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Die Bimobile Arbeitsplattform (BIMA) ist eine fahrbare und höhenverstellbare Arbeitsplattform, die durch die symmetrische Anordnung der Antriebselemente werkzeuglos in von einer Person transportable Module demontiert und wieder zusammengesetzt werden kann, da die Verbindungselemente auf Grund der symmetrischen Anordnung der Antriebe nur geringe mechanische Kräfte übertragen.
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Aktueller Zustand
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Zur Zeit werden Arbeiten ab ca. 2 m Höhe auf Leitern oder bei grossflächigen Arbeiten auf Gerüsten ausgeführt. Hierbei ist je nach Arbeitsfortschritt bei Arbeiten auf Leitern ein Weiterrücken der Leiter erforderlich. Dieses bedingt jeweils Absteigen, Weiterrücken und Aufsteigen. Zusätzlich müssen notwendige Werkzeuge und Arbeitsmaterialien entsprechend transportiert werden. Bei Arbeiten auf Gerüsten sind diese für die gesamte zu bearbeitende Fläche auf- und abzubauen.
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Verfügbare Systeme, (z. B.
DE 10 2008 023 645 A1 ) die selbsttständig fahren können und eine höhenverstellbare begehbare Arbeitsplattform haben, sind eine kompakte Einheit, die nicht ohne Einsatz von Werkzeugen in transportable Module teilbar sind, so daß für die Nutzung immer das gesamte Gerät als vollständige Einheit zu transportieren ist. Teilweise verfügen vorhandene Systeme über werkzeuglosen Tausch von Teilen. Hierbei werden aber als Ergebniss nicht transportable Module des gesamten Systems erzielt, sondern es wird der Wechsel oder Transport einzelner Teile (z. B. Räder) erleichtert. Das System
DE 102008 023 645 A1 bietet z. B. die Möglichkeit der Trennung von Fahrzeugchassis und Hubsystem. Eine Trennung der Achsen ist nicht vorgesehen, da diese starr verbunden sind. Die unzureichende Transportfähigkeit aller vorhandenen Systeme schränkt den Einsatz der vorhandenen System ein. Es gibt keine eigenständig fahrbare und höhenverstellbare Arbeitsplattform, die ohne Werkzeuge in für einen Menschen tranportable Module teilbar ist.
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Das System BIMA ist eine auf mindestens vier Rädern fahrbare und begehbare Arbeitsplattform. Die Räder ermöglichen Fahr- und Lenkbewegung (Fahrt Vor, Zurück, Links, Rechts) Ein Hubsystem ermöglicht die Höhenverstellung der Arbeitsplattform (Hoch, Runter). Die Bedienung aller Bewegungsvorgänge erfolgt über ein Bedienfeld auf der Arbeitsplattform und/oder optional eine Fernbedienung.
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Die Größe der BIMA ist durch statische Vorgaben der eingesetzten Konstruktionsmaterialien und die Anwendung (z. B. Transportgrösse) begrenzt. Sie kann je nach Anwendung, statischer Auslegung und Antriebskraft der Antriebe variiert werden.
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Das System BIMA soll durch einfache Verbindungskomponenten in tranportable Module ohne Werkzeug demontier- und zusammensetzbar sein.
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Probleme:
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- 1. Die Verbindungskomponenten können auf Grund der notwendigen Lösbarkeit nur geringe Kräfte aufnehmen.
- 2. Das Gewicht der zu tranportierenden Module ist begrenzt (ca. 35 kg)
- 3. Die Anzahl der Module soll gering sein.
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Das System besteht aus mindestens zwei identisch aufgebauten Achsen und der über ein Hubsystem höhenverstellbaren Arbeitsplattform. An den Enden der Achsen sind Räder für den Fahrbetrieb starr installiert. in der Achsmitte ist ein Hubsystem (z. B. Antrieb plus Spindel oder Gurt) für die Arbeitsplattform starr installiert. Das Hubsystem kann bei Bedarf in zwei identische Hubsysteme an den Achsenden aufgeteilt werden. Zusätzlich sind an den Achsen und dem höhenverstellbaren Teil des Hubsystems Steckprofile zur Aufnahme von Verbindungskomponenten starr befestigt. Diese Einheiten bilden das Modul 1 und 2 (Bild 1). Zwischen den Achsen ist die Arbeitsplattform angeordnet. Sie verbindet die Achsen über Verbindungskomponenten. Die Achsen können zusätzlich über Achsverbinder mit identischer Verbindungstechnik verbunden werden. Die Verbindung Steckprofil-Verbindungskomponente ist werkzeuglos beliebig oft demontierbar und zusammensetzbar. Somit sind die Achsen über die Arbeitsplattform und Achsverbinder (Bild 3) oder nur über die Arbeitsplattform verbunden (Bild 4)
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Bei geringen Hublasten und einfachem Fahrbetrieb kann nur eine Achse mit Antrieben ausgelegt werden. (Bild 5)
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Die eingesetzten Verbindungskomponenten und Steckprofile sind form- und kraftschlüssige Profilteile, die durch mechanische Sicherungen (z. B. Bolzen) ein Verschieben verhindern.
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Die Achsverbinder als Modul 3 sind je nach statischer Beanspruchung und Grösse der Plattform ausgelegt. Es kommen Verbindungsteile verschiedener Bauform (starre Schiene, Teleskopschienen, Scherengitter usw.) zum Einsatz. Die Achsverbinder können als Aufnahme für Akku, Ladegerät usw. eingesetzt werden. Auf Grund der symmetrischen Anordnung der Antriebe auf den Achsen werden die Achsverbinder und Verbindungskomponenten statisch und dynamisch nur gering belastet. Lasten auf der Arbeitsplattform werden über das Hubsystem anteilig direkt auf die Achsen übertragen, Antriebskräfte zwischen den Achsen werden nicht übertragen, da jedes Rad einen eigenen Antrieb hat. Die Verbindungskomponente an der Achse kann mechanische und elektrische Kräfte in einer Komponente übertragen. Zusätzlich ist durch die symmetrische Aufteilung der Antriebe auf zwei Achsen das Transportgewicht je Modul optimal verteilt. Die Module 1 und 2 können auf den zugehörigen Rädern transportiert werden. Die Arbeitsplattform als Modul 4 ist eine begehbare Platte mit umlaufendem Geländer und Einstiegsöffnung. An den Ecken der Plattform sind die Verbindungskomponenten zur Aufnahme der Steckprofile am Hubsystem. Bei entsprechender mechanischer Dimensionierung der Plattform können die Achsverbinder entfallen. Die Achsen werden in diesem Fall nur durch das an den Achsen starr befestigte Hubsystem und der dazwischen gesteckten Plattform verbunden (Bild 4). Die BIMA ist somit nur aus den Modulen 1, 2, 3 und 4 oder den Modulen 1, 2 und 4 über Verbindungskomponenten und Steckprofile zusammengesetzt. Das Gewicht je Module beträgt ca. 35 kg.
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Der Transport einzelner Module und die Demontage bzw. das Zusammensetzen der Module 1 bis 4 ist somit durch eine Person ohne Werkzeuge möglich..
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Die Fahrantriebe für die Räder sind individuell je Rad steuerbar. Hierdurch sind neben Vor- und Rückwärtsfahrt durch unterschiedliche Geschwindigkeiten für linken und rechten Fahrantrieb Kurvenfahrten möglich. Die Antriebe für das Hubsystem der Plattform können individuell je Antrieb oder gemeinsam betrieben werden
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Die Art der Antriebe ist beliebig. Sie müssen vorgegebene. Anforderungen an Leistung, Statik, Gewicht und Baugrösse erfüllen. Technologisch bedingt werden z. Z. als Fahrantrieb Radnabenmotoren und für das Hubsystem Motoren als Spindel- oder Gurtantrieb für die Höhenverstellung eingesetzt. Die erforderliche Antriebs- und Steuerenergie wird über auf der BIMA installierte Akkus geliefert. Die Akkus werden mit einem externen Ladegerät geladen.
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Die Steuerung für die Antriebe erfolgt durch im Steuermodul erzeugte Steuersignale. Die Signale der Bedieneinheit und der Sensoren werden im Steuermodul zu Steuersignalen für die Antriebe umcodiert.
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Hindernisse bei Fahr- und Hubbewegungen sowie sicherheitsrelevante Betriebszustände (z. B. Lage oder Neigung der BIMA aus der Waagerechten, Gewicht auf der Arbeitsplattform) werden durch Sensoren erfast und führen im Steuermodul zu entsprechenden Reaktionen (z. B. Zwangsabschaltungen der Antriebe) durch unterschiedliche Programme.
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Die Bedieneinheit ist an der Arbeitsplattform installiert und liefert die Signale für gewollte Aktionen der Antriebe. Die Bedienelemente können beliebig gestaltet sein (Schalter, Tasten, Joy-Stick). Ein Fernsteuerbetrieb ist möglich.
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Das Steuermodul der BIMA erfasst alle Sensorsignale und Signale der Bedieneinheit. Im Steuermodul werden zeitkritische sichrheitsrelevante Alarmsignale mit hoher Priorität in Hardwaremodulen bewertet und führen bei Bedarf innerhalb von max. 2 Mikrosekunden zur zwangsweisen Abschaltung von Antrieben. Alarmsignale geringer Priorität können über eine Funktion im Bedienfeld noch eingeschränkte Funktionen der BIMA zulassen (z. B. geringe Akkuspannung)
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Alle anderen Signale (z. B. Signale der Bedieneinheit) werden über einen bidirektionalen 4-Bit Datenbus zu einem Mikrokontroller geführt. Ein C-Programm im Mikrokontroller bewertet die Sensorsignale und Signale der Bedieneinheit und sendet daraus resultierende Steuersignale über den Datenbus zu den Antrieben und Aktoren (z. B. Alarmblinker, Hupen, Anzeigen). Bei den Sensoren, Aktoren, Antrieben und dem Bedienplatz sind jeweils 4-Bit Speicher angeordnet. Diese speichern die Signale vom und zum Mikrokrokontroller. Die Speicher- und Datenbussteuerung zur Übertragung von Signalen sowie die Adressierung der 4-Bit Speicher erfolgt vom Mikrokontroller über einen Steuerbus.
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Bei jedem Programmdurchlauf im Mikrokontroller werden alle Signale aus den Speichern gelesen, bewertet und als Steuersignale zu den entsprechenden Speichern der Aktoren und Antriebe gesendet. Dadurch ist eine fast konstante Programmlaufzeit < 1 Millisekunden gewährleistet. (siehe Diagramme Steuerung BIMA, Hard- und Softwaresteuerung). Die erforderlichen Kabel werden in Kabelkanälen und über Steckverbindungenden zu den Antrieben, Aktoren und Sensoren geführt.
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Durch besondere anwendungsspezifische Zusätze am Geländer, der Arbeitsplattform oder den Achsen (Bild 4) sind Hilfen für Arbeitsabläufe und Transportmöglichkeiten vorhanden (z. B. Aufhängevorrichtung für Kabelringe bei Elektroarbeiten, Abstellmöglichkeit für Wand- und/oder Deckenbauplatten, Halterung für Werkzeuge). Durch die von der Plattform steuerbaren Fahr- und Hubbewegungen ist eine genaue Positionierung der Bauelemente oder Werkzeuge vor dem endgültigen Einsatz möglich.
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Im medizinischen Bereich kann die Arbeitsplattform z. B. durch den Zubau von Sitz- oder Liegeflächen zu einem höhenverstellbaren Rollstuhl oder Bett ergänzt werden.
| Einsatz | Ersatz für Leitern und Gerüste im Baubereich, Transportsysteme im medizinischen Bereich |
| Problem | Häufiges Auf- und Absteigen bei Arbeiten auf Leitern und Umbau bei Gerüsten um Ortswechsel (z. B. bei Baufortschritt) zu realisieren.
Unfallgefahr bei Arbeiten auf Leitern Einsatz vorhandener eigenständig fahr- und höhenverstellbarer Arbeitsplattformen ist oft zu aufwendig |
| Problemlösung | Durch steuerbare Antriebe fahrbare und höhenverstellbare Arbeitsplattform, die einfach in von einer Person transportable Module demontiert und zusammengesetzt werden kann. |
| Vorteile | Kein Auf- und Absteigen bei Leitern und Gerüsten.
Weniger körperliche Arbeitsbelastung.
Sicherer Stand auf der Plattform bei Montagearbeiten.
Werkzeuge und Materialien werden teilweise von der Arbeitsplattform gehoben, transportiert und positioniert. Einstellen optimaler Arbeitshöhe |
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hubsystem
- 2
- Verbindungskomponente an den Achsen
- 3
- Antrieb für Hubsystem
- 4
- Achse als Modul 1 oder 2
- 5
- Rad
- 6
- Achsverbinder als Modul 3
- 7
- Teilstück der Arbeitsplattform als Modul 4
- 8
- Geländer
- 9
- Ablage, Halterung für Material oder Werkzeug
- 10
- Last
- 11
- Verbindungskomponente am Hubsystem mit mechanischer und elektrischer Verbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008023645 A1 [0003, 0003]
