[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Auflagerelement für eine Fahrzeughebebühne
mit einer Auflagefläche zur Positionierung unter einem fahrzeugseitigen Aufnahmepunkt
eines anzuhebenden Fahrzeugs, insbesondere betrifft die Erfindung einen Tragteller
für eine Fahrzeughebebühne mit einer tellerförmigen Tragstruktur zur Aufnahme eines
anzuhebenden Fahrzeuges an einem der fahrzeugseitigen Aufnahmepunkte und mit einem
an der Unterseite der Tragstruktur angeordneten Befestigungselement zur lösbaren Befestigung
des Tragtellers an einem Tragarm der Fahrzeughebebühne. Des Weiteren betrifft die
Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen der Position von an einer Fahrzeughebebühne
festlegbaren Auflagerelementen, welche zur Aufnahme eines anzuhebenden Fahrzeugs unter
fahrzeugseitige Aufnahmepunkte zu positionieren sind.
[0002] Hebebühnen mit Tragarmen sind weit verbreitet, da durch die variablen Tragarme sowohl
große als auch kleine Fahrzeuge aufgenommen und angehoben werden können. Die Fahrzeuge
werden hierbei auf sogenannten Tragtellern aufgenommen, die an den freien Enden der
Tragarme angeordnet sind. Diese Tragteller müssen durch Einschwenken und Längenverstellung
der Tragarme unter die vom Fahrzeughersteller vorgeschriebenen Aufnahmepunkte des
Fahrzeugs positioniert werden, um ein sicheres Anheben zu gewährleisten. Eine häufige
Ursache für Fahrzeugabstürze von Hebebühnen ist die nicht ordnungsgemäße Aufnahme
bzw. nicht ordnungsgemäße Positionierung der Tragteller unter dem Fahrzeug.
[0003] Aber auch bei Hebebühnen ohne Tragarme, wie beispielsweise Scheren-Hebebühnen, welche
ein Fahrzeug am Schweller anheben, werden Auflagerelemente benötigt, beispielsweise
in Form eines Hartgummiblocks, die je nach Fahrzeugtyp an eine geeignete, vom Hersteller
vorgegebene Auflagerposition verschoben bzw. positioniert werden müssen. Auch hier
ist die ordnungsgemäße Positionierung der Auflagerelemente wesentlich, um Fahrzeugabstürze
zu vermeiden und ein sicheres Arbeiten zu gewährleisten.
[0004] Aus der
EP 2 708 489 A1 ist eine Fahrzeughebebühne bekannt, bei der die Ist-Position der Tragteller ermittelt
und überwacht wird, indem die Schwenkwinkel der Tragarme und die Tragarmlängen gemessen
werden. Die Ist-Positionen werden mit vom Fahrzeugtyp abhängigen Soll-Position verglichen
und ein Hubvorgang nur dann freigegeben, wenn die Differenz zwischen Ist- und Soll-Koordinaten
innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegt. Hierdurch kann die Betriebssicherheit
erhöht werden, indem eine falsche Positionierung der Tragteller unter dem Fahrzeug
erkannt und ein Anheben verhindert wird. Soll- und Ist-Position der Tragteller können
darüber hinaus auf einem Display angezeigt werden. Allerdings ist diese Lösung technisch
aufwendig und störanfällig, da in die Tragarme Sensoren und entsprechende Signalleitungen
eingebaut werden müssen, welche im alltäglichen Betrieb einer solchen Hebebühne mechanischen
Einflüssen ausgesetzt sind und daher leicht beschädigt werden können.
[0005] Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach aufgebautes und robustes Auflagerelement
für eine Fahrzeughebebühne anzugeben, welches eine zuverlässige Überwachung der Positionierung
beim Anheben eines Fahrzeuges ermöglicht. Des Weiteren soll ein Verfahren zum Bestimmen
der Position von an einer Fahrzeughebebühne festlegbaren Auflagerelementen angegeben
werden.
[0006] Die Aufgabe wird hinsichtlich des Auflagerelements gelöst durch die Merkmale des
Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 6. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
[0007] Bei einem Auflagerelement der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass das Auflagerelement eine Sensoreinrichtung mit einem oder mehreren Beschleunigungssensoren
zum Erfassen einer Beschleunigung des Auflagerelements in mindestens zwei, vorzugsweise
in allen drei Raumrichtungen aufweist, sowie eine Auswerteeinheit, die aus Sensordaten
der Beschleunigungssensoren eine relative Lageänderung des Auflagerelements in einer
horizontalen Ebene, vorzugsweise in allen drei Raumrichtungen ermittelt.
[0008] Anstelle einer indirekten Messung der Position der Auflagerelemente, beispielsweise
im Falle eines Tragtellers über einen Schwenkwinkel und eine Auszugslänge des zugehörigen
Tragarms, nutzt die vorliegende Erfindung in die Auflagerelemente integrierte Sensoren
zur Positionsbestimmung. Als Sensoren können hierbei insbesondere Intertialsensoren
zum Einsatz kommen, wie etwa Trägheitssensoren auf Basis von MEMS-Technologie (MEMS:
Micro-Electro-Mechanical Systems). Die integrierten Inertialsensoren ermöglichen es
somit, Bewegungen der Auflagerelemente in der Hubebene, also z.B. der Schwenkebene
der Tragarme, zu erkennen und zu bestimmen und hieraus durch Integration eine relative
Lageänderung im Raum zu ermitteln. Bei Kenntnis einer Ausgangsposition erhält man
hieraus die Absolutposition der Auflagerelemente bezüglich der Hebebühne.
[0009] Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt auch darin, dass mit den erfindungsgemäßen
Auflagerelementen vorhandene Hebebühnen nachgerüstet werden können, indem lediglich
die Auflagerelemente, beispielsweise im Falle einer Tragarmhebebühne lediglich die
an den Tragarmen eingesteckten oder angeschraubten Tragteller, ausgetauscht werden
müssen.
[0010] Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besitzt die Sensoreinrichtung zusätzlich
mindestens einen Gyroskopsensor zur Erfassung von Richtungsänderungen des Auflagerelements
und die Auswerteeinheit ist ausgebildet, die relative Lageänderung des Auflagerelements
aus den Sensordaten der Beschleunigungssensoren sowie des mindestens einen Gyroskopsensors
zu ermitteln. Mithilfe eines Gyroskopsensors kann nicht nur eine Beschleunigung, sondern
auch eine Richtungsänderung erfasst und größenmäßig bestimmt werden. Somit ermöglicht
die zusätzliche Verwendung des Gyroskopsensors eine genauere Positionsermittlung des
Auflagerelements.
[0011] Bei einer bevorzugten Ausführung besitzt das Auflagerelement eine Sendeeinheit zur
drahtlosen Übertragung von Positionssignalen, die für eine jeweils ermittelte relative
Lageänderung charakteristisch sind, an eine Zentraleinheit. Dort können die Positionssignale
weiterverarbeitet und/oder gespeichert werden. Eine Drahtlosschnittstelle ermöglicht
eine besonders einfache Handhabung, da auf eine aufwendige Verkabelung verzichtet
werden kann. Statt Positionssignalen können über die Sendeeinheit auch die unverarbeiteten
Messsignale der Sensoreinrichtung an die Zentraleinheit übertragen werden. Die Auswertung
erfolgt dann zentral in der Zentraleinheit, welche gleichzeitig als dem Auflagerelement
zugeordnete Auswerteeinheit dient.
[0012] Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit und die Sensoreinrichtung
von einer batteriebetriebenen Stromquelle versorgt werden. Somit kann auf eine kabelgebundene
Stromzufuhr verzichtet werden und die Auflagerelemente sind autark betriebsfähig.
Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit einen stromsparenden
Standby-Betriebsmodus aufweist, in welchen die Auswerteeinheit bei Inaktivität über
einen vorgegebenen Standby-Zeitraum umschaltet, und aus dem die Auswerteeinheit von
der Sensoreinrichtung geweckt wird, wenn diese eine Beschleunigung des Auflagerelements
erkennt. Mithilfe eines solchen Stromsparmodus verlängert sich die Betriebsdauer der
Auflagerelemente bis zu einem Batterieaustausch oder Aufladen im Falle wiederaufladbarer
Batterien erheblich. Die Sensoreinrichtung, welche in erfindungsgemäßer Weise zur
Positionsbestimmung dient, kann gleichzeitig herangezogen werden, um die Auswerteeinheit,
beispielsweise über eine Interrupt-Steuerung, aus dem Standby-Betriebsmodus aufzuwecken.
[0013] Des Weiteren ist bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen der Position
von an einer Fahrzeughebebühne festlegbaren Auflagerelementen, welche zur Aufnahme
eines anzuhebenden Fahrzeugs unter fahrzeugseitige Aufnahmepunkte zu positionieren
sind, erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Auflagerelemente jeweils eine Sensoreinrichtung
mit einem oder mehreren Beschleunigungssensoren zum Erfassen einer Beschleunigung
des zugehörigen Tragtellers in mindestens zwei, vorzugweise in allen drei Raumrichtungen
aufweisen, und dass aus Sensordaten der Beschleunigungssensoren für jedes der Auflagerelemente
eine relative Lageänderung in einer horizontalen Ebene, vorzugsweise in allen drei
Raumrichtungen ermittelt wird.
[0014] Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Auflagerelemente zunächst in
eine Nullposition gebracht werden und aus der anschließend für jedes der Auflagerelemente
ermittelten relativen Lageänderung und der für jedes der Auflagerelemente vorgegebenen
Nullposition eine absolute Position der Auflagerelemente ermittelt wird. Indem sich
die Auflagerelemente zunächst in einer vorgegebenen Nullposition befinden, aus der
heraus sie unter die fahrzeugseitigen Aufnahmepunkte positioniert werden, ist jederzeit
eine absolute Positionsbestimmung möglich. Die Nullposition kann hierbei insbesondere
die Position sein, in welcher sich die Auflagerelemente im nicht benutzten Zustand
der Fahrzeughebebühne befinden sollen, beispielsweise im Falle einer Tragarm-Hebebühne,
die maximal zur Seite verschwenkte und eingeschobene Position der Tragarme.
[0015] Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die absolute Position der Auflagerelemente
an eine vorzugsweise mobile Anzeigeeinrichtung übermittelt und auf einem Display der
Anzeigeeinrichtung grafisch dargestellt wird. Somit erhält der Bediener ein Hilfsmittel,
mit dem er, vorzugsweise in Echtzeit, während der Positionierung der Auflagerelemente
bereits erkennen kann, ob diese sich in der ordnungsgemäßen Position befinden. Hierbei
ist es insbesondere vorteilhaft, wenn anhand einer Fahrzeugdatenbank und eines Fahrzeugtyps
eine vorgegebene Position der fahrzeugseitigen Aufnahmepunkte abgerufen und mit der
ermittelten absoluten Position der Auflagerelemente verglichen wird. Somit kann automatisch
ein Freigabesignal erzeugt werden, welches dem Bediener bestätigt, dass die Auflagerelemente
ordnungsgemäß positioniert sind und mit dem Anheben des Fahrzeugs begonnen werden
kann. Hierbei ist es weiterhin vorteilhaft, die Position des Fahrzeugs mittels weiterer
Sensoren wie etwa einer an der Fahrzeughebebühne angebrachten Digitalkamera zu ermitteln,
um so die Position der fahrzeugseitigen Aufnahmepunkte bezüglich der Hebebühne festlegen
zu können. Möglich ist es jedoch auch, aufgrund der Position eines ersten oder eines
ersten und zweiten Auflagerelements die Positionen der übrigen Auflagerelemente anhand
der herstellerseitig vorgegebenen Auflagepunkte zu bestimmen und anzuzeigen. In letzterem
Fall wird somit nur die relative Position der Auflagerelemente zueinander geprüft,
da davon ausgegangen werden kann, dass ein Bediener nicht alle vier Auslagerelemente
falsch positioniert.
[0016] Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass aus den Sensordaten der
Beschleunigungssensoren für jedes der Auflagerelemente eine relative Lageänderung
in allen drei Raumrichtungen und daraus eine Hubhöhe der Hebebühne bestimmt wird.
Die so ermittelten Hubhöhen bzw. absolute Positionen der Auflagerelemente können beispielsweise
an einen Server übertragen und dort gespeichert werden. Aus den Hubhöhen können Informationen
betreffend eine Anzahl an Hubvorgängen und/oder Gesamtlaufleistung der Hebebühne und/oder
eine Statistik über Hubvorgänge und Hubhöhen ermittelt und gespeichert bzw. bereitgestellt
werden. Diese Informationen können für Betreiber oder Hersteller von Hebebühnen hilfreich
sein. Beispielsweise kann automatisiert festgestellt werden, nach wie vielen Hubhöhen
bzw. welcher Gesamt-Hubleistungen Hebebühnen gewartet sollten, ob die Hebebühne im
empfohlenen Leistungsbereich eingesetzt wird und arbeitet, ob die Hebebühne häufig
bis in ihren Grenzbereich belastet bzw. im Grenzbereich betrieben wird und vieles
mehr.
[0017] Bei einem als Tragteller ausgebildeten Auflagerelement sind in einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform ein oder mehrere Drucksensoren integriert, welche eine auf dem jeweiligen
Tragteller lastende Gewichtskraft oder Kraftverteilung messen. Dies ermöglicht einen
Vergleich der von den einzelnen Tragtellern aufgenommenen Last, sodass bestimmt werden
kann, ob das Fahrzeug an allen Auflagerpunkten richtig aufgenommen wurde. Werden unzulässig
hohe Abweichungen zwischen den einzelnen Tragtellern festgestellt, kann ein Fehlersignal
ausgegeben und/oder ein Anheben des Fahrzeugs unterbunden werden. Ebenso ist es möglich,
mit einer Anordnung mehrerer Drucksensoren pro Tragteller eine Druckverteilung über
die Anlagefläche des jeweiligen Tragtellers zu ermitteln. Auf diese Weise kann festgestellt
werden, ob eine Last außermittig auf dem Tragteller lastet und daher gegebenenfalls
ein Abrutschen des Fahrzeugs von einem der Tragteller drohen könnte.
[0018] Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können gemessene Druckraftwerte an einen
Zentralrechner übermittelt und dort gespeichert werden. Hierdurch ist es möglich,
im Falle eines Fehlers oder Unfalls im Nachhinein die Aufnahmesituation eines Fahrzeugs
nachzuvollziehen.
[0019] Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigt:
- Figur 1
- Eine Zwei-Säulen-Hebebühne mit vier Tragarmen, an deren freien Enden jeweils ein Tragteller
angeordnet ist,
- Figur 2
- einen Schnitt durch einen Tragteller,
- Figur 3
- einen Schnitt durch eine Elastomerauflage für den Tragteller aus Figur 2,
- Figur 4
- eine isometrische Ansicht der Elastomerauflage aus Figur 3,
- Figur 5
- ein Blockschaltbild einer bei dem Tragteller aus Figur 2 verbauten Sensoreinrichtung
sowie induktiven Drucksensoren und zugehöriger Steuer- bzw. Auswerteschaltung,
- Figur 6
- eine schematische Darstellung der Kommunikation zwischen Tragtellern einer Hebebühne
und einem mobilen Endgerät,
- Figur 7
- eine beispielhafte Ansicht eines auf einem mobilen Endgerät ablaufenden Anwendungsprogramms
zur Anzeige von Tragtellerpositionen in einem ersten Betriebszustand und
- Figur 8
- das Anwendungsprogramm aus Figur 7 in einem zweiten Betriebszustand.
[0020] In Figur 1 ist eine Hebebühne mit zwei Hubsäulen 1, 2 dargestellt, an denen jeweils
zwei Tragarme 3, 5 bzw. 4, 6 schwenkbar angelenkt sind. Die Tragarme 3, 4, 5, 6 sind
höhenverstellbar, das heißt sie können angehoben und abgesenkt werden. Der Hubantrieb
innerhalb der Hubsäule 1, 2 erfolgt in an sich bekannter Weise, beispielsweise mittels
Zylinderkolbenaggregaten, mittels einer Gewindespindel oder mittels eines Kettenantriebs.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf zwei Säulenhebebühnen beschränkt, sondern
kann bei allen Arten von Hebebühnen mit oder ohne Tragarmen zum Einsatz kommen, wie
etwa 4-Säulen-Hebebühnen, Stempelhebebühnen oder Scherenhebebühnen.
[0021] Die Tragarme 3, 4 bilden ein vorderes Tragarmpaar, das heißt dienen zum Anheben der
vorderen Fahrzeughälfte, und die Tragarme 5, 6 bilden ein Tragarmpaar für die hintere
Fahrzeughälfte. Die Tragarme 3 und 5 der linken Fahrzeugseite sind spiegelbildlich
zu den Tragarmen 4, 6 der rechten Fahrzeugseite angeordnet. Die Tragarme sind jeweils
über ein Schwenklager 3a, 4a, 5a, 6a schwenkbar an ihrer zugehörigen Hubsäule 1, 2
gelagert, sodass sie unter ein zwischen den Hubsäulen 1, 2 abgestelltes Fahrzeug untergeschwenkt
und zu den Aufnahmepunkten am Fahrzeugboden bewegt werden können.
[0022] An den freien Enden der Tragarme 3, 4, 5, 6 sind Tragteller 3b, 4b, 5b, 6b angeordnet,
die beim Anheben der Tragarme in Anlage mit dem Fahrzeug kommen. Über ein Gewinde
können die Tragteller 3b, 4b, 5b, 6b gegenüber den zugehörigen Tragarmen 3, 4, 5,
6 auch im gewissen Umfang in der Höhe verstellbar sein.
[0023] An einer Quertraverse 7 zwischen den Hubsäulen 1, 2 kann zusätzlich eine Kamera 8
angebracht sein, welche dazu dient, die Position eines abgestellten Fahrzeugs zwischen
den Hubsäulen 1, 2 zu ermitteln.
[0024] Im Ausführungsbeispiel sind die Tragarme des hinteren Tragarmpaars, ohne dass die
Erfindung hierauf beschränkt wäre, als Doppelgelenkarme ausgebildet, während die Tragarme
3, 4 des vorderen Tragarmpaars als herkömmliche, starre Tragarme ausgeführt sind.
Die vorderen Tragarme 3, 4 sind somit lediglich um ihren jeweiligen Anlenkpunkt 3a,
4a an den Hubsäulen 1, 2 verschwenkbar und können außerdem teleskopisch in der Länge
verstellt werden (2-fach teleskopisch längenverstellbar). Die hinteren beiden Tragarme
5, 6 sind mit einem zusätzlichen Knickgelenk 51, 61 versehen, sodass der jeweilige
Tragarm 5, 6 in seiner durch das Schwenkgelenk 5a, 6a definierten Schwenkebene abgewinkelt
werden kann. Außerdem sind die hinteren Tragarme 5, 6 ebenfalls teleskopisch längenverstellbar.
Diese Anordnung ermöglicht eine sehr variable Aufnahme von Fahrzeugen und insbesondere
die Aufnahme von Fahrzeugen unterschiedlicher Fahrzeuglänge.
[0025] In Figur 2 ist beispielhaft ein Tragteller 100 dargestellt. Der in Figur 2 in einem
Schnitt gezeigte Tragteller 100 besitzt eine tellerförmige Tragstruktur 110, die als
Aufnahmeteller bezeichnet wird. An dessen Unterseite ist mittig ein Gewindebolzen
120 (z.B. M42x3) befestigt. Zur teleskopischen Höhenverstellung steckt dieser in einer
Gewindebuchse 121, die wiederum ein Außengewinde (z.B. M56x3) aufweist, mit dem sie
in einer Teleskopbuchse 122 mit entsprechendem Innengewinde eingeschraubt ist. An
der Unterseite ist die Teleskopbuchse 122 mit einer Schutzkappe 123 versehen. Eine
gegen die Unterseite des Gewindebolzens 120 geschraubte Scheibe 124 sichert den Gewindebolzen
im unteren, radial erweiterten Bereich der Gewindebuchse 121, so dass der Gewindebolzen
120 nur innerhalb des zulässigen Verstellbereichs gegenüber der Gewindebuchse 121
in der Höhe heraus- oder hereingeschraubt, aber nicht entnommen werden kann. In Figur
2 ist die maximal nach ober herausgeschraubte Stellung des Gewindebolzens 120 in der
Gewindebuchse 121 dargestellt.
[0026] Auf der Oberseite des Aufnahmetellers 110 ist eine Elastomerauflage 130 angeordnet,
die in den Figuren 3 und 4 näher dargestellt ist. Die Elastomerauflage 130 umgreift
den Aufnahmetellers 110 randseitig und ist von der Oberseite her mittels zweier Senkkopfschrauben
133 mit dem Aufnahmeteller 110 verschraubt. An ihrer Oberseite besitzt die Elastomerauflage
130 eine rutschhemmende Profilierung in Form segmentierter, nach außen hin höher werdender
Stufenringe 131, deren Anordnung in Figur 4 deutlicher zu erkennen sind.
[0027] Die Elastomerauflage besteht im Ausführungsbeispiel, ohne dass die Erfindung hierauf
beschränkt wäre, aus Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR), welcher auch unter dem
Handelsnamen Perbunan bekannt ist. Dieser Synthesekautschuk ist hervorragend beständig
gegen Einwirkung von Kraftstoffen und Ölen, insbesondere Hydraulikölen, Schmierfetten,
sowie sonstigen aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Säuren und Laugen. Gute physikalische
Werte wie z.B. hohe Abrieb- und Standfestigkeit, eine Shore-Härte von 70 Shore und
eine günstige Temperaturbeständigkeit von -25°C bis+100°C machen den Werkstoff ideal
geeignet für die Anwendung in Automobilwerkstätten, und hier insbesondere für ein
Auflagerelement zur Aufnahme schwerer Kraftfahrzeuge. Weitere Materialien, die für
den genannten Einsatz in Betracht kommen sind z.B. HNBR (hydrierter NBR) oder Viton
(Fluorkautschuk).
[0028] Der Tragteller 100 umfasst eine erste Leiterplatte 140, welche zwischen Elastomerauflage
130 und Aufnahmeteller 110 angeordnet ist, und eine zweite, an der Unterseite des
Aufnahmetellers 110 angebrachte Leiterplatte 150. Eine transparente Abdeckung 160
schützt die untere Leiterplatte 150 und deren Bauteile gegen mechanische Einflüsse
und Schmutz. Die Leiterplatten 140 und 150 sind über einen durch ein Langloch in der
Tragstruktur 110 geführten Leiterplattenverbinder bzw. Steckverbinder miteinander
signaltechnisch verbunden. Die Leiterplatte 140 besteht aus einem üblichen Leiterplattenmaterial
FR4, einem Verbundwerkstoff aus Epoxidharz und Glasfasergewebe. Durch die große Auflagefläche
und das verwendete Leiterplattenmaterial kann die Auflagekraft problemlos über die
Leiterplatte 140 übertragen werden.
[0029] Auf der oberen Leiterplatte 140 sind in kreisförmiger Anordnung insgesamt acht gedruckte
Spulen 141 aufgebracht. Die Spulen dienen als Drucksensoren, die eine auf dem Tragteller
lastende Gewichtskraft und Kraftverteilung messen. Das zugrundeliegende Messprinzip
beruht darauf, dass die Elastomerauflage 130 durch eine Auflast mehr oder weniger
verformt wird. Diese Verformung wird über die Spulen 141 induktiv gemessen.
[0030] Im Inneren der Elastomerauflage 130 ist ein metallisches Zwischenblech 132 eingebettet.
Das Zwischenblech 132 sorgt einerseits für eine flächige Druckverteilung auf den Aufnahmeteller
110. Außerdem dient das Zwischenblech 132 als Bezugspunkt für eine Abstandsmessung.
Das zwischen der Tragstruktur 110 des Tragtellers und dem Zwischenblech 132 befindliche
Material der Elastomerauflage wird abhängig von einer auflastenden Kraft verformt.
Zur Messung wird die Abstandsänderung zwischen der Tragstruktur 110 und dem Zwischenblech
132 unter Krafteinwirkung, also die Dickenänderung der dazwischen befindlichen Elastomerschicht,
gemessen. Die Änderung des Abstands wirkt sich auf die Induktivität der Spulen 141
aus, die wiederum elektrisch ausgewertet werden kann. Messung und Auswertung erfolgt
über eine auf der unteren Leiterplatte untergebrachte Auswerteelektronik. Auf der
unteren Leiterplatte 150 ist außerdem eine Sensoreinrichtung zur Beschleunigungsmessung
untergebracht.
[0031] In Figur 5 ist ein Blockschaltbild der auf den beiden Leiterplatten untergebrachten
Schaltungsbestandteile dargestellt.
[0032] Auf der oberen Leiterplatte 140 befinden sich die 8 gedruckten Spulen 141. Die untere
Leiterplatte 150 umfasst einerseits eine Stromversorgung 159 sowie die Auswerteelektronik
zur Messung der Induktivität der auf der oberen Leiterplatte 140 befindliche Spulen
141, anderseits die Sensoreinrichtung 156 zur Beschleunigungsmessung. Außerdem befinden
sich auf der unteren Leiterplatte 150 in ebenfalls kreisförmiger Anordnung insgesamt
acht zweifarbige Leuchtdioden 151. Jede der Leuchtdioden 151 ist einer der gedruckten
Spulen 141 zugeordnet und dient als Anzeige der mittels dieser Spule ermittelten Auflagekraft.
Die Messung und Anzeige der Druckkraft erfolgt somit über acht Sektoren, die der Segmentierung
der Stufenringe 131 der Elastomerauflage 130 entsprechen.
[0033] Die Schaltung 152 umfasst einen Mikrocontroller 153, einen integrierten Steuerbaustein
154 mit Analogschalter und Binärzähler, einen integrierten Steuerbaustein 155 mit
Schieberegistern, ein Sensormodul 156 zur Beschleunigungsmessung, ein Sender/Empfängermodul
157 zur drahtlosen Datenübertragung beispielsweise nach dem Bluetooth- oder Zigbee-Standard,
sowie eine Programmierschnittstelle 158 nach dem JTAG und/oder UART Standard.
[0034] Die Ansteuerung bzw. Messung der Induktivität der Spulen 141 erfolgt über den Analogschalterbaustein
154. Dieser umfasst des Weiteren Binärzähler, mit deren Hilfe durch Auszählen über
definierte Zeitintervalle eine Signalfrequenz gemessen werden kann. Die Ansteuerung
der LEDs 151 erfolgt gemultiplext, d.h. in zeitlichem Versatz über die als Port-Extender
dienenden Schieberegister 155.
[0035] Die Stromversorgung 159 erfolgt über zwei Batterien 159a, 159b, z.B. 3 V Lithium-Knopfzellen,
von denen die eine 159a zur Versorgung der Auswerteelektronik 152, die andere 159b
zur Versorgung der LEDs 151 dient, da letztere im Betrieb den höchsten Stromverbrauch
haben. Jede der Batterien besitzt einen geregelten DC/DC-Wandler 159a', 159b', um
die Spannung auf einen niedrigeren Wert von z.B. 2 V herunter zu regeln. Die Regelung
der DC/DC-Wandler 159a', 159b' übernimmt ebenfalls der Mikrocontroller 153, welcher
die jeweilige Batteriespannung misst und den zugehörigen DC/DC-Wandler 159a', 159b'
entsprechend ansteuert.
[0036] Zur Messung der Druckverteilung werden die gedruckten Spulen 141 verwendet, die abhängig
vom Abstand zum Zwischenblech 132 in der Auflage 130 ihre Induktivität ändern. Um
die Induktivitätsänderung zu messen wird ein modifizierter Colpitts-Oszillator verwendet.
Um den Schaltungsaufwand bzw. die benötigten Bauteile und Signalleitungen gering zu
halten, werden je vier Spulen über den Analogschalter 154 auf den Oszillator geschaltet.
Dadurch kann auch vermieden werden, dass sich die Spulen 141 gegenseitig beeinflussen.
Um das Sensorsignal möglichst einfach mit dem Microcontroller 153 auswerten zu können,
wird ein Zählerbaustein 154 eingesetzt, der die Oszillatorschwingungen misst. Das
Ausgangssignal des Zählerbausteins 154 kann direkt mit einem Input Capture des Microcontrollers
153 ausgewertet werden.
[0037] Zur Anzeige wird pro Sektor eine der 2-farbigen LED's 151 verwendet. Um Pins am Microcontroller
153 zu sparen werden zur Ansteuerung Schieberegister 155 als Port-Extender verwendet.
Da die Spannungsversorgung 159 nicht viel Strom treiben kann, sollte immer nur eine
der LEDs 151 aktiv sein und somit die Ansteuerung gemultiplext erfolgen. Dies verlängert
die Lebensdauer der Batterie 159b. Die Intensität der LEDs kann durch eine zusätzliche
PWM-Ansteuerung reduziert werden.
[0038] Die Visualisierung der über die Auflagefläche des Tragtellers 100 gemessenen Druckkraftverteilung
über die Leuchtdioden 151 ermöglicht es einem Bediener bevor er unter ein angehobenes
Fahrzeug tritt zu prüfen, ob das Fahrzeug an den Stützpunkten korrekt aufgenommen
wurde. Konzentriert sich die Auflagekraft beispielsweise in einem Bereich am Rand
des Tragtellers 100, so könnte das Fahrzeug bei Arbeiten abrutschen und von der Hebebühne
abstürzen. Eine solche Situation kann einfach erkannt und zur Unfallvermeidung korrigiert
werden. Auf diese Weise trägt die Messung und Visualisierung der Druckkraftverteilung
an den einzelnen Tragtellern 100 zur Erhöhung der Arbeitssicherheit bei.
[0039] Über die Funkschnittstelle 157 können die pro Sektor ermittelten, auflastabhängigen
Messwerte an einen Steuercomputer 20 oder über ein Netzwerk zu entfernten Servern
übertragen werden, wo die Messwerte weiter ausgewertet und gespeichert werden.
[0040] Das Sensormodul 156 zur Beschleunigungsmessung wird ebenfalls über Microcontrollers
153 angesteuert und ausgelesen. Das Sensormodul 156 dient einerseits dazu, eine Bewegung
der Tragteller 100 zu erkennen, um den Microcontroller 153 aus einem Standby-Betriebsmodus
aufzuwecken und damit die Druckkraftmessung zu starten. Das Sensormodul 156 detektiert
außerdem eine Beschleunigung des Tragtellers im Raum, um daraus eine relative Lageänderung
des Tragtellers zu ermitteln. Als Sensormodul kommt ein integriertes MEMS-Modul mit
Drei-Achsen-Gyroskop und Drei-Achsen-Beschleunigungsmesser zum Einsatz. Es handelt
sich um eine inertiale Messeinheit, welche Beschleunigungen in allen drei Raumrichtungen
und Drehungen um alle drei Raumachsen erkennen und messen kann und als Trägheitsnavigationssystems
dient. Derartige handelsübliche Sensormodule kommen heute vor allem in Mobilfunkgeräten
zum Einsatz.
[0041] Aus den von dem Sensormodul 156 gelieferten Beschleunigungswerten werden in dem Microcontroller
153, welcher zu diesem Zweck eine entsprechende Programmlogik enthält, relative Lageänderungen
der Tragteller ermittelt. Die so ermittelten relativen Lageänderungen werden über
das Sender/Empfängermodul 157 an einen Zentralrechner 20 übertragen, welcher daraus
die Positionsdaten der Tragteller berechnet und an eine Anzeigeeinrichtung 30 weitergibt.
Selbstverständlich kann auch die Auswertung der von dem Sensormodul 156 gelieferten
Beschleunigungswerten anstatt in dem Microcontroller 153 in dem Zentralrechner 20
erfolgen.
[0042] Die schematische Darstellung in Figur 6 zeigt die vier Tragteller 3b, 4b, 5b, 6b,
die über eine Drahtlosschnittstelle 21, beispielsweise nach dem Bluetooth oder Zigbee
Standard, mit einem Steuercomputer 20 kommunizieren und an diesen Sensorsignale ihrer
Beschleunigungs- bzw. Inertialsensoren 156 oder daraus abgeleitete Signale senden.
Der Steuercomputer 20 steht über eine drahtlose Netzwerkschnittstelle 22, beispielsweise
eine WIFI-Schnittstelle im 2,4 oder 5 GHz-Band, mit einem mobilen Endgerät 30, wie
etwa einem Smartphone oder einem Tabletcomputer in kommunikationstechnischer Verbindung.
Über die drahtlose Netzwerkschnittstelle 22 erfolgt ein Datenaustausch 23 zwischen
dem Steuercomputer 20 und dem mobilen Endgerät 30.
[0043] Auf dem mobilen Endgerät 30 ist ein Anwendungsprogramm 31 installiert und gestartet,
welches ausgebildet ist, mithilfe der in den Tragtellern 3b, 4b, 5b, 6b integrierten
Sensoren 156 ermittelte Positionsdaten der Tragteller von dem Steuercomputer 20 abzurufen
und auf dem Display des Endgeräts grafisch darzustellen. Des Weiteren besteht eine
Datenverbindung zu einem Datennetzwerk 40, über die ein Datenaustausch 24 mit einem
entfernten Server 41 durchgeführt werden kann, um aus einer von dem entfernten Server
41 bereitgestellten Fahrzeugdatenbank anhand eines Fahrzeugtyps eine vorgegebene Position
der fahrzeugseitigen Aufnahmepunkte für die Tragteller der Hebebühne abzurufen. Die
Aufnahmepunkte, unter die die Tragteller zu positionieren sind, können dann zusätzlich
auf dem Display des Endgeräts 30 dargestellt werden.
[0044] Der Steuercomputer 20 kann außerdem eine zusätzliche Netzwerkschnittstelle, beispielsweise
eine drahtgebundene Ethernet-Schnittstelle, aufweisen, über die er mit dem Datennetzwerk
40 verbunden ist und über die ein Datenaustausch 25 mit dem entfernten Server 41 oder
einen anderen Server im Netz durchgeführt werden kann. Über die Datenverbindung 25
können Daten zum Betriebszustand der Hebebühne übertragen werden, die u.a. zu Wartungs-
und Diagnosezwecken verwendet werden können.
[0045] In Figur 7 ist das Endgerät 30 mit dem darauf ablaufenden Anwendungsprogramm 31 näher
gezeigt. Auf dem Display des Endgeräts 30 ist schematisch die in Figur 1 gezeigte
Hebebühne dargestellt mit den seitlichen Hubsäulen 1, 2 und den Tragtellern 3b, 4b,
5b, 6b. Die zugehörigen Tragarme 3, 4, 5, 6 sind lediglich schematisch als gestrichelte
Linie dargestellt. Zu den beiden Tragarmen 5, 6 ist außerdem das zusätzliche Knickgelenk
51, 61 dargestellt. Die Tragarme 3, 4, 5, 6 befinden sich in der sogenannten Nullposition,
das heißt maximal zur Seite weggeschwenkt und eingeschoben. Ausgehend von dieser Nullposition
erfolgt die Positionierung der Tragteller 3b, 4b, 5b, 6b unter einem anzuhebenden
Fahrzeug. Hierbei wird für jeden der Tragteller anhand der Sensordaten fortlaufend
dessen Position ermittelt und von dem Steuercomputer 20 an das Endgerät 30 übertragen,
sodass die Anzeige der Tragteller 3b, 4b, 5b, 6b auf dem Display des Endgeräts fortlaufend
aktualisiert werden kann.
[0046] In Figur 8 ist das Endgerät 30 mit dem Anwendungsprogramm 31 in einer Betriebssituation
dargestellt, in der die Tragteller durch Einschwenken der Tragarme 3, 4, 5, 6 unter
einem zwischen den Hubsäulen 1, 2 abgestellten Fahrzeug positioniert sind. Zu den
Tragtellern 3b, 4b, 5b, 6b sind zusätzlich als Eckpunkte eines Rechtecks 32 die fahrzeugspezifischen
Auflagerpunkte dargestellt, die anhand des Fahrzeugtyps aus der Fahrzeugdatenbank
des entfernten Server 41 abgerufen wurden. Da die Tragteller 3b, 4b, 5b, 6b, wie in
Figur 8 zu sehen ist, korrekt an den Eckpunkten des Rechtecks 32 positioniert wurden,
wird außerdem ein Bestätigungssignal 33 ausgegeben, dass der Hubvorgang gestartet
werden kann.
[0047] Nach Starten des Hubvorgangs können zusätzlich anhand der in den Tragtellern 3b,
4b, 5b, 6b verbauten Druckkraftsensoren wie bevorstehend beschrieben die auf den Tragtellern
ruhenden Lastkräfte ermittelt und zu jedem der Tragteller angezeigt werden. Außerdem
kann, beispielsweise durch unterschiedliche Farben, für jeden der Tragteller 3b, 4b,
5b, 6b signalisiert werden, ob die Auflast innerhalb zulässiger Grenzen mittig bzw.
gleichverteilt über die Tragteller aufgenommen wurde, oder ob ein Tragteller eventuell
einseitig belastet ist, sodass ein Abrutschen drohen kann. In letzterem Fall könnten
betreffende Tragteller beispielsweise zur Warnung an den Bediener auf dem Display
des Endgerätes rot dargestellt sein, bei vorschriftsmäßiger Lastverteilung hingegen
grün.
[0048] Die Position eines zwischen den Hubsäulen 1, 2 abgestellten Fahrzeugs kann beispielsweise
mithilfe der an der Quertraverse 7 zwischen den Hubsäulen befestigten Kamera 8 ermittelt
werden, sodass die korrekte Soll-Position für die Tragteller auf dem Display des Endgerätes
30 dargestellt werden kann.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann die dargestellte Druckverteilung bzw. können
die von den Drucksensoren 141 ermittelten Werte für die Flächenbelastung in Form eines
Protokolls für eine gewisse Zeitdauer gespeichert und aufbewahrt werden. Hierdurch
ist es möglich, im Falle eines Fehlers oder Unfalls im Nachhinein die Aufnahmesituation
eines Fahrzeugs nachzuvollziehen. Ebenso ist es möglich, dass die von den Drucksensoren
141 gemessenen oder hieraus abgeleitete Signale in dem Zentralrechner 20 weiterverarbeitet
oder zwischengespeichert werden. Die Übertragung kann insbesondere über die beschriebene
Drahtlosschnittstelle erfolgen. In dem Zentralrechner 20 kann der Betriebszustand
der Hebebühne überwacht sowie Betriebs- und Bedienungsparameter erfasst und protokolliert
werden.
[0049] Aus den mittels des Sensormoduls 156 ermittelten Positionsdaten werden außerdem Hubhöhen
der Fahrzeughebebühne ermittelt und an den entfernten Server 41 oder einen anderen
Server im Netz übertragen. Diese Daten stehen dann Betreiber, Service-Dienstleistern,
Herstellern o.a. zur Verfügung, beispielsweise zu Wartungs- und Diagnosezwecken.
1. Auflagerelement (3b, 4b, 5b, 6b; 100) für eine Fahrzeughebebühne mit einer Auflagefläche
zur Positionierung unter einem fahrzeugseitigen Aufnahmepunkt eines anzuhebenden Fahrzeugs,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Auflagerelement (100) eine Sensoreinrichtung (156) mit einem oder mehreren Beschleunigungssensoren
zum Erfassen einer Beschleunigung des Auflagerelements (100) in mindestens zwei, vorzugsweise
in allen drei Raumrichtung aufweist, sowie eine Auswerteeinheit (153), die aus Sensordaten
der Beschleunigungssensoren (156) eine relative Lageänderung des Auflagerelements
(100) in einer horizontalen Ebene, vorzugsweise in allen drei Raumrichtung, ermittelt.
2. Auflagerelement nach Anspruch 1, bei dem die Sensoreinrichtung (156) zusätzlich mindestens
einen Gyroskopsensor zur Erfassung von Richtungsänderungen des Auflagerelements (100)
umfasst und die Auswerteeinheit (153) die relative Lageänderung des Auflagerelements
aus den Sensordaten der Beschleunigungssensoren sowie des mindestens einen Gyroskopsensors
ermittelt.
3. Auflagerelement nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Sendeeinheit (157) zur drahtlosen
Übertragung von Positionssignalen, die für eine jeweils ermittelte relative Lageänderung
charakteristisch sind, oder von Messsignalen der Sensoreinrichtung (156) an eine Zentraleinheit
(20).
4. Auflagerelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Auswerteeinheit
(153) und die Sensoreinrichtung (156) von einer batteriebetriebenen Stromquelle (159)
versorgt werden und die Auswerteeinheit (153) einen stromsparenden Standby-Betriebsmodus
aufweist, in welchen die Auswerteeinheit (153) bei Inaktivität über einen vorgegebenen
Standby-Zeitraum umschaltet, und aus dem die Auswerteeinheit (153) von der Sensoreinrichtung
(156) geweckt wird, wenn diese eine Beschleunigung des Auflagerelements (100) erkennt.
5. Auflagerelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches als Tragteller (3b,
4b, 5b, 6b; 100) für eine Fahrzeughebebühne ausgebildet ist, mit einer tellerförmigen
Tragstruktur (110) zur Aufnahme eines anzuhebenden Fahrzeugs an einem der fahrzeugseitigen
Aufnahmepunkte und mit einem an der Unterseite der Tragstruktur (110) angeordneten
Befestigungselement (120) zur lösbaren Befestigung des Tragtellers (3b, 4b, 5b, 6b;
100) an einem Tragarm (3, 4, 5, 6) der Fahrzeughebebühne.
6. Auflagerelement nach Anspruch 5, bei dem in den Tragteller (3b, 4b, 5b, 6b; 100) zusätzlich
ein oder mehrere Drucksensoren (141) integriert sind, welche eine auf dem jeweiligen
Tragteller (3b, 4b, 5b, 6b; 100) lastende Gewichtskraft oder Kraftverteilung messen.
7. Verfahren zum Bestimmen der Position von an einer Fahrzeughebebühne festlegbaren Auflagerelementen
(3b, 4b, 5b, 6b; 100), welche zur Aufnahme eines anzuhebenden Fahrzeugs unter fahrzeugseitige
Aufnahmepunkte zu positionieren sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auflagerelemente (3b, 4b, 5b, 6b; 100) jeweils eine Sensoreinrichtung (156) mit
einem oder mehreren Beschleunigungssensoren zum Erfassen einer Beschleunigung des
zugehörigen Auflagerelements (3b, 4b, 5b, 6b; 100) in mindestens zwei, vorzugsweise
in allen drei Raumrichtung aufweisen und dass aus Sensordaten der Beschleunigungssensoren
für jeden der Auflagerelemente (3b, 4b, 5b, 6b; 100) eine relative Lageänderung in
einer horizontalen Ebene, vorzugsweise in allen drei Raumrichtung, ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Auflagerelemente (3b, 4b, 5b, 6b; 100) zunächst
in eine Nullposition gebracht werden und aus der anschließend für jedes der Auflagerelemente
(3b, 4b, 5b, 6b; 100) ermittelten relativen Lageänderung und der für jedes der Auflagerelemente
(3b, 4b, 5b, 6b; 100) vorgegebenen Nullposition eine absolute Position der Auflagerelemente
(3b, 4b, 5b, 6b; 100) ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die absolute Position der Auflagerelemente (3b,
4b, 5b, 6b; 100) an eine vorzugsweise mobile Anzeigeeinrichtung (30) übermittelt und
auf einem Display der Anzeigeeinrichtung (30) grafisch dargestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem anhand einer Fahrzeugdatenbank (41) und
eines Fahrzeugtyps eine vorgegebene Position der fahrzeugseitigen Aufnahmepunkte abgerufen
und mit der ermittelten absoluten Position der Auflagerelemente verglichen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem aus den Sensordaten der Beschleunigungssensoren
(156) für jedes der Auflagerelemente eine relative Lageänderung in allen drei Raumrichtung
und daraus eine absolute Position ermittelt und aus der absoluten Position der Auflagerelemente
(3b, 4b, 5b, 6b; 100) eine Hubhöhe der Hebebühne bestimmt wird, dass Hubhöhen der
Hebebühne oder absolute Positionen der Auflagerelemente (3b, 4b, 5b, 6b; 100) an einen
Server (41) übertragen werden und dass der Server (41) Informationen über die Anzahl
an Hubvorgängen und/oder Gesamtlaufleistung der Hebebühne und/oder eine Statistik
über Hubvorgänge und Hubhöhen speichert.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, bei dem die Auflagerelemente (3b, 4b,
5b, 6b; 100) als an Tragarmen (3, 4, 5, 6) der Fahrzeughebebühne festgelegte Tragteller
ausgebildet sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem in die Tragteller (3b, 4b, 5b, 6b; 100) zusätzlich
ein oder mehrere Drucksensoren (141) integriert sind, welche eine auf dem jeweiligen
Tragteller (3b, 4b, 5b, 6b; 100) lastende Gewichtskraft oder Kraftverteilung messen
und bei dem gemessene Druckkraftwerte an den Server (41) oder einen Steuerrechner
(20) übermittelt und dort gespeichert werden.