DE19740866A1 - Vorrichtung zum Erreichen schlecht zugänglicher Stellen, beispielsweise an Hauswänden - Google Patents

Description

Vorgehensweise zum Aufbringen eines Motives Vorbereitungen

• - Das darzustellende Objekt wird zunächst digitalisiert, dies kann über unterschiedliche Verfahren erfolgen.
• - Durch ein entsprechendes Hilfsprogramm. (Zeichenprogramm).
• - Durch Einscannen eines Motivs unter Zuhilfenahme eines Scanners oder einer Kamera.
• - Das Motiv kann nun nachbearbeitet werden.
  Es wird eine Datei generiert, welche von dem Gerät verarbeitet wird. Diese Datei wird, z. B. auf einer memory-card gespeichert.
  Das Programm listet auch auf, welche Farbtöne benötigt werden.

Auflackieren des Motivs

• - Anbringen der Fixpunkte.
• - Einhängen des Gerätes, Anschließen der Versorgungsleitungen.
• - Behälter für die unterschiedlichen Farben befüllen.
• - Das Gerät spannt die Seile vor.
• - Ausrichten einer Meßlatte.
• - Anfahren zweier Meßpunkte auf dieser Meßlatte, daraus errechnet das Gerät die Position der Fixpunkte.
• - Datei des Motivs laden. (memory card stecken)
• - Abmessungen, Position des Motivs festlegen, um eine Vorstellung über die Abmessungen zu bekommen kann das Gerät die Umrisse abfahren.
• - Sind alle Parameter festgelegt, beginnt das Gerät, da Motiv aufzulackieren.
• - Abnehmen des Gerätes, Abdecken der Dübellöcher.

Detaillösungen III.1 Mechanik III.1.1 Lage der Fixpunkte

Zum Lackieren einer Hauswand liegen die Fixpunkte in einer Ebene. Es ist auch denkbar, die Fixpunkte im Raum anzubringen, so daß z. B. eine Kamera innerhalb eines Studios einen großen Bereich abdecken kann.

III.1.2 Position der Spritzdüse auf der Plattform

Die Spritzdüse wird zentrisch angeordnet, dies vereinfacht die Berechnung der Seiltrommelpositionen.

III.1.3 Anzahl der Seile

Drei Fixpunkte erfordern den geringsten Aufwand, jedoch ist die nutzbare Fläche u. U. zu gering. Werden Vier oder mehr Fixpunkte gesetzt, so ist eine größere Fläche erreichbar, zudem läßt sich so eine präzisere Positionierung der Plattform erreichen.

III.1.4 Seile oder Stangen

Denkbar wäre auch, die Spritzeinrichtung an Stangen zu befestigen, ähnlich einem überdimensionalen Plotter. Der Aufwand für den Transport und das Aufstellen einer solchen Einrichtung erscheint jedoch zu aufwendig.

III.1.5 Seilwinden III.1.5.1 Lage der Seilwinden

Zunächst erscheint es günstig, die Winden direkt auf der Plattform zu befestigen.

Dies stellt eine äußerst kompakte Bauform dar.

Für eine präzise und schnelle Positionierung sollte die Masse der Plattform möglichst gering sein. Daher ist es u. U. günstiger, die Winden an den Fixpunkten anzuordnen.

III.1.5.2 Positioniermotore

Für eine präzise Positionierung müssen die Winden ein relativ hohes Drehmoment aufbringen. Daher scheidet der Direktantrieb praktisch aus. Es wird eine Untersetzung mit einem kompakten Getriebe, z. B. einem Planetengetriebe erfolgen.

Für kleine Anlagen werden Schrittmotore bevorzugt. Somit sind keine Winkelgeber mehr erforderlich.

Für größere Anlagen erscheinen Servomotore mit Rückmeldung über Winkelsensoren geeigneter, da diese über bessere Leistungsdaten verfügen. Nimmt man eine Verfahrgeschwindigkeit von 1 m/s an und geht von einer Seilspannung von 500 N aus, so muß ein Motor im Extremfall eine Leistung von ca. 500 W erbringen.

III.1.5.3 Drehmomentmessung

Bei der Inbetriebnahme sind die genauen Positionen der Fixpunkte zunächst nicht bekannt. Daher spannt die Maschine zunächst die Seile. Zum Ermitteln der Seilspannung wird das Drehmoment der Winden gemessen. Auch beim späteren Betrieb der Anlage ist es hilfreich, die Seilspannung zu erfassen. Würde man die Position der Winden nur aufgrund der Berechnungen vorgeben würden sich über Ungenauigkeiten bei der Nachführung starke Unterschiede der Seilspannung ergeben, die Elastizität der Aufhängung ist recht gering.

Zur Drehmomentmessung werden drei Verfahren vorgeschlagen:

• - Dehnungsmeßstreifen.
• - Federsystem mit optischer Abtastung.
• - Bei der Verwendung von Servomotoren über die Stromaufnahme der Motoren.

III.1.5.4 Seilrollen

Die Seile müssen auf den Rollen mit einem konstanten Radius abrollen, sie dürfen nicht übereinanderliegen.

Daher erfolgt eine einlagige Führung. Dazu sind am Umfang Führungsnuten eingestochen. Die Steigung ist geringfügig größer als der Seildurchmesser. Die Lagerung ist in einem Gewinde derselben Steigung vorgesehen. Somit ist die Austrittsposition immer die gleiche. Somit ändert sich die Ebene der Plattform nicht.

III.1.6 Anbringen der Fixpunkte

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, Fixpunkte anzubringen:
Es werden Löcher gebohrt und Dübel eingesetzt.

Zunächst wird hier die Aufnahme für die Seile montiert.

Nach getaner Arbeit werden die Löcher entweder zugespachtelt, oder mit Blindkappen im entsprechenden Farbton versehen. Dies ermöglicht ein erneutes Lackieren.

Sind Fenster vorhanden, so können hier auch zwei Träger gegenseitig verschraubt werden, somit müssen keine Löcher gebohrt werden.

Die Seilaufnahme verfügt über einen Abstandshaker, sowie eine Lagerung. Somit erfolgt ein leichtgängiges Nachführen der Seile.

III.1.7 Abstand zur Wand

Das, in die Plattform eingesetzte Gerät, sollte einen konstanten Abstand zur Wand aufweisen. Dies kann durch Abstandshalter erfolgen. Hierbei wird das Gerät über die Zugspannung der Seile an die Wand angepreßt.

Es ist ebenfalls denkbar, das Gerät frei zu spannen und über eine Meßeinrichtung die Spritzdüse entsprechend nachführen.

Abstandshalter: Dieser kann z. B. durch eine Rollkugel gebildet werden. Da für Lackierarbeiten sowieso Druckluft vorhanden ist bietet es sich an, diese mit Hilfe eines Luftpolsters zu lagern.

Denkbar ist auch, daß die Maschine zunächst den zu lackierenden Bereich abscannt und dabei den Abstand zur Wand mißt. Diese Daten werden gespeichert und stehen während dem eigentlichen Farbauftrag für eine Korrektur zur Verfügung.

Während dem Spritzvorgang würde der Spritznebel eine Messung evtl. beeinträchtigen.

III.1.8 Lagekorrektur

Es ist schwierig, die genaue Lage einzuhalten. Die Seile weisen eine Dehnung aufs durch ihr Eigengewicht hängen sie durch und bilden eine Kettenlinie.

Durch den Einfluß von Wind, der Elastizität der Seile und anderen Störeinflüssen wird die Position von der Sollposition abweichen.

Soweit die Parameter bekannt sind kann eine entsprechende Korrektur erfolgen. Reicht die Genauigkeit nicht aus, kann die Ist-Position zusätzlich erfaßt werden. Dies kann durch ein weiteres Seil erfolgen, welches eine Richtungs- sowie die Abstandsinformation liefert. Werden zwei weitere Seile verwendet, kann auch über die beiden Seillängen die Position errechnet werden. Diesen müssen keine Tragefunktion erfüllen. Somit ermöglichen diese ein präziseres Triangulationsverfahren.

Des weiteren ist eine genaue Positionsbestimmung mittels Laserstrahl denkbar. Dabei kann die Positionsbestimmung ebenfalls über Triangulation, über ein Laufzeitverfahren oder aber auch über eine Interferenzmessung erfolgen.

III.1.9 Präzisionsausführung

Die Aufhängung wird zum Schwingen neigen. Solche Schwingneigungen können durch Beschleunigungssensoren oder auch durch gyroskopische Sensoren erfaßt werden.

Um trotzdem eine präzise Führung zu ermöglichen kann die Spritzdüse innerhalb der Plattform in der Position korrigiert werden. Erfolgt diese Korrektur schnell genug, können Störeinflüsse nahezu eliminiert werden.

III.1.10 Einrichten des Gerätes

Die Position der Fixpunkte ist zunächst unbekannt. Die Maschine strafft die Seile, bis die erforderlichen Seilspannungen erreicht sind.

Zunächst wird eine Meßlatte ausgerichtet. Auf dieser sind zwei oder mehr Punkte vorgegeben. Diese Punkte werden mit der Maschine, z. B. über eine Handsteuerung angefahren. Stimmt die Position der Maschine mit der Position der Meßpunkte überein, teilt man dies der Maschine mit. Die zu den Positionen gehörenden Daten werden gespeichert, somit ist die Maschine in der Lage, die Position der Fixpunkte zu errechnen.

III.1.11 Sicherheitsleine

Für eine präzise Positionierung stehen die Seile unter einer hohen Zugspannung. Sind die Fixpunkte nicht richtig verankert, besteht die Gefahr daß das Gerät herunterfällt. Daher wird im Zweifelsfall ein Sicherheitsseil, ähnlich einem Gurtaufroller für ein Automobil angebracht.

III.2 Lackiereinrichtung III.2.1 Farben

Am einfachsten ist das Aufbringen einer einzigen Farbe, es können jedoch auch mehrere Farben aufgetragen werden. Somit ist auch die Wiedergabe farbiger Grafiken möglich.

Farbvorrat: Werden nur geringe Farbmengen benötigt, so ist ein Behälter auf der Plattform, für größere Flächen erfolgt die Farbzufuhr über einen Schlauch. Wird dabei eine Mehrfarbige Darstellung gewünscht so ermöglicht ein Zwei-Leitungs- System, das Spülen der Leitung für den Farbwechsel.

Über entsprechendes Aufbringen der drei Grundfarben nebeneinander ist jede Farbmischung realisierbar (Von Auge wahrgenommen).

III.2.2 Blende

Eine Spritzdüse alleine ermöglicht keinen scharfen Farbübergang. Daher ist die Verwendung einer Blende angedacht. An dieser Blende lagert sich ebenfalls Farbe ab, daher verfügt diese über eine geeignete Abtropfeinrichtung. Um die Blende stets sauberzuhaken kann diese auch schnell rotieren, Farbreste werden so abgespritzt. Eine Außenwand fangt das Farbgut auf, dieses wird über einen Auffangkanal abgeführt.
Rotation.

III.2.3 Überfahren frischer Farbe

Das Programm, welches die Maschine steuert nimmt die Positionierung der Maschine so vor, daß, wenn Abstandshalter verwendet werden, diese nicht über die frische Farbe geführt werden. Dazu kann der Maschine die Zeitkonstante für die Trocknung mitgeteilt werden.

III.4 Weitere Anwendungen III.4.1 Weitere Anwendungsmöglichkeiten

• - "Normales" Anstreichen von Wänden und Decken.
• - Auflackieren von Motiven auf eine Decke, dazu wird für die Aufnahme der Fixpunkte ein Hilfsgerüst gestellt.
• - Die Fixpunkte werden z. B. in einem Fernsehstudio im Raum angebracht. So kann eine Kamera nahezu jede Position anfahren.
• - Anbringen anderer Geräte, nicht nur von Spritzdüsen. Vgl. III.4.2.

III.4.2 Anzubringende Geräte

Spritzsystem, entweder mit Druckluft betrieben, oder auch "airless",
Dampfstrahlvorrichtung zum Reinigen,
Bohrvorrichtung z. B. zum Anbringen von Isoliermaterial,
Foto oder Kamera welche Bilder, z. B. für eine Inspektion liefern,
Strahlungssensor, z. B. Wärmebildkamera zur Ermittlung von Strahlungsverlusten.

II.5 Software für das Gerät II.5.1 Skalierung

Vor dem Beginn der Spritzarbeiten kann die Maschine die Umrisse des Motivs nochmals abfahren, somit kann man sich einen Eindruck über die Größe des Motivs schaffen. Vor Ort ist eine andere Skalierung möglich.

II.3.2 Motivaufnahme

Zur Aufnahme des Motives stehen unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung

• - Ein Setzprogramm ermöglicht die Eingabe eines Standard-Zeichensatzes.
• - Ein Zeichenprogramm läßt die Darstellung von Grafiken zu.
• - Ein Bild oder jede beliebige Vorlage läßt sich über einen Scanner oder eine Kamera digitalisieren und darstellen. Der Computer ermöglicht auch eine Nachbearbeitung eingescannter Motive.
• - Die Software wird so geschrieben, daß Standard-Datenformate, wie sie im PC-Bereich üblich sind ladbar sind. (BMP-Files, GIF-Files, . . .)

Claims (3)

1. Gerät, welches verschiedene Werkzeuge aufnehmen kann und damit präzise schwer zugängliche Stellen anfahren kann,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß
   die Aufnahme des Gerätes über drei oder mehr Zugseile erfolgt, welche an Fixpunkten befestigt sind und die Positionierung dieser Plattform über die Steuerung von Seilwinden erfolgt.
   Beschreibung
   Soll z. B. ein Schriftzug, ein Logo, oder ein Bild auf eine Hauswand gemalt werden, so muß üblicherweise dazu ein Gerüst gestellt werden, sodann wird mühevoll von Hand gezeichnet und gemalt. Anschließend muß das Gerüst wieder abgebaut und wegtransportiert werden.
   Nachteile:
2. - Hoher Transportaufwand
3. - Hohe Lohnkosten.
   Ziel
   Es soll ein Gerät entwickelt werden, welches mit geringem Aufwand umfangreiche Lackierarbeiten, auch an schwer zu erreichenden Stellen ermöglicht.
   Lösungsvorschlag
   An der Hauswand werden drei Fixpunkte angebracht. Die genaue Lage dieser Fixpunkte ist nicht festgelegt. In ein Gerät sind drei Seilwinden eingebaut welche über eine Elektronik präzise gesteuert werden.
   Die drei Seile werden an den drei Fixpunkten eingehängt, das Gerät strafft die Seile und kann nun nahezu jede Position innerhalb dieses Dreiecks einnehmen.
   Somit ist es in der Lage, beliebige Motive aufzulackieren.
   Die Positioniereinrichtung kann verschiedene Werkzeuge aufnehmen, diese Aufnahme bezeichne ich daher als Plattform.
   Skizze 1 zeigt diese Grundanordnung.