DE4223695C2 - Steuerung für das Verschwenken eines in seiner effektiven Länge veränderlichen Auslegers - Google Patents

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-PS 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.

Eine Steuerung der eingangs beschriebenen Art ist auch aus der DE-OS 34 20 596 bekannt. Die Steuerung ist für einen Auslegerkran mit einem Lastmomentbegrenzer vorgesehen, wobei der Lastmomentbegrenzer mit einer für Kranführer beeinflußbaren Steuereinrichtung auslastungsabhängig verknüpft ist. Zum Erzeugen von Führungsgrößen für die Steuereinrichtung werden neben der Auslastung weitere im Betrieb anfallende aktuelle Krandaten herangezogen. Hierbei handelt es sich um die Auslegerlänge, den Auslegerwinkel bzw. die Ausladung, die Last am Kranhaken und den Rüstzustand. Mit Hilfe der Führungsgrößen kann beispielsweise die maximale Drehgeschwindigkeit des Auslegerkrans mit Zunahme der Größenauslastung, Auslegerlänge, Auslegerwinkel und Hubhöhe des Krans selbsttätig auf entsprechend verringerte Werte begrenzt werden. Die Erfassung sämtlicher im Betrieb anfallender aktueller Krandaten ermöglicht zwar die Ermittlung von an den aktuellen Betriebzustand sehr gut angepaßten Führungsgrößen für die Steuereinrichtung, die Gewinnung dieser Krandaten setzt aber eine Vielzahl entsprechender Meßaufnehmer voraus. Die Signale dieser Meßaufnehmer müssen zudem zunächst unabhängig voneinander verarbeitet werden. Dies resultiert in eine unerwünschte Komplexität der bekannten Vorrichtung. Die DE-OS 34 20 596 beschreibt nicht im einzelnen, wie die aktuellen Krandaten, deren Berücksichtigung bei der Erzeugung der Führungsgrößen für die Steuereinrichtung erfolgen soll, konkret ermittelt werden können.

Eine Steuerung für das Verschwenken eines in seiner effektiven Länge veränderlichen Auslegerarm eines Ladekrans ist aus der DE-OS 35 03 374 bekannt. Dabei geht es im speziellen um die Problemstellung, die bei Ladekränen mit wenigstens zwei die Ausladung des Auslegerarms veränderbaren Auslegerarmteilen, die relativ zueinander verschwenkbar sind und von denen wenigstens eines mit Hilfe eines doppelt wirkenden Hydraulikzylinders heb- und senkbar ist. Dabei tritt der Fall auf, daß abhängig von der Lage dieses einen Auslegerarmteils relativ zu einer Horizontalen bei gleichem Betätigungssinn des Hydraulikzylinders in einem Fall eine lastmomentvergrößernde Schwenkbewegung und in einem anderen Fall eine lastmomentverringernde Schwenkbewegung des einen Auslegerarmteils erfolgt. Je nach dem vorliegenden Fall muß das den Hydraulikzylinder ansteuernde Ventil für eine andere Betätigungsrichtung blockiert werden, um eine Vergrößerung des Lastmoments zu verhindern, während die jeweils andere Betätigungsrichtung eine Verringerung des Lastmoments weiterhin erlauben sollte. Diese Umschaltung des den Hydraulikzylinder ansteuernden Ventils wird gemäß der DE-OS 35 03 374 durch einen Neigungssensor an dem einen Auslegerarmteil bewirkt. Zur Überwachung von Verfallgeschwindigkeiten ist die bekannte Steuerung nicht vorgesehen.

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

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.