WO2019166525A2 - Vorrichtung zum heben einer last in einem schacht mit einem spreizsystem - Google Patents

Vorrichtung zum heben einer last in einem schacht mit einem spreizsystem Download PDF

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WO2019166525A2
WO2019166525A2 PCT/EP2019/054922 EP2019054922W WO2019166525A2 WO 2019166525 A2 WO2019166525 A2 WO 2019166525A2 EP 2019054922 W EP2019054922 W EP 2019054922W WO 2019166525 A2 WO2019166525 A2 WO 2019166525A2
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spreading system
holding
shaft
movement
holding elements
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Tobias WENZELBURGER
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ThyssenKrupp AG
TK Elevator GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Elevator AG
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/0087—Devices facilitating maintenance, repair or inspection tasks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B19/00—Mining-hoist operation

Definitions

  • the invention relates to a device for lifting a load in a shaft with a spreading system.
  • Embodiments show a transport robot for the
  • Elevator assembly of e.g. an elevator system with linear drive, wherein the transport robot uses a load to be transported for better fixation or for feed reinforcement.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved concept for a device for lifting a load in a shaft.
  • Embodiments show a device for holding a load in a shaft, in particular for installing the load in the shaft.
  • the device has a
  • a receiving element is disposed on the spreading system, wherein the receiving element is adapted to receive the load.
  • the device further comprises a plurality of holding elements, wherein a holding element of the plurality of holding elements arranged on a side facing away from the connecting joint side of one arm of the plurality of arms is.
  • the spreading system is designed to build a force component perpendicular to the shaft through the retaining elements, so that the device is fixed in the shaft by the plurality of retaining elements.
  • the expansion system is designed to increase the vertical force component under a load of the receiving element.
  • the core idea of the invention is to equip the device with the spreading system, which braces under load in the shaft.
  • the weight of the load is redirected to the shaft, so that the static friction or adhesion of the holding elements is increased to the shaft.
  • the holding elements of the plurality of holding elements are therefore designed to abut directly on the shaft, the spreading system exerting the necessary pressure on the holding elements, so that the holding elements fix the spreading system at a (fixed or predetermined) position in the shaft.
  • each holding element of the plurality of holding elements is arranged on a side remote from the connecting joint side of each arm of the plurality of arms, and thus each arm is completed with a holding element, whereby the spreading system is fixed in the shaft.
  • the arms are designed to transmit the force of the load on the shaft.
  • Such an arm can be referred to as a push rod.
  • These can be stiff, i. to be (essentially) non-elastic.
  • the arms should have shear forces, i. laterally attacking forces, can endure.
  • the arm should be able to transmit the applied force axially and in the thickness direction as well as laterally or transversely to the extent of the arm, without breaking. If the spreading system has more than two arms, at least two arms of the plurality of arms can be attached to the
  • the number of arms beyond the two arms, i. at least one arm may be disposed on the at least two arms of the plurality of arms and thus not directly on (i.e., spaced from) the connecting joint.
  • the receiving element may be attached to the spreading system by a rod or rope or other suitable attachment means, e.g. be attached to the connecting joint.
  • the attachment can also take place on one or more arms of the plurality of arms (symmetrical). It is advantageous, however, if that
  • the receiving element below, ie in a vertical projection, a center of gravity of Spreading system is arranged.
  • the receiving element is for example a gripper or a pair of pliers, a hook, a fork carriage or a suction gripper which receives the load, for example by means of vacuum or negative pressure. Furthermore, it is advantageous if the
  • Receive element can pick up the load independently, i. without the load being attached to the receiving element with human help.
  • Embodiments show the device having a drive unit configured to move (e.g., rotate) the plurality of support members such that the
  • Receiving element can be moved relative to the spreading system, the load can be lifted or moved by the movement or method of the spreading system in the shaft. If the movement is performed when the receiving element is loaded, i. when a load hangs on the receiving element, the friction of the holding elements, such as wheels, caterpillars, rollers, chains, etc. is increased to the shaft, so that the propulsion, which can be exerted by the drive unit on the spreading system is increased.
  • the friction of the holding elements such as wheels, caterpillars, rollers, chains, etc.
  • Embodiments show the device, which is designed to move the holding elements in the absence of guide rails for the holding elements in the shaft and to compensate for a rotation of the spreading system without the guide rails.
  • the device in an empty bay to install, for example, guide rails for the elevator installation.
  • Separate guide rails for the device are not necessary as they can be fully controlled and any tilting moment (i.e., rotation of the spreading system) compensated by the control.
  • rotational degrees of freedom can be effectively restricted even without the provision of mechanical guidance.
  • Embodiments show that at least one arm of the plurality of arms has a controllable pivot joint which divides the at least one arm into a first section and a second section and connects the two sections to one another.
  • the hinge is configured to perform a rotation of the first portion relative to the second portion.
  • the apparatus further includes a motion sensor configured to measure movement of the spreading system.
  • Movement of the spreading system to control the controllable pivot to compensate for the movement of the spreading system.
  • the movement is in particular a rotation of the spreading system in the shaft.
  • individual holding elements can lose their connection to the shaft and / or the load suspended on the spreading system can move out of a center of gravity of the spreading system. Both can lead to the fact that the spreading system can no longer hold the load and crashes.
  • the rotation of the spreading system can be compensated directly after it has been measured by the motion sensor. The compensation is possible because the rotation of the first portion relative to the second portion of the arm allows cornering of the holding member disposed on the arm.
  • Embodiments also show that the receiving element is designed to be movable in order to move the load relative to the spreading system in the shaft (vertically) (to a predetermined position in the shaft).
  • the load can be raised regardless of whether the spreading system is movable relative to the shaft.
  • the receiving element is connected by means of a rope as a fastening means with the spreading system. The movement of the receiving element can then take place by means of a winch, wherein the rope can be wound up on a cable drum or a pulley.
  • Motion sensor which is adapted to measure an (undesired) movement of the spreading system.
  • the motion sensor may include an accelerometer and / or a tilt sensor, e.g. have a gyroscope.
  • both linear accelerations and inclinations of the spreading system can be detected.
  • the measured or detected movement of the spreading system can be corrected (i.e., compensated) based on the measurement data of the motion sensor, for example by means of a control unit and associated actuators.
  • the movement of the spreader system may be by an external (e.g., laterally acting) force, for example, by the spreader or load on the receptacle undergoing a shock, or the load on the receptacle not underneath the spine
  • Center of gravity of the expansion system is arranged or suspended, so that a permanent force is applied to the spreading system, as long as the load depends on the receiving element.
  • embodiments may include means to provide degrees of freedom
  • Degrees of freedom means that theoretically a system theoretically has 6 mutually independent possibilities of movement, in each case three translatory and rotational movement possibilities. One degree of freedom therefore corresponds to a possibility of movement. Due to the bracing of the spreading system a translational movement possibility is already prevented, also it can in Embodiments may be desired that the spreading system (eg, vertically or in the transport direction of the load) can move in a different direction, so that it may be advantageous if the device has means to one, two, three, four or depending on the embodiment to reduce or restrict five degrees of freedom of mobility of the device. These means for reducing the degrees of freedom can mechanically reduce the degrees of freedom. Additionally or alternatively, the device or the
  • Spreading system (controlled) actuators which are designed to compensate for a (measured) movement or inclination of the spreading system.
  • the compensation can be achieved by a corresponding counter-movement or by an opposite torque, so that the spreading system can be converted to its original (stable) state.
  • the actuators can build up a counter force as a function of a measured movement or inclination of the spreading system.
  • the means for reducing the degrees of freedom may accordingly be (electromechanical) actuators or mechanical barriers.
  • Embodiments show as a means for reducing the degrees of freedom arranged on the shaft guide rail, wherein a holding element of the plurality of
  • Holding elements is arranged in the guide rail, so that the holding element is fixed in the horizontal direction.
  • the mobility of the holding element and thus of the spreading system in at least three degrees of freedom (directions of movement), two rotational and one translational degree of freedom can be limited.
  • another of the plurality of retaining elements can be guided in a further guide rail.
  • the further guide rail can then also be arranged on the shaft.
  • each retaining element of the plurality of retaining elements can also be arranged in each case in a guide rail.
  • At least one retaining element of the plurality of retaining elements has a first and a second subregion, wherein the first and the second subregion comprises a
  • Fixing element are connected.
  • the arm of the spreading system arranged on the at least one holding element is connected to the fixing element (or to the first or the second partial area).
  • the at least one retaining element is provided by a further fixing element with a further retaining element of the plurality of
  • Holding elements connected such that both holding elements occupy a fixed relative position to each other.
  • the at least one retaining element can thus not rotate about its own axis, whereby the movement is limited in at least one rotational degree of freedom of the expansion element.
  • Embodiments show as a further means for reducing the degrees of freedom that in at least one arm of the plurality of arms, a controllable pivot joint is arranged, which connects a first portion of the at least one arm with a second portion of the at least one arm.
  • the controllable pivot allows a movable support member to be controlled to make a turn in the shaft (ie, on the shaft wall).
  • the movement in further degrees of freedom such as a translational and a rotational degree of freedom, be limited.
  • controllable rotary joint can also have a sensor, as a result of which a (current) position or degree of rotation of the rotary joint can be measured.
  • the degree of rotation can then be transmitted, for example, to a control or regulating unit and taken into account in the control or regulation of the spreading system, for example with the goal, in a stable position of the spreading system the smallest possible
  • a rotation angle of the rotary joint between a momentary position can be referred to a basic position of the rotary joint.
  • FIG. 1 shows, as means for reducing the degrees of freedom, that at least one holding element of the plurality of holding elements is designed to be controllable independently of further holding elements of the plurality of holding elements in a movement speed.
  • Holding elements of the plurality of holding elements are designed to be movable, while the other holding elements are not designed to be movable or stationary.
  • the mobility of the spreading system can be limited in at least one degree of freedom, a rotational movement of the spreading system.
  • Embodiments also show, as a means for reducing the degrees of freedom, that the receiving element has a drive, which is formed, the load on the
  • At least one horizontal or horizontal plane can be negotiated to load within the vertical projection of the center of gravity Positioning system or below the center of gravity of the spreading system to position or at least as close to these zoom out.
  • a load hanging in this position under the spreader system will cause little or no effect rotational force on the spreading system, so that (mainly) only the external forces are to be compensated.
  • To this compensation can then also contribute a displacement of the load to a position outside the vertical projection of the center of gravity of the expansion system, whereby a force acting against the external force, in particular a torque is built up to compensate for the external force (partially).
  • the means for reducing the degrees of freedom described in the previous embodiments are combined, i. Two or more of the described agents are used with the spreading system.
  • Embodiments further show that the device has a control unit which is designed to control the means for reducing the degrees of freedom as a function of a movement of the device and to compensate for the movement of the device.
  • control unit receives, for example, the measurement data of
  • control unit can control the (controllable) means for reducing the degrees of freedom, so that the
  • the device may comprise at least one inclination sensor, which is designed to detect an inclination from a rest position of the spreader system, wherein the control unit is adapted to control the means for reducing the degrees of freedom so that they generate a torque opposing the inclination, so that Sp Sonsystem remains in the rest position.
  • control unit can also obtain the degree of rotation of the controllable pivot joint and control the means for reducing the degrees of freedom such that the degree of rotation of the controllable pivot joint is minimized in the stable position of the expansion system.
  • the spreading system can then be moved directly (vertically) without the movable holding elements needing to be set in the direction of travel beforehand by the controllable rotary joint.
  • Further exemplary embodiments show a method for positioning a component for installation in an elevator shaft with the device. The method includes the
  • the device can lift the component as a load to an installation location and advantageously position it at the installation site such that workers only need to attach or install the component.
  • the method includes measuring a movement of the
  • Component occupies a predetermined position or is moved along a predetermined path.
  • the component can be stationarily positioned even with an external force acting on the spreading system at the installation site or when lifting or moving the component a predetermined trajectory of the component is respected not to endanger workers located in the elevator shaft.
  • Fig. 1 a schematic representation of a device for holding a load in one
  • Fig. 1a is a side view and Fig. 1 b is a plan view of the
  • Fig. 2 is a side view in Fig. 2a and in Fig. 2b is a plan view of an embodiment of the device with three arms and holding elements, and one
  • FIG. 3 shows in FIG. 3a a side view and in FIG. 3b a plan view of an exemplary embodiment, in which the holding elements each comprise a first and a second partial region, both partial regions having a fixing element and
  • Fixing elements of two holding elements are connected to a further fixing element
  • FIG. 4 shows in FIG. 4a a side view and in FIG. 4b a plan view of an embodiment in which at least three holding elements are each designed to be movable;
  • Fig. 5 is a side view in Fig. 5a and in Fig. 5b is a plan view of a
  • Exemplary embodiment with three holding elements wherein the holding elements are designed to be movable and independently of the respective other holding elements are controllable and wherein in at least one arm, a controllable pivot joint is arranged;
  • FIG. 6a shows a side view in FIG. 6a and FIG. 6b shows a plan view of an embodiment in which the device has only two arms and holding elements each, wherein in the second arm as in the first arm another controllable
  • Swivel joint is arranged
  • Fig. 7 is a side view in Fig. 7a and in Fig. 7b is a plan view of an embodiment which is a modification of the embodiment of Fig. 6, wherein compared to the embodiment of Fig. 6, the further controllable pivot removed and by a drive is replaced, which can move the load on the receiving element horizontally.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a device 2 for holding a load 4 in a shaft 6, wherein Fig. 1 a is a side view and Fig. 1 b is a plan view of the
  • the device comprises a spreading system 8, a receiving element 10 and a plurality of holding elements 12.
  • the spreading system has a plurality of arms 14, wherein in Fig. 1 two arms, a first arm 14a and a second arm 14b, at a connecting joint 16 mechanically connected to each other.
  • the connecting link 16 connects the two arms 14a, 14b such that a
  • angle 18 between the two arms 14a, 14b is variable.
  • the angle 18 can be between 10 ° and 170 °, for example between 25 ° and 155 °, between 50 ° and 130 ° or between 70 ° and 1 10 °.
  • the spreading system of FIG. 1 has two arms 14 a, 14 b, which are arranged on the connecting joint 16.
  • the receiving element 10 is arranged on the spreading system 8, here on the connecting joint 16, that is connected to the spreading system 8.
  • the connection is for example with a fastener 20, such as a rope or rod produced.
  • the attachment means 20 may also be arranged on one or (symmetrically) on a plurality of arms (not shown).
  • the receiving element 10 is designed to receive the load 4. That is, when lifting the receiving element 10 is also the
  • the receiving element 10 may be designed to be movable in order to move the load relative to the spreading system 8 in the shaft 6. Alternatively, the
  • Receiving element 10 e.g. be arranged by a rod or a rod, at a fixed distance to the spreading system 8 and the pivot 16, wherein it is advantageous if the plurality of holding element 12 are designed to be movable to the (entire) spreading system 8.
  • a first holding element 12a of the plurality of holding elements 12 is arranged on a side remote from the connecting joint 16 side of the first arm 14a.
  • a second retaining element 12b is arranged on the side of the second arm 14b facing away from the connecting joint 16.
  • a plurality of arms 14 may be arranged on the side remote from the connecting joint 16 side in each case a holding element 12. Also described below is an embodiment in which not all arms of the plurality of arms have a holding element.
  • the holding elements are advantageously on an inner side of the shaft 6.
  • the spreading system 8 is designed to build up a force component F N 22 (normal force) perpendicular to the shaft 6 by the plurality of holding elements 12, so that the spreading system 8 is fixed in the shaft 6 by the plurality of holding elements.
  • the normal force is dependent on the (vertically acting) weight F G 26. Both are proportional to each other, the proportionality constant of the angles ⁇ p 1 18 'and f 2 18 "depends.
  • a greater weight force thus has a greater normal force and thus also a greater (adhesive) friction or (adhesive) friction force F R 24 result.
  • a larger (adhesive) friction force increases the feed that the movable holding elements 12a, 12b can exert on the spreading system 8. Accordingly, the spreading system 8 is formed, the vertical force component, ie the normal force 22 and thus also the friction force 24, at a load of the
  • Receiving element 10 (by the increased weight) to enlarge.
  • the spreading system 8 has a total of six degrees of freedom. In theory, it can be moved translationally in the direction of an x, y and z axis and rotationally about the axes.
  • the x-axis is perpendicular to the shaft
  • the y-axis and z-axis are each perpendicular to the x-axis, with the y-axis horizontal and the z-axis vertically aligned.
  • the three axes span a (Cartesian) coordinate system.
  • the device 2 may have a drive unit 32, which is designed to move the plurality of holding elements 12 in such a way that the spreading system 8 moves relative to the shaft 6.
  • the holding elements 12 can therefore have a force in the z-direction, e.g. a torque 30, transmitted to the shaft.
  • the figures show consistently wheels as holding elements. Alternatively, however, also caterpillars, rollers, chains, etc.
  • the drive unit 32 may include a (central) control unit and an (electric) motor.
  • the motor may e.g. in each retaining element 12a, 12b, for example a scar 33a, 33b, to which the associated arm is connected to the retaining element. At the scar 33a, 33b and the associated arm 14a, 14b may be connected to the holding member 12a, 12b.
  • the motion sensor 34 may include an acceleration sensor and / or a speed sensor and / or a
  • the device 2 may comprise means for moving the spreading system along the four remaining ones
  • a moment of inertia of the expansion system can be generated in particular with respect to an applied torque, so that the expansion remains longer in its rest position before it is deflected, or that a larger torque and thus a larger force is needed to tilt the spreading system.
  • the controlled actuators have more time to compensate for the force.
  • FIGS. 2 to 7 build on the embodiment of FIG. 1 and show various means for reducing the degrees of freedom. Therefore, only the differences between the embodiments will be described.
  • Fig. 2 shows in Fig. 2a is a side view and in Fig. 2b is a plan view of a
  • Embodiment with three arms 14a, 14b, 14c and holding elements 12a, 12b, 12c, and a guide rail 36 is mounted on the shaft, that the holding element 12a in the guide rail 36 in the z-direction is movable or movable , Further, the guide rail 36 prevents translation in the y-direction and rotation about the z-axis and the x-axis.
  • the further holding elements 12b and / or 12c may each be in a further one
  • the third holding member 12c and the third arm 14c are optional because no further degrees of freedom are restricted in connection with the guide rail 36 by the third holding member 12c and the third arm 14c. However, the stability of the third holding member 12c and the third arm 14c is optional because no further degrees of freedom are restricted in connection with the guide rail 36 by the third holding member 12c and the third arm 14c. However, the stability of the third holding member 12c and the third arm 14c is optional because no further degrees of freedom are restricted in connection with the guide rail 36 by the third holding member 12c and the third arm 14c. However, the stability of the
  • Sp Dr be increased, for example by the movable holding element 12a is better guided in the guide rail 36, whereby the risk of tilting of the movable support member 12a is reduced.
  • an angle measured in a horizontal plane between the first arm 14a and the third arm 14c and the second arm 14b and the third arm 14c may be selected such that the connecting joint 16a the three arms are connected to each other, lies in the center of gravity of the spreading system. This is advantageous, since thus no torque is generated from the expansion system itself when the connecting joint is loaded with a load. In other words, the center of gravity of the expansion system is the point at which the expansion system can be balanced on a rod. If a different arrangement is chosen, it is more difficult to keep the spreading system in a stable state.
  • the spreading system may include means to prevent rotation about the y-axis. This can be achieved, for example, in that at least one of the holding elements 12a or 12b is designed to be movable and can be controlled independently of the other holding elements. This will be in the following
  • Fig. 3 shows in Fig. 3a is a side view and in Fig. 3b is a plan view of a
  • Embodiment in which the holding elements 12a and 12b each have a first and a second portion 12a ', 12a ", 12b', 12b" have. Both partial areas are connected to a fixing element 12a "', 12b"'.
  • a fixing element 12a "', 12b"' For example, caterpillars are built up. Each subregion may have the same properties of a single retaining element.
  • the fixation element connects in an alternative
  • arm 14a, 14b is disposed on the respective fixing element 12a "', 12b"', for example, a connecting rod.
  • the arm 14a or 14b may also be connected to one of the sections.
  • the connection is made via a rotary joint 38a, 38b, so that an angle 40a, 40b between the arm 14a or 14b and the
  • Fixing element 12a "'or 12b"' is variable. Further, the fixing member 12a "'of the first holding member 12a by another fixing member 42 with the
  • Fixing element 12b "' that is connected to the second holding element 12b.
  • the two connected holding members 12a and 12b occupy a fixed relative position to each other.
  • a horizontal distance between the holding elements is constant.
  • the further fixing element in its length variable, ie, for example, extendable to allow the bracing of the spreading system in the shaft.
  • the further fixing element may have a telescopic mechanism.
  • Telescope mechanism may preferably be extendable during the retraction or
  • the further fixing member may be fixed at a fixed angle (e.g., 90 °) to the
  • Fixing elements of the holding elements may be attached so that both fixation elements keep their relative position to each other.
  • the holding element 12a is analogous to the embodiment of FIG. 2 arranged in a guide rail 36 and movable in this.
  • the second holding element 12b is arranged in a further guide rail 36 '.
  • Fig. 4 shows in Fig. 4a is a side view and in Fig. 4b is a plan view of a
  • the holding elements 12a and 12b are each designed to be movable. Furthermore, the first holding element 12a is controllable independently of the second holding element 12b (by the drive unit). That is, in particular a (rotation)
  • Speed and / or a direction of movement of the first holding member 12a may be different from the second holding member 12b.
  • a rotation about the y-axis can be compensated, for example by the motion sensor 34 (see Fig. 1), which advantageously comprises a tilt sensor here, measures a degree of rotation (inclination) of the spreading system about the y-axis.
  • a control unit 44 can then be used to compensate a degree of rotation (inclination) of the spreading system about the y-axis.
  • Drive unit drive such that the inclination is minimized or compensated.
  • the control unit 44 can build a control loop via the motion sensor 34 and the drive unit 32.
  • the other degrees of freedom can in turn be restricted via the guide rail 36 and optionally the guide rail 36 '.
  • Fig. 5 shows in Fig. 5a is a side view and in Fig. 5b is a plan view of a
  • Embodiment that as in the embodiment of FIG. 2 has three holding elements, wherein the holding elements 12a-c as in the embodiment of FIG. 4 are independent of the respective other holding elements controllable.
  • the guide rail is replaced by a controllable pivot 46 which is arranged in the first arm 14a. That is, the device can the Having absence of guide rails for guiding the holding elements.
  • the controllable pivot 46 divides the first arm 14a into a first portion 14a 'and a second portion 14a "and connects both portions (mechanically) together.
  • the pivot 46 is configured to perform a rotation of the first portion 14a 'relative to the second portion 14a ".
  • the control of the rotary joint 46 can be performed as well as the control of the holding member 12 a via the control unit.
  • the control unit controls, for example, an actuator 52.
  • the actuator 52 is disposed in the pivot 46 or the first arm 14a and may cause rotation of the pivot.
  • the motion sensor also measures the translation in the y-direction as well as the rotation about the x-axis and the z-axis.
  • the rotation about the y-axis as described with reference to FIG. 4, can be compensated by the independently activatable holding element 12a.
  • the remaining degrees of freedom can be compensated by means of the controllable pivot 46.
  • a direction of movement of the controllable pivot joint is visualized by the arrow 50, while directions of movement of the movable holding elements are indicated by the arrows 50 ', 50 "and 50""'.
  • one or more further swivel joints can be arranged in (in each case) one further arm.
  • Other hinges may have other actuators.
  • the holding element 12a on the shaft wall a curve or a curve, for example, an S-curve drive. If e.g. while the spreading system is inclined in the y-direction, the holding element 12b moves faster than the holding element 12a, a translational movement in the y-direction can be compensated.
  • a rotation about the x and / or z axis can be compensated.
  • a rotation about the x-axis is further supportive compensated by means of a corresponding control for the movement of the third holding member 12c.
  • This embodiment can be used, for example, to restrict the degrees of freedom of the spreading system while it is being moved vertically.
  • FIG. 6 shows a side view in FIG. 6a and a top view in FIG. 6b
  • Embodiment which in comparison to the embodiment of Fig. 5 only has two arms and holding elements, wherein in the second arm 14b as well as in the first arm 14a another controllable pivot 46 'is arranged.
  • Embodiment is the y-rotation (exclusively) on the control of the two controllable hinges 46, 46 'and the holding elements 12a, 12b possible. You can do this the controllable hinges 46, 46 ', for example by means of the actuator 52, in such a way
  • This movement can be in the direction in which the spreading system rotates.
  • Movement direction of the further controllable rotary joint 46 ' is visualized by the arrow 50' ".
  • an actuator 52 may be provided to effect the rotation of the hinges.
  • FIG. 7 shows a side view in FIG. 7a and a top view in FIG. 7b
  • Embodiment which is a modification of the embodiment of Fig. 6.
  • the further controllable pivot 46 ' has been removed and replaced by a drive 48, the load 4 on the receiving element 10 horizontally (indicated by arrow 50 ""), for example by means of the
  • Control unit 44 controlled actuator 52 can proceed.
  • the position of the load 4 can be improved, i. be moved in or at least closer to a position below the center of gravity of the Sp Dahlsystems.
  • a torque inherent in the expansion system can be reduced or even completely compensated.
  • the motion sensor may each measure the movement of the spreading system in the directions determined by a control of the actuators, i. the holding elements and / or the controllable hinges and / or the position of the load on the receiving element can be compensated.
  • Control unit these actuators can be controlled depending on the deflection.
  • the control unit forms a control loop together with the actuators and the motion sensor.
  • Arrows 50, 50 ', 50 ", 50'", 50 "" indicate that the direction of movement of the associated actuators.
  • the guide rail (s) and / or one or more controllable hinges and / or the separate control of one or more movable holding elements can be used as means for reducing the degrees of freedom.
  • Represent method so that a block or a component of a device is to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step.
  • aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.

Landscapes

  • Manipulator (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Abstract

Es ist eine Vorrichtung zum Halten einer Last in einem Schacht gezeigt. Die Vorrichtung weist ein Spreizsystem mit einer Mehrzahl von Armen auf, wobei zumindest zwei Arme der Mehrzahl von Armen an einem Verbindungsgelenk mechanisch miteinander verbunden sind. Ein Aufnahmeelement ist an dem Spreizsystem angeordnet, wobei das Aufnahmeelement ausgebildet ist, die Last aufzunehmen. Die Vorrichtung weist ferner eine Mehrzahl von Halteelementen auf, wobei ein Halteelement der Mehrzahl von Halteelementen an einer von dem Verbindungsgelenk abgewandten Seite eines Arms der Mehrzahl der Arme angeordnet ist. Das Spreizsystem ist ausgebildet, durch die Halteelemente eine zu dem Schacht senkrechte Kraftkomponente aufzubauen, so dass die Vorrichtung durch die Mehrzahl der Halteelemente in dem Schacht fixiert wird. Ferner ist das Spreizsystem ausgebildet, die senkrechte Kraftkomponente bei einer Belastung des Aufnahmeelements zu vergrößern.

Description

Vorrichtung zum Heben einer Last in einem Schacht mit einem Spreizsystem
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Heben einer Last in einem Schacht mit einem Spreizsystem. Ausführungsbeispiele zeigen einen Transportroboter für die
Aufzugsmontage von z.B. einer Aufzugsanlage mit Linearantrieb, wobei der Transportroboter eine zu transportierende Last zur besseren Fixierung oder zur Vorschubverstärkung nutzt.
Bei der Montage beispielsweise von Aufzügen in einem Schacht wird eine große Anzahl von Bauteilen mit teils großen Lasten vertikal transportiert. Üblicherweise geschieht dies mithilfe von Zugmitteln, z.B. Seilzügen. Diese werden manuell bedient und sorgen somit für
Totzeiten bei der Montage des Aufzugssystems, da der Seilzug die zu transportierende Last nicht selbständig aufnehmen kann und somit während der Bestückung des Zugmittels ein Arbeiter am Boden des Schachts arbeitet und aus Gründen der Arbeitssicherheit zeitgleich im Schacht keine Arbeiten durchgeführt werden dürfen, um den unten stehenden Arbeiter nicht durch potentiell herabfallende Gegenstände zu verletzen. Ferner ist ein Arbeiter mit der Bedienung des Zugmittels beschäftigt, der somit währenddessen nicht für die Montage der Bauteile bzw. Komponenten in dem Schacht eingesetzt werden kann. Ferner wirkt sich beim Transport von Material das Gewicht der Lasten oftmals nachteilig auf den Antrieb bzw. den Vorschub aus.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für eine Vorrichtung zum Heben einer Last in einem Schacht zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ausführungsbeispiele zeigen eine Vorrichtung zum Halten einer Last in einem Schacht, insbesondere zur Installation der Last in dem Schacht. Die Vorrichtung weist ein
Spreizsystem mit einer Mehrzahl von Armen auf, wobei zumindest zwei Arme der Mehrzahl von Armen an einem Verbindungsgelenk mechanisch miteinander verbunden sind. Ein Aufnahmeelement ist an dem Spreizsystem angeordnet, wobei das Aufnahmeelement ausgebildet ist, die Last aufzunehmen. Die Vorrichtung weist ferner eine Mehrzahl von Halteelementen auf, wobei ein Halteelement der Mehrzahl von Halteelementen an einer von dem Verbindungsgelenk abgewandten Seite eines Arms der Mehrzahl der Arme angeordnet ist. Das Spreizsystem ist ausgebildet, durch die Halteelemente eine zu dem Schacht senkrechte Kraftkomponente aufzubauen, so dass die Vorrichtung durch die Mehrzahl der Halteelemente in dem Schacht fixiert wird. Ferner ist das Spreizsystem ausgebildet, die senkrechte Kraftkomponente bei einer Belastung des Aufnahmeelements zu vergrößern. Somit kann eine Aufzugsanlage in einem Aufzugschacht installiert werden. Zur Installation der Aufzugsanlage kann die Vorrichtung eine Mehrzahl von Komponenten an einen für die Komponente vorbestimmten Ort in dem Aufzugschacht heben, so dass die Aufzugsanlage aus der Mehrzahl von Komponenten aufgebaut werden kann.
Kerngedanke der Erfindung ist es, die Vorrichtung mit dem Spreizsystem auszustatten, das sich bei einer Belastung in dem Schacht verspannt. Durch dieses Spreizsystem wird die Gewichtskraft der Last auf den Schacht umgeleitet, so dass die Haftreibung bzw. Adhäsion der Halteelemente an dem Schacht erhöht wird. Die Halteelemente der Mehrzahl von Halteelementen sind demnach ausgebildet, direkt an dem Schacht anzuliegen, wobei das Spreizsystem den nötigen Druck auf die Halteelemente ausübt, damit die Halteelemente das Spreizsystem an einer (festen bzw. vorbestimmten) Position in dem Schacht fixieren. Somit ist es vorteilhaft, wenn jedes Halteelement der Mehrzahl von Halteelementen an einer von dem Verbindungsgelenk abgewandten Seite jeweils eines Arms der Mehrzahl der Arme angeordnet ist, und somit jeder Arm mit einem Halteelement abgeschlossen wird, wodurch das Spreizsystem in dem Schacht fixiert wird.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Arme ausgebildet sind, die Krafteinwirkung durch die Last auf den Schacht zu übertragen. Ein solcher Arm kann als Druckstab bezeichnet werden. Diese können steif, d.h. im (Wesentlichen) nicht elastisch, sein. Ebenso sollten die Arme Scherkräfte, d.h. lateral angreifende Kräfte, aushalten können. In anderen Worten sollte der Arm axial bzw. in Dickenrichtung als auch lateral bzw. quer zu der Ausdehnung des Arms die einwirkende Kraft übertragen können, ohne zu brechen. Weist das Spreizsystem mehr als zwei Arme auf, können zumindest zwei Arme der Mehrzahl von Armen an dem
Verbindungsgelenk angeordnet sein. Die über die zwei Arme hinausgehende Anzahl von Armen, d.h. zumindest ein Arm, kann an den zumindest zwei Armen der Mehrzahl von Armen und somit nicht direkt an (d.h. beabstandet von) dem Verbindungsgelenk angeordnet sein.
Das Aufnahmeelement kann mit einem Stab oder einem Seil oder einem anderen geeigneten Befestigungsmittel an dem Spreizsystem, z.B. an dem Verbindungsgelenk, befestigt sein. Alternativ kann die Befestigung auch an einem Arm oder an mehreren Armen der Mehrzahl von Armen (symmetrisch) erfolgen. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn das
Aufnahmeelement unterhalb, d.h. in einer vertikalen Projektion, eines Schwerpunkts des Spreizsystems angeordnet ist. Das Aufnahmeelement ist beispielsweise ein Greifer bzw. eine Zange, ein Haken, ein Gabelträger oder ein Sauggreifer, der beispielsweise mittels Vakuum bzw. Unterdrück die Last aufnimmt. Ferner ist es vorteilhaft, wenn das
Aufnahmeelement die Last selbständig aufnehmen kann, d.h. ohne dass die Last mit menschlicher Hilfe an dem Aufnahmeelement befestigt wird.
Ausführungsbeispiele zeigen die Vorrichtung mit einer Antriebseinheit, die ausgebildet ist, die Mehrzahl der Halteelemente derart zu bewegen (z.B. zu rotieren), dass sich das
Spreizsystem relativ zu dem Schacht (vertikal) bewegt. Unabhängig davon, ob das
Aufnahmeelement relativ zu dem Spreizsystem bewegt werden kann, kann die Last durch das Bewegen bzw. Verfahren des Spreizsystems in dem Schacht gehoben bzw. bewegt werden. Wird die Bewegung durchgeführt, wenn die das Aufnahmeelement belastet ist, d.h. wenn eine Last an dem Aufnahmeelement hängt, wird die Reibung der Halteelemente, beispielsweise Räder, Raupen, Rollen, Ketten, etc. zu dem Schacht vergrößert, so dass der Vortrieb, den die Antriebseinheit auf das Spreizsystem ausüben kann, vergrößert wird.
Ausführungsbeispiele zeigen die Vorrichtung, die ausgebildet ist die Halteelemente in Abwesenheit von Führungsschienen für die Halteelemente in dem Schacht zu verfahren und eine Rotation des Spreizsystems ohne die Führungsschienen zu kompensieren. Somit ist es auch möglich, die Vorrichtung in einem leeren Schacht zu verwenden um beispielsweise Führungsschienen für die Aufzugsanlage zu installieren. Gesonderte Führungsschienen für die Vorrichtung sind nicht notwendig, da diese vollständig geregelt sein kann und ein etwaiges Kippmoment (d.h. eine Rotation des Spreizsystems) durch die Regelung kompensiert wird. Somit können rotatorische Freiheitsgrade auch ohne das Vorsehen von einer mechanischen Führung effektiv eingeschränkt werden.
Ausführungsbeispiele zeigen, dass zumindest ein Arm der Mehrzahl von Armen ein steuerbares Drehgelenk aufweist, das den zumindest einen Arm in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt unterteilt und beide Abschnitte miteinander verbindet. Das Drehgelenk ist ausgebildet, eine Rotation des ersten Abschnitts gegenüber dem zweiten Abschnitt durchzuführen. Die Vorrichtung weist ferner einen Bewegungssensor auf, der ausgebildet ist, eine Bewegung des Spreizsystems zu messen. Ergänzend weist die
Vorrichtung eine Regelungseinheit auf, die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der
Bewegung des Spreizsystems das steuerbare Drehgelenk anzusteuern um die Bewegung des Spreizsystems zu kompensieren. Die Bewegung ist insbesondere eine Rotation des Spreizsystems in dem Schacht. Durch eine solche Rotation können einzelne Halteelemente ihre Verbindung zum Schacht verlieren und/oder die an dem Spreizsystem aufgehängte Last kann sich aus einem Schwerpunkt des Spreizsystems herausbewegen. Beides kann dazu führen, dass das Spreizsystem die Last nicht mehr halten kann und abstürzt. Mittels des steuerbaren Drehgelenks kann die Rotation des Spreizsystems direkt nachdem diese durch den Bewegungssensor gemessen worden ist, kompensiert werden. Die Kompensation ist möglich, da die Rotation des ersten Abschnitts gegenüber dem zweiten Abschnitt des Arms eine Kurvenfahrt des an dem Arm angeordneten Halteelements erlaubt.
Ausführungsbeispiele zeigen ferner, dass das Aufnahmeelement verfahrbar ausgeführt ist, um die Last relativ zu dem Spreizsystem in dem Schacht (vertikal) (an eine vorbestimmte Position in dem Schacht) zu bewegen bzw. zu verfahren. Somit kann die Last unabhängig davon, ob das Spreizsystem relativ zu dem Schacht bewegbar ist, angehoben werden. Beispielsweise ist das Aufnahmeelement mittels eines Seils als Befestigungsmittel mit dem Spreizsystem verbunden. Die Bewegung des Aufnahmeelements kann dann mittels einer Seilwinde erfolgen, wobei das Seil auf einer Seiltrommel bzw. einer Seilrolle aufgewickelt werden kann.
Ausführungsbeispiele zeigen ferner, dass die Vorrichtung zumindest einen
Bewegungssensor aufweist, der ausgebildet ist, eine (unerwünschte) Bewegung des Spreizsystems zu messen. Der Bewegungssensor kann einen Beschleunigungssensor (Accelerometer) und/oder einen Neigungssensor, z.B. ein Gyroskop aufweisen. Somit können sowohl lineare Beschleunigungen als auch Neigungen des Spreizsystems detektiert werden. Die gemessene bzw. detektierte Bewegung des Spreizsystems kann basierend auf den Messdaten des Bewegungssensors beispielsweise mittels einer Regelungseinheit und damit verbundenen Aktoren korrigiert (d.h. kompensiert bzw. ausgeglichen) werden. Die Bewegung des Spreizsystems kann durch eine äußere (z.B. lateral angreifende) Kraft erfolgen, beispielsweise indem das Spreizsystem oder die Last an dem Aufnahmeelement einen Stoß erfährt, oder die Last an dem Aufnahmeelement nicht unterhalb des
Schwerpunkts des Spreizsystems angeordnet bzw. aufgehängt ist, so dass eine permanente Krafteinwirkung auf das Spreizsystem erfolgt, solange die Last an dem Aufnahmeelement hängt.
Ausführungsbeispiele können demnach Mittel aufweisen, um Freiheitsgrade einer
Beweglichkeit der Vorrichtung zu reduzieren. Freiheitsgrade meint, dass ein System grundsätzlich theoretisch 6 voneinander unabhängige Bewegungsmöglichkeiten aufweist, jeweils drei translatorische und rotatorische Bewegungsmöglichkeiten. Ein Freiheitsgrad entspricht demnach einer Bewegungsmöglichkeit. Durch das Verspannen des Spreizsystems wird eine translatorische Bewegungsmöglichkeit bereits verhindert, ferner kann es in Ausführungsbeispielen erwünscht sein, dass sich das Spreizsystem (z.B. vertikal bzw. in Transportrichtung der Last) in eine weitere Richtung bewegen kann, so dass es vorteilhaft sein kann, wenn die Vorrichtung Mittel aufweist, um je nach Ausführungsbeispiel einen, zwei, drei, vier oder fünf Freiheitsgrade der Beweglichkeit der Vorrichtung zu reduzieren bzw. einzuschränken. Diese Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade können die Freiheitsgrade mechanisch reduzieren. Ergänzend oder alternativ kann die Vorrichtung bzw. das
Spreizsystem (geregelte) Aktoren aufweisen, die ausgebildet sind, eine (gemessene) Bewegung bzw. Neigung des Spreizsystems auszugleichen. Das Ausgleichen kann durch eine entsprechende Gegenbewegung bzw. durch ein entgegengesetztes Drehmoment erreicht werden, so dass das Spreizsystem in seinen ursprünglichen (stabilen) Zustand überführt werden kann. In anderen Worten können die Aktoren in Abhängigkeit von einer gemessenen Bewegung bzw. Neigung des Spreizsystems eine Gegenkraft aufbauen. Die Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade können demnach (elektromechanische) Aktoren oder mechanische Barrieren sein.
Ausführungsbeispiele zeigen als ein Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade eine an dem Schacht angeordnete Führungsschiene, wobei ein Halteelement der Mehrzahl von
Halteelemente in der Führungsschiene angeordnet ist, so dass das Halteelement in horizontaler Richtung fixiert ist. Somit kann die Beweglichkeit des Halteelements und damit des Spreizsystems in zumindest drei Freiheitsgraden (Bewegungsrichtungen), zwei rotatorischen und einem translatorischen Freiheitsgrad, eingeschränkt werden. Optional kann auch ein weiteres der Mehrzahl der Halteelemente in einer weiteren Führungsschiene geführt werden. Die weitere Führungsschiene kann dann ebenfalls an dem Schacht angeordnet sein. Ferner kann auch jedes Halteelement der Mehrzahl von Halteelementen in jeweils einer Führungsschiene angeordnet sein.
Weitere Ausführungsbeispiele zeigen als Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade, dass zumindest ein Halteelement der Mehrzahl von Halteelemente einen ersten und einen zweiten Teilbereich aufweist, wobei der erste und der zweite Teilbereich mit einem
Fixierungselement verbunden sind. Der an dem zumindest einen Haltelement angeordnete Arm des Spreizsystems ist mit dem Fixierungselement (oder mit dem ersten oder dem zweiten Teilbereich) verbunden. Ferner ist das zumindest eine Halteelement durch ein weiteres Fixierungselement mit einem weiteren Halteelement der Mehrzahl von
Halteelementen derart verbunden, dass beide Halteelemente eine feste relative Position zueinander einnehmen. Das zumindest eine Halteelement kann somit nicht um seine eigene Achse rotieren, wodurch die Bewegung in zumindest einem rotatorischen Freiheitsgrad des Spreizelements eingeschränkt ist. Ausführungsbeispiele zeigen als weiteres Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade, dass in zumindest einem Arm der Mehrzahl von Armen ein steuerbares Drehgelenk angeordnet ist, das einen ersten Abschnitt des zumindest einen Arms mit einem zweiten Abschnitt des zumindest einen Arms verbindet. Durch das steuerbare Drehgelenk kann ein bewegliches Halteelement derart gesteuert werden, dass es eine Kurve in dem Schacht (d.h. an der Schachtwand) fährt. Somit kann die Bewegung in weiteren Freiheitsgraden, beispielsweise einem translatorischen und einem rotatorischen Freiheitsgrad, eingeschränkt werden. Ferner kann das steuerbare Drehgelenk auch einen Sensor aufweisen, wodurch eine (aktuelle) Stellung bzw. Rotationsgrad des Drehgelenks gemessen werden kann. Der Rotationsgrad kann dann beispielsweise an eine Steuer- oder Regelungseinheit übertragen und bei der Steuerung oder Regelung des Spreizsystems beispielsweise mit dem Ziel berücksichtigt werden, in einer stabilen Position des Spreizsystems einen möglichst geringen
Rotationsgrad des Drehgelenks zu erhalten. Als Rotationsgrad kann ein Drehwinkel des Drehgelenks zwischen einer Momentanstellung zu einer Grundstellung des Drehgelenks bezeichnet werden.
Weitere Ausführungsbeispiele zeigen als Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade, dass zumindest ein Halteelement der Mehrzahl von Haltelementen unabhängig von weiteren Halteelementen der Mehrzahl von Halteelementen in einer Bewegungsgeschwindigkeit steuerbar ausgeführt ist. Somit kann sich ein Halteelement mit einer anderen
Geschwindigkeit bewegen als die verbleibenden Halteelemente der Mehrzahl von
Halteelementen. Es ist auch möglich, dass nur ein Halteelement bzw. nicht alle
Halteelemente der Mehrzahl von Halteelementen beweglich ausgeführt sind, während die anderen Halteelemente nicht beweglich bzw. ortsfest ausgeführt sind. Somit kann die Beweglichkeit des Spreizsystems in zumindest einem Freiheitsgrad, einer rotatorische Bewegung des Spreizsystems, eingeschränkt werden.
Ausführungsbeispiele zeigen ferner als Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade, dass das Aufnahmeelement einen Antrieb aufweist, der ausgebildet ist, die Last an dem
Aufnahmeelement horizontal zu verfahren. Somit kann die Last, wenn diese sich außerhalb einer vertikalen Projektion des Schwerpunkts des Spreizsystems, d.h. nicht unterhalb des Schwerpunkts des Spreizsystems, befindet, zumindest in eine horizontale Richtung oder in der horizontalen Ebene verfahren werden, um die Last innerhalb der vertikalen Projektion des Schwerpunkts des Spreizsystems bzw. unterhalb des Schwerpunkt des Spreizsystems zu positionieren oder zumindest möglichst nah an diesen heran zu führen. Eine Last, die in dieser Position unter dem Spreizsystem hängt, bewirkt keine oder nur eine geringe rotatorische Krafteinwirkung auf das Spreizsystem, so dass (überwiegend) nur die äußeren Krafteinwirkungen zu kompensieren sind. Zu dieser Kompensation kann dann auch eine Verlagerung der Last an eine Position außerhalb der vertikalen Projektion des Schwerpunkts des Spreizsystems beitragen, wodurch eine der äußeren Kraft entgegenwirkende Kraft, insbesondere ein Drehmoment, aufgebaut wird um die äußere Kraft (teilweise) zu kompensieren.
In weiteren Ausführungsbeispielen werden die in den vorigen Ausführungsbeispielen beschriebenen Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade kombiniert, d.h. zwei oder mehrere der beschriebenen Mittel werden mit dem Spreizsystem verwendet. So können, wenn in einem Ausführungsbeispiel einer oder mehrere unerwünschte Freiheitsgrade der
Beweglichkeit des Spreizsystems nicht eingeschränkt werden können, diese verbleibenden Freiheitsgrade durch Verwendung von einem oder mehreren anderen der beschriebenen Mittel eingeschränkt werden. Somit kann gewährleistet werden, dass sich das Spreizsystem nur in die Richtungen bewegen kann, in die es auch beweglich sein soll. Dies ist
typischerweise nur die vertikale Translation entlang der größten Ausdehnung des Schachts.
Ausführungsbeispiele zeigen ferner, dass die Vorrichtung eine Regelungseinheit aufweist, die ausgebildet ist, die Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade in Abhängigkeit von einer Bewegung der Vorrichtung anzusteuern und die Bewegung der Vorrichtung auszugleichen.
In anderen Worten erhält die Regelungseinheit beispielsweise die Messdaten des
Bewegungssensors. Basierend auf diesen Messdaten kann die Regelungseinheit die (steuerbaren) Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade ansteuern, so dass das
Spreizsystem in einer stabilen Position gehalten oder bei einem Ausbrechen aus der stabilen Position möglichst schnell wieder ein eine stabile Position überführt wird. Ferner kann die Vorrichtung zumindest einen Neigungssensor aufweisen, der ausgebildet ist, eine Neigung aus einer Ruheposition des Spreizsystems zu detektieren, wobei die Regelungseinheit ausgebildet ist, die Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade derart anzusteuern, dass diese ein der Neigung entgegengerichtetes Drehmoment erzeugen, so dass das Spreizsystem in der Ruheposition verbleibt.
Optional kann die Regelungseinheit auch den Rotationsgrad des steuerbaren Drehgelenks erhalten und die Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade derart ansteuern, dass der Rotationsgrad des steuerbaren Drehgelenks in der stabilen Position des Spreizsystems minimiert ist. Bei beweglichen Halteelementen kann das Spreizsystem dann direkt (vertikal) verfahren werden, ohne dass die beweglichen Halteelemente vorher durch das steuerbare Drehgelenk in Fahrtrichtung gestellt werden brauchen. Weitere Ausführungsbeispiele zeigen ein Verfahren zur Positionierung einer Komponente zur Installation in einem Aufzugschacht mit der Vorrichtung. Das Verfahren umfasst das
Aufnehmen und Heben der Komponente mit dem Aufnahmeelement der obigen Vorrichtung und das Positionieren der Komponente an einem zur Installation vorgesehenen Ort. In anderen Worten kann die Vorrichtung die Komponente als Last zu einem Installationsort heben und diese vorteilhafterweise an dem Installationsort derart positionieren, dass Arbeiter die Komponente nur noch befestigen bzw. installieren brauchen.
In Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren das Messen einer Bewegung des
Spreizsystems und das Ausgleichen der Bewegung des Spreizsystems, so dass die
Komponente eine vorbestimmte Position einnimmt oder entlang einer vorbestimmten Bahn verfahren wird. So kann die Komponente auch bei einer äußeren Krafteinwirkung auf das Spreizsystem an dem Installationsort ortsfest positioniert werden bzw. beim Anheben oder bewegen der Komponente wird eine vorbestimmte Bewegungsbahn der Komponente eingehalten um in dem Aufzugschacht befindliche Arbeiter nicht zu gefährden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Halten einer Last in einem
Schacht, wobei Fig. 1a eine Seitenansicht und Fig. 1 b eine Aufsicht auf die
Vorrichtung und den Schacht zeigt;
Fig. 2: in Fig. 2a eine Seitenansicht und in Fig. 2b eine Aufsicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung mit jeweils drei Armen und Halteelementen, sowie einer
Führungsschiene;
Fig. 3: in Fig. 3a eine Seitenansicht und in Fig. 3b eine Aufsicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem die Halteelemente jeweils einen ersten und einen zweiten Teilbereich umfassen, wobei beide Teilbereiche sind mit einem Fixierungselement und
Fixierungselemente zweier Halteelemente mit einem weiteren Fixierungselement verbunden sind;
Fig. 4: in Fig. 4a eine Seitenansicht und in Fig. 4b eine Aufsicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem zumindest drei Halteelemente jeweils verfahrbar ausgeführt sind; Fig. 5: in Fig. 5a eine Seitenansicht und in Fig. 5b eine Aufsicht eines
Ausführungsbeispielsmit drei Halteelementen, wobei die Halteelemente verfahrbar ausgeführt und unabhängig von den jeweils anderen Halteelementen steuerbar sind und wobei in zumindest einem Arm ein steuerbares Drehgelenk angeordnet ist;
Fig. 6: in Fig. 6a eine Seitenansicht und in Fig. 6b eine Aufsicht eines Ausführungsbeispiels, in dem die Vorrichtung nur jeweils zwei Arme und Halteelemente aufweist, wobei in dem zweiten Arm ebenso wie in dem ersten Arm ein weiteres steuerbares
Drehgelenk angeordnet ist;
Fig. 7: in Fig. 7a eine Seitenansicht und in Fig. 7b eine Aufsicht eines Ausführungsbeispiels, das eine Modifikation des Ausführungsbeispiels aus Fig. 6 ist, wobei im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 6 das weitere steuerbare Drehgelenk entfernt und durch einen Antrieb ersetzt ist, der die Last an dem Aufnahmeelement horizontal verfahren kann.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische,
funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 2 zum Halten einer Last 4 in einem Schacht 6, wobei Fig. 1 a eine Seitenansicht und Fig. 1 b eine Aufsicht auf die
Vorrichtung 2 und den Schacht 6 zeigt. Die Vorrichtung umfasst ein Spreizsystem 8, ein Aufnahmeelement 10 und eine Mehrzahl von Halteelementen 12. Das Spreizsystem weist eine Mehrzahl von Armen 14 auf, wobei in Fig. 1 zwei Arme, ein erster Arm 14a und ein zweiter Arm 14b, an einem Verbindungsgelenk 16 mechanisch miteinander verbunden sind. Das Verbindungsgelenkt 16 verbindet die zwei Arme 14a, 14b derart, dass ein
eingeschlossener Winkel 18 zwischen den zwei Armen 14a, 14b variabel ist. Der Winkel 18 kann zwischen 10° und 170° liegen, beispielsweise zwischen 25° und 155°, zwischen 50° und 130° oder zwischen 70° und 1 10°. Das Spreizsystem aus Fig. 1 weist zwei Arme 14a, 14b auf, die an dem Verbindungsgelenk 16 angeordnet sind.
Das Aufnahmeelement 10 ist an dem Spreizsystem 8, hier an dem Verbindungsgelenk 16 angeordnet, d.h. mit dem Spreizsystem 8 verbunden. Die Verbindung wird beispielsweise mit einem Befestigungsmittel 20, z.B. einem Seil oder einer Stange hergestellt. Das Befestigungsmittel 20 kann jedoch auch an einem oder (symmetrisch) an mehreren Armen angeordnet sein (nicht gezeigt). Das Aufnahmeelement 10 ist ausgebildet, die Last 4 aufzunehmen. D.h. bei einem Anheben des Aufnahmeelements 10 wird auch die
aufgenommene Last angehoben wenn dieselbe von dem Aufnahmeelement 10
aufgenommen ist. Das Aufnahmeelement 10 kann verfahrbar ausgeführt sein, um die Last relativ zu dem Spreizsystem 8 in dem Schacht 6 zu bewegen. Alternativ kann das
Aufnahmeelement 10 z.B. mittels einer Stange bzw. eines Stabs, in einem festen Abstand zu dem Spreizsystem 8 bzw. dem Drehgelenk 16 angeordnet sein, wobei es dann vorteilhaft ist, wenn die Mehrzahl der Halteelement 12 beweglich ausgeführt sind, um das (gesamte) Spreizsystem 8 zu verfahren.
Ein erstes Halteelement 12a der Mehrzahl von Halteelementen 12 ist an einer von dem Verbindungsgelenk 16 abgewandten Seite des ersten Arms 14a angeordnet. Ebenso ist ein zweites Halteelement 12b an der von dem Verbindungsgelenk 16 abgewandten Seite des zweiten Arms 14b angeordnet. Allgemein kann an mehreren oder an jedem Arm der
Mehrzahl von Armen 14 an der von dem Verbindungsgelenk 16 abgewandten Seite jeweils ein Halteelement 12 angeordnet sein. Untenstehend wird ferner ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem nicht alle Arme der Mehrzahl von Armen ein Halteelement aufweisen. Die Halteelemente liegen vorteilhafterweise an einer Innenseite des Schachts 6 an.
Das Spreizsystem 8 ist ausgebildet, durch die Mehrzahl von Halteelementen 12 eine zu dem Schacht 6 senkrechte Kraftkomponente FN 22 (Normalkraft) aufzubauen, so dass das Spreizsystem 8 durch die Mehrzahl der Halteelemente in dem Schacht 6 fixiert wird. Die Normalkraft ist abhängig von der (senkrecht wirkenden) Gewichtskraft FG 26. Beide sind zueinander proportional, wobei die Proportionalitätskonstante von den Winkeln <p1 18‘ und f2 18“ abhängig ist. Der Winkel f1 18‘ bezeichnet den (spitzen) Winkel zwischen dem ersten Arm 14a und der Vertikalen (parallel zu dem Schacht 6) während der Winkel c 218“ den
(spitzen) Winkel zwischen dem Arm 14a und der Horizontalen (senkrecht zu dem Schacht 6) bezeichnet. Die Gewichtskraft wird über die Mehrzahl von Armen, die die Kraft FD 28
(Druckkraft) abhängig von der Gewichtskraft aufbauen, auf die Schachtwände als
Normalkraft übertragen. Eine größere Gewichtskraft hat somit eine größere Normalkraft und somit auch eine größere (Haft-) Reibung bzw. (Haft-) Reibungskraft FR 24 zur Folge. Eine größere (Haft-) Reibungskraft erhöht z.B. den Vorschub, den die beweglichen Halteelemente 12a, 12b auf das Spreizsystem 8 ausüben können. Demnach ist das Spreizsystem 8 ausgebildet, die senkrechte Kraftkomponente, d.h. die Normalkraft 22 und somit auch die Reibungskraft 24, bei einer Belastung des
Aufnahmeelements 10 (durch die erhöhte Gewichtskraft), zu vergrößern.
Das Spreizsystem 8 weist insgesamt sechs Freiheitsgrade auf. Es kann theoretisch jeweils in Richtung einer x-, y- und z-Achse translatorisch und um die Achsen rotatorisch bewegt werden. Die x-Achse steht senkrecht auf dem Schacht, die y-Achse und die z-Achse sind jeweils senkrecht zu der x-Achse angeordnet, wobei y-Achse horizontal und die z-Achse vertikal ausgerichtet ist. Die drei Achsen spannen ein (kartesisches) Koordinatensystem auf. Um das Spreizsystem 8 stabil in dem Schacht 6 zu halten, ist es vorteilhaft, Bewegungen des Spreizsystems 8 vorzugsweise in jede Richtung, d.h. jedem Freiheitsgrad, zu unterbinden oder zu kompensieren. Durch das Verspannen des Spreizsystems 8 in dem Schacht 6 wird eine translatorische Bewegung des Spreizsystems 8 in x-Richtung unterbunden. Ferner kann eine translatorische Bewegung des Spreizsystems 8 in z-Richtung (d.h. in Höhenrichtung des Schachts) erwünscht sein. Um diese translatorische Bewegung auszuführen, kann die Vorrichtung 2 eine Antriebseinheit 32 aufweisen, die ausgebildet ist, die Mehrzahl der Halteelemente 12 derart zu bewegen, dass sich das Spreizsystem 8 relativ zu dem Schacht 6 bewegt. Die Halteelemente 12 können demnach eine Kraft in z-Richtung, z.B. ein Drehmoment 30, auf den Schacht übertragen. Die Figuren zeigen durchgängig Räder als Halteelemente. Alternativ können jedoch auch Raupen, Rollen, Ketten, etc.
verwendet werden. Die Antriebseinheit 32 kann eine (zentrale) Steuereinheit und einen (Elektro-) Motor aufweisen. Der Motor kann z.B. in jedem Halteelement 12a, 12b, beispielsweise einer Narbe 33a, 33b, an der der zugehörige Arm mit dem Halteelement verbunden ist, angeordnet sein. An der Narbe 33a, 33b kann auch der zugehörige Arm 14a, 14b mit dem Halteelement 12a, 12b verbunden sein.
Es verbleiben vier Freiheitsgrade (Bewegungsrichtungen), in die sich das Spreizelement nicht bewegen soll. Eine Bewegung in diese Bewegungsrichtungen kann mit einem optionalen Bewegungssensor 34 gemessen werden. Der Bewegungssensor 34 kann einen Beschleunigungssensor und/oder einen Geschwindigkeitssensor und/oder einen
Neigungssensor, z.B. ein Gyroskop, umfassen. Ferner kann die Vorrichtung 2 Mittel aufweisen, um eine Bewegung des Spreizsystems entlang der vier verbleibenden
Freiheitsgrade zu verhindern oder zu kompensieren, d.h. die Freiheitsgrade zu reduzieren. Neben mechanischen Mitteln zur Reduzierung der Freiheitsgrade können auch (elektrisch) gesteuerte Aktoren eingesetzt werden, um eine Bewegung des Spreizsystems entlang der vier Freiheitsgrade zu kompensieren. Diese gesteuerten Aktoren können in Abhängigkeit von einem Signal des Bewegungssensors 34 angesteuert werden. In Ausführungsbeispielen, insbesondere bei einem Spreizsystem 8 mit mehr als zwei Armen, ist zumindest einer der Arme nicht durch ein Halteelement abgeschlossen und liegt somit nicht an dem Schacht an. Dieser Arm kann ein Gegengewicht bilden. Gleiches ist auch mit weiteren Armen möglich. Somit kann ein Trägheitsmoment des Spreizsystems insbesondere gegenüber einem angreifenden Drehmoment erzeugt werden, so dass das Spreizsystem länger in seiner Ruheposition bleibt bevor es ausgelenkt wird, bzw. dass ein größeres Drehmoment und somit eine größere Krafteinwirkung nötig ist, um das Spreizsystem zu neigen. Somit haben die gesteuerten Aktoren mehr Zeit, um die Krafteinwirkung zu kompensieren.
Diese Offenbarung nimmt Bezug auf verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung und Beziehungen zwischen verschiedenen Merkmalen der Vorrichtung.„Senkrecht“ beschreibt in diesem Zusammenhang eine Ausrichtung in Bezug zu dem Schacht. Bei einem typischen vertikal, also in Lotrichtung bzw. z-Richtung, ausgerichteten Schacht liegt ein senkrecht auf den Schacht ausgerichteter Vektor in der x-y-Ebene und verläuft demnach parallel zur Erdoberfläche, also horizontal. Wird etwas in Bezug zu dem Schacht beschrieben, ist damit auch die Ausrichtung bezüglich einer Schachtwand, insbesondere einer Innenwand des Schachts, gemeint.
Die folgenden Fig. 2 bis 7 bauen auf dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 auf und zeigen verschiedene Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade. Daher werden nur die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen beschrieben.
Fig. 2 zeigt in Fig. 2a eine Seitenansicht und in Fig. 2b eine Aufsicht eines
Ausführungsbeispiels mit jeweils drei Armen 14a, 14b, 14c und Halteelementen 12a, 12b, 12c, sowie einer Führungsschiene 36. Die Führungsschiene 36 ist derart an dem Schacht angebracht, dass das Halteelement 12a in der Führungsschiene 36 in z-Richtung verfahrbar bzw. beweglich ist. Ferner verhindert die Führungsschiene 36 eine Translation in y-Richtung sowie eine Rotation um die z-Achse und die x-Achse. Ergänzend können auch eines oder beide der weiteren Halteelemente 12b und/oder 12c in jeweils einer weiteren
Führungsschiene angeordnet sein.
Das dritte Halteelement 12c und der dritte Arm 14c sind optional, da in Verbindung mit der Führungsschiene 36 durch das dritte Halteelement 12c und den dritten Arm 14c keine weiteren Freiheitsgrade eingeschränkt werden. Allerdings kann die Stabilität des
Spreizsystems dennoch erhöht werden, beispielsweise indem das bewegliche Halteelement 12a besser in der Führungsschiene 36 geführt wird, wodurch die Gefahr eines Verkantens des beweglichen Halteelements 12a verringert wird. Wird der dritte Arm 14c und das dritte Halteelement 12c verwendet, kann ein in einer horizontalen Ebene gemessener Winkel zwischen dem ersten Arm 14a und dem dritten Arm 14c sowie dem zweiten Arm 14b und dem dritten Arm 14c derart gewählt werden, dass das Verbindungsgelenk 16, an dem die drei Arme miteinander verbunden sind, im Schwerpunkt des Spreizsystems liegt. Dies ist vorteilhaft, da somit aus dem Spreizsystem selber kein Drehmoment generiert wird, wenn das Verbindungsgelenk mit einer Last belastet wird. In anderen Worten ist der Schwerpunkt des Spreizsystems der Punkt, an dem das Spreizsystem auf einem Stab balancierbar ist. Wird eine andere Anordnung gewählt, ist es schwieriger das Spreizsystem in einem stabilen Zustand zu halten.
Ferner kann das Spreizsystems Mittel aufweisen, um eine Rotation um die y-Achse zu verhindern. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass zumindest eines der Halteelemente 12a oder 12b beweglich ausgeführt ist und unabhängig von den anderen Halteelementen gesteuert werden kann. Dies wird in den nachfolgenden
Ausführungsbeispielen noch genauer erläutert.
Fig. 3 zeigt in Fig. 3a eine Seitenansicht und in Fig. 3b eine Aufsicht eines
Ausführungsbeispiels, bei dem die Halteelemente 12a und 12b jeweils einen ersten und einen zweiten Teilbereich 12a‘, 12a“, 12b‘, 12b“, aufweisen. Beide Teilbereiche sind mit einem Fixierungselement 12a“‘, 12b“‘ verbunden. So sind beispielsweise Raupen aufgebaut. Jeder Teilbereich kann die gleichen Eigenschaften eines einzelnen Halteelements aufweisen. In anderen Worten verbindet das Fixierungselement in einer alternativen
Betrachtungsweise zwei Halteelemente miteinander. Der mit dem Halteelement 12a bzw.
12b verbundene Arm 14a, 14b ist an dem jeweiligen Fixierungselement 12a“‘, 12b“‘, beispielsweise einer Verbindungsstange, angeordnet. Alternativ kann der Arm 14a bzw. 14b auch mit einem der Teilbereiche verbunden sein. Die Verbindung erfolgt über ein Drehgelenk 38a, 38b, so dass ein Winkel 40a, 40b zwischen dem Arm 14a bzw. 14b und dem
Fixierungselement 12a“‘ bzw. 12b“‘ variabel ist. Ferner ist das Fixierungselement 12a“‘ des ersten Halteelements 12a durch ein weiteres Fixierungselement 42 mit dem
Fixierungselement 12b“‘, d.h. mit dem zweiten Halteelement 12b, verbunden. Somit nehmen die beiden verbundenen Halteelemente 12a und 12b eine feste relative Position zueinander ein. Insbesondere ist ein horizontaler Abstand zwischen den Halteelementen konstant. Durch diese Anordnung kann eine Rotation des Spreizsystems um die y-Achse verhindert werden. Hervorzuheben ist, dass das weitere Fixierungselement in seiner Länge variable, d.h. z.B. ausziehbar ist um das Verspannen des Spreizsystems in dem Schacht zu ermöglichen. Dazu kann das weitere Fixierungselement einen Teleskopmechanismus aufweisen. Der
Teleskopmechanismus kann bevorzugt ausziehbar sein während das Einfahren bzw.
Zusammenschieben blockierbar oder mit einem größeren Kraftaufwand verbunden ist.
Ferner kann das weitere Fixierungselement in einem festen Winkel (z.B. 90°) an den
Fixierungselementen der Halteelemente befestigt sein, damit beide Fixierungselemente ihre relative Position zueinander behalten.
Ferner ist das Halteelement 12a analog zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 in einer Führungsschiene 36 angeordnet und in dieser verfahrbar. Optional ist auch das zweite Halteelement 12b in einer weiteren Führungsschiene 36‘ angeordnet. Somit ist die
Beweglichkeit der Spreizsystems in allen fünf unerwünschten Freiheitsgraden eingeschränkt. Einzig eine Translation in Z-Richtung ist möglich.
Fig. 4 zeigt in Fig. 4a eine Seitenansicht und in Fig. 4b eine Aufsicht eines
Ausführungsbeispiels, bei dem die Halteelemente 12a und 12b jeweils verfahrbar ausgeführt sind. Ferner ist das erste Halteelemente 12a unabhängig von dem zweiten Halteelement 12b (durch die Antriebseinheit) steuerbar. Das heißt, das insbesondere eine (Rotations-)
Geschwindigkeit und/oder eine Bewegungsrichtung des ersten Halteelement 12a von dem zweiten Halteelement 12b verschieden sein kann. Somit kann eine Rotation um die y-Achse ausgeglichen werden, beispielsweise indem der Bewegungssensor 34 (vgl. Fig. 1 ), der hier vorteilhafterweise einen Neigungssensor umfasst, einen Rotationsgrad (Neigung) des Spreizsystems um die y-Achse misst. Eine Regelungseinheit 44 kann dann die
Antriebseinheit derart ansteuern, dass die Neigung minimiert bzw. ausgeglichen wird. Die Regelungseinheit 44 kann über den Bewegungssensor 34 und die Antriebseinheit 32 eine Regelungsschleife aufbauen.
Die anderen Freiheitsgrade können wiederum über die Führungsschiene 36 und optional die Führungsschiene 36‘ eingeschränkt werden.
Fig. 5 zeigt in Fig. 5a eine Seitenansicht und in Fig. 5b eine Aufsicht eines
Ausführungsbeispiels, dass wie in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 drei Halteelemente aufweist, wobei die Halteelemente 12a-c wie in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 4 unabhängig von den jeweils anderen Halteelementen steuerbar sind. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 4 wird die Führungsschiene durch ein steuerbares Drehgelenk 46 ersetzt, das in dem ersten Arm 14a angeordnet ist. Das heißt, die Vorrichtung kann die Abwesenheit von Führungsschienen zur Führung der Halteelemente aufweisen. Das steuerbare Drehgelenk 46 unterteilt den ersten Arm 14a in einen ersten Abschnitt 14a‘ und einen zweiten Abschnitt 14a“ und verbindet beide Abschnitte (mechanisch) miteinander. Das Drehgelenk 46 ist ausgebildet, eine Rotation des ersten Abschnitts 14a‘ gegenüber dem zweiten Abschnitt 14a“ durchzuführen. Die Steuerung des Drehgelenks 46 kann ebenso wie die Steuerung des Halteelements 12a über die Regelungseinheit durchgeführt werden. Die Regelungseinheit steuert beispielsweise einen Aktors 52 an. Der Aktor 52 ist beispielsweise in dem Drehgelenk 46 oder dem ersten Arm 14a angeordnet und kann die Rotation des Drehgelenks bewirken. Der Bewegungssensor misst dann neben der Rotation um die y- Achse, auch die Translation in y-Richtung sowie die Rotation um die x- und die z-Achse. Die Rotation um die y-Achse kann, wie hinsichtlich Fig. 4 beschrieben, durch das unabhängig ansteuerbare Halteelement 12a ausgeglichen werden. Die verbleibenden Freiheitsgrade sind mittels des steuerbaren Drehgelenks 46 kompensierbar. Eine Bewegungsrichtung des steuerbaren Drehgelenks wird durch den Pfeil 50 visualisiert während Bewegungsrichtungen der beweglichen Halteelemente mit den Pfeilen 50‘, 50“ und 50““‘ gekennzeichnet sind. Alternativ können neben dem Drehgelenk 46 auch ein oder mehrere weitere Drehgelenke in (jeweils) einem weiteren Arm angeordnet sein. Weitere Drehgelenke können weitere Aktoren aufweisen.
Durch das steuerbare Drehgelenk 46 kann das Halteelement 12a auf der Schachtwand einen Bogen bzw. eine Kurve, beispielsweise auch eine S-Kurve, fahren. Wird z.B. während das Spreizsystem in y-Richtung geneigt ist das Halteelement 12b schneller verfahren als das Halteelement 12a, ist eine translatorische Bewegung in y-Richtung kompensierbar. Ebenso kann durch eine entsprechende Regelung des steuerbaren Drehgelenks 46 in Kombination mit der Steuerung der Richtung und/oder Geschwindigkeit der Halteelemente 12 eine Rotation um die x- und/oder z-Achse ausgeglichen werden. Eine Rotation um die x-Achse ist ferner unterstützend mittels einer entsprechenden Ansteuerung zur Bewegung des dritten Halteelements 12c kompensierbar. Dieses Ausführungsbeispiel kann beispielsweise eingesetzt werden, um die Freiheitsgrade des Spreizsystems einzuschränken, während dieses vertikal verfahren wird.
Fig. 6 zeigt in Fig. 6a eine Seitenansicht und in Fig. 6b eine Aufsicht eines
Ausführungsbeispiels, das im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 5 nur jeweils zwei Arme und Halteelemente aufweist, wobei in dem zweiten Arm 14b ebenso wie in dem ersten Arm 14a ein weiteres steuerbares Drehgelenk 46‘ angeordnet ist. In diesem
Ausführungsbeispiel ist die y-Rotation (ausschließlich) über die Ansteuerung der beiden steuerbaren Drehgelenke 46, 46‘ sowie der Halteelemente 12a, 12b möglich. Hierzu können die steuerbaren Drehgelenke 46, 46‘, beispielsweise mittels des Aktors 52, derart
angesteuert werden, dass sie die gleiche Bewegung ausführen. Diese Bewegung kann in die Richtung erfolgen, in die das Spreizsystem rotiert. Mittels einer Beschleunigung der
Halteelemente 12a, 12b kann die Rotation dann ausgeglichen werden. Eine
Bewegungsrichtung des weiteren steuerbaren Drehgelenks 46‘ wird durch den Pfeil 50‘“ visualisiert. Für jedes der steuerbaren Drehgelenkte 46, 46‘ kann ein Aktor 52 vorgesehen sein, um die Rotation der Drehgelenke zu bewirken.
Fig. 7 zeigt in Fig. 7a eine Seitenansicht und in Fig. 7b eine Aufsicht eines
Ausführungsbeispiels, das eine Modifikation des Ausführungsbeispiels aus Fig. 6 ist. Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 6 wurde das weitere steuerbare Drehgelenk 46‘ entfernt und durch einen Antrieb 48 ersetzt, der die Last 4 an dem Aufnahmeelement 10 horizontal (gekennzeichnet durch Pfeil 50““), beispielsweise mittels des von der
Regelungseinheit 44 gesteuerten Aktors 52, verfahren kann. Somit kann, wenn die Last 4 nicht so aufgenommen wurde, dass sie unterhalb des Schwerpunkts des Spreizsystems aufgehängt ist, die Position der Last 4 verbessert werden, d.h. in oder zumindest näher an eine Position unterhalb des Schwerpunkts des Spreizsystems verfahren werden. So kann ein dem Spreizsystem innewohnendes Drehmoment reduziert oder sogar komplett ausgeglichen werden. Ferner ist es möglich, eine Lastverlagerung entgegen einer Rotationsrichtung des Spreizsystems um die y-Achse durchzuführen, um mit einem entgegengesetzten
Drehmoment eine solche Rotation zu kompensieren oder zumindest das steuerbare
Drehgelenk 46 bei der Kompensierung unterstützen.
In den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 bis 7 kann der Bewegungssensor jeweils die Bewegung des Spreizsystems in die Richtungen messen, die durch eine Steuerung der Aktoren, d.h. der Halteelemente und/oder der steuerbaren Drehgelenke und/oder der Position der Last an dem Aufnahmeelement kompensierbar sind. Mittels der
Regelungseinheit können diese Aktoren in Abhängigkeit von der Auslenkung angesteuert werden. Die Regelungseinheit bildet zusammen mit den Aktoren und dem Bewegungssensor eine Regelschleife. Pfeile 50, 50‘, 50“, 50‘“, 50““ zeigen an, dass die Bewegungsrichtung der zugehörigen Aktoren an.
In Anbetracht der vorigen Ausführungen können die Führungsschiene(n) und/oder ein oder mehrere steuerbare Drehgelenke und/oder die separate Ansteuerung eines oder mehrerer beweglicher Halteelemente, als Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade verwendet werden. Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden
Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und
Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Bezugszeichenliste:
Vorrichtung 2
Last 4
Schacht 6
Spreizsystem 8
Aufnahmeelement 10
Mehrzahl von Halteelementen 12, 12a, 12b, 12c
erster Teilbereich des Halteelements 12a‘, 12b‘
zweiter Teilbereich des Halteelements 12a“, 12b“
Fixierungselement 12a“‘, 12b“‘
Mehrzahl von Armen 14, 14a, 14b, 14c
Erster und zweiter Abschnitt des ersten Arms 14a‘, 14a“
Verbindungsgelenk 16
Winkel 18, 18‘, 18“
Befestigungsmittel 20
Normalkraft 22
Reibungskraft 24
Gewichtskraft 26
Druckkraft 28
Drehmoment des Halteelements 30
Antriebseinheit 32
Narben 33a, 33b, 33c
Bewegungssensor 34
Führungsschiene 36, 36‘
Drehgelenk 38a, 38b
Winkel zwischen einem Arm und dem Fixierungselement 40a, 40b weiteres Fixierungselement 42
Regelungseinheit 44
Steuerbares Drehgelenk 46, 46‘
Antrieb 48
Pfeil, der die Bewegungsrichtung anzeigt 50, 50‘, 50“, 50‘“, 50““, 50““‘ Aktor 52

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (2) zum Halten einer Last (4) zur Installation der Last in einem Schacht, mit folgenden Merkmalen: einem Spreizsystem, das eine Mehrzahl von Armen (14) aufweist, wobei zumindest zwei Arme der Mehrzahl von Armen (14) an einem Verbindungsgelenk (16) mechanisch miteinander verbunden sind; einem Aufnahmeelement, das an dem Spreizsystem (8) angeordnet ist, wobei das
Aufnahmeelement (10) ausgebildet ist, die Last (4) aufzunehmen, einer Mehrzahl von Halteelementen, wobei ein Halteelement (12) der Mehrzahl von
Halteelementen an einer von dem Verbindungsgelenk (16) abgewandten Seite eines Arms der Mehrzahl der Arme angeordnet ist; wobei das Spreizsystem (8) ausgebildet ist, durch die Mehrzahl von Halteelementen eine zu dem Schacht senkrechte Kraftkomponente (FN) aufzubauen, so dass das Spreizsystem (8) durch die Mehrzahl der Halteelemente in dem Schacht (6) fixiert wird, wobei das Spreizsystem (8) ausgebildet ist, die senkrechte Kraftkomponente bei einer Belastung des Aufnahmeelements zu vergrößern; wobei die Vorrichtung (2) eine Antriebseinheit aufweist, die ausgebildet ist, die Mehrzahl der Halteelemente derart zu bewegen, dass sich das Spreizsystem (8) relativ zu dem Schacht (6) bewegt.
2. Vorrichtung (2) gemäß Anspruch 1 , wobei zumindest ein Arm der Mehrzahl von Armen (14) ein steuerbares Drehgelenk aufweist, das den zumindest einen Arm in einen ersten Abschnitt (14a‘) und einen zweiten Abschnitt (14a“) unterteilt und beide Abschnitte miteinander verbindet, wobei das
Drehgelenk ausgebildet ist, eine Rotation des ersten Abschnitts gegenüber dem zweiten Abschnitt durchzuführen; wobei die Vorrichtung einen Bewegungssensor aufweist, der ausgebildet ist, eine Bewegung, insbesondere eine Rotation, des Spreizsystems zu messen; wobei die Vorrichtung eine Regelungseinheit aufweist, die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Bewegung des Spreizsystems das steuerbare Drehgelenk anzusteuern um die Bewegung des Spreizsystems zu kompensieren.
3. Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Aufnahmeelement (10) verfahrbar ausgeführt ist, um die Last (4) relativ zu dem Spreizsystem (8) in dem Schacht (6) zu bewegen.
4. Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorrichtung (2) einen Bewegungssensor (34) aufweist, der ausgebildet ist, eine Bewegung des Spreizsystems zu messen.
5. Vorrichtung (2) gemäß Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung (2) zumindest ein Mittel aufweist, um Freiheitsgrade einer
Beweglichkeit der Vorrichtung (2) zu reduzieren.
6. Vorrichtung (2) gemäß Anspruch 5, wobei ein Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade eine an dem Schacht (6) angeordnete Führungsschiene (36, 36’) ist, wobei ein Halteelement (12) der Mehrzahl von Halteelemente in der Führungsschiene (36, 36’) angeordnet ist, so dass das Halteelement (12) in horizontaler Richtung fixiert ist.
7. Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei als Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade zumindest ein Halteelement (12) der Mehrzahl von Halteelementen einen ersten und einen zweiten Teilbereich aufweist, wobei der erste und der zweite Teilbereich mit einem Fixierungselement verbunden sind, wobei der an der zumindest einen Haltelement angeordneten Arm des Spreizsystems mit dem
Fixierungselement oder dem ersten oder dem zweiten Teilbereich verbunden ist, wobei das Fixierungselement des zumindest einen Halteelements durch ein weitere
Fixierungselement (42) mit einem anderen Halteelement (12) der Mehrzahl von Halteelementen derart verbunden ist, dass diese eine feste relative Position zueinander einnehmen.
8. Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei als Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade in zumindest einem Arm der Mehrzahl von Armen (14) ein steuerbares Drehgelenk (46, 46’) angeordnet ist, das einen ersten Abschnitt des zumindest einen Arms mit einem zweiten Abschnitt des zumindest einen Arms verbindet.
9. Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei als Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade zumindest ein Halteelement (12) der Mehrzahl von Haltelementen unabhängig von weiteren Halteelementen der Mehrzahl von Halteelementen in einer Bewegungsgeschwindigkeit steuerbar ausgeführt ist.
10. Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei als Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade das Aufnahmeelement (10) einen Antrieb (48) aufweist, der ausgebildet ist, die Last (4) an dem Aufnahmeelement (10) horizontal zu verfahren.
1 1. Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Vorrichtung (2) eine Regelungseinheit (44) aufweist, die ausgebildet ist, die Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade in Abhängigkeit von einer Bewegung der Vorrichtung (2) anzusteuern und die Bewegung der Vorrichtung (2) auszugleichen.
12. Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11 , wobei die Vorrichtung (2) einen Neigungssensor aufweist, der ausgebildet ist, eine Neigung aus einer Ruheposition des Spreizsystems zu detektieren, wobei eine Regelungseinheit (44) ausgebildet ist, die Mittel zur Reduzierung der Freiheitsgrade derart anzusteuern, dass diese ein der Neigung entgegengerichtetes Drehmoment erzeugen, so dass das Spreizsystem (8) in der Ruheposition verbleibt.
13. Vorrichtung (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, die Halteelemente in Abwesenheit von Führungsschienen für die Halteelemente in dem Schacht zu verfahren und eine Rotation des Spreizsystems ohne die Führungsschienen zu kompensieren.
14. Verfahren zur Positionierung einer Komponente zur Installation in einem Aufzugschacht (6) mit der Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 mit folgenden Schritten:
Aufnehmen und Heben der Komponente mit dem Aufnahmeelement (10) der Vorrichtung;
Positionieren der Komponente an einem zur Installation vorgesehenen Ort.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Verfahren folgende weitere Schritte aufweist: Messen einer Bewegung des Spreizsystems;
Ausgleichen der Bewegung des Spreizsystems, so dass die Komponente eine vorbestimmte Position einnimmt oder entlang einer vorbestimmten Bahn verfahren wird.
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