einen Arbeiter bietet und in verschieden geformte Öffnungen eintreten.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung weist die kinematische Kette wenigstens sechs Freiheitsgrade auf. Die sechs Freiheitsgrade umfassen insbesondere vier Translationsfreiheitsgrade, von denen drei orthogonal sind, und zwei orthogonale Rotationsfreiheitsgrade.
Die Translationsfreiheitsgrade sind orthogonal, wenn deren Bewegungsachsen oder Verfahrrichtungen senkrecht aufeinander stehen, d. h. einen 90° Winkel einschließen. Die Rotationsfreiheitsgrade sind orthogonal, wenn deren Drehachsen senkrecht aufeinander stehen, d. h. einen 90° Winkel einschließen.
Translations- und Rotationsfreiheitsgrade können auch parallel sein, und zwar dann, wenn deren Bewegungsachsen oder Verfahrrichtungen parallel zueinander sind. Rotationsfreiheitsgrade sind parallel, wenn ihre Drehachsen parallel sind. Die Personenaufnahmevorrichtung kann drei orthogonale Translationsfreiheitsgrade und einen vierten Translationsfreiheitsgrad umfassen, der parallel zu einem der drei orthogonalen ist.
Die Personenaufnahmevorrichtung kann keine parallelen Rotationsfreiheitsgrade umfassen.
Es können auch drei Translationsfreiheitsgrade, drei Rotationsfreiheitsgrade oder mehr Translations- und Rotationsfreiheitsgrade vorgesehen sein. Vorzugsweise können ”grobe” Freiheitsgraden für weite Verfahrwege oder Drehung und ”feine” Freiheitsgrade für kleine Verfahrwege und Drehungen der kinematischen Kette vorgesehen sein.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung bildet ein mit einem ersten Rotationsgelenk gekoppelter Sitz das Ende einer offenen kinematischen Kette, wobei das erste Rotationsgelenk den wenigstens einen weiteren Rotationsfreiheitsgrad aufweist.
Der Sitz ist eine Vorrichtung, die ausgelegt ist eine Person aufzunehmen. Der Sitz kann mehrteilig oder einteilig gebildet sein und eine Sitzfläche und eine Rückenlehne umfassen. Ferner kann der Sitz z. B. Armlehnen, eine Kopfstütze, einen Sicherheitsgurt, Fußstützen oder dergleichen umfassen. Der Sitz ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Person darauf aufrecht sitzen und/oder zurückgelehnt sitzen und/oder seitlich liegen und/oder bäuchlings liegen und/oder in Rückenlage liegen und/oder stehen kann.
Ein Vorteil eines solchen Sitzes liegt im höheren Komfort für die Person, die auf dem Sitz aufgenommen und zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie liegenden Ort befördert wird. Die Person kann so leichter von außerhalb zu dem Ort auch durch schmale und/oder niedrige Öffnungen der Fahrzeugkarosserie befördert werden. Das erfindungsgemäße Aufnehmen der Person auf dem Sitz ermöglicht der Person Montage- und/oder Inspektionsarbeiten oder dergleichen z. B. innerhalb einer engen Fahrzeugkarosserie oder dergleichen zu erledigen, ohne beispielsweise eine unnatürliche oder unbequeme Haltung einnehmen zu müssen.
Neben dem ersten Rotationsgelenk kann wenigstens ein weiteres Gelenk vorgesehen sein, das den ersten Rotationsfreiheitsgrad und/oder weitere Freiheitsgrade, insbesondere Translationsfreiheitsgrade, aufweist. Der erste Rotationsfreiheitsgrad und der weitere Rotationsfreiheitsgrad können orthogonal ausgelegt sein.
Es gibt im vorliegenden Zusammenhang außerdem verschiedene Typen von kinematischen Ketten:

1) geschlossene kinematische Ketten, bei denen die Glieder und Gelenke eine geschlossen Ringartige Struktur bilden,
2) offene kinematische Ketten, bei denen ein Glied am anderen über je ein Gelenk verbunden bzw. gekoppelt ist, wobei die kinematisch Kette an einem Ende ein feststehendes Gestell aufweist und am anderen Ende frei beweglich ist,
3) offen verzweigte kinematische Ketten, bei denen einerseits eine geschlossene kinematische Kette vorliegt und an einem Gelenk eine weitere offene kinematische Kette gekoppelt ist, und
4) geschlossen verzweigte kinematische Ketten, bei denen mehrere geschlossene kinematische Ketten miteinander gekoppelt vorliegen.

Die Personenaufnahmevorrichtung kann alternativ zur offenen kinematischen Kette auch eine geschlossene, eine offen verzweigte oder eine geschlossen verzweigte kinematische Kette bilden.
Ein Vorteil offener kinematischer Ketten liegt in der einfachen, platzsparenden und günstigen Implementierung mit wenig Gliedern und Gelenken gegenüber geschlossenen kinematischen Ketten.
Ein Vorteil geschlossener kinematischer Ketten, beispielsweise Hexapoden oder dergleichen, liegt in deren höheren Tragkraft und höheren Positioniergenauigkeit gegenüber offenen kinematischen Ketten.
Offen verzweigte kinematische Ketten können Vorteile von offenen und geschlossenen kinematischen Ketten vereinen.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist das erste Rotationsgelenk mit einem Linearsystem gekoppelt, wobei das Linearsystem den wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad aufweist.
Die kinematische Kette kann vier Translationsfreiheitsgrade aufweisen, von denen drei orthogonal sind. Der vierte Translationsfreiheitsgrad kann parallel zu einem der drei orthogonalen sein und durch das Linearsystem implementiert werden.
Das Linearsystem umfasst z. B. eine Scherenmechanik, eine Teleskopmechanik, wie z. B. einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, ein Schienensystem, oder dergleichen.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist das Linearsystem mit einem Ausleger gekoppelt, der den wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad aufweist.
Das Linearsystem und der Ausleger können jeweils wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad aufweisen, die orthogonal zueinander sind. Dadurch kann mit wenig Gelenken eine flexible und variable Personenaufnahmevorrichtung implementiert werden.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist der Ausleger über ein zweites Rotationsgelenk an einem Wagen angeordnet, wobei das zweite Rotationsgelenk den ersten Rotationsfreiheitsgrad aufweist.
Das zweite Rotationsgelenk kann mehrere Rotations- und/oder Translationsfreiheitsgrade aufweisen. Dadurch können weitere Gelenke eingespart werden.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist der Wagen gelenkig so mit einer feststehenden Führung gekoppelt, dass er den wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad aufweist.
Die feststehende Führung kann allgemein ein feststehendes Gestell einer kinematischen Kette bilden, mit dem der Wagen gelenkig gekoppelt ist.
Ist kein weiteres Glied zwischen der feststehenden Führung und dem Ende der kinematischen Kette, d. h. dem Sitz, mit der kinematischen Kette so gekoppelt, dass eine geschlossene Struktur entsteht, so bilden die feststehende Führung, der Wagen, das zweite Rotationsgelenk, der Ausleger, das Linearsystem, das erste Rotationsgelenk und der Sitz eine offene kinematische Kette, die die vorgenannten Vorteile mit sich bringen kann.
Durch wenigsten ein weiteres mit der kinematischen Kette gekoppeltes Glied und/oder wenigstens ein weiteres Gelenk kann eine geschlossene, offen verzweigte oder geschlossen verzweigte kinematische Kette entstehen, die die vorgenannten Vorteile mit sich bringt.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung umfasst der Sitz einen Sensor.
Der Sensor kann aktive oder passive Messaufnehmer umfassen und ist im Allgemeinen ein resistiver, induktiver, kapazitiver, piezoelektrischer, optoelektronischer, elektrochemischer oder temperaturabhängiger Sensor oder dergleichen. Der Sensor kann in oder an der Sitzfläche, der Rückenlehne, der Armlehnen, der Kopfstütze, dem Sicherheitsgurt, den Fußstützen oder an einer anderen Stelle angeordnet sein. Durch eine Interaktion, insbesondere einer Bewegung, der auf dem Sitz aufgenommen Person mit dem Sensor kann eine aktive oder passive Bewegung eines der Gelenke und/oder Glieder, wie z. B. das erste oder zweite Rotationsgelenk, der Ausleger, das Linearsystem, der Wagen oder dergleichen, gesteuert werden.
Eine aktive Bewegung der Gelenke und/oder Glieder kann durch eine Elektromotor, eine Hydraulik, Pneumatik oder dergleichen hervorgerufen werden. Eine passive Bewegung der Gelenke und/oder Glieder kann beispielsweise durch die Person hergerufen werden.
Ein Vorteil eines solchen Sensors liegt in höherem Komfort für die auf dem Sitz aufgenommene Person. Sie kann beispielsweise durch eine kleine Bewegung, Haltung oder Gewichtsverlagerung auf dem Sitz intuitiv eine Bewegung der kinematischen Kette steuern.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist das Linearsystem als Scherenmechanik ausgebildet.
Eine Scherenmechanik ist eine beispielsweise von Hebebühnen her bekannte ”Ziehharmonika-artige” in einer Richtung ausfahrbare Struktur aus sich überkreuzenden und miteinander gelenkig gekoppelten Scherenelementen.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist eine Arretierung zum Einhängen der Personenaufnahmevorrichtung an eine beförderte Fahrzeugkarosserie vorgesehen, sodass beide gemeinsam bewegbar sind.
Fahrzeugkarosserien können in Forderanlagen, beispielweise zwischen verschiedenen Montagestellen, befördert werden. Um das Arbeiten innerhalb einer gerade beförderten Fahrzeugkarosserie mit der Personenaufnahmevorrichtung zu erleichtern, kann eine Arretierung vorgesehen sein, die die Personenaufnahmevorrichtung mit der beförderten Fahrzeugkarosserie vorübergehend so verbindet, dass wie synchron mitführt wird. Die Arretierung verhindert, dass die Fahrzeugkarosserie vorübergehend den relativen Abstand zur Personenaufnahmevorrichtung verändert.
Eine erfindungsgemäße kinematische Kette hat eine freies Ende und eine feststehende Führung, zwischen denen ein in zwei horizontalen Richtungen verfahrbares 2-Achsgelenk, ein in einer Drehrichtung um eine vertikale Achse drehbares erstes Drehgelenk, ein in vertikaler Richtung verfahrbares Teleskopgelenk, ein in einer der zwei horizontalen Richtungen verfahrbares Lineargelenk und ein um eine horizontale Achse drehbares zweites Drehgelenk vier Translationsfreiheitsgrade und zwei Rotationsfreiheitsgrade der kinematischen Kette bilden, wobei ein Sitz das freie Ende bildet und ausgelegt ist, eine Personen aufzunehmen und zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie liegenden Ort zu befördern.
Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Person aufgenommen und mit einer eine kinematische Kette bildenden Personenaufnahmevorrichtung zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie liegenden Ort bewegt, in dem die kinematische Kette in wenigstens einem Translationsfreiheitsgrad und einem ersten Rotationsfreiheitsgrad bewegt wird, wobei die kinematische Kette in einem weiteren Rotationsfreiheitsgrad bewegt wird.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung wird ein Sitz an einem Ende der kinematischen Kette in einer ersten horizontalen Verfahrrichtung zwischen zwei in einer Fertigungsstraße hintereinander angeordnete Fahrzeugkarosserien so positioniert, dass der Sitz parallel versetzt und zwischen dem Heck der ersten Fahrzeugkarosserie und der Front der dahinter befindlichen zweiten Fahrzeugkarosserie angeordnet ist.
Anschließend wird der Sitz in einer zur ersten horizontalen Verfahrrichtung senkrechten zweiten horizontalen Verfahrrichtung zwischen die erste und die zweite Fahrzeugkarosserie verfahren.
Danach wird die Person auf einem Sitz der Personenaufnahmevorrichtung aufgenommen und der Sitz durch den weiteren Rotationsfreiheitsgrad gedreht. Danach wird die Personenaufnahmevorrichtung in einer vertikalen Verfahrrichtung verfahren.
Anschließend aktiviert die Person einen Sensor im Sitz, der die Bewegung der Personenaufnahmevorrichtung in einem weiteren Rotationsfreiheitsgrad steuert, und die Person wird durch eine Hecköffnung der Fahrzeugkarosserie zu einem Ort innerhalb der Fahrzeugkarosserie befördert.
Die erfindungsgemäße Personenaufnahmevorrichtung oder die erfindungsgemäße kinematische Kette wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer mit einem Förderband geförderten Fahrzeugkarosserie erfindungsgemäß verwendet.
Nachstehend werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1A–1C eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Personenaufnahmevorrichtung
1D eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Personenaufnahmevorrichtung
2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen kinematischen Kette
3A–3D schematische Ansichten erfindungsgemäßer kinematischer Ketten
4 eine perspektivische Ansicht eines Sitzvorrichtung aus dem Stand der Technik
1A zeigt eine Personenaufnahmevorrichtung 100 mit: einem Sitz 102, eine am Sitz 102 angeordnete Scherenmechanik 104 in Rückzugsstellung, einem an der Scherenmechanik 104 angeordneten Ausleger 106, einem am Ausleger 106 angeordneten Wagen 108, einem ersten Schienenpaar 110 und einen zweiten Schienenpaar 112. Die zwei Schienenpaare 110, 112 sind oberhalb einer ersten 114 und zweiten Autokarosserie 116 (Anzahl beispielhaft) angeordnet.
Der Pfeil 118 gibt eine Orientierungsrichtung im dreidimensionalen Raum und wird im folgenden als X-Richtung bezeichnet. Der Pfeil 120 gibt eine weitere zur X-Richtung orthogonale Orientierungsrichtung im dreidimensionalen Raum und wird im folgenden als Y-Richtung bezeichnet.
Der Wagen 108 ist entlang des ersten Schienenpaars 110 in Y-Richtung verfahrbar. Das erste Schienenpaar 110 ist wiederum entlang des zweiten Schienenpaars 112 in X-Richtung verfahrbar. Das zweite Schienenpaar 112 ist feststehend und definiert ein feststehendes Gestell einer kinematischen Kette 122. Der Ausleger 106 ist in einer zur X- und Y-Richtung orthogonalen Richtung (im folgenden als Z-Richtung bezeichnet) durch einen Hydraulikzylinder oder ähnliches verfahrbar. Außerdem ist der Ausleger 106 um eine in Z-Richtung verlaufende Drehachse drehbar am Wagen 108 gelagert.
An einem dem Wagen 108 gegenüberliegenden Ende des Auslegers 106 ist die Scherenmechanik 104 ausfahrbar angeordnet. Am ausfahrbaren Ende der Scherenmechanik 104 ist der Sitz 102 in einer in 1 gezeigten Ausgangsstellung angeordnet. Dadurch definiert die Personenaufnahmevorrichtung 100 die kinematische Kette 122 ausgehend von dem feststehenden zweiten Schienenpaar bis hin zu deren beweglichen Ende, das der Sitz 102 bildet.
In der Ausgangsstellung ist der Sitz 102 seitlich von der ersten Autokarosserie 114 versetzt angeordnet und eine Rückenlehne 124 des Sitzes 102 weist zur linken Seite der ersten Autokarosserie 114. Diese Ausgangsstellung tritt dann auf, wenn Autokarosserien in Serie unter dem feststehenden zweiten Schienenpaar 112 hinweg in X-Richtung gefördert werden.
Aus der Ausgangsstellung heraus wird das erste Schienenpaar 110 entlang der X-Richtung so verfahren, d. h. die Personenaufnahmevorrichtung 100 verführt in X-Richtung, dass der Sitz 102 zwischen das Heck der ersten Autokarosserie 114 und der Front der zweiten Autokarosserie 116 zum Stehen kommt. Die gestrichelten Linien 126 zeigen einen Zielbereich an, in den die Personenaufnahmevorrichtung 100 den Sitz 102 in einem ersten Schritt verfahren soll. Ein Monteur kann nun auf dem Sitz 102 platz nehmen.
1B zeigt den Sitz 102, der im Vergleich zu 1A um 90° gedrehten und in den Zielbereich 126 verfahren ist. Der Sitz 102 ist weiterhin seitlich zu den Autokarosserien 114, 116 versetzt. Die Rückenlehne 124 weist in der in 1B gezeigten Anordnung zum Heck der ersten Autokarosserie 114.
1C zeigt den im Vergleich zu 1B in Y-Richtung verfahrenen Sitz 102. Die Rückenlehne 124 weist weiterhin zum Heck der ersten Autokarosserie 114, liegt nun jedoch etwa mittig des Hecks und gegenüber einer Hecköffnung 128. Der auf dem Sitz 102 sitzende Monteur ist in 1A bis 1C nicht gezeigt.
1D zeigt eine Seitenansicht der in 1A–1C veranschaulichten Anordnung. In dieser Seitensicht ist eine Kopfstütze 130 und eine Drehachse 132 des Sitzes sichtbar. Außerdem sind in 1D die Scherenmechanik 104 (bereits etwas ausgefahren) mit den Scherenelementen 134 und die Unterkante 136 der Personenaufnahmevorrichtung 100 gezeigt.
Die Scherenmechanik 104 soll in einem in 1D gezeigten Schritt in X-Richtung in die Hecköffnung 128 der ersten Autokarosserie 114 verfahren. Dies wird dadurch möglich, dass der Sitz 102 samt Scherenmechanik 104 zunächst vom Hydraulikzylinder im Ausleger 106 in Z-Richtung angehoben wird, sodass die Unterkante 136 der Personenaufnahmevorrichtung 100 in Z-Richtung höher liegt als eine Unterkante der Hecköffnung 128. Anschließend lehnt sich der in 1D nicht gezeigt Monteur so gegen die Kopfstütze 130 des Sitzes 102, dass ein darin eingebauter Drucksensor (in 1D nicht gezeigt) erfasst, dass ein Schwenken des Sitzes um die Drehachse 132 erforderlich ist. Die effektive Höhenausdehnung des Sitzes 102 mit dem darauf sitzenden Monteurs verringert sich durch ein rückwärtiges Schwenken des Sitzes derart, dass der Sitz 102 mittels der Scherenmechanik 104 in X-Richtung durch die Hecköffnung 128, verfahren kann ohne an Kanten der Hecköffnung 128 zu stoßen.
In gleicher Weise kann der Sitz 102 in andere Öffnung von Autokarosserien verfahren. Durch das rückwärtige Schwenken des Sitzes wird es möglich den Sitz 102 auch in Öffnung zu verfahren, deren Höhe geringer ist als die Höhe eines nicht geschwenkten Sitzes 102.
Die in X-Richtung verfahrbare Scherenmechanik 104 stellt sicher, dass der Ausleger 106 nicht an die Fahrzeugkarosserie 114 anstößt aber gleichzeitig der Sitz 102 samt Monteur von außerhalb bin zu einem innerhalb der Autokarosserie liegenden Ort befördert werden kann.
2 zeigt ein feststehendes Gestell 200. Ein 2-Achsgelenk 202 ist in Y- und X-Richtung verfahrbar am feststehenden Gestell 200 angeordnet. Das 2-Achsgelenk hat somit zwei Translationsfreiheitsgrade F_XY gegenüber dem feststehenden Gestell 200.
Ein vertikales Zwischenglied 204 ist unterhalb des 2-Achsgelenks 202 angeordnet und mit diesem gekoppelt. Unterhalb des Zwischenglieds 204 ist eine erstes Drehgelenk 206 angeordnet und mit dem Zwischenglied 204 gekoppelt. Das erste Drehgelenk 206 hat eine in Z-Richtung verlaufende Drehachse und einen ersten Rotationsfreiheitsgrad FA. Unterhalb des ersten Drehgelenks 206 ist ein Hydraulikzylinder 208 angeordnet und mit dem Drehgelenk 206 gekoppelt. Der Hydraulikzylinder 208 ist in Z-Richtung ausfahrbar und hat somit einen dritten Translationsfreiheitsgrad F_Z. Unterhalb des Hydraulikzylinders 208 ist eine Scherenmechanik 210 angeordnet und mit einem aus dem Hydraulikzylinder 208 ausfahrbaren Hydraulikkolben 212 gekoppelt. Die Scherenmechanik 210 erstreckt sich seitlich von dem Hydraulikkolben 212 weg und ist in X-Richtung ausfahrbar, d. h. sich sie hat einen vierten Translationsfreiheitsgrad F_X2. Eine Sitzgrundplatte 214 ist seitlich neben der Scherenmechanik 210 angeordnet und mit deren ausfahrbaren Ende 216 gekoppelt. Die Sitzgrundplatte 214 ist über ein zweites Drehgelenk 218 mit einem Sitz 220 gekoppelt. Das zweite Drehgelenk 218 hat eine in Y-Richtung verlaufende Drehachse und einen zweiten Rotationsfreiheitsgrad F. Der Sitz 220 umfasst als Teilelemente: eine Kopfstütze 222, eine Rückenlehne 224, eine Sitzfläche 226 und eine Fußstütze 228. Die Drehachse des zweiten Drehgelenks 218 ist orthogonal zur Drehachse des ersten Drehgelenks 206. Die in 2 gezeigt Anordnung bildet eine offene kinematische Kette 230 mit den Gliedern und Gelenken: feststehendes Gestell 200, 2-Achsgelenk 202, Zwischenglied 204, erstes Drehgelenk 206, Hydraulikzylinder 208 und Hydraulikkolben 212, Scherenmechanik 210, Sitzgrundplatte 214, zweites Drehgelenk 218 und Sitz 220.
Eine auf dem Sitz 220 aufgenommene Person ist durch die in 2 gezeigte kinematische Kette 230 in den vier Translationsfreiheitsgraden F_XY, F_Z, F_X2 und den zwei Rotationsfreiheitsgraden F_A, F_B beförderbar.
Außerdem können Teilelemente des Sitzes 220 zueinander beweglich sein. Schwenkt der Sitz 220 aus einer aufrechten Stellung in eine geneigte Stellung, bewegen sich die Teilelement so, dass eine nahezu flache Liege entsteht. Allgemein können die Teilelemente so beweglich sein, dass in jeder Neigung des Sitzes 220 eine ergonomische Sitz- bzw. Liegefläche für die auf dem Sitz 220 aufgenommene Person entsteht.
3A bis 3D zeigen Ausführungsbeispiele kinematischer Ketten, die eine unterschiedliche Anzahl von Gelenken, Gelenkfreiheitsgraden und Gliedern aufweisen.
Zur Berechnung von Freiheitsgraden der in 3A bis 3D gezeigten kinematischen Ketten wird die Gleichung (1) aus DUBBEL, Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer Verlag, 22. Auflage, S. G155 verwendet:
F steht für die Anzahl der Freiheitsgrade der berechneten kinematischen Kette. Der Parameter b steht für den Bewegungsgrad von Getrieben, wobei für allgemein räumliche Getriebe b = 6 gilt. Die Variable n steht für die Zahl der Glieder in der kinematischen Kette, wobei ein etwaiges feststehendes Gestell dazuzählt. Der Parameter i ist ein Laufindex. Die Variable g steht für die Anzahl der Gelenke der kinematischen Kette. Die Variable f_i steht für die Anzahl der Gelenkfreiheitsgrade des i-ten Gelenks in der kinematischen Kette.
3A zeigt eine kinematische Kette mit: einem feststehenden Gestell 300 als erstes Glied, einem ersten Gelenk 302, das drei Translationsfreiheitsgrade und einen Rotationsfreiheitsgrad hat, einem zweiten Glied 304, einem zweiten Gelenk 306, das einen Translationsfreiheitsgrad und einen Rotationsfreiheitsgrad hat, und einen Sitz 308 als drittes Glied. Mithilfe von Gleichung (1) erhält man F3A = 6·(3 – 1) – [(6 – 4) + (6 – 2)] = 12 – [2 + 4] = 6 Freiheitsgrade
3B zeigt eine kinematische Kette mit: einem feststehenden Gestell 310 als erstes Glied, einem ersten Gelenk 312, das drei Translationsfreiheitsgrade hat, einem zweiten Glied 314, einem zweiten Gelenk 316, das einen Translationsfreiheitsgrad und einen Rotationsfreiheitsgrad hat, einem dritten Glied 318, einem dritten Gelenk 320, das einen Rotationsfreiheitsgrad hat, und einem Sitz 322 als viertes Glied. Mithilfe von Gleichung (1) erhält man: F3B = 6·(4 – 1) – [(6 – 3) + (6 – 2) + (6 – 1)] = 18 – [3 + 4 + 5] = 6 Freiheitsgrade
3C zeigt eine kinematische Kette mit: einem feststehenden Gestell 320 als erstes Glied, einem ersten Gelenk 324, das zwei Translationsfreiheitsgrade und einen Rotationsfreiheitsgrad hat, einem zweiten Glied 326, einem zweiten Gelenk 328, das einen Translationsfreiheitsgrad hat, einem dritten Glied 330, einem dritten Gelenk 320, das einen Translationsfreiheitsgrad hat, einem vierten Glied 334, einem vierten Gelenk 336, das einen Rotationsfreiheitsgrad hat, und einem Sitz 338 als fünftes Glied. Mithilfe von Gleichung (1) erhält man: F3C = 6·(5 – 1) – [(6 – 3) + (6 – 1) + (6 – 1) + (6 – 1)] = 24 – [3 + 5 + 5 + 5] = 6 Freiheitsgrade
3D zeigt eine kinematische Kette mit: einem feststehenden Gestell 340 als erstes Glied, einem ersten Gelenk 342, das einen Translationsfreiheitsgrad hat, einem zweiten Glied 344, einem zweiten Gelenk 346, das eine Translationsfreiheitsgrad hat, einem dritten Glied 348, einem dritten Gelenk 350, das einen Rotationsfreiheitsgrad hat, einem vierten Glied 352, einem vierten Gelenk 352, das einen Translationsfreiheitsgrad hat, einem fünften Glied 354, einem fünften Gelenk 356, das einen Translationsfreiheitsgrad hat, einem sechsten Glied 358, einem sechsten Gelenk 360, das eine Rotationsfreiheitsgrad hat, und einem Sitz 362 als siebtes Glied. Mithilfe von Gleichung (1) erhält man: F3D = 6·(7 – 1) – [6·(6 – 1)] = 36 – 30 = 6 Freiheitsgrade
Für den Fachmann ist erkennbar, dass viele Kombinationen von Gliedern und Gelenken als Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands möglich sind. Neben den in 3A–3D gezeigten Kombinationen sind auch solche möglich, bei denen weitere Gelenke und Glieder für mehr als sechs Freiheitsgrade sorgen, oder bei denen gerade so viele Gelenke und Glieder vorgesehen sind, dass wenigstens ein Translationsfreiheitsgrad und ein erster und ein weiterer Rotationsfreiheitsgrade entstehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 69301509 T2 [0002]
- DE 202005020066 U1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DUBBEL, Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer Verlag, 22. Auflage, S. G155 [0073]

Claims

Personenaufnahmevorrichtung (100) zur Aufnahme und Beförderung einer Person von außerhalb hin zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie (114, 116) liegenden Ort, wobei die Personenaufnahmevorrichtung (100) eine kinematische Kette (122; 230) bildet, die wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad (F_XY, F_Z, F_X2) und einen ersten Rotationsfreiheitsgrad (F_A) aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass die kinematische Kette (122; 230) wenigstens einen weiteren Rotationsfreiheitsgrad (F_B) aufweist.
Personenaufnahmevorrichtung (100) nach Anspruch 1, bei welcher die kinematische Kette (122; 230) wenigstens sechs Freiheitsgrade (F_XY, F_Z, F_X2, F_A, F_B) aufweist, die insbesondere vier Translationsfreiheitsgrade (F_XY, F_Z, F_X2), von denen drei (F_XY, F_Z) orthogonal sind, und zwei orthogonale Rotationsfreiheitsgrade (F_A, F_B) umfassen.
Personenaufnahmevorrichtung (100) nach Anspruch 1, bei welcher ein mit einem ersten Rotationsgelenk (218; 306, 320, 336, 360) gekoppelter Sitz (102; 220; 308, 322, 338, 362) das Ende einer offenen kinematischen Kette (122, 230) bildet, wobei das erste Rotationsgelenk (218) den wenigstens einen weiteren Rotationsfreiheitsgrad (F_B) aufweist.
Personenaufnahmevorrichtung (100) nach Anspruch 3, bei welcher das erste Rotationsgelenk (218; 306, 320, 336, 360) mit einem Linearsystem (104; 210) gekoppelt ist, wobei das Linearsystem (104; 210) den wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad (F_X2) aufweist.
Personenaufnahmevorrichtung (100) nach Anspruch 4, bei welcher das Linearsystem (104; 210) mit einem Ausleger (106; 208; 314, 330, 354) gekoppelt ist, der den wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad (F_Z) aufweist.
Personenaufnahmevorrichtung (100) nach Anspruch 5, bei welcher der Ausleger (106; 208; 314, 330, 354) über ein zweites Rotationsgelenk (206; 350) an einem Wagen (108) angeordnet ist, wobei das zweite Rotationsgelenk (206; 350) den ersten Rotationsfreiheitsgrad (F_A) aufweist.
Personenaufnahmevorrichtung (100) nach Anspruch 6, bei welcher der Wagen (108) gelenkig so mit einer feststehenden Führung (122; 200; 300, 310, 322, 340) gekoppelt ist, dass er den wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad (F_XY) aufweist.
Personenaufnahmevorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei welcher der Sitz (102; 220; 308, 322, 338, 362) einen Sensor umfasst.
Personenaufnahmevorrichtung (100) nach Anspruch 4, bei welcher das Linearsystem (104; 210) als Scherenmechanik (104; 210) ausgebildet ist.
Personenaufnahmevorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher eine Arretierung zum Einhängen der Personenaufnahmevorrichtung (100) an eine beförderte Fahrzeugkarosserie (214) vorgesehen ist, sodass beide gemeinsam bewegbar sind.
Kinematische Kette (122; 230) mit: – einem freien Ende und – einer feststehenden Führung (122; 200; 300, 310, 322, 340), zwischen denen – ein in zwei horizontalen Richtungen verfahrbares 2-Achsgelenk (108; 202), – ein in einer Drehrichtung um eine vertikale Achse drehbares erstes Drehgelenk (206; 348), – ein in vertikaler Richtung verfahrbares Teleskopgelenk (106; 208), – ein in einer der zwei horizontalen Richtungen verfahrbares Lineargelenk (104; 210) und – ein um eine horizontale Achse drehbares zweites Drehgelenk (218; 306, 320, 336, 360) vier Translationsfreiheitsgrade (F_XY, F_Z, F_X2) und zwei Rotationsfreiheitsgrade (F_A, F_B) der kinematischen Kette (122; 230) bilden, wobei ein Sitz (102; 220; 308, 322, 338, 362) das freie Ende bildet und ausgelegt ist, eine Personen aufzunehmen und zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie (114) liegenden Ort zu befördern.
Verfahren zum Aufnehmen einer Person und Befördern der Person mit einer eine kinematische Kette bildende Personenaufnahmevorrichtung zu einem innerhalb einer Fahrzeugkarosserie liegenden Ort, durch Bewegen der kinematischen Kette in wenigstens einem Translationsfreiheitsgrad und einem Rotationsfreiheitsgrad, gekennzeichnet durch ein Bewegen der kinematischen Kette in einem weiteren Rotationsfreiheitsgrad.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem – ein Sitz an einem Ende der kinematischen Kette in einer ersten horizontalen Verfahrrichtung zwischen zwei in einer Fertigungsstraße hintereinander angeordnete Fahrzeugkarosserien so positioniert wird, dass der Sitz parallel versetzt und zwischen dem Heck der ersten Fahrzeugkarosserie und der Front der dahinter befindlichen zweiten Fahrzeugkarosserie angeordnet wird, – der Sitz in einer zur ersten horizontalen Verfahrrichtung senkrechten zweiten horizontalen Verfahrrichtung zwischen die erste und die zweite Fahrzeugkarosserie verfahren wird – die Person auf dem Sitz aufgenommen wird, – der Sitz durch den weiteren Rotationsfreiheitsgrad gedreht wird. – der Sitz in einer vertikalen Verfahrrichtung verführt, – die Person einen Sensor im Sitz aktiviert, der die Bewegung der Personenaufnahmevorrichtung in einem weiteren Rotationsfreiheitsgrad steuert und – die Person durch eine Hecköffnung der Fahrzeugkarosserie von außerhalb hin zu einem Ort innerhalb der Fahrzeugkarosserie befördert wird.
Verwendung der Personenaufnahmevorrichtung (100) nach den Ansprüchen 1 bis 10 oder der kinematischen Kette (122; 230) nach Anspruch 10 mit dem Verfahren nach den Ansprüchen 12 und 13 bei einer mit einem Förderband geförderten Fahrzeugkarosserie (114, 116).