EP4326494A1 - System, kit und elektronisches modul zum ausgleich einer gewichtskraft eines gegenstands - Google Patents

System, kit und elektronisches modul zum ausgleich einer gewichtskraft eines gegenstands

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Publication number
EP4326494A1
EP4326494A1 EP22720438.5A EP22720438A EP4326494A1 EP 4326494 A1 EP4326494 A1 EP 4326494A1 EP 22720438 A EP22720438 A EP 22720438A EP 4326494 A1 EP4326494 A1 EP 4326494A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
traction cable
cantilever
user
electronic module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22720438.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon Käsmann
Günther Veik
Roland Schaer
Michael Lanzinger
Antonios DRAGANIS
Christian Metzler
Michael Wierer
Dragan Stevic
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.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4326494A1 publication Critical patent/EP4326494A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M13/00—Other supports for positioning apparatus or articles; Means for steadying hand-held apparatus or articles
    • F16M13/04—Other supports for positioning apparatus or articles; Means for steadying hand-held apparatus or articles for supporting on, or holding steady relative to, a person, e.g. by chains, e.g. rifle butt or pistol grip supports, supports attached to the chest or head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0008—Balancing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/10—Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/104—Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G11/00—Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts

Definitions

  • the present invention relates to a system for compensating for a weight of an object.
  • the object is attached to a traction cable, the traction cable being guided in or on a cantilever arm in the direction of a back structure of the system, a second end of the cantilever arm being held by a back structure and the system being carried by a user of the system by means of the back structure can.
  • the system is characterized by an electronic module comprising a device for winding the traction cable and a motor for driving the device for winding the traction cable, the system being set up to determine a counterforce for the weight of the object and on the object transferred to. It is particularly preferred within the meaning of the invention that a control device of the system is set up to set a counterforce in relation to the weight of the object.
  • the system or its control device can preferably produce a force balance between the weight of the object on the one hand and the counterforce on the other.
  • the invention relates to an electronic module for compensating for a weight of an object, as well as a kit that includes such an electronic module, a traction cable and at least one deflection pulley. With the invention, the weight of an object can be compensated particularly well and in a way that is easy on the back.
  • tool devices such as chisels, hammer drills, core drills or the like
  • tool devices such as chisels, hammer drills, core drills or the like
  • Tools are often strenuous and tiring, especially when working with these devices for a long period of time.
  • Tools are often heavy and the downward weight of such a tool towards the ground means that work with such tools can only be performed for a limited period of time before a break is required.
  • this can delay the progress of work on a construction site, which is undesirable for various reasons.
  • working with heavy tool equipment can lead to physical limitations for years. There is therefore a need to provide means that make working with heavy power tools easier and effectively protect the users of such power tools from adverse health effects.
  • Passive assistance systems for example, are known in the prior art.
  • an object can be attached to a component of the assistance system, with the object then being held by the assistance system.
  • a passive suspension cannot provide sufficient support for the user in some applications.
  • the object on which the present invention is based is therefore to overcome the above-described shortcomings and disadvantages of the prior art and to provide a system for compensating for the weight of an object that is easy to handle and can be flexibly adapted to different users can.
  • the system to be provided should effectively and reliably compensate for the weight of an object in different applications and situations. It would be desirable if this could be made possible by the user of the system without a special adjustment process. Experts would also appreciate it if the system to be provided could enable not only static but also dynamic support for the system user.
  • a further object on which the invention is based is the provision of an electronic module as the drive and control unit of such a system, and the provision of a kit with which the electronic module can be used, for example, as a stand-alone device.
  • a system for compensating for the weight of an object is provided, the object being attachable to a traction cable, the traction cable being guidable in or on a cantilever arm in the direction of a back structure of the system, the cantilever arm being receivable by the back structure.
  • the balancing system is characterized in that the system comprises an electronic module comprising a device for winding up the traction cable and a motor for driving the device for winding up the traction cable, the system being set up to determine a counterforce for the weight of the object and transfer it to the object.
  • the system comprises a control device, the system being set up, for example by the control device, to set a counterforce in relation to the weight of the object.
  • the control device can preferably be set up to establish a force balance between the weight of the object on the one hand and the counterforce on the other hand.
  • the system or the electronic module can have an energy source for supplying the system with electrical energy.
  • the system is preferably a battery-operated, body-worn compensation or balancing system, in which the weight of an object is compensated by generating a counter-force, the counter-force being transmitted by a traction cable.
  • the system can preferably be set up to carry out a balancing process in relation to the weight of the object.
  • This compensation process can be carried out, for example, by the controller of the system.
  • the balancing process preferably represents a control and regulation process in relation to the position of an object attached to the traction cable of the system.
  • the term balancing process relates in particular to the balancing of a weight of an object in a system, with the object being able to be attached to a traction cable of the system . This can be a one-off operation, performed for example when work begins on the item or when a new item is attached to the system's cable.
  • the balancing operation can also be performed substantially continuously to allow substantially continuous weight balancing of the object while working with it.
  • the object can in particular be a tool with which work is to be performed.
  • it can be a chisel, a drill hammer, a fastening device or a similarly large and/or heavy device that is used, for example, to work on a wall or to drive an object to be fastened into a wall or underground.
  • a tool with which work is to be performed can be a chisel, a drill hammer, a fastening device or a similarly large and/or heavy device that is used, for example, to work on a wall or to drive an object to be fastened into a wall or underground.
  • Those skilled in the art are familiar with such tools.
  • the object or tool can be attached to a traction cable of the system using suitable attachment or recording devices. It is preferred within the meaning of the invention that the traction cable connects the object to a device for winding up the traction cable, with the device for winding up the traction cable preferably being provided in the area of the back structure of the system.
  • the winding device is preferably directed to lengthening or shortening an effective length of the traction cable. This happens, for example, as part of the balancing process, in which the weight or the weight of the object is determined and used to set and control the effective length of the traction cable.
  • a possible change in the weight of the object is reacted to essentially continuously, in that the motor generates more or less torque and applies it to the traction cable.
  • the device for winding the traction cable can, for example, release the traction cable or shorten its length in order to adjust the effective length of the traction cable.
  • the torque of the motor is adapted to different weight forces, preferably continuously, ie essentially during the entire use of the system, in order to compensate for any changes in weight force.
  • movements of the object that can occur when working with the object can essentially be continuously compensated and the user can thus be permanently supported.
  • the user of the proposed system is considerably relieved when working with the object, because when using the system he only has to apply the force required to carry out the work, but no longer the force to hold the tool device.
  • the compensation for the weight of the object is transferred from the user to the system, so that the arm and shoulder muscles in particular of the system user are relieved.
  • the force that has to be applied to carry out the work can, for example, be a pressing force in order to propel the power tool or its tool into a wall or a substrate to be worked on.
  • the winding device has at least one roller, which is preferably arranged in the area of an output of a drive device of the system.
  • the pull rope is in or on a
  • the system's cantilever arm is guided towards a back structure. It is preferred within the meaning of the invention that the traction cable runs from the object in the direction of a first end of the cantilever arm, wherein the first end of the cantilever arm can preferably also be referred to as the front end of the cantilever arm. According to the invention, it is preferred that the traction cable is guided over deflection rollers inside the cantilever arm. In the context of the inventions, however, other types of guidance may also be preferred, which include, for example, Bowden cables and/or plain bearings.
  • the cantilever is essentially L-shaped.
  • the cantilever includes a back portion and a head portion, the back portion and the head portion being substantially perpendicular to each other.
  • the back section of the cantilever arm runs essentially parallel to a spine of the system user, while the head section of the cantilever arm runs above or next to the head of the user, essentially perpendicular to the back section and/or the spine of the user user.
  • the cantilever arm or its head section can be guided over the user's head or next to the user's head.
  • the transition area between the back and head section of the cantilever arm can be L-shaped, include a transition section or be designed as a joint.
  • a transition area designed as a transitional section between the back and head sections of the cantilever arm leads to a particularly stable structure of the proposed system, while a joint that can be provided in the transition area between the back and head sections of the cantilever arm allows the system to be folded, which Pack size of the combined system can be significantly reduced.
  • the back section and/or the head section of the cantilever arm comprise joints which also allow the system to be folded and the system to be easily transported in the collapsed state.
  • the joints can divide the back section into a lower and an upper area or the head section into a front and a rear area.
  • the cantilever arm has a first end and a second end.
  • the first end of the cantilever arm which can also be referred to as the front end within the meaning of the invention, preferably forms the front end of the head section.
  • the second end of The cantilever arm which can also be referred to as the lower end within the meaning of the invention, preferably forms the lower end of the back section.
  • top, bottom, front and rear do not represent unclear terms for the person skilled in the context of the present invention, since the terms and the spatial directions associated with them “up”, “down”, “ to the front” and “to the rear” are explained, for example, in FIG.
  • the weight of the object usually acts “down” in a spatial direction, i.e. in the direction of the ground on which the user of the system is standing.
  • the “upward” spatial direction corresponds to the direction in which the object is moved when the effective length of the traction cable is shortened by the traction cable winding device.
  • the object is in front of the user, for example at head, chest or stomach level.
  • the head section of the cantilever usually represents the highest point of the system, so that in the terminology of the invention it forms the top of the system.
  • the back section of the cantilever forms the rear section of the system.
  • the back structure with the electronic module, the motor for driving the winding device and the control device is provided in the rear, lower area of the system.
  • the bottom end of the system can be formed, for example, by a hip belt with which the system can be attached to the user. According to the invention, this hip belt forms a first contact area, where there is physical contact between the system user and the system.
  • a second contact area can be formed by a back pad.
  • the cantilever arm of the system can be accommodated by the back structure. It is particularly preferred within the meaning of the invention that the second end of the cantilever arm can be accommodated by the back structure. In the context of the invention, this preferably means that there is a connection between the lower end of the back section of the cantilever arm and the back structure. For example, the lower end of the spine portion of the cantilever, or the second end of the cantilever, may be received within a cavity in the spine structure of the system.
  • fastening means can be provided with which the cantilever or its back section can be fastened to or in the back structure. For example, the cantilever can be bolted to the back structure.
  • the system can include a preferably one-piece construction that forms a transition between the cantilever arm and the back structure.
  • the cantilever can merge into the back structure in the area of this construction.
  • the cantilever arm extends from the back structure above or next to the user's head in order to pick up and hold an object in front of the user's body.
  • the system user is considerably relieved and can carry out the work to be performed with the object for significantly longer and with a reduced risk of health impairments.
  • the proposed system can be carried by a user of the system by means of the back structure.
  • the system includes an electronic module, wherein the electronic module can be arranged in particular in the area of the back structure of the system.
  • the electronic module can be part of the proposed system or be designed as a stand-alone device.
  • the stand-alone design of the electronic module represents a further aspect of the invention, which is explained further below.
  • the electronic module includes an energy source for supplying the system with electrical energy.
  • the energy source can be a battery or an accumulator ("accumulator"), the accumulator being rechargeable in particular. If the object whose weight is compensated with the proposed system is a battery or accumulator-operated tool, it is preferred within the meaning of the invention that the energy source is similar or the same as the energy source of the tool. In other words, it is preferred within the meaning of the invention if essentially the same batteries and accumulators can be used for the power supply of the proposed system and the power tool.
  • the electronic module also includes a device for winding up the traction cable and a motor for driving it. It is preferred within the meaning of the invention that the device for winding up the traction cable is arranged in an area of the back structure and that the traction cable can be wound up using the motor.
  • the motor of the proposed system is set up to generate a torque with which the effective length of the train rope can be lengthened or shortened. This is preferably done depending on a movement when guiding the object.
  • the torque of the motor can be used to hold, wind and/or release the pull cord as the user changes the position of the object.
  • the balancing process takes place in particular when a new object is attached to the cable of the system.
  • the compensation process represents an essentially continuously running open-loop and closed-loop control process, in which in particular the engine speed is controlled to the speed “zero”, ie a standstill, or a very low engine speed.
  • the speed of the attached object can be, for example, less than 10 mm/s, more preferably less than 5 mm/s and most preferably around 3.7 mm/s. This corresponds to a value for the engine speed of less than 1 rad/s.
  • the compensation process is designed in particular as an automatic compensation process, in which the system preferably reacts automatically to the weight of the object or its changes by the torque on the motor of the system being regulated accordingly.
  • An alternative compensation process can consist, for example, in that the object is pulled up from an underground by the system after a preferably manual control input by the user, if the object was previously placed on the underground.
  • the torque of the motor in particular can be regulated or used as a controlled variable.
  • the traction cable is wound up in a single layer within the winding device.
  • This preferred single-layer winding can be effected, for example, by a profile within the winding device, wherein the profile can be provided, for example, as a roll within the winding device.
  • a movable cable guide can also be used to enable the traction cable to be wound up in a single layer.
  • the winding device can include profiles and/or movable cable guides for preferably single-layer winding of the traction cable.
  • the electronic module also includes a control device that is set up to carry out the compensation process in relation to the weight of the object.
  • a control device that is set up to carry out the compensation process in relation to the weight of the object.
  • the device for winding up the traction cable, the motor and the control device are supplied with electrical energy.
  • a counterforce for the weight of the object is determined during the compensation process, so that the weight of the object is balanced or compensated for by the counterforce acting in the opposite direction to the weight.
  • the counterforce can be transferred to the object using the traction cable.
  • the weight of the object can be "taken" from a user of the system, so that the user - for example while working with the object - does not have to hold it at a certain height, but only has to apply the strength with the arms that is required to carry out the specific work to be done with the object.
  • An essential advantage of the invention is that the weight forces arising when using the system or when working with the object can be dissipated via the back structure into the hip area of the user. In other words, the system is set up to derive the weight forces and loads that occur in the hip area of the user.
  • the back structure can be designed as a backpack system, for example.
  • a torque of the motor can be determined as a function of the weight of the object with the compensation process.
  • the torque determined can be used to wind up or release the traction cable, depending on how great the weight of the object is or to what extent the weight of the object changes.
  • the system or the electronic module has a gear. It is preferred within the meaning of the invention that the transmission has a gear ratio between 2 and 15 and preferably between 4 and 12.
  • the transmission can have a roller at its output, the roller having a diameter in a range from 10 to 200 mm, preferably in a range from 20 to 150 mm and particularly preferably in a range from 40 to 120 mm . Tests have shown that a combination of a gear ratio in the range of 4 to 12 and a roller diameter of 40 to 120 mm is a good compromise so that the system's motor is able to generate a sufficiently large torque on the other hand, it can be made compact to be used in a body-worn balancing system.
  • the motor is an external rotor motor. Before geous enough, high torques can be achieved at low speeds by using an external rotor motor. In addition, it is preferred within the meaning of the invention that the motor has a number of poles that is greater than 6. This allows a continuously high torque to be provided.
  • the traction cable is guided by means of rollers and/or a Bowden cable.
  • the Bowden cable can in particular include a Bowden cable or be formed by one.
  • the traction cable is guided in or on the cantilever arm and thus leads from the object to be held, whose weight is to be compensated, to the winding device.
  • the back structure comprises a first contact area and a second contact area, with contact being provided between the user of the system and the system at least in the contact areas.
  • the first contact area can preferably be designed as a hip belt, while the second contact area can be designed as a back padding.
  • the weight of the system can be optimally transferred to a stable body area of the system user by using a hip belt as the first contact area.
  • a large proportion of the weight of the system is carried in the hip belt and distributed by this to a stable body area of the user.
  • the wearing comfort of the proposed system can be significantly increased.
  • the first and the second contact area are components of the back structure of the system.
  • the first contact area is preferably formed by a hip belt that the user can put around his hips.
  • the second contact area can in particular be formed by a back padding that rests between or on the shoulder straps and can be connected to two shoulder straps.
  • the shoulder straps can - as is known in the field of backpacks - be guided over the shoulders of the system user and end in the hip belt of the back structure. Due to the backpack-like design of the back structure, handling the proposed system can be made easier and its acceptance by users can be significantly increased.
  • a distance between the first contact area and the second contact area is preferably designed to be adjustable in order to adapt the system to the user and to compensate for a tilting moment caused by the object.
  • This tilting moment preferably acts in the “forward” spatial direction, so that the user of the system can be pulled “forward” in the spatial direction when using it and in particular when a heavy object is attached to the traction cable. It is preferred within the meaning of the invention that the tilting moment is regarded as acting about a horizontal axis of the system. This can be the first or second horizontal axis of the system, for example.
  • the distance between the first contact area and the second contact area of the back structure of the system is selected as large as possible in order to achieve good leverage. This is made possible in particular by the adjustability of the distance between the first contact area and the second contact area of the back structure. Tests have shown that, with the invention, a tilting moment caused by the object, which preferably acts “forward” in a spatial direction, can be compensated for particularly well. The compensation takes place in particular via the back of the user of the system, in that the forces or the tilting moment are introduced into the back structure of the system.
  • the proposed system has a linear guide that can be used to adjust the distance between the back padding and the hip belt.
  • the user can set a possible maximum distance between the first and the second contact area of the back structure, adapted to his body size.
  • the linear guide thus makes a significant contribution to compensating for the tilting moment of the object whose weight is to be compensated for by the system.
  • the system has a strut in order to introduce a tilting moment caused by the object into a first contact area of the system.
  • the tilting moment is preferably directed particularly into the hip belt of the system, where it is distributed over a stable part of the user's body.
  • the derivation of the tilting moment can be further improved by the provision of the strut.
  • the strut connects the back structure to the hip belt.
  • the strut can be stiffened with a flexible plate to improve the transmission of force to the hip belt. This preferred embodiment of the invention is shown in FIG.
  • the cantilever arm is designed to be foldable.
  • the cantilever arm can include at least one joint.
  • the joint can be arranged in the back section or in the head section or in the transition area between the back section and the head section of the cantilever arm.
  • a combination of different joints is also possible. Because the cantilever can be folded, a pack size for the collapsed system can be reduced, so that the proposed system can be transported more easily when not in use. In addition, the fact that the system can be folded makes it easier to handle.
  • the foldability of the cantilever can be made possible by various methods and devices.
  • a joint can be provided in the back section of the cantilever arm, which divides the back section into an upper area and a lower area and which makes it possible for the upper area of the back section and the head section of the cantilever arm to be tilted or folded forward .
  • this allows the cantilever arm to be folded forward between the shoulder straps of the back structure, as a result of which the pack size of the system can be significantly reduced.
  • This preferred embodiment of the invention is illustrated in FIG.
  • This feature of the invention is illustrated in FIG. 8 and can be combined, for example, with the forward-folding embodiment of the invention illustrated in FIG.
  • a cavity for receiving the lower region of the back section of the cantilever can be provided in the back structure, into which the lower region of the back section of the cantilever Be can be pushed.
  • a latching mechanism can be provided with which the back section can be fastened in the various positions.
  • the back section of the cantilever arm can be fixed in the lowered position and in the maximum extended position.
  • the back section can also be fastened in intermediate positions in the back structure of the system. This means that different working heights of the system can be set, for example. It can also be determined in this way whether the cantilever arm is guided over the head of the system user or next to his head.
  • the transition area between the back section and the head section of the cantilever arm is designed as a joint, the joint making it possible for the head section of the cantilever arm to be folded backwards.
  • the system can also be designed in such a way that the head section of the cantilever arm can be rotated sideways by a rotation angle about a vertical axis of rotation.
  • the head section of the cantilever arm can then be folded “downwards” in a spatial direction next to the user's body.
  • This preferred embodiment of the invention is shown in Fig. 9 forms rank. It is particularly preferred within the meaning of the invention that the head section of the cantilever arm is rotated essentially 90 degrees to the side about a vertical axis of rotation before it is folded “down” next to the user's body.
  • the term "substantially 90 degrees" is not an ambiguous term.
  • the term “substantially 90 degrees” preferably means in the context of the invention that an angle of approximately 90 degrees is meant, but which can deviate from a mathematically exact right angle by +/-5 degrees, for example.
  • the head section of the cantilever arm can comprise a joint, the joint dividing the head section of the cantilever arm into a front area and a rear area.
  • the hinge allows the front portion of the head portion of the cantilever to be folded backwards, thereby reducing the pack size of the collapsed system.
  • the front portion of the head portion of the cantilever arm is preferably folded rearward about a vertical pivot axis, the vertical pivot axis passing through the joint dividing the head portion of the cantilever arm into a front portion and a rear portion.
  • This preferred embodiment of the invention is illustrated in FIG.
  • the cantilever includes a support point with which the system can be supported on a wall.
  • a support point which is preferably at the front end of the head section of the cantilever arm, advantageously makes it possible to absorb the tilting moment that acts forward in the spatial direction and is caused by the object, so that the user of the system can use it in a particularly stable and safe manner can work on the item.
  • the support point comprises an elastic material and/or at least one roller or is formed by the elastic material and/or the at least one roller. Due to the elastic material, damage to the wall or the wall on which the system is supported with the support point can be avoided.
  • the support point can also be referred to as a contact point within the meaning of the invention, which is preferably arranged in the area of a tip of the cantilever arm, i.e. its front or first end.
  • the proposed system can be supported by the provision of the support or contact point on a wall, so that the tilting moment no longer acts on the user but is kept away from him.
  • the head section of the cantilever arm can be designed to be telescopic in the horizon tal direction.
  • the system can be adapted in a particularly simple and uncomplicated manner to various objects that can be attached to the pull cable of the system.
  • the object is a tool, with the different length head portion, different length tool lengths of the tool can be accommodated.
  • tool device have tools of different lengths, depending on whether it is a chisel, a hammer drill, a core drill or another tool.
  • the system can be used particularly flexibly in different trades and for different types of power tools due to the head section of the cantilever arm, which is preferably designed to be telescopic.
  • the invention in a second aspect, relates to an electronic module for compensating for the weight of an object.
  • the terms, definitions and technical advantages introduced for the proposed system and its components preferably apply analogously to the electronic module.
  • the object whose weight is to be balanced is attached to the module with a traction cable.
  • the electronic module has the following components for compensating for the weight of an object:
  • a motor for driving the device for winding up a traction cable the system being set up to determine a counteracting force for the weight of the object and to transmit it to the object.
  • a control device of the system is set up to set a counterforce in relation to the weight of the object.
  • the system can preferably be set up—for example by means of its control device—to establish a force balance between the weight of the object on the one hand and the counterforce on the other.
  • the control device can be set up to carry out a compensation process in relation to the weight of the object.
  • the electronic module can also be provided as a stand-alone device.
  • the electronic module can be set up at a work site, with an object being able to be attached to the electronic module using a traction cable and, if necessary, pulleys or similar aids.
  • the invention includes, in a further aspect, a kit comprising the electronic module, a traction cable and at least one deflection pulley for compensating for the weight of an object that can be attached to the traction cable.
  • a kit comprising the electronic module, a traction cable and at least one deflection pulley for compensating for the weight of an object that can be attached to the traction cable.
  • This preferred embodiment of the invention fertil is shown in FIG.
  • the at least one deflection roller can be attached to a ceiling above a work site, for example.
  • Suitable carrier or frame structures can be used for this purpose. It can also be preferred within the meaning of the invention that the carrier or frame structure is designed as a guide rail, so that a position of the kit can be changed.
  • a mobile work kit can be provided in this way for compensating for the weight of an object, where the object can be designed in particular as a tool.
  • FIG. 1 View of a preferred embodiment of the proposed system
  • FIG. 3 view of a preferred embodiment of the proposed system with support strut
  • Fig. 4 View of a preferred embodiment of the proposed system, wherein the head portion of the cantilever extends over the user's head
  • FIG. 5 View of a preferred embodiment of the proposed system, wherein the head portion of the cantilever runs alongside the user's head
  • Fig. 6 View of a preferred embodiment of the proposed system with a joint in the back section of the cantilever
  • Fig. 7 View of a preferred embodiment of the proposed system with a joint in the transition area between the back section and the head section of the cantilever arm
  • Fig. 8 View of a preferred embodiment of the proposed system, in which the back section of the cantilever arm can be lowered into the back structure
  • Fig. 10 View of a preferred embodiment of the proposed system with a joint in the head section of the cantilever
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of the proposed system 1, which is worn by a user 20.
  • the system 1 comprises a cantilever arm 5 which, in the example of the invention shown in FIG. 1, runs above the head 21 of the user 20 .
  • the cantilever 5 may have sections referred to as the back section 15, the head section 16 and the transition section 25.
  • the back section 15 is arranged in a back or rear area of the system 1 and runs essentially parallel to a spine of the user 20.
  • the head section 16 runs essentially perpendicular to the back section 15 of the cantilever arm 5, so that the back section 15 and head section 16 enclose a substantially right angle.
  • the cantilever 5 can be L-shaped or have a transition region 24 which has a transition section 25 arranged obliquely between the back section 15 and the head section 16 .
  • the cantilever 5 has a front or first end 7 and a second or rear end 8 which opens into the back structure 6 of the system 1 .
  • the back structure 6 makes it possible for the user 20 to carry the system 1 on his back.
  • An electronic module 10 is provided in the back area of the user 20 and contains various components of the system 1 .
  • an energy source 11 , a device 12 for winding up a traction cable 4 , a control device 14 and a motor 13 are accommodated in the electronic module 10 .
  • the back structure 6 or the electronic module 10 can be attached to the user 20 with a first contact area 17 and a second contact area 18 .
  • the first contact area 17 can be designed as a hip belt, while the second contact area 18 is preferably designed as a back pad.
  • An object 3 having a weight 2 can be fastened to the traction cable 4 .
  • the weight force 2 is preferably the weight of the object 3, the weight force 2 pointing in the direction of the ground. For the purposes of the invention, this direction is preferably referred to as the “downward U” spatial direction.
  • the other spatial directions “upwards O”, “forwards V” or “backwards H” are also shown in FIG.
  • the down arrow which is provided with the reference sign 2, symbolizes the weight of the object 2 3 and indicates their Rich direction.
  • the object 3 can preferably be in the form of a tool and can be attached to the system 1 via the traction cable 4 . Simple fasteners, such as snap hooks, or special fasteners or mounting devices can be used for this
  • the traction cable 4 leads from the object 3 in the direction of the cantilever 5 and is then guided in or on the cantilever 5 in the direction of the back structure 6 or the electronic module 10 .
  • the winding device 12 In the electronic module 10 is the winding device 12, with which the traction cable 4 can be wound up.
  • the effective length of the traction cable 4 can be lengthened or shortened.
  • the length of the traction cable 4 can be adapted to the weight 2 of the object 3, with the weight 2 of the object 3 being determined in a compensation process.
  • the winding device 12 is driven by a motor 13 which can also be arranged in the electronic module 10 . It is preferred within the meaning of the invention that the compensation process represents a regulation and control process, the aim of which is that the motor 13 is at a standstill.
  • the motor 13 is regulated to a speed of zero by the compensation process.
  • the proposed system 1 enables a weight force 2 of the object 3 to be compensated for, so that the proposed system 1 can preferably also be referred to as a balancing system.
  • the compensation of the weight 2 is preferably done by an interaction of winding device 12, motor 13 and control device 14, wherein the ge mentioned components of the system 1 from the energy source 11 with electrical energy ver provides.
  • the energy source 11 is preferably a battery or an accumulator.
  • the weight force 2 of the object 3 is compensated in particular by a counterforce 9 which is exerted on the object 3 and is transmitted to the object 3 by means of the traction cable 4 .
  • the counterforce 9 balances the weight 2 of the object 3 and thus ensures that the user 20 of the system 1 does not have to hold the object 3 against gravity, but only has to apply the force required to work with the object 3 . As a result, the system 1 can make the work with the object 3 much easier for the user 20 .
  • the counterforce 9 is marked in the figures with an arrow in the spatial direction "up" and the reference number 9 .
  • a compensation process takes place in particular when a (new) object 3 is fastened to the traction cable 4 or when the object 3 is replaced.
  • the compensation of the weight 2 of the object 3 can be regulated statically on its weight.
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of the proposed system 1 with a length-adjustable back structure 6.
  • a distance A between the first contact area 17 and the second contact area 18 of the back structure 6 can be adjusted.
  • a tilting moment 19 generated by the object 3 can be compensated for.
  • the tilting moment 19 is shown in FIG. 2 with a hatched arrow and the reference number 19 .
  • the tilting moment 19 is caused by the weight of the object 2 3, which pulls the system 1 in the spatial direction down U.
  • a tilting moment 19 acts overall, which acts downwards and forwards and in particular pulls the cantilever 5 of the system 1 in this direction. It has been shown that a particularly large distance A between the hip belt 17 and the back padding 18 as the contact surfaces between the back structure 6 and the user 20 compensates for this tilting moment 19 particularly effectively, since particularly good leverage conditions prevail in this way.
  • the left half of FIG. 2 shows a large distance A between hip belt 17 and back pad 18, which is symbolized by a capital letter A, while the right half of FIG. 2 shows a small distance a between hip belt 17 and back pad 18 , which is symbolized by a lowercase letter a.
  • the cantilever 5 having a back portion 15, a head portion 16 and a transition portion 25 may include. While the back section 15 and the head section 16 are arranged essentially perpendicularly to one another, the transition section 25 is in a transition region 24 between the back section 15 and the head section 16 of the cantilever arm 5 .
  • the adjustability of the distance A can be made possible in particular by the provision of a linear guide (not shown).
  • Fig. 3 shows a preferred embodiment of the proposed system 1 with a support stre be 33 which can be arranged between the hip belt 17 and the back pad 18 of the back structure 6 vorlie conditions.
  • the support strut 33 With the support strut 33, the introduction of the tilting moment 19 into the back structure 6, in particular into the hip belt 17, can be further improved, so that with the support strut 33 an improved introduction of force into the hip belt 17 and a further improved relief for the user 20 are made possible can.
  • Fig. 4 shows a preferred embodiment of the proposed system 1, wherein the head portion 16 of the cantilever 5 extends over the head 21 of the user 20, while Fig. 5 shows a preferred embodiment of the proposed system 1, wherein the head portion 16 of the cantilever 5 next to the head 21 of the user 20 runs.
  • the system 1 can be used together with different objects 3 or tool devices. This makes it particularly versatile and can be used, for example, by craftsmen from different trades be used.
  • different types of tools can be attached to the traction cable 4 of the system 1.
  • Fig. 6 shows a preferred embodiment of the proposed system 1 with a joint 27 in the back section 15 of the cantilever 5. It is preferred within the meaning of the invention that at least one joint 26, 27, 30 is arranged in the cantilever 5 of the system 1, so that a foldability of the cantilever 5 is made possible.
  • the joint 27 divides thefeldab section 15 of the cantilever 5 into an upper part 28 and a lower part 29, the upper part 28 can be folded together with the head portion 16 of the cantilever 5 in a spatial direction forward.
  • This rotatability of the upper area 28 of the back section 15 and the head section 16 of the cantilever 5 is indicated in FIG. 6 by the circular arrow.
  • the rotation of the upper region 28 of the back section 15 and the head section 16 of the cantilever arm 5 takes place about a first horizontal axis H1, which preferably runs through the joint 27 in the back section 15 of the cantilever arm 5.
  • the upper part 28 and the head section 16 of the cantilever 5 can, for example, be placed next to the head 21 of the user 20 and the system 1 can be carried particularly easily as a backpack in this embodiment of the invention and due to the small pack size.
  • the lower region 29 of the back section 15 terminates at the bottom with the second or rear end 8 of the cantilever arm 5 .
  • Fig. 7 shows a preferred embodiment of the proposed system 1 with a joint 26 in the transition area 24 between the back section 15 and the head section 16 of the cantilever 5.
  • the head section 16 of the cantilever 5 can be moved forwards about a second horizontal axis H2 be folded, so that the pack size of the collapsed system 1 is also significantly reduced.
  • FIG. 8 shows an embodiment of the proposed system, in which a joint 27 is provided in the back section 15 of the cantilever arm 5, which joint 27 divides the back section 15 into an upper area 28 and a lower area 29. 6 to 8 also show the contact areas 17, 18, which can be formed by a hip belt and a back pad and which preferably form the back structure 6 of the proposed balancing system 1.
  • a joint 27 is provided in the back section 15 of the cantilever arm 5, which joint 27 divides the back section 15 into an upper area 28 and a lower area 29.
  • 6 to 8 also show the contact areas 17, 18, which can be formed by a hip belt and a back pad and which preferably form the back structure 6 of the proposed balancing system 1.
  • Fig. 9 shows a preferred embodiment of the proposed system 1 with a cantilever arm 5 that can be rotated and folded a first vertical axis V1 can be turned sideways by a turning angle.
  • the angle of rotation can be, for example, essentially 90 degrees, that is to say represent an essentially right angle.
  • the first vertical axis V1 is substantially parallel to the back portion 15 of the cantilever 5 and protrudes out of the plane of the drawing of the upper figures in Figure 9, ie towards the reader.
  • the head portion 16 of the cantilever arm 5 is rotated by a right angle before compared to the initial state (cf. top left image of FIG. 9) of the sys tem 1.
  • the cantilever 5 has a joint 26, 27 so that an upper portion of the cantilever 5 can be folded down next to the body of the user 20 after the rotation.
  • This rotatability of the cantilever 5 is indicated by the round arrow in the lower left illustration of FIG.
  • the system 1 is shown in the folded state when the upper area of the cantilever arm 5 is folded to the side or down next to the body of the user 20 .
  • the folding down takes place about a horizontal axis of rotation H1, H2, which preferably runs essentially horizontally through the joint 26, 27 in the cantilever arm 5 of the system 1.
  • the joint 26, 27 can be, for example, a joint 26 in the transition region 24 between the back section 15 and the head section 16 of the cantilever arm 5, or a joint 27 in the back section 15 of the cantilever arm 5, which extends the back section 15 into an upper region 28 and a lower area 29 divided.
  • a joint 26 in the transition region 24 between the back section 15 and the head section 16 of the cantilever arm 5 or a joint 27 in the back section 15 of the cantilever arm 5, which extends the back section 15 into an upper region 28 and a lower area 29 divided.
  • FIG. 9 an embodiment of the system with a joint 27 in the back section 15 of the cantilever 5 is shown.
  • Fig. 10 shows a preferred embodiment of the proposed system 1 with a joint 30 in the head section 16 of the cantilever 5.
  • the two images of Fig. 10 show in particular a plan view of a preferred embodiment of the proposed system 1, with the joint 30 in the head section 16 of the Cantilever arm 5 divided into a front area 31 and a rear area 32 ren.
  • the front end of the front portion 31 of the head portion 16 of the cantilever 5 is referred to as the first or front end 7 of the cantilever 5 .
  • the front area 31 of the head section 16 of the Cantilever 5 can be folded to the side about a second vertical axis V2 so that the front portion 31 of the head portion 16 of the cantilever 5 next to the rear portion 32 of the head portion 16 of the cantilever 5 comes to rest.
  • the front area 31 and the rear area 32 of the head section 16 of the cantilever arm 5 are essentially parallel to one another. This ability to rotate around the second vertical axis V2 can in particular reduce the extent of the system 1 in a side view.
  • the second vertical axis V2 runs essentially parallel to the back section 15 of the cantilever 5 or a spine of the user 20 and protrudes from the drawing plane of FIG. In other words: the second vertical axis V2 meets the reader.
  • the second vertical axis V2 preferably runs through the joint 30 in the head section 16 of the cantilever arm 5.
  • the 11 shows a preferred embodiment of the proposed system 1 with a support point 22 for a wall 23.
  • the support point 22 is arranged in particular in the front end 7 of the cantilever 5 and can comprise an elastic material or at least one roller, the elastic material or roller coming into contact with a wall 23 .
  • the wall 23 can be, for example, masonry, a wall or a substrate that is to be machined with the object 3, which is preferably designed as a machine tool.
  • the system 1 or the user 20 of the system 1 can be supported on the wall 23 to be processed, so that the tilting moment 19 caused by the object 3 is introduced directly into the wall 23 and thus no load for the utility 20 of the system 1 represents.
  • the user 20 of the system 1 can be considerably relieved and supported when working with a power tool.
  • Fig. 11 also shows that the head portion 16 of the cantilever 5 can be formed telescopically, the telescoping ability of the head portion 16 of the cantilever 5 is present in particular in the horizontal direction. It is indicated in FIG. 10 by the arrow running above and parallel to the head section 16 .
  • the telescoping capability of the head section 16 makes it possible to use different tools on the object 3, which is preferably designed as a machine tool, and to work with it.
  • the system 1 can be particularly easily adapted to un ferent tool lengths of the power tool due to the telescoping capability of the head section 16 of the cantilever arm 5 .
  • 12 shows a preferred embodiment of the proposed kit 50 as a stand-alone device.
  • the invention relates in further aspects to an electronic module 10 and a kit 50 , the kit 50 comprising an electronic module 10 , at least one traction cable 4 and a deflection pulley 51 .
  • An object 3 can be attached to the traction cable 4, with an effective length of the traction cable 4 - analogous to the system 1 be written - can be shortened or lengthened by a winding device 12 of the electronic module 10, so that a weight or a weight force 2 of item 3 is compensated.
  • the electronic module 10 comprises such a winding unit 12, a motor 13 with which the winding unit 12 can be driven, an energy source 11 for the electrical supply of the electronic module 10 and its components 12, 13,
  • the proposed kit 50 can be set up as a stand-alone device, for example, at a desired work location and can be particularly easily transported.
  • V1 first vertical axis

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Ausgleich einer Gewichtskraft eines Gegenstands. Dabei wird der Gegenstand an einem Zugseil befestigt, wobei das Zugseil in oder an einem Kragarm in Richtung einer Rückenstruktur des Systems geführt wird, wobei ein zweites Ende des Kragarms von einer Rückenstruktur aufgenommen und das System mittels der Rückenstruktur von einem Nutzer des Systems getragen werden kann. Das System ist durch ein elektronisches Modul gekennzeichnet, das eine Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils und einen Motor zum Antrieb der Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils, wobei das System dazu eingerichtet ist, eine Gegenkraft für die Gewichtskraft des Gegenstands zu ermitteln und auf den Gegenstand zu übertragen. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass eine Steuereinrichtung des Systems dazu eingerichtet ist, eine Gegenkraft in Bezug auf die Gewichtskraft des Gegenstands einzustellen. Vorzugsweise kann das System dazu eingerichtet sein, ein Kräftegleichgewicht zwischen der Gewichtskraft des Gegenstands auf der einen Seite und der Gegenkraft auf der anderen Seite herzustellen. In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung ein elektronisches Modul zum Ausgleich einer Gewichtskraft eines Gegenstands, sowie ein Kit, das ein solches elektronisches Modul, ein Zugseil und mindestens eine Umlenkrolle umfasst. Mit der Erfindung kann die Gewichtskraft eines Gegenstands, welcher an einem Zugseil eines vorgeschlagenen Ausgleichssystems befestigt werden kann, besonders gut und rückenschonend kompensiert werden.

Description

SYSTEM, KIT UND ELEKTRONISCHES MODUL ZUM AUSGLEICH EINER GEWICHTSKRAFT EINES GEGENSTANDS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Ausgleich einer Gewichtskraft eines Gegen stands. Dabei wird der Gegenstand an einem Zugseil befestigt, wobei das Zugseil in oder an einem Kragarm in Richtung einer Rückenstruktur des Systems geführt wird, wobei ein zweites Ende des Kragarms von einer Rückenstruktur aufgenommen und das System mittels der Rü ckenstruktur von einem Nutzer des Systems getragen werden kann. Das System ist durch ein elektronisches Modul gekennzeichnet, das eine Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils und einen Motor zum Antrieb der Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils umfasst, wobei das Sys tem dazu eingerichtet ist, eine Gegenkraft für die Gewichtskraft des Gegenstands zu ermitteln und auf den Gegenstand zu übertragen. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass eine Steuereinrichtung des Systems dazu eingerichtet ist, eine Gegenkraft in Bezug auf die Gewichtskraft des Gegenstands einzustellen. Vorzugsweise kann das System bzw. seine Steu ereinrichtung ein Kräftegleichgewicht zwischen der Gewichtskraft des Gegenstands auf der ei nen Seite und der Gegenkraft auf der anderen Seite hersteilen. In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung ein elektronisches Modul zum Ausgleich einer Gewichtskraft eines Gegenstands, so wie ein Kit, das ein solches elektronisches Modul, ein Zugseil und mindestens eine Umlenkrolle umfasst. Mit der Erfindung kann eine Gewichtskraft eines Gegenstands besonders gut und rü ckenschonend kompensiert ausgeglichen werden.
Hintergrund der Erfindung:
Die Benutzung von Werkzeuggeräten, wie Meißelgeräte, Bohrhämmer, Kernbohrgeräte oder Ähnliches, ist oft anstrengend und ermüdend, vor allem, wenn mit diesen Geräten über einen längeren Zeitraum gearbeitet wird. Werkzeuggeräte sind häufig schwer und die nach unten Richtung Erdboden wirkende Gewichtskraft eines solches Geräts führt dazu, dass Arbeiten mit solchen Geräten lediglich für einen begrenzten Zeitraum ausgeführt werden können, bevor eine Pause eingelegt werden muss. Dadurch kann allerdings ein Arbeitsfortschritt auf einer Baustelle verzögert werden, was aus verschiedenen Gründen unerwünscht ist. Ferner kann das Arbeiten mit schweren Werkzeuggeräten über Jahre hinweg zu körperlichen Einschränkungen führen. Es besteht daher ein Bedürfnis, Mittel bereitzustellen, die die Arbeit mit schweren Werkzeuggeräten erleichtern und die Nutzer solcher Werkzeuggeräte wirksam vor gesundheitlichen Beeinträchtigungen schützen.
Nutzer von Werkzeuggeräten bringen häufig unterschiedliche körperliche Voraussetzungen für die Arbeit mit einem Werkzeuggerät mit. Dies kann beispielsweise die Körpergröße oder die für die Arbeit zur Verfügung stehende Körperkraft sein. Insofern wäre es wünschenswert, wenn die bereitzustellenden Mittel möglichst flexibel gestaltet sind und individuell an unterschiedliche kör perliche Voraussetzungen angepasst werden können.
Im Stand der Technik sind beispielsweise passive Assistenzsysteme bekannt. Bei diesen passi ven Assistenzsystemen kann ein Gegenstand an einem Bestandteil des Assistenzsystems be festigt werden, wobei der Gegenstand dann von dem Assistenzsystem gehalten wird. Gerade bei der Arbeit mit Werkzeuggeräten, die an einem Assistenzsystem befestigt werden sollen und mit denen mitunter sehr dynamisch gearbeitet wird, kann eine solche passive Aufhängung in manchen Anwendungsfällen keine ausreichende Unterstützung für den Nutzer bereitstellen.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht somit darin, die vorstehend beschriebenen Mängel und Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein System zum Ausgleich einer Gewichtskraft eines Gegenstands bereitzustellen, das einfach zu handha ben ist und flexibel an unterschiedliche Benutzer angepasst werden kann. Darüber hinaus soll das bereitzustellende Systemdie Gewichtskraft eines Gegenstands in unterschiedlichen Anwen dungsfällen und -Situationen wirksam und zuverlässig ausgleichen. Dabei wäre es wünschens wert, wenn dies ohne einen speziellen Einstellvorgang durch den Nutzer des Systems ermög licht werden könnte. Die Fachwelt würde es ferner begrüßen, wenn das bereitzustellende Sys tem nicht nur eine statische, sondern auch eine dynamische Unterstützung des Systemnutzers ermöglichen könnte. Eine weitere Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist die Bereitstel lung eines elektronischen Moduls als Antriebs- und Steuereinheit eines solchen Systems, sowie die Bereitstellung eines Kits, mit dem das elektronische Modul beispielsweise als stand alone- Vorrichtung verwendet werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Aus führungsformen zu dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche finden sich in den abhängi gen Ansprüchen.
Beschreibung der Erfindung: Erfindungsgemäß ist ein System zum Ausgleich einer Gewichtskraft eines Gegenstands vorge sehen, wobei der Gegenstand an einem Zugseil befestigbar ist, wobei das Zugseil in oder an einem Kragarm in Richtung einer Rückenstruktur des Systems führbar ist, wobei der Kragarm von der Rückenstruktur aufnehmbar ist. Das Ausgleichssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass das System ein elektronisches Modul umfasst, das eine Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils und einen Motor zum Antrieb der Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils umfasst, wobei das System dazu eingerichtet ist, eine Gegenkraft für die Gewichtskraft des Gegenstands zu ermitteln und auf den Gegenstand zu übertragen. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass das System eine Steuereinrichtung umfasst, wobei das System beispielsweise durch die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Gegenkraft in Bezug auf die Gewichts kraft des Gegenstands einzustellen. Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, ein Kräftegleichgewicht zwischen der Gewichtskraft des Gegenstands auf der einen Seite und der Gegenkraft auf der anderen Seite herzustellen. Darüber hinaus kann das System bzw. das elektronische Modul eine Energiequelle zur Versorgung des Systems mit elektrischer Ener gie aufweisen. Das System stellt vorzugsweise ein batteriebetriebenes, körpergetragenen Aus gleichs- bzw. Balancing-System dar, bei dem die Gewichtskraft eines Gegenstands durch Er zeugen einer Gegenkraft kompensiert wird, wobei die Gegenkraft durch ein Zugseil übertragen wird. Es stellt einen wesentlichen Vorteil des vorgeschlagenen Systems dar, dass es auch dem Rücken eines Nutzers getragen werden kann. Mithin stellt das System ein tragbar ausgebildetes System dar, das sich durch seine Tragbarkeit von stationären Manipulatoren unterscheidet, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Vorzugsweise kann das System dazu eingerichtet sein, einen Ausgleichsvorgang in Bezug auf die Gewichtskraft des Gegenstands durchzuführen. Dieser Ausgleichsvorgang kann beispiels weise durch die Steuereinrichtung des Systems vorgenommen werden. Der Ausgleichsvorgang stellt vorzugsweise einen Steuerungs- und Regelungsprozess in Bezug auf die Position eines an dem Zugseil des Systems befestigten Gegenstand dar. Der Begriff Ausgleichsvorgang betrifft insbesondere den Ausgleich einer Gewichtskraft eines Gegenstands in einem System, wobei der Gegenstand an einem Zugseil des Systems befestigt werden kann. Dabei kann es sich um einen einmaligen Vorgang handeln, der beispielsweise dann durchgeführt, wenn mit der Arbeit mit dem Gegenstand begonnen wird oder wenn ein neuer Gegenstand an dem Zugseil des Sys tems befestigt wird. Der Ausgleichsvorgang kann auch im Wesentlichen kontinuierlich durchge führt werden, um einen im Wesentlichen kontinuierlich Gewichtsausgleich des Gegenstands während der Arbeit mit ihm zu ermöglichen. Bei dem Gegenstand kann es sich insbesondere um ein Werkzeuggerät handeln, mit dem eine Arbeit verrichtet werden soll. Beispielsweise kann es sich um ein Meißelgerät, einen Bohrham mer, ein Befestigungsgerät oder ein ähnlich großes und/oder schweres Gerät handeln, mit dem beispielsweise eine Mauer bearbeitet oder ein Befestigungsgegenstand in eine Mauer oder ei nen Untergrund hineingetrieben werden soll. Der Fachmann kennt solche Werkzeuggeräte.
Der Gegenstand bzw. das Werkzeuggerät können mit geeigneten Befestigungs- oder Aufnah mevorrichtungen an einem Zugseil des Systems befestigt werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Zugseil den Gegenstand mit einer Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils verbindet, wobei die Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils vorzugsweise im Bereich der Rü ckenstruktur des Systems vorgesehen ist. Die Aufwickelvorrichtung ist vorzugsweise dazu ein gerichtet, eine effektive Länge des Zugseils zu verlängern oder zu verkürzen. Dies geschieht beispielsweise im Rahmen des Ausgleichsvorgangs, bei dem das Gewicht bzw. die Gewichts kraft des Gegenstands festgestellt und zur Einstellung und Regelung der effektiven Länge des Zugseils verwendet wird. Es ist im Sinne der Erfindung aber insbesondere bevorzugt, dass im Wesentlichen kontinuierlich auf eine etwaige Änderung der Gewichtskraft des Gegenstands re agiert wird, in dem der Motor mehr oder weniger Drehmoment erzeugt und auf das Zugseil auf bringt. Die Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils kann beispielsweise Zugseil freigeben oder seine Länge verkürzen, um die effektive Länge des Zugseils einzustellen. Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass das Drehmoment des Motors bevorzugt kontinuier lich, d.h. im Wesentlichen während der gesamten Nutzung des Systems, an unterschiedliche Gewichtskräfte angepasst wird, um etwaige Gewichtskraftsänderungen auszugleichen. Vorteil hafterweise können dadurch Bewegungen des Gegenstands, die bei der Arbeit mit dem Gegen stand auftreten können, im Wesentlichen kontinuierlich kompensiert und der Nutzer so dauerhaft unterstützt werden. Dadurch wird der Nutzer des vorgeschlagenen Systems bei der Arbeit mit dem Gegenstand erheblich entlastet, weil er bei Nutzung des Systems lediglich die für die Durchführung der Arbeit erforderliche Kraft aufbringen muss, nicht mehr aber die Kraft zum Hal ten des Werkzeuggeräts. Mit anderen Worten wird der Ausgleich der Gewichtskraft des Gegen stands vom Nutzer auf das System übertragen, so dass insbesondere die Arm- und Schulter muskulatur der Systemnutzer davon befreit wird. Bei der Kraft, die für die Durchführung der Ar beit aufgebracht werden muss, kann es sich beispielsweise um eine Presskraft handeln, um einen Vortrieb des Werkzeuggeräts oder seines Werkzeugs in eine Mauer oder einen zu bear beitenden Untergrund zu bewirken. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Aufwickel vorrichtung mindestens eine Rolle aufweist, die vorzugsweise im Bereich eines Ausgangs einer Antriebseinrichtung des Systems angeordnet vorliegt. Das Zugseil wird in oder an einem Kragarm des Systems in Richtung einer Rückenstruktur geführt. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Zugseil von dem Gegenstand in Richtung eines ersten Endes des Kragarms verläuft, wobei das erste Ende des Kragarms vorzugsweise auch als vorderes Ende des Kragarms bezeichnet werden kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Zug seil über Umlenkrollen innerhalb des Kragarms geführt wird. Es können im Kontext der Erfin dung aber auch andere Führungsarten bevorzugt sein, die beispielsweise Bowdenkabel und/der Gleitlager umfassen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Kragarm im Wesentlichen L-förmig ausgebildet. Vorzugsweise umfasst der Kragarm einen Rückenabschnitt und einen Kopfab schnitt, wobei der Rückenabschnitt und der Kopfabschnitt im Wesentlichen senkrecht zueinan der angeordnet sind. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Rückenabschnitt des Kragarms im Wesentlichen parallel zu einer Wirbelsäule des Systemnutzers verläuft, während der Kopfabschnitt des Kragarms oberhalb oder neben einem Kopf des Nutzers verläuft, im We sentlichen senkrecht zu dem Rückenabschnitt und/oder der Wirbelsäule des Nutzers. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Kragarm bzw. sein Kopfabschnitt über den Kopf des Nutzers oder neben dem Kopf des Nutzers geführt werden kann. Dadurch kann ein besonders flexibles und vielfältig einsetzbares System bereitgestellt werden. Die Führung des Kragarms oberhalb bzw. neben dem Kopf des Systemnutzers wird in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Der Übergangsbereich zwischen Rücken- und Kopfabschnitt des Kragarms kann L-förmig ausgebil det sein, einen Übergangsabschnitt umfassen oder als Gelenk ausgebildet sein. Ein als Über gangsabschnitt ausgebildeter Übergangsbereich zwischen Rücken- und Kopfabschnitt des Kragarms führt zu einer besonders stabilen Struktur des vorgeschlagenen Systems, während ein Gelenk, das im Übergangsbereich zwischen Rücken- und Kopfabschnitt des Kragarms vor gesehen sein kann, eine Klappbarkeit des Systems ermöglicht, wodurch eine Packgröße des zusammengelegten Systems erheblich reduziert werden kann.
Es kann im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass der Rückenabschnitt und/oder der Kopfabschnitt des Kragarms Gelenke umfassen, die ebenfalls eine Klappbarkeit des Systems und eine gute Transportierbarkeit des Systems im zusammengelegten Zustand erlauben. Dabei können die Gelenke den Rückenabschnitt in einen unteren und einen oberen Bereich unterteilen bzw. den Kopfabschnitt in einen vorderen und einen hinteren Bereich. Es ist im Sinne der Erfin dung bevorzugt, dass der Kragarm ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist. Das erste Ende des Kragarms, das im Sinne der Erfindung auch als vorderes Ende bezeichnet werden kann, bildet bevorzugt den vorderen Abschluss des Kopfabschnitts. Das zweite Ende des Kragarms, das im Sinne der Erfindung auch als unteres Ende bezeichnet werden kann, bildet bevorzugt den unteren Abschluss des Rückenabschnitts.
Die Begriffe „oben“, „unten“, „vorne“ und „hinten“ stellen für den Fachmann im Kontext der vorliegenden Erfindung keine unklaren Begriffe dar, da die Begriffe und die damit verbundenen Raumrichtungen „nach oben“, „nach unten“, „nach vorne“ und „nach hinten“ beispielsweise in Figur 1 erläutert werden. Beispielsweise wirkt die Gewichtskraft des Gegenstands in der Regel in eine Raumrichtung „nach unten“, d.h. in Richtung des Erdbodens, auf dem der Nutzer des Systems steht. Die Raumrichtung „nach oben“ entspricht der Richtung, in die der Gegenstand bewegt wird, wenn die effektive Länge des Zugseils von der Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils verkürzt wird. Der Gegenstand befindet bei einer üblichen Verwendung des vorgeschlagenen Systems vor dem Nutzer, beispielsweise auf Kopf-, Brust- oder Bauchhöhe. Der Kopfabschnitt des Kragarms stellt in der Regel den höchsten Punkt des Systems da, so dass es in der Sprechweise der Erfindung den oberen Abschluss des Systems bildet. Der Rückenabschnitt des Kragarms bildet den hinteren Bereich des Systems. Im hinteren, unteren Bereich des Systems ist die Rückenstruktur mit dem elektronischen Modul, dem Motor zum Antrieb der Aufwickelvorrichtung und der Steuereinrichtung vorgesehen. Den unteren Abschluss des Systems kann beispielsweise ein Hüftgurt bilden, mit dem das System an dem Nutzer befestigt werden kann. Dieser Hüftgurt bildet im Sinne der Erfindung einen ersten Kontaktbereich, an dem ein physischer Kontakt zwischen den Systemnutzer und dem System besteht. Ein zweiter Kontaktbereich kann von einem Rückenpolster gebildet wird.
Vorzugsweise kann der Kragarm des Systems von der Rückenstruktur aufgenommen werden. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass das zweite Ende des Kragarms von der Rückenstruktur aufgenommen werden kann. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass eine Verbindung besteht zwischen dem unteren Ende des Rückenabschnitts des Kragarms und der Rückenstruktur. Beispielsweise kann das untere Ende des Rückenabschnitts des Kragarms bzw. das zweite Ende des Kragarms von einem Hohlraum in der Rückenstruktur des Systems aufgenommen werden. Darüber hinaus können Befestigungsmittel vorgesehen sein, mit denen der Kragarm bzw. sein Rückenabschnitt an oder in der Rückenstruktur befestigt werden können. Beispielsweise kann der Kragarm mit der Rückenstruktur verschraubt werden. Es sind selbstverständlich auch andere Fügetechniken zur Befestigung des Kragarms an der Rückenstruktur denkbar. Beispielsweise kann das System eine bevorzugt einteilig ausgebildete Konstruktion umfassen, die einen Übergang zwischen Kragarm und Rückenstruktur bildet. Insbesondere kann der Kragarm im Bereich dieser Konstruktion in die Rückenstruktur übergehen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass sich der Kragarm von der Rückenstruktur über oder neben dem Kopf des Nutzers erstreckt, um einen Gegenstand vor dem Körper des Nutzers aufzunehmen und zu halten. Dadurch wird der Systemnutzer erheblich entlastet und kann die mit dem Gegenstand zu verrichtende Arbeit deutlich länger und mit einem reduzierten Risiko für gesundheitliche Beeinträchtigungen ausführen. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere be vorzugt, dass das vorgeschlagene System mittels der Rückenstruktur von einem Nutzer des Systems getragen werden kann.
Das System umfasst ein elektronisches Modul, wobei das elektronische Modul insbesondere im Bereich der Rückenstruktur des Systems angeordnet vorliegen kann. Das elektronische Modul kann Bestandteil des vorgeschlagenen Systems sein oder als stand alone-Vorrichtung ausgebil det sein. Die stand alone-Ausgestaltung des elektronischen Moduls stellt einen weiteren Aspekt der Erfindung dar, der weiter unten erläutert wird.
Das elektronische Modul umfasst eine Energiequelle zur Versorgung des Systems mit elektri scher Energie. Bei der Energiequelle kann es sich um eine Batterie oder einen Akkumulator («Akku») handeln, wobei der Akku insbesondere wieder aufladbar ist. Wenn es sich bei dem Gegenstand, dessen Gewicht mit dem vorgeschlagenen System ausgeglichen wird, um ein bat- terie- oder akkubetriebenes Werkzeuggerät handelt, ist es im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Energiequelle ähnlich oder gleich zu der Energiequelle des Werkzeuggeräts ist. Mit anderen Worten ist es im Sinne der Erfindung bevorzugt, wenn für die Energieversorgung des vorgeschlagenen Systems und des Werkzeuggeräts im Wesentlichen gleiche Batterien und Ak kus verwendet werden können.
Das elektronische Modul umfasst darüber hinaus eine Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils, sowie einen Motor zu deren Antrieb. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Vorrich tung zum Aufwickeln des Zugseils in einem Bereich der Rückenstruktur angeordnet ist und das Zugseil unter Verwendung des Motors aufwickelbar ist. Der Motor des vorgeschlagenen Sys tems ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment zu erzeugen, mit dem die effektive Länge des Zug seils verlängert oder verkürzt werden kann. Dies geschieht vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Bewegung beim Führen des Gegenstands. Vorzugsweise kann das das Drehmoment des Motors dazu verwendet werden, das Zugseil zu halten, aufzuwickeln und/oder freizugeben, je nachdem wie der Nutzer die Position des Gegenstands verändert. Der Ausgleichsvorgang findet insbesondere dann statt, wenn ein neuer Gegenstand an dem Zugseil des Systems befestigt wird. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn ein Werkzeuggerät ausgetauscht wird, weil eine andere Arbeit erledigt werden soll. Im Rahmen des Ausgleichsvorgangs erfolgt eine Rege- lung auf das statische Gewicht bzw. die Gewichtskraft des Gegenstands, wobei die Regelgröße insbesondere das Drehmoment des Motors. Es kann im Sinne der Erfindung allerdings auch bevorzugt sein, dass der Ausgleichsvorgang einen im Wesentlichen kontinuierlich ablaufenden Steuer- und Regelungsprozess darstellt, bei dem insbesondere die Motordrehzahl auf die Dreh zahl „null“, d.h. einen Stillstand, oder eine sehr kleine Motordrehzahl geregelt wird. Dabei kann die Geschwindigkeit des angehängten Gegenstandes beispielsweise kleiner als 10 mm/s sein, mehr bevorzugt kleiner als 5 mm/s und am meisten bevorzugt bei ca. 3,7 mm/s liegen. Dies ent spricht einem Wert für die Motordrehzahl von kleiner als 1 rad/s.
Der Ausgleichsvorgang ist insbesondere als automatischer Ausgleichsvorgang ausgestaltet, bei dem das System vorzugsweise automatisch auf die Gewichtskraft des Gegenstands bzw. seine Änderungen reagiert, indem das Drehmoment am Motor des Systems entsprechend geregelt wird. Ein alternativer Ausgleichsvorgang kann beispielsweise darin bestehen, dass der Gegen stand nach einer bevorzugt manuellen Steuereingabe des Nutzers durch das System von einem Untergrund hochgezogen wird, wenn der Gegenstand zuvor auf dem Untergrund abgelegt wur de. Im Kontext dieses zweiten Ausgleichsvorgangs kann insbesondere das Drehmoment des Motors geregelt bzw. als Regelgröße verwendet werden.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass sich das Zugseil einlagig innerhalb der Aufwickel vorrichtung aufwickelt. Dieses bevorzugt einlagige Aufrollen kann beispielsweise durch ein Profil innerhalb der Aufwickelvorrichtung bewirkt werden, wobei das Profil zum Beispiel als Rolle in nerhalb der Aufwickelvorrichtung vorgesehen sein kann. Alternativ kann auch eine bewegliche Seilführung verwendet werden, um ein einlagiges Aufwickeln des Zugseils zu ermöglichen. Mit anderen Worten kann die Aufwickelvorrichtung Profile und/oder bewegliche Seilführungen zum bevorzugt einlagigen Aufwickeln des Zugseils umfassen.
Das elektronische Modul umfasst darüber hinaus eine Steuereinrichtung, dazu eingerichtet ist, den Ausgleichsvorgang in Bezug auf die Gewichtskraft des Gegenstands durchzuführen. Im Kontext der Erfindung ist es bevorzugt, dass vor allem die Vorrichtung zum Aufwickeln des Zug seils, der Motor und die Steuervorrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass bei dem Ausgleichsvorgang eine Gegenkraft für die Gewichtskraft des Gegenstands ermittelt wird, so dass die Gewichtskraft des Gegenstands durch die der Gewichtskraft entgegengerichtete Gegenkraft ausgeglichen bzw. kompensiert wird. Vorzugsweise kann die Gegenkraft unter Verwendung des Zugseils auf den Gegenstand übertragen werden. Dadurch kann einem Nutzer des Systems das Gewicht des Gegenstands «abgenommen» werden, so dass der Nutzer - beispielsweise während der Arbeit mit dem Ge- genstand - diesen nicht in einer bestimmten Höhe halten muss, sondern mit den Armen ledig lich die Kraft aufbringen muss, die erforderlich ist, um die konkret zu erledigende Arbeit mit dem Gegenstand zu verrichten. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die bei der Nutzung des Systems bzw. bei der Arbeit mit dem Gegenstand entstehenden Gewichtskräfte über die Rücken Struktur in den Hüftbereich des Nutzers abgeleitet werden können. Mit anderen Worten ist das System dazu eingerichtet, die auftretenden Gewichtskräfte und Belastungen in den Hüftbereich des Nutzers abzuleiten. Dazu kann die Rückenstruktur beispielsweise als Rucksacksystem ausgebildet sein.
Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass mit dem Ausgleichsvorgang ein Drehmoment des Motors in Abhängigkeit von der Gewichtskraft des Gegenstands bestimmbar ist. Dabei kann das ermittelte Drehmoment dazu verwendet werden, das Zugseil aufzuwickeln oder freizugeben, je nachdem wie groß die Gewichtskraft des Gegenstands ist bzw. in welchem Maße sich die Gewichtskraft des Gegenstands ändert.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das System bzw. das elektronische Modul ein Getriebe aufweist. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Getriebe eine Übersetzung zwischen 2 und 15 und bevorzugt zwischen 4 und 12 aufweist. Darüber hinaus kann das Getrie be an seinem Ausgang eine Rolle aufweisen, wobei die Rolle einen Durchmesser in einem Be reich von 10 bis 200 mm aufweist, bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 150 mm und beson ders bevorzug in einem Bereich von 40 bis 120 mm. Tests haben gezeigt, dass eine Kombinati on aus einer Getriebeübersetzung in einem Bereich von 4 bis 12 und einem Rollendurchmessen von 40 bis 120 mm einen guten Kompromiss darstellen, damit der Motor des Systems zwar in der Lage ist, ein ausreichend großes Drehmoment zu erzeugen, auf der anderen Seite aber kompakt ausgebildet sein kann, um in einem körpergetragenen Ausgleichssystem verwendet zu werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Motor ein Außenläufermotor ist. Vor teilhafterweise können durch die Verwendung eines Außenläufermotors hohe Drehmomente bei kleinen Drehzahlen erreicht werden. Darüber hinaus ist es im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Motor eine Polzahl aufweist, die größer als 6 ist. Dadurch kann ein kontinuierlich hohes Drehmoment bereitgestellt werden.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass eine Führung des Zugseils mittels Rollen und/ oder eines Bowdenzugs realisiert wird. Der Bowdenzug kann insbesondere ein Bowdenkabel umfassen oder von einem solchen gebildet werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Zugseil in oder an dem Kragarm geführt wird und so von dem zu haltenden Gegen stand, dessen Gewicht kompensiert werden soll, zu der Aufwickelvorrichtung führt. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Rückenstruktur einen ersten Kontaktbereich und einen zweiten Kontaktbereich umfasst, wobei zumindest in den Kontaktbereichen ein Kon takt zwischen dem Nutzer des Systems und dem System gegeben ist. Vorzugsweise kann der erste Kontaktbereich als Hüftgurt ausgebildet sein, während der zweite Kontaktbereich als Rü ckenpolster ausgebildet sein kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Gewicht das Systems durch die Verwendung eines Hüftgurts als ersten Kontaktbereich optimal auf einen stabilen Körperbereich des Systemnutzers übertragen werden kann. Mit anderen Worten wird ein großer Anteil des Gewichts des Systems in den Hüftgurt eingetragen und durch diesen auf einen stabilen Körperbereich des Nutzers verteilt. Dadurch kann der Tragekomfort des vorge schlagenen Systems deutlich erhöht werden.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der erste und der zweite Kontaktbereich Bestand teile der Rückenstruktur des Systems sind. Vorzugsweise wird der erste Kontaktbereich von einem Hüftgurt gebildet, den der Nutzer um seine Hüften legen kann. Der zweite Kontaktbereich kann insbesondere von einem Rückenpolster gebildet werden, das zwischen oder an den Schul terblättern anliegt und mit zwei Schultergurten verbunden sein kann. Die Schultergurte können - wie im Bereich der Rucksäcke bekannt - über die Schultern des Systemnutzers geführt werden und in den Hüftgurt der Rückenstruktur einmünden. Durch die rucksackähnliche Gestaltung der Rückenstruktur kann der Umgang mit dem vorgeschlagenen System erleichtert und seine Ak zeptanz bei den Nutzern wesentlich erhöht werden.
Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbe reich einstellbar ausgebildet, um das System an den Nutzer anzupassen und ein durch den Ge genstand hervorgerufenes Kippmoment auszugleichen. Dieses Kippmoment wirkt vorzugsweise in die Raumrichtung „nach vorne“, so dass der Nutzer des Systems bei dessen Verwendung und insbesondere, wenn ein schwerer Gegenstand an dem Zugseil befestigt ist, in die Raumrichtung „nach vorne“ gezogen werden kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Kipp moment als um eine Horizontalachse des Systems wirkend betrachtet wird. Dabei kann es sich zum Beispiel um die erste oder zweite Horizontalachse des Systems handeln. Um dieses Kipp moment optimal auszugleichen, ist es im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Abstand zwi schen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich der Rückenstruktur des Sys tems möglichst groß gewählt wird, um eine gute Hebelwirkung zu erreichen. Dies wird insbe sondere durch die Einsteilbarkeit des Abstands zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich der Rückenstruktur ermöglicht. Tests haben gezeigt, dass mit der Erfin dung ein durch den Gegenstand hervorgerufenes Kippmoment, das vorzugsweise in eine Raumrichtung «nach vorne» wirkt, besonders gut ausgeglichen werden kann. Der Ausgleich erfolgt insbesondere über den Rücken des Nutzers des Systems, indem die Kräfte bzw. das Kippmoment in die Rückenstruktur des Systems eingeleitet werden.
Insbesondere weist das vorgeschlagene System eine Linearführung auf, über die der Abstand zwischen Rückenpolster und Hüftgurt eingestellt werden kann. Damit kann der Nutzer, ange passt an seine Körpergröße, einen jeweils möglichen maximalen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbereich der Rückenstruktur einstellen. Die Linearführung leistet somit einen wesentlichen Beitrag, um das Kippmoment, das von dem Gegenstand, dessen Gewicht durch das System ausgeglichen werden soll, zu kompensieren.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das System eine Strebe aufweist, um ein durch den Gegenstand hervorgerufenes Kippmoment in einen ersten Kontaktbereich des Systems einzuleiten. Vorzugsweise wird das Kippmoment insbesondere in den Hüftgurt des Systems geleitet, wo es auf einen stabilen Körperbereich des Nutzers verteilt wird. Durch die Vorsehung der Strebe kann die Ableitung des Kippmoments weiter verbessert werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Strebe die Rückenstruktur mit dem Hüftgurt verbindet. Für eine verbesserte Krafteinleitung in den Hüftgurt kann die Strebe mit einem Biegeblech versteift wer den. Diese bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Kragarm klappbar ausgebildet ist. Dazu kann der Kragarm mindestens ein Gelenk umfassen. Beispielsweise kann das Gelenk im Rückenab schnitt oder im Kopfabschnitt oder im Übergangsbereich zwischen Rücken- und Kopfabschnitt des Kragarms angeordnet sein. Auch eine Kombination verschiedener Gelenke ist möglich. Durch die Klappbarkeit des Kragarms kann eine Packgröße für das zusammengelegte System verringert werden, so dass das vorgeschlagene System bei Nicht-Benutzung einfacher transpor tiert werden kann. Außerdem kann durch die Klappbarkeit des Systems sein Handling erleichtert werden. Die Klappbarkeit des Kragarms kann durch verschiedene Verfahren und Vorrichtungen ermöglicht werden.
Beispielsweise kann in dem Rückenabschnitt des Kragarms ein Gelenk vorgesehen sein, das den Rückenabschnitt in einen oberen Bereich und einen unteren Bereich teilt und das es ermög licht, dass der obere Bereich des Rückenabschnitts, sowie der Kopfabschnitt des Kragarms nach vorne gekippt bzw. geklappt werden können. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass der Kragarm nach vorne zwischen die Schultergurte der Rückenstruktur geklappt werden kann, wodurch die Packgröße des Systems deutlich verringert werden kann. Diese bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Darüber hinaus kann es im Sinne der Erfindung bevorzugt sein, dass der untere Bereich des Rückenabschnitts des Kragarms in der Rückenstruktur des Systems versenkt werden kann. Dieses Merkmal der Erfindung wird in Fig. 8 abgebildet und kann beispielsweise mit der in Fig. 6 dargestellten, nach vorne klappbaren Ausgestaltung der Erfindung kombiniert werden, so dass die Packgröße des zusammengelegten Systems weiter erheblich reduziert werden kann. In die ser Ausgestaltung der Erfindung kann in der Rückenstruktur ein Hohlraum zur Aufnahme des unteren Bereiches des Rückenabschnitts des Kragarms vorgesehen sein, in den der untere Be reich des Rückenabschnitts des Kragarms hineingeschoben werden kann. Ferner kann ein Rastmechanismus vorgesehen sein, mit dem der Rückenabschnitt in den verschiedenen Positi onen befestigt werden kann. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass der Rückenabschnitt des Kragarms in der versenkten und in der maximal ausgefahrenen Position fixiert werden kann. Es kann darüber hinaus bevorzugt sein, dass der Rückenabschnitt auch in Zwischenpositionen in der Rückenstruktur des Systems befestigbar ist. Dadurch können bei spielsweise auch verschiedene Arbeitshöhen des Systems eingestellt werden. Ferner kann auf diese Weise festgelegt werden, ob der Kragarm über dem Kopf des Systemnutzers oder neben seinem Kopf geführt wird.
Es kann im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass der Übergangsbereich zwischen dem Rückenabschnitt und dem Kopfabschnitt des Kragarms als Gelenk ausgebildet ist, wobei es das Gelenk ermöglicht, dass der Kopfabschnitt des Kragarms nach hinten geklappt werden kann. Dadurch kann zum einen die Packgröße eines Systems gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung verringert werden, zum anderen kann ermöglicht werden, dass das System von sei nem Nutzer wie ein Rucksack getragen werden kann. Diese bevorzugte Ausgestaltung der Er findung ist in Fig. 7 dargestellt.
Das System kann darüber hinaus so ausgebildet sein, dass der Kopfabschnitt des Kragarms um einen Drehwinkel um eine vertikale Drehachse zur Seite gedreht werden kann. Anschließend kann der Kopfabschnitt des Kragarms neben dem Körper des Nutzers in eine Raumrichtung „nach unten“ geklappt werden. Diese bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 9 abge bildet. Es ist im Sinne der Erfindung besonders bevorzugt, dass der Kopfabschnitt des Kragarms im Wesentlichen um 90 Grad um eine vertikale Drehachse zur Seite gedreht wird, bevor er ne ben den Körper des Nutzers „nach unten“ geklappt wird. Der Fachmann weiß, dass der Begriff „im Wesentlichen 90 Grad“ kein unklarer Begriff ist. Der Begriff „im Wesentlichen 90 Grad“ be deutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass damit ein Winkel von ca. 90 Grad gemeint ist, der aber beispielsweise um +/- 5 Grad von einem mathematisch exakten rechten Winkel abweichen kann. In einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Kopfabschnitt des Krag arms ein Gelenk umfassen, wobei das Gelenk den Kopfabschnitt des Kragarms in einen vorde ren Bereich und einen hinteren Bereich unterteilt. Vorzugsweise ermöglicht es das Gelenk, dass der vordere Bereich des Kopfabschnitts des Kragarms nach hinten geklappt werden kann, so dass auf diese Weise die Packgröße des zusammengelegten Systems reduziert werden kann.
In dieser Ausführungsform der Erfindung wird der vordere Bereich des Kopfabschnitt des Krag arms vorzugsweise um eine vertikale Drehachse nach hinten geklappt, wobei die vertikale Dreh achse durch das Gelenk verläuft, welches den Kopfabschnitt des Kragarms in einen vorderen Bereich und einen hinteren Bereich unterteilt. Diese bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 10 dargestellt.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Kragarm einen Stützpunkt umfasst, mit dem das System an einer Wand abstützbar ist. Die Vorsehung eines solchen Stützpunktes, der be vorzugt am vorderen Ende des Kopfabschnittes des Kragarms vorliegt, ermöglicht es vorteilhaf terweise, das in die Raumrichtung nach vorne wirkende und von dem Gegenstand hervorgeru fene Kippmoment aufzunehmen, so dass der Nutzer des Systems besonders stabil und sicher mit dem Gegenstand arbeiten kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Stütz punkt ein elastisches Material und/oder mindestens eine Rolle umfasst oder von dem elasti schen Material und/oder der mindestens einen Rolle gebildet wird. Durch das elastische Material können Beschädigungen der Mauer oder der Wand, an der sich das System mit dem Stützpunkt abstützt, vermieden werden. Die Verwendung von Rollen sorgt für eine gewisse Beweglichkeit des Stützpunkts, mit der dem dynamischen Charakter der Arbeit mit Werkzeuggeräten Rech nung getragen werden kann. Diese bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 11 abge bildet. Vorzugsweise kann der Stützpunkt im Sinne der Erfindung auch als Anlagepunkt be zeichnet werden, der vorzugsweise im Bereich einer Spitze des Kragarms, d.h. seinem vorderen oder ersten Ende, angeordnet ist. Das vorgeschlagene System kann durch die Vorsehung des Stütz- oder Anlagepunkts an einer Wand abgestützt werden, so dass das Kippmoment nicht mehr auf den Nutzer wirkt, sondern von ihm ferngehalten wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Kopfabschnitt des Kragarms in horizon taler Richtung teleskopierbar ausgebildet sein. Dadurch können vorteilhafterweise unterschiedli che Längen des Kopfabschnittes des Kragarms eingestellt werden. Auf diese Weise kann das System besonders einfach und unkompliziert an verschiedene Gegenstände angepasst werden, die an dem Zugseil des Systems befestigt werden können. Wenn der Gegenstand ein Werk zeuggerät ist, kann mit dem unterschiedlichen langen Kopfabschnitt unterschiedlich langen Werkzeuglängen des Werkzeuggeräts begegnet werden. Beispielsweise können Werkzeuggerät unterschiedlich lange Werkzeuge aufweisen, je nachdem, ob es sich um ein Meißelgerät, einen Bohrhammer, ein Kernbohrgerät oder ein sonstiges Werkzeuggerät handelt. Durch den bevor zugt teleskopierbar ausgebildeten Kopfabschnitts des Kragarms kann das System besonders flexibel in unterschiedlichen Gewerken und für unterschiedliche Typen von Werkzeuggeräten eingesetzt werden.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein elektronisches Modul zum Ausgleich einer Gewichtskraft eines Gegenstands. Die für das vorgeschlagene System und seine Komponenten eingeführten Begriffe, Definitionen und technischen Vorteile gelten vorzugsweise für das elekt ronische Modul analog. Im Kontext des elektronischen Moduls wird der Gegenstand, dessen Gewichtskraft ausgeglichen werden soll, mit einem Zugseil an dem Modul befestigt. Das elekt ronische Modul weist die folgenden Komponenten zum Ausgleich einer Gewichtskraft eines Ge genstands auf:
- eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Zugseils und
- einen Motor zum Antrieb der Vorrichtung zum Aufwickeln eines Zugseils, wobei das System dazu eingerichtet ist, eine Gegenkraft für die Gewichtskraft des Gegenstands zu ermitteln und auf den Gegenstand zu übertragen. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass eine Steuereinrichtung des Systems dazu eingerichtet ist, eine Gegenkraft in Bezug auf die Gewichtskraft des Gegenstands einzustellen. Vorzugsweise kann das System - beispielsweise durch seine Steuereinrichtung - dazu eingerichtet sein, ein Kräftegleichgewicht zwischen der Gewichtskraft des Gegenstands auf der einen Seite und der Gegenkraft auf der anderen Seite herzustellen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, einen Ausgleichsvorgang in Bezug auf die Gewichtskraft des Gegenstands durchzuführen. Ne ben der körpergetragenen Ausgestaltung des Systems kann das elektronische Modul auch als stand alone-Vorrichtung bereitgestellt werden. Auf diese Weise muss es nicht mehr unter Ver wendung der Rückenstruktur von einem Nutzer getragen werden, sondern es kann als externe Struktur ausgeführt sein. Im Kontext dieses Aspekts der Erfindung kann das elektronische Modul an einem Arbeitsort aufgestellt werden, wobei ein Gegenstand unter Verwendung eines Zugseils und ggf. Umlenkrollen oder ähnlicher Hilfsmittel an dem elektronischen Modul befestigt werden kann.
Insofern begrifft die Erfindung in einem weiteren Aspekt ein Kit umfassend das elektronische Modul, ein Zugseil und mindestens eine Umlenkrolle zum Ausgleich einer Gewichtskraft eines Gegenstands, der an dem Zugseil befestigbar ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung der Erfin- düng ist in Fig. 12 dargestellt. Die mindestens eine Umlenkrolle kann beispielsweise an einer Decke oberhalb eines Arbeitsorts angebracht werden. Dazu können geeignet Träger- oder Rahmenstrukturen verwendet werden. Es kann im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass die Träger- oder Rahmenstruktur als Führungsschiene ausgebildet ist, so dass eine Positi- on des Kits verändert werden kann. Mit anderen Worten kann auf diese Weise ein mobiles Ar- beits-Kit zum zum Ausgleich einer Gewichtskraft eines Gegenstands bereitgestellt werden, wo bei der Gegenstand insbesondere als Werkzeuggerät ausgebildet sein kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Die Figuren, die Be schreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Es zeigen:
Fig. 1 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems
Fig. 2 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems mit längen einstellbarer Rückenstruktur
Fig. 3 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems mit Stütz strebe
Fig. 4 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems, wobei der Kopfabschnitt des Kragarms über dem Kopf des Nutzers verläuft
Fig. 5 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems, wobei der Kopfabschnitt des Kragarms neben dem Kopf des Nutzers verläuft
Fig. 6 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems mit einem Gelenk im Rückenabschnitt des Kragarms
Fig. 7 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems mit einem Gelenk im Übergangsbereich zwischen dem Rückenabschnitt und dem Kopfab schnitt des Kragarms
Fig. 8 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems, bei dem der Rückenabschnitt des Kragarms in der Rückenstruktur versenkt werden kann
Fig. 9 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems mit einem dreh- und klappbaren Kragarm
Fig. 10 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems mit einem Gelenk im Kopfabschnitt des Kragarms
Fig. 11 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems mit einem Stütz- bzw. Auflagepunkt für eine Wand
Fig. 12 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Kits als stand alone- Vorrichtung Ausführungsbeispiele und Figurenbeschreibung:
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems 1 , das von einem Nutzer 20 getragen wird. Das System 1 umfasst einen Kragarm 5, der in dem in Fig. 1 abgebil deten Beispiel der Erfindung oberhalb des Kopfes 21 des Nutzers 20 verläuft. Der Kragarm 5 kann Abschnitte aufweisen, die als Rückenabschnitt 15, Kopfabschnitt 16 und Übergangsab schnitt 25 bezeichnet werden. Der Rückenabschnitt 15 ist in einem Rück- oder hinterem Bereich des Systems 1 angeordnet und verläuft im Wesentlichen parallel zu einer Wirbelsäule des Nut zers 20. Der Kopfabschnitt 16 verläuft im Wesentlichen senkrecht zu dem Rückenabschnitt 15 des Kragarms 5, so dass Rückenabschnitt 15 und Kopfabschnitt 16 einen im Wesentlichen rech ten Winkel einschließen. Der Kragarm 5 kann L-förmig ausgebildet sein oder einen Übergangs bereich 24 aufweisen, der einen schräg zwischen dem Rückenabschnitt 15 und dem Kopfab schnitt 16 angeordneten Übergangsabschnitt 25 aufweist. Der Kragarm 5 weist ein vorderes oder ersten Ende 7, sowie ein zweites oder hinteres Ende 8 auf, welches in die Rückenstruktur 6 des Systems 1 einmündet. Mit der Rückenstruktur 6 wird es ermöglicht, dass das System 1 von dem Nutzer 20 auf dem Rücken getragen wird. Im Rückenbereich des Nutzers 20 ist ein elektronisches Modul 10 vorgesehen, dass verschiedene Komponenten des Systems 1 beinhal tet. Insbesondere sind eine Energiequelle 11 , eine Vorrichtung 12 zum Aufwickeln eines Zug seils 4, eine Steuereinrichtung 14 und ein Motor 13 in dem elektronischen Modul 10 unterge bracht. Die Rückenstruktur 6 bzw. das elektronische Modul 10 können mit einem ersten Kon taktbereich 17 und einem zweiten Kontaktbereich 18 an dem Nutzer 20 befestigt werden. Der erste Kontaktbereich 17 kann als Hüftgurt ausgebildet sein, während der zweite Kontaktbereich 18 vorzugsweise als Rückenpolster ausgebildet ist. An dem Zugseil 4 kann ein Gegenstand 3 befestigt werden, der eine Gewichtskraft 2 aufweist. Bei der Gewichtskraft 2 handelt es sich vor zugsweise um das Gewicht des Gegenstands 3, wobei die Gewichtskraft 2 in Richtung des Erd bodens zeigt. Diese Richtung wird im Sinne der Erfindung bevorzugt als Raumrichtung «nach unten U» bezeichnet. Die anderen Raumrichtungen «nach oben O», «nach vorne V» oder «nach hinten H» sind ebenfalls in Fig. 1 dargestellt. Der Pfeil nach unten, der mit dem Bezugs zeichen 2 versehen ist, symbolisiert die Gewichtskraft 2 des Gegenstand 3 und gibt ihre Rich tung an. Der Gegenstand 3 kann vorzugsweise als Werkzeuggerät ausgebildet sein und über das Zugseil 4 an dem System 1 befestigt werden. Dazu können einfache Befestigungsmittel, wie Karabinerhaken, oder spezielle Befestigungsmittel oder Aufnahmevorrichtungen verwendet werden.
Das Zugseil 4 führt von dem Gegenstand 3 in Richtung des Kragarms 5 und wird dann in oder an dem Kragarm 5 in Richtung der Rückenstruktur 6 bzw. des elektronischen Moduls 10 geführt. In dem elektronischen Modul 10 befindet sich die Aufwickelvorrichtung 12, mit der das Zugseil 4 aufgewickelt werden kann. Dadurch kann die effektive Länge des Zugseils 4 verlängert oder verkürzt werden. Insbesondere kann die Länge des Zugseils 4 an die Gewichtskraft 2 des Ge genstands 3 angepasst werden, wobei die Gewichtskraft 2 des Gegenstands 3 in einem Aus gleichsvorgang bestimmt wird. Die Aufwickelvorrichtung 12 wird von einem Motor 13 angetrie ben, der ebenfalls in dem elektronischen Modul 10 angeordnet vorliegen kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Ausgleichsvorgang einen Regel- und Steuerprozess darstellt, dessen Ziel es ist, dass der Motor 13 im Stillstand ist. Mit anderen Worten wird der Motor 13 durch den Ausgleichsvorgang auf eine Drehzahl null geregelt. Das vorgeschlagene System 1 ermöglicht mit dem Ausgleichsvorgang, dass eine Gewichtskraft 2 des Gegenstands 3 kompen siert wird, so dass das vorgeschlagene System 1 bevorzugt auch als Balancing System be zeichnet werden kann. Die Kompensation der Gewichtskraft 2 geschieht vorzugsweise durch ein Zusammenspiel von Aufwickelvorrichtung 12, Motor 13 und Steuereinrichtung 14, wobei die ge nannten Komponenten des Systems 1 von der Energiequelle 11 mit elektrischer Energie ver sorgt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Energiequelle 11 um eine Batterie oder um einen Akku. Die Kompensation der Gewichtskraft 2 des Gegenstands 3 erfolgt insbesondere durch eine Gegenkraft 9, die auf den Gegenstand 3 ausgeübt und mittels des Zugseils 4 auf den Gegenstand 3 übertragen wird. Mit anderen Worten gleicht die Gegenkraft 9 die Gewichtskraft 2 des Gegenstands 3 aus und sorgt somit dafür, dass der Nutzer 20 des Systems 1 den Gegen standstand 3 nicht entgegen der Schwerkraft halten muss, sondern lediglich die zur Arbeit mit den Gegenstand 3 erforderlich Kraft aufbringen muss. Dadurch kann das System 1 die Arbeit mit dem Gegenstand 3 für den Nutzer 20 wesentlich erleichtern. Die Gegenkraft 9 ist in den Fi guren mit einem Pfeil in die Raumrichtung «nach oben» und dem Bezugszeichen 9 markiert.
Ein Ausgleichsvorgang findet insbesondere dann statt, wenn ein (neuer) Gegenstand 3 an dem Zugseil 4 befestig wird oder bei Austausch des Gegenstands 3. Insbesondere kann die Kom pensation der Gewichtskraft 2 des Gegenstands 3 statisch auf dessen Gewicht geregelt werden. Es kann aber im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass der Ausgleichsvorgang kontinu ierlich stattfindet und dass die Gegenkraft 9 dynamisch an Änderungen der Gewichtskraft 2, die bei der Arbeit mit dem Gegenstand 3 kurzfristig auftreten können, angepasst wird.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems 1 mit einer längen einstellbaren Rückenstruktur 6. Insbesondere kann bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungs beispiel der Erfindung ein Abstand A zwischen dem ersten Kontaktbereich 17 und dem zweiten Kontaktbereich 18 der Rückenstruktur 6 eingestellt werden. Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass der Abstand A zwischen einem Hüftgurt 17 und einem Rückenpols- ter 18 der Rückenstruktur 6 eingestellt werden kann. Durch die Einsteilbarkeit des Abstandes A zwischen Hüftgurt 17 und Rückenpolster 18 kann ein Kippmoment 19, das von dem Gegenstand 3 erzeugt wird, kompensiert werden. Das Kippmoment 19 ist in Fig. 2 mit einem schraffierten Pfeil und dem Bezugszeichen 19 dargestellt. Das Kippmoment 19 entsteht durch die Gewichts kraft 2 des Gegenstands 3, der das System 1 in die Raumrichtung nach unten U zieht. Dadurch wirkt insgesamt ein Kippmoment 19, das nach unten und nach vorne wirkt und insbesondere den Kragarm 5 des Systems 1 in diese Richtung zieht. Es hat sich gezeigt, dass ein besonders großer Abstand A zwischen dem Hüftgurt 17 und dem Rückenpolster 18 als Kontaktflächen zwi schen Rückenstruktur 6 und Nutzer 20 dieses Kippmoment 19 besonders wirksam ausgleicht, da auf diese Weise besonders gute Hebelverhältnisse herrschen. In der linken Hälfte von Fig. 2 wird ein großer Abstand A zwischen Hüftgurt 17 und Rückenpolster 18 dargestellt, der durch einen Großbuchstaben A symbolisiert wird, während in der rechten Hälfte von Fig. 2 ein kleiner Abstand a zwischen Hüftgurt 17 und Rückenpolster 18 dargestellt wird, der durch einen Klein buchstaben a symbolisiert wird. Darüber hinaus werden in Fig. 2 die einzelnen Abschnitte 15,
16, 25 des Kragarms 5 dargestellt, wobei der Kragarm 5 einen Rückenabschnitt 15, einen Kopf abschnitt 16 und einen Übergangsabschnitt 25 umfassen kann. Während der Rückenabschnitt 15 und der Kopfabschnitt 16 im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, liegt der Übergangsabschnitt 25 in einem Übergangsbereich 24 zwischen Rückenabschnitt 15 und Kopf abschnitt 16 des Kragarms 5 vor. Die Einsteilbarkeit des Abstandes A kann insbesondere durch die Vorsehung einer Linearführung (nicht dargestellt) ermöglicht werden.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems 1 mit einer Stützstre be 33, die zwischen Hüftgurt 17 und Rückenpolster 18 der Rückenstruktur 6 angeordnet vorlie gen kann. Mit der Stützstrebe 33 kann die Einleitung des Kippmoments 19 in die Rückenstruktur 6, insbesondere in den Hüftgurt 17, weiter verbessert werden, so dass mit der Stützstrebe 33 eine verbesserte Krafteinleitung in den Hüftgurt 17, sowie eine weiter verbesserte Entlastung für den Nutzer 20 ermöglicht werden kann.
Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems 1 , wobei der Kopfab schnitt 16 des Kragarms 5 über dem Kopf 21 des Nutzers 20 verläuft, während Fig. 5 eine be vorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems 1 zeigt, bei der der Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5 neben dem Kopf 21 des Nutzers 20 verläuft. Durch die unterschiedlichen Ausgestal tungsmöglichkeiten des vorgeschlagenen Systems 1 kann das System 1 mit unterschiedlichen Gegenständen 3 bzw. Werkzeuggeräten zusammen verwendet werden. Dadurch ist es beson ders vielfältig einsetzbar und kann beispielsweise von Handwerkern unterschiedlicher Gewerke verwendet werden. Darüber hinaus können unterschiedliche Typen von Werkzeuggeräten an dem Zugseil 4 des Systems 1 befestigt werden.
Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems 1 mit einem Gelenk 27 im Rückenabschnitt 15 des Kragarms 5. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass im Kragarm 5 des Systems 1 mindestens ein Gelenk 26, 27, 30 angeordnet ist, so dass eine Klapp- barkeit des Kragarms 5 ermöglicht wird. Beispielsweise unterteilt das Gelenk 27 den Rückenab schnitt 15 des Kragarms 5 in einen oberen Teil 28 und einen unteren Teil 29, wobei der obere Teil 28 zusammen mit den Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5 in eine Raumrichtung nach vorne geklappt werden kann. Diese Drehbarkeit des oberen Bereichs 28 des Rückenabschnitts 15 und des Kopfabschnitts 16 des Kragarms 5 wird in Fig. 6 durch den kreisförmigen Pfeil angedeutet. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Drehung des oberen Bereichs 28 des Rücken abschnitts 15 und des Kopfabschnitts 16 des Kragarms 5 um eine erste horizontale Achse H1 erfolgt, die vorzugsweise durch das Gelenk 27 im Rückenabschnitt 15 des Kragsarms 5 verläuft. Der obere Teil 28 und der Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5 können beispielsweise neben dem Kopf 21 des Nutzers 20 abgelegt werden und das System 1 kann in dieser Ausgestaltung der Erfindung und aufgrund der geringen Packgröße besonders einfach als Rucksack getragen werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der untere Bereich 29 des Rückenab schnitts 15 nach unten mit dem zweiten oder hinteren Ende 8 des Kragarms 5 abschließt.
Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems 1 mit einem Gelenk 26 im Übergangsbereich 24 zwischen dem Rückenabschnitt 15 und dem Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5. In dieser Ausführungsform der Erfindung kann der Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5 um eine zweite horizontale Achse H2 nach vorne geklappt werden, so dass ebenfalls die Packgröße des zusammengelegten Systems 1 deutlich reduziert wird.
Um die Packgröße weiter zu verringern, kann der untere Teil 29 des Rückenabschnitts 15 des Kragarms 5 in die Rückenstruktur 6 versenkt werden. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt, wobei die Versenkbarkeit des Rückenabschnitts 15 des Kragarms 5 in die Rückenstruktur 6 durch den nach unten weisenden Pfeil, der parallel zum Rückenabschnitt 15 verläuft, symbolisiert wird. Analog zu Fig. 6 zeigt Fig. 8 eine Ausführungsform des vorgeschla genen Systems, bei dem im Rückenabschnitt 15 des Kragarms 5 ein Gelenk 27 vorgesehen ist, welches den Rückenabschnitt 15 in einen oberen Bereich 28 und einen unteren Bereich 29 teilt. Dargestellt sind in den Fig. 6 bis 8 auch die Kontaktbereiche 17, 18, die von einem Hüftgurt und einem Rückenpolster gebildet werden können und die bevorzugt die Rückenstruktur 6 des vor geschlagenen Balancing-Systems 1 bilden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Versenk- barkeit des Rückenabschnitts 15 des Kragarms 5 mit der in Fig. 7 dargestellten Ausgestaltung der Erfindung zu kombinieren, bei der das Gelenk 26 im Übergangsbereich 25 zwischen Rü ckenabschnitt 15 und Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5 angeordnet vorliegt.
Fig. 9 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems 1 mit einem mit ei nem dreh- und klappbaren Kragarm 5. Die oberen Abbildungen von Fig. 9 zeigen eine Drauf sicht von oben auf eine bevorzugte Ausführungsform des Systems 1 , bei der der Kragarm 5 um eine erste vertikale Achse V1 um einen Drehwinkel zur Seite gedreht werden kann. Der Dreh winkel kann beispielsweise im Wesentlichen 90 Grad betragen, also einen im Wesentlichen rechten Winkel darstellen. Vorzugsweise verläuft die erste vertikale Achse V1 im Wesentlichen parallel zu dem Rückenabschnitt 15 des Kragarms 5 und sie ragt aus der Zeichenebene der oberen Abbildungen von Fig. 9 heraus, kommt dem Leser also entgegen. In der rechten oberen Abbildung von Fig. 9 liegt der Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5 um einen rechten Winkel ge dreht vor im Vergleich zum Ausgangszustand (vgl. linke oberen Abbildung der Fig. 9) des Sys tems 1. Es ist im Sinne dieser Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt, dass der Kragarm 5 ein Gelenk 26, 27 aufweist, so dass ein oberer Bereich des Kragarms 5 nach der Drehung neben dem Körper des Nutzers 20 nach unten geklappt werden kann. Diese Drehbarkeit des Kragarms 5 ist in der linken unteren Abbildung von Fig. 9 durch den runden Pfeil angedeutet. In der rech ten unteren Abbildung von Fig. 9 ist das System 1 im zusammengeklappten Zustand dargestellt, wenn der obere Bereich des Kragarms 5 neben dem Körper des Nutzers 20 zur Seite bzw. nach unten geklappt ist. Das Klappen nach unten erfolgt um eine horizontale Drehachse H1 , H2, die vorzugsweise im Wesentlichen horizontal durch das Gelenk 26, 27 im Kragarm 5 des Systems 1 verläuft. Bei dem Gelenk 26, 27 kann es sich beispielsweise um ein Gelenk 26 im Übergangsbe reich 24 zwischen Rückenabschnitt 15 und Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5 handeln oder um ein Gelenk 27 im Rückenabschnitt 15 des Kragarms 5, das den Rückenabschnitt 15 in einen oberen Bereich 28 und einen unteren Bereich 29 unterteilt. In den unteren Abbildungen von Fig. 9 ist eine Ausführungsform des Systems mit einem Gelenk 27 im Rückenabschnitt 15 des Kragarms 5 dargestellt.
Fig. 10 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems 1 mit einem Gelenk 30 im Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5. Die zwei Abbildungen von Fig. 10 zeigen insbesondere eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems 1 , wobei das Gelenk 30 den Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5 in einen vorderen Bereich 31 und einen hinte ren Bereich 32 unterteilt. Vorzugsweise wird das vordere Ende des vorderen Bereichs 31 des Kopfabschnitts 16 des Kragarms 5 als erstes oder vorderen Ende 7 des Kragarms 5 bezeichnet. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der vordere Bereich 31 des Kopfabschnitts 16 des Kragarms 5 um eine zweite vertikale Achse V2 so zur Seite geklappt werden kann, dass der vordere Bereich 31 des Kopfabschnitts 16 des Kragarms 5 neben dem hinteren Bereich 32 des Kopfabschnitts 16 des Kragarms 5 zu liegen kommt. Mit anderen Worten liegen der vordere Be reich 31 und der hintere Bereich 32 des Kopfabschnitts 16 des Kragarms 5 - wie in der rechten Abbildung von Fig. 10 dargestellt - im Wesentlichen parallel zueinander vor. Durch diese Dreh barkeit um die zweite vertikale Achse V2 kann insbesondere die Ausdehnung des Systems 1 in einer Seitenansicht reduziert werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die zweite vertikale Achse V2 im Wesentlichen parallel zu dem Rückenabschnitt 15 des Kragarms 5 bzw. einer Wirbelsäule des Nutzers 20 verläuft und aus der Zeichenebene der Fig. 10 herausragt. Mit anderen Worten: die zweite vertikale Achse V2 kommt dem Leser entgegen. Vorzugsweise ver läuft die zweite vertikale Achse V2 durch das Gelenk 30 im Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5.
Fig. 11 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Systems 1 mit einem Stütz- bzw. Auflagepunkt 22 für eine Wand 23. Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann das durch den Gegenstand 3 hervorgerufene Kippmoment 19 noch besser durch das System 1 aufge nommen werden. Der Stütz- bzw. Auflagepunkt 22 ist insbesondere im vorderen Ende 7 des Kragarms 5 angeordnet und kann ein elastisches Material oder mindestens eine Rolle umfas sen, wobei das elastische Material oder die Rolle in Kontakt mit einer Wand 23 gelangen. Bei der Wand 23 kann es sich beispielsweise um ein Mauerwerk, eine Wand oder einen Untergrund handeln, das/die/der mit dem bevorzugt als Werkzeugmaschine ausgebildeten Gegenstand 3 bearbeitet werden soll. Mit dem Stütz- oder Auflagepunkt 22 kann sich das System 1 bzw. der Nutzer 20 des Systems 1 an der zu bearbeitenden Wand 23 abstützen, so dass das durch den Gegenstand 3 hervorgerufene Kippmoment 19 direkt in die Wand 23 eingeleitet wird und so kei ne Belastung für den Nutzes 20 des Systems 1 darstellt. Dadurch kann der Nutzer 20 des Sys tems 1 weiter erheblich entlastet und bei der Arbeit mit einem Werkzeuggerät unterstützt wer den.
Fig. 11 zeigt darüber hinaus, dass der Kopfabschnitt 16 des Kragarms 5 teleskopierbar ausge bildet sein kann, wobei die Teleskopierbarkeit des Kopfabschnitts 16 des Kragarms 5 insbeson dere in horizontaler Richtung vorliegt. Sie wird in Fig. 10 durch den oberhalb, parallel zu dem Kopfabschnitt 16 verlaufenden Pfeil angedeutet. Die Teleskopierbarkeit des Kopfabschnitts 16 macht es möglich, unterschiedliche Werkzeuge an dem bevorzugt als Werkzeugmaschine aus gebildeten Gegenstand 3 einzusetzen und damit zu arbeiten. Insbesondere kann das System 1 durch die Teleskopierbarkeit des Kopfabschnitts 16 des Kragarms 5 besonders einfach an un terschiedliche Werkzeuglängen des Werkzeuggeräts angepasst werden. Fig. 12 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Kits 50 als stand alone-Vor- richtung. Die Erfindung betrifft neben dem vorgeschlagenen System 1 in weiteren Aspekten ein elektronisches Modul 10 und ein Kit 50, wobei das Kit 50 ein elektronisches Modul 10, mindes tens ein Zugseil 4 und eine Umlenkrolle 51 umfasst. Ein Gegenstand 3 kann an dem Zugseil 4 befestigt werden, wobei eine effektive Länge des Zugseils 4 - analog wie für das System 1 be schrieben - durch eine Aufwickelvorrichtung 12 des elektronischen Moduls 10 verkürzt oder verlängert werden kann, so dass ein Gewicht bzw. eine Gewichtskraft 2 des Gegenstands 3 ausgeglichen wird. Das elektronische Modul 10 umfasst jeweils eine solche Aufwickeleinheit 12, einen Motor 13, mit dem die Aufwickeleinheit 12 angetrieben werden kann, eine Energiequelle 11 zur elektrischen Versorgung des elektronischen Moduls 10 und seiner Komponenten 12, 13,
14, sowie eine Steuereinheit 14, die für den Ausgleichsvorgang zuständig ist. Mit dem Aus gleichsvorgang kann das Drehmoment, das mit dem Motor 13 erzeugt wird, geregelt, gesteuert und insbesondere an das Gewicht des Gegenstand 3 angepasst werden, so dass die Gewichts kraft 2 des Gegenstands 3 kompensiert wird. Das vorgeschlagenen Kits 50 kann als stand alo- ne-Vorrichtung beispielsweise an einem gewünschten Arbeitsort aufgestellt werden und beson ders einfach transportiert werden.
Bezuqszeichenliste
1 System
2 Gewichtskraft
3 Gegenstand
4 Zugseil
5 Kragarm
6 Rückenstruktur
7 erstes, vorderes Ende des Kragarms
8 zweites, hinteres Ende des Kragarms
9 Gegenkraft
10 elektronisches Modul
11 Energiequelle
12 Vorrichtung zum Aufwickeln des Zugseils
13 Motor
14 Steuereinrichtung
15 Rückenabschnitt des Kragarms
16 Kopfabschnitt des Kragarms
17 erster Kontaktbereich, Hüftgurt
18 zweiter Kontaktbereich, Rückenpolster
19 Kippmoment
20 Nutzer
21 Kopf des Nutzers
22 Stütz- bzw. Anlagepunkt
23 Wand 24 Übergangsbereich
25 Übergangsabschnitt
26 Gelenk im Übergangsbereich zwischen Rückenabschnitt und Kopfabschnitt des Kragarms
27 Gelenk im Rückenabschnitt des Kragarms
28 oberer Bereich des Rückenabschnitt des Kragarms
29 unterer Bereich des Rückenabschnitt des Kragarms
30 Gelenk im Kopfabschnitt des Kragarms
31 vorderer Bereich im Kopfabschnitt des Kragarms
32 hinterer Bereich im Kopfabschnitt des Kragarms
33 Stützstrebe
34 Getriebe
50 Kit
51 Umlenkrolle
A Abstand
V vorne
H hinten
O oben
U unten
H1 erste horizontale Achse
H2 zweite horizontale Achse
V1 erste vertikale Achse
V2 zweite vertikale Achse

Claims

Patentansprüche
1. System (1) zum Ausgleich einer Gewichtskraft (2) eines Gegenstands (3), wobei der Ge genstand (3) an einem Zugseil (4) befestigbar ist, wobei das Zugseil (4) in oder an einem Kragarm (5) in Richtung einer Rückenstruktur (6) des Systems (1) führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) ein elektronisches Modul (10) umfasst, das
- eine Energiequelle (11) zur Versorgung des Systems (1) mit elektrischer Energie,
- eine Vorrichtung (12) zum Aufwickeln des Zugseils (4),
- einen Motor (13) zum Antrieb der Vorrichtung (12) zum Aufwickeln des Zugseils (4) und
- eine Steuereinrichtung (14) umfasst, wobei das System (1) dazu eingerichtet ist, eine Gegenkraft (9) für die Gewichtskraft (2) des Gegenstands (3) zu ermitteln und auf den Gegenstand (3) zu übertragen.
2. System (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft (9) für die Gewichtskraft (2) des Gegenstands (3) bei einem Ausgleichs vorgang ermittelt wird, so dass die Gewichtskraft (2) des Gegenstands (3) durch die der Gewichtskraft (2) entgegengerichtete Gegenkraft (9) ausgeglichen wird.
3. System (1) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ausgleichsvorgang ein Drehmoment des Motors (13) in Abhängigkeit von der Gewichtskraft (2) des Gegenstands (3) bestimmbar ist.
4. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) zum Aufwickeln des Zugseils (4) in einem Bereich der Rückenstruk tur (6) angeordnet ist und das Zugseil (4) unter Verwendung des Motors (13) und der Vorrichtung (12) zum Aufwickeln des Zugseils (4) aufwickelbar ist.
5. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung des Zugseils (4) mittels Rollen und/oder eines Bowdenzugs realisiert wird.
6. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Kragarm (5) von der Rückenstruktur (6) aufnehmbar ist,
7. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Kragarm (5) einen Rückenabschnitt (15) und einen Kopfabschnitt (16) umfasst, wo bei der Rückenabschnitt (15) und der Kopfabschnitt (16) im Wesentlichen senkrecht zu einander angeordnet sind.
8. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Rückenstruktur (6) einen ersten Kontaktbereich (17) und einen zweiten Kontaktbe reich (17) umfasst, wobei zumindest in den Kontaktbereichen (17, 18) ein Kontakt zwi schen dem Nutzer (20) des Systems (1) und dem System (1) bestehen kann.
9. System (1) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand A zwischen dem ersten Kontaktbereich (17) und dem zweiten Kontaktbe reich (18) einstellbar ist, um das System (1) an den Nutzer (20) anzupassen und ein durch den Gegenstand (3) hervorgerufenes Kippmoment (19) auszugleichen.
10. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) eine Stützstrebe (33) aufweist, um ein durch den Gegenstand (3) hervor gerufenes Kippmoment (19) in einen ersten Kontaktbereich (17) des Systems (1) einzu leiten.
11. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Kragarm (5) über den Kopf (21) des Nutzers (20) oder neben dem Kopf (21) des Nutzers (20) führbar ist.
12. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Kragarm (5) mindestens ein Gelenk (26, 27, 30) aufweist, so dass der Kragarm (5) klappbar ausgebildet ist.
13. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Kragarm (5) einen Stützpunkt (22) umfasst, mit dem das System (1) an einer Wand (23) abstützbar ist.
14. Elektronisches Modul (10) zum Ausgleich einer Gewichtskraft (2) eines Gegenstands (3), wobei der Gegenstand (3) mit einem Zugseil (4) an dem elektronischen Modul (10) be festigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Modul (10)
- eine Energiequelle (11) zur Versorgung des Systems (1) mit elektrischer Energie,
- eine Vorrichtung (12) zum Aufwickeln des Zugseils (4),
- einen Motor (13) zum Antrieb der Vorrichtung (12) zum Aufwickeln des Zugseils (4) und
- eine Steuereinrichtung (14) umfasst, wobei das System (1) dazu eingerichtet ist, eine Gegenkraft (9) für die Gewichtskraft (2) des Gegenstands (3) zu ermitteln und auf den Gegenstand (3) zu übertragen.
15. Kit (50) umfassend das elektronische Modul (10) nach Anspruch 14, ein Zugseil (4) und mindestens eine Umlenkrolle (51) zum Ausgleich einer Gewichtskraft (2) eines Gegen stands (3), der an dem Zugseil (4) befestigbar ist.
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