EP2186968A1 - Large scale manipulator - Google Patents

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EP2186968A1
EP2186968A1 EP20090166553 EP09166553A EP2186968A1 EP 2186968 A1 EP2186968 A1 EP 2186968A1 EP 20090166553 EP20090166553 EP 20090166553 EP 09166553 A EP09166553 A EP 09166553A EP 2186968 A1 EP2186968 A1 EP 2186968A1
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EP
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Patent type
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mast
control device
remote control
large manipulator
according
Prior art date
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Application number
EP20090166553
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Inventor
Kurt Rau
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Putzmeister Engr GmbH
Original Assignee
Putzmeister Concrete Pumps GmbH
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Abstract

The manipulator has a mast support (10) rotatable around a vertical axis and arranged in a drive frame (10). A bending mast (20) is formed of mast arms (1-5), which are pivotable around a bending axis. A pendulum element (50) hanging downward from a mast stop, and a control unit is arranged in a control device. Two inclination transmitters (53) are arranged in a housing and are angled against each other around an axis parallel to an end tubular axis under an angle of 90 degrees. The housing has a marking indicating orientation of one of the transmitters within the housing.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator, insbesondere eine Autobetonpumpe, mit einem auf einem Gestell, insbesondere auf einem Fahrgestell angeordneten, um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse mittels eines Antriebsaggregats verdrehbaren Mastbock, einem aus mindestens zwei Mastarmen zusammengesetzten Knickmast, welche Mastarme um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock oder einem benachbarten Mastarm mittels je eines weiteren Antriebsaggregats begrenzt verschwenkbar sind, mit einem von der Mastspitze des letzten Mastarms nach unten hängenden endelelement, mit einem in einer Steuereinrichtung angeordneten Stellglied und mit einem auf Ausgangssignale des Stellglieds ansprechenden, die Antriebsaggregate der Knick- und Drehachsen nach Maßgabe eines mittels des Stellglieds relativ zur augenblicklichen Position der Mastspitze anzeigenden Verstellwegs betätigenden rechnerunterstützten Koordinatengebers, wobei die Mastspitze den räumlichen B The invention relates to a large manipulator, particularly a concrete pump, arranged with one on a frame, in particular on a chassis, about a substantially vertical axis of rotation by means of a drive unit can rotate the boom support, a composite of at least two mast arms articulated mast, which mast arms around respective horizontal, mutually parallel bending axes relative to the mast base or an adjacent mast arm each by means of a further drive unit are limited extent, with a hanging from the boom tip of the last mast arm downward endelelement, having disposed in a control device actuator, and a computer responsive to output signals of the actuator, the drive units of the buckling - axes of rotation and according to a displaying means of the actuator relative to the instantaneous position of the mast tip displacement path operated computer assisted coordinate sensor, wherein the mast top to the spatial B ewegungen des Stellglieds nachführbar ist. be tracked ewegungen of the actuator.
  • Unter Großmanipulatoren dieser Art sind Arbeitsgeräte wie Autobetonpumpen, Mischerpumpen, Spritzroboter und dergleichen zu verstehen, die bei geeigneter Abstützung mit vollem 360°-Schwenkbereich des Mastbocks auch bei gestreckter horizontaler Lage des Knickmasts eingesetzt werden können. Under large manipulators of this type working equipment such as truck-mounted concrete pumps, mixer pumps, spraying robot and the like are to be understood, which can be used with a suitable support with a full 360 ° -Schwenkbereich of the mast base also in extended horizontal position of the articulated mast. Der Bediener ist für die Steuerung des Großmanipulators und die Positionierung des am letzten Arm des Knickmasts angeordneten, vorzugsweise als Endschlauch ausgebildeten Pendelelements zuständig. The server is arranged for control of the large manipulator and the positioning of the last arm of the articulated mast, preferably formed as end hose shuttle member responsible.
  • Bei einem als Autobetonpumpe ausgebildeten Großmanipulator mit einer Fernsteuereinrichtung ist es bereits bekannt ( In a constructed as a concrete pump large manipulator with a remote control device, it is already known ( EP-0 715 673 B2 EP-0715673 B2 ), dass der Bediener das als Endschlauch ausgebildete Pendelelement von Hand auf die Beton-Einbringstelle hinlenkt und dass ihm die Mastspitze automatisch dahin folgt. ) That the operator hinlenkt the end hose constructed as a pendulum member by hand to the concrete placement site, and that it the boom tip then automatically follows. Hierzu ist eine Signalübertragungsstrecke vorgesehen, mit der die Mastspitze vom Bediener mit Rechnerunterstützung über einen durch den Endschlauch vorgegebenen Verstellweg bewegt werden kann. To this end, a signal transmission path is provided, with which the mast tip can be moved by the operator with computer assistance over a predetermined adjustment by the end hose. Das Stellglied ist als an dem beweglichen Endschlauch lösbar und/oder höhenverstellbar angeordneter richtungsempfindlicher Neigungsgeber ausgebildet. The actuator is configured as a releasable and / or adjustable in height is arranged on the movable end hose direction-sensitive inclination sensor. Die Richtungsempfindlichkeit des Neigungsgebers wird dort durch die Verwendung eines zweiachsigen Neigungsgebers verwirklicht. The directional sensitivity of the tilt sensor is realized here by the use of a biaxial inclination sensor. Der Neigungsgeber weist eine Auswerteelektronik zur Abgabe eines von der gemessenen Neigungsrichtung abhängigen Verstellwegsignals und eines von dem gemessenen Neigungswinkel abhängigen Geschwindigkeitssignals für die Bewegung der Mastspitze auf. The tilt sensor has a transmitter for emitting a signal dependent on the measured direction of inclination and an Verstellwegsignals dependent on the measured inclination angular velocity signal for the movement of the mast top. Der Neigungsgeber befindet sich in einem gegenüber der Mastspitze verdrehungssicher am Endschlauch befestigten Gehäuse. The tilt sensor is housed in a relation to the mast top torsion-attached to the end hose housing. Aufgrund dieser Maßnahmen ist es möglich, die Mastspitze beim Auslenken des Endschlauchs in eine der Auslenkrichtung entsprechende Richtung mit einer vom Auslenkungs- oder Neigungswinkel abhängigen Geschwindigkeit zu bewegen. Due to these measures, it is possible to move the mast top during deflection of the end hose into a direction corresponding to the deflection with a deflection or tilting dependent on the angular velocity.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Großmanipulator mit seiner am Pendelelement fixierten Steuereinrichtung dahingehend zu verbessern, dass die Positionierung der Steuereinrichtung am Pendelelement erleichtert und vereinfacht wird. Proceeding from this, the invention seeks to improve the large manipulator with its fixed on the pendulum element control means to the effect that the positioning of the control device is facilitated on the pendulum element and simplified.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Ansprüchen 1 und 13 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. To achieve this object the combination of features specified in claims 1 and 13 are proposed. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Advantageous embodiments and further developments of the invention emerge from the dependent claims.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Knickmast des als Autobetonpumpe ausgebildeten Großmanipulators als Betonverteiler ausgebildet ist, und dass über die Mastarme eine Betonförderleitung geführt ist, die an ihrem Ende in einen von der Mastspitze aus nach unten hängenden, das Pendelelement bildenden Endschlauch mündet. An advantageous embodiment of the invention provides that the articulated mast of the designed as a mobile concrete pump large manipulator is designed as a concrete distributor and that on the mast arms, a concrete-conveying line is guided, which opens at its end into one suspended from the mast top to bottom, the shuttle member forming end hose ,
  • Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsvariante sieht vor, dass die Steuereinrichtung einen ersten pendelelementfesten dreidimensionalen Inertialsensor als Stellglied und einen zweiten, gestellfesten dreidimensionalen Inertialsensor als Bezugsglied für die Bestimmung der momentanen gestellfesten Pendelelementkoordinaten aufweist, und dass der Koordinatengeber auf die von den beiden Inertialsensoren abgegebenen Ausgangsdaten unter Bildung der Ansteuersignale für die Antriebsaggregate der Dreh- und Knickachsen anspricht. A preferred embodiment of the invention provides that the control means comprises a first shuttle member fixed three-dimensional inertial sensor as an actuator and a second frame-fixed three-dimensional inertial sensor as a reference member for determining the current frame-mounted pendulum element coordinates, and that the coordinate transmitter of the output from the two inertial sensors output data to form responsive control signals for the drive units of turning and bending axes. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, dass es auf eine bei der Verwendung von Neigungsgebern notwendige verschiebe- und drehfeste Fixierung der Steuereinrichtung am Pendelelement nicht ankommt. These measures ensure that necessary dislocation-and rotatable fixing the controller does not depend on one when using inclination sensors on the shuttle. Außerdem erlauben die Inertialsensoren auch eine gewisse Verdrehung des Endschlauchs, die beim Einsatz von Neigungssensoren zu Ungenauigkeiten in der Maststeuerung führen würde. In addition, the inertial sensors also allow a degree of rotation of the end hose that would result in the use of tilt sensors to inaccuracies in the boom control. Die erfindungsgemäßen Inertialsensoren weisen vorteilhafterweise eine der Anzahl Freiheitsgrade entsprechende Anzahl Gravitationssensoren oder Kreiseleinheiten auf. The inertial sensors according to the invention advantageously have a number of degrees of freedom corresponding number gravitation sensors or rotor units.
  • 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. For reasons of operating safety, the drive units of the articulated mast and of the mast base are controlled on the combined coordinate transmitter while maintaining appropriately the height of the boom tip in a predetermined horizontal plane. Damit wird erreicht, dass die Mastspitze dem Stellglied am Pendelelement in der Weise folgt, dass sie immer in einem bestimmten Höhenabstand über dem Untergrund bleibt. This ensures that the actuator on the shuttle, the mast tip follows in such a way that they are always in a certain height distance remains on the ground. Außerdem wird dafür gesorgt, dass die Mastspitze nur bei einer vorgegebenen Mindestauslenkung des Pendelelements von beispielsweise ± 50 cm nachgeführt wird. It also ensures that the mast top is corrected only when a predetermined Mindestauslenkung of the shuttle member, for example, ± 50 cm. Zur Höhenverstellung der Mastspitze kann zusätzlich ein handbetätigtes Höhenstellelement am Pendelelement vorgesehen werden. For adjusting the height of the boom tip a manual height adjustment element may be provided on the shuttle addition.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher ein weiteres Stellglied zur Betätigung eines Fördermengenreglers der Betonpumpe vorgesehen ist, befindet sich das weitere Stellglied in einem pendelelementfest angeordneten Gehäuse und ist über eine Signalstrecke mit der Betonpumpe verbunden, wobei es eingangsseitig vorteilhafterweise mit einem externen Betätigungsorgan berührungsfrei kommuniziert. According to another preferred embodiment of the invention, wherein a further actuator is provided for actuation of a flow regulator of the concrete pump, the additional actuator is in a suspension element fixed housing and is connected via a signal path with the concrete pump, wherein the input side, advantageously with an external actuator non-contact communication. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass eine Betätigung des Fördermengenreglers durch den Bediener möglich ist, ohne dass dieser seine Hände von dem als Endschlauch ausgebildeten Pendelelement abnimmt. With this measure it is achieved that an actuation of the flow control is possible by the operator without the latter decreases his hands from the end hose designed as a pendulum element. Vorteilhafterweise weist das weitere Stellglied zu diesem Zweck zwei einer Fördermengensteigerung oder -reduzierung entsprechende Stelleingänge auf, die über eine Funkstrecke berührungslos betätigbar sind. Advantageously, the further actuator for this purpose two of a flow rate increase or reduction corresponding control inputs which are non-contact actuated via a radio link. Die Funkstrecke weist dabei zweckmäßig einen RFID-Transponder (RFID = Radio Frequency Identification) als Auslöseorgan und einen endschlauchfesten RFID-Leseempfänger auf, wobei der mindestens eine RFID-Transponder bei jedem Sendevorgang ein Identitäts- und Grunddatenpaket über den RFID-Leseempfänger an die Fernsteuerung überträgt. The spark gap has expediently an RFID tag (RFID = Radio Frequency Identification) as a tripping member and a endschlauchfesten RFID reader receiver, wherein said one identity and basic data packet via the RFID reader receiver transmits at least one RFID transponder at each transmission to the remote control , Dadurch ist sichergestellt, dass nur ein zugelassener Bediener, der über den RFID-Transponder (RFID-Tag) verfügt, die Betonpumpe über die Fernbedienung betätigen kann. This ensures that only an authorized operator who over the RFID transponder (RFID tag) has, can operate the concrete pump via the remote control. Zweckmäßig ist jedem Stelleingang ein eigener RFID-Leseempfänger zugeordnet, während der mindestens eine RFID-Transponder in einem Arbeitshandschuh integriert sein kann. Conveniently, a separate RFID reader associated with each receiver is set input, while the at least one RFID transponder can be integrated into a work glove.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht ein zusätzliches Funkfernsteuergerät vor, das der Bediener mit sich führt und das mehrere über eine Funkstrecke mit dem Mastantrieb und/oder dem Pumpantrieb kommunizierende Steuereinheiten umfasst, wobei die Steuereinheiten des Funkfernsteuergeräts und die Stellglieder in einem endschlauchfesten Gehäuse wahlweise über ein Schaltelement am Funkfernsteuergerät aktivierbar sind. A further preferred embodiment of the invention provides an additional radio remote control device from which leads the operator with it and includes a plurality of communicating via a radio link with the mast drive and / or the pump drive control units, the control units of the radio remote control unit and the actuators in a endschlauchfesten housing optionally via a switching element on the remote control unit can be activated. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, dass der Bediener wahlweise das Funkfernsteuergerät oder die endschlauchfeste Fernsteuereinrichtung für die Mastbetätigung und den Pumpbetrieb zum Einsatz bringen kann. With these measures it is achieved that the operator optionally, the radio control device or the endschlauchfeste remote control device for actuating the mast and the pump operation can bring used. Um Fehlbedienungen durch nicht befugte Bediener zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung ferner vorgeschlagen, dass das Funkfernsteuergerät einen RFID-Transponder (RFID-Tag) trägt, dessen Inhalt über einen im endschlauchfesten Gehäuse angeordneten RFID-Leseempfänger (RFID-Reader) auslesbar und identifizierbar ist. In order to prevent operating errors by unauthorized operator, it is further proposed according to the invention in that the radio remote control device carries an RFID transponder (RFID tag), the contents of a arranged in endschlauchfesten housing RFID reader receiver (RFID reader) can be read and identified ,
  • Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Fernsteuereinrichtung zur Fixierung an einem Pendelelement eines Großmanipulators mit einem Gehäuse und mit mindestens einem im Gehäuse angeordneten Stellglied für die Großmanipulatorsteuerung. The invention further relates to a remote control device for fixation on a pendulum element of a large manipulator with a housing and with at least one arranged in the housing actuator for the large manipulator control.
  • Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante ist das Stellglied der Fernsteuereinrichtung als pendelelementfester, dreidimensionalen Inertialsensor ausgebildet. According to a preferred variant of the invention the actuator of the remote control device is designed as a pendulum element fixed, three-dimensional inertial sensor. Weiter ist ein zweiter, gestellfester dreidimensionalen Inertialsensor als Bezugsglied für die Bestimmung der momentanen gestellfesten Endschlauchkoordinaten vorgesehen. Further, a second, fixed to the frame three-dimensional inertial sensor is provided as a reference member for determining the current frame-fixed Endschlauchkoordinaten. Die erfindungsgemäßen Inertialsensoren weisen vorteilhafterweise eine der Anzahl der Freiheitsgrade entsprechende Anzahl Gravitationssensoren und/oder Kreiseleinheiten auf. The inertial sensors according to the invention advantageously have a number of degrees of freedom corresponding number gravitational sensors and / or rotor units.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher ein weiteres Stellglied zur Betätigung eines Fördermengenreglers vorgesehen ist, befindet sich das weitere Stellglied in dem Gehäuse und kommuniziert eingangsseitig vorteilhafterweise berührungsfrei mit einem externen Betätigungsorgan. According to an advantageous embodiment of the invention, wherein a further actuator is provided for actuation of a flow regulator, the further actuating member is in the housing and communicates on the input side is advantageously free of contact with an external actuator. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass eine Betätigung des Fördermengenreglers durch den Bediener möglich ist, ohne dass dieser seine Hände vom Pendelelement oder Endschlauch abnimmt. This measure ensures that an operation of the flow regulator is possible by the operator without the latter takes his hands off the pendulum element or end hose. Vorteilhafterweise weist das weitere Stellglied zu diesem Zweck zwei einer Fördermengensteigerung oder -reduzierung entsprechende Stelleingänge auf, die über eine Funkstrecke berührungslos betätigbar sind. Advantageously, the further actuator for this purpose two of a flow rate increase or reduction corresponding control inputs which are non-contact actuated via a radio link.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In the following the invention is explained in detail with reference to the embodiment illustrated in the drawing in schematic form embodiments. Es zeigen Show it
  • Fig. 1a und b Fig. 1a and b
    eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer Autobetonpumpe mit auseinandergeklappte Knickmast; a side view and a plan view of a mobile concrete pump with articulated mast unfolded;
    Fig. 2 Fig. 2
    einen Ausschnitt aus einem Endschlauch mit Sensorgürtel zur Veranschaulichung des Abstandsbereichs für die Betätigung der Stellglieder für die Fördermengeneinstellung; a section of an end hose with sensor belt showing the distance range for the operation of the actuators for flow rate adjustment;
    Fig. 3 Fig. 3
    eine schaubildliche Darstellung eines Hochbaus mit Schalung und stationärer Betonpumpe als Beispiel für eine Stationäranwendung der erfindungsgemäßen Fernsteuereinrichtung; a perspective view of a high building with formwork and stationary concrete pump as an example for a stationary application of the remote control device according to the invention;
    Fig. 4 Fig. 4
    eine schematische Darstellung des Bewegungsablaufs beim Betonieren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Fernsteuereinrichtung zur Veranschaulichung der Positionsänderungen der Mastspitze und des Endschlauchs; a schematic representation of the motion sequence during concreting using the remote control device according to the invention to illustrate the changes in position of the mast top and the end hose;
    Fig. 5 Fig. 5
    eine Darstellung der erdfesten, gestellfesten und endschlauchfesten Koordinatensysteme einer fahrbaren Betonpumpe zur Veranschaulichung der bei der Verwendung von Inertialsensoren durchzuführenden Koordinatentransformationen. a representation of the earth-fixed, fixed to the frame and endschlauchfesten coordinate systems of a mobile concrete pump to illustrate the coordinate transformation to be carried out with the use of inertial sensors.
  • Der in den In the Fig. 1a, b Fig. 1a, b und and 5 5 schematisch dargestellte als Autobetonpumpe ausgebildeter Großmanipulator weist ein Fahrgestell 10, einen in der Nähe der Vorderachse 12 und des Fahrerhauses 14 des Fahrgestells 10 angeordneten, um eine vertikale Drehachse 18 um 360° drehbaren, einen Knickmast 20 tragenden Mastbock 16 sowie eine in der Zeichnung nicht dargestellte, über die Mastarme 1,2,3,4,5 des Knickmasts geführte Förderleitung auf, die im Bereich der Mastspitze 55 in einen ein Pendelelement bildenden Endschlauch 50 mündet. shown schematically configured as a mobile concrete pump large manipulator has a chassis 10, arranged one in the vicinity of the front axle 12 and the driver's cab 14 of the truck 10 about a vertical pivot axis 18 rotated 360 °, an articulated mast 20 carrying the boom support 16 and not shown a in the drawing which opens on the mast arms 1,2,3,4,5 of the articulated mast guided delivery line, in the region of the mast tip 55 in a a shuttle member forming end hose 50th
  • Zur Betätigung der Antriebsaggregate des Knickmasts 20 ist eine Fernsteuereinrichtung vorgesehen, die einen Signalgeber 53 und eine mit dem Signalgeber 53 galvanisch oder drahtlos kommunizierende fahrzeugfeste Zentralsteuerung umfasst. For actuating the drive units of the articulated mast 20, a remote control device is provided which includes a signal generator 53 and an electrically or wirelessly communicating with the signal generator 53 fixed to the vehicle central control. Zum Verstellen der Mastspitze 55 und des daran angeordneten, nach unten hängenden Endschlauchs 50 ist mindestens ein mit dem Signalgeber 53 kommunizierendes Stellglied 52,54 vorgesehen, das vom Bediener 51 betätigt wird. For adjusting the mast top 55 and disposed of because downwardly depending end tube 50 at least one communicating with the signal generator 53 actuator 52,54 is provided which is actuated by the operator 51st
  • Eine Besonderheit der in A special feature of in Fig. 5 Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Fernsteuereinrichtung einen ersten, in einem endschlauchfesten Gehäuse 30 angeordneten dreidimensionalen Inertialsensor 53 als Stellglied und einen zweiten, gestellfesten dreidimensionalen Inertialsensor 57 als Bezugsglied für die Bestimmung der momentanen gestellfesten Endschlauchkoordinaten aufweist, wobei zusätzlich ein computergestützter Koordinatengeber vorgesehen ist, der auf die von den beiden Inertialsensoren 53 und 57 abgegebenen Ausgangsdaten unter Bildung von Ansteuersignalen für die Antriebsaggregate der Dreh- und Knickachsen des Knickmasts 20 anspricht. Embodiment of the invention illustrated is that the remote control device comprises a first, disposed in a endschlauchfesten housing 30 three-dimensional inertial sensor 53 as an actuator and a second frame-fixed three-dimensional inertial sensor 57 as a reference member for determining the current frame-fixed Endschlauchkoordinaten, wherein in addition, a computer-assisted coordinate transmitter is provided responsive to the 53 and 57 emitted by the two inertial sensors output data to form drive signals for the drive units of the twisting and bending axes of the articulated mast 20th Die Inertialsensoren 53,57 weisen dabei eine der Anzahl Freiheitsgrade entsprechende Anzahl Kreiseleinheiten und/oder Gravitationssensoren auf. The inertial sensors 53,57 in this case have a number of degrees of freedom corresponding number rotor units and / or gravity sensors. Die ineinander umzurechnenden orthogonalen Koordinatensysteme sind in The intermeshing be converted by the orthogonal coordinate systems are in Fig. 5 Fig. 5 wie folgt angedeutet: indicated as follows:
    (X g Y g Z g ) (X g Y g Z g) = = erdfestes Koordinatensystem earth-fixed coordinate system
    (X f Y f Z f ) (X f Y f Z f) = = fahrzeugfestes Koordinatensystem vehicle-fixed coordinate system
    (X e Y e Z e ) (X e Y e Z e) = = endschlauchfestes Koordinatensystem endschlauchfestes coordinate system
  • Für die Umrechnung der Koordinatensysteme bedarf es jeweils einer Transformationsmatrix T (ψ, θ, Φ), wobei ψ, θ, Φ die Euler'schen Winkel der zu transformierenden Koordinatensysteme bedeuten. For the conversion of the coordinate systems in each case requires a transformation matrix T (ψ, θ, Φ), where ψ, θ, Φ represents the Euler angle of the coordinate systems to be transformed.
  • In dem computergestützten Koordinatengeber werden die kartesischen Koordinaten außerdem in die gestellfesten Zylinderkoordinaten des Knickmasts (r, h, ϕ) umgerechnet, wobei r den Abstand des Endschlauchs von der Drehachse 18 des Mastbocks 16, h die Höhe des Endschlauchs über dem Untergrund 41 und ϕ den Drehwinkel des Knickmasts 20 um die Drehachse 18 bedeuten. In the computer-assisted coordinate transmitter the Cartesian coordinates are also in the frame-fixed cylindrical coordinates of the articulated mast (r, h, φ) converted, where r h the distance of the end tube from the rotational axis 18 of the mast base 16, the height of the end hose over the substrate 41, and φ the mean angle of rotation of the articulated mast 20 about the axis of rotation 18th Die Größen r und h sind dabei abhängige Variablen, die sich aus der vorgegebenen Geometrie und den gemessenen Winkelstellungen der Mastarme innerhalb des Knickmasts errechnen. The magnitudes r and h are dependent variables, which are calculated from the given geometry and the measured angular positions of the boom arms within the articulated mast.
  • In dem Gehäuse 30 des Sensorgürtels kann außerdem ein Stellglied 60+, 60- für die Betätigung der Förderpumpe untergebracht werden. In the housing 30 of the sensor belt may also an actuator 60+, 60- are housed for actuating the pump. Die Weiterleitung der Einstelldaten dieses Stellglieds kann ebenfalls über den CAN-Bus oder über eine Funkstrecke erfolgen. The forwarding of this adjustment actuator can also take place via the CAN bus or via a radio link. Bei dem in In the in Fig. 2 Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Betätigung der Stellglieder 60+, 60- für die Betonpumpe über eine Funkstrecke unter Verwendung von RFID-Sendern 62, 64, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in den Handschuhen 66 des Bedieners 51 angeordnet sind. Embodiment shown the actuation of the actuators 60+, 60- for the concrete pump via a radio link using RFID transmitters 62, 64, which are arranged in the embodiment shown in the gloves of the operator 66 51st An den Stellgliedern kann ein Erkennungsbereich 68 eingestellt werden, innerhalb welchem ein Schalt- oder Steuervorgang ausgelöst werden kann. At the actuators, a detection area can be set 68, which may be within a switching or control operation triggered. Bei Annährung an das Plus-Stellglied 60+ wird die Fördermenge erhöht, während bei einer Annäherung an das Minus-Stellglied 60- die Fördermenge verringert wird. In approximation to the plus actuator 60+ the delivery rate is increased as the delivery rate is reduced when approaching the minus actuator 60. Der Bediener 51 am Endschlauch 50 muss also nicht die Hände vom Schlauch nehmen, um die Fördermenge der Betonpumpe zu verstellen. The operator 51 to the end hose 50 thus does not have to take your hands off the hose in order to adjust the capacity of the concrete pump.
  • Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, durch einfaches Bewegen des Endschlauches 50 den Beton in der vom Bediener 51 gewünschten Weise in einer Einbringstelle 70 zu verteilen. With the inventive measures, it is possible to distribute by simply moving the end hose 50 the concrete in the desired manner by the operator 51 in a concrete placement 70th Wie aus as from Fig. 4 Fig. 4 zu ersehen ist, führen schnelle Bewegungen des Endschlauches 50 in unterschiedlicher Richtung bei einem reinen Verteilvorgang nur zu relativ geringen Positionsänderungen der Mastspitze 55. Dies rührt daher, dass die Mastbewegung erst bei einer Mindestauslenkung des Endschlauchs 50 anspricht. is seen perform rapid movements of the end hose 50 in different directions with a pure distribution process only relatively small changes in position of the mast top 55. This stems from the fact that the boom movement responds only at a Mindestauslenkung the end hose 50th Ein kontinuierliches Auslenken des Endschlauchs 50 in einer Richtung bzw. ein langsames Ändern der Richtung bewirken dagegen, dass der Mast 20 in der gewünschten Richtung folgt. In contrast, a continuous deflection of the end hose 50 in one direction or slow changing the direction cause the mast 20 follows in the desired direction. Letzteres ist beispielsweise bei dem in The latter is for example in the in Fig. 3 Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall, bei welchem ein stationärer Betonverteilermast 20 durch Verfahren des Endschlauches 50 entlang verschiedenen Positionen 72 einer Einbringstelle 70 (Schalung) verfahren wird. Embodiment of the case shown in which a stationary concrete distributor mast 20 is moved by moving the end hose 50 along various positions 72 of a concrete placement 70 (formwork). Bei wiederholten Vorgängen dieser Art kann der Weg auch eingelernt werden. During repetitive operations of this kind of approach can also be programmed.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Bediener 51 zusätzlich ein Funkfernsteuergerät 80 beispielsweise an seinem Gürtel mitführt, das mehrere, über eine Funkstrecke mit dem Mastantrieb und/oder dem Pumpantrieb kommunizierende Steuereinheiten aufweist (vgl. A further preferred embodiment of the invention provides that the operator 51 additionally carries a wireless remote control unit 80, for example, on his belt, which, via a radio link with the mast drive and / or the pump drive communicating control units has a plurality of (see FIG. Fig. 1a, b Fig. 1a, b ). ). Die Steuereinheiten des Funkfernsteuergeräts 80 und die Inertialsensoren 53 im endschlauchfesten Sensorgürtel sind wahlweise über ein Schaltelement vom Funkfernsteuergerät aus aktivierbar. The control units of the radio remote control device 80 and the inertial sensors 53 in endschlauchfesten sensor belt can be activated either via a switching element from the radio remote control device. Das Funkfernsteuergerät 80 kann zusätzlich einen RFID-Transponder tragen, dessen Inhalt über den im endschlauchfesten Sensorgürtel angeordneten RFID-Leseempfänger 44 auslesbar und identifizierbar ist. The wireless remote control device 80 can additionally carry an RFID transponder, the content is read out via the sensor disposed in the endschlauchfesten belt RFID reader receiver 44 and identifiable. Damit kann der Bediener 51 die Betonpumpe wahlweise von größerer Entfernung aus mit dem Fernsteuergerät 80 oder beim Annähern an den Endschlauch 50 unmittelbar über diesen ansteuern. This allows the operator 51 the concrete pump control alternatively by a greater distance from the remote control device 80, or when approaching the end tube 50 immediately above them. Die Freischaltung erfolgt über das RFID-System. The activation takes place via the RFID system.
  • Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator, insbesondere Autobetonpumpe mit einem auf einem Gestell, insbesondere auf einem Fahrgestell 10 angeordneten um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse 18 verdrehbaren Mastbock 16, mit einem als Knickmast 20 mit einem von der Mastspitze des Knickmasts aus nach unten hängenden vorzugsweise als Endschlauch 50 ausgebildeten Pendelelement, und mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Antriebsaggregate der Knick- und Drehachsen des Knickmasts, wobei die Fernsteuereinrichtung einen ersten, pendelelementfesten dreidimensionalen Inertialsensor 53 als Stellglied und einen zweiten, gestellfesten dreidimensionalen Inertialsensor 57 als Bezugsglied für die Bestimmung der momentanen gestellfesten Pendelelementkoordinaten aufweist, und wobei der Koordinatengeber auf die von den beiden Inertialsensoren 53,57 abgegebenen Ausgangsdaten unter Bildung von Ansteuersignalen für die Antriebsaggregate der Dre summary the following can be stated: The invention relates to a large manipulator, in particular mobile concrete pump having disposed on a frame, in particular on a chassis 10 is rotatable about a substantially vertical axis of rotation 18 mast base 16, with an as articulated mast 20 with an order from the boom tip of the articulated mast from downwardly depending preferably formed as end hose 50 shuttle member, and with a control device for controlling the drive units of the folding and rotation axes of the articulated mast, wherein the remote control means comprises a first shuttle member fixed three-dimensional inertial sensor 53 as an actuator and a second frame-fixed three-dimensional inertial sensor 57 as a reference member for determining having the current frame-mounted pendulum element coordinates, and the coordinate transmitter on the output from the two inertial sensors 53,57 output data to form drive signals for the drive units of Dre h- und Knickachsen anspricht. h- and bending axes responds.

Claims (20)

  1. Großmanipulator, insbesondere Autobetonpumpe, mit einem auf einem Gestell, insbesondere auf einem Fahrgestell (10) angeordneten, um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse (18) mittels eines Antriebsaggregats verdrehbaren Mastbock (16), mit einem aus mindestens zwei Mastarmen (1,2,3,4,5) zusammengesetzten Knickmast (20), welche Mastarme um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock (16) oder einem benachbarten Mastarm mittels je eines weiteren Antriebsaggregats begrenzt verschwenkbar sind, mit einem von der Mastspitze (55) aus nach unten hängenden Pendelelement (50), mit einem an einer Steuereinrichtung angeordneten Stellglied (53) und mit einem auf Ausgangssignale des Stellglieds (53) ansprechenden, die Antriebsaggregate der Knick- und Drehachsen des Knickmasts nach Maßgabe eines mittels des Stellglieds (53) relativ zur augenblicklichen Position der Mastspitze (55) angezeigten Verstellwegs betätigenden rechnerunterstützten Koordinatengebers, wo Large manipulator, in particular mobile concrete pump, arranged with one on a frame, in particular on a chassis (10) about a substantially vertical axis of rotation (18) by means of a drive unit can rotate the boom support (16), with one (from at least two mast arms 1,2,3 , 4.5) composite articulated mast (20), which mast arms are limited pivotable about respective horizontal, mutually parallel articulation axes relative to the boom block (16) or an adjacent mast arm each by means of a further drive unit, with one (of the mast top 55) downwardly hanging pendulum element (50) having disposed on a control device actuator (53) and engaging with one on output signals of the actuator (53), the drive units of the folding and rotation axes of the articulated mast in accordance with a means of the actuator (53) relative to the instantaneous position the mast tip (55) displacement path displayed actuating computer assisted coordinate transmitter where bei die Mastspitze (55) den räumlichen Bewegungen des Pendelelements (50) nachführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernsteuereinrichtung einen ersten, pendelelementfesten dreidimensionalen Inertialsensor (53) als Stellglied und einen zweiten, gestellfesten dreidimensionalen Inertialsensor (57) als Bezugsglied für die Bestimmung der momentanen gestellfesten Pendelelementkoordinaten aufweist, und dass der Koordinatengeber auf die von den beiden Inertialsensoren (53,57) abgegebenen Ausgangsdaten unter Bildung von Ansteuersignalen für die Antriebsaggregate der Dreh- und Knickachsen anspricht. at the mast top (55), the spatial movements of the shuttle member (50) can be tracked, characterized in that the remote control device comprises a first shuttle member fixed three-dimensional inertial sensor (53) as an actuator and a second frame-fixed three-dimensional inertial sensor (57) as a reference member for determining the having frame-fixed instantaneous pendulum element coordinates, and that the coordinate transmitter responsive to the output of the two inertial sensors (53,57) output data to form drive signals for the drive units of the twisting and bending axes.
  2. Großmanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Knickmast (20) als Betonverteilermast ausgebildet ist, und dass über die Mastarme (1,2,3,4,5) eine Betonförderleitung geführt ist, die an ihrem Ende in einen von der Mastspitze (55) aus nach unten hängenden, das Pendelelement (50) bildenden Endschlauch mündet. Large manipulator according to claim 1, characterized in that the articulated mast (20) is constructed as a concrete distributor mast, and that on the mast arms (1,2,3,4,5) has a concrete-conveying line is guided, at its end into a (of the boom tip 55) from hanging down, the shuttle member (50) forming the end hose opens.
  3. Großmanipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Inertialsensoren (53,57) eine der Anzahl Freiheitsgrade entsprechende Anzahl Kreiseleinheiten und/oder Graviationssensoren umfasst. Large manipulator according to claim 1 or 2, characterized in that the inertial sensors (53,57) one of the degrees of freedom corresponding number and / or comprises rotary units Graviationssensoren.
  4. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem über mindestens ein weiteres Stellglied (60+,60-) betätigbaren Fördermengenregler für die Betonpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (60+,60-) in einem pendelelementfesten Gehäuse (30) oder Sensorgürtel angeordnet und über eine Signalstrecke mit der Betonpumpe verbunden ist und eingangsseitig mit einem externen Betätigungsorgan (62,64) berührungsfrei kommuniziert. Large manipulator according to one of claims 1 to 3 operable with at least one further actuator (60 +, 60-) flow regulator for the concrete pump, characterized in that the further actuator (60 +, 60-) in a suspension element fixed housing (30) or sensor is disposed belts and connected via a signal path with the concrete pump and on the input side with an external actuating member (62,64) non-contact communication.
  5. Großmanipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (60+,60-) mindestens zwei einer Fördermengensteigerung oder -reduzierung entsprechende Stelleingänge aufweist, die über eine Funkstrecke berührungslos betätigbar sind. Large manipulator according to claim 4, characterized in that the further actuator (60 +, 60-) has at least two of a flow rate increase or reduction corresponding control inputs, which are non-contact actuated via a radio link.
  6. Großmanipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkstrecke mindestens einen RFID-Transponder (62,64) als Auslöseorgan sowie einen pendelelement- oder endarmfesten RFID-Leseempfänger (44) umfasst. Large manipulator according to claim 5, characterized in that the radio link comprises at least one RFID transponder (62,64) as the triggering organ, as well as a pendelelement- or endarmfesten RFID reader receiver (44).
  7. Großmanipulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine RFID-Transponder (62,64) bei jedem Sendevorgang ein Identätits- und Grunddatenpaket über den RFID-Leseempfänger (44) an die Fernsteuereinrichtung überträgt. Large manipulator according to claim 6, characterized in that the at least one RFID transponder (62,64) transmits a Identätits- and basic data packet via the RFID reader receiver (44) to the remote control device at each transmission.
  8. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stelleingang ein RFID-Leseempfänger (44) zugeordnet ist. Large manipulator according to one of claims 5 to 7, characterized in that each control input is associated with an RFID reader receiver (44).
  9. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine RFID-Transponder (62,64) in einem Arbeitshandschuh (66) eines Bedieners (51) integriert ist. Large manipulator according to one of claims 6 to 8, characterized in that the at least one RFID transponder (62,64) in a working glove (66) of an operator (51) is integrated.
  10. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein Funkfernsteuergerät (80) mit mehreren, über eine Funkstrecke mit dem Mastantrieb und/oder dem Pumpantrieb kommunizierenden Steuereinheiten, wobei die Steuereinheiten des Funkfernsteuergeräts und die Stellglieder im pendelelementfesten Gehäuse (30) oder Sensorgürtel wahlweise über ein Schaltelement vom Funkfernsteuergerät aus aktivierbar sind. Large manipulator according to one of claims 1 to 9, characterized by a radio remote control unit (80) having a plurality, via a radio link with the mast drive and / or the pump drive communicating control units, the control units of the radio remote control unit and the actuators in the shuttle member fixed housing (30) or sensor belt by can be activated via a switching element from the radio remote control device.
  11. Großmanipulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkfernsteuergerät (80) einen RFID-Transponder (62,64) trägt, dessen Inhalt über einen im pendelelementfesten Gehäuse oder Sensorgürtel angeordneten RFID-Leseempfänger (44) auslesbar und identifizierbar ist. Large manipulator according to claim 10, characterized in that the radio remote control unit (80) carries a RFID tag (62,64), the contents of a arranged in the oscillating element fixed housing or sensor belt RFID reader receiver (44) is read and identified.
  12. Großmanipulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im pendelelementfesten Gehäuse (30) oder Sensorgürtel ein RFID-Transponder angeordnet ist, dessen Inhalt über einen im Fernsteuergerät (80) angeordneten RFID-Leseempfänger auslösbar und identifizierbar ist. Large manipulator according to claim 11, characterized in that the pendulum element fixed housing (30) or sensor belt, an RFID transponder is arranged, the content of which is disposed over a the remote control apparatus (80) RFID reader receiver triggered and identifiable.
  13. Fernsteuereinrichtung zur Fixierung am Endschlauch (50) einer einen Betonverteilermast (20) aufweisenden, vorzugsweise fahrbaren Betonpumpe, mit einem Gehäuse (30) und mit mindestens einem im Gehäuse angeordneten, auf eine Auslenkung des Endschlauchs (50) ansprechenden Stellglied, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied als endschlauchfester, dreidimensionaler Inertialsensor (53) ausgebildet ist, und dass ein zweiter, gestellfester dreidimensionaler Inertialsensor (57) als Bezugsglied für die Bestimmung der momentanen gestellfesten Endschlauchkoordinaten vorgesehen ist. Remote control device for fixation on the end hose (50) of a concrete distributor mast (20) having, preferably mobile concrete pump, with a housing (30) and arranged with at least one housing, on a deflection of the end hose (50) responsive actuator, characterized in that the actuator as endschlauchfester, three-dimensional inertial sensor (53) is formed, and that a second, fixed to the frame of three-dimensional inertial sensor (57) is provided as a reference member for determining the current frame-fixed Endschlauchkoordinaten.
  14. Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Inertialsensoren (53,57) eine der Anzahl Freiheitsgrade entsprechende Anzahl Kreiseleinheiten und/oder Gravitationssensoren umfasst. Remote control device according to claim 13, characterized in that the inertial sensors (53,57) one of the degrees of freedom corresponding number and / or comprises rotary units gravity sensors.
  15. Fernsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (30) ein weiteres Stellglied (60+,60-) angeordnet ist, das eingangsseitig mit einem externen Betätigungsorgan (64) berührungsfrei kommuniziert. Remote control device according to any one of claims 13 or 14, characterized in that in the housing (30) comprises a further actuator (60 +, 60-) is disposed on the input side with an external actuating member (64) non-contact communication.
  16. Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (60+,60-) mindestens zwei einer Fördermengensteigerung oder -reduzierung entsprechende Stelleingänge aufweist, die über eine Funkstrecke berührungslos betätigbar sind. Remote control device according to claim 15, characterized in that the further actuator (60 +, 60-) has at least two of a flow rate increase or reduction corresponding control inputs, which are non-contact actuated via a radio link.
  17. Fernsteuerungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkstrecke mindestens einen RFID-Transponder (62,64) als Auslöseorgan sowie einen endarmfesten RFID-Leseempfänger (44) umfasst. Remote control device according to claim 16, characterized in that the radio link comprises at least one RFID transponder (62,64) as the triggering organ, as well as a endarmfesten RFID reader receiver (44).
  18. Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine RFID-Transponder (62,64) bei jedem Sendevorgang ein Identitäts- und Grunddatenpaket über den RFID-Leseempfänger (44) überträgt. Remote control device according to claim 17, characterized in that the at least one RFID transponder (62,64) transmits an identity and base data packet over the RFID reader receiver (44) at each transmission.
  19. Fernsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stelleingang ein RFID-Leseempfänger (44) zugeordnet ist. Remote control device according to any one of claims 16 to 18, characterized in that each control input is associated with an RFID reader receiver (44).
  20. Fernsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine RFID-Transponder (62,64) in einem Arbeitshandschuh (66) eines Bedieners (51) integriert ist. Remote control device according to any one of claims 17 to 19, characterized in that the at least one RFID transponder (62,64) is integrated in a working glove (66) of an operator (51).
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