DE4231599C2 - Verfahren zum Führen von Hubgeräten mit Teleskop und/oder Gelenkauslegern parallel einer zu bearbeitenden Fläche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Führung von Hubgeräten, wie beispielsweise Hubarbeitsbühnen, Ladekrane und Drehleitern mit Teleskop und/oder Gelenkauslegern an deren Ausleger ein Arbeitskorb oder ein Werkzeug zur Flächenbearbeitung angebracht ist, parallel einer zu bearbeitenden Fläche.

In der DE-OS 29 47 303 wird eine Vorrichtung zur Steuerung eines Hebesystems beschrieben, die lageabtastende Mittel enthält, die angeordnet sind, an eine Steuereinheit, bestehend aus einem programmierbaren Microcomputer, Istwerte abzugeben, die das Hebesystem geometrisch bestimmen, und eine Kontrolltafel, die angeordnet ist, genannte Istwerte mit genannten Sollwerten zu vergleichen und Regelmittel für Ventile so zu betätigen, daß arbeitende Einheiten veranlaßt werden, eine vorbestimmte Bewegung, insbesondere geradlinige Bahnen, auszuführen.

Mit der voranbeschriebenen Vorrichtung werden vorprogrammierte, geradlinige Bahnen abgefahren, beziehungsweise werden bereits abgefahrene Bahnen in einem Gedächtnis gespeichert und können bei Bedarf wiederholt abgefahren werden.

Soll eine Fläche wie beispielsweise eine Gebäudefassade in einem bestimmten Abstand abgefahren werden, müßte die Lage der Gebäudefassade zur Hubeinrichtung ausgemessen werden, damit der Microcomputer entsprechend programmiert werden kann, oder die abzufahrenden Bahnen müssen manuell im voraus abgefahren werden, was sehr schwierig und zeitaufwendig ist. Es ist hinreichend bekannt, wie schwierig es ist, mit Hubeinrichtungen, die aus Teleskop- und/oder Gelenkauslegern bestehen, geradlinige Bahnen manuell abzufahren.

Das Ausmessen zur Lagebestimmung muß mit der nachfolgenden Programmierung genau abgestimmt sein. Sowohl das Ausmessen als auch das nachfolgende Programmieren ist schwierig und zeitaufwendig. Der Bedienende muß über ausreichende Kenntnisse der Meßtechnik und der Programmierung besitzen, was in Anbetracht der auszuführenden Arbeiten nicht der Fall ist.

Beim Bearbeiten von Flächen, die länger sind als die seitliche Reichweite der Teleskop- und/oder Gelenkausleger des Hubgerätes, muß das Hubgerät entlang der zu bearbeitenden Fläche mehrmals verfahren und neu positioniert werden. Jede neue Position des Hubgerätes verlangt den oben beschriebenen Meß- und Programmieraufwand, da es nicht gelingt, das Hubgerät exakt im gleichen Abstand wie am vorangegangenen Standort zu positionieren.

In der DE-PS 30 18 156 wird eine hydraulische Hebeeinrichtung bestehend aus einem durch einen Arbeitszylinder angetriebenen Stempel beschrieben, die eine Hydraulikschaltung mit elektronisch gesteuerten Magnetventilen veränderlicher Durchsätze des Arbeitsöls nach einem Programm besitzt, nach dem der Arbeitszylinder zu Beginn der Bewegung beschleunigt, dann mit voller Geschwindigkeit und zum Ende der Bewegung verzögert, bewegt wird.

Die in der DE-PS 30 18 156 beschriebene programmgesteuerte Hydraulikschaltung dient dem Heben und Senken eines Arbeitszylinders nach einer vorgegebenen Geschwindigkeitskennlinie, die über einen Rechner vorgegeben wird, womit ein am Ende des bewegten Teils des Arbeitszylinders definierter Referenzpunkt nach dieser Geschwindigkeitskennlinie bewegt wird.

Die in der DE-PS 30 18 156 beschriebene programmgesteuerte Hydraulikschaltung setzt voraus, daß die Bewegung des Arbeitszylinders und des Referenzpunktes stets gleichgerichtet ist.

Hubgeräte der der Erfindung zugrunde liegenden Gattung bestehen aus Teleskop- und/oder Gelenkauslegern, bei denen der Referenzpunkt nicht am Ende des bewegten Teils eines Arbeitszylinders, sondern am Ende eines letzten vorderen Teleskop- oder Gelenkauslegers definiert ist. Damit stimmt die Bewegung und die Geschwindigkeit des Referenzpunktes nicht mit der des Endes der bewegten Teile der Arbeitszylinder überein.

Für die Bewegung des Referenzpunktes mit konstanter Geschwindigkeit in einer bestimmten Richtung innerhalb einer Ebene existieren unterschiedliche Bewegungsvarianten der einzelnen Ausleger, unter anderen auch solche, bei denen die Bewegungsrichtung der antreibenden Arbeitszylinder entgegengesetzt ist, was auch für die zugehörigen Geschwindigkeiten gilt, die hier ständig aufeinander abgestimmt werden müssen, damit die Geschwindigkeit des Referenzpunktes konstant bleibt.

Damit genügt die in der DE-PS 30 18 156 beschriebene Hydraulikschaltung mit Beschleunigungs-, Gleichförmigkeits- und Verzögerungsteil für die geradlinige Hebe- und Senkbewegung eines Arbeitszylinders allein nicht den Anforderungen eines Hubgerätes der der Erfindung zugrunde liegenden Gattung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines Hubgerätes zu schaffen, das das Bewegen eines Referenzpunktes am Ende der Teleskop- und/oder Gelenkausleger in einer Ebene parallel einer zu bearbeitenden Fläche mit vorgegebener Geschwindigkeit gewährleistet, wobei die Lage der zu bearbeitenden Fläche bezüglich der Hubeinrichtung durch einfache Bewegungsmanipulation der Teleskop- und/oder Gelenkausleger selbständig erkannt wird und die Bewegungen der Teleskop- und/oder Gelenkausleger so aufeinander abgestimmt sind, daß der Referenzpunkt am Ende der Teleskop- und/oder Gelenkausleger unabhängig von der Bewegungsrichtung in der Ebene parallel zur zu bearbeitenden Fläche mit vorgegebener konstanter Geschwindigkeit erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Die weitere Ausbil­ dung des Erfindungsgegenstandes geht aus den Unteransprüchen hervor.

Vor dem Einschalten der Regel- oder Steuereinrichtung wird der Ausleger des Hubgerätes manuell an einer zu bearbeitenden Fläche positioniert.

Nach Übernahme der gemessenen Istposition des sich am Ende des Auslegers befindenden Referenzpunktes und eines beliebigen Punk­ tes einer Ebene parallel der zu bearbeitenden Fläche und damit deren Abstand von letztgenannter in einen Arbeitsspei­ cher und Verlassen des Positionierbetriebs, wird mit einer Bewegung im Parallelbetriebsmodus begonnen.

Der Ausleger ist nun in zwei Freiheitsgraden in der Ebene parallel zur zu bearbeitenden Fläche frei beweglich, ohne daß der Bedienen­ de Korrekturen des Abstandes zur zu bearbeitenden Fläche vornehmen muß.

Die Ermittlung der Istposition des Referenzpunktes erfolgt über Weg- und Winkelmeßsysteme, die je nach Ausführung des Hubgerätes an Gelenk- beziehungsweise Teleskopauslegern angeordnet sind, be­ züglich des im Positionierbetrieb festgelegten Koordinatensystems.

Zur Bewegung des Referenzpunktes in der Ebene parallel einer zu bearbeitenden Fläche sind die relativen Bewegungen, Rotation und Translation, so aufeinander abzustimmen, daß unabhängig von der Vorschubgeschwindigkeit und der Bewegungsrichtung der Referenz­ punkt stets in der Ebene parallel einer zu bearbeitenden Fläche bleibt.

Erst durch Abschalten des Parallelbetriebsmodus kann der Referenz­ punkt aus der definierten Ebene heraus bewegt werden. Durch erneutes Positionieren werden neue Ebenen parallel der zu bearbeitenden Fläche für den Parallelbetriebsmodus definiert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines marktüblichen Teles­ kophubgerätes zum parallelen Abfahren von lotrechten Fläche näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die geometrischen Beziehungen für den Positionierbetriebs­ modus in der Draufsicht.

Fig. 2 die geometrischen Beziehungen für den Positionierbetriebs­ modus in der Seitenansicht.

Fig. 3 Gelenkig gelagerter Teleskopausleger in räumlicher Darstel­ lung.

Fig. 4 Blockschaltbild.

In Fig. 1 ist ein Hubgerät 1 in beliebiger Lage vor einer zu bear­ beitenden Fläche 2 dargestellt. Der Ausleger 3 des Hubgerätes 1 wird manuell in eine beliebige Stellung gebracht und kreisbogenförmig vor der zu bearbeitenden Fläche 2 vorbei geschwenkt. Dabei wird ständig über eine Entfernungsmeßeinrichtung 7 der Ab­ stand 8 eines Referenzpunktes 9 zur zu bearbeitenden Fläche 2 ge­ messen. Die gemessenen Abstände 8 werden einem Rechner 29 zugeführt und ständig ausgewertet.

Analog zur Entfernungsmessung des Abstandes 8 wird der Drehwinkel 10 in einer horizontalen Ebene bezüglich eines im Positionierbe­ triebsmodus festgelegtem Koordinatensystem, dessen Ursprung in der vertikalen Drehachse 11 eines Drehkranzes 12 zur horizontalen Dre­ hung des Auslegers 3 liegt, gemessen.

Ein minimaler Abstand 13 zwischen der zu bearbeitenden Fläche 2 und dem Referenzpunkt 9 repräsentiert den orthogonalen Abstand der vertikalen Drehachse 11 von der zu bearbeitenden Fläche 2, womit die Lage eines zweiten Koordinatensystems, dessen eine horizontale Achse parallel und die andere rechtwinklig zur zu bearbeitenden Fläche 2 liegen und dessen vertikale Achse mit der des ortsfesten Koordinatensystems des Hubgerätes 1 zusammenfällt und gleichermaßen parallel zur zu bearbeitenden Fläche 2 liegt, durch den zum minimalen Abstand 13 gehörenden Drehwinkel 14, eindeutig bestimmt ist.

In Fig. 2 sind die geometrischen Beziehungen für den Positionierbe­ triebsmodus in der Seitenansicht dargestellt.

Vor dem in Fig. 1 dargestellten Ermitteln der lotrechten Ebene, die rechtwinklig zur zu bearbeitenden Fläche liegt, muß die zuge­ hörige horizontale Ebene bestimmt werden.

Zur Ermittlung der horizontalen Ebene, deren Höhenlage durch den Koordinatenursprung bestimmt ist, wird der mit einem Neigungsmel­ der 28 bestückte Ausleger 3 so in einer vertikalen Ebene gedreht, daß er die Horizontale durchläuft.

Mit dem ermittelten, minimalen Abstand 13 des Referenzpunktes 9 von der zu bearbeitenden Fläche 2 und der Ermittlung der Lage des Referenzpunktes 9 bezüglich der durch die horizontale, rechtwink­ lig zur zu bearbeitenden Fläche 2 liegenden und der vertikalen Ko­ ordinatenachse aufgespannten Ebene, ist die Lage einer beliebigen Ebene 15 parallel zur zu bearbeitenden Fläche 2 durch den Dreh­ winkel 16 und den Abstand 17 des Referenzpunktes 9 vom Ursprung des Koordinatensystems, eindeutig bestimmt.

In Fig. 3 ist ein Hubgerät räumlich dargestellt. Ein gelenkig gelagerter Teleskopausleger 3 ist vor einer lotrech­ ten zu bearbeitenden Fläche 2 positioniert, wodurch der Abstand 18 zwischen einer zu bearbeitenden Fläche 2 und der parallelen Bewe­ gungsebene 15 bestimmt ist.

Durch ein Wegmeßsystem 19 wird der Abstand 17 zwischen dem am Ende des Auslegers 3 befindlichen Referenzpunkt 9 und einem Drehge­ lenk 20 ermittelt.

Ein Drehwinkelgeber 21 erfaßt am Drehgelenk 20 einen Drehwinkel 16 und eine Drehrichtung 22. Ein zweiter Drehwinkelgeber 23 erfaßt am Drehkranz 12 einen Drehwinkel 24 und eine Drehrichtung 25.

Aus den Meßdaten werden der Abstand 26 zwischen Drehachse 11 und der Bewegungsebene 15 sowie der rechtwinklige Abstand 27 zwischen Drehachse 11 und Bewegungsebene 15 ermittelt.

Das Umschalten in den Parallelbetriebsmodus ist erst dann möglich, wenn die Lage des Referenzpunktes 9 im rechtwinklig zur zu bear­ beitenden Fläche liegenden Koordinatensystem und letztgenanntes selbst, eindeutig bestimmt sind.

Im Parallelbetriebsmodus sind die Winkelgeschwindigkeiten des Drehwinkels 16 und 24 sowie die Translationsgeschwindigkeit des Teleskopauslegers 3 so aufeinander abgestimmt, daß der Abstand 27 bei der Bewegung des Auslegers 3 in beliebiger Richtung konstant bleibt. Das bedeutet, daß unabhängig von der Bewegung des Ausle­ gers 3 der Referenzpunkt 9 stets in der Ebene 15 liegt.

Erst durch Verlassen des Parallelbetriebsmodus ist es möglich, den Referenzpunkt 9 aus der Ebene 15 herauszufahren. Mit dem erneuten Einschalten des Parallelbetriebsmodus wird die Ebene 15 mit einem geänderten Abstand 18 zur zu bearbeitenden Fläche 2 neu festge­ legt. Damit wird die Bewegung entlang versetzter Flächen reali­ siert.

In Fig. 4 ist das Blockschaltbild für die Regelung beziehungsweise Steuerung im Parallelbetriebsmodus dargestellt.

In die Rechnereinheit 29 wird über das manuell zu bedienende Steu­ erelement 39 die Vorschubgeschwindigkeit als Sollwert 30 vorgege­ ben. Desweiteren werden ständig die gemessenen Drehwinkel 24 des Drehwinkelgebers 23 und die gemessenen Drehwinkel 16 des Drehwin­ kelgebers 21 sowie die gemessenen Längen 17 des Wegmeßsystems 19 der Rechnereinheit 29 zugeführt.

In der Rechnereinheit 29 werden in Abhängigkeit von den erfaßten Drehwinkeln 16 und 24, der Länge 17 und der als Sollwert 30 vor­ gegebenen Vorschubgeschwindigkeit nach einer Kennlinie die erfor­ derlichen Spannungen zur Steuerung der Proportionalventile 31, 32 und 33 erzeugt. Mit der hier vorgegebenen Kennlinie ist bei kon­ stantem Sollwert 30 die Vorschubgeschwindigkeit auch konstant.

Das Proportionalventil 31 regelt den Volumenstrom am Hydraulikmo­ tor 34 zur Drehung des Drehkranzes 12. Das Proportionalventil 32 regelt den Volumenstrom am Arbeitszylin­ der 35 zur Drehung des Auslegers 3 am Drehgelenk 20. Das Proportionalventil 33 regelt den Volumenstrom am Arbeitszylin­ der 36 zum Teleskopieren des Auslegers 3. Mit Hilfe des Neigungsmelders 28 wird in der Rechnereinheit 29 die horizontale Ebene des parallel zur zu bearbeitenden Fläche liegen­ den Koordinatensystems im Positionierbetriebsmodus ermittelt. Die Ölversorgung erfolgt über die Hydraulikpumpe 37, die durch den Motor 38 angetrieben wird.

Ein besonderer Vorteil der Bewegung eines Referenzpunktes 9 im Parallelbetriebsmodus liegt darin, daß unabhängig von einer Bewe­ gungsrichtung in einer Ebene 15 der Referenzpunkt 9 mit hohen, nach Kennlinien vorgegebenen, Vorschubgeschwindigkeiten, die auch konstant sein können, bewegt werden kann.

Ein weiterer Vorteil ist die Bewegung eines Referenzpunktes 9 entlang vorgegebener vertikaler und horizontaler Bahnen.

Die vorgenannten Vorteile sind insbesondere für das Führen von Werkzeugen zur Bearbeitung einer Fläche 2, wie beispielsweise Ab­ fräsen von Altputz, maschinelles Abbürsten von alten Farbbe­ schichtungen und Reinigen durch Hochdruckreiniger oder Abwaschen mit rotierenden Walzenbürsten, wichtig.

Bei manuellen Arbeiten, wie beispielsweise Abdichten von Fugen an Plattenbauwerken, wird die Effektivität wesentlich gesteigert, wenn der Hubarbeitskorb mit vorgegebener, konstanter Vorschubge­ schwindigkeit und nach vorgegebenen vertikalen und horizontalen Bahnen entlang von Fugen im Parallelbetriebsmodus bewegt wird.

Bei Feuerwehreinsätzen ist es wichtig, daß vorgegebene Bahnen mit hoher Geschwindigkeit mehrfach abgefahren werden, wenn beispiels­ weise Menschen aus den oberen Geschossen gerettet werden müssen. Hier liegt ein besonders wichtiger Einsatzfall für den Parallel­ betriebsmodus, wobei hier sowohl Hubarbeitsgeräte als auch Dreh­ leitern angesprochen sind, vor.

Claims (4)

1. Verfahren zum Führen von Hubgeräten, wie beispielsweise Hubarbeitsbühnen, Ladekrane und Drehleitern mit Teleskop- und/oder Gelenkausleger, an deren Ende neben einem Arbeitskorb oder einem Werkzeug zur Bearbeitung von Flächen eine Entfernungsmeßeinrichtung angebracht ist, und bei dem die Bewegungen der Teleskop- und/oder Gelenkausleger ständig von Winkel- und Längenmeßeinrichtungen erfaßt, einem Rechner zugeführt und von diesem entsprechende Regelmittel bekannter Art auf bekannte Weise veranlaßt werden, die Bewegungen der Teleskop- und/oder Gelenkausleger so zu steuern, daß ein Referenzpunkt am vorderen Ende der Teleskop- und/oder Gelenkausleger eine vorbestimmte Bewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lageermittlung der zu bearbeitenden Fläche 2 bezüglich eines Hubgerätes 1 und dessen erstes internes Koordinatensystem x,y,z ein Teleskop- und/oder Gelenkausleger 3 vor der zu bearbeitenden Fläche 2 in horizontaler und vertikaler Richtung, vorbei geschwenkt wird, und aus den jeweils mittels einer Entfernungsmeßeinrichtung 7 am Ende der Teleskop- und/oder Gelenkausleger 3 gemessenen minimalen Abständen 8 und 13 ein zweites Koordinatensystem x,y,z, dessen x- und z- Achse parallel und dessen y-Achse rechtwinklig zur zu bearbeitenden Fläche 2 liegen, ermittelt wird, womit die Lage der zu bearbeitenden Fläche 2 bezüglich des ersten internen Koordinatensystems x,y,z des Hubgerätes 1 eindeutig bestimmt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorzugebender Abstand 18, der auch ein Sicherheitsabstand sein kann, eine Ebene 15 parallel zur zu bearbeitenden Fläche 2 definiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegung steuernden Regelmittel über den Rechner veranlaßt werden, Translations- und Drehbewegungen der Teleskop- und/oder Gelenkausleger 3 so auszuführen, daß der Referenzpunkt 9 in beliebiger Richtung in der parallelen Ebene 15 bewegt werden kann, ohne sie zu verlassen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Geschwindigkeiten steuernden Regelmittel über den Rechner veranlaßt werden, Translations- und Winkelgeschwindigkeiten der Teleskop- und/oder Gelenkausleger 3 so auszuführen, daß der Referenzpunkt 9 unahängig von der Richtung, in der er in der parallelen Ebene 15 bewegt wird, die Bewegung mit einer konstanten vorgegebenen Geschwindigkeit ausführt.