DE102007012575A1

DE102007012575A1 - Großmanipulator

Info

Publication number: DE102007012575A1
Application number: DE102007012575A
Authority: DE
Inventors: Kurt Rau
Original assignee: Putzmeister Concrete Pumps GmbH
Current assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2008-09-18
Also published as: EP2118404A1; EP2186968A1; WO2008110397A1; US20100139792A1; US8281811B2; CN101641485A; ATE510978T1; KR101449077B1; EP2186968B1; ES2382591T3; CN101641485B; ES2364940T3; EP2118404B1; KR20090119756A; ATE550503T1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator, insbesondere Autobetonpumpe, mit einem auf einem Gestell, insbesondere auf einem Fahrgestell (10), angeordneten, um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse (18) verdrehbaren Mastbock (16), mit einem als Knickmast (20) mit einem von der Mastspitze des Knickmasts aus nach unten hängenden vorzugsweise als Endschlauch (50) ausgebildeten Pendelelement und mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Antriebsaggregate der Knick- und Drehachsen des Knickmasts, wobei die Fernsteuereinrichtung mindestens einen Neigungsgeber (52, 54) aufweist, der in einem am Pendelelement (50) lösbar befestigten Gehäuse (30) angeordnet ist. Erfindungsgemäß sind in dem Gehäuse (30) zwei um eine zur Pendelelementachse (32) parallele Achse unter einem Winkel von 90° gegeneinander abgewinkelte Neigungsgeber (52, 54) angeordnet. Um eine exakte Orientierung des Gehäuses (30) zu ermöglichen, weist dieses eine die Ausrichtung mindestens eines der Neigungsgeber innerhalb des Gehäuses (30) anzeigende Markierung (47) auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator, insbesondere eine Autobetonpumpe, mit einem auf einem Gestell, insbesondere auf einem Fahrgestell angeordneten, um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse mittels eines Antriebsaggregats verdrehbaren Mastbock, einem aus mindestens zwei Mastarmen zusammengesetzten Knickmast, welche Mastarme um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock oder einem benachbarten Mastarm mittels je eines weiteren Antriebsaggregats begrenzt verschwenkbar sind, mit einem von der Mastspitze des letzten Mastarms nach unten hängenden Pendelelement, mit einem in einer Steuereinrichtung angeordneten Stellglied und mit einem auf Ausgangssignale des Stellglieds ansprechenden, die Antriebsaggregate der Knick- und Drehachsen nach Maßgabe eines mittels des Stellglieds relativ zur augenblicklichen Position der Mastspitze anzeigenden Verstellwegs betätigenden rechnerunterstützten Koordinatengebers, wobei die Mastspitze den räumlichen Bewegungen des Stellglieds nachführbar ist.
Unter Großmanipulatoren dieser Art sind Arbeitsgeräte wie Autobetonpumpen, Mischerpumpen, Spritzroboter und dergleichen zu verstehen, die bei geeigneter Abstützung mit vollem 360°-Schwenkbereich des Mastbocks auch bei gestreckter horizontaler Lage des Knickmasts eingesetzt werden können. Der Bediener ist für die Steuerung des Großmanipulators und die Positionierung des am letzten Arm des Knickmasts angeordneten, vorzugsweise als Endschlauch ausgebildeten Pendelelements zuständig.
Bei einem als Autobetonpumpe ausgebildeten Großmanipulator mit einer Fernsteuereinrichtung ist es bereits bekannt ( EP-0 715 673 B2 ), dass der Bediener das als Endschlauch ausgebildete Pendelelement von Hand auf die Beton-Einbringstelle hinlenkt und dass ihm die Mastspitze automatisch dahin folgt. Hierzu ist eine Signalübertragungsstrecke vorgesehen, mit der die Mastspitze vom Bediener mit Rechnerunterstützung über einen durch den Endschlauch vorgegebenen Verstellweg bewegt werden kann. Das Stellglied ist als an dem beweglichen Endschlauch lösbar und/oder höhenverstellbar angeordneter richtungsempfindlicher Neigungsgeber ausgebildet. Die Richtungsempfindlichkeit des Neigungsgebers wird dort durch die Verwendung eines zweiachsigen Neigungsgebers verwirklicht. Der Neigungsgeber weist eine Auswerteelektronik zur Abgabe eines von der gemessenen Neigungsrichtung abhängigen Verstellwegsignals und eines von dem gemessenen Neigungswinkel abhängigen Geschwindigkeitssignals für die Bewegung der Mastspitze auf. Der Neigungsgeber befindet sich in einem gegenüber der Mastspitze verdrehungssicher am Endschlauch befestigten Gehäuse. Aufgrund dieser Maßnahmen ist es möglich, die Mastspitze beim Auslenken des Endschlauchs in eine der Auslenkrichtung entsprechende Richtung mit einer vom Auslenkungs- oder Neigungswinkel abhängigen Geschwindigkeit zu bewegen.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Großmanipulator mit seiner am Pendelelement fixierten Steuereinrichtung dahingehend zu verbessern, dass die Positionierung der Steuereinrichtung am Pendelelement erleichtert und vereinfacht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Ansprüchen 1 und 8 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Knickmast des als Autobetonpumpe ausgebildeten Großmanipulators als Betonverteiler ausgebildet ist, und dass über die Mastarme eine Betonförderleitung geführt ist, die an ihrem Ende in einen von der Mastspitze aus nach unten hängenden, das Pendelelement bildenden Endschlauch mündet.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind im Inneren des Gehäuses zwei unter einem Winkel von 90° um eine zur Pendelelementachse parallele Achse gegeneinander abgewinkelte Neigungsgeber angeordnet, wobei das Gehäuse außerdem eine die Ausrichtung mindestens eines der Neigungsgeber innerhalb des Gehäuses anzeigende Markierung aufweist. Vorteilhafterweise sind die Neigungsgeber an zwei um 90° gegeneinander abgewinkelten Aufnahmepartien einer im Inneren des Gehäuses eingebetteten Tragplatte angeordnet, wobei die Tragplatte eine weitere, die zugehörige Elektronik aufnehmende Aufnahmepartie aufweist. Die Elektronik ist dabei an die Ausgänge der Neigungsgeber angeschlossen und dient vor allem der Signalaufbereitung und -übertragung an den Koordinatengeber des Bordrechners.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die starre Tragplatte mit ihren auf den Aufnahmepartien befindlichen Teilen in das aus einem elastomeren Material bestehende Gehäuse platzsparend eingebettet ist. An den beiden einander abgewandten Enden des Gehäuses sind bevorzugt Gurte angeordnet oder angeformt, mit denen das Gehäuse nach Art eines Sensorgürtels verdreh- und verschiebefest am Endschlauch fixiert werden kann. Die erfindungsgemäße Markierung ist vorzugsweise als auf der Gehäuseoberfläche angeordnete, in Streckrichtung des Knickmasts ausgerichtete Strichmarkierung ausgebildet. Damit wird sichergestellt, dass die beiden Neigungsgeber richtungsempfindlich sind, also dass sie sowohl auf Auslenkungen des Pendelelements in Streckrichtung als auch seitlich hierzu ansprechen und sich daher zusammen mit der zugehörigen Auswerteelektronik zur Abgabe eines Verstellwegsignals eignen. Weiter kann ein von dem gemessenen Neigungswinkel abhängiges Geschwindigkeitssignal für die Bewegung der Mastspitze erzeugt werden.
Aus Gründen der Betriebssicherheit werden die Antriebsaggregate des Knickmasts und des Mastbocks über den Koordinatengeber zweckmäßig unter Beibehaltung der Höhe der Mastspitze in einer vorgegebenen Horizontalebene kombiniert angesteuert. Damit wird erreicht, dass die Mastspitze dem Stellglied am Pendelelement in der Weise folgt, dass sie immer in einem bestimmten Höhenabstand über dem Untergrund bleibt. Außerdem wird dafür gesorgt, dass die Mastspitze nur bei einer vorgegebenen Mindestauslenkung des Pendelelements von beispielsweise ± 50 cm nachgeführt wird. Zur Höhenverstellung der Mastspitze kann zusätzlich ein handbetätigtes Höhenstellelement am Sensorgürtel vorgesehen werden.
Eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsvariante sieht vor, dass die Steuereinrichtung einen ersten pendelelementfesten dreidimensionalen Inertialsensor als Stellglied und einen zweiten, gestellfesten dreidimensionalen Inertialsensor als Bezugsglied für die Bestimmung der momentanen gestellfesten Pendelelementkoordinaten aufweist, und dass der Koordinatengeber auf die von den beiden Inertialsensoren abgegebenen Ausgangsdaten unter Bildung der Ansteuersignale für die Antriebsaggregate der Dreh- und Knickachsen anspricht. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, dass es auf die bei der Verwendung von Neigungsgebern notwendige verschiebe- und drehfeste Fixierung der Steuereinrichtung am Pendelelement nicht ankommt. Außerdem erlauben die Inertialsensoren auch eine gewisse Verdrehung des Endschlauchs, die beim Einsatz von Neigungssensoren zu Ungenauigkeiten in der Maststeuerung führen würde. Die erfindungsgemäßen Inertialsensoren weisen vorteilhafterweise eine der Anzahl Freiheitsgrade entsprechende Anzahl Gravitationssensoren oder Kreiseleinheiten auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher ein weiteres Stellglied zur Betätigung eines Fördermengenreglers der Betonpumpe vorgesehen ist, befindet sich das weitere Stellglied in dem endschlauchfest angeordneten Gehäuse und ist über eine Signalstrecke mit der Betonpumpe verbunden, wobei es eingangsseitig vorteilhafterweise mit einem externen Betätigungsorgan berührungsfrei kommuniziert. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass eine Betätigung des Fördermengenreglers durch den Bediener möglich ist, ohne dass dieser seine Hände vom Endschlauch abnimmt. Vorteilhafterweise weist das weitere Stellglied zu diesem Zweck zwei einer Fördermengensteigerung oder -reduzierung entsprechende Stelleingänge auf, die über eine Funkstrecke berührungslos betätigbar sind. Die Funkstrecke weist dabei zweckmäßig einen RFID-Transponder (RFID = Radio Frequency Identification) als Auslöseorgan und einen endarmfesten RFID-Leseempfänger auf, wobei der mindestens eine RFID-Transponder bei jedem Sendevorgang ein Identitäts- und Grunddatenpaket über den RFID-Leseempfänger an die Fernsteuerung überträgt. Dadurch ist sichergestellt, dass nur ein zugelassener Bediener, der über den RFID-Transponder (RFID-Tag) verfügt, die Pumpe über die Fernbedienung betätigen kann. Zweckmäßig ist jedem Stelleingang ein eigener RFID-Leseempfänger zugeordnet, während der mindestens eine RFID-Transponder in einem Arbeitshandschuh integriert sein kann.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht ein zusätzliches Funkfernsteuergerät vor, das der Bediener mit sich führt und das mehrere über eine Funkstrecke mit dem Mastantrieb und/oder dem Pumpantrieb kommunizierende Steuereinheiten umfasst, wobei die Steuereinheiten des Funkfernsteuergeräts und die Stellglieder im endschlauchfesten Gehäuse wahlweise über ein Schaltelement am Funkfernsteuergerät aktivierbar sind. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, dass der Bediener wahlweise das Funkfernsteuergerät oder die endschlauchfeste Fernsteuereinrichtung für die Mastbetätigung und den Pumpbetrieb zum Einsatz bringen kann. Um Fehlbedienungen durch nicht befugte Bediener zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung ferner vorgeschlagen, dass das Funkfernsteuergerät einen RFID-Transponder (RFID-Tag) trägt, dessen Inhalt über einen im endarmfesten Gehäuse angeordneten RFID-Leseempfänger (RFID-Reader) auslesbar und identifizierbar ist.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Fernsteuereinrichtung zur Fixierung an einem Pendelelement eines Großmanipulators mit einem Gehäuse und mit mindestens einem im Gehäuse angeordneten Stellglied für die Großmanipulatorsteuerung.
Eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Fernsteuereinrichtung sieht vor, dass im Inneren des Gehäuses zwei unter einem Winkel von 90° um eine Gehäuseachse gegeneinander abgewinkelte Neigungsgeber angeordnet sind, und dass das Gehäuse eine die Ausrichtung mindestens eines der Neigungsgeber innerhalb des Gehäuses anzeigende Markierung trägt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Neigungsgeber der Fernsteuereinrichtung an zwei um 90° gegeneinander abgewinkelten Aufnahmepartien einer im Inneren des Gehäuses eingebetteten Tragplatte angeordnet. Außerdem kann die Tragplatte eine weitere, die Auswerteelektronik tragende Aufnahmepartie aufweisen, die vorzugsweise zwischen den beiden die Neigungsgeber tragenden Aufnahmepartien angeordnet und gegenüber diesen abgewinkelt ist.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsvariante ist das Stellglied der Fernsteuereinrichtung als endschlauchfester, dreidimensionalen Inertialsensor ausgebildet. Weiter ist ein zweiter, gestellfester dreidimensionalen Inertialsensor als Bezugsglied für die Bestimmung der momentanen gestellfesten Endschlauchkoordinaten vorgesehen. Die erfindungsgemäßen Inertialsensoren weisen vorteilhafterweise eine der Anzahl der Freiheitsgrade entsprechende Anzahl Gravitationssensoren und/oder Kreiseleinheiten auf.
Eine weitere bevorzugte oder alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die starre Tragplatte mit ihren auf den Aufnahmepartien befindlichen Teilen in das aus einem elastomerem Material bestehende Gehäuse platzsparend eingebettet ist. An den beiden einander abgewandten Enden des Gehäuses sind bevorzugt Gurte angeordnet oder angeformt, mit denen das Gehäuse nach Art eines Sensorgürtels verdreh- und verschiebefest an einem Pendelelement oder Endschlauch fixierbar ist. Die erfindungsgemäße Markierung ist vorzugsweise als auf der Gehäuseoberfläche angeordnete Strichmarkierung ausgebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher ein weiteres Stellglied zur Betätigung eines Fördermengenreglers vorgesehen ist, befindet sich das weitere Stellglied in dem Gehäuse und kommuniziert eingangsseitig vorteilhafterweise berührungsfrei mit einem externen Betätigungsorgan. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass eine Betätigung des Fördermengenreglers durch den Bediener möglich ist, ohne dass dieser seine Hände vom Pendelelement oder Endschlauch abnimmt. Vorteilhafterweise weist das weitere Stellglied zu diesem Zweck zwei einer Fördermengensteigerung oder -reduzierung entsprechende Stelleingänge auf, die über eine Funkstrecke berührungslos betätigbar sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1a und b eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer Autobetonpumpe mit auseinandergeklapptem Knickmast;
2 einen Schnitt durch den Endschlauch der Autobetonpumpe mit einem am Endschlauch fixierten Sensorgürtel;
3 eine Draufsicht auf eine Betonpumpe mit vergrößert dargestelltem Sensorgürtel zur Veranschaulichung der Ausrichtung des Sensorgürtels am Endschlauch;
4 einen Ausschnitt aus einem Endschlauch mit Sensorgürtel zur Veranschaulichung des Abstandsbereichs für die Betätigung der Stellglieder für die Fördermengeneinstellung;
5 eine schaubildliche Darstellung eines Hochbaus mit Schalung und stationärer Betonpumpe als Beispiel für eine Stationäranwendung der erfindungsgemäßen Fernsteuereinrichtung;
6 eine schematische Darstellung des Bewegungsablaufs beim Betonieren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Fernsteuereinrichtung zur Veranschaulichung der Positionsänderungen der Mastspitze und des Endschlauchs;
7 eine Darstellung der erdfesten, gestellfesten und endschlauchfesten Koordinatensysteme einer fahrbaren Betonpumpe zur Veranschaulichung der bei der Verwendung von Inertialsensoren durchzuführenden Koordinatentransformationen.
Die in den 1a, b und 7 schematisch dargestellten als Autobetonpumpen ausgebildeten Großmanipulatoren weisen ein Fahrgestell 10, einen in der Nähe der Vorderachse 12 und des Fahrerhauses 14 des Fahrgestells 10 angeordneten, um eine vertikale Drehachse 18 um 360° drehbaren, einen Knickmast 20 tragenden Mastbock 16 sowie eine in der Zeichnung nicht dargestellte, über die Mastarme 1, 2, 3, 4, 5 des Knickmasts geführte Förderleitung auf, die im Bereich der Mastspitze 55 in einen ein Pendelelement bildenden Endschlauch 50 mündet.
Zur Betätigung der Antriebsaggregate des Knickmasts 20 ist eine Fernsteuereinrichtung vorgesehen, die einen Signalgeber 53 und eine mit dem Signalgeber 53 galvanisch oder drahtlos kommunizierende fahrzeugfeste Zentralsteuerung umfasst. Zum Verstellen der Mastspitze 55 und des daran angeordneten, nach unten hängenden Endschlauchs 50 ist mindestens ein mit dem Signalgeber 53 kommunizierendes Stellglied 52, 54 vorgesehen, das vom Bediener 51 betätigt wird.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Stellglieder 52, 54 als Neigungsgeber oder Gravitationssensoren ausgebildet, die in einem am Endschlauch 50 lösbar befestigten Gehäuse 30 angeordnet sind. Die Neigungsgeber 52, 54 ermitteln dabei die Schlauchneigung gegenüber der Erdgravitation und geben die Daten beispielsweise über einen CAN-Bus oder über eine Funkstrecke an die Zentralsteuerung der Betonpumpe weiter. Der Endschlauch 50 wird auf dieses Weise zu einem zweiachsigen Joystick.
Wie insbesondere aus 2 zu ersehen ist, befinden sich in dem Gehäuse 30 zwei um eine zur Endschlauchachse 32 parallele Achse unter einem Winkel von 90° gegeneinander abgewinkelte Neigungsgeber 52, 54. Die Neigungsgeber sind zu diesem Zweck an zwei um 90° gegeneinander abgewinkelten Aufnahmepartien 34, 36 einer Tragplatte 38 angeordnet. Außerdem weist die Tragplatte 38 eine die Auswerteelektronik 40 tragende Aufnahmepartie 42 auf, die zwischen den beiden die Neigungsgeber tragenden Aufnahmepartien 34, 36 angeordnet und gegenüber diesen abgewinkelt ist. Die starre Tragplatte 38 ist mit ihren auf den Aufnahmepartien 34, 36, 42 befindlichen Teilen in das aus einem elastomerem Material ausgebildete Gehäuse 30 eingebettet. An den beiden einander abgewandten Enden des Gehäuses sind Gurte 46 angeformt, mit denen das Gehäuse 30 nach Art eines Sensorgürtels verdreh- und verschiebefest am Endschlauch 50 fixiert werden kann. In der Auswerteelektronik 40 werden die Neigungsdaten der Neigungsgeber 52, 54 entweder auf einen CAN-Bus oder einen zusätzlichen, im Gehäuse integrierten RFID-Leser 44 umgesetzt. Der RFID-Leser 44 stellt außerdem sicher, dass die Freischaltung der Mastbewegung nur erfolgen kann, wenn ein berechtigter Bediener 51, der einen entsprechenden RFID-Transponder trägt, nahe genug am Endschlauch steht.
Wie insbesondere aus 3 zu ersehen ist, befindet sich an dem Gehäuse 30 eine Strichmarkierung 47, die dafür sorgt, dass der Sensorgürtel mit seinem Neigungsgebern 52, 54 in einer bestimmten Ausrichtung, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Streckrichtung des Knickmasts 20 zeigt, am Endschlauch verdrehsicher fixiert werden kann. Die Innenform des Sensorgürtels ist an den Außenumfang des Endschlauchs 50 angepasst. Die Fixierung am Endschlauch 50 erfolgt mit Hilfe einer Noppen-Loch-Anordnung 49, die in einem gewissen Bereich eine Anpassung an unterschiedliche Schlauchdurchmesser erlaubt. Die Verbindung der Gurtbänder 46 beim Fixieren des Sensorgürtels am Endschlauch 50 kann beispielsweise auch mit Hilfe eines Klettverschlusses erfolgen.
In dem Gehäuse 30 des Sensorgürtels kann außerdem ein Stellglied 60+, 60– für die Betätigung der Förderpumpe untergebracht werden. Die Weiterleitung der Einstelldaten dieses Stellglieds kann ebenfalls über den CAN-Bus oder über eine Funkstrecke erfolgen. Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Betätigung der Stellglieder 60+, 60– für die Betonpumpe über eine Funkstrecke unter Verwendung von RFID-Sendern 62, 64, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in den Handschuhen 66 des Bedieners 51 angeordnet sind. An den Stellgliedern kann ein Erkennungsbereich 68 eingestellt werden, innerhalb welchem ein Schalt- oder Steuervorgang ausgelöst werden kann. Bei Annährung an das Plus-Stellglied 60+ wird die Fördermenge erhöht, während bei einer Annäherung an das Minus-Stellglied 60– die Fördermenge verringert wird. Der Bediener 51 am Endschlauch 50 muss also nicht die Hände vom Schlauch nehmen, um die Fördermenge der Betonpumpe zu verstellen.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, durch einfaches Bewegen des Endschlauches 50 den Beton in der vom Bediener 51 gewünschten Weise in einer Einbringstelle 70 zu verteilen. Wie aus 6 zu ersehen ist, führen schnelle Bewegungen des Endschlauches 50 in unterschiedlicher Richtung bei einem reinen Verteilvorgang nur zu relativ geringen Positionsänderungen der Mastspitze 55. Dies rührt daher, dass die Mastbewegung erst bei einer Mindestauslenkung des Endschlauchs 50 anspricht. Ein kontinuierliches Auslenken des Endschlauchs 50 in einer Richtung bzw. ein langsames Ändern der Richtung bewirken dagegen, dass der Mast 20 in der gewünschten Richtung folgt. Letzteres ist beispielsweise bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall, bei welchem ein stationärer Betonverteilermast 20 durch Verfahren des Endschlauches 50 entlang verschiedenen Positionen 72 einer Einbringstelle 70 (Schalung) verfahren wird. Bei wiederholten Vorgängen dieser Art kann der Weg auch eingelernt werden.
Grundsätzlich ist es möglich, Inertialsensoren anstelle der beiden senkrecht zueinander ausgerichteten Neigungssensoren am Endschlauch einzusetzen. In diesem Fall ist es notwendig, dass die Fernsteuereinrichtung 30' einen ersten, endschlauchfesten dreidimensionalen Inertialsensor 53 als Stellglied und einen zweiten, gestellfesten dreidimensionalen Inertialsensor 57 als Bezugsglied für die Bestimmung der momentanen gestellfesten Endschlauchkoordinaten aufweist, wobei zusätzlich ein computergestützter Koordinatengeber vorgesehen ist, der auf die von den beiden Inertialsensoren abgegebenen Ausgangsdaten unter Bildung von Ansteuersignalen für die Antriebsaggregate der Dreh- und Knickachsen des Knickmasts 20 anspricht. Die Inertialsensoren 53, 57 weisen dabei eine der Anzahl Freiheitsgrade entsprechende Anzahl Kreiseleinheiten und/oder Gravitationssensoren auf. Die ineinander umzurechnenden orthogonalen Koordinatensysteme sind in 7 wie folgt angedeutet:
(X_gY_gZ_g) = erdfestes Koordinatensystem
(X_fY_fZ_f) = fahrzeugfestes Koordinatensystem
(X_eY_eZ_e) = endschlauchfestes Koordinatensystem
Für die Umrechnung der Koordinatensysteme bedarf es jeweils einer Transformationsmatrix T (Ψ, θ, Φ), wobei Ψ, θ, Φ die Euler'schen Winkel der zu transformierenden Koordinatensysteme bedeuten.
In dem computergestützten Koordinatengeber werden die kartesischen Koordinaten außerdem in die gestellfesten Zylinderkoordinaten des Knickmasts (r, h, φ) umgerechnet, wobei r den Abstand des Endschlauchs von der Drehachse 18 des Mastbocks 16, h die Höhe des Endschlauchs über dem Untergrund 41 und φ den Drehwinkel des Knickmasts 20 um die Drehachse 18 bedeuten. Die Größen r und h sind dabei abhängige Variablen, die sich aus der vorgegebenen Geometrie und den gemessenen Winkelstellungen der Mastarme innerhalb des Knickmasts errechnen.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Bediener 51 zusätzlich ein Funkfernsteuergerät 80 beispielsweise an seinem Gürtel mitführt, das mehrere, über eine Funkstrecke mit dem Mastantrieb und/oder dem Pumpantrieb kommunizierende Steuereinheiten aufweist. Die Steuereinheiten des Funkfernsteuergeräts 80 und die Stellglieder 52, 54 im endschlauchfesten Sensorgürtel sind wahlweise über ein Schaltelement vom Funkfernsteuergerät aus aktivierbar. Das Funkfernsteuergerät 80 kann zusätzlich einen RFID-Transponder tragen, dessen Inhalt über den im endschlauchfesten Sensorgürtel angeordneten RFID-Leseempfänger 44 auslesbar und identifizierbar ist. Damit kann der Bediener 51 die Betonpumpe wahlweise von größerer Entfernung aus mit dem Fernsteuergerät 80 oder beim Annähern an den Endschlauch 50 unmittelbar über diesen ansteuern. Die Freischaltung erfolgt über das RFID-System.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator, insbesondere Autobetonpumpe mit einem auf einem Gestell, insbesondere auf einem Fahrgestell 10 angeordneten um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse 18 verdrehbaren Mastbock 16, mit einem als Knickmast 20 mit einem von der Mastspitze des Knickmasts aus nach unten hängenden vorzugsweise als Endschlauch 50 ausgebildeten Pendelelement, und mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Antriebsaggregate der Knick- und Drehachsen des Knickmasts, wobei die Fernsteuereinrichtung mindestens einen Neigungsgeber 52, 54 aufweist, der in einem am Pendelelement 50 lösbar befestigten Gehäuse 30 angeordnet ist. Erfindungsgemäß sind in dem Gehäuse 30 zwei um eine zur Pendelelementachse 32 parallele Achse unter einem Winkel von 90° gegeneinander abgewinkelte Neigungsgeber 52, 54 angeordnet. Um eine exakte Orientierung des Gehäuses 30 zu ermöglichen, weist dieses eine die Ausrichtung mindestens eines der Neigungsgeber innerhalb des Gehäuses 30 anzeigende Markierung 47 auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0715673 B2 [0003]

Claims

Großmanipulator, insbesondere Autobetonpumpe, mit einem auf einem Gestell, insbesondere auf einem Fahrgestell (10) angeordneten, um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse (18) mittels mindestens eines Antriebsaggregats verdrehbaren Mastbock (16), mit einem aus mindestens zwei Mastarmen (1, 2, 3, 4, 5) zusammengesetzten Knickmast (20), welche Mastarme um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock (10) oder einem benachbarten Mastarm mittels je eines weiteren Antriebsaggregats begrenzt verschwenkbar sind, mit einem von der Mastspitze (55) aus nach unten hängenden Pendelelement (50), mit einem in einer Steuereinrichtung angeordneten Stellglied (52, 54) und mit einem auf Ausgangssignale des Stellglieds (52, 54) ansprechenden, die Antriebsaggregate der Knick- und Drehachsen des Knickmasts (20) nach Maßgabe eines mittels des Stellglieds relativ zur augenblicklichen Position der Mastspitze (55) anzeigenden Verstellwegs betätigenden rechnerunterstützten Koordinatengebers, wobei die Mastspitze (55) den räumlichen Bewegungen des Pendelelements (50) nachführbar ist und wobei das Stellglied mindestens einen Neigungsgeber aufweist, der in einem am Pendelelement (50) lösbar befestigten Gehäuse (30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (30) zwei um eine zur Endschlauchachse (32) parallele Achse unter einem Winkel von 90° gegeneinander abgewinkelte Neigungsgeber (52, 54) angeordnet sind, und dass das Gehäuse (30) eine die Ausrichtung mindestens eines der Neigungsgeber (54) innerhalb des Gehäuses (30) anzeigende Markierung (47) aufweist.
Großmanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Knickmast (20) als Betonverteilermast ausgebildet ist, und dass über die Mastarme (1, 2, 3, 4, 5) eine Betonförderleitung geführt ist, die an ihrem Ende in einen von der Mastspitze (55) aus nach unten hängenden, das Pendelelement (50) bildenden Endschlauch mündet.
Großmanipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsgeber (52, 54) an zwei um 90° gegeneinander abgewinkelten Aufnahmepartien (34, 36) einer im inneren des Gehäuses (30) eingebetteten Tragplatte (38) angeordnet sind.
Großmanipulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (38) eine weitere, eine mit den Neigungsgebern (52, 54) verbundene Auswerteelektronik (40) tragende Aufnahmepartie (42) aufweist.
Großmanipulator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die starre Tragplatte (38) mit ihren auf den Aufnahmepartien (34, 36, 42) befindlichen Teilen in das aus einem elastomeren Material ausgebildete Gehäuse (30) eingebettet ist.
Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei einander abgewandten Enden des Gehäuses (30) Gurte (46) angeordnet oder angeformt sind, mit denen das Gehäuse (30) nach Art eines Sensorgürtels verdreh- und verschiebefest am Endschlauch (50) fixiert ist.
Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (47) als auf der Gehäuseoberfläche angeordnete, in Streckrichtung des Knickmasts (20) ausgerichtete Strichmarkierung ausgebildet ist.
Großmanipulator, insbesondere Autobetonpumpe, mit einem auf einem Gestell, insbesondere auf einem Fahrgestell (10) angeordneten, um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse (18) mittels eines Antriebsag gregats verdrehbaren Mastbock (16), mit einem aus mindestens zwei Mastarmen (1, 2, 3, 4, 5) zusammengesetzten Knickmast (20), welche Mastarme um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock (16) oder einem benachbarten Mastarm mittels je eines weiteren Antriebsaggregats begrenzt verschwenkbar sind, mit einem von der Mastspitze (55) aus nach unten hängenden Pendelelement (50), mit einem an einer Steuereinrichtung angeordneten Stellglied (53) und mit einem auf Ausgangssignale des Stellglieds (53) ansprechenden, die Antriebsaggregate der Knick- und Drehachsen des Knickmasts nach Maßgabe eines mittels des Stellglieds (53) relativ zur augenblicklichen Position der Mastspitze (55) angezeigten Verstellwegs betätigenden rechnerunterstützten Koordinatengebers, wobei die Mastspitze (55) den räumlichen Bewegungen des Pendelelements (50) nachführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernsteuereinrichtung einen ersten, endschlauchfesten dreidimensionalen Inertialsensor (53) als Stellglied und einen zweiten, gestellfesten dreidimensionalen Inertialsensor (57) als Bezugsglied für die Bestimmung der momentanen gestellfesten Pendelelementkoordinaten aufweist, und dass der Koordinatengeber auf die von den beiden Inertialsensoren (53, 57) abgegebenen Ausgangsdaten unter Bildung von Ansteuersignalen für die Antriebsaggregate der Dreh- und Knickachsen anspricht.
Großmanipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Knickmast (20) als Betonverteilermast ausgebildet ist, und dass über die Mastarme (1, 2, 3, 4, 5) eine Betonförderleitung geführt ist, die an ihrem Ende in einen von der Mastspitze (55) aus nach unten hängenden, das Pendelelement (50) bildenden Endschlauch mündet.
Großmanipulator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Inertialsensoren (53, 57) eine der Anzahl Freiheitsgrade entsprechende Anzahl Kreiseleinheiten und/oder Graviationssensoren umfasst.
Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem über mindestens ein weiteres Stellglied (60+, 60–) betätigbaren Fördermengenregler für die Betonpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (60+, 60–) in dem endschlauchfesten Gehäuse (30) oder Sensorgürtel angeordnet und über eine Signalstrecke mit der Betonpumpe verbunden ist und eingangsseitig mit einem externen Betätigungsorgan (62, 64) berührungsfrei kommuniziert.
Großmanipulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (60+, 60–) mindestens zwei einer Fördermengensteigerung oder -reduzierung entsprechende Stelleingänge aufweist, die über eine Funkstrecke berührungslos betätigbar sind.
Großmanipulator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkstrecke mindestens einen RFID-Transponder (62, 64) als Auslöseorgan sowie einen pendelelement- oder endarmfesten RFID-Leseempfänger (44) umfasst.
Großmanipulator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine RFID-Transponder (62, 64) bei jedem Sendevorgang ein Identätits- und Grunddatenpaket über den RFID-Leseempfänger (44) an die Fernsteuereinrichtung überträgt.
Großmanipulator nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stelleingang ein RFID-Leseempfänger (44) zugeordnet ist.
Großmanipulator nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine RFID-Transponder (62, 64) in einem Arbeitshandschuh (66) eines Bedieners (51) integriert ist.
Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch ein Funkfernsteuergerät (80) mit mehreren, über eine Funkstrecke mit dem Mastantrieb und/oder dem Pumpantrieb kommunizierenden Steuereinheiten, wobei die Steuereinheiten des Funkfernsteuergeräts und die Stellglieder im pendelelemenffesten Gehäuse (30) oder Sensorgürtel wahlweise über ein Schaltelement vom Funkfernsteuergerät aus aktivierbar sind.
Großmanipulator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkfernsteuergerät (80) einen RFID-Transponder (62, 64) trägt, dessen Inhalt über einen im pendelelemenffesten Gehäuse oder Sensorgürtel angeordneten RFID-Leseempfänger (44) auslesbar und identifizierbar ist.
Großmanipulator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im pendelelemenffesten Gehäuse oder Sensorgürtel ein RFID-Transponder angeordnet ist, dessen Inhalt über einen im Fernsteuergerät (80) angeordneten RFID-Leseempfänger auslösbar und identifizierbar ist.
Fernsteuereinrichtung zur Fixierung am Endschlauch (50) einer einen Betonverteilermast (20) aufweisenden, vorzugsweise fahrbaren Betonpumpe mit einem Gehäuse (30), mindestens einem im Gehäuse angeordneten, als Neigungsgeber (52, 54) ausgebildeten Stellglied und einer auf Ausgangssignale des Stellglieds ansprechenden Auswerteelektronik (40), dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Gehäuses (30) zwei unter einem Winkel von 90° um eine Gehäuseachse gegeneinander abgewinkelte Neigungsgeber (52, 54) angeordnet sind, und dass das Gehäuse eine die Ausrichtung mindestens eines der Neigungsgeber innerhalb des Gehäuses anzeigende Markierung (47) aufweist.
Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsgeber (52, 54) an zwei um 90° gegeneinander abgewinkelten Aufnahmepartien (34, 36) einer im Inneren des Gehäuses (30) eingebetteten Tragplatte (38) angeordnet sind.
Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (38) eine weitere, die Auswerteelektronik (40) tragende Aufnahmepartie (42) aufweist, die vorzugsweise zwischen den die beiden Neigungsgeber (52, 54) tragenden Aufnahmepartien (34, 36) angeordnet und gegenüber diesen abgewinkelt ist.
Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die starre Tragplatte (38) mit ihren auf den Aufnahmepartien befindlichen Teilen (52, 54, 40) in das aus einem elastomeren Material ausgebildete Gehäuse (30) eingebettet ist.
Fernsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei einander abgewandten Enden des Gehäuses (30) Gurte (46) angeordnet oder angeformt sind, mit denen das Gehäuse (30) nach Art eines Sensorgürtels verdreh- und verschiebefest am Endschlauch (50) fixierbar ist.
Fernsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (47) als auf der Gehäuseoberfläche angeordnete Strichmarkierung ausgebildet ist.
Fernsteuereinrichtung zur Fixierung am Endschlauch (50) einer einen Betonverteilermast (20) aufweisenden, vorzugsweise fahrbaren Betonpumpe, mit einem Gehäuse (30) und mit mindestens einem im Gehäuse angeordneten, auf eine Auslenkung des Endschlauchs (50) ansprechenden Stellglied, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied als endschlauchfester, dreidimensionaler Inertialsensor (53) ausgebildet ist, und dass ein zweiter, gestellfester dreidimensionaler Inertialsensor (57) als Bezugsglied für die Bestimmung der momentanen gestellfesten Endschlauchkoordinaten vorgesehen ist.
Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Inertialsensoren (53, 57) eine der Anzahl Freiheitsgrade entsprechende Anzahl Kreiseleinheiten und/oder Gravitationssensoren umfasst.
Fernsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (30) ein weiteres Stellglied (60+, 60–) angeordnet ist, das eingangsseitig mit einem externen Betätigungsorgan (64) berührungsfrei kommuniziert.
Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (60+, 60–) mindestens zwei einer Fördermengensteigerung oder -reduzierung entsprechende Stelleingänge aufweist, die über eine Funkstrecke berührungslos betätigbar sind.
Fernsteuerungseinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkstrecke mindestens einen RFID-Transponder (62, 64) als Auslöseorgan sowie einen endarmfesten RFID-Leseempfänger (44) umfasst.
Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine RFID-Transponder (62, 64) bei jedem Sendevorgang ein Identitäts- und Grunddatenpaket über den RFID-Leseempfänger (44) überträgt.
Fernsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stelleingang ein RFID-Leseempfänger (44) zugeordnet ist.
Fernsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine RFID-Transponder (62, 64) in einem Arbeitshandschuh (66) eines Bedieners (51) integriert ist.
Fernsteuereinrichtung zur Fixierung am Endschlauch (50) einer einen Betonverteilermast (20) aufweisenden, vorzugsweise fahrbaren Betonpumpe mit einem Gehäuse (30), mindestens einem im Gehäuse angeordneten, als Neigungsgeber oder als dreidimensionaler Inertialsensor ausgebildeten Stellglied und einer auf Ausgangssignale des Stellglieds ansprechenden Auswerteelektronik (40), wobei das aus einem elastomeren Material ausgebildete Gehäuse an zwei einander abgewandten Enden mit Gurten (46) versehen ist, mit denen es nach Art eines Sensorgürtels verdreh- und verschiebefest an Endschläuchen mit unterschiedlichen Durchmessern fixierbar ist.
Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Gehäuseoberfläche eine vorzugsweise als Strichmarkierung ausgebildete Markierung (47) angeordnet ist.
Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurte (46) einen Verschluss (49) zum stufenweisen oder stufenlosen Verstellen des Gürteldurchmessers aufweisen.
Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (49) als Noppen-/Ösenverschlüsse ausgebildet ist.
Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss als Klettverschluss ausgebildet ist.