CN107532429B - 可行驶的工作机器以及用于所述可行驶的工作机器的运行的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可行驶的工作机器，带有车辆（12）、在固定在车辆处的承载结构（18）上能够经由转动机构（20）来转动的混凝土分配杆（22）、以及多个布置在所述承载结构（18）处的支撑腿（28、30）用于将所述承载结构（18）支撑在工作位置中，其中，提出构造成用于补偿所述承载结构（18）从所述工作位置中的转动偏移的补偿机构（32），所述补偿机构具有用于识别所述转动偏移的探测单元（48）并且经由相应的调控环节（42）作用于至少一个支撑腿（28）上以用于减少所述转动偏移。

Description

可行驶的工作机器以及用于所述可行驶的工作机器的运行的 方法

技术领域

本发明涉及可行驶的工作机器（fahrbare Arbeitsmaschine）、尤其车载混凝土泵，带有车辆、在固定在车辆处的承载结构上能够经由转动机构来转动的混凝土分配杆（Betonverteilermast）、以及多个布置在所述承载结构处的支撑腿用于将所述承载结构支撑在工作位置中。此外，本发明涉及用于这样的可行驶的工作机器的低振动的运行的方法。

背景技术

在此类可行驶的混凝土泵（DE-102 46 447 A1）中，所述承载结构被放置到载重车辆底盘的车架（Fahrgestell）上。所述承载结构以其杆座或转动机构在所述分配杆与所述支撑腿之间形成接口。在此，由所述分配杆所产生的载荷力矩经由所述杆座分配到所述支撑腿上并且导入到地下（Untergrund）。在可行驶的混凝土泵中特别优选的是如下承载结构，所述承载结构在前方装备有两个能伸缩的支撑腿并且在后方装备有两个能摆出的支撑腿。由于越发以轻量化结构方式设计的结构元件，振动是越来越大的问题。除了杆运动以外，由于输送泵的运动以及混凝土流的转向而出现干扰力矩。此处不利的是，带有填充漏斗的尾部结构向后突出得远。在工作位置中，所述支撑腿的液压缸通常在两侧驶出。迄今为止通过所谓的交替运行阀在液压供给转换到所述分配杆上之前首先锁止所述液压缸。为了避免倾翻（Kippen），车轮不应该具有地面接触，而是应该经由所述支撑腿抬起。但是，在这种布置中所述偏转刚度（Giersteifigkeit）是最小的。偏转运动通过在所述支撑腿中的间隙及其如扭转梁起作用的、长的弯曲结构而得到促进。

发明内容

由此出发，本发明的任务在于，进一步改进在现有技术中已知的工作机器及其运行方式，并且给出用于所述承载结构在所述工作位置中的运动最小化的措施。

为了解决所述任务，提出在专利权利要求1或15中所说明的特征组合。本发明的有利的设计方案和改进方案由从属权利要求得出。

本发明从如下构思出发，即通过调节技术方面的措施来减小不期望的偏移。与此相应地，根据本发明提出构造成用于补偿所述承载结构从所述工作位置中的转动偏移的补偿机构，所述补偿机构具有用于识别所述转动偏移的探测单元并且经由相应的调控环节（Stellglied）作用于至少一个支撑腿上以用于减少所述转动偏移。由此，即使在轻量化结构方式中也能够达到高的偏转刚度。这能够以硬件的最小的消耗在复用（Rückgriff）现存的结构部件的情况下并由此在很大程度上重量中性地（gewichtsneutral）实现。

有利地，所述探测单元具有运动传感器用于探测转动偏移、尤其是偏转振动，从而能够实现动力学特性的准确的认知。

为了实现时间特性的改进的分析，有利的是，所述探测单元具有优选在所述车辆的尾部处合乎目的地在填充漏斗的区域中布置的加速度传感器。

杆运动对所述承载结构的不期望的转动偏移的影响能够通过如下方式在调节技术方面得到考虑，即所述探测单元具有测量传感器（Messaufnehmer）用于直接或间接地探测在所述杆转动时导入到所述承载结构中的转矩。

就此而论，特别有利的是，所述探测单元具有布置在所述转动机构的区域中的变形传感器、尤其是应变测量片（Dehnmessstreifen）。

为了间接地利用（Verwertung）影响参数，有利的是，所述探测单元具有处理器用于从所述杆的和/或输送泵的运行参数中导出（Ableitung）调节参量。

为了探测所述调控环节的作用状态（Wirkzustand），适宜的是，所述探测单元具有支撑力传感器用于探测沿所述支撑腿的液压的支撑缸的纵向方向作用的支撑力。

对于减少停机时间（Totzeit）特别有利的实施方案设置成，所述补偿机构具有带有干扰参量前馈器（Störgrößenaufschaltung）的调节器，其中，所述干扰参量前馈器探测由操纵所述混凝土分配杆和/或所述输送泵所产生的干扰参量并且将其引导到调节器输入端上。

为了将现存的结构用于调节回路或控制链，有利的是，所述调控环节具有布置在所述承载结构与所述支撑腿之间的液压缸，其中，所述液压缸构造成用于使所述支撑腿在贴靠在所述承载结构处的行驶位置与从所述承载结构突出的支撑位置之间摆动。

另外的改进方案设置成，所述探测单元包括至少一个联接在所述液压缸处的压力传感器，并且所述调控环节具有在底部和连杆侧（stangenseitig）联接在所述液压缸处的方向阀。

也能够考虑，所述探测单元具有探测所述液压缸的缸长度的测量感测器（Messfühler）。基于此（Darauf aufbauend），长度调节能够设置成用于振动补偿，那么其中，适宜的是，将待施加的力矩换算成位移信号（Wegsignal）。

在作为车载混凝土泵的优选的实施方案中，设置有联接在填充漏斗与所述混凝土分配杆之间的、优选构造为双缸活塞泵的混凝土输送泵。此处能够通过所述补偿机构来实现不期望的填充漏斗振动的幅度减小。

为了减小倾翻危险，有利的是，在所述工作位置中将所述车辆的轮子从地面抬起。

在与方法有关的（verfahrensmäßiger）方面，开头所提及的任务通过如下方式来解决，即所述承载结构从所述工作位置中的转动偏移通过补偿机构来消除，其中，所述补偿机构经由调控环节作用到至少一个支撑腿上。

为了在调节技术方面进行介入，有利的是，所述承载结构的转动偏移通过所述补偿机构的探测单元来识别，并且从由此生成的干扰参量中经由所述调控环节产生到所述至少一个支撑腿上的反作用力矩以用于减少所述转动偏移。

为了改进调节品质，特别有利的是，所述补偿机构通过带有干扰参量前馈器的调节器来形成，其中，通过所述干扰参量前馈器探测由操纵所述混凝土分配杆和/或输送泵所产生的干扰参量并且将其引导到所述调节器输入端上。

为了对现存的支撑腿结构在调节技术方面进行集成（einzubinden），适宜的是，用作调控环节的有设立成用于使支撑腿在行驶位置与支撑位置之间水平地摆动的液压缸。

附图说明

在下面根据在附图中所示出的实施例更详细地阐释本发明。其中：

图1示出在工作位置中的带有置出的（ausgestellten）支撑腿和混凝土分配杆的车载混凝土泵的示意性地简化的俯视图；

图2示出用于在所述工作位置中减少偏转振动的补偿机构的探测单元的方块连接图；

图3示出所述补偿机构的调节器的方块连接图。

具体实施方式

在图1中图示的车载混凝土泵10包括带有驾驶室14和车架16的运输车辆12、上部结构框架（Aufbaurahmen）或承载结构18、借助于转动机构20能够围绕竖轴线（Hochachse）转动的多环节式（mehrgliedrigen）混凝土分配杆22、联接在填充漏斗24与所述混凝土分配杆22之间的、构造为双缸活塞泵的、用于输送液态混凝土的输送泵26以及多个支撑腿28、30用于将所述承载结构18支撑在设置成用于浇灌混凝土运行（Betonierbetrieb）的工作位置中。此外，为了在所述浇灌混凝土运行中实现所述承载结构18的不期望的转动偏移或偏转振动的补偿，设置有在图1中仅仅象征性示出的补偿机构32。

在所示出的支撑配置中，后方的支撑腿28作为摆动腿能够相应借助于液压缸34在贴靠在所述承载结构18处的行驶位置与从所述承载结构突出的支撑位置之间水平地摆动，而前方的支撑腿30能够伸缩到其支撑位置中。

所述液压缸34在底部侧铰接（angelenkt）在所述承载结构18处并且在连杆侧铰接在所述支撑腿28的水平的摆动臂36处。由此，所述液压缸34也能够作为所述补偿机构32的调控环节42来使用，以便反作用于围绕车辆竖轴线的不期望的转动偏移。

在所述支撑位置中，支撑脚38能够相应竖直地向下液压地驶出，直到车轮从地面抬起。在此，所述支撑力Fs能够借助于力传感器40来探测。

在所述分配杆22转动时出现所述承载构造18的偏转运动，所述偏转运动在所述填充漏斗24处引起大的偏差（Ausschlägen），并且一般被机器操作员（Maschinisten）感觉为不舒服的。对于所述运动的一个原因是弯曲和扭转弹性的支撑腿28、30。会引起所述承载构造18的偏转的力矩能够通过借助于所述液压缸34有针对性地施加反作用力矩来补偿。

为了实现这一点，在所述转动机构20处设置有测量传感器44用于直接或间接地探测在杆转动时导入到所述转动机构20中的转矩M_DW。备选地或补充性地，在所述填充漏斗24处布置有运动传感器46、尤其是加速度传感器用于探测水平加速度ẍ。

为了直接地确定在所述转动机构20处的加载的（belastenden）力矩M_DW，有必要的是，测量变形并且经由所述变形而推断出所述力矩。为了测量作为长度变化的变形考虑不同的测量方法：应变测量片、弦式应变传感器（Saitendehnungsgeber）、拉绳式传感器（Seilzugsensoren）、压电元件、感应式位移传感器、磁致伸缩式（magnetostriktive）或干涉式（interferometrische）测量、三角测量或超声。在所提及的变型方案中，测量链被校准一次并且然后直接地测量所述转矩。

此外，所述力矩M_DW能够间接地被确定。为此，能够测量在所述转动机构20的马达处的液压压力并且在借助于对于油温、驻车制动器及其它干扰的影响的估计的情况下算得所述力矩M_DW。

所加载的转矩M_DW也能够借助于电子处理器由控制指令来算得。阀的位置、杆位置以及由此惯性矩和结构上的参量如转动机构马达的排出体积（Verdrängungsvolumen）和变速器速比原则上允许所导入的转矩的计算。

对于由所述输送泵26的泵送过程所产生的影响能够事先将反应流程在所述补偿机构32中进行编程并且然后在正确的时间点上起动。所需要的信息如泵送冲击（Pumpstoßes）的时间点、泵速和旁管速度（Rohrweichengeschwindigkeit）由控制仪器来预设或监视，并且由此能够被利用。因为在正常情况下，干扰参量（泵送过程、杆转动）已经在其出现之前就已知，所以能够事先算得所述负载并且能够在其出现之前导入对应措施。

图2说明载荷干扰参量在所述补偿机构32的探测单元48中的处理。由所探测的加速度值ẍ求得速度ẋ和幅度x作为输入参量。在相应的比较器50处输入零作为理论值。后置地分别接着的是带有用于速度和幅度的比例放大的放大环节52。附加地，所述转矩M_DW同样进行比例放大。所述输入参量在附加部位54处进行连接（aufgeschaltet）。然后在计算环节56中求得对于在所述液压缸34处待调整的反作用力的理论值或输入干扰参量Fz1和Fz2。在此，也考虑所述支撑力Fs。合乎目的地，当所属的支撑脚38从地面抬起时，不应该有力通过液压缸34来施加。

所述补偿机构32的工作方式基于在所述承载结构18处的力矩平衡的调整。无关于所述力矩的位置，其总和必须等于零，以便存在静态的情况。也就是说，不出现运动，所述负载是与时间无关的。也就是说如果此时在所述承载结构处所导入的转矩以这种方式得到补偿，那么所述承载结构停止。这种说法适用于所有会引起偏转运动的力矩。

示例性地考虑由于杆转动而导入到所述承载结构18中的力矩M_DW。所述力矩要使所述承载结构18发生转动（偏转运动）。反作用力矩借助于所述液压缸34来施加；因为这涉及两个缸，所以所述反作用力矩分配到所述两个缸上并且在缸力Fz1或Fz2乘以相应有效的杠杆臂a时得到。此处出于简单性的原因而假设，带有相同的杠杆臂的两个支撑腿28将力传递到地面上，并由此能够将这两个支撑腿均匀地用于补偿。然后在平衡方面应该适用的是：

（Fz1 + Fz2）*a - M_DW = 0

替代用于补偿起激励作用的转矩的力的液压的施加也能够考虑，设置有电的（例如主轴传动）或磁的（例如受调节的电磁体）力产生。

图3示出用于所述液压缸34的操控的补偿机构32的调节线路。所述调节线路包括带有通过所述探测单元48进行的干扰参量前馈的调节器58。由借助于压力传感器60所测量的压力以及活塞和连杆侧的面积能够确定每个缸34所施加的力。所述实际值与理论值在所述调节器58中得到比较。以相应于调节偏差的方式来操纵方向阀62，所述方向阀利用来自泵64的液压油来加载所述液压缸34的底部和连杆侧。

Claims (25)

1.可行驶的工作机器，带有车辆（12）、固定在车辆处的承载结构（18）和在所述承载结构上能够经由转动机构（20）来转动的杆、以及多个布置在所述承载结构（18）处的支撑腿（28、30），所述支撑腿用于将所述承载结构（18）支撑在工作位置中，其特征在于具有构造成用于补偿所述承载结构（18）从所述工作位置出来的偏转振动的补偿机构（32），所述补偿机构具有用于识别所述偏转振动的探测单元（48）并且经由相应的调控环节（42）作用于至少一个支撑腿（28）上以用于减少所述偏转振动。

2.根据权利要求1所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述杆是混凝土分配杆。

3.根据权利要求1所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述探测单元（48）具有运动传感器（46）用于探测所述偏转振动。

4.根据权利要求1或2所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述探测单元（48）具有加速度传感器。

5.根据权利要求2所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述探测单元（48）具有测量传感器（44），所述测量传感器用于直接或间接地探测在所述混凝土分配杆转动时导入到所述承载结构（18）中的转矩。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述探测单元（48）具有布置在所述转动机构（20）的区域中的变形传感器。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述探测单元（48）具有处理器，所述处理器用于从所述杆（22）的和/或布置在所述车辆（12）处的输送泵（26）的运行参数中导出调节参量。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述探测单元（48）具有支撑力传感器（40），所述支撑力传感器用于探测沿所述支撑腿（28）的液压的支撑缸的纵向方向作用的支撑力。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述补偿机构（32）具有带有干扰参量前馈器的调节器（58），其中，所述干扰参量前馈器探测由操纵所述杆（22）和/或布置在所述车辆（12）处的输送泵（26）所产生的干扰参量以及由所述探测单元（48）所生成的干扰参量并且将其引导到调节器输入端上。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述调控环节（42）具有布置在所述承载结构（18）与所述支撑腿（28）之间的液压缸（34），其中，所述液压缸（34）构造成用于使所述支撑腿（28）在贴靠在所述承载结构（18）处的行驶位置与从所述承载结构（18）突出的支撑位置之间摆动。

11.根据权利要求10所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述探测单元（48）包括至少一个联接在所述液压缸（34）处的压力传感器（60）。

12.根据权利要求10所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述探测单元（48）具有探测所述液压缸（34）的缸长度的测量感测器。

13.根据权利要求10所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述调控环节（42）包括在液压缸底部和连杆侧联接在所述液压缸（34）处的方向阀（62）。

14.根据权利要求2所述的可行驶的工作机器，其特征在于具有联接在填充漏斗（24）与所述混凝土分配杆之间的混凝土输送泵（26）。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的可行驶的工作机器，其特征在于，在所述工作位置中所述车辆（12）的轮子从地面抬起。

16.根据权利要求1所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述可行驶的工作机器是车载混凝土泵。

17.根据权利要求3所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述运动传感器（46）是加速度传感器或偏转率传感器。

18.根据权利要求6所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述变形传感器是应变测量片。

19.根据权利要求4所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述加速度传感器布置在所述车辆（12）的尾部处。

20.根据权利要求14所述的可行驶的工作机器，其特征在于，所述混凝土输送泵（26）构造为双缸活塞泵。

21.用于运行根据权利要求1-20中任一项所述的可行驶的工作机器的方法，在所述方法中，构建在车辆（12）上的承载结构（18）经由多个支撑腿（28、30）支撑在工作位置中，并且使杆（22）经由转动机构（20）在所述承载结构（18）上围绕竖轴线转动，其特征在于，所述承载结构（18）从所述工作位置出来的偏转振动通过补偿机构（32）来消除，其中，所述补偿机构（32）经由调控环节（42）作用到至少一个支撑腿（28）上。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述承载结构（18）的偏转振动通过所述补偿机构（32）的探测单元（48）来识别，并且经由所述调控环节（42）产生到所述至少一个支撑腿（28）上的反作用力矩以用于减少所述偏转振动。

23.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述杆是混凝土分配杆，所述补偿机构（32）通过带有干扰参量前馈器的调节器（58）来形成，其中，通过所述干扰参量前馈器探测由操纵所述混凝土分配杆和/或输送泵（26）所产生的干扰参量以及由所述探测单元（48）所生成的干扰参量并且将其引导到调节器输入端上。

24.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，用作调控环节（42）的有设立成用于使支撑腿（28）在行驶位置与支撑位置之间水平地摆动的液压缸（34）。

25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述可行驶的工作机器是车载混凝土泵。

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