EP0715673B1 - Grossmanipulator, insbesondere für autobetonpumpen, sowie verfahren zu dessen handhabung - Google Patents

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EP0715673B1
EP0715673B1 EP19940924288 EP94924288A EP0715673B1 EP 0715673 B1 EP0715673 B1 EP 0715673B1 EP 19940924288 EP19940924288 EP 19940924288 EP 94924288 A EP94924288 A EP 94924288A EP 0715673 B1 EP0715673 B1 EP 0715673B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mast
large manipulator
manipulator according
end hose
control member
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP19940924288
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English (en)
French (fr)
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EP0715673A1 (de
EP0715673B2 (de
Inventor
Karl Schlecht
Hartmut Dr. Benckert
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Putzmeister Concrete Pumps GmbH
Original Assignee
Putzmeister Werk Maschinenfabrik GmbH
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    • B66C23/005—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes with balanced jib, e.g. pantograph arrangement, the jib being moved manually
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    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/8807—Articulated or swinging flow conduit

Definitions

  • the invention relates to a large-scale manipulator, in particular for truck-mounted concrete pumps, with a rotary head arranged on a frame, in particular on a chassis, which can be rotated about an essentially vertical axis of rotation by means of a drive unit, an articulated mast composed of at least three mast arms, preferably designed as a concrete placing boom, which mast arms around horizontal, mutually parallel articulation axes can be pivoted to a limited extent with respect to the respectively adjacent rotary head or mast arm by means of a further drive unit each, and with a remote control device having a control element for controlling the drive units and for adjusting the mast tip, which preferably carries an end hose, along an adjustment path.
  • the invention further relates to a method for handling the large manipulator.
  • Truck-mounted concrete pumps of this type are mobile implements that can be used with the full 360 ° swivel range of the rotary head even when the articulated mast is in a horizontal position.
  • the operator is responsible for controlling the truck-mounted concrete pump and positioning the concrete end hose on the last arm of the articulated mast. For this purpose, he has more than three rotational degrees of freedom of the articulated mast by means of the associated drive units while moving the articulated mast in the non-structured three-dimensional working space the site conditions.
  • proportional radio remote controls made this operator's work easier in that the operator is no longer spatially linked to the truck-mounted concrete pump with a cable.
  • the object of the invention is to improve the known large manipulator of the type specified at the outset in such a way that the operator is able to locate any desired points in space
  • the reach of the articulated mast can be controlled directly from the concrete insertion point with simple manipulations.
  • the solution according to the invention is based on the idea that the operator guides the end hose comfortably by hand to the concrete insertion point and the mast tip automatically follows it there.
  • a suitable signal transmission path is required, with which the mast tip can be moved by the operator with computer support over an adjustment path, which is preferably predetermined by the end hose.
  • the remote control device is arranged on the mast tip or on the end hose and can be triggered mechanically, optically, electromagnetically or electrically via the control element to control one of the drive units of the articulated and rotating axes in accordance with a means of Control member relative to the instantaneous position of the mast tip immediately displayed adjustment path actuating, computer-assisted coordinate transmitter.
  • control element and the signal transmitter can also be connected to one another by a direction-sensitive wireless transmitter-receiver path, for example by a light, infrared or radio path, it being possible to use a transmitter located in the hand or on the helmet of the operator as the control element.
  • a signal emitted upwards by this transmitter preferably in the form of a narrow directional cone, can be picked up by the direction-sensitive receiver arranged in the region of the mast tip and converted into the desired movement of the articulated mast via suitable evaluation electronics and the coordinate transmitter.
  • the transmitter can also contain a laser diode and the receiver a direction-sensitive light receiver.
  • control member is designed as a direction-sensitive inclination sensor which is preferably detachable and / or height-adjustable on the movable end hose.
  • the directional sensitivity can be achieved, for example, by using a biaxial tilt sensor be realized.
  • the inclination sensor expediently has evaluation electronics with an integrated or downstream signal transmitter for emitting an adjustment path signal which is dependent on the measured direction of inclination and / or a speed signal which is dependent on the measured angle of inclination for the movement of the mast tip.
  • the inclination sensor can preferably be arranged together with the signal transmitter in a housing which is fixed to the end hose in a manner secured against rotation relative to the mast tip.
  • the large manipulator can be handled particularly easily if a handle is provided on the end hose that is pivotable about the hose axis and / or about an axis running transversely to the hose axis.
  • the handle expediently has two grip parts projecting one after the other diametrically opposite sides of the end hose.
  • the handle is also suitable for attaching switching or control elements, for example for switching the concrete pump on and off and / or for adjusting the delivery rate and / or for lifting and lowering the mast tip.
  • switching elements can additionally be designed as a dead man's switch.
  • the drive units of the articulated mast and the mast bracket are expediently controlled via the coordinate transmitter while maintaining the height of the mast tip in a predetermined horizontal plane. This is to ensure that the mast tip follows the signal transmitter in such a way that it always remains approximately vertically at a certain height above the operator and is tracked with a predetermined minimum deflection of the end hose of, for example, ⁇ 50 cm.
  • a manually operated height adjustment element can also be provided to adjust the height of the mast tip.
  • the height control element can, for example, have a changeover switch with a defined zero position, which is responsive to a lifting and lowering force acting on the control member, preferably analog speed-controlled.
  • the articulated mast 20 has five mast arms 1, 2, 3, 4 and 5 which are connected to one another at the articulated joint A with the rotary head 17 and at the articulated joints B, C, D and E so that they can pivot about horizontal articulation axes.
  • the folding in and out of the mast arms 1 to 5 about the joints A to E is carried out hydraulically by means of double-acting hydraulic cylinders 30, which are articulated with their free cylinder-side and rod-side ends to arms or folding brackets of the mast arms 1 to 5 and the rotary head 17.
  • the mast arms In the driving position shown in FIG. 1, the mast arms are folded towards one another in an essentially parallel orientation, while in the illustration according to FIGS. 2a and b they are unfolded.
  • a remote control device which comprises a signal transmitter 53 and a central control 31 fixed to the vehicle and communicating with the signal transmitter 53 either galvanically or wirelessly.
  • a control member 52, 54 which is mechanically connected or wirelessly communicates with the signal transmitter 53, is provided by the operator 51 directly the desired adjustment path of the mast tip 55 is moved.
  • the control member 52 is designed as a sensor ring mechanically connected via a plastic rod 60 to the signal transmitter 53 arranged on the mast tip 55 and surrounding the end hose 50 with play.
  • the signal transmitter 52 is expediently designed as an analog-proportional gimbal-type angle transmitter which is connected to the central control device 31 via a control cable 62.
  • a vertically displaceable, analog-proportional slide switch 63 is additionally arranged in the lower region of the plastic rod 60, via which a vertical adjustment of the mast tip 55 can be triggered.
  • the height adjustment switch 63 can also be arranged at the upper end of the plastic rod 60 and actuated by raising and lowering the plastic rod. This arrangement is subject to less risk of damage in rough construction site operation.
  • a switch 64 can also be arranged on the sensor ring 52 for switching the concrete pump on and off and for controlling the delivery rate.
  • the control member 54 there is a wireless, direction-sensitive signal transmission path, for example a laser light or infrared path, between the control member 54 and the signal transmitter 53 provided, in which the control member 54 is designed as a transmitter in the hand or on the helmet of the operator 51.
  • the transmitter 54 emits a narrow, upward-pointing directional cone 55 with a varying intensity distribution, which can be evaluated via the receiver 53 and the control device 31 and evaluated for tracking the mast tip 55. This also ensures that the articulated mast 20 with its mast tip 55 follows a movement of the operator 51 parallel to the horizontal plane 40.
  • the operator 51 is mechanically connected to the signal transmitter 53 designed as a cardanic angle transmitter via a rope 65 which is fastened to his helmet 52 or to his body.
  • the force exerted by the movement of the operator 51 via the cable pull 65 is evaluated in terms of direction and tensile force via the signal transmitter 53 and the central control device 31 such that the articulated mast 20 with its mast tip 55 follows a movement of the operator parallel to the plane 40.
  • the additional initiation of a vertical movement is possible both with mechanical and with wireless signal transmission from the concrete introduction point via a manually operated height adjustment element 63.
  • the concrete pump can also be switched on and off from the filling point using a switch provided for this purpose.
  • control signals are transmitted to the control device 31 via the signal transmitter 53 and, in a data preparation stage and a computer-aided coordinate transmitter, into coordinate signals for the drive units 30 of the six axes 18, A, B, C, D, E implemented.
  • size of the deflection of the control member 52, 54 can be converted into speed-determining signals by means of suitable sensors or electronics. All six axes are controlled by software within the coordinate transmitter so that the joints in question move harmoniously with each other depending on distance and time. The redundant degrees of freedom of the articulated joints are controlled according to a pre-programmed strategy, in which collision zones in the form of obstacles, ceilings, fixtures and the like can also be entered via the operating software and taken into account in the movement sequence.
  • a handle 72 is detachably fastened by means of a quick-release clamp 74.
  • the handle 72 consists of two handle parts 72 ', 72' 'which protrude beyond the end hose in diametrically opposite sides.
  • the handle is rotatable about 340 ° about the end hose axis, so that it can be gripped comfortably from all sides. If necessary, it is also possible to pivot the handle 72 about the axis 76 running transversely to the end hose axis.
  • the invention relates to a large manipulator, in particular for truck-mounted concrete pumps.
  • a rotating head 17, which is rotatable on a mast bracket 16 about a vertical axis of rotation 18, and an articulated mast 20 composed of at least three mast arms 1 to 5 are arranged on a chassis 10.
  • the mast arms 1 to 5 of the articulated mast 20 can be pivoted to a limited extent about horizontal, mutually parallel articulation axes A to E relative to the respectively adjacent rotary head 17 or mast arm 1 to 5 by means of a drive unit 30 each.
  • the articulation of the articulated mast 20 takes place via a remote control device, which has a signal transmitter 53 arranged on the mast tip 55 and mechanically triggerable via a control member 52 for actuating one of the drive units 30 of the articulated and rotating axes in accordance with a position of the mast tip relative to the instantaneous position by means of the control member 52 55 immediately displayed adjustment path actuating, computer-assisted coordinate transmitter.
  • a remote control device which has a signal transmitter 53 arranged on the mast tip 55 and mechanically triggerable via a control member 52 for actuating one of the drive units 30 of the articulated and rotating axes in accordance with a position of the mast tip relative to the instantaneous position by means of the control member 52 55 immediately displayed adjustment path actuating, computer-assisted coordinate transmitter.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator, insbesondere für Autobetonpumpen. Auf einem Fahrgestell (10) ist ein an einem Mastbock (16) um eine vertikale Drehachse (18) drehbarer Drehkopf (17) sowie ein aus mindestens drei Mastarmen (1 bis 5) zusammengesetzter Knickmast (20) angeordnet. Die Mastarme (1 bis 5) des Knickmasts (20) sind um horizontale, zueinander parallele Knickachsen (A bis E) gegenüber dem jeweils benachbarten Drehkopf (17) oder Mastarm (1 bis 5) mittels je eines Antriebsaggregats (30) begrenzt verschwenkbar. Die Betätigung des Knickmasts (20) erfolgt über eine Fernsteuereinrichtung, die einen an der Mastspitze (55) angeordneten, über ein Steuerorgan (52) mechanisch auslösbaren Signalgeber (53) zur Ansteuerung eines die Antriebsaggregate (30) der Knick- und Drehachsen nach Maßgabe eines mittels des Steuerorgans (52) relativ zur augenblicklichen Position der Mastspitze (55) unmittelbar angezeigten Verstellwegs betätigenden, rechnerunterstützten Koordinatengebers aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator, insbesondere für Autobetonpumpen, mit einem auf einem Gestell, insbesondere auf einem Fahrgestell angeordneten, um eine im wesentlichen vertikale Drehachse mittels eines Antriebsaggregats drehbaren Drehkopf, einem aus mindestens drei Mastarmen zusammengesetzten, vorzugsweise als Betonverteilermast ausgebildeten Knickmast, welche Mastarme um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem jeweils benachbarten Drehkopf oder Mastarm mittels je eines weiteren Antriebsaggregats begrenzt verschwenkbar sind, und mit einer ein Steuerorgan aufweisenden Fernsteuereinrichtung zur Ansteuerung der Antriebsaggregate und zum Verstellen der vorzugsweise einen Endschlauch tragenden Mastspitze entlang einem Verstellweg. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Handhabung des Großmanipulators.
  • Autobetonpumpen dieser Art sind mobile Arbeitsgeräte, die mit vollem 360°-Schwenkbereich des Drehkopfs auch bei gestreckter horizontaler Lage des Knickmasts eingesetzt werden können. Der Bediener ist für die Steuerung der Autobetonpumpe und die Positionierung des Beton-Endschlauchs am letzten Arm des Knickmasts verantwortlich. Er hat dazu mehr als drei rotatorische Freiheitsgrade des Knickmasts über die zugehörigen Antriebsaggregate unter Bewegung des Knickmasts im nicht strukturierten dreidimensionalen Arbeitsraum bei Beachtung der Baustellenrandbedingungen zu betätigen. Durch den Einsatz von Proportional-Funkfernsteuerungen wurde diese Bedienertätigkeit dahingehend erleichtert, daß der Bediener nicht mehr mit einem Kabel räumlich mit der Autobetonpumpe verkettet ist. Es besteht jedoch weiterhin das Risiko, daß bei einer Einzelachsenbetätigung unkontrollierte Bewegungen am Endschlauch und damit eine Gefährdung des Baustellenpersonals auftreten können. Außerdem erfordert eine schnelle praxisgerechte Bewegung des Endschlauches eine simultane Ansteuerung mehrerer Achsen. Zur Erleichterung der Handhabung des Großmanipulators wurde daher bereits vorgeschlagen, statt der Einzelansteuerung der rotatorischen Freiheitsgrade des Knickmasts den Endschlauch durch geeignete Rechnerunterstützung in einem kartesischen x-, y-, z-Koordinatensystem mit Hilfe von Stellhebeln zu verfahren, wobei wahlweise ein gestellfestes oder baustellenfestes Koordinatensystem gewählt werden kann ("Computer controlled concrete distribution", Dr.-Ing. Hartmut Benckert, Putzmeister-Werk, Seiten 111-119, 8th Int. Symposium on automation and robotics, IPA (FHG) Stuttgart 1991). Diese Art der Betätigung hat sich jedoch bei vielen Anwendungsfällen als nicht rationell genug erwiesen, da die hierfür erforderliche Betätigung der Stellhebel mit den optisch wahrnehmbaren Bewegungsabläufen des Knickmasts nicht immer präzise genug in Einklang gebracht werden kann.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekannten Großmanipulator der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß es dem Bediener möglich ist, beliebige Punkte im Raum in der Reichweite des Knickmasts mit einfachen Handhabungen direkt von der Beton-Einbringstelle aus anzusteuern.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentansprüchen 1 und 25 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrunde, daß der Bediener den Endschlauch bequem von Hand auf die Beton-Einbringstelle hinlenkt und ihm die Mastspitze automatisch dahin folgt. Hierzu ist eine geeignete Signalübertragungsstrecke erforderlich, mit der die Mastspitze vom Bediener mit Rechnerunterstützung über einen vorzugsweise durch den Endschlauch vorgegebenen Verstellweg bewegt werden kann. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Fernsteuereinrichtung einen an der Mastspitze oder am Endschlauch angeordneten, über das Steuerorgan mechanisch, optisch, elektromagnetisch oder elektrisch auslösbaren Signalgeber zur Ansteuerung eines die Antriebsaggregate der Knick- und Drehachsen nach Maßgabe eines mittels des Steuerorgans relativ zur augenblicklichen Position der Mastspitze unmittelbar angezeigten Verstellwegs betätigenden, rechnerunterstützten Koordinatengebers aufweist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerorgan als mechanisch mit dem Signalgeber verbundener, gegenüber der Mastspitze in verschiedene, den Verstellweg anzeigende Richtungen beliebig verstellbarer Steuerhebel ausgebildet, der beispielsweise über einen Sensorring, ein Seil oder eine Stange betätigbar ist und auch mit dem beweglichen Endschlauch mechanisch verbunden sein kann oder diesen mit einem gewissen Spiel umgreift.
  • Alternativ dazu können das Steuerorgan und der Signalgeber auch durch eine richtungsempfindliche drahtlose Sender-Empfängerstrecke, beispielsweise durch eine Licht-, Infrarot- oder Funkstrecke miteinander verbunden sein, wobei als Steuerorgan ein in der Hand oder auf dem Helm des Bedieners befindlicher Sender verwendet werden kann. Ein von diesem Sender nach oben vorzugsweise in Form eines engen Richtkegels abgegebenes Signal kann von dem im Bereich der Mastspitze angeordneten richtungsempfindlichen Empfänger aufgenommen und über eine geeignete Auswerteelektronik und den Koordinatengeber in die gewünschte Bewegung des Knickmasts umgesetzt werden. Der Sender kann zu diesem Zweck auch eine Laserdiode und der Empfänger einen richtungsempfindlichen Lichtempfänger enthalten.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Steuerorgan als an dem beweglichen Endschlauch vorzugsweise lösbar und/oder höhenverstellbar angeordneter richtungsempfindlicher Neigungsgeber ausgebildet ist. Die Richtungsempfindlichkeit kann beispielsweise durch die Verwendung eines zweiachsigen Neigungsgebers verwirklicht werden. Der Neigungsgeber weist zweckmäßig eine Auswerteelektronik mit integriertem oder nachgeordnetem Signalgeber zur Abgabe eines von der gemessenen Neigungsrichtung abhängigen Verstellwegsignals und/ oder eines von dem gemessenen Neigungswinkel abhängigen Geschwindigkeitssignals für die Bewegung der Mastspitze auf. Der Neigungsgeber kann vorzugsweise zusammen mit dem Signalgeber in einem gegenüber der Mastspitze verdrehungssicher am Endschlauch befestigten Gehäuse angeordnet werden. Aufgrund dieser Maßnahmen ist es möglich, die Mastspitze beim Auslenken des Endschlauchs in eine der Auslenkungsrichtung entsprechende Richtung mit einer von dem Auslenkungs- oder Neigungswinkel abhängigen Geschwindigkeit zu bewegen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Neigungsgeber läßt sich der Großmanipulator besonders einfach handhaben, wenn am Endschlauch ein um die Schlauchachse und/oder um eine quer zur Schlauchachse verlaufende Achse schwenkbar angeordneter Handgriff vorgesehen wird. Für die beidhändige Bedienung weist der Handgriff zweckmäßig zwei nach einander diametral gegenüberliegenden Seiten des Endschlauchs überstehende Griffteile auf. Der Handgriff eignet sich zusätzlich zur Anbringung von Schalt- oder Steuerelementen beispielsweise zum Ein- und Ausschalten der Betonpumpe und/oder zur Verstellung der Fördermenge und/oder zum Heben und Senken der Mastspitze. Um eine ungewollte Bewegung der Mastspitze zu vermeiden, kann zusätzlich eines der Schaltelemente als Totmannschalter ausgebildet sein.
  • Aus Gründen der Betriebssicherheit werden die Antriebsaggregate des Knickmasts und des Mastbocks über den Koordinatengeber zweckmäßig unter Beibehaltung der Höhe der Mastspitze in einer vorgegebenen Horizontalebene kombiniert angesteuert. Damit soll erreicht werden, daß die Mastspitze dem Signalgeber in der Weise folgt, daß sie immer etwa vertikal in bestimmtem Höhenabstand über dem Bediener bleibt und bei einer vorgegebenen Mindestauslenkung des Endschlauchs von beispielsweise ± 50 cm nachgeführt wird. Zur Höhenverstellung der Mastspitze kann zusätzlich ein handbetätigtes Höhenstellelement vorgesehen werden. Das Höhenstellelement kann beispielsweise einen auf eine am Steuerorgan angreifende Hub- und Senkkraft ansprechenden, vorzugsweise analog geschwindigkeitsgesteuerten Wechselschalter mit definierter Nullstellung aufweisen.
  • Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Mastspitze nach Maßgabe der Auslenkungsweite des Steuerorgans in Verstellrichtung relativ zu einer Nullstellung steuerbar ist.
  • Zur Optimierung des Bewegungsablaufs bei der Horizontal- und/oder Vertikalverstellung ist es wichtig, daß die Antriebsaggregate der redundanten Knickachsen des Knickmasts jeweils nach Maßgabe einer gegebenenfalls wahlweise vorgebbaren Weg-Schwenk-Charakteristik betätigbar sind. Da die Mastarme in Abhängigkeit von ihrer Ausrichtung zur Gravitationsachse einerseits und von der an ihnen angreifenden Last (z.B. Beton im Förderrohr) andererseits mehr oder weniger großen Biege- und Torsionsbelastungen ausgesetzt sind, die die Lage der Mastspitze bei gegebenen Schwenkstellungen in den einzelnen Gelenken verfälscht, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Weg-Schwenk-Charakteristik im Koordinatengeber nach Maßgabe der an den einzelnen Mastarmen angreifenden lastabhängigen Biege- und Torsionsmomente modifizierbar ist. Entsprechendes gilt, wenn zur Vermeidung von Kollisionen im Bewegungsraum des Knickmasts Hindernisse zu überwinden sind. Hierzu ist es zweckmäßig, die Weg-Schwenk-Charakteristik der Knickachsen im Koordinatengeber nach Maßgabe von die Mastarmbewegung räumlich begrenzenden Kollisionszonen, insbesondere durch Vorgabe eines höchsten und/oder tiefsten Knickpunkts zu modifizieren. Eine weitere Sicherheit in dieser Hinsicht wird erzielt, wenn die Weg-Schwenk-Charakteristik der Knickachsen im Koordinatengeber nach Maßgabe von durch einen vorzugsweise am letzten Mastarm angeordneten Abstandssensor abgegebenen Meßsignalen modifizierbar ist.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht einer Autobetonpumpe mit fünfarmigem Knickmast in zusammengeklapptem Zustand;
    Fig. 2a und b
    eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer Autobetonpumpe mit auseinandergeklapptem Knickmast;
    Fig. 3
    einen Ausschnitt des Knickmasts nach Fig. 2a mit an der Mastspitze angeordneter, mechanisch betätigter Fernsteuereinrichtung;
    Fig. 4
    einen Ausschnitt entsprechend Fig. 3 mit drahtlos betätigter Fernsteuereinrichtung;
    Fig. 5
    einen Ausschnitt entsprechend Fig. 3 mit seil-betätigter Fernsteuereinrichtung;
    Fig. 6
    einen Ausschnitt des Knickmasts nach Fig. 2a mit am Endschlauch angeordnetem Neigungsgeber und Handgriff;
    Fig. 7a bis c
    drei Seitenansichten der Mastspitze mit Endschlauchabschnitt ohne Auslenkung, mit Auslenkung links oder rechts und mit Auslenkung vor und zurück;
    Fig. 8a bis c
    das untere Ende des Endschlauchs mit Handgriff in drei Seitenansichten.
  • Die in der Zeichnung dargestellte Autobetonpumpe weist ein Fahrgestell 10, einen in der Nähe der Vorderachse 12 und des Fahrerhauses 14 des Fahrgestells 10 angeordneten Mastbock 16, einen am Mastbock 16 um eine vertikale Drehachse 18 mittels eines nicht dargestellten hydraulischen Drehaggregats um 360° drehbaren, einen Knickmast 20 tragenden Drehkopf 17, eine über einen Materialaufgabebehälter 22 mit Beton beaufschlagbare, hydraulisch angetriebene Betonpumpe 24 und eine über eine Rohrweiche 26 an die Betonpumpe 24 angeschlossene Förderleitung 28 auf. Der Knickmast 20 weist fünf Mastarme 1,2,3,4 und 5 auf, die an dem Knickgelenk A mit dem Drehkopf 17 und an den Knickgelenken B,C,D und E um jeweils horizontale Knickachsen schwenkbar miteinander verbunden sind. Das Ein- und Ausfalten der Mastarme 1 bis 5 um die Gelenke A bis E erfolgt hydraulisch mittels doppelt wirkender Hydrozylinder 30, die mit ihren freien zylinderseitigen und stangenseitigen Enden an Auslegern bzw. Umlegebügeln der Mastarme 1 bis 5 und des Drehkopfs 17 angelenkt sind. In der in Fig. 1 gezeigten Fahrstellung sind die Mastarme in zueinander im wesentlichen paralleler Ausrichtung gegeneinander gefaltet, während sie in der Darstellung nach Fig. 2a und b auseinandergefaltet sind.
  • Zur Betätigung der Antriebsaggregate 30 des Knickmasts 20 ist eine Fernsteuereinrichtung vorgesehen, die einen Signalgeber 53 und einen mit dem Signalgeber 53 galvanisch oder drahtlos kommunizierende, fahrzeugfeste Zentralsteuerung 31 umfaßt. Zum Verstellen der Mastspitze 55 und des daran angeordneten, nach unten hängenden Endschlauchs 50 ist ein mit dem Signalgeber 53 mechanisch verbundenes oder drahtlos kommunizierendes Steuerorgan 52,54 vorgesehen, das vom Bediener 51 unmittelbar über den gewünschten Verstellweg der Mastspitze 55 verfahren wird.
  • Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Steuerorgan 52 als mechanisch über einen Kunststoffstab 60 mit dem an der Mastspitze 55 angeordneten Signalgeber 53 verbundener, den Endschlauch 50 mit Spiel umgebender Sensorring ausgebildet. Der Signalgeber 52 ist dabei zweckmäßig als analog-proportional wirkender kardanischer Winkelgeber ausgebildet, der über ein Steuerkabel 62 mit der zentralen Steuereinrichtung 31 verbunden ist. Im unteren Bereich des Kunststoffstabs 60 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich ein vertikal verschiebbarer, analog-proportional wirkender Schubschalter 63 angeordnet, über den eine Vertikalverstellung der Mastspitze 55 auslösbar ist. Der Höhenverstellschalter 63 kann grundsätzlich auch am oberen Ende des Kunststoffstabs 60 angeordnet und durch Heben und Senken des Kunststoffstabs betätigt werden. Diese Anordnung unterliegt im rauhen Baustellenbetrieb einer geringeren Beschädigungsgefahr.
  • Weiter kann an dem Sensorring 52 zusätzlich ein Schalter 64 zum Ein- und Ausschalten der Betonpumpe und zur Steuerung der Fördermenge angeordnet werden.
  • Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Steuerorgan 54 und dem Signalgeber 53 eine drahtlose, richtungsempfindliche Signalübertragungsstrecke, beispielsweise eine Laserlicht- oder Infrarotstrecke vorgesehen, bei der das Steuerorgan 54 als in der Hand oder auf dem Helm des Bedieners 51 befindlicher Sender ausgebildet ist. Der Sender 54 gibt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen engen, nach oben weisenden Richtkegel 55 mit variierender Intensitätsverteilung ab, die über den Empfänger 53 und die Steuereinrichtung 31 ausgewertet und zur Nachführung der Mastspitze 55 ausgewertet werden kann. Damit wird auch hier erreicht, daß der Knickmast 20 mit seiner Mastspitze 55 einer Bewegung des Bedieners 51 parallel zur horizontalen Ebene 40 folgt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 steht der Bediener 51 über ein Seil 65, das an seinem Helm 52 oder an seinem Körper befestigt ist, mit dem als kardanischer Winkelgeber ausgebildeten Signalgeber 53 mechanisch in Verbindung. Die durch die Bewegung des Bedieners 51 über den Seilzug 65 ausgeübte Kraft wird nach Richtung und Zugkraft über den Signalgeber 53 und die zentrale Steuereinrichtung 31 so ausgewertet, daß der Knickmast 20 mit seiner Mastspitze 55 einer Bewegung des Bedieners parallel zur Ebene 40 folgt.
  • Die zusätzliche Einleitung einer Vertikalbewegung ist sowohl bei mechanischer als auch bei drahtloser Signalübertragung von der Beton-Einbringstelle aus über ein handbetätigtes Höhenstellelement 63 möglich. Entsprechend kann auch die Betonpumpe von der Einfüllstelle aus mit einem hierfür vorgesehenen Schalter ein- und ausgeschaltet werden.
  • Bei einer Auslenkung des Steuerorgans 52 in der gewünschten Bewegungsrichtung werden über den Signalgeber 53 entsprechende Steuersignale an die Steuereinrichtung 31 übertragen und in einer Datenaufbereitungsstufe und einem rechnergestützten Koordinatengeber in Koordinatensignale für die Antriebsaggregate 30 der sechs Achsen 18,A,B,C,D,E umgesetzt. Zusätzlich kann die Größe der Auslenkung des Steuerorgans 52,54 über eine geeignete Sensorik oder Elektronik in geschwindigkeitsbestimmende Signale umgesetzt werden. Alle sechs Achsen werden innerhalb des Koordinatengebers so softwaremäßig angesteuert, daß die betreffenden Gelenke in Abhängigkeit von Weg und Zeit sich harmonisch zueinander bewegen. Die Ansteuerung der redundanten Freiheitsgrade der Knickgelenke erfolgt nach einer vorprogrammierten Strategie, bei der auch Kollisionszonen in Form von Hindernissen, Decken, Einbauten und dergleichen über die Betriebssoftware eingegeben und im Bewegungsablauf berücksichtigt werden können.
  • Bei dem in Fig. 6 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Steuerorgan 52 als Neigungsgeber ausgebildet. Es befindet sich zusammen mit dem Signalgeber 53 in einem kleinen Gehäuse, das mit einer Schelle 70 verdrehungssicher am Endschlauch 50 befestigbar ist. Die vom Neigungsgeber 52,53 abgegebenen Steuersignale werden über das Steuerkabel 62 der Zentralsteuerung 31 zugeleitet. Der zweiachsig ausgebildete Neigungsgeber 52 ist richtungsempfindlich. Er spricht sowohl auf seitliche Auslenkungen des Endschlauchs entsprechend Fig. 7b als auch auf dazu senkrechte Auslenkungen entsprechend Fig. 7c an und eignet sich daher zusammen mit dem Signalgeber zur Abgabe eines von der gemessenen Neigungsrichtung abhängigen Verstellwegsignals. Weiter kann ein von dem gemessenen Neigungswinkel abhängiges Geschwindigkeitssignal für die Bewegung der Mastspitze 55 erzeugt werden.
  • Im unteren Teil des Endschlauchs 50 ist ein Handgriff 72 mittels einer Schnellverschlußschelle 74 lösbar befestigt. Der Handgriff 72 besteht aus zwei Griffteilen 72',72'', die nach einander diametral gegenüberliegenden Seiten über den Endschlauch überstehen. Der Handgriff ist um die Endschlauchachse um etwa 340° drehbar angeordnet, so daß er von allen Seiten her bequem erfaßt werden kann. Bei Bedarf ist es auch möglich, den Handgriff 72 um die quer zur Endschlauchachse verlaufende Achse 76 zu verschwenken. Der Handgriff kann zusätzlich mit einigen Schalt- und Steuerorganen bestückt werden, beispielsweise mit einem Schalter 78 zum Einund Ausschalten der Betonpumpe, zwei Tastelementen 80 zum Verstellen der Fördermenge in positiver und negativer Richtung, einem als Verstellhebel ausgebildeten Höhenverstellorgan 82 für den Endschlauch 50 und einem Totmannschalter 84 als Sicherungsvorkehrung.
  • Die beschriebene Verfahrensweise bietet sich für die Betonverarbeitung auf feinstrukturierten Baustellen an, insbesondere dann, wenn Geräte mit großer Reichweite eingesetzt werden.
  • Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator, insbesondere für Autobetonpumpen. Auf einem Fahrgestell 10 ist ein an einem Mastbock 16 um eine vertikale Drehachse 18 drehbarer Drehkopf 17 sowie ein aus mindestens drei Mastarmen 1 bis 5 zusammengesetzter Knickmast 20 angeordnet. Die Mastarme 1 bis 5 des Knickmasts 20 sind um horizontale, zueinander parallele Knickachsen A bis E gegenüber dem jeweils benachbarten Drehkopf 17 oder Mastarm 1 bis 5 mittels je eines Antriebsaggregats 30 begrenzt verschwenkbar. Die Betätigung des Knickmasts 20 erfolgt über eine Fernsteuereinrichtung, die einen an der Mastspitze 55 angeordneten, über ein Steuerorgan 52 mechanisch auslösbaren Signalgeber 53 zur Ansteuerung eines die Antriebsaggregate 30 der Knick- und Drehachsen nach Maßgabe eines mittels des Steuerorgans 52 relativ zur augenblicklichen Position der Mastspitze 55 unmittelbar angezeigten Verstellwegs betätigenden, rechnerunterstützten Koordinatengebers aufweist.

Claims (29)

  1. Großmanipulator, insbesondere für Autobetonpumpen, mit einem auf einem Gestell, insbesondere einem Fahrgestell (10), angeordneten, um eine im wesentlichen vertikale Drehachse (18) mittels eines Antriebsaggregats verdrehbaren Drehkopf (17) einem aus mindestens drei Mastarmen (1 bis 5) zusammengesetzten, vorzugsweise als Betonverteilermast ausgebildeten Knickmast (20), welche Mastarme (1 bis 5) um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen (A bis E) gegenüber dem jeweils benachbarten Drehkopf (17) oder Mastarm (1 bis 5) mittels je eines weiteren Antriebsaggregats (30) begrenzt verschwenkbar sind und mit einer ein Steuerorgan (52, 54) aufweisenden Fernsteuereinrichtung (53,31) zur Ansteuerung der Antriebsaggregate (30) und zum Verstellen der vorzugsweise einen Endschlauch (50) tragenden Mastspitze (55) entlang einem vorgegebenen Verstellweg, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsteuereinrichtung einen an der Mastspitze (55) oder am Endschlauch (50) angeordneten, über das Steuerorgan (52;54) mechanisch, optisch, elektromagnetisch oder elektrisch auslösbaren Signalgeber (53) zur Ansteuerung eines die Antriebsaggregate (30) der Knick- und Drehachsen (A bis E, 18) nach Maßgabe eines mittels des Steuerorgans (52,54) relativ zur augenblicklichen Position der Mastspitze (55) unmittelbar angezeigten Verstellwegs betätigenden, rechnerunterstützten Koordinatengebers aufweist.
  2. Großmanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (52) als mechanisch mit dem Signalgeber (53) verbundener, gegenüber der Mastspitze (55) in verschiedene, den Verstellweg anzeigende Richtungen verstellbarer Steuerhebel ausgebildet ist.
  3. Großmanipulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerhebel über einen Sensorring (52), ein Seil oder eine Stange betätigbar ist.
  4. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (52) mit dem beweglichen Endschlauch (50), vorzugsweise mit vorgegebenem räumlichem Spiel mechanisch verbunden ist.
  5. Großmanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan und der Signalgeber durch eine richtungsempfindliche drahtlose Sender-Empfänger-Strecke (55) miteinander verbunden sind.
  6. Großmanipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die richtungsempfindliche Sender-Empfänger-Strecke eine Licht-, Infrarot- oder Funkstrecke ist.
  7. Großmanipulator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (54) eine Laserdiode und der Empfänger (53) einen richtungsempfindlichen Lichtempfänger enthält.
  8. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (54) an dem beweglichen Endschlauch (50) oder an einem Körperteil einer Bedienungsperson (51) fixierbar und vorzugsweise von Hand auslösbar ist.
  9. Großmanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (52) als an dem beweglichen Endschlauch (50) vorzugsweise lösbar und/oder höhenverstellbar angeordneter, richtungsempfindlicher Neigungsgeber ausgebildet ist.
  10. Großmanipulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (52) als zweiachsiger Neigungsgeber ausgebildet ist.
  11. Großmanipulator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungsgeber (52) eine Auswerteelektronik mit integriertem oder nachgeordnetem Signalgeber (53) zur Abgabe eines von der gemessenen Neigungsrichtung abhängigen Verstellwegsignals und/oder eines von dem gemessenen Neigungswinkel abhängigen Geschwindigkeitssignals für die Bewegung der Mastspitze (55) aufweist.
  12. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungsgeber (52) vorzugsweise zusammen mit dem Signalgeber (53) in einem gegenüber der Mastspitze (55) verdrehungssicher am Endschlauch (50) befestigbaren Gehäuse angeordnet ist.
  13. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen am Endschlauch (50) um die Schlauchachse und/oder um eine quer zur Schlauchachse verlaufende Achse (76) schwenkbar angeordneten Handgriff (72).
  14. Großmanipulator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff (72) zwei nach einander diametral gegenüberliegenden Seiten des Endschlauchs (50) überstehende Griffteile (72',72'') für die beidhändige Bedienung aufweist.
  15. Großmanipulator nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch an dem Handgriff (72) angeordnete Schalt- oder Steuerelemente zum Ein- und Ausschalten der Betonpumpe (78) und/oder zur Verstellung der Fördermenge (80) und/oder zum Heben und Senken der Mastspitze (82).
  16. Großmanipulator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Schaltelemente als Totmannschalter (84) ausgebildet ist.
  17. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsaggregate (30) über den Koordinatengeber unter Beibehaltung einer konstanten Höhe (h) der Mastspitze (55) über dem Boden (40) kombiniert ansteuerbar sind.
  18. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch ein zweckmäßig handbetätigtes Höhenstellelement (63) zur Höhenverstellung der Mastspitze (55).
  19. Großmanipulator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Höhenstellelement ein auf eine am Steuerorgan (52) oder am Handgriff angreifende Hub- und Senkkraft ansprechender Wechselschalter (63) mit definierter Nullstellung ist.
  20. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Mastspitze (55) nach Maßgabe der Auslenkungsweite des Steuerorgans (52,54) in Verstellrichtung relativ zu einer Nullstellung steuerbar ist.
  21. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsaggregate (30) der redundanten Knickachsen (A bis E) des Knickmasts (20) nach Maßgabe einer wahlweise vorgebbaren Weg-Schwenk-Charakteristik betätigbar sind.
  22. Großmanipulator nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Weg-Schwenk-Charakteristik der Knickachsen (A bis E) im Koordinatengeber nach Maßgabe von an den einzelnen Mastarmen (1 bis 5) angreifenden lastabhängigen Biege- und/oder Torsionsmomenten modifizierbar ist.
  23. Großmanipulator nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Weg-Schwenk-Charakteristik der Knickachsen (A bis E) im Koordinatengeber nach Maßgabe von die Mastarmbewegungen räumlich begrenzten Kollisionszonen, insbesondere durch Vorgabe eines höchsten und/oder tiefsten Knickpunkts, modifizierbar ist.
  24. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Weg-Schwenk-Charakteristik der Knickachsen (A bis E) im Koordinatengeber nach Maßgabe von durch einen vorzugsweise am letzten Mastarm (5) angeordneten Abstandssensor abgegebenen Meßsignalen modifizierbar ist.
  25. Verfahren zur Handhabung eines Großmanipulators nach einem der Ansprüche 1 bis 24 mit einem auf einem Gestell, insbesondere einem Fahrgestell angeordneten, vorzugsweise als Knickmast ausgebildeten, an seiner Mastspitze einen Endschlauch tragenden Betonverteilermast, der mit seiner Mastspitze mit Hilfe ferngesteuerter Antriebsaggregate zu einer Einbaustelle verfahren wird und dessen Endschlauch durch einen Bediener von Hand in die Beton-Einbringstelle gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mastspitze nach Maßgabe der räumlichen Bewegungen des Endschlauchs und/oder des Bedieners verfahren wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Mastspitze nur außerhalb eines vorgegebenen Spielraums den räumlichen Bewegungen des Endschlauchs nachgeführt wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Mastspitze in konstantem Höhenabstand über der Beton-Einbringstelle verfahren wird.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Mastspitze (55) beim Auslenken des Endschlauchs (50) in eine der Auslenkungsrichtung entsprechende Richtung bewegt wird.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Mastspitze (55) beim Auslenken des Endschlauchs (50) mit einer von dem Auslenkungs- oder Neigungswinkel abhängigen Geschwindigkeit bewegt wird.
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