DE102019204430A1 - Procedure for changing the operational behavior of a truck mixer - Google Patents

Procedure for changing the operational behavior of a truck mixer Download PDF

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    • B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/42—Apparatus specially adapted for being mounted on vehicles with provision for mixing during transport
    • B28C5/4203—Details; Accessories
    • B28C5/4206—Control apparatus; Drive systems, e.g. coupled to the vehicle drive-system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60P3/16—Vehicles adapted to transport, to carry or to comprise special loads or objects for carrying mixed concrete, e.g. having rotatable drums

Abstract

Das Verfahren zur Änderung des Betriebsverhaltens eines Fahrmischers (1) zeichnet sich durch die Ansteuerung eines Elektromotors (3) aus, bei welchem zuerst mittels einer Drehzahlregelung die drehende Mischtrommel bis zum Stillstand abgebremst wird und anschließend mittels einer Drehmomentregelung das am Elektromotor (3) anliegende Drehmoment bis zu einem Minimum reduziert wird, indem die Mischtrommel (2) zurückgedreht wird.The method for changing the operating behavior of a truck mixer (1) is characterized by the control of an electric motor (3), in which the rotating mixing drum is first braked to a standstill by means of a speed control and then the torque applied to the electric motor (3) by means of a torque control is reduced to a minimum by turning back the mixing drum (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung des Betriebsverhaltens eines Fahrmischers nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The present invention relates to a method for changing the operating behavior of a truck mixer according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.

Ein Fahrmischer ist ein Fahrzeug mit einer drehbaren Mischtrommel zum Transport von Beton. Bei dem Begriff Fahrmischer kann es sich um einen Lastwagen mit einem einzigen Fahrgestell auf welchem die Mischtrommel angeordnet ist, oder einem Lastwagen mit getrennter Zugmaschine und mit einem Anhänger, beispielsweise einem Sattelauflieger handeln. Bei einem Sattelauflieger ist die Mischtrommel auf dem Anhänger angeordnet und die Zugmaschine ist abkoppelbar. Durch Drehung der Mischtrommel wird der Beton auf einer Seite der Mischtrommel in Richtung der Drehung der Mischtrommel gezogen, wodurch sich der Schwerpunkt verändert. Diese Veränderung des Schwerpunkts beeinträchtigt das Fahrverhalten des Lastkraftwagens.A truck mixer is a vehicle with a rotating mixer drum for transporting concrete. The term truck mixer can be a truck with a single chassis on which the mixing drum is arranged, or a truck with a separate tractor unit and a trailer, for example a semi-trailer. In the case of a semi-trailer, the mixing drum is arranged on the trailer and the tractor can be uncoupled. By rotating the mixing drum, the concrete on one side of the mixing drum is pulled in the direction of the rotation of the mixing drum, which changes the center of gravity. This change in the center of gravity affects the driving behavior of the truck.

Die DE 11 2007 001 013 T5 offenbart eine Anordnung zum Verbessern des Betriebsverhaltens eines Zementmischlastwagens, bei welchem bei Auftreten kritischer Fahrsituationen die Mischtrommel sofort stillgesetzt wird.The DE 11 2007 001 013 T5 discloses an arrangement for improving the performance of a cement mixer truck, in which the mixing drum is immediately shut down when critical driving situations occur.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lösung nach dem Stand der Technik weiter zu verbessern.The present invention is based on the object of further improving the solution according to the prior art.

Die Aufgabe wird mit einem auf die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Verfahren zur Änderung des Betriebsverhaltens eines Fahrmischers gelöst.The object is achieved with a generic method for changing the operating behavior of a truck mixer, which has the characterizing features of the main claim.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass je nach Art des Mischgutes, beispielsweise seiner Konsistenz auch direkt nach dem Stillsetzen der Mischtrommel das Mischgut, beispielsweise Beton nicht sofort auf den tiefsten Punkt der Mischtrommel zurückfließt. Der Beton bleibt einseitig in der Mischtrommel verteilt, wodurch auch der Schwerpunkt im Lastkraftwagen seitlich verschoben bleibt. The invention is based on the knowledge that, depending on the type of material to be mixed, for example its consistency, the material to be mixed, for example concrete, does not immediately flow back to the lowest point of the mixing drum even directly after the mixing drum has stopped. The concrete remains distributed on one side in the mixing drum, which means that the center of gravity in the truck also remains shifted to the side.

Erfindungsgemäß wird deshalb nicht nur die Mischtrommel in ihrer Drehzahl stillgesetzt, sondern nach dem Stillsetzen der Mischtrommel wird detektiert, ob ein Drehmoment auf den Antrieb der Mischtrommel wirkt. Dieses Drehmoment resultiert aus der seitlich in der Mischtrommel verschobenen Masse des Mischgutes, deren Gewichtskraft versucht, die Mischtrommel so zurückzudrehen, dass der Schwerpunkt auf die tiefste Stelle der Mischtrommel wirkt. Wird direkt nach dem Stillsetzen der Mischtrommel ein Drehmoment detektiert, welches versucht, die Mischtrommel zurückzudrehen, so wird der Antrieb der Mischtrommel so angesteuert, dass sich die Mischtrommel so weit zurückdreht, bis kein Drehmoment aus der Gewichtskraft der Mischtrommel mehr auf den Antrieb der Mischtrommel wirkt.According to the invention, therefore, not only is the speed of the mixing drum stopped, but after the mixing drum has stopped, it is detected whether a torque is acting on the drive of the mixing drum. This torque results from the mass of the material being mixed laterally in the mixing drum, the weight of which tries to turn the mixing drum back so that the center of gravity acts on the lowest point of the mixing drum. If a torque is detected immediately after the mixing drum is shut down, which tries to turn the mixing drum back, the drive of the mixing drum is activated in such a way that the mixing drum rotates back until no more torque from the weight of the mixing drum acts on the mixing drum drive .

Das erfindungsgemäße Verfahren weist somit mindestens zwei wesentliche Schritte auf, welche nacheinander durchzuführen sind.
Zuerst wird die Mischtrommel aus ihrer vorhandenen Drehzahl der Drehung so angesteuert, dass die Drehung der Mischtrommel in ihrer Drehzahl reduziert wird, bis die Mischtrommel stillsteht. Vorzugsweise wird hierbei die Drehzahl der Mischtrommel detektiert und die Reduzierung der Drehzahl der Mischtrommel, somit der Gradient vorgegeben. Dieser Schritt wird auch Drehzahl-Regel-Modus genannt. Dem Antrieb der Mischtrommel wird hierbei eine Soll-Drehzahl vorgegeben, welche überwacht und eingeregelt wird. Ist die Trommeldrehzahl bis zum Stillstand reduziert worden und der Stillstand wurde erkannt, so wechselt die Steuerung des Antriebs der Mischtrommel in den sogenannten Drehmoment-Regel-Modus. Hierbei wird das Drehmoment, welches auf den Antrieb wirkt, detektiert und ausgehend vom aktuell anliegenden Drehmoment der Antrieb der Mischtrommel so angesteuert, dass sich das Drehmoment auf ein Minimum, somit nahezu null oder null reduziert. Hierbei wird der Drehmomentabbaugradient vorgegeben und das vorhandene Drehmoment in Abhängigkeit des Drehmomentabbaugradienten reduziert.
Ist der Inhalt der Mischtrommel, somit das Mischgut in der Mischtrommel am tiefsten Punkt angekommen, so ist das Drehmoment, welches auf den Antrieb der Mischtrommel wirkt, auf ein Minimum oder null reduziert. Wird dieser Zustand erkannt, beispielsweise wenn ein zuvor definierter Zeitraum verstrichen ist und innerhalb dieses Zeitraums ein geringes oder kein Drehmoment, welches auf den Antrieb wirkt, detektiert worden, so wird die Trommel stillgesetzt. Das Stillsetzen der Trommel erfolgt, indem wieder die Drehzahl detektiert wird und der Antrieb so angesteuert wird, dass die Drehzahl der Trommel null bleibt und somit die Trommel sich nicht dreht.
Wird nun wieder eine Drehung der Trommel kommandiert, wird die Drehzahl von Null Umdrehung verlassen und Drehzahl auf die kommandierte Drehzahl erhöht. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn das Fahrverhalten des Fahrmischers wieder eine Drehung der Trommel erlaubt.The method according to the invention thus has at least two essential steps which are to be carried out one after the other.
First, the mixing drum is controlled from its existing speed of rotation so that the rotation of the mixing drum is reduced in its speed until the mixing drum comes to a standstill. The speed of the mixing drum is preferably detected and the reduction in the speed of the mixing drum, thus the gradient, is predetermined. This step is also called the speed control mode. A target speed is specified for the drive of the mixing drum, which is monitored and regulated. If the drum speed has been reduced to a standstill and the standstill has been recognized, the control of the drive of the mixing drum changes to the so-called torque control mode. The torque that acts on the drive is detected and, based on the currently applied torque, the drive of the mixing drum is controlled in such a way that the torque is reduced to a minimum, thus almost zero or zero. The torque reduction gradient is specified and the existing torque is reduced as a function of the torque reduction gradient.
If the content of the mixing drum, thus the material to be mixed in the mixing drum, has reached the lowest point, the torque that acts on the drive of the mixing drum is reduced to a minimum or zero. If this state is recognized, for example if a previously defined period of time has elapsed and a small or no torque acting on the drive has been detected within this period, then the drum is stopped. The drum is stopped by detecting the speed again and controlling the drive in such a way that the drum speed remains zero and thus the drum does not rotate.
If a rotation of the drum is now commanded again, the speed is left from zero rotation and the speed is increased to the commanded speed. This can be the case, for example, when the driving behavior of the truck mixer allows the drum to rotate again.

Der Drehmomentabbaugradient, der Drehmomentbereich, in welchem erkannt wird, dass kein Drehmoment mehr auf den Antrieb wirkt und die Zeitspanne, in welcher erkannt wird, dass kein Drehmoment mehr auf den Antrieb wirkt, ist applizierbar ausgestaltet.The torque reduction gradient, the torque range in which it is recognized that no more torque is acting on the drive and the time span in which it is recognized that no more torque is acting on the drive, is designed to be applicable.

Vorzugsweise wird als Antrieb der Mischtrommel ein Elektromotor, vorzugsweise ein Drehstrommotor verwendet, welcher seine Energie aus einer Batterie bezieht. Dadurch ist es notwendig, einen Inverter, welcher Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, zwischen der Batterie und dem Elektromotor anzuordnen. Zwischen dem Elektromotor und der Mischtrommel kann auch ein Untersetzungsgetriebe angeordnet sein. Die Drehzahl und das Drehmoment des Elektromotors werden vorzugsweise über den Inverter eingeregelt. Das Drehmoment des Elektromotors wird vorzugsweise über den Inverter detektiert. Die Drehzahl des Elektromotors wird vorzugsweise über einen Drehzahlsensor detektiert.An electric motor, preferably a three-phase motor, which draws its energy from a battery, is preferably used as the drive for the mixing drum. This makes it necessary to have a Inverter, which converts direct current into alternating current, to be arranged between the battery and the electric motor. A reduction gear can also be arranged between the electric motor and the mixing drum. The speed and torque of the electric motor are preferably regulated via the inverter. The torque of the electric motor is preferably detected via the inverter. The speed of the electric motor is preferably detected via a speed sensor.

Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
Es zeigen

  • 1 einen Fahrmischer
  • 2 einen zeitlichen Ablauf des Verfahrens.
Further features can be found in the description of the figures.
Show it
  • 1 a truck mixer
  • 2 a timing of the procedure.

Der Fahrmischer 1 besteht aus einem Lastkraftwagen mit einem einzigen Fahrgestell und einer Mischtrommel 2, welche von dem Elektromotor 3 und dem Untersetzungsgetriebe 4 drehbar angetrieben wird. Ein Fahrmischer 1 mit einem Zugfahrzeug und deinem Anhänger ist ebenso möglich, jedoch in 1 nicht dargestellt. Der Elektromotor 3 ist als Drehstrommotor ausgebildet und kann eine Feststellbremse beinhalten.The truck mixer 1 consists of a truck with a single chassis and a mixer drum 2 which from the electric motor 3 and the reduction gear 4th is rotatably driven. A truck mixer 1 with a towing vehicle and your trailer is also possible, but in 1 not shown. The electric motor 3 is designed as a three-phase motor and can include a parking brake.

Fig. 2:Fig. 2:

Auf der Abszisse ist der zeitliche Verlauf dargestellt und auf der Ordinate ist für das tatsächliche Drehmoment 5 die Höhe des Drehmoments und für die tatsächliche Drehzahl 6 der Mischtrommel dargestellt. Dreht sich die Mischtrommel, so wird ein tatsächliches Drehmoment 5 und eine tatsächliche Drehzahl 6 detektiert. Erfolgt am Zeitpunkt zum Stillsetzen 7 der Mischtrommel der Befehl, die Mischtrommel stillzusetzen, so wird die Soll-Drehzahl 8 als Vorgabe für die tatsächliche Drehzahl 6 in Abhängigkeit eines Abbaugradienten reduziert. Der Elektromotor wird so eingeregelt, dass er der Soll-Drehzahl 8 folgt, wodurch sich die tatsächliche Drehzahl 6 bis zum Trommelstillstand 9 auf null reduziert. Zum Zeitpunkt des Trommelstillstands 9 wird detektiert, ob das tatsächliche Drehmoment 5 größer null ist. Ist das tatsächliche Drehmoment auch nach einer zuvor definierten Zeitspanne 10 noch größer null, so wird der Elektromotor so angesteuert, dass er nicht mehr der Soll-Drehzahlvorgabe 8 folgt und somit die Drehzahl null aufweist, sondern der Soll-Drehmomentvorgabe 11 folgt. Die Soll-Drehmomentvorgabe 11 reduziert sich vom Startpunkt 12 bis zum Endpunkt 13, an welchem nur noch ein geringes oder kein Drehmoment vorhanden ist. Ab dem Startpunkt 12 folgt das tatsächliche Drehmoment 5 der Soll-Drehmomentvorgabe 11, da der Elektromotor entsprechend angesteuert wird. Zumindest zwischen dem Startpunkt 12 und dem Endpunkt 13 wird der Elektromotor drehmomentgeregelt betrieben. Die tatsächliche Drehzahl 6 weist in diesem Bereich einen negativen Wert auf, welcher signalisiert, dass die Mischtrommel entgegen der vorherigen Antriebsrichtung beziehungsweise Antriebsdrehrichtung in die entgegengesetzte Drehrichtung gedreht wird. Nach dem das tatsächlich anliegende Drehmoment auf ein Minimum reduziert wurde oder null ist, wird wieder auf den Drehzahl-Regel-Modus umgeschaltet. Erreicht die Position der Trommel den Endpunkt 13, so wird wieder auf den Drehzahl-Regel-Modus umgeschaltet, wodurch der Elektromotor so angesteuert wird, dass die tatsächliche Drehzahl 5 der Soll-Drehzahl 8 folgt, welche ab dem Endpunkt 13 die Drehzahl null aufweist. Dadurch wird die Mischtrommel in dieser Position gehalten. Es besteht auch die Möglichkeit, bei dem Vorhandensein einer mechanischen Bremse ab dem Endpunkt 13 die mechanische Bremse zu aktivieren.The time curve is shown on the abscissa and the actual torque is shown on the ordinate 5 the amount of torque and for the actual speed 6th the mixing drum shown. When the mixing drum rotates, there is an actual torque 5 and an actual speed 6th detected. Takes place at the time of shutdown 7th the command to shut down the mixing drum, the target speed becomes 8th as a specification for the actual speed 6th reduced as a function of a degradation gradient. The electric motor is regulated so that it reaches the target speed 8th follows, which results in the actual speed 6th until the drum stops 9 reduced to zero. At the time of the drum stop 9 it is detected whether the actual torque 5 is greater than zero. Is the actual torque even after a previously defined period of time 10 even greater than zero, the electric motor is activated in such a way that it no longer meets the target speed specification 8th follows and thus the speed has zero, but the target torque specification 11 follows. The target torque specification 11 reduces from the starting point 12 to the end point 13 at which there is little or no torque. From the starting point 12 the actual torque follows 5 the target torque specification 11 because the electric motor is controlled accordingly. At least between the starting point 12 and the end point 13 the electric motor is operated with torque control. The actual speed 6th has a negative value in this area, which signals that the mixing drum is rotated counter to the previous drive direction or drive direction of rotation in the opposite direction of rotation. After the actually applied torque has been reduced to a minimum or is zero, it is switched back to the speed control mode. When the position of the drum reaches the end point 13 , it is switched back to the speed control mode, whereby the electric motor is controlled so that the actual speed 5 the target speed 8th which follows from the endpoint 13 the speed is zero. This will hold the mixing drum in this position. There is also the possibility, in the presence of a mechanical brake, from the end point 13 activate the mechanical brake.

Indem die Mischtrommel ab dem Endpunkt 13 so positioniert ist, dass sich der Trommelinhalt und somit das Mischgut in der Mischtrommel am tiefsten Ort der Mischtrommel befindet, kann der Fahrmischer betriebssicher betrieben werden.By moving the mixing drum from the end point 13 is positioned so that the drum contents and thus the mix in the mixing drum are at the lowest point of the mixing drum, the truck mixer can be operated safely.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
FahrmischerTruck mixer
22
MischtrommelMixing drum
33
ElektromotorElectric motor
44th
UntersetzungsgetriebeReduction gear
55
tatsächliches Drehmomentactual torque
66
tatsächliche Drehzahlactual speed
77th
Zeitpunkt zum StillsetzenTime to stop
88th
Soll-DrehzahlTarget speed
99
TrommelstillstandDrum stall
1010
ZeitspannePeriod of time
1111
Soll-DrehmomentvorgabeTarget torque specification
1212th
StartpunktStarting point
1313
EndpunktEnd point

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 112007001013 T5 [0003]DE 112007001013 T5 [0003]

Claims (9)

Verfahren zur Änderung des Betriebsverhaltens eines Fahrmischers (1) mit einer von einem Elektromotor (3) antreibbaren Mischtrommel (2), wobei das Verfahren die Schritte umfasst - Reduzieren der Drehzahl der drehenden Mischtrommel (2) bis zum Stillstand - Reduzieren des am Elektromotor (3) anliegenden Drehmoments bis zu einem minimalen Drehmoment - Verhindern einer weiteren Drehung der Mischtrommel (2).A method for changing the operating behavior of a truck mixer (1) with a mixing drum (2) that can be driven by an electric motor (3), the method comprising the steps - Reduce the speed of the rotating mixing drum (2) to a standstill - Reducing the torque applied to the electric motor (3) down to a minimum torque - Preventing further rotation of the mixing drum (2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Mischtrommel (2) reduziert wird, indem ein Drehzahlsensor die Drehzahl der Mischtrommel (2) mittelbar oder unmittelbar erfasst und die detektierte Drehzahl der Mischtrommel (2) so lange reduziert wird, bis mittels des Drehzahlsensors der Stillstand der Mischtrommel (2) detektiert wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the speed of the mixing drum (2) is reduced by a speed sensor detecting the speed of the mixing drum (2) directly or indirectly and the detected speed of the mixing drum (2) is reduced until the speed sensor stops the Mixing drum (2) is detected. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Drehzahl der Mischtrommel (2) einer Drehzahlvorgabe folgt.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the reduction in the speed of the mixing drum (2) follows a speed specification. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Elektromotors (3) mittelbar oder unmittelbar detektiert wird und das detektierte Drehmoment so lange reduziert wird, bis detektiert wird, dass am Elektromotor (3) kein Drehmoment anliegt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the torque of the electric motor (3) is detected directly or indirectly and the detected torque is reduced until it is detected that there is no torque on the electric motor (3). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung des Drehmoments einer Drehmomentvorgabe folgt.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the reduction in torque follows a torque specification. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl und das Drehmoment der Mischtrommel (2) mittels eines Inverters, mit welchem der Elektromotor (3) verbunden ist, ermittelt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the speed and the torque of the mixing drum (2) is determined by means of an inverter to which the electric motor (3) is connected. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Drehung der Mischtrommel (2) dadurch verhindert wird, dass die Drehzahl der Mischtrommel (2) überwacht wird und durch gezieltes Ansteuern des Elektromotors (3) eine Drehung der Mischtrommel (2) verhindert wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the further rotation of the mixing drum (2) is prevented in that the speed of the mixing drum (2) is monitored and a rotation of the mixing drum (2) is prevented by targeted control of the electric motor (3). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentvorgabe veränderbar ist.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the specified torque can be changed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhindern einer weiteren Drehung der Mischtrommel durch Aktivierung einer mechanischen Bremse des Elektromotors (3) erzielt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the prevention of further rotation of the mixing drum is achieved by activating a mechanical brake of the electric motor (3).
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