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Die Erfindung bezieht sich auf eine
längsverfahrbare,
schienengebundene Arbeitsbühne
zur Montage von Modulen zur Aufnahme von Sonnenenergie.
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Sonnenenergieanlagen können Ausmaße annehmen,
bei denen Felder von mehreren hundert Metern Kantenlänge zu erstellen
sind. Die einzelnen Module erreichen, wenn sie z.B. mit PV (photovoltaik) – Zellen
bestückt
sind, ein Gewicht von ca. 20 kg. Die Montage mehrerer tausend Module
dieser Art erfordert ohne besondere Hilfsmittel eine erhebliche
körperliche
Anstrengung.
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Die einzelnen Module sind schräg gestellt, um
einen effizienten Einfallswinkel der Sonnenenergie zu erzielen.
Diese Schrägstellung
erreicht man üblicherweise
durch ein Gerüst,
bei dem zwei Reihen unterschiedlich hoher Stützen parallel zueinander in den
Boden eingerammt und fixiert werden. An ihrem oberen Ende sind die
Stützen
mit Aufnahmen für Schienen
versehen, die im korrekt montierten Zustand dann ebenfalls parallel
zueinander auf unterschiedlichem Höhenniveau verlaufen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Hilfsmittel bereitzustellen, mit dem Module zur Aufnahme der Sonnenenergie
auf ein vorhandenes Gerüst
effektiv zu montieren sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Arbeitsbühne
mindestens drei, auf unterschiedlichem Niveau liegende Standbereiche
aufweist und dass an der, bezogen auf die Montagerichtung rückwärtigen Stirnseite
der Bühne,
zwei Aussparungen eingearbeitet sind, von denen je eine, zumindest
teilweise, zwischen zwei Standbereichen liegt.
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Die Erfindung geht dabei von der
Erkenntnis aus, dass es sinnvoll ist, ohnehin vorhandene Stützen/Schienengerüst, auf
welches die Sonnenmodule zu montieren sind, für die Montage selbst aktiv
einzusetzen. Dabei ergibt sich neben der vereinfachten Montage mit
Effizienzgewinn auch noch ein erhöhter Montagekomfort, der sich
zum einen in reduzierter körperlicher
Anstrengung niederschlägt,
als auch auf dem Umstand beruht, dass komplett von der Arbeitsbühne aus
montiert werden kann. Behinderungen durch unebene Bodenverhältnisse,
Regenpfützen, verschlammten
Boden und dergleichen treten nicht mehr auf.
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Die drei auf unterschiedlichem Höhenniveau liegenden
Arbeits- und Standbereiche ermöglichen es
den Monteuren, sowohl die unten liegenden Module als auch die mittleren,
sowie die oben liegenden in aufrechter Arbeitshaltung zu montieren.
Die beiden Aus-sparungen geben den Raum um die Schiene(n) herum
frei, auf denen quer verlaufende Modulträger zu befestigen sind.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt,
die Arbeitsbühne
mit fünf
Standbereichen zu versehen und die erste Aussparung dann zwischen
dem ersten und zweiten Standbereich zu plazieren und die zweite
Aussparung zwischen dem vierten und fünften Standbereich. Bei Großanlagen
können
die Schienen mehrere Meter auseinander liegen, und es kommen dann
quer liegende Modulträger
von 5 bis 8 Meter Länge
zum Einsatz. Eine feinere Abstimmung der jeweiligen Arbeitshöhen trägt den physiologischen Gegebenheiten
Rechnung.
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Um die Verschiebbarkeit der Arbeitsbühne zu erreichen,
sind an ihrer Unterseite Mittel zur Längsverfahrbarkeit angeordnet,
die z.B. Rollen, Gleitlager oder Luftkissen umfassen können. Ein elektrischer
Antrieb wird zweckmäßiger Weise
vorgesehen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht
vor, im vorderen Bereich der Arbeitsbühne, also im stirnseitigen
Bereich, der den Aussparungen an der hinteren Stirnseite gegenüberliegt,
eine Ablagefläche
für mindestens
zwei Paletten vorzusehen. Die Paletten, die einzeln ein Gewicht
von ca. 350 kg bis 400 kg erreichen können, sind dabei auf einem
Gleitfeld abzusetzen, das mit Mitteln bestückt ist, die Paletten zu verschieben.
Die Mittel können
z.B. elektrisch angetriebene Rollenkörper sein.
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Zur Terminologie ist anzumerken,
dass, da die Arbeitsbühne
im wesentlichen eine rechteckige Grundform aufweist, in Montagerichtung
gesehen die Frontseite als vordere Stirnseite bezeichnet ist und die
gegenüberliegende
Seite als rückwärtige Stirnseite.
Entsprechend ergeben sich eine obere Längsseite und eine untere Längsseite.
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Wie es bereits in der Einleitung
ausgeführt wurde,
kann ein einzelnes Modul von Sonnenkollektoren bis zu 20 kg oder
mehr wiegen. Bei Tausenden von Modulen kommen so viele Tonnen zusammen, die
die Kondition der Monteure überfordern
könnte. Es
ist daher vorgesehen, die Arbeitsbühne mit einem in x,y,z-Richtung
frei beweglichen Schwenkarm auszurüsten, an dessen Ende eine Greifvorrichtung
(z.B. ein Ansaugfuß)
für die
Module montiert ist. Der Schwenkarm kann dabei Kugelgelenke, Kardangelenke,
ausfahrbare Teleskopkonstruktionen oder ähnliches aufweisen, wie es
prinzipiell auf anderen Fachgebieten bekannt ist.
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Eine praktische Ausführungsform
der Schienen sieht vor, diese als Leimbinderkonstruktion vorzusehen.
Zum Schutz gegen Witterungseinflüsse sind
die Leimbinder mit einer Schutzummantelung, z.B. mit Teerpappe umgeben.
Ein rationelles Montageverfahren sieht vor, den Leimbinder an den
Stellen vorzubohren, an denen später
die Modulträger
befestigt werden. Diese sind z.B. als Aluminiumträger mit Bohrungen
ausgeführt,
die mit denen im Leimbinder fluchten sollen. Da es mühsam ist,
durch die Teerpappe hindurch die Löcher im Leimbinder zu verifizieren,
ist die Arbeitsbühne
mit einem Abstandssensor ausgerüstet,
der die Arbeitsbühne
in einem vorgebbaren Abstand verfährt. Der Abstandssensor ist
z.B. ein Anschlagsensor, der an der Arbeitsbühne derart befestigt ist, dass
er an einem bereits befestigten Modulträger anliegen kann. Da die Modulträger praktischerweise
paarweise montiert werden, sollte der Abstandssensor am vorletzten
Modulträgerpaar
anliegen. Nach erfolgter Montage des letzten Modulträgerpaares,
wird die Arbeitsbühne
auf Kommando so weit vorgeschoben, dass der Abstandssensor vom vorletzten
Modulträger
zum letzten Modulträger
wandert. Ob der Sensor zur Anlage kommt oder in Eingriff mit den
Modulträgern
steht, ist unerheblich. Eine Variante zur mechanischen Abstandserfassung
ist ein Schrittmotor, der die Bühne
bei Bedarf um eine definierte Wegstrecke verschiebt.
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Die zuvor beschriebene Maßnahme sichert den
korrekten Abstand der Modulträger
in Montagerichtung entsprechend der Verfahrrichtung der Arbeitsbühne. Eine
exakt gleiche Lage in Querrichtung wird durch an beiden Seiten schwenk-
oder drehbar angebrachte Montageträger erreicht, die zur Aufnahme
der Modulträger
aus Aluminium-Profil ausgebildet sind. Da die Arbeitsbühne eine
oben liegende und eine unten liegende Seitenwand hat, befinden sich auch
die Montageträger
auf verschiedenen Höhen. Der
untere Montageträger
besitzt zwei Zapfen zur seitlichen Führung und einen Zapfen als
Anschlag und der obere nur zwei Zapfen zur seitlichen Führung. Bei
der Montage sind die Montageträger
ausgeschwenkt und zur Aufnahme der Modulträger bereit.
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Die Monteure legen einen Modulträger auf, welcher
durch die Schwerkraft bedingt bis zum Anschlagzapfen des unteren
Montageträgers
rutscht. Im Ergebnis ist der Modulträger in alle Richtungen fixiert:
In der Montagerichtung (X-Richtung) durch den definierten Vorschub
mittels des Abstandssensors und den seitlichen Zapfen, in der Querrichtung (Y-Richtung)
durch den Anschlagzapfen und in der Senkrechten (Z-Richtung) durch
seine Auflage auf den Leimbindern. Da auch die Bohrungen im Modulträger mit
den Sackbohrungen im Leimbinder fluchten, kann sofort ohne weiteren
Aufwand die Fixierung des Modulträgers erfolgen.
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Eine weitere Rationalisierungsmaßnahme besteht
darin, den Montageträger
zur gleichzeitigen Aufnahme von zwei beabstandeten Modulträgern auszubilden.
Die Modulträger
werden dann immer gleich paarweise mit ihrem auf die Breite der
Kollektormodule zugeschnittenen Abstand zueinander montiert.
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Bei sehr großen Anlagen, bei denen die
Länge, über die
die Arbeitsbühne
eingesetzt wird, z.B. 1000 m beträgt, kann es vorteilhaft sein,
die Arbeitsbühne
gleichzeitig als Justierhilfe bei der Erstellung des Traggerüsts einzusetzen.
Dazu werden die Stützen
erst einmal grob in einem Abstand von ca. 6 m in den Boden gerammt,
wobei um die Stützen
herum eine Ausgrabung zum späteren
Verfüllen
mit Beton vorzusehen ist. Die Stützen
sind z.B. aus galvanisiertem Stahl im Doppel-T Profil erstellt.
In der Mittelfläche
der Stützen
können
auf unterschiedlicher Höhe je
eine Bohrung angebracht sein, die ein Laserstrahl bei korrekter
Ausrichtung ungehindert durchlaufen kann. An ihrer vorderen Stirnseite
weist die Arbeitsbühne
eine Justiervorrichtung z.B. in Form einer im Querschnitt trichterförmigen Führungsstelle
auf. Kommt die Arbeitsbühne
zu einer lose eingerammten Stütze,
wird diese automatisch in Seitenrichtung (Y-Richtung) gerade gezogen.
Die Stütze
wird dann in der Führungshilfe
so zentriert, dass auch die X-Koordinate stimmt. Weiteres Einrammen
bis zu einer Tiefe, bei der der Laserstrahl die Stütze passiert, bringt
sie in ihre Endlage, in der sie dauerhaft im Fundament zu vergießen ist.
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Entsprechend den beschriebenen Ausgestaltungen
der Arbeitsbühne
sieht die Erfindung noch ein Betriebsverfahren zur Montage von Modulen
zur Aufnahme von Sonnenenergie auf einem Gerüst mit zwei beabstandeten,
auf unterschiedlicher Höhe montierter
Schienen vor, dass sich dadurch auszeichnet, dass
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- – ein
erster Modulträger
in den Montageträger
eingelegt wird,
- – der
Montageträger
abgesenkt wird, bis der erste Modulträger auf den Schienen aufliegt,
- – der
erste Modulträger
auf den Schienen befestigt wird,
- – die
Arbeitsbühne
um einen definierten Abstand verschoben wird,
- – ein
zweiter Modulträger
in den Montageträger eingelegt
wird,
- – der
Montageträger
abgesenkt wird, bis der zweite Modulträger auf den Schienen aufliegt,
- – der
zweite Modulträger
auf den Schienen befestigt wird,
- – das
so montierte Modulträgerpaar
mit Modulen bestückt
wird, und
- – die
Arbeitsbühne
mit Hilfe des Abstandssensors auf das nächste Rastermaß für das nächste Modulträgerpaar
verschoben wird.
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Dabei kann es zweckmässig sein,
dass die Arbeitsbühne
zunächst über das
Rastermaß hinaus und
dann zurück
auf das genaue Rastermaß verschoben
wird. Dies ermöglicht
es auf einfache Weise, mit einem mechanischen Anschlag, in der einfachsten
Form ein Abstandsholz, als Abstandssensor auszukommen.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Zeichnungen
näher erläutert. Alle
Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht
und enthalten einzelne Bauteile, die zur besseren Übersichtlichkeit übergroß dargestellt
sind. Es zeigen:
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1 Eine
Aufsicht und einen Querschnitt auf bzw. von einer Stützkonstruktion,
wie sie für
Solaranlagen typisch ist,
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2 einen
Querschnitt durch eine Stützkonstruktion
gemäß Anspruch
1 mit aufgesetzter Arbeitsbühne,
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3 eine
Aufsicht auf eine Arbeitsbühne zur
Verwendung mit einer Stützkonstruktion
nach 1, und
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4 einen
schematischen Querschnitt durch eine Arbeitsbühne mit 5 unterschiedlich hohen Standniveaus.
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In 1 sind
zwei Schienen 1, 3 dargestellt, die jeweils mit
einer abgefassten Kante 5 versehen sind und auf unterschiedlicher
Höhe verlaufen.
Die Schienen sind auf Stützen 7 befestigt,
die entsprechend dem unterschiedlichen Höhenverlauf der Schienen 1, 3 unterschiedliche
Längen
aufweisen. Zur Montage der Stützen 7 wird
zunächst
ein Erdloch von ca. 80 cm Tiefe ausgehoben und die Stütze 7 wird
in den Boden des Erdlochs ca. 50 cm tief eingerammt. Diese Tiefe
erlaubt noch eine gewisse Ausrichtung der Stützen 7, wie sie später in Verbindung mit
dem Gebrauch der Arbeitsbühne
beschrieben ist.
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In 1a sind
zwei nebeneinander liegende Stützen 1, 3 dargestellt,
die ca. 6 m auseinander liegen. Die Gesamtlänge einer einzelnen Schiene
beträgt
z.B. 200 m. Für
die Schienen 1, 3 wird als Baumaterial vorzugsweise
Leimbinder verwendet, der z.B. in Längen von 12 m geliefert wird.
Zur Herstellung eines kontinuierlichen Verlaufs der Schienen 1, 3 wird
jede zweite Stütze 7 mit
einem umschließenden
Balkenschuh 9 versehen und die dazwischen liegende Stütze 7 mit
einem umschließenden
Balkenschuh 11. Der Stoß von zwei aneinander grenzenden Leimbindern
verbindet sich ca. in der Mitte des umschließenden Balkenschuhs 9.
Die Balkenschuhe 9, 11 selber können auf
einer Montageplatte 13 montiert sein, die vor dem Einrammen
auf die Oberseite der Stütze 7 geschweißt ist.
Die Stütze 7 ist
als Doppel-T Stahlträger
ausgeführt
und an ihrer breiten Fläche
15 m mit einem oder mehreren Durchbrüchen 17 versehen.
Der Durchbruch 17, z.B. eine einfache Bohrung, dient dazu,
einen Laserstrahl 19 passieren zu lassen, wenn die Stütze korrekt
ausgerichtet ist. Bei nicht fluchtender Ausrichtung ist der Laserstrahl 19 auf dem
Doppel-T Stahlträger
sichtbar und dieser kann entsprechend justiert werden, bis der Laserstrahl 19 den
Durchbruch 17 durchläuft.
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An der Fläche 21, die von der
abgefassten Seite der Schienen 1,3 gebildet wird,
ist eine Sackbohrung 23 vorgesehen, die dazu dient, einen
Modulträger 25 zu
befestigen, auf den Module 27 zur Aufnahme von Sonnenenergie
montiert werden. Der Modulträger 25 ist
z.B. ein Aluminiumprofil mit rechteckigem Querschnitt, das derart
vorgefertigt ist, dass es unmittelbar auf den Schienen 1,3 verschraubt
werden kann. Dazu ist es mit zwei oder mehreren Bohrungen 29 versehen,
die in fluchtende Relation mit dem Sackloch 23 zu bringen
sind, wie es eine weiterführende
Ausgestaltung der anhand der 2 und 3 dargestellten Arbeitsbühne 31 ermöglicht.
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Ist der Modulträger 25 korrekt ausgerichtet, wird
er mittels geeigneter Befestigungsmittel, wie beispielsweise einer
Schraube 33 mit den Schienen 1,3 verschraubt.
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Die 2 und 3 zeigen die Stützkonstruktion nach 1 mit auf den Schienen 1, 3 aufgesetzter Arbeitsbühne 31.
Die Arbeitsbühne 31 ist
mit einer ersten, unteren Standfläche 35, mit einer
zweiten, mittleren Standfläche 37 und
mit einer dritten, oberen Standfläche 39 versehen. Zwischen
den Arbeits- und Standflächen 35, 37, 39 sind,
zum Teil überschneidend,
zwei Aussparungen 41 vorhanden. Die Breite und Tiefe der
Aussparungen 41 ist so gewählt, dass der Modulträger 25 am
hinteren Ende 43 der Arbeitsbühne 31 ohne an diese
anzustoßen
auf die Schienen 1, 3 abgelegt werden kann. Zur
genau plazierten Ablage dienen zwei Montageträger 45, von denen der
untere zwei seitliche Führungszapfen 47 und
einen Anschlagzapfen 49 und der obere Montageträger nur
zwei Führungszapfen 47 aufweist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Montageträger
als hydraulische Stempel realisiert, in welche im ausgefahrenen
Zustand ein Modulträger 25 hineingelegt wird
und der eingefahren wird, bis der Modulträger 25 zur Auflage
auf die Schienen 1,3 kommt. Das Ein- oder Zurückfahren
der Hydraulik wird dann vorgenommen, wenn die Arbeitsbühne 31 ihre
definierte longitudinale Position eingenommen hat, wie es später noch
beschrieben ist.
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Die Arbeitsbühne 31 weist an ihrer
unteren Seite zwei im Abstand der Stützen 7 voneinander
beabstandete Rollensätze 51 auf,
die zum Verschieben der Bühne
auf den Schienen 1,3 entlang der Montagerichtung,
die durch den Pfeil 52 angedeutet ist, dienen. Selbstverständlich ist
die Arbeitsbühne 31 auch in
der Gegenrichtung verschiebbar, wenn ihr Antrieb (nicht gezeigt)
umgeschaltet wird.
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Wie es am besten aus der 3 ersichtlich ist, befindet
sich im vorderen Teil der Arbeitsbühne 31 eine Plattform 53,
die mit einem Satz Walzen 55 versehen ist. Dabei weist
die Arbeitsbühne 31 seitliche Verjüngungen 57 auf,
die das Rangieren eines Gabelstaplers oder ähnlichen Gerätes an den
vorderen Bereich der Arbeitsbühne
heran vereinfachen. Die Plattform 53 dient der Bevorratung,
indem sie für
das Absetzen von Paletten geeignet ist, die dann mittels der Walzen 55,
von denen zumindest eine antreibbar ist, bewegt werden können.
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Zur einfachen Handhabung der Module 27 ist an
der Arbeitsbühne 31 ein
Schwenkarm 59 vorgesehen, der an seinem Ende eine Greifvorrichtung 61 aufweist.
Der Schwenkarm 59 ist in alle Richtungen frei beweglich,
was z.B. durch den Einsatz von einem Kugellager in Verbindung mit
einem Teleskoparm oder einem mehrteiligen Arm mit Gelenken erzielt werden
kann. Als Greifvorrichtung 61 kommen ebenfalls auf dem
Markt erhältliche
Produkte in Frage, wobei sich ein Saugarm aufgrund der glatten Oberfläche der
Module 27 anbietet.
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Die Verfahrbarkeit der Arbeitsbühne 31 erfolgt
in festen, vorgebbaren Abständen
mittels eines Abstandssensors (nicht gezeigt) oder eines Schrittmotors.
Techniken dieser Art sind allgemein bekannt und sollten hier nicht
näher erläutert werden.
Wichtig ist, dass immer der letzte fertig montierte Modulträger 27 als
Ausgangsbasis für
die neue Verschiebung genommen wird, damit sich etwaige minimale
Abweichungen nicht addieren.
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So sieht auch ein Betriebsverfahren
zur Montage der Module 27 vor, dass zunächst ein erster Modulträger 25 in
den Montageträger 45 eingelegt
wird, dann der Montageträger 45 abgesenkt
wird, bis der erste Modulträger 45 auf
den Schienen 1, 3 aufliegt und anschließend der
erste Modulträger 25 auf
den Schienen 1, 3 befestigt wird. Dann wird die
Arbeitsbühne 31 um
einen definierten Abstand verschoben und es wird ein zweiter Modulträger 25 in
den Montageträger
eingelegt und nach dem Absenken verschraubt.
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Der hier in Frage kommende Abstand
ist derjenige, der zwischen einem zugeordneten Paar von Modulträgern 25 vorliegt
und der entsprechend der Breite der ausgewählten Module 27 zu
wählen
ist. Dieser Abstand ist nicht notwendigerweise identisch mit dem
hier als Rastermaß bezeichneten
Abstand, um den die Arbeitsbühne 31 wiederum
mit Hilfe des Abstandssensors für
die Montage des nächsten
Modulträgerpaares
verschoben wird. Je nach gewähltem
Abstandssensor kann es zweckmäßig sein,
die Arbeitsbühne 31 zunächst über das
Rastermaß hinaus
zu verschieben, um sie dann auf das genaue Rastermaß zurück zu verschieben.
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Bei einer entsprechenden Tiefe der
Aussparung 41 ist es möglich,
zwei Montageträger 45 nebeneinander
vorzusehen, deren Abstand dem zuvor beschriebenen definierten Abstand
zwischen zwei Modulträgern 25 eines
Paares entspricht. Diese Maßnahme
erfordert nur eine einzige Verschiebung der Arbeitsbühne 31,
nämlich
die im Rastermaß,
pro Modulreihe.
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Eine weiterführende Ausgestaltung der Arbeitsbühne 31 macht
diese auch geeignet, die Stützkonstruktion
auszurichten. Wie eingangs erwähnt, können die
Stützen 7 erst
provisorisch in den Boden gerammt werden, ohne in ihre letztlich
erforderliche Position ausgerichtet zu sein. Diese Ausrichtung wird anhand
einer Justiervorrichtung 63 vorgenommen, die im einfachsten
Fall durch einen trichterförmigen Einschnitt 65 am
vorderen Ende der Plattform 53 realisiert ist. Es sind
Varianten möglich,
dass eine der Schienen, z.B. die niedrigere Schiene 3 fest
ausgerichtet montiert ist, und nur die höheren Stützen 7, die die Schiene 1 tragen,
mittels des trichterförmigen Einschnitts 65 parallel
gezogen werden. Es können aber
auch zwei Einschnitte 65 vorgesehen sein, um beide Schienen 1,3 gleichzeitig
zu justieren.
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In 4 ist
noch eine Arbeitsbühne
mit fünf unterschiedlich
hohen Standflächen 35–39 schematisch
gezeigt. Eine solche Ausführung
ist zweckmäßig, wenn
die Breite des Kollektorstreifens, entsprechend einem langen Modulträger, so
groß ist,
dass der Monteur nicht alle Module 25 von den drei Standflächen 35, 37, 39 aus
erreichen kann. Je nach Bedarf ist auch eine Ausführung mit
vier oder mehr als fünf
Standflächen
möglich.