CN103635644A - 可进行转动角度测量的用于传送稠密物质、特别是混凝土的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于传送稠密物质、特别是混凝土的装置包括：稠密物质泵；从泵引出的供给管路；机械手，所述机械手接收供给管路，且包括至少一个机械手臂，而且设置在转向盘上，所述转向盘优选设有转环，所述转向盘能够通过驱动装置、特别是布置有传动机构的液压马达转动以用于机械手的角度定向，且转向盘优选能够通过作用在转向盘的转环上的传动齿轮转动；以及测量装置，其包括用于测量转向盘的转动角度的转动角度传感器，转向盘的转动角度通过直接测量驱动装置的或设置在马达与转向盘之间的传动机构的转动角度进行测量。

Description

可进行转动角度测量的用于传送稠密物质、特别是混凝土的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的装置以及一种根据权利要求11的前序部分的方法。

本发明涉及混凝土泵、特别是车载式混凝土泵，但它并不局限于传送混凝土，而是总体上也适用于任何类型的稠密物质、即泥浆。

背景技术

对于地上建筑施工以及对于地下建筑施工，使用各种类型和各种额定功率的混凝土泵来放出混凝土，所述混凝土通过搅拌车辆现场输出，以形成墙壁、顶板和类似物。从而，静止混凝土泵以及移动式混凝土泵、特别是所谓的车载式混凝土泵目前在使用。在车载式混凝土泵的情况下，泵设置在车的框架或车架上且从设置在车辆处的充填漏斗吸混凝土，其中，混凝土通过引出的供给导管以受控的方式放出到建筑施工现场。这种类型的车载式混凝土泵通常包括机械手，所述机械手由彼此连接的多个机械手臂构成，所述多个机械手臂可以节省空间的枢转合拢，以用于行驶操作，使得机械手的机械手臂或多或少平行、但折叠在一起设在框架或车架上的紧密空间中，以便容易地进行路面运输。这些机械手通过枢转连接结构支撑在转向盘上，所述转向盘可绕着其竖直轴线转动地支撑在车辆框架处，特别是固定在车辆上的机械手组件处。通过具有以可枢转的方式连接的转向机械手的转向盘，机械手可通过伸展机械手臂伸出，且可绕着转向盘的转动轴线转动或转向360°。从而，一旦车辆被定位，非常大的区域可被供给混凝土。

由于或多或少延伸的机械手还可随意地绕着转向盘轴线转动、从而也可调节到从车辆侧向延伸出的位置，相应的枢转力矩可施加在混凝土车辆上。这些车辆设有可侧向伸展的支撑件，以便为车辆提供安全支撑来防止倾翻。然而，这些支撑件是相当关键重要的，且根据机械手的长度，需要相应能够地调整的支撑件。因此，根据机械手相对于车辆的伸展位置以及车载式混凝土泵的重心，需要支撑元件的相应的伸展位置。这在现场是困难的，因为在建筑施工地通常提供的条件会严重限制支撑元件的位置，从而，根据建筑施工地或车辆的位置，支撑元件可完全在一侧展开且在另一侧不能展开或仅可部分展开。一旦由展开的机械手引起的倾翻力矩不能由支撑基部接收，车辆会翻倒。显然，不能由混凝土输送车辆的驾驶员现场确定从机械手的那个回转或展开位置车辆会发生翻倒，以相应地展开支撑基部。因此，泵、特别是车载式混凝土泵被构造有这样的系统，所述系统还捕获和处理转环的精确位置以及机械手的展开情况，以便能够在任何时刻采取合适的安全防范。

在现有实施例中，停止开关用于转动角度确定，所述停止开关安装在转向盘的转环的外圆周上。对该实施例不利的是，仅系统的终端位置被探测。而且，该系统没有提供防止失效的冗余度。然而，特别地，该系统不适合于测量转环的多个中间位置，因为这需要大量的停止开关。然而，这使得构件的布线非常复杂，且会引起整个组件复杂。

在另一现有系统中，转环的位置通过设置在外周上的两个转动角度传感器捕获，其中，转动角度传感器分别设有单独的驱动装置和连接在它们之间的传动机构。尽管这可以可靠地测量转环的任何位置、从而也为该系统提供了所需的冗余度，但这需要高的制造复杂性。此外，这些转动角度传感器相当庞大且具有相当高的重量，这对于整个机机器的轻重量构造是不利的。因此，该系统总体上相当昂贵。

发明内容

因此，本发明的目的是提供便于以简单、可靠的方式精确地确定上面设有机械手的转向盘的角度位置的一种方法和一种装置。此外，应提供冗余度，且结构必须以节省空间和重量方式提供。

根据本发明，上述目的通过具有包括在权利要求1的特征部分中的特征的装置实现。上述目的还通过具有包括在权利要求11的特征部分中的特征的方法实现，其中，本发明和本方法的有利实施例的特征在于从属权利要求中的特征。

根据本发明，用于驱动转向盘的驱动装置的输出轴或连接到输出轴的传动机构的轴的、但不是转环的回转被捕获。因此，可使用简单的传感器，有利地是两个或四个传感器，这不是限制性的，其中，被触发的脉冲信号可以简单的方式计数。当使用两个传感器时，这便于确定转动方向、进而便于确定驱动轴的回转的方向以及转动角度和转动角度本身。根据转动方向，执行增大的计数或减小的计数。通过这些计数脉冲，包括相应的转动方向在内的转环的精确位置可通过处理单元考虑特殊的驱动装置几何特征、特别是降速传动机构和在与转向盘处的转环相互作用的传动机构的驱动齿轮的几何特征来确定。

因此，根据本发明的角度测量系统使用了无论如何均会提供的驱动装置，所述驱动装置通常由液压驱动装置或液压马达形成，在该位置处设有传动机构，所述传动机构的驱动齿轮啮合转向盘的转环。有利地，脉冲产生通过凸轮盘提供，所述凸轮盘不可转动地固定在驱动轴或传动轴、特别是传动输出轴上，且所述凸轮盘的感测凸轮此时通过绕着凸轮盘设置的传感器捕获。因此，可提供简单的脉冲计数，所述脉冲计数根据转动方向增大地或减小地计数。因此，可使用在市场上可低成本地获得的传感器、特别是数字传感器。因此，由该系统产生的附加的复杂性仅由必须被附加地装在凸缘上的凸轮盘和可以小的结构使用的传感器引起。

有利地，具有两个感测凸轮的凸轮盘用在一个具有两个传感器的实施例中，其中，在一个有利的实施例中，感测凸轮由凸轮盘的径向侧部或肩部形成。通过这些侧部，传感器被触发，且相应的脉冲信号被产生，所述脉冲信号提供给合适的处理单元。因此，可使用两个传感器捕获相应的转动方向（即向前或向后）以及捕获相应的转动角度值。转动角度通过简单地与由传动机构几何特征引起的分辨率或参数相乘确定。脉冲相乘总体上提供了非常精细的分辨率，这便于精确和灵敏的转动角度确定。

在一个有利的实施例中，使用四个传感器，所述四个传感器优选绕着凸轮盘以90°的错开角度设置。这种类型的测量系统具有的优点在于，当一个传感器失效时，转动方向以及转动角度值通过脉冲探测，因此，当一个传感器失效时，连续的转动角度确定被提供。因此，提供了多个传感器的合理性的相互监测。

根据本发明的方法的特征在于，计数通过凸轮盘的侧部引起的触发脉冲，其中，在多个传感器的情况下根据转动方向以增大的方向或减小的方向执行计数，使得对于任何量的转向盘的转动均可确定精确的转动角度位置。本发明特别适合于包括具有多个机械手臂的机械手的车载式混凝土泵，但也适合于具有转向盘和机械手臂的静止混凝土泵。

转动角度确定可通过使用处理单元以简单的方式提供，所述处理单元包括用于计数脉冲的计算装置和乘法器，所述乘法器可根据转动角度驱动装置的特殊的几何特征将计数值转换为相应的转动角度值，该几何特征由降速传动机构和驱动齿轮与具有相应的分辨率的转环之间的比例产生。在机械手保持器中的机械手的非工作位置有利地用作相应的参考点，在所述非工作位置，机械手通常设置在车辆的纵向方向上且储存在机械手支撑件中。测量系统可以以简单的方式集成到现有的车辆中，且提供了有助于精确的位置确定的一致的计数。因此，本发明的特征在于，简单和可靠的结构。由于传统传感器可容易地用作所述传感器，由于该附加措施导致的成本增加非常小。这是有利的，因为所述捕获直接通过现有的驱动装置和传动机构执行。

附图说明

下面，将参看附图描述本发明的多个实施例，附图包括：

图1示出了一个优选实施例中的车载式混凝土泵的侧视图；

图2示出了具有倾斜的机械手的图1示出的车辆的侧视图；

图3示出了图2的车辆的顶视图；

图4示出了根据本发明的测量装置的测量盘的示意性顶视图；

图5示出了根据图4的测量装置的用于顺时针转动的开关状态的图；

图6示出了根据图4的凸轮盘的类似顶视图；

图7示出了根据图6的用于逆时针转动的测量装置的开关状态的图；

图8示出了测量装置的示意性简图。

具体实施方式

图1示出了所谓的车载式混凝土泵，图中仅示出了车载式混凝土泵的与理解本发明相关的构件。这种类型的车载式混凝土泵在现有技术中通常是已知的，且特征在于它们安装在车上。

在图中，车载式混凝土泵总体上以附图标记1表示，其中，安装在车辆框架上的混凝土泵以附图标记2表示，且包括也设置在框架上的转向盘3，其中，转向盘可在各种角度位置绕着其中心轴线4转动，且车载式混凝土泵还包括机械手5，所述机械手5包括多个机械手臂。混凝土供给管路6安装在机械手5上。

从图2显见，机械手5通过枢转联接机构在6a处支撑在转向盘上，使得机械手5可从图1中的其非工作位置移位到图2中示出的枢转位置，其中，枢转运动以箭头K示出。

对于图1-3示出的车载式混凝土泵的混凝土泵操作，混凝土通常通过活动搅拌器灌注到设置在车辆框架的后端处的充填漏斗7中，其中，混凝土被泵2以定时的方式吸入和移动到供给导管6中。

为了放出混凝土，机械手5被伸展，从而，通过展开以可枢转的方式支撑在彼此上的机械手臂，使得混凝土通过图中未示出但现有技术中众所周知的输出嘴在导管的端部处放出。作为机械手5的枢转运动和展开运动以及机械手通过转向盘绕着盘轴线4的转动的结果，混凝土可通过车辆在非常宽的范围内的任何位置处放出。这种类型的车载式混凝土泵特别适用于形成多层楼房中的混凝土房顶，这仅是多种应用中的一个而已。为了操作，在机械手5伸展时需要车辆可靠地站立。为此，通常设有前、后支撑件8和9，所述支撑件特别是显见于图3的展开位置。图3示出了仅位于车辆的一侧的支撑件8和9，但在车辆的相反侧也可提供相应的支撑件，且可根据需要扩展。

根据机械手5的臂伸出有多远，显著的枢转力矩被给予车辆，使得它不仅对于确定机械手5的臂伸长、而且对于确定支撑机械手5的转环的精确位置都是关键的。

转向盘3的转动、进而支撑在转向盘3上的机械手5的转动通过本领域众所周知的驱动装置和传动机构执行，所述驱动装置和传动机构在图8的简图中被示意性示出。

在图8中，用于转向盘3的驱动装置以附图标记12表示，其中，它通常是液压马达。马达12的输出轴以附图标记14表示。马达12的输出轴通到传动机构，为了清楚起见，仅传动机构的设置在传动机构输出轴上的齿轮15在图8中被示出，其中，齿轮的齿仅被示出。齿轮15与设置在转向盘3处的转环16相互作用，所述转环仅被示意性示出，且被构造成绕着转向盘3沿圆周方向延伸，而且设有相应的齿16a，所述齿16a为了清楚起见在图8中仅被部分示出。齿轮15通过任何方式与转向盘3的转环16的齿相互作用，以驱动转向盘3转动。

从图8可清楚地看出，凸轮盘设置在马达轴14上，所述凸轮盘在图4和6的顶视图中可见，其中，凸轮盘随轴14转动。凸轮盘也可设置在传动机构轴中的一个上。传感器或接近开关18绕着凸轮盘17聚集，其中，在图8中仅提供了在该实施例中提供的传感器18中的两个。传感器扫描设有相应的扫描凸轮的凸轮盘的圆周。一旦扫描凸轮经过传感器，会在传感器18中产生脉冲，这提供通过导体19到图中被示为方块的处理单元20的相应的脉冲信号。关于从图8不显见的第二传感器18，示出了第二信号导体21。

从图4和6显见凸轮盘的一个实施例。因此，扫描凸轮通过径向延伸的肩部23和24形成在该凸轮盘处，所诉肩部彼此相错180°的角度。在该实施例中，成径向肩部23和24的形式的两个扫描凸轮被示出，所述两个扫描凸轮与两个传感器18和26相互作用。如图4和6所示，传感器18和26彼此相错90°设置，且径向朝向凸轮盘的中心27定向。凸轮盘的中心与轴的轴线一致。显然，凸轮盘以与驱动轴14相同的速度被驱动，从而具有相同的速度。还显见，径向肩部23和24不同地定向，其中，在图4中的转动箭头示出的顺时针转动方向上，径向肩部23代表前肩部，径向肩部24代表尾肩部。相应地，提供了不同的移位信号，其中，在图5中，径向肩部23提供以“高”表示的移位信号，径向肩部24提供以“低”表示的移位信号。

因此，典型的传感器用于所述传感器，特别是数字式传感器。所述传感器可被构造为感应式或电容式传感器。

当沿顺时针方向转动凸轮盘时，一旦径向肩部或扫描凸轮经过在根据图5的开关图中代表轨迹2的传感器26，给出开关脉冲“高”。这产生相应的开关状态，所述开关状态在零度的角度位置以向上的箭头示出。一旦径向肩部向前移动了90°，肩部23就移动到被构造为轨迹1的传感器18的面前，使得在根据图5的开关图中在转动90°之后为轨迹1提供了开关脉冲“高”，这从根据图5的图中的箭头方向和轨迹1显见。对于转动了180°，尾肩部24达到传感器26，使得在轨迹2中再次产生开关脉冲，即，在图5中的180°的角度处通过向下的箭头示出的开关脉冲“低”。对于凸轮盘沿图4中的顺时针方向的转动，这产生了用于根据图5的开关的状态图。

当转动方向如图6显见的那样变化时，这对于相同结构的测量装置会如图7显见的那样产生开关图。根据图4的转动方向以及根据图6的转动方向从而产生四个不同的脉冲形状，其中，脉冲形状随转动方向的不同而不同，这可从根据图5和7的状态图的对比显见。

在该状态图中，从图5显见的是，对于脉冲1、2、3和4，每个脉冲，脉冲的累加1计数，对于根据图6的相反的转动，对于脉冲5、6、7和8，每个脉冲，相应地减小1。如图8所示，这种累加的脉冲数送到处理单元20中，在处理单元20那里，从而根据脉冲和转动方向提供向上或向下的这种计数。

在处理单元中，根据转向盘驱动装置的几何特征，当前角度值通过将该计数值与分辨率相乘而被计算，所述分辨率是传动机构数据、即传动机构的传动比（即根据图8的与转环啮合的齿轮15的齿数以及转环的齿数产生转动组件的传动比）的函数。由此可计算总传动比和进而的传动机构驱动装置的每圈转动的机械分辨率。在一个在此仅以示例的方式记载的实际实施例中，传动机构驱动装置的每圈转动的0.433°的分辨率基于该传动机构几何特征实现。基于脉冲四倍化，基于图4-7示出的每一测量产生每脉冲0.109°的分辨率。

显见的是，在机械手根据图1的图示延伸成与车辆的纵向轴线对齐的机械手的非工作位置，产生用于预先调节角度值的参考点。当带有处于非工作位置的机械手的车辆移动到混凝土必须放出的建筑施工地点时，一旦转向盘以顺时针方向或逆时针方向转动时，即当它相应地转动时，开始以零计数（从参考点开始）。从而，可省去在开关位置处对停止开关的复杂调节。

在此处未示出的一个实施例中，有利地使用绕着凸轮盘彼此相错90°的四个传感器代替两个传感器。该实施例具有增大安全的益处。因此，当其中一个传感器失效时，这将产较低的分辨率水平，但转动方向以及转动角度被探测和计数。这意味着脉冲计数继续，但相对于角度值以较低的分辨率继续。还可以看出，传感器失效之后可容易地替换。从而，安全水平可相应地增大而不会带来大的复杂性。

此外，肯定的是，可使用四个以上的传感器，其中，相应的凸轮盘结构提供了在没有动力失衡的情况下构造凸轮盘。

因此，所述测量配置产生清楚的脉冲计数，其中，在任何时间点对于每个转向盘位置，根据相应的传动机构几何特征的简单的乘法产生精确的转动角度值。对于这些测量装置，在典型的结构中可使用非常经济的传感器，使得测量装置的成本相当低。而且，在任何时刻提供了冗余度。有利地，脉冲顺序通过所述的测量装置被明确地定义，这意味着，对于向左的转动，脉冲始终以1、2、3、4、然后为1等的顺序产生。在相反的转动方向上，该顺序始终是5、6、7、8、然后为5的顺序。因此，对于相反的转动方向，该顺序也是明确的。这意味着，对于相反的情况，脉冲2必须跟在脉冲1之后，在2之后是3，依次类推。

这从以下给出的表1显见，该表1提供了根据图4-7的测量装置的开关状态。

表1

当对于检测来说重要的数据永久地存储在系统中时，还可在关断状态以外探测系统是否正确地操作。

当在基于图4和6示出的实施例的具有两个传感器的测量装置的实施例中有一个传感器失效时，计数器不再改变其值（+1,-1,…）。当移动方向已知时（例如，在电控制的情况下），可利用哪一个错误的图探测哪一个传感器已经失效，但计数值此时变得不准确，即，分辨率大约下降一半。

与根据图4和6的两个传感器相比，当在凸轮盘处使用四个传感器时，配置可相互监测真实性的两个独立计数器。从在一种配置中具有四个传感器的上述实施例获得的脉冲列于下面给出的表2中，在该配置中，传感器彼此相错90°的角度。

表2

本发明当然不限于车载式混凝土泵，而是也可适用于被配置有用于支撑机械手的转向盘的静止混凝土泵。

Claims (14)

1.一种用于传送稠密物质、特别是混凝土的装置，包括：

稠密物质泵；

从泵引出的供给管路（6）；

机械手（5），所述机械手（5）接收供给管路（6），且包括至少一个机械手臂，而且设置在转向盘（3）上，所述转向盘（3）优选设有转环，其中，所述转向盘能够通过驱动装置、特别是布置有传动机构的液压马达（12）转动以用于机械手（5）的角度定向，且转向盘（3）优选能够通过作用在转向盘（3）的转环（16）上的传动齿轮（15）转动；以及

测量装置，其包括用于测量转向盘（3）的转动角度的转动角度传感器（18，26），

其特征在于，

转向盘（3）的转动角度通过直接测量驱动装置（12）的或设置在马达与转向盘（3）之间的传动机构的转动角度进行测量。

2.如权利要求1所述的装置，

其特征在于，

驱动装置（12）的传动输入轴（14）或传动机构的输出轴被选择用于转动角度测量。

3.如权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，

转动角度测量装置是设置在驱动轴（14）上或传动轴上的凸轮盘（17），

其中，凸轮盘包括至少两个扫描凸轮和扫描凸轮盘（17）的扫描凸轮的至少两个传感器（18，26）。

4.如权利要求1-3中任一所述的装置，

其特征在于，

扫描凸轮彼此相错均匀角度地设置在凸轮盘（17）上，以及

其中，传感器（18，26）以适配于扫描凸轮的相错角度的均匀相错角度的方式绕着凸轮盘（17）设置。

5.如权利要求4所述的装置，

其特征在于，

凸轮盘（17）包括彼此相错180°的两个扫描凸轮，以及

其中，测量装置包括以彼此相错90°的角度设置的两个传感器（18，26），或

其中，凸轮盘（17）包括彼此相错90°的四个扫描凸轮，四个传感器被设置用于扫描凸轮盘（17），所述传感器绕着凸轮盘以45°的相错角度设置。

6.如权利要求3-5中任一所述的装置，

其特征在于，

用于传感器的扫描凸轮通过凸轮盘（17）的径向肩部形成，所述径向肩部形成用于触发传感器的侧部。

7.如权利要求3-6中任一所述的装置，

其特征在于，

传感器是感应式或电容式传感器，优选是数字操作式传感器。

8.如前面权利要求中任一所述的装置，

其特征在于，

传感器测量凸轮盘的方向和转动角度。

9.如前面权利要求中任一所述的装置，

其特征在于，

所述装置包括处理单元（20），所述处理单元（20）设有计算装置，且基于相应的转动方向增大或减小地对传感器（18，26）的累加脉冲信号进行计数，而且基于所提供的转向盘的转动驱动装置的几何特征确定转环（16）的角度位置、进而确定转向盘（3）的角度位置。

10.如前面权利要求中任一所述的装置，

其特征在于，

所述装置由车载式混凝土泵形成。

11.一种用于确定用于供送稠密物质、特别是混凝土的装置的机械手（5）的转动角度的方法，

其中，特别是根据前面权利要求中任一所述，机械手设置在转向盘（3）上，所述转向盘（3）能够通过与传动机构连接的驱动装置（12）绕着转向盘轴线（4）转动，

其特征在于，

转动角度的确定通过对至少两个传感器（16，28）的累加脉冲信号进行计数执行，所述传感器通过设置在驱动装置的或传动机构的轴处的凸轮盘测量驱动装置的或传动机构的转动圈数，

其中，脉冲根据由传感器确定的转动方向增大或减小地计数，以及

其中，转向盘的当前转动角度通过处理单元（20）基于预定的驱动装置几何特征并基于计数值确定。

12.如权利要求11所述的方法，

其特征在于，

计数数字式地执行。

13.如权利要求11或12所述的方法，

其特征在于，

传感器的脉冲信号通过反映驱动装置的或传动机构的速度的凸轮盘的扫描凸轮产生。

14.如权利要求11-13中任一所述的方法，

其特征在于，

两个、优选四个传感器用于累加计数，

其中，所述传感器绕着轴的轴线彼此相错均匀角度。

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