DE102013014626A1 - Bestimmung der Position eines verlagerbaren Messpunktes an einerMaschine - Google Patents

Bestimmung der Position eines verlagerbaren Messpunktes an einerMaschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Maschine mit einem Grundrahmen (10) und einem Positionserfassungssystem (4) zur Bestimmung der Position wenigstens eines relativ zum Grundrahmen (10) zwei- oder dreidimensional verlagerbaren Messpunktes, insbesondere an einer Mastspitze (15) eines mehrere gelenkig miteinander verbundene Mastsegmente (11, 12, 13, 14) aufweisenden Knickmastes (10a), wobei das Positionserfassungssystem (4) eine Mehrzahl von mindestens drei Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) und eine Auswerteeinheit (3) umfasst, die mit den Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) verbunden ist und zur Auswertung von Messsignalen der Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) und zur Ableitung der Ist-Position des Messpunktes aus den Messsignalen eingerichtet ist. Aufgabe der Erfindung ist, eine Maschine bereitzustellen, bei der eine Positionsbestimmung eines zwei- oder dreidimensional verlagerbaren Messpunktes auf einfache und möglichst genaue Weise möglich ist. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass die Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) dazu ausgebildet sind, untereinander zu kommunizieren und daraus ein Messsignal zu erzeugen, aus dem der Abstand zwischen jeweils zwei der Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) ableitbar ist, wobei die Auswerteeinheit (3) zur Ableitung der Ist-Position des Messpunktes aus den Messsignalen durch Triangulation eingerichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Maschine mit einem Grundrahmen und einem Positionserfassungssystem zur Bestimmung der Position wenigstens eines relativ zum Grundrahmen zwei- oder dreidimensional verlagerbaren Messpunktes, insbesondere an einer Mastspitze eines mehrere gelenkig miteinander verbundene Mastsegmente aufweisenden Knickmastes, wobei das Positionserfassungssystem eine Mehrzahl von mindestens drei Sende-/Empfangseinheiten und eine Auswerteeinheit umfasst, die mit den Sende-/Empfangseinheiten verbunden ist und zur Auswertung von Messsignalen der Sende-/Empfangseinheiten und zur Ableitung der Ist-Position des Messpunktes aus den Messsignalen eingerichtet ist.
  • Eine solche Maschine ist z. B. ein Großmanipulator, wie z. B. ein Mast einer stationären oder verfahrbaren Betonpumpe, ein Kran, eine Hebebühne oder dergleichen.
  • Bei einer Betonpumpe ist beispielsweise ein Knickmast vorgesehen, der an einem vorzugsweise um eine Hochachse drehbaren Drehschemel angelenkt ist und der mindestens drei Mastsegmente aufweist, die um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Drehschemel oder einem benachbarten Mastsegment mittels je eines Antriebsaggregats begrenzt verschwenkbar sind. Der Knickmast wird durch einen Bediener betätigt, der über ein Fernsteuergerät für die Positionierung der Mastspitze des Knickmasts (bzw. des daran angeordneten Endschlauchs) verantwortlich ist. Der Bediener hat dazu jeden der rotatorischen Freiheitsgrade des Knickmasts über die zugehörigen Antriebsaggregate (Hydraulikantriebe) unter Bewegung des Knickmastes im zur Verfügung stehenden Arbeitsraum unter Beachtung der Baustellenrandbedingungen zu betätigen. Diese Einzelachsenbetätigung hat den Nachteil, dass jedem Gelenk des Knickmastes und dem Drehschemel eine Stellmöglichkeit der Fernsteuerung zugeordnet ist, so dass bei drei und mehr Mastsegmenten die Betätigung unübersichtlich und umständlich wird.
  • Um die Handhabung in dieser Hinsicht zu erleichtern, wurde eine sogenannte Einhebelsteuerung vorgeschlagen, bei der die Position der Mastspitze (bzw. des Endschlauchs) direkt vom Bediener gesteuert werden kann. Die Stellmöglichkeiten der Fernsteuerung sind direkt den Koordinaten der Mastspitze im Raum zugeordnet, so dass entsprechend die Anzahl der Stellmöglichkeiten gegenüber der herkömmlichen Lösung reduziert ist.
  • Die Einhebelsteuerung macht es erforderlich, die Position jedes einzelnen Mastsegmentes sensorisch zu erfassen und die Antriebsaggregate des Mastes einzeln nach Maßgabe der Steuerbefehle des Bedieners anzusteuern, um die Position der Mastspitze entsprechend zu regeln. Hierfür schlägt beispielsweise die EP 1 537 282 B1 eine Regeleinrichtung vor, die einen Knickmast gemäß einer vorgegebenen Weg-/Schwenk-Charakteristik ansteuert, indem von an den Mastsegmenten angeordneten geodätischen Winkelsensoren erdfeste Verdrehwinkel erfasst und einer Koordinatentransformation unterzogen werden, um auf die relativen Knickwinkel zwischen den einzelnen Mastsegmenten schließen zu können. Die Winkelsensoren können auf diese Weise die Neigung jedes Mastsegmentes in Bezug auf die Vertikale erfassen. Hierdurch wird eine vollständige Positionserfassung zur Realisierung einer Einhebelsteuerung bereitgestellt.
  • Aufgabe ist, eine Maschine bereitzustellen, bei der eine Positionsbestimmung eines zwei- oder dreidimensional verlagerbaren Messpunktes auf einfache und möglichst genaue Weise möglich ist.
  • Diese Aufgabe löst die Erfindung ausgehend von einer Maschine der eingangs angegebenen Art dadurch, dass die Sende-/Empfangseinheiten dazu ausgebildet sind, untereinander zu kommunizieren und daraus ein Messsignal zu erzeugen, aus dem der Abstand zwischen jeweils zwei der Sende-/Empfangseinheiten ableitbar ist, wobei die Auswerteeinheit zur Ableitung der Ist-Position des Messpunktes aus den Messsignalen durch Triangulation eingerichtet ist
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Sende-/Empfangseinheiten untereinander kommunizieren und dabei den Abstand, den jeweils zwei der Sende-/Empfangseinheiten voneinander haben, messen. Aus den Abstandsmesssignalen kann dann mittels der Auswerteeinheit per Triangulation einfach auf die Position des Messpunktes zurückgeschlossen werden. Zweckmäßig befindet sich dabei eine der Sende-/Empfangseinheiten im Messpunkt oder in einer definierten Position relativ zum Messpunkt. Zweckmäßig sind des Weiteren eine oder zwei der Sende-/Empfangseinheiten am Grundrahmen an einer bzw. zwei bekannten Referenzpositionen angeordnet. Unter Triangulation ist im Sinne der Erfindung ein Auswerteverfahren zu verstehen, bei dem die unbekannte Position einer der Sende-/Empfangseinheiten basierend auf den bekannten Positionen wenigstens zweier weiterer Sende-/Empfangseinheiten berechnet wird.
  • Dies kann vorteilhaft für die Positionsbestimmung der Mastspitze zur Realisierung der oben angesprochenen Einhebelsteuerung genutzt werden. Es ist dabei insbesondere nicht erforderlich, an jedem einzelnen Mastsegment eine Messung durchzuführen, um darauf basierend auf die Position der Mastspitze zurückzuschließen. Im einfachsten Fall reicht es aus, eine Sende-/Empfangseinheit an der Mastspitze (oder in einer fest vorgegebenen geometrischen Position relativ zur Mastspitze) anzuordnen, wobei wenigstens zwei weitere Sende-/Empfangseinheiten am Grundrahmen an fest vorgegebenen und daher bekannten Referenzpositionen angeordnet sind.
  • Die erfindungsgemäße Positionsbestimmung kann vorteilhaft auch zur (redundanten) Erfassung von Bewegungen, Schwingungen und/oder Durchbiegungen des Knickmastes oder einzelner Mastsegmente genutzt werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine Abweichung der tatsächlichen Maststellung von einer per Winkelmessung mittels eines oder mehrerer Winkelsensoren ermittelten Maststellung festgestellt werden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Maschine entsprechend zusätzlich Winkelsensoren auf, die z. B. die relativen Knickwinkel der Mastsegmente ermitteln.
  • Die Abstände zwischen den Sende-/Empfangseinheiten können in an sich bekannter Weise durch Messen der Stärke (Amplitude), der Phase und/oder der Laufzeit von zwischen den Sende-/Empfangseinheiten ausgetauschten Kommunikationssignalen gemessen werden.
  • Eine Sende-/Empfangseinheit im Sinne der Erfindung ist gemäß der Erfindung (i) zum Aussenden oder (ii) zum Empfangen oder (iii) zum Aussenden und Empfangen von Kommunikationssignalen eingerichtet. Die Sende-/Empfangseinheiten können dabei kabellos und optional zusätzlich auch kabelgebunden miteinander kommunizieren. Die Kommunikation kann z. B. über Funk, Ultraschall oder optisch, insbesondere über infrarote Strahlung erfolgen. Die Bestimmung der Abstände kann z. B. vorteilhaft durch Auswertung von Laufzeitdifferenzen oder Signalstärkedifferenzen zwischen den kabellos und kabelgebunden ausgetauschten Kommunikationssignalen erfolgen, ggf. unter Berücksichtigung des Übertragungsmediums (in der Regel Luft). Eine Kabelverbindung kann außerdem genutzt werden, um die Sende-/Empfangseinheiten mit Energie zu versorgen und/oder um die Kommunikation zwischen den Sende-/Empfangseinheiten zu steuern und zu synchronisieren.
  • Bevorzugt ist die Auswerteeinheit der erfindungsgemäßen Maschine dazu ausgebildet, die Positionsbestimmung anhand der gemessenen Abstände und einer weiteren Messgröße, insbesondere einem gemessenen Dreh- oder Neigungswinkel vorzunehmen. Hierzu weist dann das Positionserfassungssystem zweckmäßig einen geeigneten Sensor, beispielsweise einen Winkelsensor auf. Als Drehwinkel ist dabei insbesondere ein Winkel einer relativen Drehung um eine Drehachse eines Gelenks (beispielsweise die Drehachse des Drehschemels des Knickmastes) aufzufassen. Der Neigungswinkel ist der absolute Winkel eines Mastsegments gegenüber einer vordefinierten Ebene, insbesondere der Horizontalen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, aus der zeitlichen Änderung wenigstens eines der Messsignale der Sende-/Empfangseinheiten ein Signal abzuleiten, das zur Schwingungsdämpfung einem mit der Auswerteeinheit verbundenen Aktuator zugeführt wird. Mit anderen Worten ist das Positionserfassungssystem dazu ausgebildet, Schwingungen der Maststruktur zu erfassen und die Schwingungsmesswerte zur Schwingungsdämpfung zu nutzen. Derartige Schwingungen können insbesondere bei Betonpumpen aufgrund des pulsierenden Betonförderstromes auftreten und können zu störenden und ggf. sogar gefährlichen Bewegungen des Endschlauchs führen. Diese Schwingungen können erfindungsgemäß durch eine aus der Positionsmessung abgeleitete Bedämpfung des Mastes unterdrückt werden. Hierzu werden beispielweise die Steuerventile der hydraulischen Antriebszylinder des Knickmastes mit einem Dämpfungssignal beaufschlagt, das aus dem Schwingungssignal abgeleitet wird.
  • Zur Realisierung der oben angesprochenen Einhebelsteuervorrichtung kann vorteilhaft eine Steuervorrichtung vorgesehen sein, die einen Prozessor aufweist, der mit der Auswerteeinheit des Positionserfassungssystems verbunden und dazu eingerichtet ist, von der Auswerteeinheit übermittelte Ist-Positionsdaten mit einer vorgebbaren Soll-Position zu vergleichen und bei einer Abweichung der Ist- von der Soll-Position mindestens einen Aktuator zur Verlagerung des Messpunktes anzusteuern. Mittels einer solchen Steuervorrichtung kann eine beliebige Baumaschine, insbesondere eine stationäre oder fahrbare Betonpumpe ausgerüstet werden, wobei der oder die Aktuatoren denjenigen Aktuatoren entsprechen können, die die Baumaschine üblicherweise aufweist, wie z. B. die hydraulischen Antriebsaggregate des Knickmastes und der Drehantrieb des Drehschemels.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine der Sende-/Empfangseinheiten an einer fest vorgegebenen Position am Grundrahmen, beispielsweise am Fahrgestell oder am Drehschemel des Knickmastes einer Autobetonpumpe, angeordnet, wobei wenigstens eine weitere der Sende-/Empfangseinheiten an einem Mastsegment, beispielsweise dem ersten Mastsegment des Knickmastes angeordnet ist, und wobei mindestens noch eine weitere der Sende-/Empfangseinheiten an der Mastspitze, d. h. im Messpunkt oder in einer fest vorgegebenen Position relativ zum Messpunkt angeordnet ist. Hierdurch kann mit minimalem Aufwand eine Positionsbestimmung erfolgen. Die Auswerteeinheit kann bei dieser Ausgestaltung zumindest eine zweidimensionale Positionsbestimmung der Mastspitze des Mastes vornehmen, jedenfalls unter Einbezug des Neigungswinkels des Mastsegmentes, an dem eine der Sende-/Empfangseinheiten angeordnet ist.
  • Sind mindestens zwei Sende-/Empfangseinheiten ortsfest am Grundrahmen angeordnet und ist mindestens eine weitere Sende-/Empfangseinheit an der Mastspitze des Mastes angeordnet, so kann die Auswerteeinheit eine dreidimensionale Positionsbestimmung der Mastspitze vornehmen, insbesondere unter Einbezug des Drehwinkels des (über den Drehschemel) mit dem Grundrahmen verbundenen Mastsegments.
  • Bei einer möglichen Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Maschine, bei der es sich z. B. um eine Baumaschine, wie einen Kran oder auch eine Autobetonpumpe handeln kann, eine oder mehrere seitlich ausfahrbare Stützen auf, die ein Umkippen der Maschine verhindern sollen. An einer, mehreren oder jeder der Stützen kann mindestens eine Sende-/Empfangseinheit angeordnet sein. Bevorzugt sind die Sende-/Empfangseinheiten jeweils an einem weit außen liegenden Punkt an der jeweiligen Stütze angeordnet. Durch Positionsbestimmung der an den Stützen angebrachten Sende-/Empfangseinheiten kann festgestellt werden, ob die Stützen ausgefahren sind, bevor z. B. ein Ausleger der Maschine betätigt wird. Hierdurch lässt sich ein Sicherungssystem realisieren, das den Betrieb des Auslegers verhindert, solange die Stützen nicht ausgefahren sind, oder den Betrieb des Auslegers auf einen Bereich einschränkt, in dem eine sichere Abstützung gewährleistet ist. Dieses Sicherungssystem kann redundant zu einem weiteren, konventionellen System eingesetzt werden, das zur Feststellung der Stützenposition vorgesehen ist.
  • Anhand der Zeichnungen werden im Folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
  • 1 in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung einen Knickmast mit Positionserfassungssystem für eine zweidimensionale Messung der Position einer Mastspitze gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2a in einer Draufsicht in schematischer Darstellung ein Baufahrzeug mit einem Positionserfassungssystem für eine dreidimensionale Bestimmung der Position einer Mastspitze gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2b in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung die Anordnung gemäß 2a;
  • 3 in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung ein Baufahrzeug mit einem Positionserfassungssystem für eine dreidimensionale Erfassung der Position einer Mastspitze sowie der Position eines einzelnen Mastsegments gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 4 in einer Draufsicht in schematischer Darstellung ein Baufahrzeug mit einem Positionserfassungssystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 5 in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung ein Fahrzeug mit Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In der 1 ist ein Grundrahmen 10 einer Maschine gezeigt, an dem ein Knickmast 10a gelenkig befestigt ist, der vier Mastsegmente 11, 12, 13, 14 und am Ende des vierten Mastsegments 14 eine Mastspitze 15 aufweist. Die Mastsegmente 11, 12, 13, 14 sind in Gelenken 11.1, 12.1, 13.1, 14.1 drehbar aneinander gekoppelt. Am Grundrahmen 10 ist eine Sende-/Empfangseinheit A angeordnet, und am ersten Mastsegment 11 ist eine weitere Sende-/Empfangseinheit B angeordnet, und am vierten Mastsegment 14 ist eine weitere Sende-/Empfangseinheit C angeordnet. Die Sende-/Empfangseinheit C ist im Bereich der Mastspitze 15 angeordnet.
  • Die Sende-/Empfangseinheiten A und B weisen in der dargestellten Maststellung einen Abstand b voneinander auf, und der Abstand der Sende-/Empfangseinheiten A und C voneinander beträgt a, während die Sende-/Empfangseinheiten B und C in einem Abstand c voneinander angeordnet sind. Alle Abstände a, b, c sind bei Verlagerung der Mastspitze 15 variabel.
  • Die Sende-/Empfangseinheiten A, B, C kommunizieren miteinander über den Austausch von Signalen (z. B. Funksignalen). Dabei sendet z. B. die Sende-/Empfangseinheit C ein Signal aus, das von den Sende-/Empfangseinheiten A und B empfangen wird, wobei aus der jeweiligen Laufzeit des Signals die Abstände a und c ableitbar sind. Die Sende-/Empfangseinheit A empfängt zusätzlich ein von der Sende-/Empfangseinheit B ausgesendetes Signal, um auch den Abstand b bestimmen können. Die Kommunikation kann auch bidirektional zwischen Paaren von Sende-/Empfangseinheiten A, B, C erfolgen, um die Abstände redundant und damit zuverlässiger und genauer bestimmen zu können. Die drei Abstände a, b, c definieren eindeutig das Dreieck mit den Eckpunkten A, B, C. Z. B. durch zusätzliche Einbeziehung des Neigungswinkels des ersten Mastsegmentes 11 kann auch die Lage des Dreiecks im Raum und damit die (zweidimensionale) Position der Mastspitze 15 ermittelt werden. In diesem Sinne erfolgt gemäß der Erfindung die Positionsbestimmung durch Triangulation. Der Neigungswinkel kann z. B. mittels eines im ersten Gelenk 11.1 vorgesehenen Drehwinkelgebers (nicht dargestellt) ermittelt werden. Die Positionsbestimmung erfolgt durch eine Auswerteeinheit 3, die in Verbindung mit den Sende-/Empfangseinheiten A, B, C steht, sei es kabelgebunden und/oder kabellos. Die jeweilige Verbindung ist aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt.
  • In der 2a ist ein Fahrzeug 1 mit einem Grundrahmen 10 und vier Stützen 2a, 2b, 2c, 2d gezeigt, wobei am Grundrahmen 10 ein Knickmast 10a gelagert ist, der vier Mastsegmente 11, 12, 13, 14 und eine Mastspitze 15 aufweist. Am Grundrahmen 10 bzw. am Fahrzeug 1 sind zwei Sende-/Empfangseinheiten A und B an vordefinierten, fest vorgegebenen Positionen angeordnet, und eine weitere Sende-/Empfangseinheit C ist an der Mastspitze 15 oder im Bereich der Mastspitze 15 in einem definierten, fest vorgegebenen Abstand zur Mastspitze 15 angeordnet. Ein Winkelsensor 6 in Form eines Drehwinkelgebers (in 2b dargestellt) erfasst einen Drehwinkel β eines Drehschemels 10b des Knickmastes 10a um eine vertikale Achse. Hierdurch können die Abstände a und c ermittelt werden, und die Position der Mastspitze 15 kann in Bezug auf alle drei Dimensionen eindeutig bestimmt werden. Die Sende-/Empfangseinheiten A, B und C stehen in Verbindung mit einer Auswerteeinheit 3, die Teil eines Positionserfassungssystems 4 ist. Dieses ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wiederum eine Komponente einer Steuervorrichtung 5 zur Steuerung des Knickmastes 10a. Die Steuervorrichtung 5 steuert hierzu Antriebsaggregate (Hydraulikzylinder, nicht dargestellt) des Knickmastes 10a sowie den Drehantrieb (nicht dargestellt) des Drehschemels 10b an.
  • In der 2b ist der Knickmast 10a in einer Seitenansicht gezeigt.
  • In der 3 ist ein Fahrzeug 1 entsprechend dem in der 2b gezeigten Ausführungsbeispiel gezeigt, jedoch unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel in der Anzahl der Sende-/Empfangseinheiten. Mindestens eine weitere Sende-/Empfangseinheit D ist an einem der Mastsegmente 12 angeordnet, und mittels der weiteren Sende-/Empfangseinheit D können weitere Abstände bestimmt werden, insbesondere ein Abstand g zwischen den Sende-/Empfangseinheiten C und D sowie ein Abstand h zwischen den Sende-/Empfangseinheiten A und D. Durch Einbeziehung der bekannten Geometrie des Knickmastes 10a kann die Lage aller Mastsegmente bestimmt werden. Diese Informationen können zur Realisierung eines automatischen Kollisionsschutzes genutzt werden, z. B. indem für einzelne Mastsegmente oder für den Mast als Ganzes maximale, nicht zu überschreitende x-, y- und/oder z-Koordinaten vorgegeben werden.
  • In der 4 ist ein Fahrzeug 1 mit einer Anordnung mit fünf Sende-/Empfangseinheiten A, B, C, D und E gezeigt, bei welcher mindestens acht Abstände ermittelt werden können, insbesondere die Abstände b, c, d, e, f, g, h und i, wobei der Abstand d zwischen den Sende-/Empfangseinheiten D und E, der Abstand e zwischen den Sende-/Empfangseinheiten B und E, der Abstand f zwischen den Sende-/Empfangseinheiten C und E, sowie der Abstand i zwischen den Sende-/Empfangseinheiten A und E vorliegt. Die Sende-/Empfangseinheiten A bis D sind jeweils an einer der seitlich ausfahrbaren Stützen 2a, 2b, 2c, 2d angeordnet, so dass durch erfindungsgemäße Positionsbestimmung festgestellt werden kann, ob die Stützen 2a, 2b, 2c und 2d ausgefahren sind, das Fahrzeug 1 also gegen Kippen gesichert ist. Die Positionsbestimmung kann ergänzend zu anderen, herkömmlichen Systemen zum Erkennen des Ausfahrzustands der Stützen 2a, 2b, 2c, 2d vorgesehen sein, um die Betriebssicherheit zu erhöhen.
  • In der 5 ist ein Fahrzeug 1 mit einer Steuervorrichtung 5 gezeigt, die erfindungsgemäß ein Positionserfassungssystem 4 und eine Auswerteeinheit 3 sowie ein Einhebelbedienelement, 5.1 und einen Prozessor 5.2 umfasst. Das Einhebelbedienelement 5.1 ist beispielsweise mittels einem oder mehrerer Steuerhebel (Joysticks) 5.2 in eine Fernbedienung integriert, die mittels der dargestellten Funkstrecke oder Kabelverbindung mit der Steuervorrichtung 5 verbunden ist. Mit den Steuerhebeln 5.2 kann der Knickmast beispielsweise in einem Polarkoordinatensystem oder einem kartesischen Koordinatensystem gesteuert werden. Der Begriff Einhebelbedienelement ist darauf zurückzuführen, dass mit jeweils einem Steuerhebel 5.2 der Mast beispielsweise im kartesischen Koordinatensystem jeweils in x-Richtung (vor/zurück), y-Richtung (seitwärts) oder z-Richtung (hoch/runter) gesteuert wird. Im Polarkoordinatensystem erfolgt die Steuerung analog mit mehreren Steuerhebeln. Es ist auch denkbar, mehrere Richtungen mit einem einzelnen Steuerhebel 5.2 zu steuern.
  • Die Steuervorrichtung 5 steuert Aktuatoren (nicht dargestellt), z. B. die Steuerventile der Hydraulikantriebe des Knickmastes 10a, an. Das Positionserfassungssystem 4 liefert über die Auswerteeinheit 3 Ist-Positionsdaten des Knickmastes 10a an den Prozessor 5.3, welcher einen Soll-Ist-Abgleich durchführt und bei einer Abweichung von der Soll-Position die Aktuatoren derart ansteuert, dass die mittels der Steuerhebel -5.2 vorgegebene Soll-Position der Mastspitze 15 automatisch angefahren und gehalten wird.
  • Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Auswerteeinheit 3 dazu eingerichtet sein, aus dem zeitlichen Verlauf wenigstens eines der Messsignale der Sende-/Empfangseinheiten A, B, C, D, E ein Signal abzuleiten, das zur Schwingungsdämpfung den mit der Auswerteeinheit 3 verbundenen Antriebsaggregaten des Knickmastes 10a zugeführt wird. Hierzu werden beispielweise die Steuerventile der hydraulischen Antriebszylinder des Knickmastes 10a mit aus den Messsignalen der Sende-/Empfangseinheiten A, B, C, D, E in geeigneter Weise abgeleiteten Signalen beaufschlagt. Die Sende-/Empfangseinheiten A, B, C, D, E werden somit dazu genutzt, Schwingungen der Maststruktur, die insbesondere bei Betonpumpen aufgrund des pulsierenden Betonförderstromes auftreten, zu erfassen und die Schwingungsmesswerte zur Schwingungsdämpfung heranzuziehen. Diese Schwingungen werden demgemäß durch eine aus der Positionsmessung abgeleitete Bedämpfung des Knickmastes 10a unterdrückt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fahrzeug
    2a, 2b, 2c, 2d
    Stützen
    3
    Auswerteeinheit
    4
    Positionserfassungssystem
    5
    Steuervorrichtung
    5.1
    Einhebelbedienelement
    5.2
    Steuerhebel (Joystick)
    5.3
    Prozessor
    6
    Winkelsensor
    10
    Grundrahmen
    10a
    Knickmast
    10b
    Drehschemel
    11
    erstes Mastsegment
    11.1
    erstes Gelenk
    12
    zweites Mastsegment
    12.1
    zweites Gelenk
    13
    drittes Mastsegment
    13.1
    drittes Gelenk
    14
    viertes Mastsegment
    14.1
    viertes Gelenk
    15
    Mastspitze
    A
    erste Sende-/Empfangseinheit (Knoten)
    B
    zweite Sende-/Empfangseinheit (Knoten)
    C
    dritte Sende-/Empfangseinheit (Knoten)
    D
    vierte Sende-/Empfangseinheit (Knoten)
    E
    fünfte Sende-/Empfangseinheit (Knoten)
    a
    Abstand zwischen der ersten und dritten Sende-/Empfangseinheit
    b
    Abstand zwischen der ersten und zweite Sende-/Empfangseinheit
    c
    Abstand zwischen der zweiten und dritten Sende-/Empfangseinheit
    d
    Abstand zwischen der vierten und fünften Sende-/Empfangseinheit
    e
    Abstand zwischen der zweiten und fünften Sende-/Empfangseinheit
    f
    Abstand zwischen der dritten und fünften Sende-/Empfangseinheit
    g
    Abstand zwischen der dritten und vierten Sende-/Empfangseinheit
    h
    Abstand zwischen der ersten und vierten Sende-/Empfangseinheit
    i
    Abstand zwischen der ersten und fünften Sende-/Empfangseinheit
    α
    Winkel
    β
    Drehwinkel des Mastes, insbesondere um eine vertikale Achse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1537282 B1 [0005]

Claims (9)

  1. Maschine mit einem Grundrahmen (10) und einem Positionserfassungssystem (4) zur Bestimmung der Position wenigstens eines relativ zum Grundrahmen (10) zwei- oder dreidimensional verlagerbaren Messpunktes, insbesondere an einer Mastspitze (15) eines mehrere gelenkig miteinander verbundene Mastsegmente (11, 12, 13, 14) aufweisenden Knickmastes (10a), wobei das Positionserfassungssystem (4) eine Mehrzahl von mindestens drei Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) und eine Auswerteeinheit (3) umfasst, die mit den Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) verbunden ist und zur Auswertung von Messsignalen der Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) und zur Ableitung der Ist-Position des Messpunktes aus den Messsignalen eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) dazu ausgebildet sind, untereinander zu kommunizieren und daraus ein Messsignal zu erzeugen, aus dem der Abstand zwischen jeweils zwei der Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) ableitbar ist, wobei die Auswerteeinheit (3) zur Ableitung der Ist-Position des Messpunktes aus den Messsignalen durch Triangulation eingerichtet ist.
  2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal eine Laufzeit, eine Phase oder eine Stärke eines zwischen jeweils zwei der Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) ausgetauschten Kommunikationssignals ist.
  3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionserfassungssystem (4) einen Winkelsensor (6) umfasst, der dazu ausgebildet ist, einen Dreh- und/oder Neigungswinkel (α, β), insbesondere um eine ortsfeste Achse, zu erfassen, wobei die Auswerteeinheit (3) dazu eingerichtet ist, die Position des Messpunktes unter Einbezug des Dreh- und/oder Neigungswinkels (α, β) zu bestimmen.
  4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (3) dazu eingerichtet ist, aus der zeitlichen Änderung wenigstens eines der Messsignale der Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) ein Schwingungssignal abzuleiten, das zur Schwingungsdämpfung einem mit der Auswerteeinheit (3) verbundenen Aktuator (5.3) zugeführt wird.
  5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (5), die einen Prozessor (5.2) aufweist, der mit der Auswerteeinheit (3) des Positionserfassungssystems (4) verbunden und dazu eingerichtet ist, von der Auswerteeinheit (3) übermittelte Ist-Positionsdaten mit einer vorgebbaren Soll-Position zu vergleichen und bei einer Abweichung der Ist- von der Soll-Position mindestens einen Aktuator (5.3) zur Verlagerung des Messpunktes anzusteuern.
  6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) an einer fest vorgegebenen Position am Grundrahmen (10) angeordnet ist, wobei wenigstens eine weitere der Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) an einem Mastsegment (11, 12, 13, 14) des Knickmastes (10a) angeordnet ist, und wobei mindestens noch eine weitere der Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) an der Mastspitze angeordnet ist.
  7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) jeweils an einer fest vorgegebenen Position am Grundrahmen (10) angeordnet sind, wobei mindestens eine weitere Sende-/Empfangseinheit (A, B, C, D, E) an der Mastspitze des Knickmastes (10a) angeordnet ist.
  8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Sende-/Empfangseinheiten (A, B, C, D, E) an einer seitlich vom Grundrahmen (10) ausfahrbaren Stütze (2a, 2b, 2c, 2d) zur Sicherung der Maschine gegen Kippen angeordnet ist.
  9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine eine fahrbare oder stationäre Betonpumpe ist.
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