CN101292072A - 尤其用于大型机械手和移动式混凝土泵的作业杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及尤其用于大型机械手和移动式混凝土泵的作业杆。该作业杆(14)具有一个围绕机架(11)上的竖轴(13)可旋转的转台(21)、一个围绕水平的铰接轴(A)相对于转台(21)通过一个驱动器(22)可有限地回转的第一杆臂(1)和至少一个相对于相邻的杆臂通过配属的驱动器(23至25)沿着位移轴可纵向移动的和/或围绕水平的铰接轴(B，C，D)可回转的另外的杆臂(2，3，4)。还具有优选可遥控的借助配设于各个驱动器(22至25)的执行机构用于杆运动的控制装置。作为执行机构首先考虑控制阀，通过它们控制构成为液压缸的驱动器(22至25)。在至少一个杆臂、位移轴和/或铰接轴、竖轴(13)和/或驱动器(22至25)上设置一个用于测量行程或角度的传感器。控制装置具有一个对至少一个传感器的输出数据响应的安全程序。在底面和/或活塞杆一侧的至少一个由液压缸(22)构成的驱动器端部上设置压力或力传感器(42，44)，而安全程序包括一个对压力和力传感器输出数据响应的评价单元(56)。为了在折弯杆运动时能更好地利用运动学特性，所述安全程序包括一个用于接收解析地或以表格形式预先给定的数据段的数据存储器，该数据段包括依据对应于至少一个杆臂的行程或角度测量值而定的压力或力极限值。评价单元(56)具有一个比较器，它被供给所述压力或力传感器(42，44)的和相应行程或角度传感器(54)的输出数据或者由其推导出来的参数，用以实施与来自所述数据段的相应极限值数据的比较以及用以在低于或超过极限值数据时触发一个信号。

Description

尤其用于大型机械手和移动式混凝土泵的作业杆

本发明涉及一种在权利要求1和2前序部分中所述类型的作业杆。

已知的这种的作业杆主要包括一个围绕机架上的竖轴旋转的转台、一个围绕水平的铰接轴相对于转台通过一个驱动器可有限回转的第一杆臂和至少一个相对于相邻的杆臂通过配属的驱动器沿着位移轴可纵向移动的和/或围绕水平的铰接轴回转的另外的杆臂。为杆运动设置有一个优选遥控的控制装置，它具有配设于各驱动器的执行机构。此外具有至少一个用于行程和角度测量的传感器，它配设于杆臂中的至少一个、位移轴或铰接轴、竖轴和/或驱动器。此外在至少一个构成为液压缸的驱动器的底面一侧和/或活塞杆一侧的端部上设置压力或力传感器。在安全程序的评价单元中，在杆运动过程中对所述至少一个用于行程或角度测量的传感器及压力和力传感器的输出数据进行分析评价。

这种作业杆优选用于大型机械手、具有折弯杆和伸缩杆的自行式混凝土泵和移动式的伸缩输送设备。

混凝土泵通常通过操作员进行操纵，他通过遥控器不仅负责控制泵而且负责定位设置在折弯杆顶端上的终端软管。为此，操作员在注意工地现场条件的同时，在非具体结构的三维工作空间，通过附属的驱动器运动折弯杆，来操纵折弯杆的多个旋转自由度。为了在这个方面易于操作，已经有人提出过这样一种操纵装置(DE-A 4306127)，其中，折弯杆冗余的铰接轴在杆的旋转位置中独立于其旋转轴地通过遥控机构的唯一一个调整过程总体控制。这样操纵折弯杆的基本前提是位置调节装置，其中配设于各个杆臂、铰接轴和/或驱动器的用于测量行程和角度的传感器属于该位置调节装置。因为不能完全排除在这种不仅包括机械的、而且包括电子的和液压的部件的技术系统中发生故障，因此需要一种安全监控，它警示操作员并且可靠地干预功能过程。为此需要感应地识别并评价所产生的故障，目的是避免意外的错误和伤害。这种安全装置已经结合折弯杆内部的位置调节装置被投入使用(DE-A 10107107)，例如着眼于供给阀的接通状态、通过遥控的运行条件的存在和不存在、针对行程或角度的过调节偏差的出现或者这种调节偏差的速度提高以及对超量角速度作出响应。

本发明所针对的目标是，将安全监控扩展到考虑强度和稳定性的极限负荷监控。这个问题例如会在这样的折弯杆中产生，该折弯杆的杆臂在折叠状态按照顶置-成卷叠合(Ueberkopf-Rollfalter)的方式折叠。而顶置-成卷叠合确实具有杆组展开相对简单且迅捷的优点。与其它叠合方式不同，在行驶状态中以其第一杆臂靠放在行驶机架上的杆组能够围绕铰接轴A在第一象限中抬起并且从那里按第二象限旋转到作业区域中。这里，在展开时却产生了问题，此问题主要是基于：第一杆臂通过一液压缸操纵，其缸体铰接在杆臂上而其活塞杆铰接在转台的转向杠杆上。这意味着，液压缸在抬起第一杆臂时在活塞杆一侧以压力油加载，由于构成为环面的活塞面积较小，所以为了产生所需的作用力，就要求有相应高的压力。由此，可能会出现在活塞部位中活塞杆固定点处的强度问题。因为所有其余的杆组顶靠在第一杆臂上，出于强度的原因需要相应的展开策略方案，以便能使第一杆臂抬起。此外，由于几何方面的原因要考虑到：顶置-成卷叠合的臂组在折叠状态超出于司机室。在抬起时也必需首先释放臂组，为的是不与司机室发生碰撞。因此必需使其余臂组围绕铰接轴B旋转，而且要转一定的角度例如20°。然后才可以使第一杆臂在其余臂组还叠合着的情况下围绕A铰链抬起到约65°的极限角。在传统的系统中，在那里存在一个终端开关，它在运行状态出于强度和稳定性的原因负责保证不低于第一杆臂的极限角65°，而不管其余杆臂的位置如何。在其余臂组转出来时，出于相同的原因要考虑：使杆臂2无论如何都需要垂直地定向，这对应于相对臂1约155°的角位。在臂2上也存在一个终端开关，它负责保证杆臂2在最极端的情况下处于垂直。垂直位置例如通过一个设计为水银继电器的倾斜开关来控制。而上杆臂只通过结构上的限制措施来限制其回转范围。相应地，杆臂3也以180°的回转范围在臂2垂直竖立的情况下垂直地定向。

在使用给定的终端开关时，发现有这样的缺陷：A铰链在运行状态不能在65°角度下开动，这对于某些浇注混凝土任务被视为是障碍。相应地，对于B铰链也是这样，因为垂直位置对于浇注过程不总是理想位置。这些预定条件已经被证实是过于僵化的。它们没有完全发挥运动学的可能性，而是可望而不可及地限制了杆运动。

由此出发，本发明的目的是，给出一种结构设计原理，借此取消在操纵作业杆时的僵化限制并保证杆臂更灵活的操作和运行可能性。

为实现上述目的而提出了在权利要求1中给出的特征组合。由从属权利要求给出本发明的有利设计和改进方案。

按照本发明的解决方案源自这种构思，即，安全装置包括一个在作业杆内部用于连续地确定位置和力测量值的适合的传感装置，以及具有一个安全程序，它使所获得的测量值相互关联，而保持预先给定的用于系统的强度和/或稳定性的极限值的临界条件。另外，泵在最大可达到的泵压力方面的设计具有重要的作用。因为强度和稳定性的极限值主要取决于瞬间的杆配置并由此取决于各个杆臂的瞬间行程和角度测量值，故而可以在分析评价运动学特性的情况下以解析的形式或者作为表格预先给定对于安全监控必需的极限值。据此，本发明首先提出：安全程序包括一个带有解析地或以表格形式预先给定的数据段的数据存储器，所述数据段包括依据对应于至少一个杆臂的行程或角度测量值而定的压力或力极限值，并且，评价单元具有一个比较器，它被供给压力或力传感器的和相应行程或角度传感器的输出数据或者由其推导出来的参数，用以实施与来自所述数据段的相应极限值数据的比较以及用以在低于或超过极限值数据时触发一个信号。

按照本发明的一种有利的发展设计，行程传感器设置在相应的、构成为液压缸的杆臂驱动器上。对此，也可以选择使角度传感器设置在相应杆臂的铰接轴区域。

为了也可以附加地将稳定性引入到监控系统里面，这首先对于载有折弯杆的行驶机架的单边窄支撑是重要的，按照本发明的优选设计，建议：另一行程或角度传感器设置在驱动器上或转台的旋转轴上，并且附加地通过配设于转台的行程或角度测量值修正在安全程序的数据存储器中解析地或者以表格形式存储的包括压力或力极限值的数据段。

本发明的另一优选的设计规定：在杆臂上设置测地学的角度传感器，用于确定相应于各个杆臂的以地为基准的角度测量值。此外，还可以在转台和/或机架上设置另一测地学的角度传感器，用于测量至少一个相应于转台或机架的以地为基准的角度测量值。适宜地，在这种情况下，软件程序具有一个用于将以地为基准的、针对杆臂的角度测量值换算成各个杆臂的折弯角的坐标转换。

本发明的另一有利设计规定，至少一个执行机构响应于通过所述安全程序在超过极限数据时触发的信号，而实施安全运动或者安全停机。

按照本发明的另一优选改进方案，所述控制装置包括一个响应于行程或角度测量数据的用于杆运动的位置调节器。

本发明的另一有利设计规定，所述控制装置包括一个响应于与时间有关的行程或角度测量值和/或响应于压力或力测量值的用于布料杆的杆臂的缓冲器。

上文主要是借助于设计为顶置-成卷叠合的混凝土布料杆描述了本发明。本发明并不局限于这种实施方案，而是也可以用于其它结构形式的作业杆。对此，在下面举出几个例子：

-一种作业杆，在该作业杆中，第一杆臂借助构成为液压缸的驱动器相对于转台可回转约90°。除了设计为折弯杆和/或伸缩杆的混凝土布料杆以外，用于移动式输送装置的伸缩输送杆也属于此类作业杆。

-作业杆，其中，在第一杆臂的端部上，围绕一水平轴可回转地铰接一个由至少一个另外的杆臂组成的杆悬伸架。尤其是设计为折弯杆的混凝土布料杆属于此类作业杆。

-作业杆，其中，第一杆臂与多个伸缩式相互间可纵向移动的杆臂连接。主要是可伸缩的用于湿物和干物的输送装置属于此类作业杆。

-作业杆，其中，在可纵向移动的杆臂端部上，铰接至少一个由多个围绕水平轴相互间可回转的杆臂组成的杆悬伸架。主要是杆臂之一可伸缩的折弯杆属于此类作业杆。

-作业杆，其中，在至少一个杆臂上，与第一杆臂的转轴间隔距离地设置一个转向轮，通过它导引一根具有用于一活动荷载的承接机构的绳索，在绳索上设置一个压力或力传感器，其输出与安全程序的评价单元连接。在这种情况下，本发明能在加入悬挂于绳索上的荷载的条件下实现对作业杆的安全监控。

下面借助于附图详细描述本发明。附图中：

图1以侧视图示出一个自行式混凝土泵的折叠行驶状态，带有按照顶置-成卷叠合形式构成的作业杆，

图2a至d简示出具有传统的安全装置的顶置-成卷叠合的展开策略方案，

图3a示出一个顶置-成卷叠合的杆臂1的局部，具有用于确定外部转矩平衡的尺寸标注(分系统1)，

图3b为对应于图3a的视图，具有用于确定内部转矩平衡的尺寸标注(分系统2)，

图4示出杆臂1的液压缸剖视图，具有用于计算缸作用力的尺寸标注，

图5示出两个曲线图，涉及铰链A中的极限转矩(上面的曲线)和许用的缸作用力(下面的曲线)与杆臂1绕铰接轴A的旋转角的关系，

图6a示出顶置-成卷叠合的运行状态，在按照传统的安全标准的极限位置，

图6b和c示出按照图6a的顶置-成卷叠合，在按照本发明的安全标准的许用工作位置，

图7示出安全程序的流程图，

图8示出标准的混凝土布料杆的杆臂1的局部图，具有围绕铰接轴A 90°的最大折弯角，

图9示出自行式混凝土泵的布料杆的侧视图，具有可伸缩的杆臂1，

图10示出具有吊车功能的作业杆的局部侧视图，

图11a和b示出用于湿物或干物的输送装置的侧视图，具有转台和可伸缩的作业杆。

首先借助于在图1、2a至d和6a至c中所示的具有顶置-成卷叠合的自行式混凝土泵的实施例解释本发明。

在图1、2a至d和6a至c中所示的自行式混凝土泵10包括多轴的行驶机架11，具有一个司机室15、一个泥浆泵12以及一个围绕固定在车辆上的竖轴13可旋转的作业杆14，作为未示出的混凝土输送管的支架。通过混凝土输送管将在浇注混凝土期间连续加入到给料容器17里面的液态混凝土输送到离开车辆11停放位置的浇注位置。

所述作业杆14包括一个通过液压旋转驱动装置围绕竖轴13可旋转的转台21和一个在这个转台上可回转的折弯杆20，该折弯杆可以在变化的伸展半径和行驶机架11与浇注位置之间的高度差中连续地调整。所述折弯杆20在所示实施例中由四个相互铰接连接的杆臂1至4组成，它们可围绕相互平行的且与转台21的竖轴13成直角延伸的铰接轴A至D回转。由铰接轴A至D所构成的铰链的折弯角ε₁至ε₄(图2d)和其相互设置是这样彼此协调的，使得作业杆14以由图1所示的、多重折叠的相应节省空间的输送配置可放置在行驶机架11上。所述折弯杆20在附图所示的实施例中形成一个顶置-成卷叠合，其中，杆臂1在折叠状态直接放置在行驶机架11上并且其余杆臂2至4螺旋形地卷绕并且在卷绕状态向前伸出于司机室15。通过启动在图3和4以及6a至c所示的实施例中由双作用液压缸22至25构成的分别配设于铰接轴A至D的驱动器，可以使折弯杆20从其折叠的运输位置展开到其相互打开的工作位置(图2a至d)。只有在行驶机架11通过两个前面的和两个后面的支腿26、28支承在地面30上的时候，才能将折弯杆20相互打开。在狭窄的工地现场也能够通过支腿26、28实现单边窄支承，它们在折弯杆20展开时为了避免倾翻需要附加的安全措施。

在不同实施方案中示出的、由顶置-成卷叠合构成的折弯杆20具有这样的优点，即，可以使杆组的展开相对简单且迅捷地实现。与其它叠合方式不同，杆组能够围绕一个轴A抬起并且由第一象限旋转到在第二象限内的作业区域中。因为其余杆组整个靠放在杆臂1上，所以需要公知的在图2a至d中所示的展开策略方案，以便能使杆臂1抬起。这主要是由于其余臂组伸出于司机室15。因此，在抬起时必需首先使臂组按照图2a和b围绕铰接轴B以约ε₂＝10°至30°抬起，接着使臂1以相应角度ε₁抬起，由此在继续偏转时在这个部位不存在碰撞。为了避免过载，在其它杆臂按照图2c和2d打开之前，必需使臂1围绕铰接轴A按照图2c以角度ε₁＝65°抬起，同时使臂2以角度＞90°抬起。在运行状态，按传统的设计，杆臂1在角度ε₁＝65°时通过终端开关保险，而杆臂2在极端情况下可以置于其垂直位置(图2d)。该垂直位置通过一个倾斜开关保险。杆臂3在所示实施例中只以ε₃＝180°的可能性回转。因此杆臂3在杆臂2垂直竖立的情况下垂直指向上方。尤其是在图2d中示出的关于旋转角ε₁和ε₂的传统的极限限制在某些混凝土浇注任务中是有障碍的。另一方面，它们并不能完全发挥运动学的可能性，而是限制了回转角，在有些位置可望而不可及。

为了在操纵折弯杆时可以完全发挥运动学的可能性，除了要设计液压泵以提供最大泵压力之外，首先必需考虑在液压缸力传递位置上的强度和支承在地面30上的系统的稳定性。为了可以遵守在强度和稳定性方面的极限标准，需要适合的传感器，用以监控作用于液压缸22部位中的力和通过打开的折弯杆20作用于系统上的转矩。

强度标准主要涉及配设于铰接轴A的液压缸22，其缸体32在轴34处铰接在杆臂1上，而活塞杆36在轴38处铰接在转台21的转向杠杆50上。这意味着，杆臂1的缸体32在抬起时在活塞杆一侧以压力油加载。由于小的活塞面积，在那里为了产生抬起所需的缸作用力F_Zly而需要相应较高的压力。另一方面由于供使用的极限压力例如380bar只能提供一定的升力。由此在活塞37处的活塞杆36的固定点上可能产生强度问题。这个问题在打开过程中在上述意义上通过按照图2a至d的展开策略方案来应对。为了也在运行状态可以完全利用极限，按照本发明，通过压力传感器42、44来监控在活塞杆一侧和底面一侧的液压32端部上的压力p_S和p_B并在用于确定瞬间缸作用力的评价电路中进行分析评价：

$F_{\mathrm{Zyl}}=F_B-F_S=\frac{\mathrm{\π}}{4}{D_B}^2{p}_B-\frac{\mathrm{\π}}{4}({D_B}^2-{D_S}^2)\·p_S---\left(1\right)$

其中，F_B和F_S是底面一侧和活塞杆一侧上的力，p_B、p_S是底面一侧和活塞杆一侧上的压力，D_B是缸直径，而D_S是活塞杆直径。

缸作用力F_Zly由于强度的原因不能超过最大值F_max，它考虑的是：在活塞处的焊缝和在活塞和缸体中的弯曲力处于最大负荷下。通过将测得的和按照公式(1)计算的缸作用力F_Zly与预先给定的极限值进行比较，可以通过评价电路监控超过极限力并且触发相应的信号57。通过信号57例如可以中断折弯杆的操作。

另一极限限制是通过折弯杆作用于整个系统上的转矩M，它们可能影响稳定性。对于顶置-成卷叠合，这主要是在杆臂1台架位置的运行方式，此时，降到上述的安全角ε₁65°以下(图6a中的箭头70)和/或在该角度下杆臂2从其垂直位置偏转到台架位置(图6a中的箭头72)。这个问题主要是在单边窄支撑时出现，其中，折弯杆20围绕竖轴13进入到相对于车辆纵轴侧偏的工作位置。

对于确定转矩平衡所需的运动学部件在图3a中对于外部的分系统1用部件转台21、臂/臂组1和压杆52表示而对于内部的分系统2用部件转向杠杆50、压杆52和液压缸22表示。

在分系统1中，围绕杆臂1的铰接轴A的外部转矩平衡可以如下计算：

ΣM(Achse A)＝0

-F_DS·b+G_Arm·a＝0                     (2)

其中F_DS是作用于压杆52上的力，而G_Arm是臂组的重力，它作用于旋转点46上。距离a和b定义为离开铰接轴A的确定转矩的距离。

由公式(2)得出关系式

$F_{\mathrm{DS}}=\frac{G_{\mathrm{Arm}}\·a}{b}---\left(3\right)$

用于由转向杠杆50、压杆52和液压缸22组成的分系统2的内部转矩平衡由图3b关于转向杠杆50的旋转轴48给出如下：

ΣM(Achse 48)＝0

-F_DS·c+F_Zyl·d＝0(4)

其中F_DS是作用于压杆上的力，F_Zly是缸作用力，c和d是离开旋转轴48的相应距离。

由用于两个分系统1和2的公式(4)和(3)，能够推导出缸作用力F_Zly与臂组重力G_Arm和距离参数a至d的关系式：

$F_{\mathrm{Zyl}}=\frac{G_{\mathrm{Arm}}\·a\·c}{d\·b}---\left(5\right)$

如果考虑到距离变量a至d与杆臂1的折弯角ε₁的关系并且考虑到附加地由于强度的原因的最大许用缸作用力F_max，则得到对应于按照图5的曲线1的缸作用力F_Grenz(ε₁)(单位为kN)与臂转角(折弯角)ε₁关系的极限曲线。曲线2示出许用荷载转矩M_Grenz(ε₁)(单位为kNm)的极限曲线。许用的缸作用力范围在图表中以F表示并且许用的荷载转矩范围以M表示。在此要注意的是，处于水平的杆臂1对应于臂旋转角ε₁＝0°，而处于垂直的杆臂1对应于ε₁＝90°。

在下面的臂旋转角范围0°至10°产生一个相对于最大力F_max受限的极限范围F_Grenz，它由达到转向杠杆力的极限而得出。在10°至50°之间的水平范围是由理论上的最大许用缸作用力F_max确定的。相应地，在该水平范围中也产生相对于M_max受限的许用荷载转矩范围M_Grenz。对于50°以上的臂旋转角ε₁，缸作用力M_Grenz受到理论上的许用荷载转矩M_max的限制。

曲线1以表格形式作为用于缸作用力F_Grenz(ε₁)的极限值的数据段预先给定并且通过软件程序(图7)与测量值F_Zly比较，该测量值借助于压力传感器42、44在考虑公式(1)的条件下得出而且依据相应的角度测量值ε₁而定，它借助配设于铰接轴A的角度或行程传感器确定。角度测量值可以通过设置在铰接轴A上的角度传感器54确定。原则上，对此也可以使用一个与液压缸22的活塞杆36和缸体32连接的行程传感器，将行程数据相应地换算成角度数据。第三种可能方案是利用测地学的角度传感器，它与杆臂1连接并且其测量值可以换算成围绕铰接轴A的角度测量值。

按照本发明的安全装置也能由感应的测量值P_S、P_B、ε₁和由此推导出来的缸作用力F_Zly通过与在数据存储器中以表格形式寄存的按照图5的极限值F_Grenz(ε₁)进行比较

F_Zyl ≤F_Grenz(ε₁)(6)

来计算许用的臂配置，其比目前为止的系统更好地利用系统的运动学可能性。上述的极限值监控借助于图7以安全程序的流程图表示。在这方面的另一改进由此实现，即，还将用于其它杆臂尤其是杆臂2的相应的极限值表格和在这些杆臂区域中的相应的传感器计入到安全装置中。

作为另一方案，可以加入折弯杆20围绕竖轴13的旋转位置，它主要在单边窄支承的极限范围中导致更好地利用折弯杆的作业区域。

在图6a至c中，作为简单的例子表示了杆臂1和2在箭头70、72的方向上(图6a)所实现的回转范围的扩展，此扩展可以在考虑上述的极限值监控的情况下相对于传统的、以虚线(图6b，c)表示的极限角实现。

用于按照本发明的压力和角度值测量的传感器也在借助一个遥控器的只一个控制杆进行计算机控制的多臂折弯杆20操纵时(参见DE10107107A1)和在折弯杆的振荡缓冲时(参见DE 10046546A1)使用。因此，装设在系统中的传感装置可在系统控制和监控的不同范围中多重地使用。

上面已经借助于顶置-成卷叠合作为第一实施例详细解释了本发明。本发明的思想也能够转移到许多其它的应用场合。下面借助于在图8至11中所示的应用场合解释这一点。

在图8中示出了标准混凝土布料杆的局部，其围绕杆臂1的铰接轴A相对于转台21的旋转角ε₁为90°。用于确定转矩平衡必需的运动学部件在图8中仿照图3a和在那里给出的标记符号表示。对于转矩平衡按照下面的关系式给出：

G_Arm·a＝F_Zyl·b

$F_{\mathrm{Zyl}}=\frac{G_{\mathrm{Arm}}\·a}{b}---\left(7\right)$

如果考虑到距离变量a和b与杆臂1的旋转角ε₁的关系并且还考虑到基于强度原因的最大许用缸作用力F_max，则与上述的用于顶置-成卷叠合类似地得到缸作用力F_Grenz(ε₁)关于臂旋转角(折弯角)ε₁的极限曲线。此外还可给出用于许用荷载转矩M_Grenz(ε₁)的极限曲线。通过这些曲线，能够按照上述实施例实现杆运动时的稳定性监控。

在图9中所示的实施例涉及具有混凝土布料杆的自行式混凝土泵10，其杆臂1以围绕转台21的铰接轴A的旋转角ε₁回转。该杆臂1有多个相互间可伸缩的杆段1a至1f组成，在其端部上连接具有多个其它杆臂2、3、4、5的折弯杆悬伸架。

对于稳定性监控重要的围绕杆臂1的铰接轴A的转矩平衡在这里也适用公式(7)。

如果考虑到距离变量a和b与杆臂1的折弯角ε₁的关系和与其余杆臂位置的关系并且考虑到附加地基于强度原因的最大许用缸作用力F_max的关系，则得到与图5类似的缸作用力F_Zly与臂旋转角ε₁关系的极限曲线。

在图10中示出的实施例表示例如混凝土泵的作业杆14的局部，它同时作为吊车起到提升荷载的作用。为此，在那里与杆臂1的铰接轴A间隔距离b设置一个转向轮80，通过它导引一个具有用于一活动荷载的承接机构84的绳索82。此外在绳索82上还设置一个用于确定重力G_Last的力传感器86，其输出与安全程序的评价单元连接。通过这个系统如下计算围绕杆臂1的铰接轴A的转矩平衡：

F_Zyl·c＝G_Arm·a+G_Last·b

$F_{\mathrm{Zyl}}=\frac{G_{\mathrm{Arm}}\·a{+G}_{\mathrm{Last}}\·b}{c}---\left(8\right)$

如果考虑到距离变量a、b和c与杆臂1的角度ε₁的关系和与其余杆臂位置的关系并且考虑到附加地基于强度原因的最大许用缸作用力F_max的关系，则在这里也得到用于缸作用力F_Grenz(ε₁)的极限曲线，它能够实现稳定性监控。

在图11a和b中示出的实施例涉及一种移动式的带输送装置90，它具有铰接在转台21上并带有相互间可伸缩的杆臂1a至1d的作业杆14。该作业杆14可以围绕铰接轴A借助于构成为液压缸22的驱动器以角度ε₁回转。

为了确定转矩平衡，要考虑在图11b中标注的尺寸和力。由此计算对应于平衡条件的等式(7)。如果考虑到距离变量a和b与杆14的折弯角ε₁和与杆臂1a至1d的位置的关系并且还考虑到基于强度原因的最大许用缸作用力F_max，则得到用于缸作用力F_Grenz(ε₁)的对应于图5曲线1的极限曲线。该曲线以表格的形式作为缸作用力极限值的数据段预先给定并且通过对应于图7的软件程序与测量值F_Zly进行比较。

由此，对于所有的实施例可以确定出作业杆14的许用的臂配置，其对应于按照等式(6)的安全标准。

可概括如下：本发明涉及一种尤其用于大型机械手和混凝土泵的作业杆。该作业杆14具有一个围绕机架11上的竖轴13可旋转的转台21、一个围绕水平的铰接轴A相对于转台21通过一个驱动器22可有限地回转的第一杆臂1和至少一个相对于相邻的杆臂通过配属的驱动器23至25沿着位移轴可纵向移动的和/或围绕水平的铰接轴B、C、D可回转的另外的杆臂2、3、4。还具有优选可遥控的借助配设于各个驱动器22至25的执行机构用于杆运动的控制装置。作为执行机构首先考虑控制阀，通过它们控制构成为液压缸的驱动器22至25。在至少一个杆臂、位移轴和/或铰接轴、竖轴13和/或驱动器22至25上设置一个用于测量行程或角度的传感器。控制装置具有一个对至少一个传感器的输出数据响应的安全程序。在底面和/或活塞杆一侧的至少一个由液压缸22构成的驱动器端部上设置压力或力传感器42、44，而安全程序包括一个对压力和力传感器输出数据响应的评价单元56。为了在折弯杆运动时能更好地利用运动学特性，所述安全程序包括一个用于接收解析地或以表格形式预先给定的数据段的数据存储器，所述数据段包括依据对应于至少一个杆臂的行程或角度测量值而定的压力或力极限值。该评价单元56具有一个比较器，它被供给所述压力或力传感器42、44的和相应行程或角度传感器54的输出数据或者由其推导出来的参数，用以实施与来自所述数据段的相应极限值数据的比较以及用以在低于或超过极限值数据时触发一个信号。

Claims (18)

1.作业杆，具有一个围绕机架(11)上的竖轴(13)可旋转的转台(21)；具有至少三个杆臂(1，2，3，4)，它们分别围绕水平的、相互平行的铰接轴(A，B，C，D)相对于转台(21)或相邻的杆臂通过各一个驱动器(22至25)可有限地回转；具有优选可遥控的借助配设于各个驱动器(22至25)的执行机构用于杆运动的控制装置；具有至少一个用于测量行程或角度的传感器，它配设于杆臂(1，2，3，4)中的至少一个、铰接轴(A，B，C，D)、竖轴(13)和/或驱动器(22至25)，其中，所述控制装置具有一个对所述至少一个传感器的输出数据响应的安全程序，以及，在至少一个构成为液压缸的驱动器的底面和/或活塞杆一侧的端部上设置压力或力传感器(42，44)，并且所述安全程序包括一个对所述压力和力传感器的输出数据响应的评价单元(56)，其特征在于，所述安全程序包括一个用于接收解析地或以表格形式预先给定的数据段的数据存储器，该数据段包括依据对应于至少一个杆臂的行程或角度测量值(ε₁)而定的压力或力极限值(F_Grenz)；并且，所述评价单元(56)具有一个比较器，它被供给所述压力或力传感器(42，44)的和相应行程或角度传感器(54)的输出数据或者由其推导出来的参数(F_Zyl)，用以实施与来自所述数据段的相应极限值数据(F_Grenz)的比较以及用以在低于或超过极限值数据时触发一个信号(57)。

2.作业杆，具有一个围绕机架(11)上的竖轴(13)可旋转的转台(21)；具有一个围绕水平的铰接轴(A)相对于转台(21)通过一个驱动器可有限地回转的第一杆臂(1)；具有至少一个相对于各自相邻的杆臂通过配属的驱动器沿着位移轴可纵向移动的和/或围绕水平的铰接轴(B，C，D)可回转的另外的杆臂(2，3，4)；具有优选可遥控的借助配设于各个驱动器的执行机构用于杆运动的控制装置；具有至少一个用于测量行程或角度的传感器，它配设于杆臂中的至少一个、位移轴和/或铰接轴、竖轴(13)和/或驱动器，其中，所述控制装置具有一个对所述至少一个传感器的输出数据响应的安全程序，以及，在至少一个构成为液压缸的驱动器的底面和/或活塞杆一侧的端部上设置压力或力传感器，并且所述安全程序包括一个对压力和力传感器的输出数据响应的评价单元(56)，其特征在于，所述安全程序包括一个用于接收解析地或以表格形式预先给定的数据段的数据存储器，该数据段包括依据对应于至少一个杆臂的行程或角度测量值(ε₁)而定的压力或力极限值(F_Grenz)；并且，所述评价单元(56)具有一个比较器，它被供给所述压力或力传感器(42，44)的和相应行程或角度传感器(54)的输出数据或者由其推导出来的参数(F_Zyl)，用以实施与来自所述数据段的相应极限值数据(F_Grenz)的比较以及用以在低于或超过极限值数据时触发一个信号(57)。

3.如权利要求2所述的作业杆，其特征在于，所述第一杆臂(1)借助构成为液压缸的驱动器(22)相对于转台(21)可回转约90°。

4.如权利要求2或3所述的作业杆，其特征在于，在所述第一杆臂(1)的端部上，围绕一个水平铰接轴(B，C，D)可回转地铰接一个由至少一个另外的杆臂(2，3，4)组成的杆悬伸架。

5.如权利要求2所述的作业杆，其特征在于，所述第一杆臂(1)与多个可相互间伸缩式纵向移动的杆臂(1a至1f)连接。

6.如权利要求5所述的作业杆，其特征在于，在最后的那个可纵向移动的杆臂(1f)的端部上铰接至少一个由多个围绕水平的铰接轴(B至E)相互间可回转的杆臂(2至5)组成的杆悬伸架。

7.如权利要求1至6中任一项所述的作业杆，其特征在于，在至少一个杆臂上，与第一杆臂(1)的铰接轴(A)间隔距离地设置一个转向轮(80)，通过它导引一根具有用于一活动荷载的承接机构(84)的绳索(82)，并且在该绳索(82)上设置一个压力或力传感器(86)，其输出与安全程序的评价单元(56)连接。

8.如权利要求1至7中任一项所述的作业杆，其特征在于，至少一个角度传感器(54)设置在相应的杆臂(1)的铰接轴(A)上。

9.如权利要求1至7中任一项所述的作业杆，其特征在于，至少一个行程传感器设置在杆臂(1至4)的构成为液压缸(22至25)的相应驱动器上。

10.如权利要求1至9中任一项所述的作业杆，其特征在于，在驱动器上或者在转台(21)的竖轴(13)区域设置另一行程或角度传感器，并且附加地通过配设于转台的行程或角度测量值修正在安全程序的数据存储器中解析地或者以表格形式存储的包括压力或力极限值(F_Grenz)的数据段。

11.如权利要求1至10中任一项所述的作业杆，其特征在于，至少一个执行机构响应于通过所述安全程序在超过极限数据时触发的信号，而实施安全运动或者安全停机。

12.如权利要求1至11中任一项所述的作业杆，其特征在于，所述控制装置包括一个响应于行程或角度测量数据的用于杆运动的位置调节器。

13.如权利要求1至12中任一项所述的作业杆，其特征在于，在至少一个杆臂上设置一个测地学的角度传感器，用以实施针对杆臂的行程或角度测量。

14.如权利要求13所述的作业杆，其特征在于，附加地设有一个设置在转台(21)上的测地学的角度传感器，用以测量相应于转台的以地为基准的角度测量值。

15.如权利要求13或14所述的作业杆，其特征在于，附加地设有至少一个设置在机架(11)上的测地学的角度传感器，用于测量至少一个相应于机架的以地为基准的角度测量值。

16.如权利要求13至15中任一项所述的作业杆，其特征在于，所述测地学的角度传感器设计成响应于地心引力的倾斜角传感器。

17.如权利要求13至16中任一项所述的作业杆，其特征在于，所述控制装置具有一个用于将以地为基准的针对杆臂的角度测量值换算成折弯角(ε_i)的软件程序。

18.如权利要求1至17中任一项所述的作业杆，其特征在于，所述控制装置包括一个响应于与时间有关的行程或角度测量值和/或响应于压力或力测量值的用于布料杆的杆臂的缓冲器。

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