EP2997328A2 - Vorrichtung zur nivellierung von schüttungen und baustoffen - Google Patents

Vorrichtung zur nivellierung von schüttungen und baustoffen

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Publication number
EP2997328A2
EP2997328A2 EP14738351.7A EP14738351A EP2997328A2 EP 2997328 A2 EP2997328 A2 EP 2997328A2 EP 14738351 A EP14738351 A EP 14738351A EP 2997328 A2 EP2997328 A2 EP 2997328A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
height
stem
actuator
abziehleiste
reference plane
Prior art date
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Granted
Application number
EP14738351.7A
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English (en)
French (fr)
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EP2997328B1 (de
Inventor
Egon DÖBERL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doberl Egon
Original Assignee
Doberl Egon
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Publication date
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Publication of EP2997328A2 publication Critical patent/EP2997328A2/de
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Publication of EP2997328B1 publication Critical patent/EP2997328B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F21/00—Implements for finishing work on buildings
    • E04F21/20—Implements for finishing work on buildings for laying flooring
    • E04F21/24—Implements for finishing work on buildings for laying flooring of masses made in situ, e.g. smoothing tools
    • E04F21/241—Elongated smoothing blades or plates, e.g. screed apparatus
    • E04F21/244—Elongated smoothing blades or plates, e.g. screed apparatus with means to adjust the working angle of the leveling blade or plate
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/10—Devices for levelling, e.g. templates or boards

Definitions

  • the invention relates to a device for leveling of fillings and building materials.
  • Such a device is often referred to as a leveling device and serves to smooth a surface in such a way that a flat, as exactly horizontal surface is formed. This is done in practice long, straight slats which are pulled over the floor. Therefore, these leveling devices are also referred to as pullers. In order to create an exactly horizontal surface by this removal, various devices and methods are used.
  • Building materials in the form of beds are used, for example, for the thermal insulation of floors in house construction. Another application is the insulation of a swimming pool down.
  • a well-insulating, lightweight material in the form of small pieces is often mixed with cement or other hardening material (binder) and applied or applied in the space or surface to be insulated. Dry fillings are also used (without cement or binder) for dry screed systems.
  • Lightweight plastics such as foam or polystyrene are particularly suitable as insulating materials of the bed, but also organic or mineral insulating materials in particulate form are conceivable, such as e.g. Expanded glass or swelling stone body.
  • the main field of application of the subject invention is the leveling of "Styroporbeton” or comparable developments such as Thermotec® of Thermotecmaschines GmbH.
  • the invention can of course generally for the production of flat / horizontal surfaces of loose materials (insulation materials, sand, gravel. ..) or of viscous self-hardening suspensions (lightweight concrete, concrete screed ). So far, such activities are often done with simple rulers or
  • DE 29922048 shows a device for level installation of dry fillings.
  • a support is mounted on a bottom plate at the bottom of the room (preferably in the middle). This is vertically aligned manually manually.
  • the tools used are a laser target plate for scanning the meter crack and a rotary laser, which is set to the meter crack.
  • a ruler is manually height adjustable. The ruler is designed in two parts and can be manually adjusted in length during removal to reach all corners of the room. At the front end of the ruler is a bubble level to control the horizontal alignment of the ruler and correct it manually if necessary.
  • the disadvantage is that before removing a support must be mounted in the room and the device must be aligned manually. What needs to be repeated in each room, or in a large room must be repeated several times, when the size of the room exceeds the reach (full length) of the ruler.
  • Another disadvantage is that the device must be removed after completion of leveling again. As a result, the space at which the support was mounted remains free of bulk material and must be manually filled and smoothed.
  • DE 10 2006 058 246 AI shows an improved in some aspects device for leveling bulk material.
  • a support is also mounted in the room, preferably on the floor with tension to the ceiling, but also an assembly on the wall is considered, which indeed results in a restriction of the work area has, but no gap remains where the device otherwise am
  • the support is manually aligned with the aid of measuring devices and adjusting devices.
  • Attached to the post is a bipartite, torsion-resistant arm that can be swiveled around the device.
  • a peeling sword is rotatably supported by a vertical downwardly extending stem.
  • a height adjustment device is provided in order to keep constant during the removal of the height at which the withdrawal element is located. This is achieved by measuring the height and automatic height correction by an electrically operated spindle which adjusts the position of the stem relative to the arm.
  • the object underlying the invention is to provide a device with which it is possible to produce a precisely horizontal surface in a simple manner after the application of a bed of light material.
  • the leveling work should be able to be performed by a person with significantly less effort and physical exertion compared to known manual methods, without having to carry out complex and time-consuming assembly or surveying work.
  • the peeling element consists of an elongated peel strip and a variable in its length stem is designed as a telescopic rod.
  • This telescopic rod is preferably connected at its lower end via a hinge with the peel strip.
  • This joint is adjusted via an actuator or more actuators in such a way that the Abziehmann is always exactly aligned horizontally.
  • the necessary data is obtained from these actuators by suitable sensors which detect the spatial orientation of the wiper strip.
  • a control loop is formed, in which the signal of the sensors serves as a manipulated variable for the actuators.
  • the telescopic pole There is another sensor on the telescopic pole that is capable of detecting the altitude at which it is located.
  • This sensor serves to control or regulate an actuator, which determines the length of the telescopic rod.
  • the goal is to keep the honing strip at a constant height. So if the stem is held higher by the user, the height at which the sensor is located at the upper end of the telescopic rod changes.
  • the information of the sensor is used to change the length of the telescopic rod by the actuator in the telescopic rod. So if the stem is held higher, the length of the telescopic pole is extended by the actuator to the same extent. As a result, the Abziehmann always remains at the same height.
  • the subject leveling device offers several advantages over the prior art.
  • a support element including carrying vest is additionally used for holding the Abziehelements.
  • the support element may preferably be a parallel-static articulated arm.
  • Such support elements in conjunction with a carrying vest are known in the art and are used in film cameras to allow a smooth camera guide.
  • This device with camera with support arm and vest is also known as Steadycam.
  • the structure of such a system is known for example from US 5360196 (A).
  • the use of this support device in conjunction with a leveling device is new and offers the following advantages.
  • sensors for inertial navigation can be used.
  • IMU inertial measurement units
  • three orthogonally arranged acceleration sensors also referred to as translation sensors
  • three orthogonally arranged yaw rate sensors also referred to as gyroscopic sensors
  • rotation rate sensors and optical gyroscope ring laser gyro or fiber optic gyroscope
  • MEMS micro-electro-mechanical systems
  • the senor on the stripper may consist of one or more electronic inclinometers, e.g. electronic spirit levels.
  • electronic inclinometers e.g. electronic spirit levels.
  • the same or similar inertial sensors as in the sensor at the top of the stem can be used.
  • Inertialsensor in the Abziehelf, which serves to control / regulation of both actuators, ie for the actuator to change the angular position between stem and Abziehelf and for the actuator for changing the length of the stem.
  • Absolute measurement values are available and relative to the vertical position setting. If absolute measurement data are to be recorded for the vertical position as well, then another measuring system must be used instead of the inertial sensor.
  • Such measurement systems may be, for example, optical using one or more light sources such as light emitting diodes, laser diodes, lasers or rotary lasers, and one or more photosensitive sensors (e.g., photodiode, photodetector).
  • light sources such as light emitting diodes, laser diodes, lasers or rotary lasers
  • photosensitive sensors e.g., photodiode, photodetector
  • run time measurements e.g., by ultrasound or light beam
  • a transmitter / receiver arrangement at the top of the stem e.g. Measuring the time to the ceiling of a room by a transmitter / receiver arrangement at the top of the stem and detecting the deviation from the vertical of the stem by an arranged in this electronic spirit level.
  • such an implementation works only in rooms with a horizontal, level ceiling.
  • the light source is arranged on the handle or on the stripper and the sensor or sensors for detecting the spatial position of the light source are arranged in space.
  • the light source can be arranged in the room and the light-sensitive sensor on the stem or the Abziehelf the Abziehelements be arranged.
  • Fig. 1 Shows the preferred embodiment of the peeling element according to the invention.
  • Fig. 2 shows the principle according to which the peeling takes place.
  • Fig. 3 shows the preferred embodiment of the peeling element according to the invention with the use of a support device and representation of a possible sensor principle.
  • Fig. 4 Shows the principle of the articulated connection between the stem and peel and the actuation of the actuators.
  • FIG. 5 shows a second preferred variant of the stripping element according to the invention.
  • the subject invention is characterized firstly by the fact that the spatial orientation of the peel strip 1 is detected. More specifically, it is sufficient that its horizontal orientation and the height h on which it is located with respect to a reference plane are detected by sensors. Second, by having one or more actuators 5, which serve to control and / or regulate the horizontal orientation and the height h of the puller strip 1.
  • Fig. 2 shows the peel strip 1 in a first and a second position.
  • the spatial position and orientation of the puller strip 1 can be detected in a reference / world coordinate system (x, y, z) and / or in a relative coordinate system ( ⁇ ' , ⁇ ' , ⁇ ' ) or (x '' , ' '). rz '' ).
  • the xy plane of the world coordinate system is usually oriented horizontally and the z axis vertically.
  • the xy plane can be real, eg. the floor or the ceiling of a room can be given by means (eg projection by a rotating laser 6.2.1) or purely virtual.
  • the plane x ' -y ' is formed by the underside of the peel strip 1, that is, the surface which rests on the ground during leveling. During leveling, the plane x ' -y ' always aligns parallel to the xy plane.
  • the xy plane also serves as the horizontal reference plane for controlling the height h of the pull bar 1. Therefore, it is sufficient to set a reference plane before leveling. Since this is usually aligned horizontally, It is sufficient to detect the inclination of the plane x ' -y ' and to control it so that it is zero, that is, the plane x ' -y ' is also horizontal.
  • the height difference between this plane and the plane x ' -y ' is measured and kept constant by the control / regulation. If the height h is to be detected relatively, eg by an inertial sensor, then the xy plane can be specified virtually. This can be done by keeping the peel strip at the desired height and referencing the plane x ' -y ' so present as reference plane xy. During leveling, the height difference between the two levels is kept at zero.
  • Fig. 1 shows a possible implementation of the peeling element is shown.
  • the peel strip 1 and the stem 3 are connected to each other via a joint 2, which has at least 2 degrees of freedom.
  • it may be formed as a ball joint or as two successively arranged at an angle of 90 ° to each other pivot joints.
  • This makes it possible to change the horizontal orientation of the peel strip 1, regardless of the vertical orientation of the handle 3, or keep it constant horizontally.
  • the stem 3 is made variable in its length.
  • the stem 3 is designed as a telescopic tube, wherein the lower part of the stem 3 has a smaller diameter and in the upper part of the stem 3, which has a larger diameter, is added.
  • a linear drive which moves the lower part of the stem 3 from the upper part of the stem 3 out or into it.
  • the upper part of the stem must be kept.
  • the support must oppose to the movement of the upper part of the stem 3 a force (counterforce) which is higher than the force which is applied to move the Abziehelf 1 together with the lower part of the stem 3 vertically to the leveling surface. Holding the upper part of the stem 3 may be done by one person, or preferably by one
  • Fig. 3 shows the advantageous holding the Abziehelements on a support device.
  • the support device consists of a support arm 8 and a harness 9.
  • the harness serves to transmit the weight of the Abziehelements and the support arm 8 to the body of a person.
  • the harness 9 may be attached in the form of a vest on the upper body, or in the hip or thigh area.
  • the support arm 8 is formed in the example of FIG. 3 as a parallel-static articulated arm. In the middle vertically pivotable part of the articulated arm, a spring is mounted, whose bias corresponds to the weight of the Abziehelements. The spring force thus counteracts the weight.
  • the pull-off element can be operated by the person to whom the carrying harness 9 is fastened, with the arms, without having to hold the pull-off element.
  • the support arm 8 is connected to the harness 9 via a hinge with the harness 9.
  • the axis of rotation of the joint is vertical, so that the Abziehelement can pivot relative to the person in the horizontal plane.
  • Another hinge is located at the front end of the support arm 8, where the connecting element 7 engages in this.
  • the axis of rotation is again vertically aligned, so that the Abziehelement is pivotable about this axis in the horizontal plane. If this hinge is close to the stem 3, or the stem 3 passes through the hinge through the Abziehelement can be quasi or exactly rotated about the vertical axis of the stem 3. The same is achieved if on the side of the connecting element 7, in which the stem 3 is received, a rotary joint with a vertical axis of rotation is present.
  • the puller can also be carried by a robot.
  • a support arm 8 is preferably mounted on a controllable mobile robot platform. Since the peeling element according to the invention including actuators and sensors can be made very easily, preferably below 5 kg, more preferably below 3 kg, a lighter, smaller robot can be used, which can be used in the interior of buildings.
  • FIG. 3 shows a sensor principle in which a rotational laser 6.2.1 mounted in the room is used.
  • the rotary laser 6.2.1 is preferably carried out horizontally self-leveling.
  • the method steps for performing the leveling in this case are as follows:
  • the peel bar can be kept to the desired height h and the height difference to the x-y level can be set as the reference value.
  • an absolute value for the height difference can be specified.
  • the height difference should be exactly 100cm.
  • the Abziehmann 1 is held by the actuators 5 in the horizontal and by the actuator 4, the height difference of the Abziehmann 1 to the reference plane, which is spanned by the rotating laser, constant held.
  • the actuators 5 are controlled or processed by processing the data / signals of the sensor or 6.1.
  • the actuator 4 is controlled or processed by processing the data / signals of the sensor or 6.2.
  • sensors 6.1 for example, two at an angle of 90 ° to each other arranged electronic spirit levels, or an inertial measuring unit can be used.
  • an optical receiver is used, which is able to determine the height difference to the plane defined by the rotation laser 6.2.1 reference plane xy.
  • Fig. 4 the principle is shown as the Abziehmann 1 is held in the horizontal when a joint 2 between Abziehmann 1 and 3 stem is present.
  • the joint 2 is formed in this case by two hinges, each of these hinges is adjustable with a motor.
  • the motor can be designed as a direct drive, servo or stepper motor. It is important that a highly dynamic drive is used to perform high-frequency, smallest correction movements.
  • the signal of the sensors 6.1 is processed.
  • these are electronic spirit levels.
  • One of these spirit levels is arranged in the direction of the x-axis, the other in the direction of the y-axis (not shown, runs perpendicular to the paper plane).
  • the motor which is arranged in the direction of the x-axis, detects a deviation from the horizontal
  • the motor whose axis of rotation runs in the y-direction
  • the spirit level which is arranged in the direction of the y-axis, detects a deviation from the horizontal
  • the motor whose axis of rotation runs in the x-direction
  • other sensors 6.1 can be used to detect these deviations.
  • the sensor 6.2 for the height detection is mounted in this case in the pull bar 1.
  • This may be an inertial sensor, or an optical or acoustic receiver of the in the Location is to determine its position relative to a reference system.
  • the actuator 4 is controlled to keep the height h of the stripper 1 constant.
  • the actuator 4 can be designed as a linear drive, linear motor, rack drive, toothed belt drive or the like. Important is in turn a high dynamics of the drive.
  • Fig. 5 shows another concept of the subject invention.
  • a support device support arm on a vest, a robot or on a mounted support
  • the stem 3 is not connected via a hinge 2 with the peeling element 1, but fixedly attached at an angle of 90 ° to this.
  • the connecting element 7 is articulated. In the example, this articulated connection is formed by a joint 7.1 and a joint 7.2.
  • Analog to the joint 2 which could change the orientation of the puller strip 1 with respect to the horizontal or kept constant, can be changed by the joints 7.1 and 7.2, the orientation of the stem 3 with respect to the vertical or kept constant.
  • the joints 7.1 and 7.2 can in turn be designed as a ball joint.
  • the joints 7.1 and 7.2 are automatically adjustable by suitable actuators.
  • a variant is shown in addition, in which the handle 3 is not designed as a telescopic rod.
  • the actuator 4 is here part of the connecting element 7 and serves to the stem 3 relative to the connecting element 7 to move up and down. It is also conceivable that the actuator 4 engages the support arm 8. With respect to the height then the connecting element 7 is rigidly connected to the stem 3. The change in height of the peel strip 1 is then carried out by changing the position of the connecting element 7 relative to the support arm 8, by adjusting the height of the support arm 8 itself or by changing the height of the support arm 8 with respect to the harness 9.
  • the sensor 6.1 is mounted in the example of FIG. 5 on the connecting element 7, while the sensor 6.2 is attached to the stem.
  • the sensor 6.1 is in this case rod-shaped and protrudes from the end of the stem 3 vertically upwards. On its vertical lateral surface, photodetectors are arranged so that they detect incident light of the rotary laser 6.2.1 from all directions and over the entire length range of the rod.
  • a simple sensor arrangement can be achieved if the rod is formed as a dimensionally stable optical waveguide which has a fluorescent layer and thus converts incident light into long-wave light and passes it on to its ends, wherein a photodetector is attached to one or both ends. If the rotating laser 6.2.1 is mounted above the head height of the person operating and also the staff projects beyond the person, it is achieved that the person does not inadvertently interrupt the beam path from the rotation laser 6.2.1 to the sensor 6.2 while the space is being traversed.

Abstract

Vorrichtung zur Nivellierung von Schüttungen und Baustoffen in Form eines Abziehelements bestehend aus einer langgestreckten Abziehleiste (1) und einem daran befestigten Stiel (3), wobei ein oder mehrere Sensoreinheiten (6) zum Erfassen der horizontalen Ausrichtung der Abziehleiste (1) und der Höhe (h) der Abziehleiste (1) bezüglich einer horizontalen Bezugsebene vorhanden ist und dass mindestens ein Aktuator (5) zur horizontalen Ausrichtung und mindestens ein Aktuator (4) zur vertikalen Positionsänderung der Abziehleiste (1) vorhanden ist.

Description

Vorrichtung zur Nivellierung von Schüttungen und Baustoffen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nivellierung von Schüttungen und Baustoffen.
Eine solche Vorrichtung wird oft als Nivelliergerät bezeichnet und dient dazu eine Fläche zu glätten und zwar derart, dass eine ebene, möglichst exakt horizontale Fläche gebildet wird. Dafür dienen in der Praxis lange, gerade Latten welche über den Boden gezogen werden. Daher werden diese Nivelliergeräte auch als Abziehgeräte bezeichnet. Damit durch diese Abziehen auch wirklich eine exakt horizontale Fläche geschaffen wird, finden verschiedene Vorrichtungen und Verfahren Verwendung.
Baustoffe in Form von Schüttungen kommen beispielsweise für die Wärmeisolierung von Böden beim Hausbau zum Einsatz. Eine weitere Anwendung ist die Dämmung eines Swimmingpools nach unten. Dabei wird oft ein gut dämmendes, leichtes Material in Form von kleinen Stücken mit Zement oder einem anderen aushärtendem Material (Bindemittel) vermengt und in den zu isolierenden Raum oder Fläche ein- bzw. aufgebracht. Es werden auch Trockenschüttungen verwendet (ohne Zement bzw. Bindemittel) für Trocken-Estrich- Systeme. Als Dämmmaterialien der Schüttung kommen insbesondere leichte Kunststoffe wie Schaumstoff oder Styropor in Frage, aber auch organische oder mineralische Dämmstoffe in stückiger Form sind denkbar, wie z.B. Blähglas oder Blähgesteinskörper .
Der Hauptanwendungsbereich der gegenständlichen Erfindung ist das Nivellieren von „Styroporbeton" oder vergleichbaren Weiterentwicklungen wie beispielsweise Thermotec® der Thermotec Vertriebs GmbH. Die Erfindung kann aber natürlich im Allgemeinen zur Herstellung von ebenen/horizontalen Flächen von losen Mate- rialeien (Dämmstoffe, Sand, Schotter...) oder von zähflüssigen, selbstaushärtenden Suspensionen (Leichtbeton, Betonestrich...) dienen . Bisher werden solche Tätigkeiten oft mit einfachen Linealen oder
Leisten durchgeführt. Nachteilig ist, dass die Vermessung und Ausrichtung dabei sehr mühsam und zeitaufwendig ist und dass ohne hinreichende maßliche Orientierung oft nicht die nötige Genauigkeit erreicht wird. Daher wurden Systeme entwickelt, bei denen eine Abziehleiste an einer im Raum montierten Stütze drehbar montiert ist.
Die DE 29922048 (Ul) zeigt eine Vorrichtung zum planebenen Einbau von Trockenschüttungen . Zuerst wird am Boden des Raumes (bevorzugt in der Mitte) eine Stütze auf einer Bodenplatte montiert. Diese wird vertikal manuell exakt ausgerichtet. Als Hilfsmittel dienen dabei eine Laserzielplatte zum Abtasten des Meterrisses und ein Rotationslaser, welcher auf den Meterriss eingestellt ist. An der Stütze ist ein Lineal (Abziehleiste) manuell höhenverstellbar angebracht. Das Lineal ist zweiteilig Ausgeführt und kann während des Abziehens manuell in seiner Länge verstellt werden, um alle Ecken des Raumes zu erreichen. Am vorderen Ende des Lineals befindet sich eine Wasserwaagen- Libelle um die horizontale Ausrichtung des Lineals zu kontrollieren und gegebenenfalls manuell zu korrigieren.
Nachteilig ist, dass vor dem Abziehen eine Stütze im Raum montiert werden muss und die Vorrichtung manuell ausgerichtet werden muss. Was in jedem Raum wiederholt werden muss, bzw. in einem großen Raum mehrmals vollzogen werden muss, wenn die Größe des Raumes die Reichweite (volle Länge) des Lineals überschreitet. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Vorrichtung nach vollendeter Nivellierung wieder entfernt werden muss. Dadurch bleibt der Platz an dem die Stütze montiert war frei von Schüttgut und muss manuell aufgefüllt und geglättet werden.
Die DE 10 2006 058 246 AI zeigt eine in manchen Belangen verbesserte Vorrichtung zum Nivellieren von Schüttgut. Dabei wird auch eine Stütze im Raum montiert, vorzugsweise am Boden mit Verspan- nung zur Decke, jedoch ist auch eine Montage an der Wand angedacht, was zwar eine Einschränkung des Arbeitsbereichs zur Folge hat, aber keine Lücke bleibt, wo die Vorrichtung ansonsten am
Boden montiert ist. Die Stütze wird mit Hilfe von Messeinrichtungen und Justiervorrichtungen manuell exakt ausgerichtet. An der Stütze ist ein zweigliedriger, verwindungssteifer Arm angebracht, der rund um die Vorrichtung geschwenkt werden kann. Am freien Ende des Arms ist ein Abziehschwert über einen senkrechten nach unten verlaufenden Stiel drehbar gelagert. Durch Montage der Stütze in der Raummitte kann ein Arbeitsbereich von ca. 30m abgedeckt werden. Optional ist eine Höhenverstell- vorrichtung vorgesehen, um während des Abziehens die Höhe auf der sich das Abziehelement befindet konstant zu halten. Dies wird durch Messen der Höhe und automatische Höhenkorrektur durch eine elektrisch betriebene Spindel, welche die Position des Stiels bezüglich des Armes einstellt, erreicht.
Nachteilig ist wiederum die nötige Montage und Ausrichtungsarbeit und der begrenzte Arbeitsbereich. Ein Vorteil gegenüber der DE 10 2006 058 246 AI ist, dass die Arbeitshöhe automatisch an- gepasst werden kann. Nachteilig bleibt, dass die horizontale Ausrichtung der Abziehleiste manuell erfolgt.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es gelingt nach dem Aufbringen einer Schüttung von leichtem Material auf einfache Weise eine exakt horizontale Fläche herzustellen. Dabei soll die Nivellie- rungsarbeit von einer Person mit deutlich weniger Aufwand und körperlicher Anstrengung gegenüber bekannten manuellen Verfahren durchgeführt werden können, ohne dabei aufwendige und zeitintensive Montage- oder Vermessungsarbeiten durchführen zu müssen.
Für das Lösen der Aufgabe wird vorgeschlagen, ein Abziehelement mit Hilfe von Sensoren und Aktuatoren so auszugestalten, dass es unabhängig von den Bewegungen des Bedieners immer auf derselben horizontalen Ebene gehalten wird.
Das Abziehelement besteht dabei aus einer langestreckten Abziehleiste und einem in seiner Länge veränderlichen Stiel der als Teleskopstange ausgebildet ist. Diese Teleskopstange ist an ihrem unteren Ende bevorzugt über ein Gelenk mit der Abziehleiste verbunden. Dieses Gelenk wird über einen Aktuator oder mehrere Aktuatoren verstellt und zwar derart, dass die Abziehleiste immer exakt horizontal ausgerichtet ist. Die nötigen Daten erhalten diese Aktuatoren von geeigneten Sensoren, welche die räumliche Ausrichtung der Abziehleiste erfassen. Es wird also ein Regelkreis gebildet, bei dem das Signal der Sensoren als Stellgröße für die Aktuatoren dient.
An der Teleskopstange befindet sich ein weiterer Sensor, der dazu in der Lage ist die Höhe zu erfassen, auf der er sich befindet. Dieser Sensor dient zur Steuerung bzw. Regelung eines Aktu- ators, welcher die Länge der Teleskopstange bestimmt. Ziel ist es dabei, die Abziehleiste auf konstanter Höhe zu halten. Wird also der Stiel vom Benutzer höher gehalten, so ändert sich die Höhe, auf der sich der Sensor am oberen Ende der Teleskopstange befindet. Die Information des Sensors wird dazu genutzt, um durch den Aktuator in der Teleskopstange die Länge der Teleskopstange zu verändern. Wenn der Stiel also höher gehalten wird, wird durch den Aktuator die Länge der Teleskopstange im gleichen Maß verlängert. Dadurch bleibt die Abziehleiste immer auf derselben Höhe.
Durch die beiden Aktuator/Sensor Kombinationen wird erreicht, dass, unabhängig von der Ausrichtung des Stiels bezüglich der Vertikale und bezüglich der Höhe auf der er gehalten wird, die Abziehleiste immer auf eine, bezüglich des Raumes konstant hohe, horizontale Ebene ausgerichtet ist.
Das gegenständliche Nivelliergerät bietet gegenüber dem Stand der Technik mehrere Vorteile.
• Zeitersparnis, da aufwendige Vermessungsarbeiten und/oder Montagearbeiten entfallen. Tests haben gezeigt, dass gegenüber herkömmlichen Verfahren eine Bearbeitungs zeit von zumindest der Hälfte erreicht wird. • Kostenersparnis, da eine Person die Nivellierungsarbeit durchführen kann und durch die deutlich reduzierte Arbeitsdauer zusätzlich Lohnkosten eingespart werden können.
• Arbeitskomfort und gesundheitliche Aspekte, da die Nivellierungsarbeit im Stehen ausgeführt werden kann und Arbeiten in gebückter Haltung oder auf den Knien entfallen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform, wird zur Halterung des Abziehelements zusätzlich ein Tragelement samt Tragweste eingesetzt. Beim Tragelement kann es sich vorzugsweise um einen parallelstatischen Gelenkarm handeln. Solche Tragelemente in Verbindung mit einer Tragweste sind nach dem Stand der Technik bekannt und werden bei Filmkameras eingesetzt um eine ruhige Kameraführung zu ermöglichen. Diese Vorrichtung aus Kamera mit Tragarm und Tragweste ist auch als Steadycam bekannt. Der Aufbau eines solchen Systems ist beispielsweise aus der US 5360196 (A) bekannt. Der Einsatz dieser Tragvorrichtung in Zusammenhang mit einem Nivellierungsgerät ist hingegen neu und bietet folgende Vorteile .
• Erhöhter Komfort, da das Gewicht des Abziehelements nicht von den Armen des Benutzers getragen wird, sondern vom Tragarm der Tragvorrichtung. Das Gewicht des Abziehgerätes und des Tragarms wird über die Tragweste auf die Schultern und das Becken des Benutzers verteilt, wodurch eine Ermüdung der Armmuskulatur verhindert wird.
• Bessere, erleichterte Ausrichtung des Abziehelements. Da der Oberkörper des Benutzers auch in Bewegung immer annähernd senkrecht steht, steht auch der Stiel des Abziehgeräts immer annähernd senkrecht. So entstehen nur geringere Abweichungen der Abziehleiste von der horizontalen Lage und das Stellglied zwischen Stiel und Abziehleiste muss nur geringere Winkelabweichungen ausgleichen.
• Verlangsamung der Vertikalbewegung. Durch die Ausführung des Tragarms als parallelstatischer Gelenkarm wird erreicht, dass das Abziehelement vertikalen Bewegungen des Benutzers nur langsam folgt. Dadurch ergeben sich geringere
Anforderungen an die Schnelligkeit des Stellglieds für die Längenänderung des Stiels bzw. der Teleskopstange.
Für die Ausgestaltung des Sensors am Stiel bestehen mehrere Möglichkeiten, beispielsweise können Sensoren zur Trägheitsnavigation ( Inertialnavigation) eingesetzt werden. Ein Beispiel dafür sind inertiale Messeinheiten (englisch inertial measurement unit, IMU) , bei welchen drei orthogonal angeordnete Beschleunigungssensoren (auch als Translationssensoren bezeichnet) und drei orthogonal angeordnete Drehratensensoren (auch als Gyroskopische Sensoren bezeichnet) auf einer Plattform (Trägheitsplattform) angeordnet sind. Als Drehratensensoren können auch optische Kreisel (Ring-Laser-Kreisel oder faseroptischen Kreisel) eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft aufgrund ihrer geringen Größe und ihres geringen Stromverbrauchs sind Mikro-Elektro- Mechanische Systeme (MEMS), welche die Integration von Iner- tialsensoren auf Mikrochip-Ebene ermöglichen.
Der Sensor an der Abziehleiste kann beispielsweise aus einem o- der mehreren elektronischen Neigungsmessern bestehen, wie z.B. elektronische Wasserwaagen. Natürlich können auch dieselben oder ähnliche Inertialsensoren wie beim Sensor am oberen Ende des Stiels verwendet werden.
Natürlich ist es auch möglich, nur einen Inertialsensor (inertiale Messeinheit) in der Abziehleiste vorzusehen, der zur Steuerung/Regelung beider Stellglieder dient, also für das Stellglied zur Änderung der Winkelstellung zwischen Stiel und Abziehleiste und für das Stellglied zur Änderung der Länge des Stiels.
Auch ist es möglich, für die horizontale Ausrichtung zwei im Winkel von 90° zueinander angeordnete elektrische Wasserwaagen vorzusehen und nur für das Erfassen der Vertikalbewegung einen Inertialsensor einzusetzen. Daraus resultiert ein System, bei welchem für die horizontale
Ausrichtung absolute Messwerte vorliegen und für die Einstellung der Vertikalposition relative. Sollen auch für die Vertikalposition absolute Messdaten erfasst werden, so muss anstelle des Inertialsensors ein anderes Messsystem eingesetzt werden.
Solche Messsysteme können zum Beispiel optisch sein, unter Verwendung von einer oder mehrerer Lichtquellen wie Leuchtdioden, Laserdioden, Lasern oder Rotationslasern und einem oder mehreren lichtempfindlichen Sensor (Z.B. Photodiode, Photodetektor) .
Als Verfahren kommen auch LaufZeitmessungen (z.B. mittels Ultraschall oder Lichtstrahl) in Betracht, z.B. LaufZeitmessung zur Decke eines Raumes durch eine Sender/Empfänger Anordnung an der Spitze des Stiels und Erfassen der Abweichung von der Vertikale des Stiels durch eine in diesem angeordnete elektronische Wasserwaage. Natürlich funktioniert so eine Umsetzung nur in Räumen mit einer horizontalen, ebenen Decke.
Es sind auch Systeme denkbar, bei welchen die Lichtquelle am Stiel oder an der Abziehleiste angeordnet ist und der oder die Sensoren zum Erfassen der räumlichen Lage der Lichtquelle im Raum angeordnet sind. Umgekehrt kann natürlich auch die Lichtquelle im Raum angeordnet sein und der lichtempfindliche Sensor am Stiel oder der Abziehleiste des Abziehelements angeordnet sein .
Diese hier beschriebenen, nach dem Stand der Technik für sich ohnedies bekannten Messvorrichtungen dienen zur Veranschaulichung der Erfindung und können natürlich in beliebiger für den Fachmann naheliegender Art und Weise kombiniert werden oder durch andere nach dem Stand der Technik bekannten Messeinrichtungen, welche zum Erfassen der räumlichen Lage und Position einer Vorrichtung dienen, ersetz oder ergänzt werden.
Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen veranschaulicht: Fig. 1: Zeigt die bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abziehelements.
Fig. 2: Zeigt das Prinzip nach welchem das Abziehen erfolgt.
Fig. 3: Zeigt die bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abziehelements mit Verwendung einer Tragvorrichtung und Darstellung eines möglichen Sensorprinzips.
Fig. 4: Zeigt das Prinzip der gelenkigen Verbindung zwischen Stiel und Abziehleiste und die Ansteuerung der Aktuatoren.
Fig. 5: Zeigt eine zweite bevorzugte Variante des Erfindungsgemäßen Abziehelements.
Die gegenständliche Erfindung ist erstens dadurch geprägt, dass die räumliche Orientierung der Abziehleiste 1 erfasst wird. Genauer gesagt ist es ausreichend, dass ihre horizontale Ausrichtung und die Höhe h, auf welcher sie sich bezüglich einer Bezugsebene befindet, durch Sensoren erfasst werden. Zweitens dadurch dass ein oder mehrere Aktuatoren 5 vorhanden sind, welche dazu dienen die horizontale Ausrichtung und die Höhe h der Abziehleiste 1 zu steuern und/oder zu regeln.
Fig. 2 zeigt die Abziehleiste 1 in einer ersten und einer zweiten Position. Die räumliche Position und Ausrichtung der Abziehleiste 1 kann in einem Bezugs-/Weltkoordinatensystem (x, y, z) erfasst werden und/oder in einem relativen Koordinatensystem ( χ',γ',ζ') bzw. ( x ' ' , ' ' r z ' ' ) . Die x-y Ebene des Weltkoordina- tensystems ist in der Regel horizontal ausgerichtet und die z Achse vertikal. Die x-y Ebene kann dabei real vorhanden sein, zb. der Boden oder die Decke eines Raumes, durch Hilfsmittel vorgegeben werden (zb. Projektion durch einen Rotationslaser 6.2.1) oder rein virtuell sein. Die Ebene x'-y' wird durch die Unterseite der Abziehleiste 1 gebildet, sprich von der Fläche die während des Nivellierens am Boden aufliegt. Während des Nivellierens wird durch die Ebene x'-y' immer parallel zur Ebene x-y ausgerichtet. Die x-y Ebene dient auch als horizontale Bezugsebene zur Steuerung / Regelung der Höhe h der Abziehleiste 1. Daher ist es ausreichend vor dem Nivellieren eine Bezugsebene vorzugeben. Da diese in der Regel horizontal ausgerichtet ist, reicht es aus die Neigung der Ebene x'-y' zu erfassen und so zu steuern bzw. zu regeln, dass diese null beträgt, sprich die Ebene x'-y' auch horizontal ist.
Ist die Bezugsebene x-y real vorhanden, so wird die Höhendifferenz zwischen dieser Ebene und der Ebene x'-y' gemessen und durch die Steuerung/Regelung konstant gehalten. Soll die Höhe h relativ erfasst werden, z.B. durch einen Inertialsensor , so kann die Ebene x-y virtuell vorgegeben werden. Dies kann erfolgen indem die Abziehleiste auf die gewünschte Höhe gehalten wird und die so vorliegende Ebene x'-y' als Bezugsebene x-y referenziert wird. Während des Nivellierens wird die Höhendifferenz zwischen den beiden Ebenen auf null gehalten.
In Fig. 1 wird eine mögliche Umsetzung des Abziehelements gezeigt. Dabei sind die Abziehleiste 1 und der Stiel 3 über ein Gelenk 2 miteinander verbunden, welches zumindest 2 Freiheitsgrade aufweist. Beispielsweise kann es als ein Kugelgelenk oder als zwei nacheinander im Winkel von 90° zueinander angeordneten Drehgelenken ausgebildet sein. Damit lässt sich die horizontale Ausrichtung der Abziehleiste 1 unabhängig von der vertikalen Ausrichtung des Stiels 3 verändern, bzw. konstant waagrecht halten. Um die Höhe h der Abziehleiste 1 verändern zu können, ist der Stiel 3 in seiner Länge veränderlich ausgeführt. In Fig. 1 ist der Stiel 3 als Teleskoprohr ausgeführt, wobei der untere Teil des Stiels 3 einen geringeren Durchmesser hat und im oberen Teil des Stiels 3, welcher einen größeren Durchmesser hat, aufgenommen ist. Im oberen Teil des Stiels 3 befindet sich ein Linearantrieb, welcher den unteren Teil des Stiels 3 aus dem oberen Teil des Stiels 3 heraus bzw. in ihn hinein bewegt. Damit diese Relativbewegung der beiden Stielteile eine Höhenveränderung der Abziehleiste 1 bewirkt, muss der obere Teil des Stiels gehalten werden. Die Halterung muss der Bewegung des oberen Teils des Stiels 3 eine Kraft (Gegenkraft) entgegen setzen, die höher ist als die Kraft, welche zum Bewegen der Abziehleiste 1 samt dem unteren Teil des Stiels 3 vertikal zur nivellierenden Fläche aufgebracht wird. Das Halten des oberen Teils des Stiels 3 kann durch eine Person erfolgen, oder bevorzugt durch eine
Tragvorrichtung. Wird das Abziehelement direkt von einer Person gehalten, hat dies den Nachteil, dass die Gewichtskraft des Abziehelements auf die Arme der Person wirkt. Die Person muss zusätzlich zur Gewichtskraft auch die Gegenkraft aufbringen, welche wechselweise mit oder gegen die Gewichtskraft wirken kann.
Fig. 3 zeigt die vorteilhaft Halterung des Abziehelements an einer Tragvorrichtung. Die Tragvorrichtung besteht aus einem Tragarm 8 und einem Traggeschirr 9. Das Traggeschirr dient dazu die Gewichtskraft des Abziehelements und des Tragarms 8 auf den Körper einer Person zu übertragen. Das Traggeschirr 9 kann in Form einer Tragweste am Oberkörper angebracht sein, oder auch im Hüft- oder Oberschenkelbereich . Der Tragarm 8 ist im Beispiel nach Fig. 3 als parallelstatischer Gelenkarm ausgebildet. Im mittleren vertikal schwenkbaren Teil der Gelenkarms ist eine Feder angebracht, deren Vorspannung der Gewichtskraft des Abziehelements entspricht. Die Federkraft wirkt also der Gewichtskraft entgegen. Somit kann das Abziehelement durch die Person, an welcher das Traggeschirr 9 befestigt ist, mit den Armen bedient werden, ohne dass diese das Abziehelement halten müssen.
Der Tragarm 8 ist mit dem Traggeschirr 9 über ein Drehgelenk mit dem Traggeschirr 9 verbunden. Die Drehachse des Gelenks verläuft vertikal, damit lässt sich das Abziehelement relativ zur Person in der horizontalen Ebene schwenken. Ein weiteres Drehgelenk befindet sich am vorderen Ende des Tragarms 8, wo das Verbindungselement 7 in diesen eingreift. Die Drehachse ist wiederum vertikal ausgerichtet, sodass das Abziehelement um diese Achse in der horizontalen Ebene schwenkbar ist. Wenn dieses Drehgelenk nahe am Stiel 3 ist, oder der Stiel 3 durch das Drehgelenk hindurch verläuft kann das Abziehelement quasi oder exakt um die senkrechte Achse des Stiels 3 gedreht werden. Selbiges wird erreicht, wenn an der Seite des Verbindungselements 7, in welcher der Stiel 3 aufgenommen wird, ein Drehgelenk mit senkrechter Drehachse vorhanden ist. Das Abziehelement kann auch von einem Roboter getragen werden.
Dazu ist bevorzugt ein Tragarm 8 auf einer steuerbaren mobilen Roboterplattform montiert. Da das erfindungsgemäße Abziehelement inklusive Aktoren und Sensoren sehr leicht ausgeführt werden kann, vorzugsweise unter 5 kg, besonders bevorzugt unter 3 kg, kann ein leichter, kleiner Roboter verwendet werden, welcher im Innenraum von Gebäuden verwendet werden kann.
In Fig. 3 wird ein Sensorprinzip gezeigt, bei welchem ein im Raum angebrachter Rotationslaser 6.2.1 zur Anwendung kommt. Der Rotationslaser 6.2.1 ist bevorzugt horizontal selbstnivellierend ausgeführt. Die Verfahrensschritte zum Durchführen der Nivellierung stellen sich in diesem Fall wie folgt dar:
— Aufstellen des Rotationslasers 6.2.1 an einem beliebigen Punkt im Raum, auf einer beliebigen oder ausgemessenen Höhe. Dazu kann ein Stativ mit Dreibein dienen.
— Selbstnivellieren des Rotationslasers 6.2.1 auf die Horizontale .
— Anlegen des Traggeschirrs 9 mit Tragarm 8 und Abziehelement 1.
— Festlegen der Höhendifferenz, welche die Abziehleiste 1 zur durch den Rotationslaser 6.2.1 vorgegebenen Ebene x-y einnehmen soll .
— Bei beliebiger Höhe des Lasers kann die Abziehleiste auf die gewünschte Höhe h gehalten werden und die Höhendifferenz zur Ebene x-y als Referenzwert festgelegt werden.
— Bei ausgemessener Höhe des Lasers kann ein Absolutwert für die Höhendifferenz vorgegeben werden. Z.B. die Höhendifferenz soll exakt 100cm betragen.
— Abschreiten des Raumes unter Handhabung (schwenken/drehen der Abziehleiste 1 in der horizontalen Ebene) des Abziehelements.
— Während des Abschreitens wird die Abziehleiste 1 durch die Aktuatoren 5 in der Horizontalen gehalten und durch den Aktu- ator 4 wird die Höhendifferenz der Abziehleiste 1 zur Bezugsebene, welche vom Rotationslaser aufgespannt wird, konstant gehalten. Die Aktuatoren 5 werden unter Verarbeitung der Daten/Signale des oder der Sensors 6.1 angesteuert bzw. geregelt. Der Aktuator 4 wird unter Verarbeitung der Daten/Signale des oder der Sensors 6.2 angesteuert bzw. geregelt. Als Sensoren 6.1 können beispielsweise zwei im Winkel von 90° zueinander angeordnete elektronische Wasserwaagen, oder eine inertiale Messeinheit eingesetzt werden. Als Sensor 6.2 wird ein optischer Empfänger verwendet, welcher dazu in der Lage ist die Höhendifferenz zur vom Rotationslaser 6.2.1 aufgespannten Bezugsebene x-y festzustellen.
In Fig. 4 wird das Prinzip gezeigt wie die Abziehleiste 1 in der Waagrechten gehalten wird, wenn ein Gelenk 2 zwischen Abziehleiste 1 und Stiel 3 vorhanden ist. Das Gelenk 2 ist in diesem Fall durch zwei Drehgelenke gebildet, wobei jedes dieser Drehgelenke mit einem Motor verstellbar ist. Der Motor kann als Direktantrieb, Servo- oder Schrittmotor ausgeführt sein. Wichtig ist, dass ein hoch dynamischer Antrieb eingesetzt wird um hochfrequenten kleinsten Korrekturbewegungen vollführen zu können. Zum Ansteuern der Motoren wird das Signal der Sensoren 6.1 verarbeitet. Beispielsweise sind diese elektronische Wasserwaagen. Eine dieser Wasserwaagen ist in Richtung der x-Achse angeordnet, die andere in Richtung der y-Achse (nicht gezeigt, verläuft senkrecht zur Papierebene) . Wird von der Wasserwaage, die in Richtung der x-Achse angeordnet ist, eine Abweichung von der Horizontalen detektiert, wird der Motor, dessen Drehachse in y- Richtung verläuft, angesteuert um diese Abweichung auszugleichen. Wird von der Wasserwaage, die in Richtung der y-Achse angeordnet ist, eine Abweichung von der Horizontalen detektiert, wird der Motor, dessen Drehachse in x-Richtung verläuft, angesteuert um diese Abweichung auszugleichen. Natürlich können wiederum auch andere Sensoren 6.1 eingesetzt werden um diese Abweichungen zu detektieren.
Der Sensor 6.2 für die Höhendetektion ist in diesem Fall in der Abziehleiste 1 angebracht. Dieser kann ein Inertialsensor sein, oder ein optischer bzw. akustischer Empfänger der dazu in der Lage ist seine Position bezüglich eines Referenzsystems zu bestimmen. Durch Verarbeitung der Signale dieses Sensors 6.2 wird der Aktuator 4 gesteuert um die Höhe h der Abziehleiste 1 konstant zu halten. Der Aktuator 4 kann als Linearantrieb, Linearmotor, Zahnstangenantrieb, Zahnriemenantrieb oder dergleichen ausgeführt sein. Wichtig ist wiederum eine hohe Dynamik des Antriebs .
Fig. 5 zeigt ein anderes Konzept der gegenständlichen Erfindung. Bei diesem ist es nötig, dass das Abziehelement durch eine Tragvorrichtung (Tragarm an einer Tragweste, einem Roboter oder an einer montierten Stütze) gehalten wird. Dabei ist der Stiel 3 nicht über ein Gelenk 2 mit dem Abziehelement 1 verbunden, sondern fix in einem Winkel von 90° an diesem angebracht. Um das Abziehelement in waagrechter Position zu halten, ist es daher notwendig, den Stiel 3 in senkrechter Position zu halten. Dadurch ergibt sich eine Vereinfachung hinsichtlich der Senso- rik. Um den Stiel in senkrechter Position zu halten, ist das Verbindungselement 7 gelenkig ausgeführt. Im Beispiel wird diese gelenkige Verbindung durch ein Gelenk 7.1 und ein Gelenk 7.2 gebildet. Analog zum Gelenk 2, welches die Ausrichtung der Abziehleiste 1 bezüglich der Horizontalen verändern bzw. konstant halten konnte, kann durch die Gelenke 7.1 und 7.2 die Ausrichtung des Stiels 3 bezüglich der Vertikalen verändert bzw. konstant gehalten werden. Die Gelenke 7.1 und 7.2 können wiederum auch als ein Kugelgelenk ausgeführt sein. Die Gelenke 7.1 und 7.2 sind durch geeignete Aktuatoren automatisch verstellbar.
In Fig. 5 wird zusätzlich eine Variante gezeigt, bei der der Stiel 3 nicht als Teleskopstange ausgeführt ist. Der Aktuator 4 ist hier Teil des Verbindungselements 7 und dient dazu den Stiel 3 relativ zum Verbindungselement 7 auf und ab zu bewegen. Denkbar ist es auch, dass der Aktuator 4 am Tragarm 8 angreift. Bezüglich der Höhe ist dann das Verbindungselement 7 starr mit dem Stiel 3 verbunden. Die Höhenänderung der Abziehleiste 1 erfolgt dann durch Änderung der Position des Verbindungselements 7 relativ zum Tragarm 8, durch Höhenverstellung des Tragarms 8 selbst oder durch Höhenänderung des Tragarms 8 bezüglich des Traggeschirrs 9. Der Sensor 6.1 ist im Beispiel nach Fig. 5 am Verbindungselement 7 angebracht, während der Sensor 6.2 am Stiel angebracht ist. Denkbar ist es auch, beide Sensoren 6 am Verbindungselement anzubringen. Der Sensor 6.1 ist in diesem Fall stabförmig ausgebildet und ragt vom Ende des Stiels 3 senkrecht nach oben. An seiner senkrechten Mantelfläche sind Photodetektoren so angeordnet, dass sie auftreffendes Licht des Rotationslasers 6.2.1 aus allen Richtungen und über den gesamten Längenbereich des Stabes detektieren. Eine einfache Sensoranordnung kann erreicht werden, wenn der Stab als formstabiler Lichtwellenleiter ausgebildet ist, welcher eine fluoreszierende Schicht aufweist und so auftreffendes Licht in langwelliges Licht umwandelt und an seine Enden weiterleitet, wobei an einem oder beiden Enden ein Photodetektor angebracht ist. Wenn der Rotationslaser 6.2.1 über der Kopfhöhe der bedienenden Person angebracht ist und auch der Stab die Person überragt, wird erreicht, dass die Person den Strahlengang vom Rotationslaser 6.2.1 zum Sensor 6.2 während des Abschreitens des Raums nicht unbeabsichtigt unterbricht .
Aus den Figurenbeschreibungen geht hervor, dass verschieden Ausführungsvarianten der Sensoren, Aktuatoren, des Abziehelements, des Verbindungselements und der Gelenke eingesetzt werden können. Dabei versteht es sich, dass die beschriebenen Ausführungsvarianten der Sensoren, Aktuatoren, des Abziehelements, des Verbindungselements und der Gelenke in beliebiger Weise kombiniert werden können, um eine erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erhalten .

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Nivellierung von Schüttungen und Baustoffen in Form eines Abziehelements bestehend aus einer langgestreckten Abziehleiste (1) und einem daran befestigten Stiel
(3) ,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Sensoreinheit (6) zum Erfassen der horizontalen Ausrichtung der Abziehleiste (1) und der Höhe (h) der Abziehleiste (1) bezüglich einer horizontalen Bezugsebene vorhanden ist und dass mindestens ein Aktuator (5) zur horizontalen Ausrichtung und mindestens ein Aktuator (4) zum Verstellen der Höhe (h) der Abziehleiste (1) bezüglich der horizontalen Bezugsebene vorhanden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abziehleiste über ein Gelenk (2) mit dem Stiel (3) verbunden ist, welches über einen oder mehrere Aktuatoren (5) verstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stiel (3) in seiner Länge veränderlich ist und dass zur Längenverstellung des Stiels (3) zumindest ein Aktuator
(4) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stiel (3) ein Teleskoprohr ist und der Aktuator (4) ein Linearantrieb ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Sensoreinheit (6) um eine inertiale Messeinheit handelt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Feststellung der horizontalen Ausrichtung der Abziehleiste (1) und der Höhe (h) der Abziehleiste (1) bezüg- lieh einer horizontalen Bezugsebene jeweils eine Sensoreinheit (6.1, 6.2) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Sensoreinheiten (6.1, 6.2) eine oder mehrere elektronische Wasserwaagen umfasst.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Sensoreinheiten ( 6.1 , 6.2) eine iner- tiale Messeinheit ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Sensoreinheiten (6.1, 6.2) mindestens eine Lichtquelle und mindestens einen lichtsensitiven Empfänger umfasst .
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Sensoreinheiten (6.1, 6.2) mindestens eine Ultraschallquelle und mindestens einen Ultraschallempfänger umfasst.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sender oder ein Empfänger im Raum angebracht ist .
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender im Raum angebracht ist, wobei dieser ein Rotationslasers (6.2.1) ist und der lichtsensitive Empfänger am Abziehelement, bevorzugt am oberen Ende des Stiels (3), angebracht ist .
13. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass beide Sensoreinheiten (6.1, 6.2) in der Abziehleiste (1) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6.1) zur Erkennung der horizontalen Ausrichtung in der Abziehleiste (1) angeordnet ist und dass die Sensoreinheit (6.2) zur Erfassung der Höhe (h) im Stiel (3) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abziehelement über ein Verbindungselement (7) an einem Tragarm (8) gelagert ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Tragarm (8) um einen parallelstatischen Gelenkarm handelt .
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (8) über ein Traggeschirr (9) an einer Person befestigt ist.
18. Vorrichtung zur Nivellierung von Schüttungen und Baustoffen in Form eines Abziehelements bestehend aus einer langgestreckten Abziehleiste (1) und einem daran im Winkel von 90° starr befestigten Stiel (3) wobei das Abziehelement über ein Verbindungselement (7) an einem Tragarm (8) gelagert ist, wobei eine oder mehrere Sensoreinheiten (6) zum Erfassen der horizontalen Ausrichtung der Abziehleiste (1) und der Höhe (h) der Abziehleiste (1) bezüglich einer horizontalen Bezugsebene vorhanden ist und wobei mindestens ein Aktuator (5) zur horizontalen Ausrichtung und mindestens ein Aktuator (4) zum Verstellen der Höhe (h) der Abziehleiste (1) bezüglich der horizontalen Bezugsebene vorhanden sind dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7) mit einem Gelenk ausgestattet ist, welches durch den Aktuator (5) verstellbar ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) zur Verstellung der Höhe (h) der Abziehleis- te (1) bezüglich der Bezugsebene im Verbindungselement (7) angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) zur Verstellung der Höhe (h) der Abziehleiste (1) bezüglich der Bezugsebene am Tragarm (8) angreift.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Sensoreinheiten (6) zum Erfassen der horizontalen Ausrichtung der Abziehleiste (1) und der Höhe (h) der Abziehleiste (1) bezüglich einer horizontalen Bezugsebene im Verbindungselement (7) angeordnet ist .
22. Verfahren zum Nivellieren einer Schüttung oder eines Baustoffes mit einem Abziehelement bestehend aus einer Abziehleiste (1) und einem Stiel (3) wobei das Abziehelement von einer Person oder einem mobilen Roboter getragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Aktuatoren (4, 5) vorhanden sind, welche aufgrund der Daten von zumindest einer Sensoreinheit (6) derart angesteuert oder geregelt werden, dass die Abziehleiste (1) unabhängig von den Bewegungen der Person oder des mobilen Roboters horizontal ausgerichtet wird und auf einer zuvor festgelegten Höhe (h) bezüglich einer Bezugsebene gehalten wird .
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Person mit einem Traggeschirr (9) ausgestattet ist, an welchem ein Tragarm (8) angebracht ist, der zur Halterung des Abziehelements dient.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Traggeschirr (9) am Oberschenkel der Person angebracht ist.
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