DE10107107A1

DE10107107A1 - Vorrichtung zur Betätigung eines Knickmasts eines Großmanipulators sowie Großmanipulator mit einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE10107107A1
Application number: DE10107107A
Authority: DE
Inventors: Kurt Rau; Hartmut Benckert
Original assignee: Putzmeister AG
Current assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2002-08-29
Also published as: KR20030096259A; WO2002064912A1; EP1360386B1; JP2004526081A; EP1360386A1; US7657355B2; CN1524150A; US20040076503A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Sicherheitsüberwachung eines Knickmasts (22) in einem Großmanipulator, bei welchem die Mastarme (23 bis 27) des Knickmasts mittels je eines Antriebsaggregats (34 bis 38) relativ zueinander verschwenkbar sind, wobei die relative Lage der Mastarme in bezug auf den jeweils benachbarten Mastarm oder Mastbock (21) für die Lageregelung gemessen wird. Erfindungsgemäß werden die Lagemeßwerte (epsilon¶1¶) der Mastarme nach Maßgabe einer Abweichung von vorgegebenen Sicherheitsgrenzwerten zur Sicherheitsansteuerung der Antriebsaggregate (34 bis 38) bzw. deren Stellglieder (80 bis 84) verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung eines an einem Mast bock angelenkten Knickmasts, insbesondere eines Betonverteilermasts, wel cher Knickmast mindestens zwei Mastarme aufweist, die um jeweils hori zontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock oder einem benachbarten Mastarm mittels je eines vorzugsweise hydraulisch be tätigbaren Antriebsaggregats begrenzt verschwenkbar sind, mit einer vor zugsweise fernbedienbaren, einen Lageregler umfassenden Steuereinrich tung für die Mastbewegung mit Hilfe von den einzelnen Antriebsaggregaten zugeordneten Stellgliedern und mit den einzelnen Mastarmen, Knickachsen und/oder Antriebsachsen zugeordneten Sensoren zur Weg- oder Winkel messung für die Lageregelung. Weiter betrifft die Erfindung einen Großma nipulator insbesondere für Betonpumpen mit einem an einem Mastbock an gelenkten Knickmast und mit einer Vorrichtung zu dessen Betätigung der eingangs angegebenen Art.

Autobetonpumpen werden üblicherweise durch einen Bediener betätigt, der über das Fernsteuergerät sowohl für die Pumpensteuerung als auch für die Positionierung des an der Spitze des Knickmasts angeordneten End schlauchs verantwortlich ist. Der Bediener hat dazu mehrere rotatorische Freiheitsgrade des Knickmasts über die zugehörigen Antriebsaggregate un ter Bewegung des Knickmasts im nichtstrukturierten dreidimensionalen Ar beitsraum bei Beachtung der Baustellenrandbedingungen zu betätigen. Um die Handhabungen in dieser Hinsicht zu erleichtern, wurde bereits eine Be tätigungsvorrichtung vorgeschlagen (DE-A-43 06 127), bei der die redundan ten Knickachsen des Knickmasts in jeder Drehlage des Mastbocks unab hängig von dessen Drehachse mit einem einzigen Stellvorgang des Fernsteuerorgans gemeinsam angesteuert werden. Dabei führt der Knickmast eine für den Bediener anschauliche Streck- und Verkürzungsbewegung aus, wobei die Höhe der Mastspitze zusätzlich konstant gehalten werden kann. Um dies zu ermöglichen, weist dort die Steuereinrichtung einen über das Fernsteuerorgan ansteuerbaren, rechnerunterstützten Koordinatentransfor mator für die Antriebsaggregate auf, über den in der einen Hauptstellrichtung des Fernsteuerorgans die Antriebsaggregate der Knickachsen unabhängig vom Antriebsaggregat der Drehachse des Mastbocks unter Ausführung einer Streck- und Verkürzungsbewegung des Knickmasts bei vorgegebener Höhe der Mastspitze betätigbar sind. In einer anderen Hauptstellrichtung des Fernsteuerorgans ist das Antriebsaggregat der Drehachse des Mastbocks unabhängig von den Antriebsaggregaten der Knickachsen unter Ausführung einer Drehbewegung des Knickmasts betätigbar, während in einer dritten Hauptstellrichtung die Antriebsaggregate der Knickachsen unabhängig vom Antriebsaggregat der Drehachse unter Ausführung einer Hub- und Senkbe wegung der Mastspitze betätigbar sind. Grundvoraussetzung für eine solche Betätigung des Knickmasts ist eine Lageregelung, zu der u. a. eine den ein zelnen Mastarmen, Knickachsen und/oder Antriebsaggregaten zugeordnete Sensorik zur Weg- oder Winkelmessung gehört. Da Störungen in techni schen Systemen dieser Art, die sowohl mechanische, als auch elektronische und hydraulische Komponenten umfassen, nicht vollständig auszuschließen sind, bedarf es einer Sicherheitsüberwachung, die den Bediener warnt und in den Funktionsablauf sichernd eingreift. Dabei ist es notwendig, die auf tretenden Fehler sensorisch zu erkennen und zu bewerten mit dem Ziel, den Fehler zumindest zeitweilig zu beheben und ungewollte Fehlerfolgen und Schäden zu vermeiden. Eine Abschaltung von Mast- und Pumpfunktionen war bisher nur über einen Not-Aus-Schalter möglich, der vom Bediener zu betätigen ist.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Betäti gungsvorrichtung für Großmanipulatoren der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß eine vom Bediener unabhängige Sicher heitsüberwachung möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Ansprüchen 1, 11 und 21 an gegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestal tungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängi gen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung geht von der Erkenntnis aus, daß die ohne hin für die Lageregelung vorhandenen Sensoren für die Weg- oder Winkel messung unter zusätzlicher Berücksichtigung der beim Auftreten bestimmter Fehler zu berücksichtigenden Kriterien eine automatische Sicherheitsüber wachung ermöglichen. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vor geschlagen, daß die Steuereinrichtung eine auf Ausgangsdaten der Senso ren ansprechende Sicherheitsroutine zur Ansteuerung der Stellglieder nach Maßgabe vorgegebener Sicherheitskriterien aufweist. Ein besonders wichti ger Teil der Steuereinrichtung besteht darin, daß die Sicherheitsroutine min destens einen Auswerteteil zur Abgabe eines akustischen oder optischen Warnsignals aufweist, das den Bediener auf einen aufgetretenen Fehler hinweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher jedes Antriebsaggregat einen doppeltwirkenden Hydrozylinder aufweist, die Hydro zylinder über je ein das zugehörige Stellglied bildendes Proportionalwech selventil mit Drucköl beaufschlagbar sind und die Proportionalwechselventile über eine gemeinsame Speiseleitung mit Drucköl gespeist werden, wird ge mäß der Erfindung vorgeschlagen, daß in der Speiseleitung ein über die Si cherheitsroutine ansteuerbares Speiseventil angeordnet ist. Je nach Zustand des Speiseventils beim Auftreten des Fehlers kann dieses aufgrund der ei ner Bewertung zugrundeliegenden Sicherheitskriterien zu- oder abgeschaltet werden. Dem Speiseventil kann dabei eine Zusatzfunktion zukommen. Beispielsweise kann es innerhalb des Systems als Wechselbetriebsventil zur wahlweisen Speisung der Mastarmventile und von Stützbeinventilen ausge bildet seien.

Vorteilhafterweise kann die Sicherheitsroutine verschiedene Auswerteteile umfassen, die einzeln oder in Kombination

- auf den Einschaltzustand des Speiseventils,
- auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Fahrvorgaben über die Fernbedienung,
- auf weg- oder winkelbezogene Regelabweichungen, die größer sind als vorgegebene Grenzwerte,
- auf die Geschwindigkeit von weg- oder winkelbezogenen Regelabwei chungen, die größer sind als vorgegebene Grenzwerte,
- auf Winkelgeschwindigkeiten, die größer sind als vorgegebene Grenz werte

ansprechen.

Weiter können an den bodenseitigen und stangenseitigen Enden der als Hy drozylinder ausgebildeten Antriebsaggregate Drucksensoren angeordnet werden, wobei die Sicherheitsroutine einen auf die Ausgangsdaten der Drucksensoren ansprechenden Auswerteteil umfassen kann.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Großmanipulator mit den vorstehend angegebenen Merkmalen einer Mastbetätigungsvorrichtung mit Sicherheits einrichtung.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich auch verfahrensmäßig da hingehend definieren, daß zur Sicherheitsüberwachung eines Knickmasts in einem Großmanipulator, bei welchem die Mastarme des Knickmasts mittels je eines Antriebsaggregats relativ zueinander verschwenkbar sind und die relative Lage der Mastarme in bezug auf den Mastbock oder einen benach barten Mastarm für die Lageregelung ständig gemessen wird, die Lagemeß werte der Mastarme nach Maßgabe einer Abweichung von vorgegebenen Sicherheitsgrenzwerten zur Sicherheitsansteuerung der Stellglieder verwen det werden. Insbesondere kann beim Überschreiten der Sicherheitsgrenz werte ein Warnsignal ausgelöst werden. Wenn die Antriebsaggregate für die Mastarme mittels Drucköl hydraulisch angesteuert werden, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß bei einer Abweichung von den vorgege benen Sicherheitsgrenzwerten die Druckölspeisung der Antriebsaggregate ab- oder zugeschaltet wird. Insbesondere wird im stationären Betrieb bei ab geschalteter Druckölspeisung die Druckölspeisung und damit auch die Lage regelung zugeschaltet, wenn die Winkelgeschwindigkeit ungleich Null ist und einen vorgegebenen Abweichungsgrenzwert nicht überschreitet. Unter dem "stationären Betrieb" ist dabei der Pumpbetrieb ohne Bewegung des Knick masts zu verstehen. Die niedrige Winkelgeschwindigkeit deutet als Bewer tungskriterium auf ein kleines Leck im Hydrauliksystem oder auf ein Stell glied oder Antriebsaggregat mit einem geringen Defekt hin, wodurch in ei nem Notbetrieb noch eine geregelte Rückführung des Knickmasts in eine sichere Transportstellung unter Zuhilfenahme der Lageregelung möglich ist. Wird der vorgegebene Abweichungsgrenzwert jedoch überschritten, so bleibt die Druckölspeisung und damit auch die Lageregelung abgeschaltet. Der Bediener muß dann den Knickmast vor Ort absichern oder für den Transport bergen.

Ein ähnlicher Fall tritt auf, wenn im Fahrbetrieb die Geschwindigkeit der Re gelabweichung einen vorgegeben Grenzwert überschreitet. In diesem Fall wird bei eingeschalteter Druckölspeisung die Druckölspeisung und damit auch die Lageregelung abgeschaltet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schemati scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Autobetonpumpe mit zusammengelegtem Knickmast;

Fig. 2 die Autobetonpumpe nach Fig. 1 mit Knickmast in Arbeitsstellung;

Fig. 3 ein Schema einer Vorrichtung zur Betätigung des Knickmasts mit Sicherheitsüberwachung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm einer achsbezogenen Sicherheitsroutine.

Die Autobetonpumpe 10 umfasst ein Transportfahrzeug 11, eine zum Bei spiel als Zweizylinderkolbenpumpe ausgebildete Dickstoffpumpe 12 sowie einen um eine fahrzeugfeste Hochachse 13 drehbaren Betonverteilermast 14 als Träger für eine Betonförderleitung 16. Über die Betonförderleitung 16 wird Flüssigbeton, der in einen Aufgabebehälter 17 während des Betonie rens forlaufend eingebracht wird, zu einer von dem Standort des Fahrzeugs 11 entfernt angeordneten Betonierstelle 18 gefördert.

Der Verteilermast 14 besteht aus einem mittels eines hydraulischen Drehan triebs 19 um die Hochachse 13 drehbaren Mastbock 21 und einem an die sem schwenkbaren Knickmast 22, der auf variable Reichweite r und Höhen differenz h zwischen dem Fahrzeug 11 und der Betonierstelle 18 kontinuier lich einstellbar ist. Der Knickmast 22 besteht bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel aus fünf gelenkig miteinander verbundenen Mastarmen 23 bis 27, die um parallel zueinander und rechtwinklig zur Hochachse 13 des Mast bocks 21 verlaufende Achsen 28 bis 32 schwenkbar sind. Die Knickwinkel ε₁ bis ε₅ (Fig. 2) der durch die Knickachsen 28 bis 32 gebildeten Knickgelenke und deren Anordnung zueinander sind so aufeinander abgestimmt, dass der Verteilermast 14 mit der aus Fig. 1 ersichtlichen, einer mehrfachen Faltung entsprechenden raumsparenden Transportkonfiguration auf dem Fahrzeug 11 ablegbar ist. Durch eine Aktivierung von Antriebsaggregaten 34 bis 38, die den Knickachsen 28 bis 32 einzeln zugeordnet sind, ist der Knickmast 22 in unterschiedlichen Distanzen r und/oder Höhendifferenzen h zwischen der Betonierstelle 18 und dem Fahrzeugstandort entfaltbar (Fig. 2).

Der Bediener steuert mittels eines drahtlosen Fernsteuergeräts 50 die Mast bewegung, durch die die Mastspitze 33 mit dem Endschlauch 43 über den zu betonierenden Bereich hinweggeführt wird. Der Endschlauch 43 hat eine typische Länge von 3 bis 4 m und kann wegen seiner gelenkigen Aufhän gung im Bereich der Mastspitze 33 und auf Grund seiner Eigenflexibilität mit seinem Austrittsende von einem Schlauchmann in einer günstigen Position zur Betonierstelle 18 gehalten werden.

Das Fernsteuergerät 50 enthält bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein als Steuerhebel ausgebildetes Fernsteuerorgan 60, das in drei Hauptstell richtungen hin- und her unter Abgabe von Steuersignalen 64 verstellt werden kann. Die Steuersignale werden über eine Funkstrecke 68 zum fahrzeugfe sten Funkempfänger 70 übertragen, der ausgangsseitig über ein beispiels weise als CAN-Bus ausgebildetes Bussystem 72 an einen Mikrocontroller 74 angeschlossen ist. Der Mikrocontroller 74 enthält Softwaremodule 76, 77, über welche die vom Fernsteuergerät 50 empfangenen Steuersignale 64 interpretiert, transformiert und über einen Lageregler 92 und einen nachge ordneten Signalgeber 94 in Betätigungssignale für die Antriebsaggregate 34 bis 36 umgesetzt werden. Die Betätigung der Antriebsaggregate 34 bis 36 erfolgt über die als Proportionalwechselventile ausgebildeten Stellglieder 80 bis 84, die mit ihren Ausgangsleitungen 86, 87 bodenseitig und stangenseitig an die als doppeltwirkende Hydrozylinder ausgebildeten Antriebsaggregate 34 bis 38 angeschlossen sind. Das Antriebsaggregat 19 für den Mastbock 21 ist als hydraulischer Drehantrieb ausgebildet, der über das Stellglied 85 an gesteuert wird.

Der Interpolatorroutine 76 nachgeordnet ist ein als Koordinatentransformator 77 ausgebildetes Softwaremodul, dessen wesentliche Aufgabe darin be steht, die ankommenden, als Zylinderkoordinaten ϕ, r, h interpretierten Steu ersignale in vorgegebenen Zeittakten zu transformieren in Winkelsignale ϕ, ε_i an den Dreh- und Knickachsen 13, 28 bis 32, wobei die Antriebsaggregate der redundanten Knickachsen 28 bis 32 des Knickmasts 22 jeweils nach Maßgabe einer vorgegebenen Weg-Schwenk-Charakteristik betätigbar sind. Jede Knickachse 28 bis 32 wird innerhalb des Koordinatentransformators 77 so softwaremäßig angesteuert, daß die Knickgelenke in Abhängigkeit von Weg und Zeit sich harmonisch zueinander bewegen. Die Ansteuerung der redundanten Freiheitsgrade der Knickgelenke erfolgt somit nach einer vor programmierten Strategie, mit der auch die Eigenkollisionen mit benachbar ten Mastarmen 23 bis 27 im Bewegungsablauf ausgeschlossen werden kön nen. Zur Erhöhung der Genauigkeit kann außerdem auf in Dateien abgelegte Korrekturdaten zur Kompensation einer lastabhängigen Deformation zurück gegriffen werden. Die auf diese Weise im Koordinatentransformator 77 errrechneten Winkeländerungen werden in dem Lageregler 92 mit den über Winkelgeber 96 bestimmten Istwerten verglichen und über den Signalgeber 94 in Betätigungssignale U_ε für die Antriebsaggregate 19, 34 bis 38 umge rechnet.

Neben der Ansteuerung über den Koordinatengeber 64, der die ankommen den Fahrdaten als Zylinderkoordinaten interpretiert und entsprechend um setzt (vgl. DE-A-43 06 127), können die einzelnen Antriebsaggregate 19, 34 bis 36 auch direkt über die Bedienorgane 60 und die zugehörigen Stellglie der 66 bis 76 angesteuert werden.

Eine Besonderheit der in Fig. 3 gezeigten Anordnung besteht nun darin, daß der Mikrocontroller 74 der Steuereinrichtung eine auf Ausgangsdaten der Sensoren 96 ansprechende Bewertungs- und Sicherheitsroutine 100 zur An steuerung der als Proportionalwechselventile ausgebildeten Stellglieder 80 bis 84 nach Maßgabe vorgegebener Sicherheitskriterien aufweist. Die Stell glieder werden über eine Pumpe 102 und eine Speiseleitung 104 mit Drucköl beaufschlagt. In der Speiseleitung 104 befindet sich ein abschaltbares Spei seventil 106, das beispielsweise als Wechselbetriebsventil ausgebildet sein kann, über das wahlweise auch die Stützbeinhydraulik der Autobetonpumpe 10 versorgt wird. Im Bereich des Speiseventils 106 befindet sich ein Not- Aus-Taster 108, über den vom Bediener im Notfall die Druckölzufuhr über die Speiseleitung 104 unterbrochen werden kann. Wie unten anhand der Fig. 4 noch näher erläutert wird, wirkt auch die Bewertungs- und Sicherheitsrouti ne 100 über die Signalleitungen 110, 112 auf das Speiseventil 106. Außer dem kann im Störfall über die Sicherheitsroutine ein akustisches oder opti sches Signalgerät 114 angesteuert werden. In der Sicherheitsroutine 100 werden die auch im Lageregler 92 verwerteten Meßdaten der Winkelgeber 96 anhand definierter Sicherheitskriterien ausgewertet und in Steuersignale für das Speiseventil 106, den Warnsignalgeber 114 und den Signalgeber 94 zur Ansteuerung der Stellglieder 80 bis 84 umgesetzt.

Die Sicherheitsüberwachung in der Bewertungs- und Sicherheitsroutine 100 erfolgt achsbezogen. Beispielhaft wird dies anhand eines in Fig. 4 darge stellten Flußdiagramms für die Überwachungslogik einer Knickachse erläu tert.

Die Sicherheitsroutine 100' gemäß Fig. 4 enthält Auswerteteile (Sicherheits kriterien) für die folgenden Größen:

Eingangsgrößen Vergleichsgrößen

ε(t) = gemessener Winkel ε der ausgewählten Knickachse im Zeitpunkt t
ε_soll

(t) = Sollwert des betreffenden Winkels
Δε(t) = ε_soll

(t) - ε(t) = Regelabweichung im Zeitpunkt t
Δε_g

= einstellbarer Grenzwert hierfür
V_ε

= (ε(t) - ε(t - Δt))/Δt = Winkelgeschwindigkeit im Zeitpunkt t
V_εg

= einstellbarer Grenzwert hierfür (z. B. 0,3°/s)
V_Δε

= (Δε(t) - Δε(t - Δt))/Δt = Änderungsgeschwindigkeit der Regelabweichung im Zeitpunkt t
V_Δεg

= einstellbarer Grenzwert hierfür
F_ε

=Fahrvorgabe für Winkel ε = 0: Winkel ε halten ≠ 0: Winkel ε ändern (fahren)
SV = Ansteuerung Speiseventil (Istzustand) = 1: Drucköl auf Stellglieder durchgeschaltet (Mastfreigabe) zugleich: Achse wird geregelt = 0: Drucköl auf Stellglieder gesperrt zugleich: Achse wird nicht geregelt

Ausgangsgrößen Setzgrößen

SV = Ansteuerung Speiseventil (Sollzustand)
U_ε

= Ansteuerwert zu Stellglied für Achse ε
S = Warnsignal auf Signalgeber (z. B. Hupe, Licht) = 1: Leckage-Warnung = 2: Defekt-Warnung Sensor/Aktor
RA = steuerungsinterne Fehlerzelle (Regelabweichungsgrenze für Δε_g

bzw. V_Δεg

überschritten).

Die achsbezogene Sicherheitsroutine 100' wird in Echtzeit in vorgegebenen Zeitabständen durchlaufen. Im Hauptzweig wird nacheinander der Betriebs zustand des Speiseventils SV, der Zustand der Fehlerzelle RA und die Fahr vorgabe F_ε geprüft. Wird im Hauptzweig keine unzulässige Abweichung der Winkelgeschwindigkeit V_ε und der Regelabweichung Δε vom jeweiligen Grenzwert festgestellt, so ist das System regelbar, so daß es zu keiner Feh lermeldung kommt (keine Reaktion). Ergibt sich dagegen eine Grenz wertüberschreitung in den Werten V_ε bzw. Δε, so kommt dem die Bedeutung eines größeren Defekts zu, der zu einer Abschaltung der Achsbewegung (U_ε = 0) und zu einer Sperrung des Speiseventils (SV = 0) führt. Zugleich kommt es zu einer Defektwarnung Sensor/Aktor (S = 2) über das Signalgerät 114. Diese Stellung ist gleichwirkend mit einem Not-Aus, das dem Bediener Ge legenheit gibt, den aufgetretenen Fehler zu suchen und zu beheben oder den Knickmast im Handbetrieb in die Transportstellung gemäß Fig. 1 zu bringen.

Der linke Zweig der Sicherheitsroutine 100' wird vor allem im stationären Zu stand durchlaufen, wenn beispielsweise Beton ohne Bewegen des Knick masts ausgebracht wird. In diesem Fall ist das Speiseventil 106 geschlossen (SV = 0) und der Lageregler 92 abgeschaltet. Dennoch wird laufend die Win kelgeschwindigkeit V_ε der betreffenden Achse durch Vergleich mit dem zu gehörigen Grenzwert V_εg überwacht. Tritt eine kleine Änderung auf, so wird das Speiseventil 106 durchgeschaltet (SV = 1) und damit die Lageregelung 92 in Gang gesetzt. Bei einer großen Leckage (Nein-Zweig) bleiben das Speiseventil 106 und die Lageregelung 92 abgeschaltet. In beiden Fällen kommt es zu einer Leckage-Warnung (S = 1), die im ersteren Falle einen Notbetrieb zur geregelten Rückführung des Knickmasts in eine sichere Transportstellung unter Zuhilfenahme der Lageregelung ermöglicht. Im letz teren Falle ist die Masthydraulik dagegen drucklos, so daß nur noch eine Bergung, aber keine Betätigung des Knickmasts möglich ist.

Der rechte Zweig im Flußdiagramm der Sicherheitsroutine 100' zeigt die Auswertung von Sicherheitskriterien im Fahrbetrieb (F_ε ≠ 0). Der Ansteuer wert zum Stellglied ist in diesem Fall zunächst U_ε ≠ 0. Überprüft wird nach einander ob die Regelabweichung Δε und die Änderungsgeschwindigkeit der Regelabweichung V_Δε den jeweiligen Grenzwert überschreitet. Ist dies nicht der Fall, so liegt fehlerfreier Normalbetrieb vor (keine Reaktion). Wird zumin dest einer der Grenzwerte überschritten, so wird der Ansteuerwert U_ε zu dem betreffenden Stellglied auf Null gesetzt und die steuerungsinterne Fehler zelle RA = 1 gesetzt.

Entsprechende Sicherheitsroutinen werden im Echtzeitbetrieb für alle Ach sen des Systems durchlaufen.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Sicherheitsüberwachung eines Knickmasts 22 in einem Großmanipulator, bei welchem die Mastarme 23 bis 27 des Knickmasts 22 mittels je eines Antriebsaggregats 34 bis 38 relativ zueinander verschwenk bar sind, wobei die relative Lage der Mastarme in bezug auf den jeweils be nachbarten Mastarm oder Mastbock 21 für die Lageregelung gemessen wird. Erfindungsgemäß werden die Lagemeßwerte ε_i der Mastarme nach Maßgabe einer Abweichung von vorgegebenen Sicherheitsgrenzwerten zur Sicherheitsansteuerung der Antriebsaggregate 34 bis 38 bzw. deren Stell glieder 80 bis 84 verwendet.

Claims

1. Vorrichtung zur Betätigung eines an einem Mastbock (21) angelenkten Knickmasts (22), insbesondere eines Betonverteilermasts (14), welcher Knickmast mindestens zwei Mastarme (23 bis 27) aufweist, die um je weils horizontale, zueinander parallele Knickachsen (28 bis 32) gegen über dem Mastbock (21) oder einem benachbarten Mastarm mittels je eines vorzugsweise hydraulisch betätigbaren Antriebsaggregats (34 bis 38) begrenzt verschwenkbar sind, mit einer vorzugsweise fernbedien baren, einen Lageregler (92) umfassenden Steuereinrichtung (50, 74) für die Mastbewegung mit Hilfe von den einzelnen Antriebsaggregaten (34 bis 38) zugeordneten Stellgliedern (80 bis 84) und mit den einzel nen Mastarmen, Knickachsen und/oder Antriebsaggregaten zugeord neten Sensoren (96) zur Weg- oder Winkelmessung für die Lagerege lung (92), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (50, 74) eine auf Ausgangsdaten der Sensoren (96) ansprechende Sicherheits routine (100, 100') zur Ansteuerung der Stellglieder (80 bis 84) nach Maßgabe vorgegebener Sicherheitskriterien aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Si cherheitsroutine (100') mindestens einen Auswerteteil zur Abgabe ei nes vorzugsweise akustischen oder optischen Warnsignals (114) auf weist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antriebsaggregat (34 bis 38) einen doppeltwirkenden Hydrozylin der aufweist, daß die Hydrozylinder über je ein das zugehörige Stell glied (80 bis 84) bildendes Proportionalwechselventil mit Drucköl be aufschlagbar sind, daß die Proportionalwechselventile über eine ge meinsame Speiseleitung (104) mit Drucköl gespeist sind und daß in der Speiseleitung (104) ein über die Sicherheitsroutine (100, 100') ansteu erbares Speiseventil (106) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Speiseventil (106) als Wechselbetriebsventil zur wahlweisen Speisung der den Mastarmen zugeordneten Proportionalwechselventile und von Stützbeinventilen ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsroutine (100') einen Auswerteteil umfaßt, der auf den Einschaltzustand (SV) des Speiseventils (106) anspricht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sicherheitsroutine (100') einen Auswerteteil umfaßt, der auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Fahrvorga ben (F_ε) über die Fernbedienung (60) anspricht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sicherheitsroutine (100') einen Auswerteteil umfaßt, der auf weg- oder winkelbezogene Regelabweichungen (Δε) anspricht, die größer als vorgegebene Grenzwerte (Δε_g) sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sicherheitsroutine (100') einen Auswerteteil umfaßt, der auf die Geschwindigkeit von weg- oder winkelbezogenen Regelab weichungen (V_Δε) anspricht, die größer als vorgegebene Grenzwerte (V_Δεg) sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sicherheitsroutine (100') einen Auswerteteil umfaßt, der auf Winkelgeschwindigkeiten (V_ε) anspricht, die größer als vorge gebene Grenzwerte (V_εg) sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß am bodenseitigen und stangenseitigen Ende der als Hy drozylinder ausgebildeten Antriebsaggregate (34 bis 38) Drucksenso ren angeordnet sind, und daß die Sicherheitsroutine einen auf die Aus gangsdaten der Drucksensoren ansprechenden Auswerteteil umfaßt.

11. Großmanipulator, insbesondere für Betonpumpen (10), mit einem auf einem Gestell angeordneten, vorzugsweise um eine vertikale Drehach se drehbaren Mastbock (21), mit einem aus mindestens zwei Mastar men (23 bis 27) zusammengesetzten, vorzugsweise einen Betonver teilermast (14) bildenden Knickmast (22), welche Mastarme (23 bis 27) um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen (28 bis 32) gegenüber dem Mastbock (21) oder einem benachbarten Mastarm mittels je eines vorzugsweise hydraulisch betätigbaren Antriebsaggre gats (34 bis 38) begrenzt verschwenkbar sind, mit einer vorzugsweise fernbedienbaren, einen Lageregler (92) umfassenden Steuereinrich tung (50, 74) für die Mastbewegung mit Hilfe von den einzelnen An triebsaggregaten (34 bis 38) zugeordneten Stellgliedern (80 bis 84) und mit den einzelnen Mastarmen, Knickachsen und/oder Antriebsaggre gaten zugeordneten Sensoren (96) zur Weg- oder Winkelmessung für die Lageregelung (92), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerein richtung (50, 74) eine auf Ausgangsdaten der Sensoren (96) anspre chende Sicherheitsroutine (100, 100') zur Ansteuerung der Stellglieder (80 bis 84) nach Maßgabe vorgegebener Sicherheitskriterien aufweist.

12. Großmanipulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsroutine (100') mindestens einen Auswerteteil zur Abgabe eines vorzugsweise akustischen oder optischen Warnsignals (114) aufweist.

13. Großmanipulator nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich net, daß jedes Antriebsaggregat (34 bis 38) einen doppeltwirkenden Hydrozylinder aufweist, daß die Hydrozylinder über je ein das zugehö rige Stellglied (80 bis 84) bildendes Proportionalwechselventil mit Drucköl beaufschlagbar sind, daß die Proportionalwechselventile über eine gemeinsame Speiseleitung (104) mit Drucköl gespeist sind und daß in der Speiseleitung (104) ein über die Sicherheitsroutine (100, 100') ansteuerbares Speiseventil (106) angeordnet ist.

14. Großmanipulator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Speiseventil (106) als Wechselbetriebsventil zur wahlweisen Spei sung der den Mastarmen zugeordneten Proportionalwechselventile und von Stützbeinventilen ausgebildet ist.

15. Großmanipulator nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich net, daß die Sicherheitsroutine (100') einen Auswerteteil umfaßt, der auf den Einschaltzustand (SV) des Speiseventils (106) anspricht.

16. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sicherheitsroutine (100') einen Auswerteteil umfaßt, der auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Fahrvorgaben (F_ε) über die Fernbedienung (60) anspricht.

17. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sicherheitsroutine (100') einen Auswerteteil umfaßt, der auf weg- oder winkelbezogene Regelabweichungen (Δε) anspricht, die größer als vorgegebene Grenzwerte (Δε_g) sind.

18. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sicherheitsroutine (100') einen Auswerteteil umfaßt, der auf die Geschwindigkeit von weg- oder winkelbezogenen Regelabweichungen (V_Δε) anspricht, die größer als vorgegebene Grenzwerte (V_Δεg) sind.

19. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sicherheitsroutine (100') einen Auswerteteil umfaßt, der auf Winkelgeschwindigkeiten (V_ε)anspricht, die größer als vorgegebene Grenzwerte (V_Δεg) sind.

20. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, daß am bodenseitigen und stangenseitigen Ende der als Hydrozylinder ausgebildeten Antriebsaggregate (34 bis 38) Druck sensoren angeordnet sind, und daß die Sicherheitsroutine einen auf die Ausgangsdaten der Drucksensoren ansprechenden Auswerteteil um faßt.

21. Verfahren zur Sicherheitsüberwachung eines Knickmasts in einem Großmanipulator, bei welchem die Mastarme (23 bis 27) des Knick masts (22) mittels je eines Antriebsaggregats (34 bis 38) relativ zuein ander verschwenkbar sind, wobei die relative Lage der Mastarme in bezug auf den benachbarten Mastarm oder Mastbock für eine Lagere gelung ständig gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die La gemeßwerte (ε_i(t)) der Mastarme (23 bis 27) nach Maßgabe einer Ab weichung von vorgegebenen Sicherheitsgrenzwerten zur Sicherheits ansteuerung der Antriebsaggregate (34 bis 38) verwendet werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten von Sicherheitsgrenzwerten ein Warnsignal ausgelöst wird.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsaggregate (34 bis 38) für die Mastarme (23 bis 27) mittels Drucköl hydraulisch angesteuert werden, und daß bei einer Abwei chung von den Sicherheitsgrenzwerten die Druckölspeisung der An triebsaggregate (34 bis 38) ab- oder zugeschaltet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß im sta tionären Betrieb bei abgeschalteter Druckölspeisung die Druckölspei sung und die Lageregelung zugeschaltet wird, wenn die Winkelge schwindigkeit (V_ε) ungleich Null ist und einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingeschalteter Druckölspeisung die Druckölspeisung und Lagere gelung abgeschaltet wird, wenn die Regelabweichung (Δε) und/oder die Winkelgeschwindigkeit (V_ε) und/oder die Geschwindigkeit der Regelab weichung (V_Δε) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.