DE102014013737A1 - Großmanipulator - Google Patents

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DE102014013737A1
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Harald Pajonk
Marcus Fink
Carsten Conrad
Joseph Schnittker
Wolfgang Merten
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Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
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Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
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    • B66C23/00Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62Constructional features or details
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    • B66C23/86Slewing gear hydraulically actuated
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator mit einem Mastarm und einer drehbaren Lagerung des Mastarms, bei dem ein Zahnrad am unteren Ende des Mastarms drehfest angeordnet ist, mit einem Linearantrieb, einer Zahnstange, die mittels des Linearantriebshorizontal verschiebbar ist und deren Zähne in das Zahnrad eingreifen, wodurch die Schubbewegung der Zahnstange in eine Drehbewegung des Mastarmes umgewandelt wird. In einer ersten Ausführungsform ist die Erfindung gekennzeichnet durch ein weiteres Zahnrad, das auf derselben Achse wie das erste Zahnrad angeordnet ist, wobei das weitere Zahnrad die Drehbewegung des Mastarmes auf mindestens einen den Drehwinkel des Mastarmes erfassenden Drehwinkelsensor überträgt. In einer zweiten Ausführungsform weist der Großmanipulator einen Zahnriemen auf, der die Drehbewegung des Mastarmes auf mindestens einen den Drehwinkel des Mastarmes erfassenden Drehwinkelsensor überträgt. In einer dritten Ausführungsform weist der Großmanipulator ein Seil und ein Wegsensor auf, wobei der Wegsensor eine Längenänderung des Seils bei der Drehbewegung des Mastarms erfasst. In einer vierten Ausführungsform erfassen Positionserfassungsmittel die Position der Zahnstange, aus der der Drehwinkel des Mastarmes abgeleitet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Drehwinkelerfassung des Mastarmes eines Großmanipulators gemäß Anspruch 1, Anspruch 5, Anspruch 6 und Anspruch 10.
  • Sowohl im Hochbau wie auch im Tiefbau werden Großmanipulatoren beispielsweise in Form von Betonpumpen verwendet, um vor Ort zumeist durch Mischerfahrzeuge angelieferten Beton zur Bildung von Decken, Wänden und dergleichen auszubringen. Hierbei werden sowohl stationäre Betonpumpen wie auch verfahrbare Betonpumpen, insbesondere sogenannte Autobetonpumpen, verwendet. Im Falle von Autobetonpumpen ist die Pumpe auf dem Rahmen bzw. der Pritsche eines Lastkraftfahrzeuges angeordnet und saugt aus einem, im rückwärtigen Bereich des Fahrzeuges angeordneten, Einfülltrichter darin eingegebenen Beton an, der dann über eine abgehende Förderleitung gezielt auf der Baustelle ausgebracht wird. Derartige Autobetonpumpen weisen üblicherweise einen Mastarm auf, der aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastsegmenten aufgebaut ist, die für den Fahrbetrieb platzsparend eingeschwenkt werden können, so dass die einzelnen Segmente des Mastarmes mehr oder weniger parallel, jedoch auf engem Raum zusammengeführt, auf dem Rahmen bzw. der Pritsche angeordnet sind, damit ein Straßentransport ohne weiteres möglich ist. Derartige Mastarme sind über ein Kippgelenk auf einer Drehsäule gelagert, die seinerseits um eine Vertikalachse drehbar am Fahrzeugrahmen, insbesondere an einem mit dem Fahrzeug fest verbundenen Mastbock, gelagert ist.
  • Da bei einem mehr oder weniger stark ausgefahrenem Mastarm, der zudem um die Drehsäulenachse beliebig verschwenkbar und damit auch in eine seitlich vom Fahrzeug abkragende Position verstellbar ist, starke Kippmomente auf das Fahrzeug einwirken, sind diese Fahrzeuge mit seitlich ausfahrbaren Stützelementen versehen, um eine sichere und damit kippstabile Abstützung der Fahrzeuge zu gewährleisten. Allerdings sind diese Abstützungen durchaus kritisch und je nach Länge des Mastarmes bedarf es auch einer entsprechenden angepassten Abstützung. Dabei ist in Abhängigkeit der ausgefahrenen Stellung des Mastarmes relativ zum Fahrzeug und dem Schwerpunkt der Autobetonpumpe jeweils eine bestimmte Ausfahrstellung der Abstützelemente erforderlich. Dies ist vor Ort schwierig, zumal häufig an den Baustellen Gegebenheiten vorhanden sind, welche die Lage der Abstützelemente stark einschränken, so dass je nach Baustelle bzw. Standort des Fahrzeugs auf einer Seite die Abstützelemente voll und auf der anderen Seite nicht oder nur teilweise ausgefahren werden können. Für den Fall, dass die über den ausgefahrenen Mastausleger auftretenden Kippmomente nicht durch die Stützfüße aufgefangen werden können, kann es somit zu einem Kippen des Fahrzeugs kommen. Es liegt auf der Hand, dass man vor Ort es nicht dem Fahrer des Betonfahrzeuges überlassen kann, bei welchem Drehwinkel bzw. welcher Ausfahrstellung des Mastauslegers ein Kippen des Fahrzeugs auftreten kann, um entsprechend die Stützfüße auszufahren. Deswegen sind diese Autobetonpumpen häufig mit Systemen ausgerüstet, welche den Drehwinkel des Mastarmes erfassen und auswerten, um entsprechende Sicherheitsvorkehrungen, z. B. eine Drehwinkelbeschränkung des Mastarmes, treffen zu können, um ein Umkippen der Autobetonpumpe zu vermeiden.
  • Aus dem Stand der Technik ( EP 2 699 743 A1 ) ist es bekannt, den Drehwinkel des Mastarmes mittels Sensoren am Antriebsmotor für die Mastdrehung zu bestimmen. Hierfür werden die Umdrehungen des Antriebsmotors, der über ein Zahnradgetriebe die Drehsäule des Mastarmes antreibt, gezählt, woraus sich der Drehwinkel des Mastarmes bestimmen lässt.
  • Bei Autobetonpumpen, bei denen die Drehung des Mastarmes mittels eines Linearantriebes, der beispielsweise aus ein oder zwei horizontal angeordneten Tauchkolbenzylindern besteht die über eine als Zahnstange ausgebildete Zylinderstange den Mastarm in ein Drehbewegung versetzen, bewerkstelligt wird, ist bisher keine Bestimmung des Drehwinkels des Mastarmes möglich.
  • Aus den o. g. Gründen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehwinkelerfassung für einen Großmanipulator zu schaffen, bei dem der Mastarm mittels eines Linearantriebes in eine Drehbewegung versetzt wird.
  • Gelöst wird diese Aufgabe in einer ersten Variante durch einen Großmanipulator mit einem drehbar gelagerten Mastarm gemäß Anspruch 1. Am unteren Ende des Mastarmes ist ein Zahnrad, das sogenannte Säulenritzel, drehfest angeordnet. Mittels eines Linearantriebes mit einer Zahnstange, die mittels des Linearantriebs horizontal verschiebbar ist und deren Zähne in das Zahnrad eingreifen, wird die Schubbewegung der Zahnstange in eine Drehbewegung des Mastarmes umgewandelt. Der Mastarm weist ein weiteres Zahnrad, das auf derselben Achse wie das erste Zahnrad angeordnet ist auf. Dieses weitere Zahnrad überträgt die Drehbewegung des Mastarmes auf mindestens einen den Drehwinkel des Mastarmes erfassenden Drehwinkelsensor.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein zweiter Drehwinkelsensor über das weitere Zahnrad angetrieben, wodurch sich eine Redundanz bei der Messung des Drehwinkels erzielen lässt, d. h. sollte ein Drehwinkelsensor ausfallen oder Messwerte ausgeben, die stark von dem ersten Drehwinkelsensor abweichen, kann die Steuerung des Großmanipulators nach Auswertung der Messsignale beispielsweise in ein Notprogramm überführt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform arbeiten die beiden Sensoren nach unterschiedlichen Messprinzipien, wodurch sich eine weitere Verbesserung des Redundanzverhaltens erzielen lässt, weil beispielsweise Störungen, die das Signal eines Drehwinkelsensors beeinflussen können, sich nicht auf den anderen Drehwinkelsensor auswirken. Ein Drehwinkelsensor kann beispielsweise als Absolutwert-Winkelgeber ausgeführt sein und der zweite Drehwinkelsensor umfasst ein elektrisches Nockenschaltwerk, bei dem die Nocken als Endschalter arbeiten und die Endlagen bestimmter Arbeitsbereiche des Mastarmes definieren.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das weitere Zahnrad, das ober- oder unterhalb des Säulenritzels angeordnet sein kann, aber bevorzugt unterhalb es Säulenritzels angeordnet ist, aus einem nicht metallischen Werkstoff, beispielsweise Kunststoff, vorzugsweise Polyurethan, Polyethylen oder einem Faserverbundwerkstoff, gefertigt. In der Regel werden bei Autobetonpumpen die Komponenten wegen der großen wirkenden Kräfte aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Stahl, angefertigt. Bei diesem Zahnrad lässt sich aber eine deutliche Gewichts- und Kostenersparnis erzielen, wenn es aus einem leichten Kunststoffmaterial gefertigt ist, denn für den Antrieb der Drehwinkelsensoren müssen von diesem Zahnrad nur geringe Kräfte übertragen werden.
  • Gemäß einer Variante der Erfindung umfasst der Großmanipulator mit einem Mastarm und einer drehbaren Lagerung des Mastarms ein Zahnrad, das am unteren Ende des Mastarms drehfest angeordnet ist, einen Linearantrieb und eine Zahnstange, die mittels des Linearantriebs horizontal verschiebbar ist und deren Zähne in das Zahnrad eingreifen, wodurch die Schubbewegung der Zahnstange in eine Drehbewegung des Mastarmes umgewandelt wird. Der Großmanipulator zeichnet sich dadurch aus, dass er wenigstens einen Zahnriemen aufweist, der an den Mastarm angreift und die Drehbewegung des Mastarmes auf mindestens einen den Drehwinkel des Mastarmes erfassenden Drehwinkelsensor überträgt.
  • Vorteilhafterweise weist der Mastarm ein weiteres Zahnrad auf, das auf derselben Achse wie das erste Zahnrad angeordnet ist. Der Zahnriemen greift in das weitere Zahnrad ein. Dieses weitere Zahnrad überträgt so die Drehbewegung des Mastarmes über den Zahnriemen auf mindestens einen den Drehwinkel des Mastarmes erfassenden Drehwinkelsensor.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Großmanipulator einen zweiten Drehwinkelsensor auf. Idealerweise ist der zweite Drehwinkelsensor über einen eigenen Zahnriemen mit einem der Zahnräder verbunden. Hierdurch lässt sich eine Redundanz bei der Messung des Drehwinkels erzielen. Ein Reißen oder Abrutschen eines Riemens führt so nicht unmittelbar zu einem Ausfall der Winkelmessung.
  • Gemäß einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung umfasst der Großmanipulator mit einem Mastarm und einer drehbaren Lagerung des Mastarms ein Zahnrad, das am unteren Ende des Mastarms drehfest angeordnet ist, einen Linearantrieb, eine Zahnstange, die mittels des Linearantriebs horizontal verschiebbar ist und deren Zähne in das Zahnrad eingreifen, wodurch die Schubbewegung der Zahnstange in eine Drehbewegung des Mastarmes umgewandelt wird und zeichnet sich dadurch aus, dass er wenigstens ein Seil aufweist, das mit einem seiner Enden an einer Drehsäule bzw. dem Mastarm angeordnet ist und er einen Wegsensor aufweist, der eine Längenänderung des Seils bei der Drehbewegung des Mastarms erfasst. Der vom Seil zurückgelegte Weg ist proportional zu einem Drehwinkel α, dem Winkel, um den sich die Drehsäule bzw. der Mastarm dreht. Nach einer Kalibrierung kann der vom Seil zurückgelegte Weg zur Messung des Winkels α verwendet werden. Das Seil ist bevorzugt am Umfang der Drehsäule befestigt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Großmanipulator zwei Seile und zwei dazu entsprechende Wegsensoren auf. Hierdurch lässt sich eine Redundanz bei der Messung des Drehwinkels erzielen.
  • Bei dem Wegsensor handelt es sich bevorzugt um einen Seilzuglängengeber. Der Seilzuglängengeber weist bevorzugt eine Seiltrommel mit Federwerk auf. Die Längenänderung des Seils wird im Seilzuglängengeber in eine Rotationsbewegung gewandelt. Der Wegsensor kann an dem Mastbock angeordnet sein.
  • Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung umfasst die Drehwinkelerfassung für einen Großmanipulator mit Linearantrieb, der über eine Zahnstange den Mastarm in eine Drehbewegung versetzt, Mittel zur Erfassung der Position der Zahnstange, aus denen der Drehwinkel des Mastarmes abgeleitet wird.
  • Die Mittel zur Erfassung der Position der Zahnstange umfassen beispielsweise einen auf der Zahnstange angebrachten Strichcode und einen Strichcodeleser. Der Strichcodeleser ist vorzugweise am Mastbock angebracht. Durch das Ablesen jeweils eines Abschnitts des Strichcodes auf der Zahnstange durch den Strichcodeleser lässt sich die Position der Zahnstange zwischen den zwei Linearantrieben ermitteln und damit der Drehwinkel des Mastarmes bestimmen.
  • Alternativ können die Mittel zur Erfassung der Position der Zahnstange mindestens einen Durchflussmesser für das, den Linearantrieb antreibende Antriebsfluid, z. B. Hydrauliköl, umfassen, womit aus dem Hydraulikölfluss die Position der Zahnstange, und damit auch der Drehwinkel des Mastarmes, bestimmt wird.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mittel zur Erfassung der Position der Zahnstange ein magnetostriktives Längenmesssystem. Ein magnetostriktives Längenmesssystem für einen als Tauchkolbenzylinder ausgeführten Linearantrieb besteht beispielsweise aus einer am Boden des Hydraulikzylinders montierten metallischen Lanze, die axial bis in den Kolben bzw. die Zahnstange hineinreicht, wobei sich in dem Kolben ein Ringmagnet befindet, durch den die Lanze hindurchreicht.
  • Wird nun ein Stromimplus mit einem radialen Magnetfeld durch die Lanze geschickt, entsteht aus dem Zusammentreffen des Magnetfeldes der Lanze mit dem Magnetfeld des Ringmagneten ein Torsionsimpuls. Dieser läuft als Körperschallwelle mit konstanter Ultraschallgeschwindigkeit vom Messpunkt zu den Enden des Wellenleiters und wird in einem Wandlersystem in einen elektrischen Impuls umgeformt. Je nachdem wie weit die Lanze in die Zahnstange bzw. dem Kolben eingeführt ist, ändert sich die Laufzeit der Körperschallwelle und die Position der Zahnstange in den Tauchkolbenzylindern kann aus der Laufzeit abgeleitet werden und aus der Position der in das Säulenritzel eingreifenden Zahnstange kann der Drehwinkel des Mastarmes abgeleitet werden.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale auch in beliebiger und technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und somit weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
  • Anhand der Zeichnungen werden im Folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:
  • 1 Seitenansicht eines Großmanipulators im abgestützten Zustand;
  • 2 Draufsicht des Großmanipulators aus 1;
  • 3 Drehantrieb des Mastarmes eines Großmanipulators mit Zahnstangenantrieb;
  • 4 Perspektivische Ansicht eines Drehantriebes des Mastarmes gemäß einer ersten Variante der Erfindung;
  • 5 Draufsicht auf den Drehantrieb gemäß der zweiten Variante der Erfindung in einer ersten Ausführungsform;
  • 6 Draufsicht auf den Drehantrieb gemäß der zweiten Variante der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform;
  • 7 Schnittdarstellung des Drehantriebs gemäß einer dritten Variante der Erfindung;
  • 8 Draufsicht auf den Drehantrieb gemäß der dritten Variante.
  • 1 zeigt einen als Autobetonpumpe ausgeführten Großmanipulator 2 mit einer auf einem LKW-Fahrgestell montierten Betonpumpe 8 sowie einen Betonaufgabetrichter mit Betonschaltventil 10. Die Betonpumpe 8 pumpt den in den Betonaufgabetrichter eingefüllten Beton durch das Betonförderrohr 5 zur Spitze des Mastarmes (2), wo der Beton mittels eines nicht dargestellten Endschlauches auf der Baustelle z. B. in eine Schalung, verbracht wird.
  • Die Autobetonpumpe 2 ist mit vorderen Stützen 12 und hinteren Stützen 14 für den Pumpbetrieb bei ausgefahrenem Mastarm abgestützt, so dass die Räder der Autobetonpumpe am Fahrgestell der Autobetonpumpe hängen.
  • Am Mastbock 6 sind zwei als Tauchkolbenzylinder 18 ausgeführte Linearmotoren angebracht, deren Funktion im Zusammenhang mit der 3 noch näher erläutert wird.
  • In 2 ist die Autobetonpumpe 2 mit seitlich nicht ausgefahrenen Stützen dargestellt. Dies hat zur Folge, dass der Mastarm 2 nur über einen sehr beschränkten Winkel, wie mit dem Pfeil auf Höhe des Betonaufgabetrichters 10 dargestellt ist, gedreht werden darf, weil sonst die Gefahr besteht, dass die Autobetonpumpe 2 umkippt. In dem in 2 dargestellten Szenario kann der Mastarm beispielsweise nur so weit verschwenkt werden, dass Wartungs- oder Reparaturarbeiten an der Betonpumpe 8 möglich sind.
  • 3 zeigt einen waagerechen Schnitt durch den Mastbock 6 mit vier seitlich angeordneten, horizontal ausgerichteten, Tauchkolbenzylindern 18a–d. In den Tauchkolbenzylindern 18a–d sind Zahnstangen 20a, b mit jeweils an den Enden angeordneten Kolben 21a–d angeordnet. Die Zahnstangen 20a, b werden in den Tauchkolbenzylindern 18a–d durch das Einlassen von Hydrauliköl mittels der Kolben 21a–d horizontal verschoben. Dadurch, dass die Zähne der Zahnstangen 20a, b in die Zähne des Säulenritzels 22, dass am unteren Ende der Drehsäule 16 angeordnet ist, eingreifen, wird der Mastarm 2 in eine Drehbewegung versetzt.
  • In der 3 sind vier Tauchkolbenzylinder 18a–d mit zwei Zahnstangen 20a, 20b dargestellt, es ist aber auch möglich, nur zwei Tauchkolbenzylinder mit nur einer Zahnstange zu verwenden, die das Säulenritzel 22 nur auf einer Seite antreiben. Dies ist lediglich eine Frage der Dimensionierung der Tauchkolbenzylinder und der Zahnstange.
  • 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Mastbocks 6 mit der darin drehbar gelagerten Drehsäule 16 an deren unteren Ende das Säulenritzel 22 angeordnet ist. Seitlich am Mastbock 6 sind die vier Tauchkolbenzylinder 18a–d horizontal angeordnet, die über die Verschiebung der Zahnstangen 20a, b die Drehsäule 16 in eine Drehbewegung versetzen.
  • An der Unterseite der Drehsäule 16, unterhalb des Säulenritzels 22, ist ein Zahnrad 24 fest mit der Drehsäule 16 verbunden. Wenn die Drehsäule 16 durch die Tauchkolbenzylinder 18a–d über die Zahnstangen 20a, 20b in eine Drehbewegung versetzt wird, dreht sich auch das Zahnrad 24. Die Drehbewegung des Zahnrades 24 wird auf die Ritzel 26a, b der zwei Drehwinkelsensoren 28 und 30 übertragen. Die beiden Drehwinkelsensoren 28, 30 senden ihr Sensorsignal z. B. an eine Maststeuerung, die aus den Sensorsignalen den Drehwinkel des Mastes 4 errechnet und unter Hinzuziehung der Daten über den Abstützzustand der Maschine den Drehwinkel des Mastes bei Bedarf begrenzt, um ein Kippen der Autobetonpumpe zu vermeiden.
  • Die zwei Drehwinkelsensoren 28, 30 sind bei einer Autobetonpumpe für die Redundanz notwendig, denn bei Verwendung nur eines Drehwinkelsensors kann der Ausfall dieses Sensors schwerwiegende Folgen haben. Um eine noch bessere Redundanz zu erzielen, können die zwei Drehwinkelsensoren nach unterschiedlichen Messprinzipien arbeiten. Einer der Drehwinkelsensoren kann beispielsweise einen absoluten Winkelwert ausgeben während der andere Drehwinkelsensor ein Endwertgeber ist, der über mehrere parallel angeordnete, zueinander versetzte Nocken Informationen über bestimmte Positionen des Drehwerkes an die Steuerelektronik liefert.
  • Für eine genauere Drehwinkelbestimmung, bzw. eine Drehwinkelbestimmung mit möglichst hoher Auflösung ist der Durchmesser des Zahnrades 24 grösser als der Durchmesser der Ritzel 26a, 26b. Weil das Zahnrad 24 nur die für die Drehwinkelbestimmung notwendigen kleinen Kräfte übertragen muss, ist es aus einem Kunststoffmaterial, bevorzugt Polyurethan (PUR) oder Polyethylen (PE) gefertigt, kann aber auch aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein. Hierdurch wird ein geringes Gewicht bei niedrigen Herstellungskosten erzielt.
  • 5 zeigt die Wegmessung an den Zahnstangen 20a, 20b mit Hilfe von auf den Zahnstangen angebrachten Strichcodes 34a, 34b und Strichcodelesern 32a, 32b. Die Strichcodeleser 32a, 32b sind vorzugweise am Mastbock montiert und lesen, beispielsweis mittels eines Lasers, jeweils einen Abschnitts der Strichcodes 34a, 34b auf der Zahnstange ab. Durch die Auswertung des erkannten Abschnittes der Strichcodes 34a, 34b wird die Position der Zahnstange 20a, 20b zwischen den Tauchkolbenzylindern ermittelt und damit der Drehwinkel des Mastarmes bestimmt. Die Strichcodes 34a, 34b werden vorzugsweise bei der Produktion in die Oberfläche der Zahnstange mit einem geeigneten Verfahren eingeschrieben (z. B. geätzt oder gelasert) um abriebfest zu sein, können aber auch auf die Oberflächen der Zahnstangen 20a, 20b aufgedruckt oder aufgeklebt sein.
  • Auch hier dient der zweite Strichcodeleser der Redundanz damit beim Ausfall eines Strichcodelesers oder bei voneinander abweichenden Ergebnissen der Strichcodeauswertung die Steuerung der Betonpumpe entsprechende Maßnahmen auslösen kann.
  • 6 zeigt die Wegmessung der Zahnstangen 20a, 20b mit Durchflussmessgeräten 40, 42, die den Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit bestimmen, die von der steuerbaren Hydraulikpumpe 38, die von einem geeigneten Antrieb 36 angetrieben wird, den Tauchkolbenzylindern 18a, 8b, 18c, 18d zugeführt wird. Mit Hilfe einer geeigneten Messelektronik, die die Signale von den Durchflussmessgeräten auswertet, wird die jeweils in den Tauchkolbenzylindern 18a, 18b, 18c, 18d befindliche Menge des Hydrauliköls ermittelt, wodurch die Position der als Zahnstangen ausgebildeten Kolbenstangen abgeleitet und daraus letztendlich der Drehwinkel des Mastarmes 2 bestimmt wird.
  • Die Erfindung wurde hier im Zusammenhang mit einer Autobetonpumpe mit darauf aufgebautem Mastarm beschrieben, es ist aber auch darauf hinzuweisen, dass die Erfindung auch auf Betonverteilermasten mit einem Mastarm anwendbar ist, die ebenfalls mit einem Linearantrieb gedreht werden.
  • 7 zeigt eine Schnittdarstellung des Drehantriebs gemäß einer dritten Variante der Erfindung. Der Großmanipulator weist ein Seil 46 auf, das mit einem seiner Enden an der Drehsäule 16 bzw. an dem Mastarm 4 angeordnet ist. Ferner weist der Großmanipulator einen Wegsensor 44 auf, der eine Längenänderung des Seils 46 bei der Drehbewegung des Mastarms 4 erfasst. Bei dem Wegsensor 44 handelt es sich bevorzugt um einen Seilzuglängengeber. Der Seilzuglängengeber weist bevorzugt eine Seiltrommel 48 mit Federwerk auf. Die Längenänderung des Seils 46 wird im Seilzuglängengeber in eine Rotationsbewegung gewandelt. Der Wegsensor 44 kann an dem Mastbock 6 angeordnet sein.
  • 8 zeigt eine Draufsicht auf den Drehantrieb gemäß der dritten Variante. Der vom Seil 46 zurückgelegte Weg ist proportional zu einem Drehwinkel α, den Winkel, um den sich die Drehsäule 16 bzw. der Mastarm 4 dreht. Nach einer Kalibrierung kann der vom Seil 46 zurückgelegte Weg zur Messung des Winkels α verwendet werden. Das Seil 46 ist bevorzugt am Umfang der Drehsäule 16 befestigt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Großmanipulator auch zwei Seile 46 und dazu bevorzugt zwei entsprechende Wegsensoren 44 aufweisen. Hierdurch lässt sich eine Redundanz bei der Messung des Drehwinkels erzielen.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Autobetonpumpe
    4
    Mastarm
    5
    Betonförderrohr
    6
    Mastbock
    7
    Mastgelenk
    8
    Fahrgestell mit Betonpumpe
    10
    Aufgabetrichter mit Betonschaltventil
    12
    vordere Abstützung
    14
    hintere Abstützung
    16
    Drehsäule
    18
    Tauchkolbenzylinder
    20a, b
    Zahnstange
    21
    Kolben
    22
    Säulenritzel
    24
    Zahnrad für Drehwinkelmessung
    26a, b
    Ritzel Drehwinkelsensoren
    28
    erster Drehwinkelsensor
    30
    zweiter Drehwinkelsensor
    32a, b
    optische Strichcodesensoren
    34a, b
    Strichcodes auf Zahnstangen
    36
    Antrieb Hydraulikpumpe
    38
    gesteuerte Hydraulikpumpe
    40
    erstes Volumenmessgerät
    42
    zweites Volumenmessgerät
    44
    Wegsensor
    46
    Seil
    48
    Seiltrommel
  • 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 2699743 A1 [0004]

Claims (16)

  1. Großmanipulator (2) mit einem Mastarm (4) und einer drehbaren Lagerung des Mastarms (3), umfassend: – ein Zahnrad (22), das am unteren Ende des Mastarms (4) drehfest angeordnet ist, – einen Linearantrieb, (18) – eine Zahnstange (20a, 20b), die mittels des Linearantriebs (18) horizontal verschiebbar ist und deren Zähne in das Zahnrad (16) eingreifen, wodurch die Schubbewegung der Zahnstange (20a, 20b) in eine Drehbewegung des Mastarmes (4) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Großmanipulator ein weiteres Zahnrad (24) aufweist, das auf derselben Achse wie das erste Zahnrad (22) angeordnet ist, wobei das weitere Zahnrad (24) die Drehbewegung des Mastarmes (4) auf mindestens einen den Drehwinkel des Mastarmes (4) erfassenden Drehwinkelsensor (28) überträgt.
  2. Großmanipulator (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am weiteren Zahnrad (24) ein weiterer Drehwinkelsensor (30) angeordnet ist, der ebenfalls den Drehwinkel des Mastarmes erfasst.
  3. Großmanipulator (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelsensoren (28, 30) den Drehwinkel nach unterschiedlichen Messprinzipien erfassen.
  4. Großmanipulator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Zahnrad (24) aus Kunststoff oder einem anderen Leichtbaumaterial besteht.
  5. Großmanipulator (2) mit einem Mastarm (4) und einer drehbaren Lagerung des Mastarms (3), umfassend: – ein Zahnrad (22), das am unteren Ende des Mastarms (4) drehfest angeordnet ist, – einen Linearantrieb, (18) – eine Zahnstange (20a, 20b), die mittels des Linearantriebs (18) horizontal verschiebbar ist und deren Zähne in das Zahnrad (16) eingreifen, wodurch die Schubbewegung der Zahnstange (20a, 20b) in eine Drehbewegung des Mastarmes (4) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Großmanipulator wenigstens einen Zahnriemen aufweist, der an dem Mastarm (4) angreift und die Drehbewegung des Mastarmes (4) auf mindestens einen den Drehwinkel des Mastarmes (4) erfassenden Drehwinkelsensor (28) überträgt.
  6. Großmanipulator (2) mit einem Mastarm (4) und einer drehbaren Lagerung des Mastarms (6), umfassend: – ein Zahnrad (16), das am unteren Ende des Mastarms (4) drehfest angeordnet ist, – einen Linearantrieb (18), – eine Zahnstange (20a, 20b), die mittels des Linearantriebs (18) horizontal verschiebbar ist und deren Zähne in das Zahnrad (16) eingreifen, wodurch die Schubbewegung der Zahnstange (20a, 20b) in eine Drehbewegung des Mastarmes (4) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Großmanipulator wenigstens ein Seil (46) aufweist, das mit einem seiner Enden an einer Drehsäule (16) angeordnet ist und dass der Großmanipulator ein Wegsensor (44) aufweist, der eine Längenänderung des Seils (46) bei der Drehbewegung des Mastarms (4) erfasst.
  7. Großmanipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (20a, 20b) als Zylinderstange ausgebildet ist.
  8. Großmanipulator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (18) durch wenigstens einen horizontal ausgerichteten Tauchkolbenzylinder (18a, 18b, 18c, 18d) gebildet ist.
  9. Großmanipulator (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (18) zwei entlang derselben horizontalen Achse verlaufende und einander zugewandte Tauchkolbenzylinder (18a, 18b, 18c, 18d) umfasst.
  10. Großmanipulator (2) mit einem Mastarm (4) und einer drehbaren Lagerung des Mastarms (6), umfassend: – ein Zahnrad (22), das am unteren Ende des Mastarms (4) drehfest angeordnet ist, – einen Linearantrieb (18), – eine Zahnstange (20a, 20b), die mittels des Linearantriebs (18) horizontal verschiebbar ist und deren Zähne in das Zahnrad (22) eingreifen, wodurch die Schubbewegung der Zahnstange (20a, 20b) in eine Drehbewegung des Mastarmes (4) umgewandelt wird, gekennzeichnet durch Positionserfassungsmittel (32, 34, 40, 42) zur Erfassung der Position der Zahnstange (20a, 20b), aus der der Drehwinkel des Mastarmes (2) abgeleitet wird.
  11. Großmanipulator (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (20a, 20b) als Zylinderstange ausgebildet ist.
  12. Großmanipulator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (18) durch wenigstens einen horizontal ausgerichteten Tauchkolbenzylinder (18a, 18b, 18c, 18d) gebildet ist.
  13. Großmanipulator (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (18) zwei entlang derselben horizontalen Achse verlaufende und einander zugewandte Tauchkolbenzylinder (18a, 18b, 18c, 18d) umfasst.
  14. Großmanipulator (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungsmittel einen Strichcode (34a, 34b) auf der Zahnstange (20a, 20b) und einen Strichcodeleser (32a, 32b) umfassen.
  15. Großmanipulator (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungsmittel mindestens ein Volumenmessgerät (40, 42) umfassen, das den Durchfluss des Antriebsfluids des Tauchkolbenzylinders (20a, 20b, 20c, 20d) erfasst.
  16. Großmanipulator (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungsmittel wenigstens einen magnetostriktiven Wegaufnehmer umfassen, der die Position der Zahnstange (8a, 8b) erfasst.
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