EP1360386B1

EP1360386B1 - Grossmanipulator für Betonpumpen mit einer Steuereinrichtung mit einerSicherheitsroutine, sowie Verfahren zur Sicherheitsüberwachung eines Knickmastes eines solches Grossmanipulators

Info

Publication number: EP1360386B1
Application number: EP02711798.5A
Authority: EP
Inventors: Kurt Rau; Hartmut Benckert
Original assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Current assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: US20040076503A1; WO2002064912A1; US7657355B2; KR20030096259A; DE10107107A1; CN1524150A; EP1360386A1; JP2004526081A

Description

Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator für Betonpumpen, mit einem auf einem Gestell angeordneten, um eine vertikale Drehachse drehbaren Mastbock, mit einem aus mindestens zwei Mastarmen zusammengesetzten, einen Betonverteilermast bildenden Knickmast, welche Mastarme um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock oder einem benachbarten Mastarm mittels je eines hydraulisch betätigbaren Antriebsaggregats begrenzt verschwenkbar sind, mit einer fernbedienbaren, einen Lageregler umfassenden Steuereinrichtung für die Mastbewegung mit Hilfe von den einzelnen Antriebsaggregaten zugeordneten Stellgliedern und mit den einzelnen Mastarmen, Knickachsen und/oder Antriebsaggregaten zugeordneten Sensoren zur Weg- oder Winkelmessung für die Lageregelung, wobei jedes Antriebsaggregat einen doppeltwirkenden Hydrozylinder aufweist, wobei die Hydrozylinder über je ein das zugehörige Stellglied bildendes Proportionalwechselventil mit Drucköl beaufschlagbar sind und wobei die Stellglieder der Antriebsaggregate über eine gemeinsame Speiseleitung mit Drucköl gespeist sind.
Autobetonpumpen werden üblicherweise durch einen Bediener betätigt, der über das Fernsteuergerät sowohl für die Pumpensteuerung als auch für die Positionierung des an der Spitze des Knickmasts angeordneten Endschlauchs verantwortlich ist. Der Bediener hat dazu mehrere rotatorische Freiheitsgrade des Knickmasts über die zugehörigen Antriebsaggregate unter Bewegung des Knickmasts im nichtstrukturierten dreidimensionalen Arbeitsraum bei Beachtung der Baustellenrandbedingungen zu betätigen. Um die Handhabungen in dieser Hinsicht zu erleichtern, wurde bereits eine Betätigungsvorrichtung vorgeschlagen ( DE-A-4306127 ), bei der die redundanten Knickachsen des Knickmasts in jeder Drehlage des Mastbocks unabhängig von dessen Drehachse mit einem einzigen Stellvorgang des Fernsteuerorgans gemeinsam angesteuert werden. Dabei führt der Knickmast eine für den Bediener anschauliche Streck- und Verkürzungsbewegung aus, wobei die Höhe der Mastspitze zusätzlich konstant gehalten werden kann. Um dies zu ermöglichen, weist dort die Steuereinrichtung einen über das Fernsteuerorgan ansteuerbaren, rechnerunterstützten Koordinatentransformator für die Antriebsaggregate auf, über den in der einen Hauptstellrichtung des Fernsteuerorgans die Antriebsaggregate der Knickachsen unabhängig vom Antriebsaggregat der Drehachse des Mastbocks unter Ausführung einer Streck- und Verkürzungsbewegung des Knickmasts bei vorgegebener Höhe der Mastspitze betätigbar sind. In einer anderen Hauptstellrichtung des Fernsteuerorgans ist das Antriebsaggregat der Drehachse des Mastbocks unabhängig von den Antriebsaggregaten der Knickachsen unter Ausführung einer Drehbewegung des Knickmasts betätigbar, während in einer dritten Hauptstellrichtung die Antriebsaggregate der Knickachsen unabhängig vom Antriebsaggregat der Drehachse unter Ausführung einer Hub- und Senkbewegung der Mastspitze betätigbar sind. Grundvoraussetzung für eine solche Betätigung des Knickmasts ist eine Lageregelung, zu der u.a. eine den einzelnen Mastarmen, Knickachsen und/oder Antriebsaggregaten zugeordnete Sensorik zur Weg- oder Winkelmessung gehört. Da Störungen in technischen Systemen dieser Art, die sowohl mechanische, als auch elektronische und hydraulische Komponenten umfassen, nicht vollständig auszuschließen sind, bedarf es einer Sicherheitsüberwachung, die den Bediener warnt und in den Funktionsablauf sichernd eingreift. Dabei ist es notwendig, die auftretenden Fehler sensorisch zu erkennen und zu bewerten mit dem Ziel, den Fehler zumindest zeitweilig zu beheben und ungewollte Fehlerfolgen und Schäden zu vermeiden. Eine Abschaltung von Mast- und Pumpfunktionen war bisher nur über einen Not-Aus-Schalter möglich, der vom Bediener zu betätigen ist.
Es ist ein Großmanipulator für Betonpumpen der eingangs angegebenen Art bekannt (Patent Abstracts of Japan Vol. 1998, Nr. 04, 31. März 1998 und JP 09-328900 A ), dessen Fernsteuereinrichtung ein verkleinertes Modell des Knickmasts umfasst, das an einem Kasten mit Funkantenne angeordnet ist und die gleiche Anzahl Mastarme sowie Knickachsen wie der Knickmast der zugehörigen Autobetonpumpe aufweist. Die Zuordnung zwischen dem Knickmast des Fernbedienungsgeräts und dem Knickmast der Autobetonpumpe erfolgt über Winkeldetektoren, die über eine Funkstrecke vom Modell auf den Knickmast der Autobetonpumpe übertragen werden. Die Verstellung der Mastarme erfolgt über einen in der Hydraulikschaltung angeordneten Kontrollmechanismus. Die Winkeldetektoren dienen dort ausschließlich zur Lageregelung. Zusätzlich sind in der Speiseleitung des Hydraulikkreises der Autobetonpumpe ein Sensor zur Bestimmung eines Druckabfalls am Ende der Speiseleitung sowie ein Sensor zur Überwachung eines minimalen Hydraulikflusses im Bereich eines Entlastungsventils vorgesehen. Beiden Sensoren kommt eine Sicherheitsüberwachungsfunktion zu. Ihre Ausgangsdaten werden über einen Auswerteteil auf das Fernsteuergerät übertragen und an Anzeigeelementen optisch und/oder akustisch angezeigt. Eine unmittelbare Verwertung der Ausgangssignale der Sensoren in der Hydraulikschaltung ist dagegen nicht vorgesehen. Die optische oder akustische Anzeige soll dem Bediener nur einen Hinweis geben, dass die Fernbedienung schneller oder langsamer betätigt werden soll.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Großmanipulator der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass eine vom Bediener unabhängige Sicherheitsüberwachung des Knickmasts möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Lösung geht von der Erkenntnis aus, dass die ohnehin für die Lageregelung vorhandenen Sensoren für die Weg- und Winkelmessung unter zusätzlicher Berücksichtigung der beim Auftreten bestimmter Fehler zu berücksichtigenden Kriterien eine automatische Sicherheitsüberwachung ermöglichen. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung eine Sicherheitsroutine zur Ansteuerung eines in der gemeinsamen Speiseleitung angeordneten Speiseventils und der Stellglieder in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des jeweiligen Sensors aufweist, dass die Sicherheitsroutine einen Auswerteteil umfasst, der auf den Einschaltzustand des Speiseventils anspricht und dass die Sicherheitsroutine einen weiteren Auswerteteil umfasst, der auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Fahrvorgaben der Mastarme um ihre Knickachsen über die Fernbedienung anspricht.
Zweckmäßig weist die Sicherheitsroutine mindestens einen weiteren Auswerteteil zur Abgabe eines akustischen oder optischen Warnsignals auf, das den Bediener auf einen aufgetretenen Fehler hinweist. Je nach Zustand des Speiseventils beim Auftreten des Fehlers kann dieses aufgrund der einer Bewertung zugrundeliegenden Sicherheitskriterien zu- oder abgeschaltet werden. Dem Speiseventil kann dabei eine Zusatzfunktion zukommen. Beispielsweise kann es innerhalb des Systems als Wechselbetriebsventil zur wahlweisen Speisung der Mastarmventile und von Stützbeinventilen ausgebildet seien.
Vorteilhafterweise kann die Sicherheitsroutine weitere Auswerteteile umfassen, die einzeln oder in Kombination

auf weg- oder winkelbezogene Regelabweichungen, die größer sind als vorgegebene Grenzwerte,
auf die Geschwindigkeit von weg- oder winkelbezogenen Regelabweichungen, die größer sind als vorgegebene Grenzwerte,
auf Winkelgeschwindigkeiten, die größer sind als vorgegebene Grenzwerte

Weiter können an den bodenseitigen und stangenseitigen Enden der als Hydrozylinder ausgebildeten Antriebsaggregate Drucksensoren angeordnet werden, wobei die Sicherheitsroutine einen auf die Ausgangsdaten der Drucksensoren ansprechenden Auswerteteil umfassen kann.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich auch verfahrensmäßig dahingehend definieren, dass zur Sicherheitsüberwachung eines Knickmasts im erfindungsgemäßen Großmanipulator, bei welchem die Mastarme des Knickmasts mittels je eines Antriebsaggregats relativ zueinander verschwenkbar sind und die relative Lage der Mastarme in Bezug auf den Mastbock oder einen benachbarten Mastarm für die Lageregelung ständig gemessen wird, die Lagemesswerte der Mastarme nach Maßgabe einer Abweichung von vorgegebenen Sicherheitsgrenzwerten zur Sicherheitsansteuerung der Stellglieder verwendet werden. Insbesondere kann beim Überschreiten der Sicherheitsgrenzwerte ein Warnsignal ausgelöst werden. Wenn die Antriebsaggregate für die Mastarme mittels Drucköl hydraulisch angesteuert werden, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass bei einer Abweichung von den vorgegebenen Sicherheitsgrenzwerten die Druckölspeisung der Antriebsaggregate ab- oder zugeschaltet wird. Insbesondere wird im stationären Betrieb bei abgeschalteter Druckölspeisung die Druckölspeisung und damit auch die Lageregelung zugeschaltet, wenn die Winkelgeschwindigkeit ungleich Null ist und einen vorgegebenen Abweichungsgrenzwert nicht überschreitet. Unter dem "stationären Betrieb" ist dabei der Pumpbetrieb ohne Bewegung des Knickmasts zu verstehen. Die niedrige Winkelgeschwindigkeit deutet als Bewertungskriterium auf ein kleines Leck im Hydrauliksystem oder auf ein Stellglied oder Antriebsaggregat mit einem geringen Defekt hin, wodurch in einem Notbetrieb noch eine geregelte Rückführung des Knickmasts in eine sichere Transportstellung unter Zuhilfenahme der Lageregelung möglich ist. Wird der vorgegebene Abweichungsgrenzwert jedoch überschritten, so bleibt die Druckölspeisung und damit auch die Lageregelung abgeschaltet. Der Bediener muss dann den Knickmast vor Ort absichern oder für den Transport bergen.
Ein ähnlicher Fall tritt auf, wenn im Fahrbetrieb die Geschwindigkeit der Regelabweichung einen vorgegeben Grenzwert überschreitet. In diesem Fall wird bei eingeschalteter Druckölspeisung die Druckölspeisung und damit auch die Lageregelung abgeschaltet.
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 zusammengelegtem Knickmast;
Fig. 2: die Autobetonpumpe nach Fig. 1 mit Knickmast in Arbeitsstellung;
Fig. 3: ein Schema einer Vorrichtung zur Betätigung des Knickmasts mit Sicherheitsüberwachung;
Fig. 4: ein Flussdiagramm einer achsbezogenen Sicherheitsroutine.

Die Autobetonpumpe 10 umfasst ein Transportfahrzeug 11, eine zum Beispiel als Zweizylinderkolbenpumpe ausgebildete Dickstoffpumpe 12 sowie einen um eine fahrzeugfeste Hochachse 13 drehbaren Betonverteilermast 14 als Träger für eine Betonförderleitung 16. Über die Betonförderleitung 16 wird Flüssigbeton, der in einen Aufgabebehälter 17 während des Betonierens fortlaufend eingebracht wird, zu einer von dem Standort des Fahrzeugs 11 entfernt angeordneten Betonierstelle 18 gefördert.
Der Verteilermast 14 besteht aus einem mittels eines hydraulischen Drehantriebs 19 um die Hochachse 13 drehbaren Mastbock 21 und einem an diesem schwenkbaren Knickmast 22, der auf variable Reichweite r und Höhendifferenz h zwischen dem Fahrzeug 11 und der Betonierstelle 18 kontinuierlich einstellbar ist. Der Knickmast 22 besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus fünf gelenkig miteinander verbundenen Mastarmen 23 bis 27, die um parallel zueinander und rechtwinklig zur Hochachse 13 des Mastbocks 21 verlaufende Achsen 28 bis 32 schwenkbar sind. Die Knickwinkel ε₁ bis ε₅ (Fig. 2) der durch die Knickachsen 28 bis 32 gebildeten Knickgelenke und deren Anordnung zueinander sind so aufeinander abgestimmt, dass der Verteilermast 14 mit der aus Fig. 1 ersichtlichen, einer mehrfachen Faltung entsprechenden raumsparenden Transportkonfiguration auf dem Fahrzeug 11 ablegbar ist. Durch eine Aktivierung von Antriebsaggregaten 34 bis 38, die den Knickachsen 28 bis 32 einzeln zugeordnet sind, ist der Knickmast 22 in unterschiedlichen Distanzen r und/oder Höhendifferenzen h zwischen der Betonierstelle 18 und dem Fahrzeugstandort entfaltbar (Fig. 2).
Der Bediener steuert mittels eines drahtlosen Fernsteuergeräts 50 die Mastbewegung, durch die die Mastspitze 33 mit dem Endschlauch 43 über den zu betonierenden Bereich hinweggeführt wird. Der Endschlauch 43 hat eine typische Länge von 3 bis 4 m und kann wegen seiner gelenkigen Aufhängung im Bereich der Mastspitze 33 und auf Grund seiner Eigenflexibilität mit seinem Austrittsende von einem Schlauchmann in einer günstigen Position zur Betonierstelle 18 gehalten werden.
Das Fernsteuergerät 50 enthält bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein als Steuerhebel ausgebildetes Fernsteuerorgan 60, das in drei Hauptstellrichtungen hin- und her unter Abgabe von Steuersignalen 64 verstellt werden kann. Die Steuersignale werden über eine Funkstrecke 68 zum fahrzeugfesten Funkempfänger 70 übertragen, der ausgangsseitig über ein beispielsweise als CAN-Bus ausgebildetes Bussystem 72 an einen Mikrocontroller 74 angeschlossen ist. Der Mikrocontroller 74 enthält Softwaremodule 76,77, über welche die vom Fernsteuergerät 50 empfangenen Steuersignale 64 interpretiert, transformiert und über einen Lageregler 92 und einen nachgeordneten Signalgeber 94 in Betätigungssignale für die Antriebsaggregate 34 bis 36 umgesetzt werden. Die Betätigung der Antriebsaggregate 34 bis 36 erfolgt über die als Proportionalwechselventile ausgebildeten Stellglieder 80 bis 84, die mit ihren Ausgangsleitungen 86,87 bodenseitig und stangenseitig an die als doppeltwirkende Hydrozylinder ausgebildeten Antriebsaggregate 34 bis 38 angeschlossen sind. Das Antriebsaggregat 19 für den Mastbock 21 ist als hydraulischer Drehantrieb ausgebildet, der über das Stellglied 85 angesteuert wird.
Der Interpolatorroutine 76 nachgeordnet ist ein als Koordinatentransformator 77 ausgebildetes Softwaremodul, dessen wesentliche Aufgabe darin besteht, die ankommenden, als Zylinderkoordinaten ϕ,r,h interpretierten Steuersignale in vorgegebenen Zeittakten zu transformieren in Winkelsignale ϕ,ε_i an den Dreh- und Knickachsen 13,28 bis 32, wobei die Antriebsaggregate der redundanten Knickachsen 28 bis 32 des Knickmasts 22 jeweils nach Maßgabe einer vorgegebenen Weg-Schwenk-Charakteristik betätigbar sind. Jede Knickachse 28 bis 32 wird innerhalb des Koordinatentransformators 77 so softwaremäßig angesteuert, dass die Knickgelenke in Abhängigkeit von Weg und Zeit sich harmonisch zueinander bewegen. Die Ansteuerung der redundanten Freiheitsgrade der Knickgelenke erfolgt somit nach einer vorprogrammierten Strategie, mit der auch die Eigenkollisionen mit benachbarten Mastarmen 23 bis 27 im Bewegungsablauf ausgeschlossen werden können. Zur Erhöhung der Genauigkeit kann außerdem auf in Dateien abgelegte Korrekturdaten zur Kompensation einer lastabhängigen Deformation zurückgegriffen werden. Die auf diese Weise im Koordinatentransformator 77 errechneten Winkeländerungen werden in dem Lageregler 92 mit den über Winkelgeber 96 bestimmten Istwerten verglichen und über den Signalgeber 94 in Betätigungssignale U_ε für die Antriebsaggregate 19,34 bis 38 umgerechnet.
Neben der Ansteuerung über den Koordinatengeber 77, der die ankommenden Fahrdaten als Zylinderkoordinaten interpretiert und entsprechend umsetzt (vgl. DE-A-4306127 ), können die einzelnen Antriebsaggregate 19,34 bis 36 auch direkt über die Bedienorgane 60 und die zugehörigen Stellglieder 80 bis 85 angesteuert werden.
Eine Besonderheit der in Fig. 3 gezeigten Anordnung besteht nun darin, daß der Mikrocontroller 74 der Steuereinrichtung eine auf Ausgangsdaten der Sensoren 96 ansprechende Bewertungs- und Sicherheitsroutine 100 zur Ansteuerung der als Proportionalwechselventile ausgebildeten Stellglieder 80 bis 84 nach Maßgabe vorgegebener Sicherheitskriterien aufweist. Die Stellglieder werden über eine Pumpe 102 und eine Speiseleitung 104 mit Drucköl beaufschlagt. In der Speiseleitung 104 befindet sich ein abschaltbares Speiseventil 106, das beispielsweise als Wechselbetriebsventil ausgebildet sein kann, über das wahlweise auch die Stützbeinhydraulik der Autobetonpumpe 10 versorgt wird. Im Bereich des Speiseventils 106 befindet sich ein Not-Aus-Taster 108, über den vom Bediener im Notfall die Druckölzufuhr über die Speiseleitung 104 unterbrochen werden kann. Wie unten anhand der Fig. 4 noch näher erläutert wird, wirkt auch die Bewertungs- und Sicherheitsroutine 100 über die Signalleitungen 110,112 auf das Speiseventil 106. Außerdem kann im Störfall über die Sicherheitsroutine ein akustisches oder optisches Signalgerät 114 angesteuert werden. In der Sicherheitsroutine 100 werden die auch im Lageregler 92 verwerteten Meßdaten der Winkelgeber 96 anhand definierter Sicherheitskriterien ausgewertet und in Steuersignale für das Speiseventil 106, den Warnsignalgeber 114 und den Signalgeber 94 zur Ansteuerung der Stellglieder 80 bis 84 umgesetzt.
Die Sicherheitsüberwachung in der Bewertungs- und Sicherheitsroutine 100 erfolgt achsbezogen. Beispielhaft wird dies anhand eines in Fig. 4 dargestellten Flußdiagramms für die Überwachungslogik einer Knickachse erläutert.
Die Sicherheitsroutine 100' gemäß Fig. 4 enthält Auswerteteile (Sicherheitskriterien) für die folgenden Größen:

Eingangsgrößen (Vergleichsgrößen)

ε(t): = gemessener Winkels der ausgewählten Knickachse im Zeitpunkt t
ε_soll(t): = Sollwert des betreffenden Winkels
Δε(t): = ε_soll(t) - E(t) = Regelabweichung im Zeitpunkt t
Δε_g: = einstellbarer Grenzwert hierfür
V_ε: = (ε(t) - ε(t-Δt))/Δt = Winkelgeschwindigkeit im Zeitpunkt t
V_εg: = einstellbarer Grenzwert hierfür (z.B. 0,3 °/s)
V_Δε: = (Δε(t) - Δε(t-Δt)) /Δt = Änderungsgeschwindigkeit der Regelabweichung im Zeitpunkt t
V_Δεg: = einstellbarer Grenzwert hierfür
F_ε: = Fahrvorgabe für Winkel ε = 0: Winkel ε halten ≠ 0: Winkel ε ändern (fahren)
SV: = Ansteuerung Speiseventil (Istzustand) = 1: Drucköl auf Stellglieder durchgeschaltet (Mastfreigabe) zugleich: Achse wird geregelt = 0: Drucköl auf Stellglieder gesperrt zugleich: Achse wird nicht geregelt

Ausgangsgrößen (Setzgrößen)

SV: = Ansteuerung Speiseventil (Sollzustand)
U_ε: = Ansteuerwert zu Stellglied für Achse ε
S: = Warnsignal auf Signalgeber (z.B. Hupe, Licht) = 1: Leckage-Warnung = 2: Defekt-Warnung Sensor/Aktor
RA: = steuerungsinterne Fehlerzelle (Regelabweichungsgrenze für Δε_g bzw. V_Δεg überschritten).

Die achsbezogene Sicherheitsroutine 100' wird in Echtzeit in vorgegebenen Zeitabständen durchlaufen. Im Hauptzweig wird nacheinander der Betriebszustand des Speiseventils SV, der Zustand der Fehlerzelle RA und die Fahrvorgabe F_ε geprüft. Wird im Hauptzweig keine unzulässige Abweichung der Winkelgeschwindigkeit V_ε und der Regelabweichung Δε vom jeweiligen Grenzwert festgestellt, so ist das System regelbar, so daß es zu keiner Fehlermeldung kommt (keine Reaktion). Ergibt sich dagegen eine Grenzwertüberschreitung in den Werten V_ε bzw. Δε, so kommt dem die Bedeutung eines größeren Defekts zu, der zu einer Abschaltung der Achsbewegung (U_ε = 0) und zu einer Sperrung des Speiseventils (SV = 0) führt. Zugleich kommt es zu einer Defektwarnung Sensor/Aktor (S = 2) über das Signalgerät 114. Diese Stellung ist gleichwirkend mit einem Not-Aus, das dem Bediener Gelegenheit gibt, den aufgetretenen Fehler zu suchen und zu beheben oder den Knickmast im Handbetrieb in die Transportstellung gemäß Fig. 1 zu bringen.
Der linke Zweig der Sicherheitsroutine 100' wird vor allem im stationären Zustand durchlaufen, wenn beispielsweise Beton ohne Bewegen des Knickmasts ausgebracht wird. In diesem Fall ist das Speiseventil 106 geschlossen (SV = 0) und der Lageregler 92 abgeschaltet. Dennoch wird laufend die Winkelgeschwindigkeit V_ε der betreffenden Achse durch Vergleich mit dem zugehörigen Grenzwert V_εg überwacht. Tritt eine kleine Änderung auf, so wird das Speiseventil 106 durchgeschaltet (SV = 1) und damit die Lageregelung 92 in Gang gesetzt. Bei einer großen Leckage (Nein-Zweig) bleiben das Speiseventil 106 und die Lageregelung 92 abgeschaltet. In beiden Fällen kommt es zu einer Leckage-Warnung (S = 1), die im ersteren Falle einen Notbetrieb zur geregelten Rückführung des Knickmasts in eine sichere Transportstellung unter Zuhilfenahme der Lageregelung ermöglicht. Im letzteren Falle ist die Masthydraulik dagegen drucklos, so daß nur noch eine Bergung, aber keine Betätigung des Knickmasts möglich ist.
Der rechte Zweig im Flußdiagramm der Sicherheitsroutine 100' zeigt die Auswertung von Sicherheitskriterien im Fahrbetrieb (F_ε ≠ 0). Der Ansteuerwert zum Stellglied ist in diesem Fall zunächst U_ε ≠ 0. Überprüft wird nacheinander ob die Regelabweichung Δε und die Änderungsgeschwindigkeit der Regelabweichung V_Δε den jeweiligen Grenzwert überschreitet. Ist dies nicht der Fall, so liegt fehlerfreier Normalbetrieb vor (keine Reaktion). Wird zumindest einer der Grenzwerte überschritten, so wird der Ansteuerwert U_ε zu dem betreffenden Stellglied auf Null gesetzt und die steuerungsinterne Fehlerzelle RA = 1 gesetzt.
Entsprechende Sicherheitsroutinen werden im Echtzeitbetrieb für alle Achsen des Systems durchlaufen.

Claims

Großmanipulator für Betonpumpen (10), mit einem auf einem Gestell angeordneten, um eine vertikale Drehachse drehbaren Mastbock (21), mit einem aus mindestens zwei Mastarmen (23 bis 27) zusammengesetzten, einen Betonverteilermast (14) bildenden Knickmast (22), welche Mastarme (23 bis 27) um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen (28 bis 32) gegenüber dem Mastbock (21) oder einem benachbarten Mastarm mittels je eines hydraulisch betätigbaren Antriebsaggregats (34 bis 38) begrenzt verschwenkbar sind, mit einer fernbedienbaren, einen Lageregler (92) umfassenden Steuereinrichtung (50,74) für die Mastbewegung mit Hilfe von den einzelnen Antriebsaggregaten (34 bis 38) zugeordneten Stellgliedern (80 bis 84) und mit den einzelnen Mastarmen, Knickachsen und/oder Antriebsaggregaten zugeordneten Sensoren (96) zur Weg- oder Winkelmessung für die Lageregelung (92), wobei jedes Antriebsaggregat (34 bis 38) einen doppeltwirkenden Hydrozylinder aufweist, wobei die Hydrozylinder über je ein das zugehörige Stellglied (80 bis 84) bildendes Proportionalwechselventil mit Drucköl beaufschlagbar sind und wobei die Stellglieder (80 bis 84) der Antriebsaggregate (34 bis 38) über eine gemeinsame Speiseleitung (104) mit Drucköl gespeist sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine Sicherheitsroutine (100,100') zur Ansteuerung eines in der gemeinsamen Speiseleitung (104) angeordneten Speiseventils (106) und der Stellglieder (80 bis 84) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des jeweiligen Sensors (96) aufweist, dass die Sicherheitsroutine (100,100') einen Auswerteteil umfasst, der auf den Einschaltzustand (SV) des Speiseventils (106) anspricht, und dass die Sicherheitsroutine (100') einen weiteren Auswerteteil umfasst, der auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Fahrvorgaben (F_ε) der Mastarme um ihre Knickachsen über die Fernbedienung (60) anspricht.
Großmanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsroutine (100') mindestens einen weiteren Auswerteteil zur Abgabe eines akustischen oder optischen Warnsignals (114) aufweist.
Großmanipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speiseventil (106) als Wechselbetriebsventil zur wahlweisen Speisung der den Mastarmen zugeordneten Proportionalwechselventile und von Stützbeinventilen ausgebildet ist.
Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsroutine (100') einen weiteren Auswerteteil umfasst, der auf weg- oder winkelbezogene Regelabweichungen (Δε) anspricht, die größer als vorgegebene Grenzwerte (Δε_g) sind.
Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsroutine (100') einen weiteren Auswerteteil umfasst, der auf die Geschwindigkeit von weg- oder winkelbezogenen Regelabweichungen (V_Δε) anspricht, die größer als vorgegebene Grenzwerte (V_Δεg) sind.
Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsroutine (100') einen weiteren Auswerteteil umfasst, der auf Winkelgeschwindigkeiten (V_ε) anspricht, die größer als vorgegebene Grenzwerte (V_εg) sind.
Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am bodenseitigen und stangenseitigen Ende der als Hydrozylinder ausgebildeten Antriebsaggregate (34 bis 38) Drucksensoren angeordnet sind, und dass die Sicherheitsroutine einen weiteren auf die Ausgangsdaten der Drucksensoren ansprechenden Auswerteteil umfasst.
Verfahren zur Sicherheitsüberwachung eines Knickmasts eines Großmanipulators nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem der Knickmast (22) mindestens zwei Mastarme (23 bis 27) aufweist, die um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen (28 bis 32) gegenüber einem Mastbock (21) oder einem benachbarten Mastarm mittels je eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregats begrenzt verschwenkbar sind, wobei die relative Lage der Mastarme in Bezug auf den benachbarten Mastbock oder Mastarm für eine Lageregelung ständig gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagemesswerte (ε_i(t)) der Mastarme (23 bis 27) nach Maßgabe einer Abweichung von vorgegebenen Sicherheitsgrenzwerten zur Sicherheitsansteuerung der Antriebsaggregate (34 bis 38) so verwendet werden, dass bei einer Abweichung von den Sicherheitsgrenzwerten die Druckölspeisung der Antriebsaggregate zu- oder abgeschaltet wird,
- wobei während eines Pumpbetriebs der Betonpumpe ohne Bewegung des Knickmasts, bei welchem die Druckölspeisung der Antriebsaggregate abgeschaltet ist, die Druckölspeisung und die Lageregelung zugeschaltet werden, wenn die Winkelgeschwindigkeit (V_ε) eines Mastarms um seine Knickachse ungleich Null ist und einen vorgegebenen Grenzwert (V_εg) nicht überschreitet

- und wobei bei eingeschalteter Druckölspeisung die Druckölspeisung und Lageregelung abgeschaltet werden, wenn die Winkelgeschwindigkeit (V_ε) einen vorgegebenen Grenzwert (V_εg) überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Überschreiten von Sicherheitsgrenzen ein Warnsignal ausgelöst wird.