DE4223695A1 - Steuerung für das Verschwenken eines in seiner effektiven Länge veränderlichen Auslegers - Google Patents
Steuerung für das Verschwenken eines in seiner effektiven Länge veränderlichen AuslegersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für das
Verschwenken eines mit einer Hubvorrichtung um eine
horizontale Achse aufrichtbaren, in seiner effektiven Länge
veränderlichen Auslegers, mit einem ein Kraftsignal
abgebenden Kraftmesser für die auf die Hubvorrichtung
einwirkende Kraft, mit einem ein Winkelsignal abgebenden
Aufrichtwinkelgeber zur Berücksichtigung des Wirkhebels
zwischen der Hubvorrichtung und dem Ausleger und mit einer
elektronischen Steuereinheit, die aus dem Kraftsignal und dem
Winkelsignal ein Lastmoment des Auslegers um die horizontale
Achse ermittelt. Hierbei entspricht die effektive Länge des
Auslegers bsw. bei einer Hubarbeitsbühne dem Abstand zwischen
der horizontalen Achse und einem Arbeitskorb am freien Ende
des Auslegers, das heißt, dem Radius der Kreisbahn, auf dem der
Arbeitskorb um die horizontale Achse verschwenkt wird, oder
bei einem Kran dem Abstand zwischen der horizontalen Achse
und dem Aufpunkt einer Last. Derartige Steuerungen werden
normalerweise dazu verwendet, ein Überschreiten des maximal
zulässigen Lastmoments des Auslegers um die horizontale Achse
und damit ein Umkippen eines für den Ausleger vorgesehenen
Gerüsts, Fahrgestells o. dgl. zu verhindern.
Eine Steuerung der eingangs beschriebenen Art ist aus der
DE-OS 38 07 966 bekannt. Eine Hubarbeitsbühne weist einen um
eine gestellfeste, horizontale Achse verschwenkbaren, aus
zumindest zwei teleskopierbaren Abschnitten bestehenden
Ausleger auf. An dem Ausleger greift ein gestellfest
gegengelagerter, doppelt wirkender Hubzylinder als
Hubvorrichtung im Abstand von der Achse an. Die Bodenseite
und die Ringseite des Hubzylinders sind über ein Wegeventil
mit einer Pumpe und einem Rücklauf für eine
Hydraulikflüssigkeit verbindbar. Hierbei ist zwischen der
Bodenseite des Hubzylinders und dem Wegeventil ein
Rückschlagventil angeordnet. Die Betätigung des Wegeventils
erfolgt durch eine elektronische Steuereinheit in
Abhängigkeit von einem manuell einstellbaren Ansteuersignal.
Weiterhin ist die Steuereinheit mit einem ein Winkelsignal
abgebenden Aufrichtgeber und mit einem ein Kraftsignal
abgebenden Kraftmesser verbunden. Aus dem Kraftsignal als Maß
für die auf den Hubzylinder einwirkende Kraft berechnet die
Steuereinheit den jeweils zulässigen Aufrichtwinkel und
blockiert bei dessen Unterschreitung die Steuerung. Dies ist
der Ermittlung des aktuellen Lastmoments des Auslegers aus
dem Kraftsignal und dem Winkelsignal äquivalent. Die bekannte
Steuerung verhindert zwar ein Überschreiten des maximal
zulässigen Lastmoments des Auslegers, wirkt aber nicht auf
dessen Verfahrgeschwindigkeit ein.
Aus der DE-PS 35 08 691 ist eine Steuerung für eine mit zwei
doppeltwirkenden Hydraulikzylindern um eine vertikale Achse
verschwenkbare Drehbühne bekannt, an der ein
längenveränderlicher Ausleger gelagert ist. Die zwei
Hydraulikzylinder sind, damit ihre Totpunkte nicht
zusammenfallen, unter Einschluß eines Winkels gegeneinander
versetzt angeordnet. Mit der Schwenkbühne sind zwei
Steuerscheiben drehfest verbunden, die auf zwei einstellbare
Drosselventile einwirken. Die beiden Drosselventile sind
jeweils in der Versorgungsleitung eines der Hydraulikzylinder
angeordnet. Die Steuerscheiben sind so ausgelegt, daß die
Drosselventile den über den Verschwenkbereich der Drehbühne
variierenden Wirkungsgrad der Hydraulikzylinder ausgleichen.
So kann über den gesamten Verschwenkbereich die maximal
zulässige Winkelgeschwindigkeit der Drehbühne ausgenutzt
werden. Darüber hinaus bewirken die Steuerscheiben, wenn sich
die Drehbühne einer ihrer Extremlagen nähert, über die
Drosselventile eine Reduktion der maximal möglichen
Winkelgeschwindigkeit. Hiermit wird sichergestellt, daß die
Drehbühne nur mit verringerter Winkelgeschwindigkeit an ihre
Anschläge herangefahren werden kann. Mit dem Einhalten einer
maximalen Verfahrgeschwindigkeit des Auslegers an dessen
freiem Ende befaßt sich die DE-PS 35 08 691 nicht.
Weiterhin ist eine Steuerung für eine Hubarbeitsbühne
bekannt, bei der das Einhalten einer maximalen
Verfahrgeschwindigkeit eines Arbeitskorbs an einem freien
Ende eines Auslegers mit zwei gegeneinander geschalteten
Drosselventilen erreicht wird. Die Drosselventile sind in
einer einen Hydraulikzylinder zum Verschwenken des Auslegers
bodenseitig mit Hydraulikmittel beaufschlagenden Leitung
angeordnet. Eine Berücksichtigung des aktuellen Wirkhebels
zwischen dem Hubzylinder und dem Ausleger sowie der Länge des
Auslegers findet dabei nicht statt. Hieraus resultiert der
Nachteil, daß die maximal zulässige Verfahrgeschwindigkeit
tatsächlich nur in einer bestimmten Stellung, d. h. bei einem
bestimmten Aufrichtwinkel und bei maximaler Länge des
Auslegers erreichbar ist, während in allen anderen Stellungen
des Auslegers nur geringere Geschwindigkeiten realisiert
werden. Hinzu kommt, daß die bestimmte Stellung, in der die
maximale Verfahrgeschwindigkeit erreicht wird, gerade mit dem
oberen Anschlag des Auslegers zusammenfällt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung der
eingangs beschriebenen Art mit möglichst geringem apparativen
Aufwand derart weiterzubilden, daß trotz grundsätzlicher
Begrenzung der Verfahrgeschwindigkeit in allen Stellungen des
Auslegers die Ausnutzung einer maximal zulässigen
Verfahrgeschwindigkeit an dem durch die effektive Länge
bestimmten Punkt des Auslegers möglich ist.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die
Steuereinheit aus dem Lastmoment und dem Winkelsignal sowie
einem Referenzwert die effektive Länge des Auslegers
ermittelt und daß die Steuereinheit beim Verschwenken des
Auslegers dessen effektive Länge und das Winkelsignal derart
berücksichtigt, daß der Ausleger an seinem durch die
effektive Länge bestimmten Punkt eine maximale
Verfahrgeschwindigkeit nicht überschreitet. Bei der neuen
Steuerung wird also in jeder Stellung des Auslegers dessen
effektive Länge und dessen Aufrichtwinkel individuell in die
Ansteuerung der Hubvorrichtung einbezogen. Die dann
durchgeführte Beschränkung der Verfahrgeschwindigkeit auf
einen maximal zulässigen Höchstwert erlaubt somit zugleich
die volle Ausnutzung dieses Höchstwerts. Dies gilt selbst in
solchen Stellungen des Auslegers, in denen der Ausleger
selbst oder eine Last am Ausleger auf minimale effektive
Länge des Auslegers eingefahren ist. Für die neue Steuerung
sind dabei keine Meßwertgeber notwendig, die nicht bereits
zur Begrenzung des maximalen Lastmoments vorhanden wären. Aus
dem Lastmoment ist nämlich unter Berücksichtigung eines
Referenzwertes ohne Probleme die effektive Länge des
Auslegers ermittelbar.
Beim Verschwenken des Auslegers mit der Hubvorrichtung um die
horizontale Achse berücksichtigt die Steuerung das
Winkelsignal als Maß für den Wirkhebel zwischen
Hubvorrichtung und Ausleger. Die Steuerung kann aber auch zum
Verschwenken des Auslegers mit einer Schwenkvorrichtung um
eine vertikale Achse vorgesehen sein, wobei die Steuerung
beim Verschwenken des Auslegers nur den horizontalen Anteil
der effektiven Länge des Auslegers berücksichtigt, der über
die vertikale Achse hinaussteht. In diesem Fall dient das
Winkelsignal als unmittelbares Maß für den Aufrichtwinkel des
Auslegers, dessen Cosinus den horizontalen Anteil der
effektiven Länge angibt.
Der Referenzwert kann von der Steuereinheit in einer
Grundstellung des Auslegers aus dem Kraftsignal ermittelt
werden. Auf diese Weise wird z. B. die aktuell an dem Ausleger
eines Krans angehängte Last bei der Ermittlung der effektiven
Länge des Auslegers berücksichtigt. Bei Hubarbeitsbühnen
reicht es allerdings meistens aus, einen
beladungsunabhängigen Referenzwert zu verwenden. Dies gilt
genauer gesagt immer dann, wenn die Beladung bzw. eine
Belastung nur zu geringen Teilen das gesamte Lastmoment des
Auslegers um die horizontale Achse ausmacht. In diesem Fall
täuscht die zusätzliche, in dem Referenzwert nicht
berücksichtigte Beladung bzw. Belastung in ungefährlicher
Weise größere Längen des Auslegers vor, als tatsächlich
vorliegen, wodurch die von der Steuerung zugelassene maximale
Geschwindigkeit geringfügig reduziert wird. Wenn ein
beladungs- bzw. belastungsabhängiger Referenzwert Verwendung
findet, was bei Kränen eigentlich immer der Fall sein muß, so
kann dieser in einer weitgehend beliebigen Grundstellung des
Auslegers ermittelt werden. Voraussetzung ist nur, daß für
diese Grundstellung der tatsächliche Aufrichtwinkel und die
tatsächliche Länge des Auslegers sowie ein beladungs- bzw.
belastungsunabhängiger Grundwert, der dem Referenzwert ohne
Berücksichtigung der aktuellen Beladung bzw. Belastung
entspricht, bekannt sind. Bei einer Hubarbeitsbühne bietet es
sich an, die Ermittlung des spezifischen Referenzwerts in der
Grundstellung vor Ausfahren und Aufrichten des Auslegers
durchzuführen. Bei einem Kran mit einer Vorrichtung zur
Lastbestimmung ist es demgegenüber nicht notwendig, für die
Ermittlung eines exakten Referenzwertes eine Grundstellung
mit bekannter effektiver Länge des Auslegers einzustellen.
Vielmehr läßt sich der Referenzwert vorteilhaft aus dem oben
erläuterten Grundwert und einem unmittelbar lastabhängigen
Term zusammensetzen.
Die maximale Verfahrgeschwindigkeit, die von der Steuerung in
jeder Stellung des Auslegers eingehalten wird, kann eine im
wesentlichen konstante, aber auf Extremlagen des Auslegers zu
abnehmende Funktion sein. Ein solcher Verlauf der maximalen
Verfahrgeschwindigkeit stellt ein vorsichtiges Annähern des
Auslegers an seine Anschläge sicher.
In der Steuereinheit kann sowohl die Ermittlung des
Lastmoments und der Länge, als auch die Berücksichtigung der
Länge und des Winkelsignals bei der Ansteuerung des
Hubzylinders anhand einer Werte zwischen null und eins
annehmenden Funktion erfolgen, wobei die Funktion als ein
Faktor auf ein Ansteuersignal einwirkt. Ein derartiges
Ansteuersignal wird üblicherweise mit Hilfe eines
Geschwindigkeits- und Richtungswahlhebels aus einer
vorgegebenen, konstanten Spannung erzeugt. Wenn dieses
Ansteuersignal in Abhängigkeit von der Stellung des Auslegers
mit einem Korrekturwert zwischen 0 und 1 multipliziert wird,
ist stets der gesamte Wählbereich des Geschwindigkeits- und
Richtungswahlhebels voll nutzbar. Insbesondere wird die
maximale Verfahrgeschwindigkeit des durch die effektive Länge
bestimmten Punkts des Auslegers nicht bereits vor der
maximalen Auslenkung des Geschwindigkeits- und
Richtungswahlhebels erreicht. Für die Ermittlung des
Korrekturfaktors, der in der jeweiligen Stellung des
Auslegers mit dem Ansteuersignal zu überlagern ist, spielen
die absoluten Werte des Lastmoments und der effektiven Länge
sowie des Aufrichtwinkels des Auslegers keine Rolle. Es
reicht daher in der Regel aus, wenn die Steuereinheit aus dem
Winkelsignal und dem Kraftsignal unter Berücksichtigung des
Referenzwerts unmittelbar den aktuellen Wert der Funktion, d. h.
den entsprechenden Korrekturfaktor für das Ansteuersignal
ermittelt. Die Funktion kann dabei abschnittweise definiert
sein, da es häufig nicht sinnvoll ist, die Funktion in
mathematisch geschlossener Form darzustellen. Eine bessere
Anpassung an die tatsächlichen Gegebenheiten läßt sich mit
geringerem Aufwand durch eine abschnittweise Definition der
Funktion erreichen. Unter Verzicht auf die vollständige
Ausnutzung der maximal zulässigen Verfahrgeschwindigkeit des
Auslegers ist es häufig aber auch möglich, eine einfache
geschlossene Form für die Funktion aufzufinden. Ansonsten
bietet sich bei abschnittweiser Definition die Darstellung
der Funktion als Spline an, dessen Grad auf die für die
Steuereinheit zur Verfügung stehende Rechnerkapazität
abzustimmen ist.
Die Steuereinheit kann beim Ansteuern der Hubvorrichtung bzw.
der Schwenkvorrichtung die Länge des Auslegers und das
Winkelsignal derart berücksichtigen, daß der Ausleger an
seinem durch die effektive Länge bestimmten Punkt eine
maximale Verfahrbeschleunigung nicht überschreitet. Mit
geringem zusätzlichen Aufwand ist die neue Steuerung nicht
nur zur Beschränkung der maximalen Verfahrgeschwindigkeit
sondern auch der maximalen Verfahrbeschleunigung geeignet.
Auf diese Weise läßt sich eine Reduktion der dynamischen
Belastung des Auslegers erreichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Steuerung verbindet
die Steuereinheit zum Verschwenken des Auslegers eine
Bodenseite und eine Ringseite des Hubzylinders als
Hubvorrichtung über ein 3/4-Wege-Proportionalventil mit einer
Pumpe und einem Rücklauf für eine Hydraulikflüssigkeit, wobei
zwischen der Bodenseite und dem 3/4-Wege-Proportionalventil
ein Senkbremssperrventil mit einem Regelkolben angeordnet
ist, den die Steuereinheit über ein Proportionalventil
beaufschlagt. Bei dieser Anordnung sind keine zusätzlichen
Drosselventile zur Begrenzung der maximalen
Verfahrgeschwindigkeit des Auslegers notwendig. Vielmehr
wirkt die Steuereinheit ausschl. auf das
3/4-Wege-Proportionalventil und das Proportionalventil für
den Regelkolben des Senkbremssperrventils ein. Natürlich wäre
es auch möglich, die Begrenzung der maximalen
Verfahrgeschwindigkeit des Auslegers mit Hilfe von separaten,
durch die Steuerung ansteuerbaren Drosselventilen
durchzuführen. Hiermit würde jedoch der apparative Aufwand in
unnötiger Weise in die Höhe getrieben.
Der Kraftmesser kann ein der Bodenseite des
Hydraulikzylinders zugeordneter Druckaufnehmer sein, wobei
die Ringseite von einem konstanten Druck beaufschlagt wird.
Es ist bekannt, daß die auf einen Hydraulikzylinder
einwirkende Kraft aus dem bodenseitigen und dem ringseitigen
Druck ermittelt werden kann. Sofern der ringseitige Druck
gewisse Grenzen nicht überschreitet, reicht in erster Nährung
auch die alleinige Berücksichtigung des bodenseitigen Drucks
aus. Ohne Fehler ist die alleinige Berücksichtigung des
bodenseitigen Drucks aber, wenn wie hier die Ringseite mit
einem konstanten Druck beaufschlagt wird, dessen Einfluß sich
als konstanter Korrekturentherm berücksichtigen läßt.
Darüber hinaus stellt der konstante Druck auf der Ringseite
auch ein Rückführen des aufgerichteten Auslegers sicher.
Grundsätzlich sind Druckaufnehmer zur Bestimmung der auf den
Hubzylinder einwirkenden Kraft wegen ihrer problemlosen
Anordnung und ihrer hohen Meßgenauigkeit im Vergleich zu
beispielsweise Meßstreifen von Vorteil.
Die Steuereinheit kann beim Ansteuern des Hubzylinders
zusätzlich die Kennlinien des 3/4-Wege-Proportionalventils
und/oder des Senkbremssperrventils und/oder des
Proportionalventils berücksichtigen. Insbesondere ist dabei
an die Abhängigkeit der Kennlinie des Senkbremssperrventils
von dem bodenseitigen Druck des Hubzylinders zu denken. Die
Kennlinien des 3/4-Wege-Proportionalventils und des
Proportionalventils für den Steuerkolben des
Senkbremssperrventils sind demgegenüber nur dann
berücksichtigenswert, wenn sie stark von einem linearen
Verlauf abweichen oder unter allen Bedingungen der
Absolutwert der maximalen Verfahrgeschwindigkeit ausgenutzt
werden soll.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines
Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben. Es
zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schaltung der Steuerung bei einer
Hubarbeitsbühne mit einem durch einen Hubzylinder
aufrichtbaren Ausleger und
Fig. 2 eine Auftragung eines Wirkhebels des Hubzylinders
der Hubarbeitsbühne gemäß Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Hubarbeitsbühne 1 mit einem
teleskopierbaren Ausleger 2 und einem Arbeitskorb 3, der an
einem Schwenkarm 4 an dem freien Ende des Auslegers 2
gelagert ist. Der Ausleger 2 ist um eine horizontale Achse 5
aufricht- und verschwenkbar an einem Untergestell 6 gelagert.
Zum Aufrichten und Verschwenken des Auslegers 2 gegenüber dem
Untergestell 6 ist ein Hubzylinder 7 vorgesehen. Der
Hubzylinder 7 greift mit Abstand zu der horizontalen Achse 5
einerseits an dem Untergestell 6 und andererseits an dem
Ausleger 2 an. Beim Verschwenken des Auslegers 2 mit dem
Hubzylinder 7 ergibt sich, wenn sich der Hubzylinder 7 mit
einer konstanten Geschwindigkeit ausdehnt, eine nicht
konstante Verfahrgeschwindigkeit des Arbeitskorbs 3. Die
Verfahrgeschwindigkeit zeigt die in Fig. 2 reziprok
wiedergegebene Abhängigkeit von einem Aufrichtwinkel α 8 des
Auslegers 2. Unmittelbar zeigt Fig. 2 einen Auftrag des
Wirkhebels WH des Hubzylinders 7 über dem Aufrichtwinkel α
8. Der Wirkhebel ist dabei ein Maß für den Anteil der vom
Hubzylinder 7 ausgehenden Kraft, der zum Verschwenken des
Auslegers 2 nutzbar ist. Hieraus folgt auch unmittelbar, daß
der Wirkhebel WH der Verfahrgeschwindigkeit v des Auslegers 2
umgekehrt proportional ist. Bei dem dargestellten Verlauf des
Wirkhebels heißt das: Die Verfahrgeschwindigkeit des
Auslegers 2 nimmt bei Ausdehnung des Hubzylinders 7 mit
konstanter Geschwindigkeit zu größeren Werten des
Aufrichtwinkels α 8 hin beträchtlich zu. Hinzu kommt, daß
die Verfahrgeschwindigkeit des Arbeitskorbs 3 an dem freien
Ende des Auslegers 2 natürlich auch von der diesem Punkt
zugeordneten effektiven Länge 9 des Auslegers 2 abhängt. Die
effektive Länge 9 ist sowohl durch Teleskopieren des
Auslegers 2 als auch durch Verschwenken des Schwenkarms 4
veränderbar. Die gesetzliche Vorgabe verlangt nun eine
Beschränkung der maximalen Verfahrgeschwindigkeit des
Arbeitskorbs 3 der Hubarbeitsbühne 1 auf 0,4 m/sek. Um diese
maximale Verfahrgeschwindigkeit einerseits einzuhalten, aber
andererseits auch voll ausnutzen zu können, ist eine
Steuerung 10 vorgesehen.
Die Steuerung 10 weist eine elektronische Steuereinheit 11
auf. Die Steuereinheit 11 ist eingangsseitig mit einem
Aufrichtwinkelgeber 12 für den Aufrichtwinkel α 8 des
Auslegers 2, mit einem Druckaufnehmer 13 und mit einem
Geschwindigkeits- und Richtungswählhebel 14 verbunden.
Ausgangsseitig wirkt die Steuereinheit 11 auf ein
3/4-Wege-Proportionalventil 15 und ein Proportionalventil 16
ein. Über das 3/4-Wege-Proportionalventil 15 sind eine
Bodenseite 17 und eine Ringseite 18 des Hubzylinders 7 mit
einer Pumpe 19 und einem Rücklauf 20 für Hydraulikmittel
verbindbar. Das Proportionalventil 16 dient zum Ansteuern
eines Steuerkolbens eines Senkbremssperrventils 21, das
zwischen dem 3/4-Wege-Proportionalventil 15 und der
Bodenseite 17 des Hydraulikzylinders 7 angeordnet ist. Der
Druck auf der Bodenseite 17 des Hubzylinders 7 ist ein Maß
für die von dem Hubzylinder 7 ausgeübte bzw. die auf den
Hubzylinder 7 einwirkende Kraft. Dem Fachmann ist natürlich
bekannt, daß eigentlich nicht der Druck auf der Bodenseite 17
des Hubzylinders 7 das Maß für die auf den Hubzylinder 7
einwirkende Kraft ist, sondern daß streng genommen die
Druckdifferenz zwischen der Bodenseite 17 und der Ringseite
18 bei Berücksichtigung der jeweiligen Wirkflächen
entscheidend ist. Mit der Steuerung 10 wird hier jedoch ein
konstanter Druck auf die Ringseite 18 des Hubzylinders 7
gegeben, so daß die aktuell auf den Hubzylinder 7 einwirkende
Kraft allein aus dem Druck auf der Bodenseite 17 ermittelt
werden kann. Auch sonst wäre aber der durch die
Vernachlässigung des Drucks auf der Ringseite verursachte
Fehler nur gering. So gibt der Druckaufnehmer 13 an die
Steuereinheit 11 ein Kraftsignal 22 ab. Aus dem Kraftsignal
22 und einem von dem Aufrichtwinkelgeber 12 abgegebenen
Winkelsignal 23 ermittelt die Steuereinheit 11 zunächst ein
Lastmoment des Auslegers 2 um die horizontale Achse 5, um das
Überschreiten eines maximalen Lastmoments und eine damit
verbundene Kippgefahr für das Grundgestell 6 zu vermeiden.
Aus dem Lastmoment des Auslegers 2 und dem Winkelsignal 23
ermittelt die Steuereinheit außerdem die effektive Länge 9
des Auslegers 2. Hierbei legt die Steuereinheit 11 einen in
einer Grundstellung des Auslegers 2 aufgenommenen
Referenzwert zugrunde. Die Ermittlung der effektiven Länge 9
aus dem Winkelsignal 23 bzw. dem Aufrichtwinkel α 8 und dem
Lastmoment ist möglich, da bei festem Aufrichtwinkel α 8 und
konstanter, durch den Referenzwert berücksichtigter Beladung
des Arbeitskorbs 3 das Lastmoment bzw. der damit
proportionale Druck auf der Bodenseite 17 des Hubzylinders 7
eine eindeutige, streng monoton steigende Funktion der
effektiven Länge 9 ist. Die Steuereinheit 11 berücksichtigt
nun die effektive Länge 9 des Auslegers 2 und den
Aufrichtwinkel α 8 als Maß für den Wirkhebel WH des
Hubzylinders 7 beim Ansteuern des Hubzylinders 7 über das
3/4-Wege-Proportionalventil 15 und das Proportionalventil 16
derart, daß in jeder Stellung des Auslegers 2 der Arbeitskorb
3 an dem freien Ende des Auslegers 2 höchstens die maximal
zulässige Verfahrgeschwindigkeit erreicht. Damit stellt die
Steuereinheit 11 andererseits auch sicher, daß diese maximal
zulässige Verfahrgeschwindigkeit in jeder Stellung des
Auslegers 2 voll ausgenutzt werden kann.
Zur willkürlichen Betätigung der Steuerung 10 dient der
Geschwindigkeits- und Richtungswahlhebel 14. Mit dem
Geschwindigkeits- und Richtungswahlhebel 14 ist ein
Potentiometer 24 gekoppelt, das aus einer Ausgangsspannung 25
ein Ansteuersignal 26 generiert. Die Ausgangsspannung 25 wird
von der Steuereinheit 11 bereitgestellt. Ebenso geht das
Ansteuersignal 26 an die Steuereinheit 11 zurück. Auf die
Ausgangsspannung 25 oder das Ansteuersignal 26 wirkt die
Steuereinheit 11 in Form eines abschwächenden Faktors ein,
den die Steuereinheit unmittelbar aus einer Funktion
ermittelt, deren Argumente das Kraftsignal 22, das
Winkelsignal 23 und der Referenzwert sind. Eine explizite
Berechnung der effektiven Länge 9 des Auslegers 2 ist dabei
in der Regel entbehrlich. Das Lastmoment des Auslegers 2 muß
von der Steuereinheit 11 jedoch stets überwacht werden, damit
ein Verfahren des Auslegers in eine das maximal zulässige
Lastenmoment überschreitende Stellung verhindert wird.
Es versteht sich, daß bei der Steuerung 10 das
3/4-Wege-Proportionalventil im wesentlichen für das
Aufrichten des Auslegers 2 und das Proportionalventil 16 im
wesentlichen für das Absenken des Auslegers 2 vorgesehen
sind. Bekanntermaßen weist das mit dem Proportionalventil 16
angesteuerte Senkbremssperrventil 21 eine Kennlinie mit
ausgeprägter Druckabhängigkeit auf. Diese wird von der
Steuereinheit 11 beim Absenken des Auslegers 2 über das
Drucksignal 22 ebenfalls berücksichtigt, um die maximal
zulässige Verfahrgeschwindigkeit des Arbeitskorbs 3
einzuhalten bzw. auszunutzen. Darüber hinaus wäre auch eine
Berücksichtigung der Kennlinien des
3/4-Wege-Proportionalventils 15 und des Proportionalventils
16 möglich. Dies ist jedoch normalerweise entbehrlich, da
hier in der Regel lineare Kennlinien vorliegen.
Vorteilhaft ist die Steuerung 10 auch dafür vorgesehen, die
maximal mögliche Verfahrgeschwindigkeit des Arbeitskorbs 3
beim Erreichen von Extremlagen, d. h. Anschlägen des
Auslegers 2 herabzusetzen und die maximalen
Verfahrbeschleunigungen des Arbeitskorbs 3 zu begrenzen. Auf
diese Weise werden die dynamischen Belastungen der
Hubarbeitsbühne 1 deutlich verringert und damit ihre
Funktionssicherheit erhöht.
Neben der horizontalen Achse 5 ist der Ausleger 2 zusammen
mit dem Untergestell 6 auch um eine vertikale Achse 27
verschwenkbar. Hierfür ist eine zeichnerisch nicht
wiedergegebene Schwenkvorrichtung vorgesehen, die ebenfalls
von der elektronischen Steuereinheit 11 der Steuerung 10 in
Abhängigkeit von dem Kraftsignal 22 und dem Winkelsignal 23
angesteuert wird. Zum Erreichen und Einhalten der maximalen
Verfahrgeschwindigkeit des Arbeitskorbs 3 wird dabei faktisch
nur ein horizontaler, über die vertikale Achse
hinausstehender Anteil 28 der effektiven Länge 9 des
Auslegers 2 berücksichtigt. Dieser ergibt sich als Produkt
der effektiven Länge 9 und dem Cosinus des Aufrichtwinkels α
8, von dem noch der Abstand zwischen der horizontalen Achse 5
und der vertikalen Achse 27 abzuziehen ist.
Bezugszeichenliste
1 Hubarbeitsbühne
2 Ausleger
3 Arbeitskorb
4 Schwenkarm
5 horizontale Achse
6 Untergestell
7 Hubzylinder
8 Aufrichtwinkel α
9 Länge
10 Steuerung
11 Steuereinheit
12 Aufrichtwinkelgeber
13 Druckaufnehmer
14 Geschwindigkeits- und Richtungswählhebel
15 3/4-Wege-Proportionalventil
16 Proportionalventil
17 Bodenseite
18 Ringseite
19 Pumpe
20 Rücklauf
21 Senkbremssperrventil
22 Kraftsignal
23 Winkelsignal
24 Potentiometer
25 Ausgangsspannung
26 Ansteuersignal
27 vertikale Achse
28 Anteil
2 Ausleger
3 Arbeitskorb
4 Schwenkarm
5 horizontale Achse
6 Untergestell
7 Hubzylinder
8 Aufrichtwinkel α
9 Länge
10 Steuerung
11 Steuereinheit
12 Aufrichtwinkelgeber
13 Druckaufnehmer
14 Geschwindigkeits- und Richtungswählhebel
15 3/4-Wege-Proportionalventil
16 Proportionalventil
17 Bodenseite
18 Ringseite
19 Pumpe
20 Rücklauf
21 Senkbremssperrventil
22 Kraftsignal
23 Winkelsignal
24 Potentiometer
25 Ausgangsspannung
26 Ansteuersignal
27 vertikale Achse
28 Anteil
Claims (10)
1. Steuerung für das Verschwenken eines in seiner effektiven
Länge veränderlichen, mit einer Hubvorrichtung um eine
horizontale Achse aufrichtbaren Auslegers, mit einem ein
Kraftsignal abgebenden Kraftmesser für die auf die
Hubvorrichtung einwirkende Kraft, mit einem ein Winkelsignal
abgebenden Aufrichtwinkelgeber zur Berücksichtigung des
Wirkhebels zwischen der Hubvorrichtung und dem Ausleger und
mit einer elektronischen Steuereinheit, die aus dem
Kraftsignal und dem Winkelsignal ein Lastmoment des Auslegers
um die horizontale Achse ermittelt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit (11) aus dem Lastmoment und dem
Winkelsignal (23) sowie einem Referenzwert die effektive
Länge (9) des Auslegers (2) ermittelt und daß die
Steuereinheit (11) beim Verschwenken des Auslegers (2) dessen
effektive Länge und das Winkelsignal (23) derart
berücksichtigt, daß der Ausleger (2) an seinem durch die
effektive Länge (9) bestimmten Punkt eine maximale
Verfahrgeschwindigkeit nicht überschreitet.
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerung (10) zum Verschwenken des Auslegers (2) mit der
Hubvorrichtung um die horizontale Achse (5) vorgesehen ist.
3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerung (10) zum Verschwenken des Auslegers (2) mit einer
Schwenkvorrichtung um eine vertikale Achse (27) vorgesehen
ist.
4. Steuerung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Referenzwert von der Steuereinheit
(11) in einer Grundstellung des Auslegers (2) aus dem
Kraftsignal (22) ermittelt wird.
5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die maximale Verfahrgeschwindigkeit eine
im wesentlichen konstante, aber auf Extremlagen des Auslegers
(2) zu abnehmende Funktion ist.
6. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Steuereinheit (11) sowohl die
Ermittlung des Lastmoments und der effektiven Länge (9), als
auch die Berücksichtigung der effektiven Länge (9) und des
Winkelsignals (23) beim Verschwenken des Auslegers (2) anhand
einer Werte zwischen null und eins annehmenden Funktion des
Kraftsignals (22), des Winkelsignals (23) und des
Referenzwerts erfolgt, wobei die Funktion in Form eines
Faktors auf ein Ansteuersignal (26) einwirkt.
7. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (11) beim Verschwenken
des Auslegers (2) dessen effektive Länge (9) und das
Winkelsignal (23) derart berücksichtigt, daß der Ausleger (2)
an seinem durch die effektive Länge bestimmten Punkt eine
maximale Verfahrbeschleunigung nicht überschreitet.
8. Steuerung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (11) zum
Verschwenken des Auslegers (2) eine Bodenseite (17) und eine
Ringseite (18) eines als Hubvorrichtung dienenden
Hubzylinders (7) über ein 3/4-Wege-Proportionalventil (15)
mit einer Pumpe (19) und einem Rücklauf (20) für eine
Hydraulikflüssigkeit verbindet, wobei zwischen der Bodenseite
(17) und dem 3/4-Wege-Proportionalventil (15) ein
Senkbremssperrventil (21) mit einem Regelkolben angeordnet
ist, den die Steuereinheit (11) über ein Proportionalventil
(16) beaufschlagt.
9. Steuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kraftmesser ein der Bodenseite (17) des Hydraulikzylinders
(7) zugeordneter Druckaufnehmer (13) ist, wobei die Ringseite
(18) mit einem konstanten Druck beaufschlagt wird.
10. Steuerung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit (11) beim Ansteuern des Hubzylinders
(7) die Kennlinien des 3/4-Wege-Proportionalventils (15)
und/oder des Senkbremssperrventils (21) und/oder des
Proportionalventils (16) berücksichtigt.
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