DE19503895A1

DE19503895A1 - Betonpumpe mit Verteilermast

Info

Publication number: DE19503895A1
Application number: DE19503895A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Schlecht
Original assignee: Putzmeister-Werk Maschinenfabrik 72631 Aichtal De GmbH; Putzmeister Werk Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Putzmeister Concrete Pumps GmbH
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 1996-08-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Betonpumpe mit einem als Träger für eine Förderleitung dienenden Verteilermast, der einen aus mehreren Segmenten bestehenden, als Knickarm ausgebildeten Ausleger hat und mit den weite ren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.

Bei stationären und fahrbaren Betonpumpen dieser Art wird der Verteilermast durch Ansteuerung eines Drehan triebes um eine Hochachse auf die Betonierstelle hin ausgerichtet und durch Ansteuerung von den einzelnen Segmenten zugeordneten Knickantrieben auf die bis zu der Betonierstelle zu überbrückenden Distanzen so ein gestellt, daß die durch das freie Ende des Auslegers gebildete, einen frei hängenden Endschlauch der Förder leitung tragende Mastspitze in definiertem Abstand vom Betonierniveau positionierbar ist.

Bei den bekannten Betonpumpen werden die zum Anfahren der Betonierstellen erforderlichen Mastbewegungen übli cherweise von einem Mastführer, z. B. mittels einer Funk- Fernsteuerung "von Hand" gesteuert, während ein Assi stent des Mastführers (Schlauchmann) den Endschlauch über die vorgesehene Betonierstelle führt. Der Ausleger ist seiner Konstruktion nach ein elastisch schwingungs fähiges System, das zu Eigenschwingungen anregbar ist. Eine resonante Anregung solcher Schwingungen kann dazu führen, daß das freie Ende des Auslegers mit Amplituden von einem Meter und mehr schwingt. Eine Schwingungsan regung ist z. B. durch den pulsierenden Betrieb der üb licherweise als Zweizylinder-Pumpe ausgebildeten För derpumpe und die hieraus resultierende periodische Be schleunigung und Verzögerung der durch die Förderlei tung gedrängten Betonsäule möglich. Ein resonantes Auf schaukeln der Mastschwingung hat vor allem bei größeren Fördermengen zur Folge, daß der Beton nicht mehr gleich mäßig verteilt werden kann und der Schlauchmann gefähr det wird. Zwar läßt sich die Wahrscheinlichkeit der resonanten Schwingungsanregung des Auslegers durch eine horizontale Führung des letzten Armsegments, eine Ver kürzung von Umschaltpausen der Pumpzylinder der Beton pumpe, ein schnelles Wiederanschieben der Betonsäule und Maßnahmen zur Druckdämpfung beim Wiederanschieben der Betonsäule reduzieren, jedoch nicht völlig vermei den. Es bleibt daher oft nichts anderes übrig, als die Fördermenge der Pumpe zurückzuregeln.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer Betonpum pe mit Verteilermast der eingangs angegebenen Art Vor kehrungen zu treffen, mit denen überhöhte Auslenkungen des Endschlauchs am Verteilermast zuverlässig vermieden werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß die beim Betonierbetrieb auftretenden Auslenkungen der Mastspitze des Verteilermasts auch bei hohen Förderleistungen dynamisch neutralisiert und dabei auf vom Schlauchmann handhabbare Auslenkungen von beispielsweise 10 bis 20 cm reduziert werden können. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß ein als Festwert-Regelkreis ausgebildeter Lage-Regelkreis vor gesehen ist, der innerhalb eines vorgebbaren Variations bereichs das Niveau des mastseitigen Endes des End schlauchs bezüglich einer ortsfesten, horizontalen Be zugsebene stabilisiert. Weiter kann eine Sensoreinrich tung vorgesehen sein, die für mindestens die Richtung lastwechselbedingter Auslenkungen der Mastspitze cha rakteristische Ausgangssignale erzeugt, durch die ein Koordinaten-Stellantrieb zu kompensatorischen Auslen kungen der Mastspitze und/oder des Endschlauchs ansteu erbar ist.

Diese Art der Lageregelung ist dann besonders effektiv und technisch günstig, wenn als Koordinaten-Stellan trieb der Knickantrieb des die Mastspitze aufweisen den Endsegments des Knickarms genutzt und dieses wäh rend des Betonierens annähernd horizontal gehalten wird. Dies ist in der überwiegenden Zahl der Einsatz fälle einer Betonpumpe möglich. Da die Faltbarkeit des Auslegers auch noch andere Ausleger-Konfigurationen zuläßt, ist es von Vorteil, wenn mindestens ein weite rer Knickantrieb des Knickarms, vorzugsweise der Knick antrieb des mit dem Endsegment gelenkig verbundenen Segments, als Koordinaten-Stellantrieb genutzt wird.

Aus regelungstechnischen Gründen ist es wichtig, daß die Kennkreisfrequenz des Koordinatenstellantriebs des Lage-Regelkreises einem Vielfachen der Frequenz der höchstfrequenten Eigenschwingung des Knickarms ent spricht.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Sensoreinrichtung mindestens einen der nachfol gend genannten Geber umfaßt, der ein für die erfaßte Größe charakteristisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt:

a) einen Abstandssensor für die Erfassung des Abstan des zwischen Mastspitze und Bezugsebene,
b) einen Beschleunigungsgeber, der vorzugsweise an der Mastspitze angeordnet ist,
c) einen Neigungsgeber für das Endsegment des Ausle gers.

Eine besonders einfache und entsprechend kostengünstige Realisierung eines schwingungsneutralisierenden Lagere gelkreises mit hoher Funktionssicherheit sieht vor, daß der Lageregelkreis ein als Proportionalventil ausgebil detes Neutralisierungs-Steuerventil enthält, über das der Koordinaten-Stellantrieb aus einer Hilfsdruckquelle versorgbar ist, wobei der Lageregelkreis im Regelungs betrieb gegen den Druckausgang des für den Positionie rungsbetrieb des Verteilermasts vorgesehenen Druckver sorgungsaggregat abgesperrt ist. Das Neutralisierungs- Steuerventil ist zweckmäßig in der Nähe des Antriebs- Hydrozylinders des als Koordinatenstellantrieb genutz ten Knickantriebs angeordnet. Die Hilfsdruckquelle des Lageregelkreises kann einen Hochdruckspeicher auf weisen, der in unmittelbarer Nähe des Neutralisierungs- Steuerventils angeordnet ist. Eine besonders vorteil hafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Neutralisierungs-Steuerventil als Proportionalventil ausgebildet ist, das über einen unter Zug-Vorspannung stehenden Seilzug betätigbar ist, dessen Zugseil mit seinem einen Ende mittelbar oder unmittelbar an einem Steuerelement des Neutralisierungs-Steuerventils an greift und mit seinem anderen Ende am Körper einer den Endschlauch führenden Bedienungsperson festgelegt ist.

Das Zugseil kann dabei beispielsweise über mindestens eine am Endsegment angeordnete Umlenkrolle zum Steuer element geführt werden, wobei eine Umlenkrolle in der Nähe der Mastspitze angeordnet sein sollte.

Alternativ dazu ist es möglich, das Zugseil über einen am Endsegment in der Nähe der Mastspitze mit im wesent lichen quer zur Knickebene des Endsegments ausgerich teter Hebelachse angelenkten Hebel mit dem Steuerele ment zu koppeln. Der Hebel kann dabei als zweiarmiger Winkelhebel ausgebildet sein, an dessen Kraftarm das eine Zugseilende in wählbarem Abstand von der Hebel achse befestigbar ist und dessen Lastarm unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise über ein weiteres Zug seil oder eine Stange mit dem Steuerelement gekoppelt ist. Damit kann die Übersetzung zwischen Kraftarm und Lastarm beliebig eingestellt und auf den bezüglich der auftretenden Vertikalbewegung kleinen Steuerweg des ventilseitigen Steuerelements abgestimmt werden. Um zusätzlich auch die Drehbewegung des Masts um die Ver tikalachse mit einfachen Mitteln erfassen und für Steu erungszwecke ausnutzen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Umlenkrolle oder der Hebel zusätzlich um eine quer zur Hebelachse und etwa parallel zum Endsegment verlaufende, mit einem Drehgeber bestückte Drehachse verschwenkbar am Endsegment gelagert ist.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Er findung kann das Neutralisierungs-Steuerventil als elektrisch steuerbares oder elektrisch vorsteuerbares Proportionalventil ausgebildet werden, das durch Steu ersignale einer die Ausgangssignale zur Erfassung von Schwingungen des Knickarms vorgesehener Sensoren verar beitenden Steuereinheit ansteuerbar ist.

Der Abstandssensor kann auch als aktiver Sensor ausge bildet sein, der nach dem Prinzip der Laufzeitmessung von Impulssignalen arbeitet. Insbesondere kann der Ab standssensor als Ultraschallsensor ausgebildet sein, der höhenverstellbar in der Nähe der Mastspitze des Endsegments angeordnet ist. Er kann zu diesem Zweck an einem vom Endsegment des Knickarms herabhängenden, um mindestens eine Achse, die parallel zur Achse des Knickgelenks des Endsegments verläuft, frei bewegli chen, vorzugsweise kardanisch aufgehängten Pendel ange ordnet sein.

Zur Markierung einer Bezugsebene für die Abstandsmes sung kann auch eine Laserlichtquelle vorgesehen werden, wobei zusätzlich eine Auf- und Abbewegungen des Endseg ments des Knickarms mitausführende Detektoranordnung vorgesehen ist, die eine Anzahl von in vertikalen Ab ständen voneinander unterhalb und oberhalb der Bezugs ebene angeordneten Fotodetektoren aufweist.

Unabhängig von der Gestaltung des Lageregelkreises kann eine schwingungsneutralisierende Wirkung auch durch einen passiven Schwingungstilger erzielt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Autobetonpumpe mit zu sammengelegtem Verteilermast;

Fig. 2 die Autobetonpumpe nach Fig. 1 mit Verteiler mast in Arbeitsstellung;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Vertei lermast mit einer Regelungseinrichtung zur La geregelung;

Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 mit einer abgewandelten Lage-Regeleinrichtung;

Fig. 5 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 mit einer weiteren abgewandelten Lage-Regeleinrichtung;

Fig. 6 das elektrohydraulische Schaltbild eines Lage Regelkreises zur schwingungsneutralisierenden Ansteuerung des Knickantriebs des Endsegments eines Verteilermasts;

Fig. 7a bis c Einzelheiten einer Abstandsmeßeinrich tung mit Laserlichtquelle.

Die in der Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete Auto- Betonpumpe umfaßt ein Transportfahrzeug 11 eine z. B. als Zweizylinder-Pumpe ausgebildete Beton-Förderpumpe 12 sowie einen um eine fahrzeugfeste Hochachse 13 dreh baren, insgesamt mit 14 bezeichneten Verteilermast als Träger für eine Beton-Förderleitung 16. Über die För derleitung 16 wird Flüssig-Beton, der in einen Aufgabe behälter 17 während des Betonierens fortlaufend einge bracht wird, zu einer von dem Standort des Fahrzeuges 11 entfernt angeordneten Betonierstelle 18 gefördert.

Der Verteilermast 14 besteht aus einem mittels eines hydraulischen Drehantriebes 19 um die Hochachse 13 drehbaren Mastbock 21 und einem an diesem schwenkbaren, Knickarm 22 als Ausleger, der auf variable Reichweite und Höhendifferenz zwischen dem Fahrzeug 11 und der Betonierstelle 18 kontinuierlich einstellbar ist.

Der Knickarm 22 besteht beim dargestellten Ausführungs beispiel aus fünf gelenkig miteinander verbundenen Arm- Segementen 23 bis 27, die um parallel zueinander und rechtwinklig zu der Hochachse 13 des Mastbocks 21 ver laufende Achsen 28 bis 32 schwenkbar sind. Die Knickwinkelbereiche ε₁ bis ε₅ (Fig. 2) der durch die Ge lenkachsen 29 bis 32 repräsentierten Knickgelenke und deren Anordnung zueinander sind so aufeinander abge stimmt, daß der Knickarm 22 mit der aus Fig. 1 ersicht lichen, einer mehrfachen Z-Faltung entsprechenden raum sparenden Transportkonfiguration auf dem Fahrzeug 11 ablegbar ist. Durch programmgesteuerte Aktivierung von Knickantrieben 34 bis 38, die den Gelenkachsen 28 bis 32 einzeln zugeordnet sind, ist der Knickarm 22 in un terschiedlichen Distanzen und/oder Höhendifferenzen zwischen der Betonierstelle 18 und dem Fahrzeug-Stand ort entfaltbar.

Die Knickantriebe 34 bis 38 haben als Antriebselemen te doppelt wirkende lineare Hydrozylinder 47 bis 51. Die Kolbenstangen 54 bis 57 der Hydrozylinder 48 bis 51 sind an je einem Lenker 59 eines Gelenkvierecks 61 angelenkt, das die Umsetzung der linearen Kolbenstan genhübe in 180°- oder 270°-Schenkhübe des jeweiligen Armsegments 24 bis 27 vermittelt.

Die Beton-Förderleitung 16 ist auf in an den Arm-Seg menten 23 bis 27 fest verlegte Rohr-Segmente 16′ unter teilt, die über Rohrgelenke 39, deren Gelenkachsen mit den Knickachsen 28 bis 32 der Arm-Segemente 23 bis 27 des Knickarms 22 je einzeln zusammenfallen, schwenkbar miteinander verbunden sind.

Das letzte Rohr-Segment 16′ der Beton-Förderleitung 16, das am freien End-Segment 27 des Auslegers 22 verlegt ist, endet mit einem Rohrgelenk 42 mit zu den Knickachsen 28 bis 32 paralleler Gelenkachse 33, an dem ein frei nach unten hängender Endschlauch 43 angeschlossen ist.

Der Mastführer steuert z. B. mittels einer Funk-Fern steuerung die Mastbewegungen, durch die die Mastspitze 41 mit dem Endschlauch 43 über den zu betonierenden Bereich hinweg geführt wird. Der Endschlauch 43 hat eine typische Länge von 3 bis 4 m und kann wegen seiner gelenkigen Aufhängung im Bereich der Mastspitze 41 und aufgrund seiner Eigen-Flexibilität mit seinem Austritts ende 44 vom Schlauchmann 45 in der günstigsten Position zur Betonierstelle 18 gehalten werden.

Der Verteilermast 14 stellt ein aus mehreren je für sich schwingungsfähigen Teilsystemen bestehendes, kom plexes, insgesamt schwingungsfähiges System dar, das im Betrieb der Autobetonpumpe 10 resonant zu Schwingungen anregbar ist. Die Schwingungen können zu Auslenkungen der Mastspitze 41 und des an dieser hängenden End schlauches 43 mit Amplituden um 1 m und Frequenzen zwi schen 0,5 und einigen Hz führen.

Um die durch die Schwingungen des Knickarms 22 hervor gerufenen Auslenkungen des Endschlauchs 43 weitgehend zu vermeiden oder mindestens auf ein tolerierbares Maß zu reduzieren, ist ein in der Fig. 6 insgesamt mit 65 bezeichneter Lage-Regelkreis vorgesehen, mittels dessen das Niveau, auf dem sich die Mastspitze 41 des Knick arms 22 oberhalb der Betonierstelle 18 befindet, sta bilisierbar ist. Als Bezugsniveau 66 ist der als eben vorausgesetzte Baustellenbereich gewählt, auf dem sich der Schlauchmann 45 in der Nähe der Betonierstelle 18 bewegen kann.

Zur Erfassung des vertikalen Abstandes der Mastspitze 41 vom Bezugsniveau 66 ist gemäß Fig. 3 und 6 ein Ul traschall-Abstandssensor 67 vorgesehen, der am unteren Ende eines Pendelstabes 68 mit einstellbarer Länge an geordnet ist, so daß er je nach Länge des Endschlauches 43 stets auf denselben vertikalen Abstand h_s von dem Bezugsniveau 66 einstellbar ist. Der Pendel-Stab 66 ist mittels eines Kardangelenks 69 an dem Endsegment 27 des Knickarms 22 hängend gelagert. Der vertikale Ab stand h_s des Ultraschallsensors 67 vom Boden 66 ist so gewählt, daß der mittlere Betrag h_s der Meßstrecke ge ringfügig größer ist als die maximale Auslenkungsampli tude des Endsegments 27 des Knickmasts 22 im Bereich oberhalb des Abstandssensors 67. Der horizontale Ab stand A_h des Pendelstabs 68 von der Mastspitze 41 ist mit etwa 1,5 Metern so groß bemessen, daß der Schlauch mann zwischen dem Abstandssensor 67 und dem Endschlauch 43 genügend Bewegungsfreiheit hat.

Der Abstandssensor 67 ist dahingehend ausgelegt, daß eine Änderung dh_s des vertikalen Abstandes h_s des Ab standssensors 67 von der Bezugsebene 66 um wenige, z. B. 2 bis höchstens 5 cm zuverlässig erkennbar ist. Diese Auslegung ist bei Ultraschallfrequenzen im 100- kHz-Bereich bei Schallimpuls-Wiederholungsfrequenzen unterhalb des 10-kHz-Bereichs möglich, für den sowohl leistungsstarke Ultraschall-Quellen als auch rauscharme Detektoren und relativ unkomplizierte elektronische Steuereinheiten zur Verfügung stehen.

Sowohl zum Zweck einer einfachen Realisierbarkeit des Lage-Regelkreises 65 als auch zum Zweck der Vereinfa chung seiner Erläuterung sei vorausgesetzt, daß der Verteilermast 14 beim Betonieren in einer Konfiguration seiner Knickarm-Segmente 23 bis 27 betrieben wird, in der das mit der Mastspitze 41 endende Knickarm-Segment 27 horizontal angeordnet ist.

Der Abstandssensor 67 erzeugt in Betrieb der Betonpumpe 10 fortlaufend elektrische Ausgangssignale, die ein direktes Maß für seinen vertikalen Abstand h_s von dem Bezugsniveau 66 sind. Diese Signale werden in einer Vergleichsstufe 71 mit einem einstellbar vorgegebenen Sollwert-Signal verglichen, wobei die Vergleichsstufe 71 fortlaufend Ausgangssignale erzeugt, die nach Betrag und Vorzeichen die Information über Abweichungen der Ist-Position der Mastspitze 41 von deren Soll-Position beinhalten. Diese Ausgangssignale der Vergleichsstufe 71 werden von einer Verarbeitungsstufe 72 nach einem vorgegebenen Algorithmus, der das Regelverhalten des Regelkreises 65 bestimmt, zu Ansteuersignalen für den Knickantrieb 38 des den Endschlauch 43 tragenden End segments 27 verarbeitet, das hierdurch im Sinne einer Rückkehr in seine Sollage geschwenkt wird. Zur Ansteue rung des Endsegment-Antriebes 38 zu Stellbewegungen, durch die schwingungsbedingten Auslenkungen dieses Seg ments 27 kompensatorisch beeinflußt werden, ist ein als 4/3-Wege-Proportionalventil ausgebildetes Neutralisierungs-Steuerventil 73 vorgesehen, das zum Zweck der Erläuterung als druck-betätigtes, elektrohydraulisch vorgesteuertes Ventil vorausgesetzt ist, über das der Ausgangsdruck einer Hilfsdruckquelle 74 alternativ in den bodenseitigen Druckraum 76 oder den stangenseitigen Druckraum 77 des Antriebszylinders 51 des Endsegments- Knickantriebes 38 einkoppelbar ist und der jeweils andere Druckraum 77 oder 76 mit dem drucklosen Vorrats behälter 78 der Hilfsdruckquelle 74 verbindbar ist.

Das Neutralisierungs-Steuerventil 73 hat eine federzen trierte Grundstellung 0, in der sein Hochdruck (P)-Ver sorgungsanschluß 79, sein Tank (T)-Anschluß 81, sein A- Steueranschluß 82, über den die Druckbeaufschlagung und -entlastung des stangenseitigen Druckraumes 77 des An triebszylinders 51 erfolgt, sowie sein B-Steueranschluß 83, über den die Druck-Beaufschlagung und -entlastung des bodenseitigen Druckraumes 76 des Antriebszylinders 51 erfolgt, gegeneinander abgesperrt sind.

Das Neutralisierungs-Steuerventil 73 ist einerseits durch Erregung seines einen, ein Vorsteuerventil reprä sentierenden Steuermagneten 84 in seine Funktionsstel lung 1 steuerbar ist. In dieser Stellung ist der hohe Ausgangsdruck der Hilfsdruckquelle 74 in den stangen seitigen Druckraum 77 des Antriebszylinders 51 einge koppelt, dessen bodenseitiger Druckraum 76 mit dem drucklosen Tank 86 des im übrigen nicht dargestellten Druckversorgungsaggregats der Autobetonpumpe 10 verbun den ist. Andererseits ist das Neutralisierungs-Steuer ventil 73 durch Erregung seines anderen, ebenfalls ein Vorsteuerventil repräsentierenden Steuermagneten 87 in seine Funktionsstellung II steuerbar ist. In dieser Stellung ist der hohe Ausgangsdruck der Hilfsdruckquel le 74 in den bodenseitigen Druckraum 76 des Antriebszy linders 51 eingekoppelt, dessen stangenseitiger Druck raum 77 zum Tank 86 des Druckversorgungsaggregats hin druckentlastet ist. Der Knickantrieb 38 des Knickarm- Endsegments 27 ist durch seine Dimensionierung und die Auslegung der Hilfsdruckquelle 74 auf eine Kennkreis frequenz ausgelegt, die deutlich, d. h. mindestens fünf mal höher ist als die höchste Frequenz der resonant anregbaren Schwingungen des Knickarms 22 bzw. seines Endsegments 27, damit aus einer Anregung solcher Schwin gungen resultierende Auslenkungen der Mastspitze 41 und des Endschlauches 43 durch den Regelkreis 65 feinfühlig kompensatorisch geregelt werden können. Dem Zweck eines sensiblen Ansprechens des als Stellglied des Regelkrei ses 65 ausgenutzten Antriebs-Hydrozylinders 51 dient auch die Maßnahme, daß ein Druckspeicher 89 der Hilfs druckquelle 74, aus dem der Antriebs-Hydrozylinder 51 mit Druck beaufschlagbar ist, in unmittelbarer Nähe des Antriebs-Hydrozylinders 51 angeordnet ist.

Eine für die Hilfsdruckquelle 74 eigens vorgesehene Hochdruck-Versorgungspumpe 91 kann dann ohne weiteres in größerer Entfernung von dem Antriebs-Hydrozylinder 51 angeordnet sein.

Ein zu dem Ultraschall-Abstandssensor 67 funktionsan aloger Abstandssensor 67′ ist, wie in der Fig. 3 ange deutet, auch mit optoelektronischen Sende- und Empfangs elementen, z. B. Laser-Dioden 92 und Fotodetektoren 93 möglich, die in Analogie zum Ultraschallsensor 67 Lauf zeitmessungen von Lichtimpulsen zur Dauer ermöglichen, die an der Bezugsebene 66 reflektiert bzw. gestreut werden. Ein derartiger opto-elektronischer Abstandssen sor 67′ ist zweckmäßig fest am Endsegment 27 des Knick arms 22 montiert.

Zwei weitere Realisierungsmöglichkeiten eines Lagere gelkreises 65′ sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt.

Bei dem Lageregelkreis 65′ ist das Neutralisierungs- Steuerventil 73′ als mechanisch betätigbares Ventil ausgebildet, das mittels eines Hebels 117 mit kurzem Lastarm 117′ und langem Kraftarm 117′′ betätigbar ist, wobei das Neutralisierungs-Steuerventil 73′ als Pro portionalventil ausgebildet ist.

Zur Schwenk-Betätigung des Hebels 117 ist im Falle der Fig. 4 ein insgesamt mit 118 bezeichneter Seilzug vor gesehen, der ein mittels eines Seilspanners 119 unter Zug-Vorspannung gehaltenes Zugseil 121 einstellbarer Länge umfaßt. Das Zugseil ist über eine in der Nähe der Mastspitze 41 angeordnete Umlenkrolle 123 so verlegt, daß ein am Bedienungshebel 117 befestigtes, sich zwi schen dessen freiem Ende und der Umlenkrolle 123 er streckendes Trum 121 des Zugseils 121 parallel zum Endsegment 127 erstreckt und ein mit seinem freien Ende am Schlauchmann 45, z. B. an einem von diesem getragenen Gürtel 127 befestigbares Trum 121′′ zwischen der Umlenk rolle 123 und dem Schlauchmann im wesentlichen senk recht nach unten verläuft. Die Länge des Endtrumes 121′′ ist z. B. durch Aufwickeln auf eine am Gürtel 127 des Schlauchmannes 45 befestigte Seilrolle 128 einstellbar und dadurch auch die Vorspannung des Seilspanners 119 vorgebbar. Dadurch ist auch die federzentrierte Grund stellung 0 des Neutralisierungs-Steuerventils 73′ ein stellbar, die durch die Vorspannung des Zugseils 121 sowie die Vorspannungen einer der Seilspannung entge genwirkenden Ventilfeder 129 und einer gleichsinnig wie die Seilspannung wirkenden Ventilfeder 131 vorgegeben ist.

Der insoweit seinem Aufbau nach erläuterte Lage-Regel kreis 65′ arbeitet, wie aus der Fig. 4 unmittelbar er sichtlich, wie folgt:

Erfährt die Mastspitze 41 eine schwingungsbedingte Aus lenkung nach oben, so erhöht sich die Seilspannung des Zugseils 121, wodurch der Betätigungshebel 117 in Rich tung des Pfeils 132 geschwenkt wird und das Neutrali sierungs-Steuerventil 73′ in seine Funktionsstellung 1 gelangt (Fig. 6), so daß das Knickarm-Endsegment 27 kompensatorisch nach unten geschwenkt wird. Entspre chend gelangt bei einer Auslenkung der Mastspitze 41 nach unten das Neutralisierungs-Steuerventil 73′ auf grund der sich erniedrigenden Seilspannung in seine Funktionsstellung II, wodurch das Knickarm-Endsegment 27 im Sinne einer Aufwärts-Knickbewegung angetrieben wird.

Die in der Nähe der Mastspitze 41 angeordnete Umlenkrolle 123 ist auch um eine zwischen ihrer Drehachse 126 und dem Endsegment 27 in dessen Längsrichtung verlau fende Achse 175 schwenkbar an diesem gelagert, wobei diesbezügliche Auslenkungen der Umlenkrolle 123 mittels eines Drehstellungs-Gebers 134 erfaßt werden und im Sinne einer Nachlauf-Regelung zur Ansteuerung von Dreh bewegungen des Verteilermasts 14 insgesamt um dessen Hochachse 13 ausnutzbar sind.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Neutralisierungs-Steuerventil 73′ über eine kombi nierte Zugseil-Hebelanordnung 118 betätigt, die einen am Endsegment 27 um eine Querachse 170 schwenkbaren, zweiarmigen Winkelhebel 172, 173 sowie ein zwischen dem Lastarm 172 des Winkelhebels und dem Stellelement 117 des Neutralisierungs-Steuerventils 73′ eingespanntes erstes Zugseil 121′ und ein den Kraftarm 173 mit dem Schlauchmann 45 verbindendes zweites Zugseil 121′′ auf weist. Der Kraftarm 173 enthält mehrere Bohrungen 174 zur Befestigung des Zugseils 121′′, über die die Kraft armlänge und damit das Übersetzungsverhältnis des He bels 171 variiert werden kann. Aufgrund der Übersetzung kann eine relativ große Vertikalbewegung der Mastspitze in einen kleinen Steuerweg am Stellhebel 117 des Neu tralisierungs-Steuerventils 73′ umgesetzt werden.

Grundsätzlich ist es möglich, den Winkelhebel im Be reich der Lagerstelle 170 um eine quer zur Hebelachse (170), etwa parallel zum Endsegment 27 verlaufende Ach se schwenkbar am Endsegment 27 zu lagern. Dadurch wird eine Drehbewegung des Knickarms über den stillstehenden Schlauchmann in ein seitliches Schwenken des Hebelarms 173 um die vertikale Drehachse 175 umgesetzt. Über ei nen auf der Achse 175 angeordneten elektrischen Drehge ber 134 kann die Drehabweichung gemessen und über die Auswerteelektronik beispielsweise zur Nachführung des Knickarms ausgewertet werden.

Eine sehr genaue Erfassung des vertikalen Abstandes der Mastspitze von einer horizontalen Bezugsebene 66′ ist auch mit der in den Fig. 7a bis c dargestellten, ins gesamt mit 95 bezeichneten Meßanordnung möglich, bei der die Bezugsebene 66′ durch die Ausbreitungsebene des von einer Laser-Lichtquelle 96 ausgesandten Lichtstro mes 97 in Form eines gebündelten Laserstrahls ist.

Die Laserlichtquelle 96 ist mit exakt parallelem Ver lauf ihrer optischen Achse 96′, die die Ausbreitungs richtung des Laserstrahls 97 markiert, auf einer Trag platte 98 befestigt, die ihrerseits auf einem Stativ 99 montiert ist. Auf der Tragplatte 98 ist um eine zu de ren Ebene senkrecht verlaufende Achse 101 drehbar und mittels eines elektrischen Antriebsmotors 102 rotierend antreibbar ein Facettenspiegel 103 mit in der Darstel lung der Fig. 7a gesehen regelmäßig polygonaler Außen kontur angeordnet, dessen reflektierende Facettenflä chen 104 senkrecht zur Ebene der Tragplatte 98 verlau fen.

Bei geeigneter geometrischer Zuordnung der Laserlicht quelle 96 und des Facettenspiegels 103 erfährt der re flektierte Laserstrahl 97′, wenn sich der Facettenspie gel dreht, periodische Auslenkungen, wobei der reflek tierte Laserstrahl 97′ einen Winkel Φ von näherungs weise 90° überstreicht.

Die Meßanordnung 95 umfaßt weiter eine insgesamt mit 108 bezeichnete Foto-Detektoranordnung mit mehreren (n) Fotodetektoren 109 _i (i = 1-n), die in einer ihrer In dizierung (i) entsprechenden, geordneten Reihenfolge übereinander an einem rohrförmigen Träger 111 angeord net sind. Der Träger 111 ist höhenverstellbar an einem an dem Endsegment 27 des Knickarms 22 der Auto-Beton pumpe 10 kardanisch gelagerten, senkrecht nach unten hängenden Pendelstab 112 angeordnet, bezüglich dessen der die Laserlichtquelle 96 und den Facettenspiegel 103 umfassende Teil der Meßordnung 95 so angeordnet wird, daß die Detektoranordnung 108 innerhalb des von den am Facettenspiegel 103 reflektierten Laserstrahlen 97′ überstrichenen Winkelbereiches Φ liegt und bezüglich der zentralen vertikalen Längsachse 113 des Pendelsta bes 112 so orientierbar ist, daß die einzelnen Detekto ren 109 _i von den reflektierten Laserstrahlen 97′ getrof fen werden.

Die in definierten vertikalen Abständen Δz_i übereinan der angeordneten Fotodetektoren 109 _i bilden zusammen mit einer elektronischen Auswertungseinheit 116 ein Mehr-Kanalsystem mit n Signalkanälen, bei dem jeder Kanal, wenn der Laserstrahl 97′ auf einen der Fotode tektoren 109 _i trifft, einen Impuls erzeugt, der einer definierten Höhe der Mastspitze 41 über Grund ent spricht. Aus einer Auswertung der zeitlichen Folge der von den einzelnen Detektoren 109 _i bei Schwingungsbewe gungen des Masts erzeugten Impulse kann auf die Phasen lage, die Amplitude und die Frequenz einer angeregten Schwingung geschlossen und diese durch Ansteuerung des dem End-Segment 27 zugeordneten Knickantriebs 38 kom pensatorisch beeinflußt werden.

Eine sehr genaue Lage-Regelung der Mastspitze 41 und des an dieser hängenden Endschlauches 43 ist auch mit Hilfe von Neigungsgebern möglich, mittels derer die elevatorische Orientierung des Endsegments 27 und/oder des dieses tragenden Segments 26 des Auslegers absolut oder bezüglich einer willkürlich wählbaren Ebene über wachbar ist. Derartige Neigungsgeber können mit einem hohen Winkel-Auflösungsvermögen mit Hilfe von Kreisel instrumenten erzielt werden, wofür sowohl mechanische Kreisel als auch optoelektronische Richtungsgeber ge eignet sind.

Bei der insoweit gegebenen Erläuterung der Lage-Regel kreise 65, 65′ ist vorausgesetzt gewesen, daß das End segment 27 des Auslegers 22 beim Betonieren in einer horizontalen Stellung gehalten werden kann. Dort führen resonant anregbare Schwingungen des Auslegers 22 im wesentlichen zu Auf- und Ab-Bewegungen des Endschlau ches 43 bzw. der Mastspitze 41, so daß solche Bewegun gen durch kompensatorische Knick-Bewegungen des End- Segments 27 des Auslegers 22 ausgeglichen werden kön nen. Soweit jedoch resonant anregbare Auslenkungen der Mastspitze 41 des Knickarms 22 aus einer Überlagerung von Knickbewegungen resultieren, die sowohl eine Ver tikal- als auch eine Horizontal-Komponente haben, kann es erforderlich sein, daß zum Ausgleich auch mindestens ein Knickantrieb des Knickarms 22 zur Lage-Regelung mit herangezogen werden muß, der zu einer kompensato rischen Bewegung in horizontaler Richtung ansteuerbar ist. Hierzu wird zweckmäßig der Knickantrieb 37 des das Endsegment 27 tragenden Mast-Segments 26 genutzt und mit einem funktionell dem Lage-Regelkreis 65 gemäß Fig. 6 entsprechenden Regelkreis versehen. Dieser muß dann allerdings einen Winkel-Stellungsgeber umfassen, der den Anstellwinkel des das Endsegment 27 tragenden Segments 26 gegenüber dem Segment 25 erfaßt.

Eine wirksame Beruhigung der Mastspitze gegenüber re sonant anregbaren Schwingungen ist auch nach dem Prin zip der Schwingungstilgung möglich, gemäß welchem eine an dem schwingungsfähigen Segment elastisch nachgiebig gelagerte Schwingmasse vorgesehen ist, die durch Bewe gungen des jeweiligen Segments zu gegenphasig erfolgen den Schwingungsbewegungen anregbar ist. Ein solches Schwingungstilger-System ist insbesondere zur Schwin gungs-Neutralisierung von Eigenschwingungen der jewei ligen Mast-Segmente geeignet, die höherfrequent sind als die Eigenschwingungen des Auslegers 22 des Vertei lermasts 14 insgesamt. Es wird daher zweckmäßig an ei nem Ort des jeweiligen Mastsegments 27 und/oder 26 an geordnet, an dem dieses erhebliche Schwingungs-Auslen kungen erfährt, d. h. im Bereich von Schwingungsbäuchen der Eigenschwingungen des jeweiligen Segments.

Claims

1. Betonpumpe mit einem als Träger für eine Förder leitung (16) dienenden Verteilermast, der einen aus mehreren Segmenten (23-27) bestehenden, als Knick arm ausgebildeten Ausleger (22) hat, der durch Ansteuerung eines Drehantriebes (19) um eine Hoch achse (13) zur auf eine Betonierstelle (18) hin ausrichtbar und durch Ansteuerung von den einzel nen Segmenten zugeordneten Knickantrieben, mittels derer die Segmente um zueinander parallele Knick achsen gegeneinander verschwenkbar sind, auf die bis zu der Betonierstelle zu überbrückenden Di stanzen so einstellbar ist, daß die durch das freie Ende des Auslegers (22) gebildete Mastspitze (41), an der frei hängend ein Endschlauch (43) der Förderleitung angeordnet ist, in definiertem Ab stand vom Betonierniveau positionierbar ist, da durch gekennzeichnet, daß ein Lage-Regelkreis (65; 65′) vorgesehen ist, der innerhalb eines vorgebba ren Variationsbereiches das Niveau des mastseiti gen Endes des Endschlauches (43) bezüglich einer ortsfesten, horizontalen Bezugsebene (66; 66′) sta bilisiert.

2. Betonpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung (67; 67′; 95; 118) vorgesehen ist, die für mindestens die Richtung lastwechsel bedingter Auslenkungen der Mastspitze (41) charak teristische Ausgangssignale erzeugt, durch die ein Koordinaten-Stellantrieb (38) zu kompensatorischen Auslenkungen der Mastspitze oder des Endschlauchs (43) ansteuerbar ist.

3. Betonpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß als Koordinaten-Stellantrieb des Lage Regelkreises (65; 65′) der Knickantrieb (38) des die Mastspitze (41) aufweisenden Endsegments (27) des Knickarms (22) genutzt ist.

4. Betonpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß mindestens ein weiterer Knickantrieb des Knickarms (22), vorzugsweise der Knickantrieb (37) des mit dem Endsegment (27) gelenkig verbundenen Segments (26), als Koordinaten-Stellantrieb ge nutzt ist.

5. Betonpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Kennkreisfrequenz des Koordinaten-Stellantriebs einem Vielfachen der Frequenz der höchstfrequenten Eigenschwingung des Knickarmes (22) entspricht.

6. Betonpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung mindestens einen der nachfolgend genannten Geber umfaßt, der ein für die erfaßte Größe charakteri stisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt:

a) einen Abstandssensor (67) für die Erfassung des Abstandes zwischen der Mastspitze (41) und der Bezugsebene (66; 66′)
b) einen Beschleunigungsgeber, der vorzugsweise an der Mastspitze (41) angeordnet ist,
c) einen Neigungsgeber für das Endsegment (27) des Auslegers (22).

7. Betonpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Knickantriebe des Verteilermasts (14) als doppelt wirkende Hydrozylinder ausgebildet sind, die über druckbetätigte, elektrohydraulisch oder elektropneumatisch vorgesteuerte Maststeuerventile zur Ausführung der Positionierungsbewegungen der Knickarmsegmente einzeln oder zu mehreren ansteu erbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Lage regelkreis (65, 65′) ein als Proportionalventil aus gebildetes Neutralisierungs-Steuerventil (73; 73′) enthält, über das der Koordinaten-Stellantrieb aus einer Hilfsdruckquelle (74) versorgbar ist, und daß der Lageregelkreis (65; 65′) im Regelungsbetrieb gegen den Druckausgang des für den Positionierungs betrieb des Verteilermasts (14) vorgesehenen Druck versorgungsaggregats abgesperrt ist.

8. Betonpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß das Neutralisierungs-Steuerventil (73; 73′) in der Nähe des Antriebs-Hydrozylinders (51) des als Koordinaten-Stellantrieb genutzten Knick antriebes (38) angeordnet ist.

9. Betonpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hilfsdruckquelle (74) des Lage regelkreises (65; 65′) einen Hochdruckspeicher (89) umfaßt, der in unmittelbarer Nähe des Neutrali sierungs-Steuerventils (73, 73′) angeordnet ist.

10. Betonpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß das Neutralisierungs- Steuerventil (73′) als mechanisch betätigbares oder als mechanisch vorgesteuertes Proportional ventil ausgebildet ist, das über einen unter Zug- Vorspannung stehenden Seilzug (118) betätigbar ist, dessen Zugseil (121) mit seinem einen Ende mittelbar oder unmittelbar an einem Steuerelement (117) des Neutralisierungs-Steuerventils (73′) an greift und mit seinem in definiertem Abstand über der Betonierfläche oder auf deren Höhe gehalten wird.

11. Betonpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß das Zugseil mit seinem anderen Ende am Körper einer den Endschlauch führenden Bedienungs person (45) festgelegt ist.

12. Betonpumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge kennzeichnet, daß das Zugseil (121) über eine Um lenkrolle (133) oder über einen am Endsegment (27) in der Nähe der Mastspitze (41) mit im wesentli chen quer zur Knickebene des Endsegments ausge richteter Hebelachse (170) angelenkten Hebel (172, 173) mit dem Steuerelement (117) gekoppelt ist.

13. Betonpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß der Hebel als zweiarmiger Winkelhebel ausgebildet ist, an dessen Kraftarm (173) das eine Zugseilende in wählbarem Abstand von der Hebel achse (170) befestigbar ist und dessen Lastarm (172) unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise über ein weiteres Zugseil (121′) oder eine Stange, mit dem Steuerelement (117) gekoppelt ist.

14. Betonpumpe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Umlenkrolle (123) oder der Hebel (172, 173) zusätzlich um eine quer zur Hebel achse (170), etwa parallel zum Endsegment (27) verlaufende, mit einem Drehgeber (134) bestückte Drehachse (175) verschwenkbar am Endsegment (27) gelagert ist.

15. Betonpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß das Neutralisierungs- Steuerventil (73) als elektrisch steuerbares oder elektrisch vorsteuerbares Proportionalventil aus gebildet ist, das durch Steuersignale einer die Ausgangssignale zur Erfassung von Schwingungen des Knickarms (22) vorgesehener Sensoren (67; 108) ver arbeitenden Steuereinheit (72) ansteuerbar ist.

16. Betonpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, daß der Abstandssensor (67) als aktiver Sen sor ausgebildet ist, der nach dem Prinzip der Laufzeitmessung von Impulssignalen arbeitet.

17. Betonpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß der Abstandssensor (67) als Ultraschall- Sensor ausgebildet ist, der höhenverstellbar an dem die Mastspitze (41) bildenden Endabschnitt des Endsegments (27) angeordnet ist.

18. Betonpumpe nach Anspruch 16 oder 17, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abstandssensor (67) an einem vom Endsegment (27) herabhängenden, um mindestens eine Achse (69), die parallel zur Achse (32) des Knickgelenks des Endsegments (27) verläuft, frei beweglichen, vorzugsweise kardanisch aufgehängten Pendel angeordnet ist.

19. Betonpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß zur Markierung einer Bezugsebene (66′) für die Abstandsmessung eine Laserlichtquelle (96) vorgesehen ist, und daß eine Auf- und Abbewegungen des Endsegments (27) des Knickarms (22) mitausfüh rende Detektoranordnung (108) vorgesehen ist, die eine Anzahl (n) von in vertikalen Abständen (Δz_i.) voneinander unterhalb und oberhalb der Bezugsebene (66) angeordneten Photodetektoren (109 _i) aufweist.

20. Betonpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 19, da durch gekennzeichnet, daß der Neigungsgeber als me chanischer oder faseroptischer Kreisel ausgebildet ist, der ein elektrisches Ausgangssignal liefert, das ein Maß für den Anstellwinkel des Endsegments (27) des Knickarms (22) gegenüber einer wählbar vorgegebenen, in der Knickebene der Knickarmsegmente (23 bis 27) verlaufenden Achse ist.

21. Betonpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, da durch gekennzeichnet, daß der Ausleger (22) des Verteilermasts (14) mit einem Schwingungstilger versehen ist, der einen elastisch am Ausleger (22), vorzugsweise in der Nähe der Mastspitze ab gestützten, gegenüber resonanten Schwingungen des Knickarms (22) zu gegenphasigen Schwingungsbewe gungen anregbaren Massenkörper umfaßt.

22. Betonpumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich net, daß der Massenkörper durch die am Endsegment angeordneten Bauteile des Lageregelkreises gebil det sind.

23. Betonpumpe mit einem als Träger für eine Förder leitung dienenden Verteilermast, der einen aus mehreren Segmenten bestehenden, als Knickarm aus gebildeten Ausleger hat, der durch Ansteuerung eines Drehantriebes um eine Hochachse zur auf die Betonierstelle hin ausrichtbar und durch Ansteue rung von den einzelnen Segmenten zugeordneten Knickantrieben, mittels derer die Segmente um zueinander parallele Achsen schwenkbar sind, auf die bis zu der Betonierstelle zu überbrückenden Distanzen so einstellbar ist, daß die durch das freie Ende des Auslegers gebildete Mastspitze, an der frei hängend ein Endschlauch der Förderlei tung, über den der Beton zur Betonierstelle hin austritt, angeordnet ist, in definiertem Abstand vom Betonierniveau positionierbar ist, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ausleger (22) des Verteiler masts (14) mit einem Schwingungstilger versehen ist, der einen elastisch am Endsegment des Ausle gers (22) abgestützten, gegenüber resonant anreg baren Schwingungen des Knickarms (22) zu gegen phasigen Schwingungsbewegungen anregbaren Massen körper umfaßt.