EP3759294A1 - Grossmanipulator mit schwingungsdämpfer - Google Patents

Grossmanipulator mit schwingungsdämpfer

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Publication number
EP3759294A1
EP3759294A1 EP19708414.8A EP19708414A EP3759294A1 EP 3759294 A1 EP3759294 A1 EP 3759294A1 EP 19708414 A EP19708414 A EP 19708414A EP 3759294 A1 EP3759294 A1 EP 3759294A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mast
determined
damping
vertical
boom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19708414.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mike Heiker
Benjamin Hölzle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Putzmeister Engineering GmbH
Original Assignee
Putzmeister Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Putzmeister Engineering GmbH filed Critical Putzmeister Engineering GmbH
Publication of EP3759294A1 publication Critical patent/EP3759294A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • B66C13/066—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads for minimising vibration of a boom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/20—Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/04—Devices for both conveying and distributing
    • E04G21/0418—Devices for both conveying and distributing with distribution hose
    • E04G21/0436—Devices for both conveying and distributing with distribution hose on a mobile support, e.g. truck
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/04—Devices for both conveying and distributing
    • E04G21/0418—Devices for both conveying and distributing with distribution hose
    • E04G21/0445—Devices for both conveying and distributing with distribution hose with booms
    • E04G21/0454—Devices for both conveying and distributing with distribution hose with booms with boom vibration damper mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a large-scale manipulator for concrete pumps with a distributor boom, comprising a folding mast with a mast top and several joints for pivoting the mast arms relative to the mast bracket or an adjacent mast arm, which is accommodated on a mast block and composed of several mutually articulated mast arms. as well as with a control device for controlling the movement of the articulated mast with the aid of drive unit actuators for the articulated joints respectively associated drive units.
  • the girder can be arranged on a frame and rotatable about a vertical axis.
  • the invention also relates to a method for damping mechanical vibrations of a distributor mast of a large manipulator for concrete pumps.
  • EP 1 319 1 10 B1 Such a large manipulator and such a method for damping mechanical vibrations of the distributor mast of a large manipulator for concrete pumps is known from EP 1 319 1 10 B1.
  • the large manipulator of EP 1 319 1 10 B1 has a placing boom with a folding mast composed of at least three mast arms, the mast arms of which are each limited to a horizontal, mutually parallel bending axes by means of a respective drive unit.
  • This large manipulator contains a control device for the mast movement with the aid of actuators assigned to the individual drive units and means for damping mechanical vibrations in the articulated mast.
  • a time-dependent measured quantity derived from the mechanical oscillation of the relevant boom arm is determined in the large manipulator, which is processed in an evaluation unit to form a dynamic damping signal and switched to an actuator driving the relevant drive unit.
  • the distribution boom of such a large manipulator is in its construction an elastically oscillatory system that can be excited to natural oscillations. A resonant excitation of such vibrations can cause the mast tip to vibrate with amplitudes of one meter and more. Vibration excitation is possible, for example, by the pulsating operation of a concrete pump and by the resulting periodic acceleration and deceleration of the concrete column forced through the delivery line. As a result, the concrete can no longer be evenly distributed and the worker carrying the end hose is endangered.
  • the object of the invention is to provide a large-scale manipulator for concrete pumps with a damping behavior that is more stable than known large manipulators and to provide a method for damping the mechanical vibrations of large manipulators, which enables efficient damping of unwanted vibrations independently of the poses of the large manipulator.
  • the large manipulator for concrete pumps specified in claim 1 has a distribution boom with a recorded on a mast block, composed of several articulated mast arms mast articulated mast with a mast top and with multiple joints for pivoting the mast arms relative to the mast block or an adjacent mast arm.
  • the large manipulator has a control device for controlling the movement of the articulated mast with the aid of drive unit actuators for the articulated joints.
  • the vertical speed of a mast arm location is understood to mean the speed of the mast arm location in the direction of gravity.
  • the control device controls the movement of the articulated mast by providing positioning manipulated variables SD for the actuators of the drive units derived from a vertical speed vn of the boom arm location and by means of the device determined by means for determining a vertical speed of a boom arm location for determining the joint angles of the joints determined joint angles e, the joints as well as by means of an operable by a mast guide control device generated control signals S for adjusting the distribution boom.
  • the control device has a controller module coupled to the device for determining the vertical speed of a mast arm point and to the device for determining the joint angles of the joints for controlling the actuators, which entails a distributor mast damping routine - stops.
  • the distributor boom damping routine here determines a damping force F D H from a vertical speed vn of the boom arm location determined by the means for determining the speed and divides the determined damping force in the individual joints associated component damping forces.
  • the known physical dimensions of the distributor boom preferably include the joint kinematics of the joints of the distributor boom and the geometry of the boom arms, in particular their length.
  • the device for determining the speed of a mast arm position on at least one mast arm in the large manipulator can, in particular, be designed to determine the vertical speed vn of the mast top of the articulated mast.
  • the distributor boom damping routine can generate a component desired damping force FD to be generated by means of the drive assembly assigned to the joint from the component damping force associated with a joint and from the determined joint angle e, of the joint, or a drive unit assigned to the joint Component nominal damping torque MD, determined.
  • the large manipulator may include a device for determining an actual force Fi generated by means of the drive unit assigned to the joint or for determining an actual moment M generated by means of the drive unit associated with the joint.
  • the distributor boom damping routine has a control stage which, for the drive unit damping control variables DS, for damping the distributor boom from a comparison of the actual force F generated by the drive unit with the component target damping force FD to be generated, or from a comparison of the actual torque M generated by means of the drive unit with the component setpoint damping torque MD to be generated.
  • This component desired damping force FD, or this component nominal damping torque MD is then generated by means of the drive unit associated with the joint.
  • the control device in the large manipulator can in this case contain a control unit which supplies the controller module with control signals S, wherein the controller module then preferably has a Vermaschinemnastpo- sensollwertroutine which translates the control signals S in Posensollept PS, in the form of nominal values of the joint angle e, the joints of the distribution boom ,
  • the controller module contains a distributor mast control routine consisting of actual position values PI, the actual values of the joint angles e, the joints of the distributor mast and the position setpoint PS, the positioning manipulated variables SD, for the Determined actuators of the drive units.
  • the distribution routine can, for. B. the difference of Posenist staple PI, and Posensollagonist PS, determine, process this difference in a zero-order-fold filter and feed as a control variable to a designed as a PI controller control stage, which outputs the Position istsstellieren SD.
  • the controller module has an overlay routine for superimposing the damping manipulated variables DS, and the positioning manipulated variables SD, to control signals SW, for the actuators of the drive assemblies.
  • the overlay routine is formed as an adding routine that adds up the positioning manipulated variables SD, the damping manipulated variables DS.
  • the invention proposes that the device for determining the vertical speed vn a Mastarmstelle on at least one mast arm arranged on the mast arm speed sensor and / or an acceleration sensor and / or a position of the mast arm to the direction of gravity detecting angle sensor contains ,
  • the large-scale manipulator can have a device for calculating the actual forces Fi or actual moments M 1, generated by the drive units, wherein the control device contains a controller module with a distributor boom vertical damping routine, which determines the Actual forces Fi or actual moments M ,, generated by means of the drive units as well as the determined vertical speed vy of the mast arm point and the determined joint angles e, the buckling joints are supplied continuously.
  • the distributor boom vertical damping routine determines from the applied actual forces F, or actual moments M, and the joint angles e, of the joints and known physical variables of the distributor boom, a vertical force Fy acting on the boom arm.
  • the transfer boom vertical dampening routine converts the vertical force Fy acting on the boom arbor to a desired vertical velocity v soii of the boom arm location. From the vertical target velocity vysoii of the mast arm posts and the determined vertical velocity vy of the mast arm position, the submitter vertical attenuation routine determines a vertical comparison value Avy.
  • This vertical comparison value Avy is then converted by backward transformation into a backward transformation angular velocity ⁇ ⁇ K ⁇ ; 1 ⁇ of the articulated joints on the basis of the joint angles e, joints and known physical variables of the distributor boom.
  • the distributor boom vertical dampening routine includes a divider boom control routine which compares the backward transformation angular velocity ⁇ ⁇ K ⁇ ; 1 ⁇ of the articulated joints with an actual angular velocity ⁇ ⁇ of the articulations fed to the divider boom control routine, and the positioning manipulated variables SD from this comparison , determined for the actuators of the drive units.
  • control unit supplies control signals to the controller module S, which are translated in the controller module into setpoint desired values PS, in the form of nominal values of the joint angles e, of the articulated joints of the distributor boom.
  • the device for determining the vertical speed of a mast arm at least one mast arm is preferably designed here for determining the speed of the mast top of the articulated mast.
  • the device for determining the vertical speed v of a mast arm position on at least one mast arm includes a speed sensor and / or acceleration sensor arranged on the mast arm and / or an angular sensor which detects the position of the mast arm in the direction of gravity can.
  • the invention also extends to a large manipulator in which the mast is mounted on a rack and can be rotated about a vertical axis, the control means for controlling rotary movement of the mast truss about the vertical axis by means of at least one actuator for a drive unit associated with the mast is designed, wherein a device for determining the horizontal speed VL of a mast arm in a plane perpendicular to the vertical axis and in a referenced to the frame coordinate system and means for Ermit the rotation angle eib of the mast block around the vertical axis provided and wherein the control means controls the movement of the articulated mast by providing positioning manipulated variables SDgo for the at least one actuator for the mast block-associated prime mover, which one of the mast arm locations means of determining the horizontal speed VL average horizontal speed V-L of the Mastarm- steep and depend on means of the means for determining the angle of rotation eib of the mast block about the vertical axis and by means of an operable by a mast guide control unit control signals S for
  • Such a large manipulator may be one with the device for determining the horizontal speed VL and with the means for determining the Joint angle e, the articulated joint controller assembly for controlling the actuators having a distributor boom dampening routine that generates a damping force FD from the horizontal speed of the portion of the at least one boom arm determined by means for determining horizontal velocity VJ. L and determined from this damping force FD-L and from the determined with the means for determining the joint angle e, the articulated joints e, as well as from known physical sizes of the distributor boom for the mast block associated drive unit for damping the Knickmasts Dämpfungsstell- sizes DS, determines which are received in the positioning control variables SDgo for driving the at least one actuator for the mast block associated drive unit.
  • the large manipulator may have a device for calculating the actual force F, or actual torque M generated by means of the drive unit assigned to the floating axle, wherein the control device has a controller module with a distributor boom horizon.
  • Valley-damping routine contains, the determined, generated by means of the vertical axis associated drive unit actual force F, or the determined, generated by means of the vertical axis associated drive unit actual moment M, as well as the determined horizontal speed vL of Mastarmstelle and the determined Joint angle e, which are fed continuously to articulated joints, wherein the distribution boom horizontal damping routine of the supplied actual force F, or the supplied actual torque M, and the supplied joint angles e, the joints and known physical sizes of the distribution boom a horizontal force FL acting on the mast arm is true, transferred to the Mastarmstelle horizontal force FL in a hori zontal target speed VJ-S O II of Mastarmstelle, from the horizontal target speed VJ-S O II of Mastarmstelle and the determined horizontal speed VL of Mastarmstelle a
  • the Mastarmstelle can be a mast top of Knickmasts. It should be noted that the device for determining the horizontal speed VL of the mast arm point on at least one mast arm detects a speed sensor and / or acceleration sensor arranged on the mast arm and / or detects the angle of rotation of the mast block about the vertical axis Can contain angle sensor.
  • the invention also extends to a method for damping mechanical oscillations of a folding mast of a large manipulator for concrete pumps with a mast mounted on a girder, composed of several articulated mast arms articulated mast with a mast top and with multiple articulated joints for pivoting the Mast arms about respective horizontal, mutually parallel bending axes relative to the mast block or an adjacent mast arm and with a control device for controlling the movement of the articulated mast with the aid of actuators for the articulated joints respectively associated drive units.
  • the vertical velocity is determined vn a Mastarmstelle in a plane parallel to the articulated mast and in a reference to the frame coordinate system, the joint angle of the articulated joints are determined and there are Stell istsstellgentn SD, generated for the actuators of the drive units, by a means of Device for determining a vertical speed vn a Mastarmstelle determined vertical Speed vn the Mastarmstelle and determined by means of the means for determining the joint angle of the joints joint angles e, the joints as well as by means of an operable by a mast guide control device generated control signals S for adjusting the distribution boom.
  • a damping force FDH is determined from the determined vertical speed vn of the mast arm location, the determined damping force FD is divided into component damping forces assigned to the individual articulated joints, and from the component damping forces and from the determined joint angles e, for the drive assemblies assigned to the articulated joints and known physical variables of the distributor boom for damping the boom arms, damping control variables DS are provided for controlling the drive unit actuators for damping the articulated mast which are incorporated into the positioning manipulated variables SD for the actuators of the drive assemblies received.
  • the actual forces F, or actual moments M generated by the drive units can be determined, the vertical speed vy of a mast arm location to be determined on at least one mast arm, and the joint angle e, which determines buckling joints be determined, wherein from the supplied actual forces F, or actual moments M, and the supplied joint angles e, the joints as well as from known physical sizes of the distribution mast one at the Mastarmstelle acting vertical force Fy is determined, which at the Mastarmstelle attacking vertical force Fy is transferred to a desired vertical velocity vysoii the Mastarmstelle, from the vertical target velocity vysoii the Mastarmstelle and the determined vertical velocity vy of the Mastarmstelle a vertical comparison value Av is determined, the vertical comparison value Avy by a reverse transformation Based on the supplied joint angle e, the joints and on the basis of known physical variables of the distributor boom into a reverse transformation angular velocity ⁇ ⁇ K ⁇ (1) of the articulated joints is transferred, and wherein the obtained by reverse
  • the vertical speed vn of the mast tip can be determined as the vertical speed vn of a boom arm point.
  • the invention also extends to a method for damping mechanical vibrations of a kink mast in a large-scale manipulator for concrete pumps, having a mast block arranged on a frame and rotatable about a vertical axis on the frame, with a mast block received on the mast block , articulated with a mast top and with multiple articulated joints for pivoting the mast arms about each horizontal, parallel axes of articulation with respect to the mast bracket or an adjacent mast arm, and with a control device for controlling the movement of the Knickmasts around the vertical axis by means of an actuator of the vertical axis associated drive unit, in which the horizontal velocity VL of a Mastarmstelle is determined in a plane perpendicular to the vertical axis and in a referenced to the frame coordinate system, and wherein the joint angle of coats
  • the movement of the articulated mast is controlled by providing positioning manipulated variables SD90 for the at least one actuator for the mast block associated drive unit, which is determined by means of the device for determining the horizontal speed VL
  • a damping force FD-L is determined from the determined horizontal speed v ⁇ and from this damping force FD-L and from the determined joint angles e, for the driving forces associated with the articulated joints. aggregates and from known physical variables of the distributor boom for damping the buckling mast damping adjustment variables DS, are determined, which go into the positioning variables SDgo for the at least one actuator for the mast block associated drive unit.
  • the actual force F generated by means of the drive unit associated with the floating axle or the actual torque M 1, generated by means of the drive unit assigned to the floating axle to be the horizontal speed V L of a mast arm location on at least one mast - Arm and the joint angle e, the articulated joints and the rotation angle eib of the mastbuck are determined around the Flochachse, wherein the actual force F, or the supplied actual torque M, and the supplied joint angles e, the joints and known physical quantities the distributor mast is determined at the Mastarmstelle attacking horizontal force FL, the transferred to the Mastarmstelle horizontal force FL transferred to a horizontal target speed V-LS O N of Mastarmstelle, from the horizontal target speed V-LS O N of Mastarmstelle and the determined horizontal speed VL of the mast arm point is a horizontal comparison value AV-L b e- is true, the horizontal comparison value AV-L converted by a reverse transformation on the basis of the supplied joint angle e, the joints and on the basis of the known physical dimensions of the distributor boom in
  • FIG. 1 is a side view of a large manipulator of a car concrete pump with a folded distributor boom.
  • FIG. 3 shows the large manipulator according to FIG. 1 with the distributor boom in different working positions
  • Fig. 5 is a diagram of a first control device for controlling the
  • FIG. 7 shows a first distributor boom damping routine in the controller assembly
  • FIG. 8 shows a further distributor mast damping routine in the controller module
  • FIG. 9 shows a distributor boom control routine in the controller assembly
  • FIG. 11 shows a first distributor boom damping routine in the controller assembly
  • FIG. 12 shows another distributor boom damping routine in the controller module
  • Fig. 13 is a diagram of another control device for controlling the
  • FIG. 14 shows a partial view of the second control device with the controller module
  • FIGS. 15 and 16 are flowcharts of variables processed in the controller assembly
  • FIG. 17 shows a distribution boom vertical damping routine in the controller assembly
  • FIG. 18 shows a horizontal distribution boom damping routine in the controller assembly.
  • FIG. 1 shows a large manipulator in a truck-mounted concrete pump 10.
  • the autoclaved concrete pump 10 comprises a transport vehicle 12 and contains a z. B. designed as a two-cylinder piston pump pulsating sludge pump 14.
  • a z. B. designed as a two-cylinder piston pump pulsating sludge pump 14.
  • the large manipulator has a distributor mast 20 rotatable about a vehicle-fixed vertical axis 18 on a rotary joint 28.
  • This distributor boom 20 carries a concrete delivery line 22.
  • liquid concrete which is continuously introduced into a charging container 24 during concreting, can be conveyed via the delivery line 22 to one from the location of the vehicle 12 removed concreting 25 are promoted.
  • the large manipulator basically not only on a transport vehicle to a vehicle-fixed frame, but alternatively also on a stationary frame z. B. can be arranged on a construction site.
  • the concrete delivery line received on the distributor mast of the large manipulator is connected to a preferably mobile concrete pump.
  • the distribution boom 20 comprises a rotatable mast bracket 30, which can be rotated about the axis of rotation forming a vertical vertical axis 18 of the rotary joint 28 by means of a drive unit 26 which is designed as a hydraulic rotary drive.
  • the distribution boom 20 includes a pivotable on the mast bracket 30 articulated mast 32 which is continuously adjustable to variable range and height difference between the vehicle 12 and the concreting 25.
  • the articulated mast 32 has in the illustrated embodiment five by articulated joints 34, 36, 38, 40, 42 articulated mast arms 44, 46, 48, 50, 52 which are parallel to each other and at right angles to the vertical axis 18 of the mast bracket 30 extending Joint axes 54, 56, 58, 60, 62 are pivotable.
  • the large manipulator For moving the mast arms about the joint axes 54, 56, 58, 60 and 62 of the articulated joints 34, 36, 38, 40, 42, the large manipulator has drive units 68, 78, 80, 82 and 84 associated with the articulated joints.
  • the articulated mast 32 has a mast tip 64, to which an end hose 66 is arranged, can be discharged through the liquid concrete from the feed line 22 of the distributor boom 20 to the concreting 25.
  • the large manipulator of the truck-mounted concrete pump 10 forms together with the transport vehicle 12 a vibratory system that can be excited in operation by the pulsating working thick matter pump 14 to forced oscillations. These vibrations can lead to deflections of the mast tip 64 and the end hose 66 hanging there with oscillation amplitudes of up to one meter or even more, the frequencies of these vibrations being between 0.5 Flz and a few Flz.
  • the large manipulator of the truck-mounted concrete pump 10 includes a control device having a mechanism that actively damps such vibrations by generating additional forces or additional torques by the drive assemblies 26, 68, 78, 80, 82, 84 in the large manipulator. These additional forces or additional torques produce a damping force acting on the distributor boom 20.
  • This damping force is preferably one, z. B. on the mast tip 64 vertically and in the horizontal direction acting damping force FD-L, by means of which the rotational vibrations of the distributor boom 20 are attenuated about the axis of rotation 18 (see Fig. 3) and / or a Damping force FDH, which acts on the articulated mast 32 of the distributor boom 20 in the vertical direction (see FIG. 2), by means of which the vibrations of the distributor boom 20 in the plane defined by the rotation axis 18 and the mast tip 64 are weakened.
  • the additional forces or additional torques generated result in a damping force corresponding to a point spaced from the mast tip 64 on the distributor mast 20 attacks, z. B. on the first, second, third or fourth mast arm 44, 46, 48, 50, preferably in the region of the articulated joints 36, 38, 40 or 42.
  • a plurality of additional forces and / or additional torques by means of the drive units 26, 68, 78, 80, 82, 84 are generated in the distribution boom 20, which attack the same at the same time to dampen it.
  • Fig. 4 shows the articulated joint 40 with a portion of the mast arm 48 and a portion of the mast arm 50.
  • the placing boom 20 has a hydraulic raulikzylinder as Hyd trained drive unit 68, the cylinder part 70 is connected to the mast arm 48 and the cylinder rod 72 acts on a hinged to the mast arm 50 Flebelelement 74 which is pivotally connected via a link member 76 with the mast arm 48.
  • the large manipulator has a control device 86 explained below with reference to FIG. 5.
  • the control device 86 controls the movement of the articulated mast 32 by means of actuators 90, 92, 94, 96, 98. 100 for the articulated joints 34, 36, 38, 40, 42 and the rotary joint 28 associated drive units 26, 68, 78, 80, 82 and 84th
  • the mast guide controls the distribution boom 20 z.
  • the control device 87 is embodied as a remote control and contains operating elements 83 for adjusting the distributor mast 20 with the articulated mast 32, which generates control signals S, that of a controller assembly 89 are fed.
  • the control signals S are transmitted via a radio link 91 to a vehicle-mounted radio receiver 93, the output side via a z. B. formed as a CAN bus bus system 95 is connected to the controller module 89 is sen.
  • the control device 86 includes a device 102 for determining the vertical mast tip speed vn in the plane defined by the rotation axis 18 and the mast tip 64 and parallel to the kink mast 32 in a coordinate system 104 which is referenced to the frame 16.
  • the device 102 for determining the vertical mast tip speed vn has an acceleration sensor 106 arranged on the mast arm 52, which is combined with an evaluation stage 108. From the signal v ' n of the acceleration sensor 106 is in the controller assembly 89 by means of integration Over time, the vertical mast tip speed vn is determined in the generally vertical plane parallel to the bucking mast 32, in which the axis of rotation 18 of the mast bracket 30 and the mast tip 64 lie.
  • control device 86 contains a device 110 for determining the horizontal mast tip speed V-L in the plane perpendicular to the axis of rotation 18 of the mast block 30, in which the mast tip 64 is located.
  • the device 1 10 for determining the horizontal mast tip speed V-L has an acceleration sensor 1 12 arranged on the mast arm 52, which is combined with an evaluation stage 14. From the signal W of the acceleration sensor 1 12, the mast tip speed w- in the plane perpendicular to the axis of rotation 18 of the mast 30 is determined in the controller module 89, which is generally horizontal.
  • the controller assembly 89 receives the speed of a section of a boom arm determined by a device for determining the speed of a boom arm location of a boom arm, e.g. For example, the speed of the mast tip without having to be calculated in the controller module 89.
  • the controller assembly 89 is used to drive the actuators 90, 92, 94, 96, 98, 100 of the drive units 26, 68, 78, 80, 82 and 84.
  • the Stellglie the 90, 92, 94, 96, 98, 100 are as Proportional exchange valves are formed, which are connected with their output lines 101, 103 on the bottom side and rod side to the designed as a double-acting hydraulic cylinder or as a hydraulic motor drive units 68, 78, 80, 82 and 84.
  • Angle of rotation e, i 18 of the mast bracket 30 about the axis of rotation 18 by driving the actuators 90, 92, 94, 96, 98, 100 regulated by the control module 85 predetermined values Wsoii.
  • the input routine 152 also continuously receives the signals psi, rki of the pressure sensors 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148. By means of the input routine 152, the control signals S are also output from the control module. Group 85 read.
  • the controller assembly 89 includes a first distributor mast dampening routine 154 and a further distributor mast damping routine 155 parallel thereto.
  • the mast damming routine 154 determines a target damping force from a mast peak velocity vn determined by the mast tip velocity determining means 102 in the plane parallel to the kink mast 32
  • a setpoint damping torque MD-L V-L D-L is determined from the horizontal mast tip speed V-L ascertained by means 1 10 in the plane perpendicular to the axis of rotation 18 of the mast block 30.
  • the size D-L is a suitably chosen damping constant.
  • the controller assembly 89 includes a master bus control routine 156 and a master bus position setpoint routine 158.
  • the distributor boom control routine 156 is supplied by the input routine 152 with actual values PI, in the form of the actual values of the angles e detected by means of the angle sensors 118, 120, 122, 124, 126, 129.
  • FIG. 6 shows the controller module 89 with the processor clock 192.
  • the input routine 152 in the controller module 89 converts the angles detected by the angle sensors 1 18, 120, 122, 124, 126 and 129 of the devices 1 16, 128 the joints of the distributor boom 20, the signals of the devices 102, 110 with the acceleration sensors 106, 112, the signals of the pressure sensors 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 and the torque sensor 150 and the control signal S of the control module 85 is detected in regular time intervals Ats predetermined by the processor clock 192.
  • the control signal S communicated to the input routine 152 by the control module 85 is output to the distributor mast pos setpoint routine 158.
  • FIG. 7 is a block diagram of the first distribution pad damping routine 154 in the controller assembly 89 as a block diagram.
  • the mast loss control routine 154 includes a computing stage 164 for calculating the vertical mast peak velocity v in the plane parallel to the axis of rotation 18 of the mast 20 and its crosstie 32 from the signal from the device 102.
  • a damping force calculation stage 166 on the basis of an empirically determined damping constant Du supplied to the distribution boom damping routine 154, the damping force F D H is calculated.
  • , i 34, 36, 38, 40, 42 of individual component target damping forces F D IM, where:
  • FIG. 8 is a block diagram of the further distribution damping damper routine 155 in the controller assembly 89.
  • the distribution assistance damping routine 155 there is a calculation stage 182 for calculating the horizontal mast tip velocity VL in relation to the rotation axis 18 of the distribution mast 20 vertical plane in which the mast tip 64 is arranged.
  • the damping force FD-L is calculated on the basis of an empirically determined damping constant D 1 supplied to the distributor mast damping routine 155.
  • FIG. 9 is a block diagram of the distributor boom control routine 156 in the controller assembly 89.
  • the scheduler control routine 156 has a difference routine 194 which supplies the difference of the pose actual values PI, and the setpoint PS, a zero order hold filter 196, which discretizes this difference by multiplication with a sampling function and as a controlled variable of a PI controller. Controller outputs advanced control stage 198, which outputs the positioning control variable SD.
  • the zero-order-fold filter 196 has the effect that only when the deviation of a pose actual value PI from a position setpoint PS exceeds a threshold does the control stage 198 obtain a control variable different from the value zero and only then a corresponding positioning manipulated variable SD for which poses correction.
  • the distributor boom damping routine 154, 155 continuously regulate the damping force F D H or Fü-L for damping mast oscillations by providing the damping control variables DS.
  • the positioning manipulated variable SD generated by the divider control routine 156 from the setpoint desired values PS, and the pose actual values PI, are combined in the overlay routines 160 and 161, respectively, with the damping manipulated variables DS, the distributor dam attenuation routines 154, 155 and then as the control signal SW, to the output routine 162 given to the actuators 90, 92, 94, 96, 98, 100, the corresponding control signal SW, respectively.
  • the overlay routines 160 and 161 are embodied as an adding routine which adds the damping manipulated variables DS to the drive signals.
  • the mast dampening routines 154, 155, the augmentation routine 156, and the mast set position setpoint routine 158 operate in time with the processor clock 192 and are called in the controller board 89.
  • a call of the distributor bus setpoint setpoint routine 158 takes place at times t3 only after multiple calls to the distributor mast damping routines 154, 155, in which case the distributor boom damping routines 154, 155 are called at the times t1 ⁇ t3.
  • the divider boom control routine 156 is called at times t2 only after multiple calls to the diverter damper routines 154, 155, but two scheduler pole setpoint routines 158 are called. The following applies: t1 t2 t3.
  • FIG. 10 shows a controller assembly 89 'for use in the control device 86.
  • the modules and elements for coordinating the setpoint generation for Verteilermastposen the regulation of these poses and the active damping of vibrations of the Vermaschinemnasts with in the controller assembly 89' generated Actuating signals to the modules and elements for coordinating the setpoint generation for distribution mast poses, the regulation of these poses and the active damping of vibrations of the distribution with gestural generated in the controller module 89 control signals functionally, these are identified by the same numbers as reference numerals.
  • controller integration is implemented in a serial structure in the controller module 89 '.
  • FIGS. 11 and 12 show the first distribution pad damping routine 154 'and the further distribution pad damping routine 155' in FIG Controller module 89 'each as a block diagram.
  • the distribution boom damping routine 154 ', 155' corresponds to the distribution boom damping routine 154 or 155 explained with reference to FIGS. 7 and 8, these are indicated by the same numbers as reference symbols.
  • the distribution boom damping routine 154 has a calculation stage 164 for calculating the vertical mast tip velocity v in the plane parallel to the rotation axis 18 of the distributor boom 20 and its articulated mast 32 from the signal of the device 102.
  • the damping force FDH is calculated on the basis of an empirically determined damping constant Du supplied to the distributor mast damping routine 154.
  • the calculated damping force FDH is then converted by means of a decomposition algorithm, which is continuously optimized in an optimization stage 168 designed as a dynamic adaptation stage, in a decomposition stage 170 into a linear combination F D
  • the damping force FD-L is calculated on the basis of an empirically determined damping constant DL supplied to the distributor boom damping routine 155.
  • FIG. 13 shows a diagram of an alternative to the above-described first control device further control device 86 'for controlling the movement of the Verteilermasts 20 with a controller assembly 89' in a further large manipulator, the structure of the structure with reference to FIGS Fig. 4 described large manipulator corresponds.
  • This large manipulator also contains a folding mast 32, which is pivotable on a mast block 30 and which is received on a vehicle-fixed frame 16 and which can be rotated about a vehicle-fixed vertical axis 18 on a rotary joint 28.
  • the modules and elements of the further control device 86 ' correspond to the modules and elements of the first control device 86, these are identified by the same reference numerals.
  • the further control device 86 ' also serves to control the movement of the mast arms of the articulated mast 32.
  • the further control device 86' controls the movement of the articulated mast 32 by means of actuators 90, 92, 94, 96, 98, 100 for the the articulated joints 34, 36, 38, 40, 42 and the rotary joint 28 associated drive units 26, 68, 78, 80, 82 and 84th
  • the mast guide also controls the distribution boom 20 z.
  • the control unit 87 is embodied as a remote control and contains control elements 83 for adjusting the distributor boom 20 with the articulated mast 32, which generates control signals S which can be fed to a controller module 89.
  • the control signals S are transmitted via a radio link 91 to a vehicle-mounted radio receiver 93, the output side via a z. B. formed as a CAN bus bus system 95 is connected to the controller module 89 is sen.
  • the control device 86 includes a device 102, shown in FIG. 13, for determining the vertical mast tip velocity v in the plane defined by the rotation axis 18 and the mast tip 64, which is parallel to the kink mast 32, in a coordinate system 104 that leads to the frame 16 is referenced.
  • the device 102 for determining the vertical mast top speed vy has an acceleration sensor 106 arranged on the mast arm 52, which is combined with an evaluation stage 108. From the signal v 'of the acceleration sensor 106, the vertical mast top speed vy is determined in the controller assembly 89' by means of integration over time, in the vertical plane which is parallel to the articulated mast 32 and in which the axis of rotation 18 of the mast bracket 30 and the mast tip 64 are located.
  • control device 86 contains a device 110 for determining the horizontal mast tip speed V-L in the plane perpendicular to the axis of rotation 18 of the mast block 30, in which the mast tip 64 is located.
  • the device 110 for determining the horizontal mast tip speed V-L has an acceleration sensor 1 12 arranged on the mast arm 52, which is combined with an evaluation stage 14. From the signal v of the acceleration sensor 112, the horizontal mast tip speed v-un of the plane perpendicular to the axis of rotation 18 of the mast block 30 is determined in the controller assembly 89 ', which is generally horizontal.
  • means 102, 110 for determining the mast top speed means may also be provided for determining the speed of one of Mastspitze 64 of the articulated mast 32 different Mastarmstelle one of the mast arms is used. It should also be noted that in principle also several devices can be provided, which serve for determining the speed of a mast arm point of one of the mast arms which differs from the mast tip 64 of the articulated mast 32.
  • the large manipulator for this acceleration sensors 106 ', 112' which are arranged on the mast arms 44, 46, 48 and 50 of the articulated mast 32 (see Fig. 2).
  • the controller assembly 89 ' obtains the velocity of a portion of a mast arm determined by means for determining the speed of a mast arm of a mast arm, e.g. , For example, the speed of the mast top without having to be calculated in the controller assembly 89 '.
  • the control device 86 ' there are pressure sensors 130, 132, 134, 136, 138, 140 , 142, 144, 146, 148, which are assigned to the drive units 26, 68, 78, 80, 82 and 84 designed as hydraulic cylinders.
  • the controller assembly 89 ' is used to drive the actuators 90, 92, 94, 96, 98, 100 of the power units 26, 68, 78, 80, 82 and 84.
  • the Stellglie of 90, 92, 94, 96, 98, 100 are designed as proportional changeover valves, which are connected with their output lines 101, 103 on the bottom side and rod side to the drive units 68, 78, 80, 82 and 84 designed as double-acting hydraulic cylinders or as hydraulic motors.
  • the cycle time t1 is much smaller than the characteristic period TG of a fundamental vibration of the distributor boom. It is advantageous if the cycle time t1 is also much smaller than a characteristic period T n of a first, second, third or even higher harmonic of the distributor boom.
  • the input routine 152 also continuously receives the rod and piston side pressures psi, rki as signals from the pressure sensors 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148. By means of the input routine 152, the control signals S are also read from the control module 85.
  • the controller assembly 89 ' also includes a routine complex 153 including a vertical loader damping routine 1 154 and a dumbbell horizontal dodge routine 1 155 and a duplexer routine 1 156.
  • the mast padding routines 1 154, 1 155 and the routines in the routine complex 153 with the marshalling control routine 1 156 operate in time with the processor clock 192 and are called in the controller board 89 '.
  • the scheduler control routine 1 156 supplies the output routine 162 with regulated pose values PGi.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the controller assembly 89 '.
  • FIGS. 7, 8, 9, and 10 are illustrative of the control algorithm of the submitter vertical attenuation routine 1 154 and the distributor mast floral attenuation routine 1 155 in the controller assembly 89 '.
  • the submitter vertical attenuation routine 1 154 receives from the input routine 152 at clock time t2> t1 the signals psi, rki of the pressure sensors 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148.
  • the clock time t2 satisfies the following relation: TG »t2.
  • the distribution boom vertical damping routine 1 154 also stored in a data storage configuration data of the large manipulator from the group rod-side cylindrical surfaces Aki and bottom-side Zylinderflä surfaces Asi with the clock time t2> t1 fed from the input routine 152.
  • the means 176 for calculating the actual force F receives for this purpose the signals psi, rki of the pressure sensors 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 and calculates from these on the basis of the bar and bottom Cylinder surfaces Aki, Asi the piston in the hydraulic cylinders each of the drive unit 26, 68, 78, 80, 82 and 84 provided actual force F ,.
  • the distributor boom vertical damping routine 1 154 includes a target speed calculation stage 1 166.
  • the target speed calculation stage 1 166 converts the calculated vertical force Fy acting on the mast tip 64 into a vertical setpoint by dividing it by an empirical constant Dy. Speed vysoii of the mast top 64.
  • the distribution boom vertical damping routine 1 154 also includes a difference routine 1 177.
  • the vertical target velocity vysoii of the mast tip 64 becomes a comparison with the vertical one Mast top speed vy, which in the distribution boom vertical damping routine 1 154 either by a temporal integration of the signal v '
  • of the acceleration sensor 106 is calculated as the value of the mast peak acceleration in the integration stage 181 or supplied to the distribution mast vertical damping routine 1 154 as a measured quantity.
  • the difference routine 1 177 forms the vertical comparison value Avy from the vertical target velocity vysoii of the mast tip 64 and the vertical mast tip velocity vy as the difference between the vertical target velocity vysoii of the mast tip 64 and the vertical mast tip velocity vy.
  • the vertical comparison value Av is then supplied in the controller module 89 'to a difference element 165 in the routine complex 153.
  • the differential link 165 receives the default vertical mast tip speed vv set by the mast guide on the operator 83 of the control unit 85 at the tact time t2> t1 from the input routine 152.
  • the difference element 165 is tasked with the default vertical mast tip speed vyv and the above-defined vertical comparison value Avy, and to supply this quantity as a vertical default mast top target speed vyv-soLL to a vertical reverse transformation routine 157 in the routine complex 153 of the controller board 89.
  • the vertical reverse transformation routine 157 converts the default mast top target speed vyv-soLL from the joint angle e, the joints and known physical quantities of the distributor boom 20, in particular the length l, supplied with the cycle time t2> t1 from the input routine 152 Mast arms 44, 46, 48, 50 and 52 and, based on the vertical default mast top speed vyv set by the mast guide on the operating element 83 of the control module 85, into a corresponding rearward transformation angular speed ⁇ ⁇ K ⁇ ; 1 ⁇ of the articulated joints 34, 36 38, 40, 42.
  • These setpoints of the angles e, the mast arms 44, 46, 48, 50 and 52 define mast poses of the distributor boom 20.
  • the distributor boom horizontal damping routine 1155 includes a desired speed calculation stage 1166.
  • the target speed calculation stage 1166 transfers the calculated horizontal force FL acting on the mast tip 64 by division by an empirically determined constant DL to a target horizontal velocity VJ -S OII of the mast top 64.
  • the distributor mast horizontal dodge routine 1 155 also includes a difference routine 179.
  • the horizontal target speed V-LS O N of the mast top 64 is subjected to a comparison with the horizontal mast top speed VL that is in the vertical boom damping routine 1 154 either by time integration of the signal vT of the acceleration sensor 1 12 is calculated as the value of the mast peak acceleration in the integration stage 181, or alternatively, it is fed to the distributor boom vertical damping routine 1 154 as a measured quantity.
  • the difference routine 179 forms the horizontal comparison value AV-L as the difference between the horizontal target speed VJ-S O II of the mast top 64 and the horizontal mast peak from the horizontal target speed VJ-S O II of the mast top 64 and the horizontal mast top speed VL - zen exactly VL.
  • the horizontal comparison value AV-L is then supplied in the controller module 89 'to a further difference element 165' in the routine complex 153.
  • the difference element 165 ' receives the horizontal default mast tip speed VL V set by the mast guide on the operating element 83 of the control module 85 with the cycle time t2> t1 from the input routine 152.
  • the task of the further difference element 165 ' is to form the difference from the horizontal default mast peak velocity VL V provided by the input routine 152 with the cycle time t2> t1 and the horizontal comparison value AV-L defined above, and this variable, the a circular arc velocity of the mast tip 64 is to supply as a horizontal default mast tip target velocity VL V- SOLL to a horizontal-reverse transformation routine 159 in the routine complex 153 of the controller assembly 89 '.
  • the horizontal reverse transformation routine 159 converts the default mast top target speed VL V- SOLL into a corresponding reverse transformation based on the joint angle e, the joints and known physical quantities of the distributor boom 20, supplied from the input routine 152 with the cycle time t2> t1 Angular velocity ⁇ 18 K ⁇ (1 des of the pivot 28 about the vertical axis 18.
  • This inverse transform angular velocity ( ⁇ 18K ⁇ ; 1 ⁇ is then supplied to the controller assembly 89 'further formed as integration stage angular velocity calculation stage 163' in the routine complex 153, which the inverse transform angular velocity ⁇ is back over a constant time interval At to a target angle EisRück inte grated to then also store it in the setpoint memory 193.
  • the distribution boom control routine 1 156 receives from the input routine 152 actual actual values PI, in the form of the actual values of the angles e,..., Detected by means of the angle sensors 1 18, 120, 122, 124, 126, 129.
  • routines in the routine complex 153 receive only every nth signal provided by the input routine 152 with the clock time t1 from the group of actual actual values PI, Signals psi, rki of the pressure sensors, vertical default mast tip speed vv, joint angle e, of the joints, etc. are taken into account.
  • a large manipulator for concrete pumps has a distributor mast 20.
  • the distributor mast 20 has a mast bracket 30, which is made up of several articulated mast arms 44, 46, 48, 50, 52 together. with a mast tip 64 and with a plurality of joints 34, 36, 38, 40, 42 for pivoting the mast arms 44, 46, 48, 50, 52 relative to the mast bracket 30 or an adjacent mast arm 44, 46, 48; 50, 52 and includes a control device 86 for controlling the movement of the articulated mast 32 by means of Antriebaggregatstellgliedern 90, 92, 94, 96, 98 100 for the articulated joints 34, 36, 38, 40, 42 respectively associated drive units 68, 78, 80, 82, 94.
  • the large manipulator contains a device 102 for determining the vertical speed vn and / or horizontal speed v ⁇ a Mastarmstelle at least one mast arm 44, 46, 48, 50, 52 in a reference to the frame 16 coordinate system 104. It also has a means for determining the joint angle 116 of the joints 34, 36, 38th , 40, 42.
  • the control device 86 controls the movement of the articulated mast 32 by providing positioning manipulated variables SD, for the actuators 90, 92, 94, 96, 98, 100 of the drive units 68, 78, 80, 82, 84 determined by means of the means 102 for determining a vertical speed vn a Mastarmstelle determined vertical speed vn and / or horizontal speed VL of the mast arm and by means of the means 116 for determining the joint angles of the joints 34, 36, 38, 40th , 42 determined joint angles e, the joints 34, 36, 38, 40, 42 and / or of a rotation angle eib of the mast bracket 30 about a vertical axis 18 and by means of an operable by a mast guide Steuerger t 87 control signals generated depend S for adjusting the distribution boom 20th

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Großmanipulator für Betonpumpen mit einem Verteilermast (20). Der Verteilermast (20) weist einen an dem Mastbock (30) aufgenommenen, aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastarmen (44, 46, 48, 50, 52) zusammengesetztem Knickmast (32) mit einer Mastspitze (64) und mit mehreren Gelenken (34, 36, 38, 40, 42) für das Verschwenken der Mastarme (44, 46, 48, 50, 52) gegenüber dem Mastbock (30) oder einem benachbarten Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) auf und enthält eine Steuereinrichtung (86) für das Steuern der Bewegung des Knickmasts (32) mit Hilfe von Antriebsaggregatstellgliedern für den Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) jeweils zugeordnete Antriebsaggregate (26, 68, 78, 80, 82, 84). Erfindungsgemäß enthält der Großmanipulator eine Einrichtung (102 zum Ermitteln der vertikalen Geschwindigkeit vII und/oder horizontalen Geschwindigkeit v⊥ einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) in einem zu dem Gestell (16) referenzierten Koordinatensystem (104). Er hat außerdem eine Einrichtung zum Ermitteln der Gelenkwinkel (116) der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42). Die Steuereinrichtung (86) steuert die Bewegung des Knickmasts (32) durch Bereitstellen von Positionierungsstellgrößen SDi, für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84), die von einer mittels der Einrichtung (102) zum Ermitteln einer vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vII und/oder horizontalen Geschwindigkeit v⊥ der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung (116) zum Ermitteln der Gelenkwinkel der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittelten Gelenkwinkeln εi, der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) und/oder von einem Drehwinkel ε18 des Mastbocks (30) um eine Hochachse (18) sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät (87) erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Verteilermasts (20) abhängen.

Description

Großmanipulator mit Schwingungsdämpfer
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator für Betonpumpen mit einem Ver- teilermast, mit einem an einem Mastbock aufgenommenen, aus mehreren ge- lenkig miteinander verbundenen Mastarmen zusammengesetztem Knickmast mit einer Mastspitze und mit mehreren Gelenken für das Verschwenken der Mastarme gegenüber dem Mastbock oder einem benachbarten Mastarm, so- wie mit einer Steuereinrichtung für das Steuern der Bewegung des Knickmasts mit Hilfe von Antriebsaggregatstellgliedern für den Knickgelenken jeweils zu- geordnete Antriebsaggregate. Der Mastbock kann dabei auf einem Gestell an- geordnet und um eine Hochachse drehbar sein. Die Erfindung betrifft außer- dem ein Verfahren zur Dämpfung mechanischer Schwingungen eines Vertei- lermasts eines Großmanipulators für Betonpumpen.
Ein derartiger Großmanipulator und ein derartiges Verfahren zur Dämpfung mechanischer Schwingungen des Verteilermasts eines Großmanipulators für Betonpumpen ist aus der EP 1 319 1 10 B1 bekannt. Der Großmanipulator der EP 1 319 1 10 B1 hat einen Verteilermast mit einem aus mindestens drei Mast- armen zusammengesetzten Knickmast, dessen Mastarme um jeweils horizon- tale, zueinander parallele Knickachsen mittels je eines Antriebsaggregats be- grenzt verschwenkbar sind. Dieser Großmanipulator enthält eine Steuerein- richtung für die Mastbewegung mit Hilfe von den einzelnen Antriebsaggrega- ten zugeordneten Stellgliedern sowie Mittel zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen im Knickmast. Für die Mastbedämpfung wird bei dem Großma- nipulator eine von der mechanischen Schwingung des betreffenden Mastarms abgeleitete zeitabhängige Messgröße bestimmt, die in einer Auswerteeinheit unter Bildung eines dynamischen Dämpfungssignals aufgearbeitet und einem das betreffende Antriebsaggregat ansteuernden Stellglied aufgeschaltet wird. Der Verteilermast eines solchen Großmanipulators ist seiner Konstruktion nach ein elastisch schwingungsfähiges System, das zu Eigenschwingungen anregbar ist. Eine resonante Anregung solcher Schwingungen kann dazu füh- ren, dass die Mastspitze mit Amplituden von einem Meter und mehr schwingt. Eine Schwingungsanregung ist zum Beispiel durch den pulsierenden Betrieb einer Betonpumpe und durch die hieraus resultierende periodische Beschleu- nigung und Verzögerung der durch die Förderleitung gedrängten Betonsäule möglich. Dies hat zur Folge, dass der Beton nicht mehr gleichmäßig verteilt werden kann und der Arbeiter, der den Endschlauch führt, gefährdet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Großmanipulator für Betonpumpen mit ei- nem gegenüber bekannten Großmanipulatoren stabileren Dämpfungsverhal- ten bereitzustellen und ein Verfahren für das Bedämpfen der mechanischen Schwingungen von Großmanipulatoren anzugeben, das unabhängig von den Posen des Großmanipulators das effiziente Bedämpfen unerwünschter Schwingungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit dem in Anspruch 1 und Anspruch 16 angegebenen Großmanipulator sowie das in den Ansprüchen 21 und 25 angegebene Ver- fahren gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü- chen angegeben.
Der in Anspruch 1 angegebene Großmanipulator für Betonpumpen hat einen Verteilermast mit einem an einem Mastbock aufgenommenen, aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastarmen zusammengesetztem Knick- mast mit einer Mastspitze und mit mehreren Gelenken für das Verschwenken der Mastarme gegenüber dem Mastbock oder einem benachbarten Mastarm. Der Großmanipulator weist für das Steuern der Bewegung des Knickmasts mit Hilfe von Antriebsaggregatstellgliedern für den Knickgelenken jeweils zuge- ordnete Antriebsaggregate eine Steuereinrichtung auf. In dem Großmanipulator gibt es eine Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Ge- schwindigkeit vn einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm in einer zu dem Knickmast parallelen Ebene und in einem zu dem Gestell referenzierten Koordinatensystem und es gibt eine Einrichtung zum Ermitteln der Gelenkwin- kel der Gelenke.
Unter der vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle wird vorliegend die Geschwindigkeit der Mastarmstelle in der Richtung der Schwerkraft ver- standen.
Die Steuereinrichtung steuert die Bewegung des Knickmasts durch Bereitstel- len von Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggre- gate, die von einer mittels der Einrichtung zum Ermitteln einer vertikalen Ge- schwindigkeit vn einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vn der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung zum Ermitteln der Gelenk- winkel der Gelenke ermittelten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät erzeugten Steuersigna- len S zum Verstellen des Verteilermasts abhängen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Großmanipulators ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eine mit der Einrichtung zum Ermitteln der vertika- len Geschwindigkeit einer Mastarmstelle und mit der Einrichtung zum Ermitteln der Gelenkwinkel der Gelenke gekoppelte Controllerbaugruppe für das Steu- ern der Stellglieder aufweist, die eine Verteilermastbedämpfungsroutine ent- hält. Die Verteilermastbedämpfungsroutine bestimmt hier aus einer mit der Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit ermittelten vertikalen Ge- schwindigkeit vn der Mastarmstelle eine Dämpfungskraft FDH und teilt die er- mittelte Dämpfungskraft in den einzelnen Gelenken zugeordnete Komponen- tendämpfungskräfte auf. Aus den Komponentendämpfungskräften und aus den mit der Einrichtung zum Ermitteln der Gelenkwinkel e, der Gelenke ermit- telten Gelenkwinkel für die den Knickgelenken zugeordneten Antriebsaggre- gate sowie aus bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts werden dann für das Bedampfen des Knickmasts Dämpfungsstellgrößen DS, für das Ansteuern der Antriebsaggregatstellglieder bestimmt, die in die Positionie- rungsstellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggregate eingehen.
Die bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts umfassen bevorzugt die Gelenkkinematiken der Gelenke des Verteilermasts sowie die Geometrie der Mastarme, insbesondere deren Länge.
Die Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit einer Mastarmstelle an we- nigstens einem Mastarm in dem Großmanipulator kann insbesondere zum Er- mitteln der vertikalen Geschwindigkeit vn der Mastspitze des Knickmasts aus- gelegt sein.
Eine Idee der Erfindung ist es, dass die Verteilermastbedämpfungsroutine aus der einem Gelenk zugeordneten Komponentendämpfungskraft und aus dem ermittelten Gelenkwinkel e, des Gelenks eine mittels des dem Gelenk zugeord- neten Antriebsaggregats zu erzeugende Komponentensolldämpfungskraft FD, oder ein mittels des dem Gelenk zugeordneten Antriebsaggregats erzeugba- res Komponentensolldämpfungsmoment MD, bestimmt.
Insbesondere kann der Großmanipulator eine Einrichtung zum Ermitteln einer mittels des dem Gelenk zugeordneten Antriebsaggregats erzeugten Ist-Kraft Fi oder zum Ermitteln eines mittels des dem Gelenk zugeordneten Antriebsag- gregats erzeugten Ist-Moments M, enthalten.
Hier ist es von Vorteil, wenn die Verteilermastbedämpfungsroutine eine Regel- stufe aufweist, die für das Antriebsaggregat Dämpfungsstellgrößen DS, zum Bedämpfen des Verteilermasts aus einem Vergleich der mittels des Antriebs- aggregats erzeugten Ist-Kraft F, mit der zu erzeugenden Komponentensoll- dämpfungskraft FD, oder aus einem Vergleich der mittels des Antriebsaggre- gats erzeugten Ist-Moments M, mit dem zu erzeugenden Komponentensoll- dämpfungsmoment MD, bestimmt. Diese Komponentensolldämpfungskraft FD, oder dieses Komponentensoll- dämpfungsmoment MD, wird dann mittels des dem Gelenk zugeordneten An- triebsaggregats erzeugt. Die Steuereinrichtung in dem Großmanipulator kann dabei ein Steuergerät enthalten, das der Controllerbaugruppe Steuersignale S zuführt, wobei die Controllerbaugruppe dann bevorzugt eine Verteilemnastpo- sensollwertroutine aufweist, welche die Steuersignale S in Posensollwerte PS, in Form von Sollwerten der Gelenkwinkel e, der Gelenke des Verteilermasts übersetzt.
Eine Idee der Erfindung ist es auch, dass die Controllerbaugruppe eine Ver- teilermastregelroutine enthält, die aus Posenistwerten PI, in Form von der Con- trollerbaugruppe zugeführten Istwerten der Gelenkwinkel e, der Gelenke des Verteilermasts und den Posensollwerten PS, die Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggregate ermittelt. Die Verteilemnastregel- routine kann z. B. die Differenz von Posenistwerten PI, und Posensollwerten PS, bestimmen, diese Differenz in einem Zero-Order-Flold-Filter verarbeiten und als eine Regelgröße einer als PI-Regler ausgebildeten Regelstufe zufüh- ren, welche die Positionierungsstellgrößen SD, ausgibt.
Bevorzugt weist die Controllerbaugruppe eine Überlagerungsroutine für das Überlagern der Dämpfungsstellgrößen DS, und der Positionierungsstellgrößen SD, zu Stellsignalen SW, für die Stellglieder der Antriebsaggregate auf. Insbe- sondere ist es eine Idee der Erfindung, dass die Überlagerungsroutine als eine Addierroutine ausgebildet ist, die den Positionierungsstellgrößen SD, die Dämpfungsstellgrößen DS, aufaddiert.
Darüber hinaus schlägt die Erfindung vor, dass die Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm einen an dem Mastarm angeordneten Geschwindigkeitssensor und/oder einen Beschleunigungssensor und/oder einen die Stellung des Mast- arms zur Richtung der Schwerkraft erfassenden Winkelsensor enthält. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Großmanipulator eine Ein- richtung für das Berechnen der mittels der Antriebsaggregate erzeugten Ist- Kräfte Fi oder Ist-Momente M,, aufweisen, wobei die Steuereinrichtung eine Controllerbaugruppe mit einer Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine enthält, der die ermittelten, mittels der Antriebsaggregate erzeugten Ist-Kräfte Fi oder Ist-Momente M,, sowie die ermittelte vertikale Geschwindigkeit vy der Mastarmstelle und die ermittelten Gelenkwinkel e, der Knickgelenke fortlaufend zugeführt werden. Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine bestimmt hier aus den zugeführten Ist-Kräften F, oder Ist-Momenten M, und den zuge- führten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts eine an der Mastarmstelle angreifende vertikale Kraft Fy. Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine überführt die an der Mastarm- steile angreifende vertikale Kraft Fy in eine vertikale Soll-Geschwindigkeit v soii der Mastarmstelle. Aus der vertikalen Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarm- steile und der ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vy der Mastarmstelle be- stimmt die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine einen vertikalen Ver- gleichswert Avy. Dieser vertikale Vergleichswert Avy wird dann durch eine Rückwärtstransformation anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Ge- lenke und anhand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts in eine Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έί Kϋ ;1< der Knickgelenke überführt. Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine enthält eine Vertei- lermastregelroutine, welche die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έί Kϋ ;1< der Knickgelenke mit einer der Verteilermastregelroutine zugeführten Ist-Winkelgeschwindigkeit έί der Knickgelenke vergleicht und aus diesem Vergleich die Positionierungs- Stellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggregate ermittelt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Großmanipulators ist vorgesehen, dass das Steuergerät der Controllerbaugruppe Steuersignale S zuführt, die in der Controllerbaugruppe in Posensollwerte PS, in Form von Sollwerten der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke des Verteilermasts übersetzt werden. Die Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mast- armstelle an wenigstens einem Mastarm ist hier bevorzugt zum Ermitteln der Geschwindigkeit der Mastspitze des Knickmasts ausgelegt.
Zu bemerken ist, dass die Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Geschwin- digkeit v einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm einen an dem Mastarm angeordneten Geschwindigkeitssensor und/oder Beschleunigungs- sensor und/oder einen die Stellung des Mastarms zur Richtung der Schwer- kraft erfassenden Winkelsensor enthalten kann.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf einen Großmanipulator, in dem der Mast- bock auf einem Gestell angeordnet ist und um eine Hochachse gedreht wer- den kann, wobei die Steuereinrichtung für das Steuern einer Drehbewegung des Mastbocks um die Hochachse mit Hilfe von wenigstens einem Stellglied für ein dem Mastbock zugeordnetes Antriebsaggregat ausgelegt ist, wobei eine Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle in einer zu der Hochachse senkrechten Ebene und in einem zu dem Gestell referenzierten Koordinatensystem sowie eine Einrichtung zum Er- mittein des Drehwinkels eib des Mastbocks um die Hochachse vorgesehen ist, und wobei die Steuereinrichtung die Bewegung des Knickmasts durch Bereit- steilen von Positionierungsstellgrößen SDgo für das wenigstens eine Stellglied für das dem Mastbock zugeordnete Antriebsaggregat steuert, die von einer mittels der Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L ei- ner Mastarmstelle ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarm- steile und von mittels der Einrichtung zum Ermitteln des Drehwinkels eib des Mastbocks um die Hochachse sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Ver- teilermasts abhängen.
Ein solcher Großmanipulator kann eine mit der Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L und mit der Einrichtung zum Ermitteln der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke gekoppelte Controllerbaugruppe für das Steuern der Stellglieder, die eine Verteilermastbedämpfungsroutine aufwei- sen, die aus der mit der Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen Geschwin- digkeit VJ- ermittelten horizontalen Geschwindigkeit des Abschnitts des wenigs- tens einen Mastarms eine Dämpfungskraft FD-L bestimmt und die aus dieser Dämpfungskraft FD-L und aus den mit der Einrichtung zum Ermitteln der Ge- lenkwinkel e, der Knickgelenke ermittelten Gelenkwinkeln e, sowie aus bekann- ten physikalischen Größen des Verteilermasts für das dem Mastbock zuge- ordnete Antriebsaggregat zum Bedämpfen des Knickmasts Dämpfungsstell- größen DS, bestimmt, die in die Positionierungsstellgrößen SDgo für das An- steuern des wenigstens einen Stellglieds für das dem Mastbock zugeordnete Antriebsaggregats eingehen.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass der Großmanipulator eine Einrich tung für das Berechnen der mittels des der Flochachse zugeordneten Antriebs- aggregates erzeugten Ist-Kraft F, oder Ist-Moments M, aufweist, wobei die Steuereinrichtung eine Controllerbaugruppe mit einer Verteilermast-Horizon- tal-Bedämpfungsroutine enthält, der die ermittelte, mittels des der Hochachse zugeordneten Antriebsaggregates erzeugte Ist-Kraft F, oder das ermittelte, mittels des der Hochachse zugeordneten Antriebsaggregates erzeugte Ist-Mo- ment M, sowie die ermittelte horizontale Geschwindigkeit v-L der Mastarmstelle und die ermittelten Gelenkwinkel e, der Knickgelenke fortlaufend zugeführt werden, wobei die Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine aus der zu- geführten Ist-Kraft F, oder dem zugeführten Ist-Moment M, und den zugeführ- ten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts eine an der Mastarmstelle angreifende horizontale Kraft F-L be- stimmt, die an der Mastarmstelle angreifende horizontale Kraft F-L in eine hori zontale Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastarmstelle überführt, aus der hori- zontalen Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastarmstelle und der ermittelten ho- rizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle einen horizontalen Ver- gleichswert AV-L bestimmt, den horizontalen Vergleichswert AV-L durch eine Rückwärtstransformation anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts in eine Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ18 Kϋ ;1< des Mastbocks um dessen Hochachse überführt, und wobei die Verteilermast-Horizontal-Be- dämpfungsroutine eine Verteilermastregelroutine enthält, welche die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärtstransformations-Winkelge- schwindigkeit έ18 Rück des Mastbocks um dessen Hochachse mit einer der Ver- teilermastregelroutine zugeführten Ist-Winkelgeschwindigkeit έί der Knickge- lenke vergleicht und aus diesem Vergleich die Positionierungsstellgrößen SDgo für das der Hochachse zugeordnete Antriebsaggregat ermittelt.
Die Mastarmstelle kann dabei eine Mastspitze des Knickmasts sein. Zu be- merken ist, dass die Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen Geschwindig- keit V-L der Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm einen an dem Mast- arm angeordneten Geschwindigkeitssensor und/oder Beschleunigungssensor und/oder einen die den Drehwinkel des Mastbocks um die Hochachse erfas- senden Winkelsensor enthalten kann.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zur Dämpfung mechani- scher Schwingungen eines Knickmasts eines Großmanipulators für Beton- pumpen mit einem an einem Mastbock aufgenommenen, aus mehreren ge- lenkig miteinander verbundenen Mastarmen zusammengesetztem Knickmast mit einer Mastspitze und mit mehreren Knickgelenken für das Verschwenken der Mastarme um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen ge- genüber dem Mastbock oder einem benachbarten Mastarm sowie mit einer Steuereinrichtung für das Steuern der Bewegung des Knickmasts mit Hilfe von Stellgliedern für den Knickgelenken jeweils zugeordnete Antriebsaggregate. Dabei wird die vertikale Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle in einer zu dem Knickmast parallelen Ebene und in einem zu dem Gestell referenzierten Koordinatensystem ermittelt, es werden die Gelenkwinkel der Knickgelenke ermittelt und es werden Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggregate erzeugt, die von einer mittels der Einrichtung zum Ermitteln einer vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vn der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung zum Er- mitteln der Gelenkwinkel der Gelenke ermittelten Gelenkwinkeln e, der Ge- lenke sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Verteilermasts abhängen.
Eine Idee der Erfindung ist dabei, dass aus der ermittelten vertikalen Ge- schwindigkeit vn der Mastarmstelle eine Dämpfungskraft FDH bestimmt wird, die ermittelte Dämpfungskraft FD in den einzelnen Knickgelenken zugeordnete Komponentendämpfungskräfte aufgeteilt wird, sowie aus den Komponenten- dämpfungskräften und aus den ermittelten Gelenkwinkeln e, für die den Knick- gelenken zugeordneten Antriebsaggregate sowie aus bekannten physikali- schen Größen des Verteilermasts zum Bedämpfen der Mastarme bestimmte Dämpfungsstellgrößen DS, für das Steuern der Antriebsaggregatsstellglieder zum Bedämpfen des Knickmasts bereitgestellt werden, die in die Positionie- rungsstellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggregate eingehen.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die mittels der Antriebsaggregate erzeugten Ist-Kräfte F, oder Ist-Momente M, ermittelt werden, die vertikale Ge- schwindigkeit vy einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm ermittelt wird, und die Gelenkwinkel e, der Knickgelenke ermittelt werden, wobei aus den zugeführten Ist-Kräften F, oder Ist-Momenten M, und den zugeführten Ge- lenkwinkeln e, der Gelenke sowie aus bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts eine an der Mastarmstelle angreifende vertikale Kraft Fy be- stimmt wird, die an der Mastarmstelle angreifende vertikale Kraft Fy in eine vertikale Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle überführt wird, aus der vertikalen Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle und der ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vy der Mastarmstelle ein vertikaler Vergleichswert Av bestimmt wird, der vertikale Vergleichswert Avy durch eine Rückwärts- transformation anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und an- hand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts in eine Rückwärts- transformations-Winkelgeschwindigkeit έί Kϋ(;1< der Knickgelenke überführt wird, und wobei die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeiten έί Kϋ(;1< der Knickgelenke mit den Ist-Winkelgeschwindigkeiten έί der Knickgelenke verglichen werden und aus diesem Vergleich Positionierungsstellgrößen SDi für die Stellglieder der Antriebsaggregate ermittelt werden.
Als vertikale Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle kann dabei die vertikale Geschwindigkeit vn der Mastspitze ermittelt werden.
Die Erfindung erstreckt sich darüber hinaus auch auf ein Verfahren zur Dämp- fung mechanischer Schwingungen eines Knickmasts in einem Großmanipula- tor für Betonpumpen, mit einem auf einem Gestell angeordneten, an dem Ge- stell um eine Hochachse drehbaren Mastbock, mit einem an dem Mastbock aufgenommenen, aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastar- men zusammengesetzten Knickmast mit einer Mastspitze und mit mehreren Knickgelenken für das Verschwenken der Mastarme um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock oder einem be- nachbarten Mastarm, sowie mit einer Steuereinrichtung für das Steuern der Bewegung des Knickmasts um die Hochachse mit Hilfe eines Stellglieds eines der Hochachse zugeordneten Antriebsaggregats, bei dem die horizontale Ge- schwindigkeit V-L einer Mastarmstelle in einer zu der Hochachse senkrechten Ebene und in einem zu dem Gestell referenzierten Koordinatensystem ermit- telt wird, und bei dem die Gelenkwinkel der Knickgelenke ermittelt werden, wobei die Bewegung des Knickmasts durch Bereitstellen von Positionierungs- Stellgrößen SD90 für das wenigstens eine Stellglied für das dem Mastbock zu- geordnete Antriebsaggregat gesteuert wird, die von einer mittels der Einrich tung zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung zum Ermitteln des Drehwinkels eib des Mastbocks um die Hochachse sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steu- ergerät erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Verteilermasts abhän- gen. In einer vorteilhaften Ausführungsform dieses Verfahrens ist dabei vorgese- hen, dass aus der ermittelten horizontalen Geschwindigkeit v± eine Dämp- fungskraft FD-L bestimmt wird und aus dieser Dämpfungskraft FD-L und aus den ermittelten Gelenkwinkeln e, für die den Knickgelenken zugeordneten Antriebs- aggregate sowie aus bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts zum Bedampfen des Knickmasts Dämpfungsstellgrößen DS, bestimmt wer- den, die in die Positionierungsstellgrößen SDgo für das wenigstens eine Stell glied für das dem Mastbock zugeordnete Antriebsaggregat eingehen.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die mittels des der Flochachse zu- geordneten Antriebsaggregates erzeugte Ist-Kraft F, oder das mittels des der Flochachse zugeordneten Antriebsaggregates erzeugte Ist-Moment M,, die ho- rizontale Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mast- arm und der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke sowie der Drehwinkel eib des Mastbocks um dessen Flochachse ermittelt werden, wobei aus der Ist-Kraft F, oder dem zugeführten Ist-Moment M, und den zugeführten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie aus bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts eine an der Mastarmstelle angreifende horizontale Kraft F-L bestimmt wird, die an der Mastarmstelle angreifende horizontale Kraft F-L in eine horizontale Soll- Geschwindigkeit V-LSON der Mastarmstelle überführt, aus der horizontalen Soll- Geschwindigkeit V-LSON der Mastarmstelle und der ermittelten horizontalen Ge- schwindigkeit V-L der Mastarmstelle ein horizontaler Vergleichswert AV-L be- stimmt, der horizontale Vergleichswert AV-L durch eine Rückwärtstransforma- tion anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand der be- kannten physikalischen Größen des Verteilermasts in eine Rückwärtstransfor- mations-Winkelgeschwindigkeit έ18 Rück des Mastbocks um dessen Flochachse überführt, und wobei die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärts- transformations-Winkelgeschwindigkeit έ18 Kϋ(;1< des Mastbocks um dessen Flochachse mit einer der Verteilermastregelroutine zugeführten Ist-Winkelge- schwindigkeit έί der Knickgelenke verglichen und aus diesem Vergleich die Positionierungsstellgrößen SDis für das dem Mastbock zugeordnete Antriebs- aggregat ermittelt werden. Zu bemerken ist, dass als horizontale Geschwindigkeit v± einer Mastarmstelle insbesondere die horizontale Geschwindigkeit v^der Mastspitze ermittelt wer- den kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Großmanipulators einer Autobeton- pumpe mit einem zusammengelegtem Verteilermast;
Fig. 2 und
Fig. 3 den Großmanipulator nach Fig. 1 mit dem Verteilermast in unter- schiedlichen Arbeitsstellungen;
Fig. 4 ein Knickgelenk mit einem Antriebsaggregat in dem Verteiler- mast des Großmanipulators;
Fig. 5 ein Schema einer ersten Steuereinrichtung für das Steuern der
Bewegung des Verteilermasts mit einer Controllerbaugruppe;
Fig. 6 die Koordination der Sollwerterzeugung für Verteilermastposen, der Regelung dieser Posen und der aktiven Bedämpfung von Schwingungen des Verteilermasts mit in der Controllerbau- gruppe erzeugten Stellsignalen;
Fig. 7 eine erste Verteilermast-Bedämpfungsroutine in der Controller- baugruppe; Fig. 8 eine weitere Verteilermast-Bedämpfungsroutine in der Control- lerbaugruppe;
Fig. 9 eine Verteilermast-Regelroutine in der Controllerbaugruppe;
Fig. 10 die Koordination der Sollwerterzeugung für Verteilermastposen, der Regelung dieser Posen und der aktiven Bedämpfung von Schwingungen des Verteilermasts mit in einer alternativen Con- trollerbaugruppe erzeugten Stellsignalen;
Fig. 11 eine erste Verteilermast-Bedämpfungsroutine in der Controller- baugruppe;
Fig. 12 eine weitere Verteilermast-Bedämpfungsroutine in der Control- lerbaugruppe;
Fig. 13 ein Schema einerweiteren Steuereinrichtung für das Steuern der
Bewegung des Verteilermasts mit einer Controllerbaugruppe; Fig. 14 eine Teilansicht der zweiten Steuereinrichtung mit der Control- lerbaugruppe;
Fig. 15 und Fig. 16 ein Flussdiagramm zu in der Controllerbaugruppe verarbeiteten Größen;
Fig. 17 eine Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine in der Control- lerbaugruppe; und
Fig.18 eine Florizontal-Verteilermastbedämpfungsroutine in der Con- trollerbaugruppe. Die Fig. 1 zeigt einen Großmanipulator in einer Autobeton pumpe 10. Die Au- tobetonpumpe 10 umfasst ein Transportfahrzeug 12 und enthält eine z. B. als Zweizylinderkolbenpumpe ausgebildete pulsierende Dickstoffpumpe 14. In der Autobetonpumpe 10 ist der Großmanipulator an einem fahrzeugfesten Gestell 16 aufgenommenen. Der Großmanipulator weist einen um eine fahrzeugfeste Hochachse 18 an einem Drehgelenk 28 drehbaren Verteilermast 20 auf. Die- ser Verteilermast 20 trägt eine Betonförderleitung 22. Wie in der Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich ist, kann über die Förderleitung 22 Flüssigbeton, der in einen Aufgabebehälter 24 während des Betonierens fortlaufend eingebracht wird, zu einer von dem Standort des Fahrzeugs 12 entfernt angeordneten Betonier- stelle 25 gefördert werden.
Zu bemerken ist, dass der Großmanipulator grundsätzlich nicht nur auf einem Transportfahrzeug an einem fahrzeugfesten Gestell, sondern alternativ hierzu auch auf einem ortfesten Gestell z. B. auf einer Baustelle angeordnet werden kann. In diesem Fall wird die an dem Verteilermast des Großmanipulators auf- genommene Betonförderleitung an eine vorzugsweise mobile Betonpumpe angeschlossen.
Der Verteilermast 20 umfasst einen drehbaren Mastbock 30, der mittels eines Antriebsaggregats 26, das als ein hydraulischer Drehantrieb ausgebildet ist, um die eine Drehachse bildende vertikale Hochachse 18 des Drehgelenks 28 gedreht werden kann. Der Verteilermast 20 enthält einen an dem Mastbock 30 schwenkbaren Knickmast 32, der auf variable Reichweite und Höhendifferenz zwischen dem Fahrzeug 12 und der Betonierstelle 25 kontinuierlich einstellbar ist. Der Knickmast 32 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel fünf durch Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 gelenkig miteinander verbundene Mast- arme 44, 46, 48, 50, 52 auf, die um parallel zueinander und rechtwinklig zur Hochachse 18 des Mastbocks 30 verlaufende Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 schwenkbar sind. Für das Bewegen der Mastarme um die Gelenkachsen 54, 56, 58, 60 und 62 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 hat der Großmanipulator den Knickgelen- ken zugeordnete Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84.
Die Anordnung der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 und die bei dem Verteiler- mast durch Verstellen der Knickgelenke einstellbaren Knickwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 (Fig. 2) um die Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 ermöglichen, dass der Verteilermast 20 mit der aus Fig. 1 ersichtlichen, einer mehrfachen Faltung entsprechenden raumsparenden Transportkonfiguration auf dem Fahrzeug 12 ablegbar ist.
Der Knickmast 32 hat eine Mastspitze 64, an der ein Endschlauch 66 ange- ordnet ist, durch den Flüssigbeton aus der Förderleitung 22 des Verteilermasts 20 zu der Betonierstelle 25 ausgebracht werden kann.
Der Großmanipulator der Autobetonpumpe 10 bildet zusammen mit dem Transportfahrzeug 12 ein schwingungsfähiges System, das im Betrieb von der pulsierend arbeitenden Dickstoffpumpe 14 zu erzwungenen Schwingungen anregbar ist. Diese Schwingungen können zu Auslenkungen der Mastspitze 64 und des dort hängenden Endschlauchs 66 mit Schwingungsamplituden von bis zu einem Meter oder auch mehr führen, wobei die Frequenzen dieser Schwingungen zwischen 0,5 Flz und einigen Flz liegen.
Der Großmanipulator der Autobetonpumpe 10 enthält eine Steuereinrichtung mit einem Mechanismus, der solche Schwingungen aktiv mittels Erzeugen von Zusatzkräften bzw. Zusatzdrehmomenten durch die Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82, 84 in dem Großmanipulator bedämpft. Diese Zusatzkräfte bzw. Zu- satzdrehmomente rufen eine an dem Verteilermast 20 angreifende Dämp- fungskraft hervor. Diese Dämpfungskraft ist bevorzugt eine, z. B. an der Mast- spitze 64 senkrecht und in der horizontalen Richtung angreifende Dämpfungs- kraft FD-L, mittels der die rotatorischen Schwingungen des Verteilermasts 20 um die Drehachse 18 abgeschwächt werden (siehe Fig. 3) und/oder eine Dämpfungskraft FDH, die an dem Knickmast 32 des Verteilermasts 20 in der vertikalen Richtung angreift (siehe Fig. 2), mittels der die Schwingungen des Verteilermasts 20 in der durch die Drehachse 18 und die Mastspitze 64 defi- nierte Ebene abgeschwächt werden.
Zu bemerken ist allerdings, dass bei einer modifizierten Ausführungsform des Großmanipulators der Autobetonpumpe 10 auch vorgesehen sein kann, dass die erzeugten Zusatzkräfte bzw. Zusatzdrehmomente zu einer Dämpfungs- kraft führen, die entsprechend einer an einer von der Mastspitze 64 beabstan- deten Stelle an dem Verteilermast 20 angreift, z. B. an dem ersten, zweiten, dritten oder vierten Mastarm 44, 46, 48, 50, bevorzugt in dem Bereich der Knickgelenke 36, 38, 40 oder 42. Darüber hinaus ist es möglich, dass mehrere Zusatzkräfte und/oder Zusatzdrehmomente mittels der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82, 84 in dem Verteilermast 20 erzeugt werden, die an diesem gleichzeitig angreifen, um ihn zu bedämpfen.
Die Fig. 4 zeigt das Knickgelenk 40 mit einem Abschnitt des Mastarms 48 und einem Abschnitt des Mastarms 50. Um den Mastarm 48 relativ zu dem Mast- arm 50 um die Gelenkachse 60 des Knickgelenks 38 zu bewegen, hat der Verteilermast 20 ein als Hyd raulikzylinder ausgebildetes Antriebsaggregat 68, dessen Zylinderpartie 70 an dem Mastarm 48 angeschlossen ist und dessen Zylinderstange 72 auf ein an dem Mastarm 50 angelenktes Flebelelement 74 wirkt, das über ein Lenkerelement 76 mit dem Mastarm 48 gelenkig verbunden ist.
Das Antriebsaggregat 68 erzeugt hier eine in der Richtung des Doppelpfeils 77 wirkende Ist-Kraft Fi, i= 68, die auf das Flebelelement 74 übertragen wird und die aufgrund des mit dem Flebelelement 74 verbundenen Lenkerelements 76 ein aus dem Mastarm 48 in den Mastarm 50 als Drehmoment eingeleitetes Ist-Moment M,, i = 60 um die Gelenkachse 60 des Knickgelenks 40 bewirkt. Um die Bewegung der Mastarme des Knickmasts 32 zu steuern, hat der Groß- manipulator eine anhand der Fig. 5 nachfolgend erläuterte Steuereinrichtung 86. Die Steuereinrichtung 86 steuert die Bewegung des Knickmasts 32 mit Hilfe von Stellgliedern 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die den Knickgelenken 34, 36, 38, 40, 42 und dem Drehgelenk 28 zugeordneten Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84.
Durch programmgesteuerte Aktivierung der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84, die den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60 und 62 sowie der Drehachse 18 einzeln zugeordnet sind, ist der Knickmast 32 in unterschiedlichen Distan- zen und/oder Höhendifferenzen zwischen der Betonierstelle 25 und dem Fahr- zeugstandort entfaltbar (siehe z. B. Fig. 2 und Fig. 3).
Der Mastführer steuert den Verteilermast 20 z. B. mittels einer Steuerbau- gruppe 85 mit einem Steuergerät 87. Das Steuergerät 87 ist als eine Fernsteu- erung ausgebildet und enthält Bedienorgane 83 für das Verstellen des Vertei- lermasts 20 mit dem Knickmast 32, die Steuersignale S erzeugt, die einer Con- trollerbaugruppe 89 zuführbar sind.
Die Steuersignale S werden über eine Funkstrecke 91 zu einem fahrzeugfes- ten Funkempfänger 93 übertragen, der ausgangsseitig über ein z. B. als CAN- Bus ausgebildetes Bussystem 95 an die Controllerbaugruppe 89 angeschlos- sen ist.
Die Steuereinrichtung 86 enthält eine Einrichtung 102 zum Ermitteln der verti- kalen Mastspitzengeschwindigkeit vn in der durch die Drehachse 18 und die Mastspitze 64 definierten, zu dem Knickmast 32 parallelen Ebene in einem Koordinatensystem 104, das zu dem Gestell 16 referenziert ist. Die Einrich tung 102 zum Ermitteln der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit vn weist ei- nen an dem Mastarm 52 angeordneten Beschleunigungssensor 106 auf, der mit einer Auswertestufe 108 kombiniert ist. Aus dem Signal v'n des Beschleu- nigungssensors 106 wird in der Controllerbaugruppe 89 mittels Integration über die Zeit die vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit vn in der zu dem Knick- mast 32 parallelen, im Regelfall vertikalen Ebene bestimmt, in der die Dreh- achse 18 des Mastbocks 30 und die Mastspitze 64 liegen.
Darüber hinaus enthält die Steuereinrichtung 86 eine Einrichtung 1 10 zum Er- mitteln der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit V-L in der zu der Dreh- achse 18 des Mastbocks 30 senkrechten Ebene, in der sich die Mastspitze 64 befindet. Die Einrichtung 1 10 zum Ermitteln der horizontalen Mastspitzenge- schwindigkeit V-L weist einen an dem Mastarm 52 angeordneten Beschleuni- gungssensor 1 12 auf, der mit einer Auswertestufe 1 14 kombiniert ist. Aus dem Signal W des Beschleunigungssensors 1 12 wird in der Controllerbaugruppe 89 die Mastspitzengeschwindigkeit w- in der zu der Drehachse 18 des Mast- bocks 30 senkrechten Ebene bestimmt, die im Regelfall horizontal ist.
In einer weiteren, alternativen Ausführungsform des Großmanipulators kann vorgesehen sein, dass die Controllerbaugruppe 89 die mit einer Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit einer Mastarmstelle eines Mastarms ermit- telte Geschwindigkeit eines Abschnitts eines Mastarms erhält, z. B. die Ge- schwindigkeit der Mastspitze, ohne dass diese in der Controllerbaugruppe 89 berechnet werden muss.
Die Steuereinrichtung 86 enthält außerdem eine Einrichtung 1 16 zum Ermit- teln der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mit Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124, 126 und 199 sowie eine Einrich- tung 128 zum Ermitteln des Drehwinkels e,, i = 18 um die Hochachse 18 des Drehgelenks 28 mit einem Winkelsensor 129.
In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass in einer weiteren, alternati ven Ausführungsform des Großmanipulators vorgesehen sein kann, dass die Controllerbaugruppe 89 eine Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Mast- spitzengeschwindigkeit vn, enthält, in der aus der Zeitentwicklung der Gelenk- winkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 des Knickmasts 32 und dessen Geometrie die Mastspitzengeschwindigkeit be- rechnet wird (Vorwärtstransformation).
In der Steuereinrichtung 86 gibt es Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148, die den als Hydraulikzylinder ausgebildeten Antriebs- aggregaten 26, 68, 78, 80, 82 und 84 zugeordnet sind. Diese Drucksensoren dienen für das Messen des stangengenseitigen Drucks psi, i = 130, 134, 138, 142, 146 und des kolbenseitigen Drucks rki i = 132, 136, 140, 144, 148 des Hydrauliköls. Die Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 ermöglichen das Bestimmen der Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84, die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 erzeugt und in die Mast- arme 44, 46, 48, 50, 52 des Knickmasts 32 eingeleitet wird.
Für das als ein hydraulischer Drehantrieb ausgebildete Antriebsaggregat 26 weist die Steuereinrichtung 86 einen Drehmomentsensor 150 auf, der für das Erfassen des mittels des Drehantriebs in den Mastbock 30 als Drehmoment eingeleiteten Ist-Moments M,, i=18 ausgelegt ist.
Die Controllerbaugruppe 89 dient für das Ansteuern der Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100 der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84. Die Stellglie der 90, 92, 94, 96, 98, 100 sind als Proportionalwechselventile ausgebildet, die mit ihren Ausgangsleitungen 101 , 103 bodenseitig und stangenseitig an die als doppelwirkende Hydraulikzylinder bzw. als Hydraulikmotor gestalteten Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 angeschlossen sind.
Die Controllerbaugruppe 89 erzeugt aufgrund der Steuersignale S aus der Steuerbaugruppe 85 Stellsignale SW,, i = 90, 92, 94, 96, 98 und 100 für die Stellglieder der Antriebsaggregate des Verteilermasts 20. Die Posen des Ver- teilermasts 20 werden durch Auswerten der Stellung der mittels der Win- kelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 erfassten Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mittels der Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 und des mittels des Winkelsensors 129 erfassten Drehwinkels e,, i = 18 des Mastbocks 30 um die Drehachse 18 durch Ansteu- ern der Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100 auf mit der Steuerbaugruppe 85 vorgebbare Sollwerte Wsoii geregelt.
Die Controllerbaugruppe 89 überlagert dabei Positionierungsstellgrößen SD,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100, die dem Regeln der Posen des Verteilermasts 20 auf die Sollwerte Wsoii dienen, zu sätzliche Dämpfungsstellgrößen DSi, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100, mit denen unerwünschten Schwingungen der Mastspitze 64 des Knickmasts 32 in dem Verteilermast 20 entgegengewirkt wird.
Die Controllerbaugruppe 89 hat eine Eingaberoutine 152, mittels der die Ein- richtung 102 zum Ermitteln der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit die Einrichtung 1 10 zum Ermitteln der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit v± in einer zu der Drehachse 18 des Mastbocks 30 senkrechten Ebene und die Einrichtung 1 16 zum Ermitteln der Gelenkwinkel e,, i = 18 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mit den Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 und die Einrichtung 128 zum Ermitteln des Drehwinkels e,, i = 18 um die Hochachse 18 des Drehgelenks 28 mit dem Winkelsensor 129 fortlaufend abgefragt wird. Die Eingaberoutine 152 erhält auch fortlaufend die Signale psi, rki der Druck- sensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148. Mittels der Einga- beroutine 152 werden außerdem die Steuersignale S aus der Steuerbau- gruppe 85 eingelesen.
Die Controllerbaugruppe 89 enthält eine erste Verteilermastbedämpfungsrou- tine 154 und eine hierzu parallele weitere Verteilermastbedämpfungsroutine 155. Die Verteilermastbedämpfungsroutine 154 bestimmt aus einer mit der Einrichtung 102 zum Ermitteln der Mastspitzengeschwindigkeit ermittelten Mastspitzengeschwindigkeit vn in der zu dem Knickmast 32 parallelen Ebene eine Solldämpfungskraft
Füll - V|| D|| wobei D,| eine geeignet gewählte Dämpfungskonstante ist. Die Verteilermast- bedämpfungsroutine 154 teilt dann die so ermittelte Solldämpfungskraft FD in mehrere Komponentensolldämpfungskräfte FDI, i = 34, 36, 38, 40, 42 auf, die den einzelnen Knickgelenken 34, 36, 38, 40, 42 zugeordnet sind: wobei die Faktoren n, apparatespezifisch gewählte Parameter sind, die der fol- genden Randbedingung genügen:
Aus den Komponentensolldämpfungskräften FDI, i = 34, 36, 38, 40, 42 und den mittels der Einrichtung 1 16 zum Ermitteln der Gelenkwinkel der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 ermittelten Gelenkwinkeln e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 für die den Knickgelenken 34, 36, 38, 40, 42 zugeordneten Antriebsaggregate zum Bedämpfen des Verteilermasts 20 wird dann für ein jedes Stellglied 92, 94, 96, 98 und 100 eine Dämpfungsstellgröße DSi, i = 92, 94, 96, 98, 100 ermittelt.
In der weiteren Verteilermastbedämpfungsroutine 155 der Controllerbau- gruppe 89 wird aus der mit der Einrichtung 1 10 ermittelten horizontalen Mast- spitzengeschwindigkeit V-L in der zu der Drehachse 18 des Mastbocks 30 senk- rechten Ebene ein Solldämpfungsmoment MD-L = V-L D-L bestimmt. Die Größe D-L ist auch hier wiederum eine geeignet gewählte Dämpfungskonstante.
Aus dem Solldämpfungsmoment MD-L und dem mit der Einrichtung 128 zum Ermitteln des Drehwinkels des Mastbocks 30 um dessen Drehachse 18 ermit- telten Drehwinkel e,, i = 18 für das dem Mastbock 30 zugeordnete Antriebsag- gregat 26 wird dann für das Stellglied 90 eine Dämpfungsstellgröße SDgo be- stimmt. Die Controllerbaugruppe 89 weist eine Ausgaberoutine 162 auf, die auf die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98 und 100 Stellsignale SW,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 ausgibt.
Die Controllerbaugruppe 89 enthält eine Verteilermastregelroutine 156 und eine Verteilermastposensollwertroutine 158. Die Verteilermastposensollwert- routine 158 erhält von der Eingaberoutine 152 die Steuersignale S des Steu- ergeräts 87 und übersetzt diese in Posensollwerte PS, in Form von Sollwerten der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 und des Drehwinkels eib des Mastbocks 30 um die Hochachse 18.
Der Verteilermastregelroutine 156 werden von der Eingaberoutine 152 Po- senistwerte PI, in Form von mittels der Winkelsensoren 118, 120, 122, 124, 126, 129 erfassten Istwerte der Winkel e, zugeführt. Mittels eines in der Vertei- lermastregelroutine 156 implementierten Regelkreises werden in der Control- lerbaugruppe 89 aus den Posenistwerten PI, und den Posensollwerten PS, die Positionierungsstellgrößen SD,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98 und 100 der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84 bestimmt.
In einer Überlagerungsroutine 160 werden dann zu den Positionierungsstell- größen SD,, i = 92, 94, 96, 98, 100 die Dämpfungsstellgrößen DS,, i = 92, 94, 96, 98, 100 addiert und einer Ausgaberoutine 162 zugeführt. Diese leitet ent- sprechende Stellsignale SWi, i = 92, 94, 96, 98, 100, die als Steuersignale SW, = DS, + SD, aus den Positionierungsstellgrößen SD, und Dämpfungsstell- größen DS,, i = 92, 94, 96, 98, 100 gebildet sind, zu den Stellgliedern 92, 94, 96, 98 und 100. Entsprechend wird in einer Überlagerungsroutine 161 das Dämpfungssignal DSgo zu der Positionierungsstellgröße SDgo addiert und der Ausgaberoutine 162 zugeführt, welche das entsprechende Summensignal SW90 = DS90 + SD90 als ein Stellsignal SW90 an das Stellglied 90 übergibt.
Die Fig. 6 zeigt die Controllerbaugruppe 89 mit der Prozessoruhr 192. Mit der Eingaberoutine 152 in der Controllerbaugruppe 89 werden die mittels der Win- kelsensoren 1 18, 120, 122, 124, 126 und 129 der Einrichtungen 1 16, 128 er- fassten Winkel der Gelenke des Verteilermasts 20, die Signale der Einrichtun- gen 102, 1 10 mit den Beschleunigungssensoren 106, 1 12, die Signale der Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 und des Drehmomentsensors 150 und das Stellsignal S der Steuerbaugruppe 85 in re- gemäßigen, von der Prozessoruhr 192 vorgegebenen Zeitabständen Ats er- fasst.
Die der Eingaberoutine 152 zugeführten Signale der Winkelsensoren werden der Verteilermastregelroutine 156 in der Controllerbaugruppe 89 als Posenist- werte Pli, i = 18, 34, 36, 38, 40, 42 zugeführt. Das der Eingaberoutine 152 von der Steuerbaugruppe 85 übermittelte Stellsignal S gibt diese an die Verteiler- mastposensollwertroutine 158 ab.
Diese bestimmt damit Posensollwerte PSi, i = 18, 34, 36, 38, 40, 42 in Form von Einstellungen der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke und des Drehwinkels eib des Drehgelenks 28. Die Posensollwerte PS, werden in der Verteilermastposensollwertroutine 158 in einem Sollwertspeicher 193 abgelegt. Aus diesem Sollwertspeicher 193 werden die Posensollwerte PS, fortlaufend der Verteilermastregelroutine 156 zugeführt.
Die Fig. 7 ist ein Blockschaltbild der ersten Verteilermastbedämpfungsroutine 154 in der Controllerbaugruppe 89 als Blockschaltbild. Die Verteilermastbe- dämpfungsroutine 154 weist eine Berechnungsstufe 164 für das Berechnen der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit v in der zu der Drehachse 18 des Verteilermasts 20 und dessen Knickmast 32 parallelen Ebene aus dem Signal der Einrichtung 102 auf. In einer Dämpfungskraftberechnungsstufe 166 wird auf der Grundlage einer der Verteilermastbedämpfungsroutine 154 zugeführ- ten, empirisch ermittelten Dämpfungskonstante Du die Dämpfungskraft FDH er- rechnet. Die errechnete Dämpfungs kraft FD wird dann mittels eines Zerle- gungsalgorithmus, der in einer als eine dynamische Anpassungsstufe ausge- legten Optimierstufe 168 fortlaufend optimiert wird, in einer Zerlegungsstufe 170 in eine Linearkombination FDM = Ei niFD| |, i = 34, 36, 38, 40, 42 einzelner Komponentensolldämpfungskräften FDIM zerlegt, wobei gilt:
Aus den zu dem Verteilermast 20 bekannten physikalischen Größen der Masse m,, i = 44, 46, 48, 50, 52 und der Länge i = 44, 46, 48, 50, 52 der Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 und der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 werden dann in einer Achsmomentberech- nungsstufe 172 die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 in den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 zu er- zeugenden Soll-Drehmomente MS,, i = 54, 56, 58, 60, 62 generiert. Die für das Erzeugen der Soll-Drehmomente MS, erforderlichen Verstell kräfte der An- triebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 werden darauf in einer Berechnungs- stufe 174 als die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 in den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 zu er- zeugenden Komponentensolldämpfungskräfte FDIM, i = 34, 36, 38, 40, 42 be- stimmt.
Die Verteilermastbedämpfungsroutine 154 enthält als Einrichtung 176 zum Er- mitteln der Ist-Kraft Fi, die mittels des dem Gelenk 34, 36, 38, 40, 42 zugeord- neten Antriebsaggregats 78, 80, 82, 84 erzeugt wird, eine Kraftberechnungs- routine, welche die Signale der den Antriebsaggregaten 68, 78, 80, 82 und 84 zugeordneten Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 erhält, um damit anhand der geometrischen Abmessungen der Hydrau- likzylinder der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 die erzeugte Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84 zu bestimmen, die in die Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 eingeleitet wird.
Die Verteilermastbedämpfungsroutine 154 hat außerdem eine Regelstufe 178, der als Regelgröße die in einer Differenzroutine 177 ermittelte Differenz der mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 jeweils erzeugten Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84 und der entsprechenden Komponentensolldämpfungs- kraft FD I, i = 34, 36, 38, 40, 42 zugeführt wird, um damit eine Dämpfungsstell- größe DS,, i = 92, 94, 96, 98, 100 für das den Antriebsaggregaten 68, 70, 80, 82, 84 jeweils zugeordnete Stellglied 92, 94, 96, 98, 100 zu generieren, die an die in der Fig. 6 kenntlich gemachte Überlagerungsroutine 160 abgegeben wird.
Die Fig. 8 ist ein Blockschaltbild der weiteren Verteilemnastbedämpfungsrou- tine 155 in der Controllerbaugruppe 89. In der Verteilemnastbedämpfungsrou- tine 155 gibt es eine Berechnungsstufe 182 für das Berechnen der horizonta- len Mastspitzengeschwindigkeit V-L in der zu der Drehachse 1 8 des Verteiler- masts 20 senkrechten Ebene, in der die Mastspitze 64 angeordnet ist. In einer Dämpfungskraftberechnungsstufe 184 wird auf der Grundlage einer der Ver- teilermastbedämpfungsroutine 155 zugeführten, empirisch ermittelten Dämp- fungskonstante D^ die Dämpfungskraft FD-L errechnet.
Aus den zu dem Verteilermast 20 bekannten physikalischen Größen der Masse m, und Länge I,, i = 44, 46, 48, 50, 52 der Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 und der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke wird dann in einer Drehmomentberechnungsstufe 186 das mittels des Antriebsaggregats 26 zu erzeugende Solldämpfungsdrehmoment MD-L26 berechnet.
Die Verteilermastbedämpfungsroutine 155 enthält eine Momentregelstufe 188, der als Regelgröße die in einer Differenzroutine 187 ermittelte Differenz des mittels des Antriebsaggregats 26 erzeugten Ist-Drehmoments Ml,, i = 26 um die Drehachse 18 und dem entsprechenden Solldämpfungsdrehmoment MD zugeführt wird, um damit eine Dämpfungsstellgröße DSi, i = 90 für das Stellglied 90 des Antriebsaggregats 26 zu generieren, die schließlich an die Überlagerungsroutine 161 abgegeben wird.
Die Fig. 9 ist ein Blockschaltbild der Verteilermastregelroutine 156 in der Con- trollerbaugruppe 89.
Die Verteilermastregelroutine 156 weist eine Differenzroutine 194 auf, das die Differenz der Posenistwerte PI, und der Posensollwerte PS, eine Zero-Order- Hold-Filter 196 zuführt, welche diese Differenz durch Multiplikation mit einer Sampling-Funktion diskretisiert und als Regelgröße einer als PI-Regler ausge- bildeten Regelstufe 198 zuführt, welche die Positionierungsstellgröße SD, aus- gibt.
Das Zero-Order-Flold-Filter 196 bewirkt, dass nur wenn die Abweichung eines Posenistwerts PI, von einem Posensollwert PS, einen Schwellwert überschrei- tet, die Regelstufe 198 eine von dem Wert Null verschiedene Regelgröße er- hält und erst dann eine entsprechende Positionierungsstellgröße SD, für die Posen korrektur abgibt. Demgegenüber regeln die Verteilermastbedämpfungs- routine 154, 155 durch Bereitstellen der Dämpfungsstellgrößen DS, die Dämp- fungskraft FDH, bzw. Fü-L für das Bedämpfen von Mastschwingungen kontinu- ierlich.
Die mit der Verteilermastregelroutine 156 aus den Posensollwerten PS, und den Posenistwerten PI, erzeugten Positionierungsstellgröße SD, werden in den Überlagerungsroutinen 160 bzw. 161 mit den Dämpfungsstellgrößen DS, aus den Verteilermastbedämpfungsroutinen 154, 155 kombiniert und dann als das Stellsignal SW, an die Ausgaberoutine 162 gegeben, die den Stellgliedern 90, 92, 94, 96, 98, 100 das entsprechende Stellsignal SW, jeweils zuführt. Die Überlagerungsroutinen 160 bzw. 161 sind dabei als eine Addierroutine ausge- bildet, die den Ansteuersignalen die Dämpfungsstellgrößen DS, aufaddiert. Die Verteilermastbedämpfungsroutinen 154, 155, die Verteilemnastregelrou- tine 156 und die Verteilermastposensollwertroutine 158 arbeiten im Takt der Prozessoruhr 192 und werden in der Controllerbaugruppe 89 aufgerufen. Ein Aufruf der Verteilermastposensollwertroutine 158 erfolgt dabei zu Zeiten t3 erst nach mehrfachen Aufrufen der Verteilermastbedämpfungsroutinen 154, 155, wobei die Verteilermastbedämpfungsroutinen 154, 155 in diesem Fall zu den Zeiten t1 « t3 aufgerufen werden. Die Verteilermastregelroutine 156 wird zu den Zeiten t2 erst nach mehrfachem Aufruf der Verteilemnastbedämpfungs- routinen 154, 155, jedoch wischen zwei Verteilermastposensollwertroutinen 158 aufgerufen. Dabei gilt: t1 « t2 « t3.
Die Fig. 10 zeigt eine Controllerbaugruppe 89' für den Einsatz in der Steuer- einrichtung 86. Soweit die Baugruppen und Elemente zur Koordination der Sollwerterzeugung für Verteilermastposen, der Regelung dieser Posen und der aktiven Bedämpfung von Schwingungen des Verteilemnasts mit in der Controllerbaugruppe 89' erzeugten Stellsignalen den Baugruppen und Ele- menten zur Koordination der Sollwerterzeugung für Verteilermastposen, der Regelung dieser Posen und der aktiven Bedämpfung von Schwingungen des Verteilemnasts mit in der Controllerbaugruppe 89 erzeugten Stellsignalen funk- tional entsprechen, sind diese durch die gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
Im Unterschied zu der Controllerbaugruppe 89 ist in der Controllerbaugruppe 89' die Reglerintegration in einer seriellen Struktur realisiert. Die Controller- baugruppe 89' enthält hierzu wiederum eine erste Verteilemnastbedämpfungs- routine 154' und eine hierzu parallele weitere Verteilemnastbedämpfungsrou- tine 155' für das Erzeugen von Stellsignalen SW,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100, die mittels der Ausgaberoutine 162 auf die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98 und 100 ausgegeben werden.
Die Fig. 1 1 und Fig. 12 zeigen die erste Verteilermastbedämpfungsroutine 154' und die weitere Verteilermastbedämpfungsroutine 155' in der Controllerbaugruppe 89' jeweils als Blockschaltbild. Soweit die Verteilermast- bedämpfungsroutine 154', 155' der anhand der Fig. 7 bzw. Fig. 8 erläuterten Verteilermastbedämpfungsroutine 154 bzw. 155 entspricht, sind diese durch die gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
Die Verteilermastbedämpfungsroutine 154' weist hier wiederum eine Berech- nungsstufe 164 für das Berechnen der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit v in der zu der Drehachse 18 des Verteilermasts 20 und dessen Knickmast 32 parallelen Ebene aus dem Signal der Einrichtung 102 auf. In einer Dämp- fungskraftberechnungsstufe 166 wird auf der Grundlage einer der Verteiler- mastbedämpfungsroutine 154 zugeführten, empirisch ermittelten Dämpfungs- konstante Du die Dämpfungs kraft FDH errechnet. Die errechnete Dämpfungs- kraft FDH wird dann mittels eines Zerlegungsalgorithmus, der in einer als eine dynamische Anpassungsstufe ausgelegten Optimierstufe 168 fortlaufend opti- miert wird, in einer Zerlegungsstufe 170 in eine Linearkombination FD| | = i = 34, 36, 38, 40, 42 einzelner Komponentensolldämpfungs- kräften FDIM zerlegt, wobei gilt:
Aus den zu dem Verteilermast 20 bekannten physikalischen Größen der Masse m,, i = 44, 46, 48, 50, 52 und der Länge i = 44, 46, 48, 50, 52 der Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 und der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 werden dann in einer Achsmomentberech- nungsstufe 172 die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 in den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 zu er- zeugenden Soll-Drehmomente MS,, i = 54, 56, 58, 60, 62 generiert. Die für das Erzeugen der Soll-Drehmomente MS, erforderlichen Verstell kräfte der An- triebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 werden darauf in der Berechnungsstufe 174 als die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 in den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 zu er- zeugenden Komponentensolldämpfungskräfte FDIM, i = 34, 36, 38, 40, 42 be- stimmt.
Die Verteilermastbedämpfungsroutine 154' enthält als Einrichtung 176 zum Er- mitteln der Ist-Kraft eine Kraftberechnungsroutine, welche die Signale der den Antriebsaggregaten 68, 78, 80, 82 und 84 zugeordneten Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 erhält, um damit anhand der ge- ometrischen Abmessungen der Hydraulikzylinder der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 die erzeugte Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84 zu bestimmen, die in die Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 eingeleitet wird.
Anders als die Verteilermastbedämpfungsroutine 154 erhält die Verteilermast- bedämpfungsroutine 154' von der Verteilermastregelroutine 156 auch die Po- sitionierungsstellgrößen SD, direkt, um es in einer Überlagerungsroutine 160' in Überlagerung zu der Ist-Kraft F, der Differenzroutine 177 zuzuführen. Von der Differenzroutine 177 erhält die Regelstufe 178 als eine Regelgröße die ermittelte Differenz der mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 jeweils erzeugten Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84 mit den überlagerten Posi- tionierungsstellgrößen SD, und der entsprechenden Komponentensolldämp- fungskraft FDIM, i = 34, 36, 38, 40, 42, um damit die Dämpfungsstellgröße DS,, i = 92, 94, 96, 98, 100 für das den Antriebsaggregaten 68, 70, 80, 82, 84 je- weils zugeordnete Stellglied 92, 94, 96, 98, 100 zu generieren, das an die Überlagerungsroutine 160 abgegeben wird.
In der Verteilermastbedämpfungsroutine 155' gibt es wiederum eine Berech- nungsstufe 182 für das Berechnen der horizontalen Mastspitzengeschwindig- keit V-L in der zu der Drehachse 18 des Verteilermasts 20 senkrechten Ebene, in der die Mastspitze 64 angeordnet ist. In einer Dämpfungskraftberechnungs- stufe 184 wird auf der Grundlage einer der Verteilermastbedämpfungsroutine 155 zugeführten, empirisch ermittelten Dämpfungskonstante D-L die Dämp- fungskraft FD-L errechnet. Aus den zu dem Verteilermast 20 bekannten physikalischen Größen der Masse m, und Länge i = 44, 46, 48, 50, 52 der Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 und der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke wird dann in einer Drehmomentberechnungsstufe 186 das mittels des Antriebsaggregats 26 zu erzeugenden Solldämpfungsdrehmoment MD-L26 berechnet.
Der Verteilermastbedämpfungsroutine 155' wird das mittels des Antriebsag- gregats 26 erzeugte Ist-Drehmoment ML, i = 26 und im Unterschied zu der Verteilermastbedämpfungsroutine 155 auch die entsprechende Positionie- rungsstellgröße SD,, i = 26 zugeführt, um es in einer Überlagerungsroutine 161 ' dem mittels des Antriebsaggregats 26 erzeugten Ist-Drehmoment ML, i = 26 um die Drehachse 18 zu überlagern und dann der Differenzroutine 187 zuzuführen. Die Differenzroutine 187 ermittelt die Differenz des mittels des An- triebsaggregats 26 erzeugten Ist-Drehmoments ML, i = 26 um die Drehachse 18 mit der überlagerten Positionierungsstellgröße SD,, i = 26 und dem entspre- chenden Solldämpfungsdrehmoment MD-L26. Diese Differenz bildet eine Regel- größe für die Momentregelstufe 188, die damit eine Dämpfungsstellgrößen DSi, i = 90 für das Stellglied 90 des Antriebsaggregats 26 zu generiert, das schließlich an die Überlagerungsroutine 161 abgegeben wird.
Die Fig. 13 zeigt ein Schema einer zu der vorstehend beschriebenen ersten Steuereinrichtung alternativen weiteren Steuereinrichtung 86' für das Steuern der Bewegung des Verteilermasts 20 mit einer Controllerbaugruppe 89' in ei- nem weiteren Großmanipulator, dessen Aufbau dem Aufbau des anhand der Fig. 1 bis Fig. 4 beschriebenen Großmanipulators entspricht. Auch dieser Großmanipulator enthält einen an einem Mastbock 30 schwenkbaren Knick- mast 32, der an einem fahrzeugfesten Gestell 16 aufgenommen ist und der um eine fahrzeugfeste Hochachse 18 an einem Drehgelenk 28 gedreht wer- den kann. Soweit die Baugruppen und Elemente der weiteren Steuereinrichtung 86' den Baugruppen und Elementen der ersten Steuereinrichtung 86 entsprechen, sind diese durch die gleichen Bezugszeichen kenntlich gemacht.
Auch in dem weiteren Großmanipulator dient die weitere Steuereinrichtung 86' für das Steuern der Bewegung der Mastarme des Knickmasts 32. Die weitere Steuereinrichtung 86' steuert die Bewegung des Knickmasts 32 mit Hilfe von Stellgliedern 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die den Knickgelenken 34, 36, 38, 40, 42 und dem Drehgelenk 28 zugeordneten Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84.
Durch programmgesteuerte Aktivierung der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84, die den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60 und 62 sowie der Drehachse 18 einzeln zugeordnet sind, ist der Knickmast 32 in unterschiedlichen Distan- zen und/oder Höhendifferenzen zwischen der Betonierstelle 25 und dem Fahr- zeugstandort entfaltbar (siehe z. B. Fig. 2 und Fig. 3).
Der Mastführer steuert auch hier den Verteilermast 20 z. B. mittels einer Steu- erbaugruppe 85 mit einem Steuergerät 87. Das Steuergerät 87 ist als eine Fernsteuerung ausgebildet und enthält Bedienorgane 83 für das Verstellen des Verteilermasts 20 mit dem Knickmast 32, die Steuersignale S erzeugt, die einer Controllerbaugruppe 89 zuführbar sind.
Die Steuersignale S werden über eine Funkstrecke 91 zu einem fahrzeugfes- ten Funkempfänger 93 übertragen, der ausgangsseitig über ein z. B. als CAN- Bus ausgebildetes Bussystem 95 an die Controllerbaugruppe 89 angeschlos- sen ist.
Die Steuereinrichtung 86' enthält eine in der Fig. 13 gezeigte Einrichtung 102 zum Ermitteln der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit v in der durch die Drehachse 18 und die Mastspitze 64 definierten, zu dem Knickmast 32 paral- lelen Ebene in einem Koordinatensystem 104, das zu dem Gestell 16 referenziert ist. Die Einrichtung 102 zum Ermitteln der vertikalen Mastspitzen- geschwindigkeit vy weist einen an dem Mastarm 52 angeordneten Beschleu- nigungssensor 106 auf, der mit einer Auswertestufe 108 kombiniert ist. Aus dem Signal v' des Beschleunigungssensors 106 wird in der Controllerbau- gruppe 89' mittels Integration über die Zeit die vertikalen Mastspitzenge- schwindigkeit vy in der zu dem Knickmast 32 parallelen, im Regelfall vertikalen Ebene bestimmt, in der die Drehachse 18 des Mastbocks 30 und die Mast- spitze 64 liegen.
Darüber hinaus enthält die Steuereinrichtung 86' eine Einrichtung 110 zum Er- mitteln der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit V-L in der zu der Dreh- achse 18 des Mastbocks 30 senkrechten Ebene, in der sich die Mastspitze 64 befindet. Die Einrichtung 110 zum Ermitteln der horizontalen Mastspitzenge- schwindigkeit V-L weist einen an dem Mastarm 52 angeordneten Beschleuni- gungssensor 1 12 auf, der mit einer Auswertestufe 1 14 kombiniert ist. Aus dem Signal v des Beschleunigungssensors 112 wird in der Controllerbaugruppe 89' die horizontale Mastspitzengeschwindigkeit v-un der zu der Drehachse 18 des Mastbocks 30 senkrechten Ebene bestimmt, die im Regelfall horizontal ist.
Zu bemerken ist, dass in einer weiteren, zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform alternativen Ausführungsform des Großmanipulators zu- sätzlich oder alternativ zu Einrichtungen 102, 110 zum Ermitteln der Mastspit- zengeschwindigkeit auch eine Einrichtung vorgesehen sein kann, die für das Ermitteln der Geschwindigkeit einer von der Mastspitze 64 des Knickmasts 32 verschiedenen Mastarmstelle eines der Mastarme dient. Zu bemerken ist dar- über hinaus, dass grundsätzlich auch mehrere Einrichtungen vorgesehen sein können, die für das Ermitteln der Geschwindigkeit einer von der Mastspitze 64 des Knickmasts 32 verschiedenen Mastarmstelle eines der Mastarme dienen. Insbesondere kann der Großmanipulator hierfür Beschleunigungssensoren 106', 112' aufweisen, die an den Mastarmen 44, 46, 48 und 50 des Knickmasts 32 angeordnet sind (siehe Fig. 2). Zu bemerken ist außerdem, dass in einer weiteren, alternativen Ausführungs- form des Großmanipulators vorgesehen sein kann, dass die Controllerbau- gruppe 89' die mit einer Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit einer Mastarmstelle eines Mastarms ermittelte Geschwindigkeit eines Abschnitts ei- nes Mastarms erhält, z. B. die Geschwindigkeit der Mastspitze, ohne dass diese in der Controllerbaugruppe 89' berechnet werden muss.
Die Steuereinrichtung 86' enthält außerdem eine Einrichtung 116 zum Ermit- teln der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mit Winkelsensoren 118, 120, 122, 124, 126 und 199 sowie eine Einrich- tung 128 zum Ermitteln des Drehwinkels e,, i = 18 um die Hochachse 18 des Drehgelenks 28 mit einem Winkelsensor 129. In der Steuereinrichtung 86' gibt es Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148, die den als Hydraulikzylinder ausgebildeten Antriebs- aggregaten 26, 68, 78, 80, 82 und 84 zugeordnet sind. Diese Drucksensoren dienen für das Messen des stangengenseitigen Drucks psi, i = 130, 134, 138, 142, 146 und des kolbenseitigen Drucks rki i = 132, 136, 140, 144, 148 des Hydrauliköls. Die Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 ermöglichen das Bestimmen der Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84, die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 erzeugt und in die Mast- arme 44, 46, 48, 50, 52 des Knickmasts 32 eingeleitet wird. Für das als ein hydraulischer Drehantrieb ausgebildete Antriebsaggregat 26 weist die Steuereinrichtung 86' einen Drehmomentsensor 150 auf, der für das Erfassen des mittels des Drehantriebs in den Mastbock 30 als Drehmoment eingeleiteten Ist-Moments M,, i=18 ausgelegt ist. Die Controllerbaugruppe 89' dient für das Ansteuern der Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100 der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84. Die Stellglie der 90, 92, 94, 96, 98, 100 sind als Proportionalwechselventile ausgebildet, die mit ihren Ausgangsleitungen 101 , 103 bodenseitig und stangenseitig an die als doppelwirkende Hydraulikzylinder bzw. als Hydraulikmotor gestalteten Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 angeschlossen sind.
Die Controllerbaugruppe 89' erzeugt aufgrund der Steuersignale S aus der Steuerbaugruppe 85 Stellsignale SW,, i = 90, 92, 94, 96, 98 und 100 für die Stellglieder der Antriebsaggregate des Verteilermasts 20. Die Posen des Ver- teilermasts 20 werden durch Auswerten der Stellung der mittels der Win- kelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 erfassten Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mittels der Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 und des mittels des Winkelsensors 129 erfassten Dreh- winkels e,, i = 18 des Mastbocks 30 um die Drehachse 18 durch Ansteuern der Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100 auf mit der Steuerbaugruppe 85 vorgebbare Sollwerte Wsoii geregelt.
Die Controllerbaugruppe 89' hat eine Eingaberoutine 152, mittels der die Ein- richtung 102 zum Ermitteln der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit v , die Einrichtung 1 10 zum Ermitteln der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit V-L in einer zu der Drehachse 18 des Mastbocks 30 senkrechten Ebene und die Einrichtung 1 16 zum Ermitteln der Gelenkwinkel e,, i = 18 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mit den Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 und die Einrichtung 128 zum Ermitteln des Drehwinkels e,, i = 18 um die Hochachse 18 des Drehgelenks 28 mit dem Winkelsensor 129 fortlaufend mit einer Takt- zeit t1 abgefragt wird. Erfindungsgemäß ist die Taktzeit t1 sehr viel kleiner als die charakteristische Periode TG einer Grundschwingung des Verteilermasts. Von Vorteil ist es, wenn die Taktzeit t1 auch sehr viel kleiner als eine charak- teristische Periode Tn einer ersten, zweiten, dritten oder auch höheren Ober- schwingung des Verteilermasts ist.
Die Eingaberoutine 152 erhält auch fortlaufend die Stangen- und kolbenseiti- gen Drücke psi, rki als Signale der Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148. Mittels der Eingaberoutine 152 werden außerdem die Steuersignale S aus der Steuerbaugruppe 85 eingelesen.
Die Controllerbaugruppe 89' weist außerdem einen Routinenkomplex 153 mit einer Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 und einer Verteiler- mast-Horizontal-Bedämpfungsroutine 1 155 sowie einer Verteilermastregel- routine 1 156 auf. Die Verteilermast-Bedämpfungsroutinen 1 154, 1 155 und die Routinen in dem Routinenkomplex 153 mit der Verteilermastregelroutine 1 156 arbeiten im Takt der Prozessoruhr 192 und werden in der Controllerbaugruppe 89' aufgerufen.
In der Controllerbaugruppe 89' gibt es eine Ausgaberoutine 162, die auf die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98 und 100 Stellsignale SW,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 ausgibt. Die Verteilermastregelroutine 1 156 führt der Ausgaberoutine 162 geregelte Posenwerte PGi zu.
Die Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht der Controllerbaugruppe 89'. Die Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9 und Fig. 10 dienen der Erläuterung des Regelalgorithmus der Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 und der Verteilermast-Flori- zontal-Bedämpfungsroutine 1 155 in der Controllerbaugruppe 89'.
Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 erhält von der Eingabe- routine 152 mit der Taktzeit t2 > t1 die Signale psi, rki der Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148. Die Taktzeit t2 genügt dabei be- vorzugt folgender Beziehung: TG » t2.
Der Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 werden außerdem die mittels der Einrichtung 1 16 erfassten Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 und die mittels der Einrichtung 102 ermittelte vertikale Mastspitzengeschwin- digkeit v mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 zugeführt. In die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 werden darüber hinaus in ei- nem Datenspeicher abgelegte Konfigurationsdaten des Großmanipulators aus der Gruppe stangenseitige Zylinderflächen Aki und bodenseitigen Zylinderflä chen Asi mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 eingespeist.
In der Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 gibt es eine Einrich- tung 176 für das Berechnen der Ist-Kraft F,, die mittels der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84 jeweils erzeugt wird. Die Einrichtung 176 für das Berechnen der Ist-Kraft F, erhält hierfür die Signale psi, rki der Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 und berechnet aus diesen anhand der Stangen- und bodenseitigen Zylinderflächen Aki, Asi der Kolben in den Hydraulikzylindern jeweils die von einem Antriebsaggregat 26, 68, 78, 80, 82 und 84 bereitgestellte Ist-Kraft F,.
In einer Berechnungsstufe 1 174 in der Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungs- routine 1 154 werden die berechneten Ist-Kräfte F, anhand der ermittelten Ge- lenkwinkeln e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 und anhand der bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts 20 in Ist-Momente M, überführt.
Aus diesen Ist-Momenten M, werden dann in einer Kraftberechnungsstufe 1 172 anhand der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 und aus den bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts 20, insbesondere aus der Länge I, der Mastarme 44, 46, 48, 50 und 52, eine an der Mastspitze 64 angreifende vertikale Kraft Fy bestimmt.
Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 enthält eine Sollge- schwindigkeits-Berechnungsstufe 1 166. Die Sollgeschwindigkeits-Berech- nungsstufe 1 166 überführt die berechnete, an der Mastspitze 64 angreifende vertikale Kraft Fy durch Division mit einer empirischen Konstante Dy in eine vertikale Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastspitze 64.
Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 weist außerdem eine Differenzroutine 1 177 auf. In der Differenzroutine 1 177 wird die vertikale Soll- Geschwindigkeit vysoii der Mastspitze 64 einem Vergleich mit der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit vy unterzogen, die in der Verteilermast-Vertikal- Bedämpfungsroutine 1 154 entweder durch eine zeitliche Integration des Sig- nals v' | | des Beschleunigungssensors 106 als Wert der Mastspitzenbeschleu- nigung in der Integrationsstufe 181 berechnet wird oder die der Verteilermast- Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 als eine Messgröße zugeführt wird.
Die Differenzroutine 1 177 bildet aus der vertikalen Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastspitze 64 und der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit vy den verti- kalen Vergleichswert Avy als die Differenz zwischen der vertikalen Soll-Ge- schwindigkeit vysoii der Mastspitze 64 und der vertikalen Mastspitzengeschwin- digkeit vy.
Der vertikale Vergleichswert Av wird dann in der Controllerbaugruppe 89' ei- nem Differenzglied 165 in dem Routinenkomplex 153 zugeführt. Das Diffe renzglied 165 erhält die von dem Mastführer an dem Bedienorgan 83 der Steu- erbaugruppe 85 eingestellte vertikale Vorgabe-Mastspitzengeschwindigkeit v v mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152. Aufgabe des Differenz- glieds 165 ist es, aus der vertikalen Vorgabe-Mastspitzengeschwindigkeit vyv und dem vorstehend definierten vertikalen Vergleichswert Avy die Differenz zu bilden und diese Größe als eine vertikale Vorgabe-Mastspitzen-Sollgeschwin- digkeit vyv-soLL einer Vertikal-Rückwärtstransformationsroutine 157 in dem Routinenkomplex 153 der Controllerbaugruppe 89 zuzuführen.
Die Vertikal-Rückwärtstransformationsroutine 157 überführt die Vorgabe- Mastspitzen-Sollgeschwindigkeit vyv-soLL anhand der mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und an- hand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts 20, insbesondere der Länge I, der Mastarme 44, 46, 48, 50 und 52, und anhand der von dem Mastführer an dem Bedienorgan 83 der Steuerbaugruppe 85 eingestellten ver- tikale Vorgabe-Mastspitzengeschwindigkeit vyv in eine entsprechende Rück- wärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έί Kϋ ;1< der Knickgelenke 34, 36 38, 40, 42. Diese Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έί Kϋ(;1< wird dann in der Controllerbaugruppe 89 einer als Integrationsstufe ausgebildeten Winkel- geschwindigkeits-Berechnungsstufe 163 in dem Routinenkomplex 153 zuge- führt, welche die Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έί Rück über ein konstantes Zeitintervall At zu einem Sollwinkel e, boΐi, i = 34, 36, 38, 40, 42 integriert, d. h. zu den Sollwerten für die Winkel e, der Mastarme 44, 46, 48, 50 und 52, um sie dann in dem Sollwertspeicher 193 in dem Routinenkomplex 153 abzulegen. Diese Sollwerte der Winkel e, der Mastarme 44, 46, 48, 50 und 52 definieren Mastposen des Verteilermasts 20.
Aus diesem Sollwertspeicher 193 werden die Posensollwerte Spsi fortlaufend der Verteilermastregelroutine 1156 zugeführt. Die Verteilemnast-Horizontal-Bedämpfungsroutine 1155 erhält von der Einga- beroutine 152 mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 die Signale des Drehmomentsensors 150 für das Erfassen des mittels des Drehantriebs in den Mastbock 30 als Drehmoment eingeleiteten Ist-Moments M,, i=18. In einer Berechnungsstufe 175 in der Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungs- routine 1155 wird das Ist-Moment M,, i=18 anhand der ermittelten Gelenkwin- kel eί, i = 34, 36, 38, 40, 42 und anhand der bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts 20 in eine an der Mastspitze 64 des Verteilermasts angrei- fende horizontale Kraft F-L überführt.
Die Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine 1155 enthält eine Sollge- schwindigkeits-Berechnungsstufe 1166. Die Sollgeschwindigkeits-Berech- nungsstufe 1166 überführt die berechnete, an der Mastspitze 64 angreifende horizontale Kraft F-L mittels Division durch eine empirisch ermittelte Konstante D-L in eine horizontale Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastspitze 64. Die Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine 1 155 weist außerdem eine Differenzroutine 179 auf. In der Differenzroutine 179 wird die horizontale Soll- Geschwindigkeit V-LSON der Mastspitze 64 einem Vergleich mit der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit V-L unterzogen, die in der Verteilermast-Vertikal- Bedämpfungsroutine 1 154 entweder durch eine zeitliche Integration des Sig- nals vT des Beschleunigungssensors 1 12 als Wert der Mastspitzenbeschleu- nigung in der Integrationsstufe 181 berechnet oder die alternativ hierzu der Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 als eine Messgröße zuge- führt wird.
Die Differenzroutine 179 bildet aus der horizontalen Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastspitze 64 und der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit V-L den horizontalen Vergleichswert AV-L als die Differenz zwischen der horizontalen Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastspitze 64 und der horizontalen Mastspit- zengeschwindigkeit V-L.
Der horizontale Vergleichswert AV-L wird dann in der Controllerbaugruppe 89' einem weiteren Differenzglied 165' in dem Routinenkomplex 153 zugeführt. Das Differenzglied 165' erhält die von dem Mastführer an dem Bedienorgan 83 der Steuerbaugruppe 85 eingestellte horizontale Vorgabe-Mastspitzenge- schwindigkeit V-LV mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152.
Aufgabe des weiteren Differenzglieds 165' ist es, aus der mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 bereitgestellten horizontalen Vorgabe-Mastspit- zengeschwindigkeit V-LV und dem vorstehend definierten horizontalen Ver- gleichswert AV-L die Differenz zu bilden und diese Größe, die einer Kreisbo- gengeschwindigkeit der Mastspitze 64 entspricht, als eine horizontale Vor- gabe-Mastspitzen-Sollgeschwindigkeit V-LV-SOLL einer Horizontal-Rückwärts- transformationsroutine 159 in dem Routinenkomplex 153 der Controllerbau- gruppe 89' zuzuführen. Die Horizontal-Rückwärtstransformationsroutine 159 überführt die Vorgabe- Mastspitzen-Sollgeschwindigkeit V-LV-SOLL anhand der mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und an- hand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts 20 in eine entspre- chende Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ18 Kϋ(;1< des Dreh- gelenks 28 um die Hochachse 18.
Diese Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ18Kϋ(;1< wird dann in der Controllerbaugruppe 89' einer weiteren als Integrationsstufe ausgebildeten Winkelgeschwindigkeits-Berechnungsstufe 163' in dem Routinenkomplex 153 zugeführt, welche die Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit ^isRück über ein konstantes Zeitintervall At zu einem Sollwinkel EisRück inte griert, um diesen dann ebenfalls in dem Sollwertspeicher 193 abzulegen.
Aus diesem Sollwertspeicher 193 werden die Posensollwerte PS, fortlaufend der Verteilermastregelroutine 1 156 zugeführt.
Die Verteilermastregelroutine 1 156 erhält von der Eingaberoutine 152 Po- senistwerte PI, in Form von mittels der Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124, 126, 129 erfassten Istwerte der Winkel e,. Mittels eines in der Verteilermastre- gelroutine 1 156 implementierten Regelkreises werden in der Controllerbau- gruppe 89 dann aus den Posen istwerten PI, und den Posensollwerten PS, die Positionierungsstellgrößen SD,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98 und 100 der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84 bestimmt.
Die Positionierungsstellgrößen SD,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die Stellglie- der 90, 92, 94, 96, 98 und 100 werden einer Ausgaberoutine 162 zugeführt. Diese leitet entsprechende Stellsignale SWi, i = 92, 94, 96, 98, 100, die als Steuersignale aus den Positionierungsstellgrößen SD, gebildet sind, zu den Stellgliedern 92, 94, 96, 98 und 100. Zu bemerken ist, dass in einer alternativen Ausführungsform der Controller- baugruppe 89 vorgesehen sein kann, dass die Routinen in dem Routinenkom- plex 153 nur jedes n-te von der Eingaberoutine 152 mit der Taktzeit t1 bereit- gestellte Signal aus der Gruppe Posenistwerte PI, Signale psi, rki der Druck- sensoren, vertikale Vorgabe-Mastspitzengeschwindigkeit v v, Gelenkwinkel e, der Gelenke, etc. berücksichtigen.
Indem die Taktzeit t2 der Beziehung: TG » t2 genügt oder indem für jedes n- te von der Eingaberoutine 152 mit der Taktzeit t1 bereitgestellte Signal aus der vorgenannten Gruppe gilt: TG » n t1 , lässt sich ein Rechenzeit optimierendes Laufzeitverhalten der der Routinen in der Controllerbaugruppe 89' erzielen, die für das aktive Bedampfen von unerwünschten Schwingungen des Großmani- pulators der Autobetonpumpe 10 dienen. Die Häufigkeit von Aufrufen der Ver- tikal-Rückwärtstransfomnationsroutine 157 und der Horizontal-Rückwärts- transformationsroutine 159 wird auf diese Weise minimiert und die Häufigkeit von Aufrufen der Eingaberoutine 152 sowie der Verteilermastregelroutine 1 156 in der Controllerbaugruppe 89' wird auf diese Weise maximiert. Bei dem Großmanipulator bewirkt dies ein Optimieren des Laufzeitverhaltens insge- samt.
Zusammenfassend sind folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzu- halten: Ein Großmanipulator für Betonpumpen hat einen Verteilermast 20. Der Verteilermast 20 weist einen an dem Mastbock 30 aufgenommenen, aus meh- reren gelenkig miteinander verbundenen Mastarmen 44, 46, 48, 50, 52 zusam- mengesetztem Knickmast 32 mit einer Mastspitze 64 und mit mehreren Ge- lenken 34, 36, 38, 40, 42 für das Verschwenken der Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 gegenüber dem Mastbock 30 oder einem benachbarten Mastarm 44, 46, 48, 50, 52 auf und enthält eine Steuereinrichtung 86 für das Steuern der Be- wegung des Knickmasts 32 mit Hilfe von Antriebsaggregatstellgliedern 90, 92, 94, 96, 98 100 für den Knickgelenken 34, 36, 38, 40, 42 jeweils zugeordnete Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82, 94. Der Großmanipulator enthält eine Ein- richtung 102 zum Ermitteln der vertikalen Geschwindigkeit vn und/oder horizontalen Geschwindigkeit v± einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm 44, 46, 48, 50, 52 in einem zu dem Gestell 16 referenzierten Koordi- natensystem 104. Er hat außerdem eine Einrichtung zum Ermitteln der Ge- lenkwinkel 116 der Gelenke 34, 36, 38, 40, 42. Die Steuereinrichtung 86 steu- ert die Bewegung des Knickmasts 32 durch Bereitstellen von Positionierungs- Stellgrößen SD, für die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100 der Antriebsaggre- gate 68, 78, 80, 82, 84, die von einer mittels der Einrichtung 102 zum Ermitteln einer vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vn und/oder horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarm- stelle und von mittels der Einrichtung 116 zum Ermitteln der Gelenkwinkel der Gelenke 34, 36, 38, 40, 42 ermittelten Gelenkwinkeln e, der Gelenke 34, 36, 38, 40, 42 und/oder von einem Drehwinkel eib des Mastbocks 30 um eine Hochachse 18 sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät 87 erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Verteilermasts 20 abhängen.
Bezuqszeichenliste
10 Autobetonpumpe
12 Transportfahrzeug
14 Dickstoffpumpe
16 fahrzeugfestes Gestell
18 Drehachse (Hochachse)
20 Verteilermast
22 Betonförderleitung
24 Aufgabebehälter
25 Betonierstelle
26 Antriebsaggregat
28 Drehgelenk
30 Mastbock
32 Knickmast
34, 36, 38, 40, 42 Knickgelenke
44, 46, 48, 50, 52 Mastarme
54, 56, 58, 60, 62 Gelenkachsen
64 Mastarmstelle, z. B. Mastspitze 66 Endschlauch
68 Antriebsaggregat
70 Zylinderpartie
72 Zylinderstange
74 Hebelelement
76 Lenkerelement
77 Doppelpfeil
78, 80, 82, 84 Antriebsaggregat
83 Bedienorgan
85 Steuerbaugruppe
86, 86' Steuereinrichtung
87 Steuergerät
89, 89' Controllerbaugruppe 90, 92, 94, 96, 98, 100 Stellglieder
91 Funkstrecke
93 Funkempfänger
95 Bussystem
101 Ausgangsleitung
102 Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Ge- schwindigkeit
103 Ausgangsleitung
104 Koordinatensystem
106, 106' Beschleunigungssensor
108 Auswertestufe / Rechnerstufe
110, 1 10 Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen
Geschwindigkeit
112, 112' Beschleunigungssensor
114 Auswertestufe
116 Einrichtung zum Ermitteln der Gelenkwinkel
118, 120, 122, 124, 126 Winkelsensor
128 Einrichtung zum Ermitteln des Drehwinkels
129 Winkelsensor
130, 132, 134, 136, 138,
140, 142, 144, 146, 148 Drucksensor
150 Drehmomentsensor
152 Eingaberoutine
153 Routinenkomplex
154, 154' Verteilermastbedämpfungsroutine
155, 155' Verteilermastbedämpfungsroutine
156 Verteilermastregelroutine
157 Vertikal-Rückwärtstransformationsroutine
158 Verteilermastposensollwertroutine
159 Florizontal-Rückwärtstransformationsroutine
160, 160' Überlagerungsroutine
161 , 161' Überlagerungsroutine 162 Ausgaberoutine
163, 163' Winkelgeschwindigkeits-Berechnungsstufe 164 Berechnungsstufe
165, 165' Differenzglied
166 Dämpfungskraftberechnungsstufe
168 Optimierstufe
170 Zerlegungsstufe
172 Achsmomentberechnungsstufe
174 Berechnungsstufe
175 Berechnungsstufe
176 Einrichtung zum Ermitteln der Ist-Kraft
177 Differenzroutine
178 Regelstufe
179 Differenzroutine
181 Integrationsstufe
182 Berechnungsstufe
184 Dämpfungskraftberechnungsstufe
186 Drehmomentberechnungsstufe
187 Differenzroutine
188 Momentregelstufe
192 Prozessoruhr
193 Sollwertspeicher
194 Differenzroutine
196 Zero-Order-Hold-Filter
198 Regelstufe
199 Winkelsensor
1 154 Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine
1 155 Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsrou- tine
1 156 Verteilermastregelroutine
1 166 Sollgeschwindigkeits-Berechnungsstufe 1 172 Kraftberech n u ng sstufe 1174 Berechnungsstufe
1177 Differenzroutine
Aki stangenseitige Zylinderflächen
Asi bodenseitigen Zylinderflächen
Du empirischen Konstante
DJ- empirisch ermittelte Konstante
DM, D Dämpfungskonstante
DSi Dämpfungsstellgröße
FDH, bzw. FD-1- Dämpfungskraft
FD||I Komponentensolldämpfungskraft FD Solldämpfungskraft
FDI Komponentensolldämpfungskräfte
Fi Ist- Kraft
F,| vertikale Kraft
F-L horizontale Kraft
FDi Komponentensolldämpfungskraft li Länge
MDi Komponentensolldämpfungsmoment m, Masse
Mi Ist-Moment
Mli Ist-Drehmoment
MSi Soll-Drehmoment
MD-L Solldämpfungsdrehmoment
ni apparatespezifisch gewählte Parameter rkί kolbenseitiger Druck
psi stangenseitiger Druck
PGi Posenwerte
Pli Posen istwert
PSi Posensollwert
S Steuersignal
SDi Positionierungsstellgröße SWi Stellsignal
V|| vertikale Mastspitzengeschwindigkeit
V||Soll vertikale Soll-Geschwindigkeit
V||V Vorgabe-Mastspitzengeschwindigkeit V||V-SOLL vertikale Vorgabe-Mastspitzen-Sollgeschwin- digkeit
VJ-V-SOLL horizontale Vorgabe-Mastspitzen-Sollge- schwindigkeit
V-L horizontale Mastspitzengeschwindigkeit V-L-Soll horizontale Soll-Geschwindigkeit
V-Lv horizontale Vorgabe-Mastspitzengeschwin- digkeit
Wsoll Sollwert
e, Winkel
έί Ist-Winkelgeschwindigkeit
£l8Rück Sollwinkel
Rückwärtstransformations-Winkelgeschwin- digkeit
^-18 Rück Rückwärtstransformations-Winkelgeschwin- digkeit
£i soll Sollwinkel
£psi Posensollwerte
v. Signal des Beschleunigungssensors 106
V_L Signal des Beschleunigungssensors 112 ÄV|| vertikaler Vergleichswert
At konstantes Zeitintervall
AV-L horizontalen Vergleichswert

Claims

Patentansprüche
1. Großmanipulator für Betonpumpen, mit einem Verteilermast (20), mit einem an einem Mastbock (30) aufgenommenen, aus mehreren ge- lenkig miteinander verbundenen Mastarmen (44, 46, 48, 50, 52) zusam- mengesetztem Knickmast (32) mit einer Mastspitze (64) und mit mehre- ren Gelenken (34, 36, 38, 40, 42) für das Verschwenken der Mastarme (44, 46, 48, 50, 52) gegenüber dem Mastbock (30) oder einem benach- barten Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), sowie mit einer Steuereinrichtung (86) für das Steuern der Bewegung des Knickmasts (32) mit Hilfe von Antriebsaggregatstellgliedern (90, 92, 94, 96, 98, 100) für den Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) jeweils zugeord- nete Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84), gekennzeichnet durch eine Einrichtung (102) zum Ermitteln der vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), und eine Einrichtung (116) zum Ermitteln der Gelenkwinkel e, der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42), wobei die Steuereinrichtung (86) die Bewegung des Knickmasts (32) durch Be- reitstellen von Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) steuert, die von einer mittels der Einrichtung (102) zum Ermitteln einer vertikalen Ge- schwindigkeit vn einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindig- keit Vn der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung (116) zum Er- mitteln der Gelenkwinkel der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittelten Gelenkwinkeln e, der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät (87) erzeugten Steuer- signalen S zum Verstellen des Verteilermasts (20) abhängen. 2. Großmanipulator nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine mit der Einrichtung (102) zum Ermitteln der vertikalen Geschwindigkeit einer Mastarmstelle und mit der Einrichtung (1 16) zum Ermitteln der Gelenk- winkel e, der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) gekoppelte Controllerbau- gruppe (89) für das Steuern der Antriebsaggregatsstellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100), die eine Verteilermastbedämpfungsroutine (154, 155) enthält,
(i) die aus der mittels der Einrichtung (102) zum Ermitteln einer verti- kalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle eine Dämpfungskraft FDH bestimmt;
(ii) die die ermittelte Dämpfungskraft FD in den einzelnen Gelenken (34, 36, 38, 40, 42) zugeordnete Komponentendämpfungskräfte aufteilt; und
(iii) die für das Ansteuern der Antriebsaggregatsstellglieder (92, 94, 96, 98, 100) zum Bedämpfen des Knickmasts (32) aus den Komponen- tendämpfungskräften und den mittels der Einrichtung (1 16) zum Er- mittein der Gelenkwinkel der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittel- ten Gelenkwinkel e, für die den Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Antriebsaggregate (26, 68, 78, 80, 82, 84) sowie be- kannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) zum Be- dämpfen des Knickmasts (32) Dämpfungsstellgrößen DS, für das Ansteuern der Antriebsaggregatsstellglieder (92, 94, 96, 98, 100) bestimmt, die in die Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) eingehen.
Großmanipulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilermastbedämpfungsroutine (154, 155) aus der einem Gelenk (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Komponentendämpfungskraft und aus dem ermittelten Gelenkwinkel des Gelenks (34, 36, 38, 40, 42) eine mittels des dem Gelenk (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Antriebsaggregats (26, 68, 78, 80, 82, 84) erzeugbare Komponentensolldämpfungskraft FD, oder ein mittels des dem Gelenk (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten An- triebsaggregats (26, 68, 78, 80, 82, 84) erzeugbares Komponentensoll- dämpfungsmoment MD, bestimmt.
Großmanipulator nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrich tung (176) zum Ermitteln einer mittels des dem Gelenk (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Antriebsaggregats (78, 80, 82, 84) erzeugten Ist-Kraft Fi oder eines mittels des dem Gelenk (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Antriebsaggregats (78, 80, 82, 84) erzeugten Ist-Moments M,.
Großmanipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilermastbedämpfungsroutine (154, 155) eine Regelstufe (178) ent- hält, die für das Antriebsaggregat (26, 68, 78, 80, 82, 84) die Dämpfungs- Stellgrößen DSi zum Bedämpfen des Verteilermasts (20) aus einem Ver- gleich der mittels des Antriebsaggregats (26, 68, 78, 80, 82, 84) erzeug- ten Ist-Kraft F, mit der zu erzeugenden Komponentensolldämpfungskraft FD, oder aus einem Vergleich des mittels des Antriebsaggregats (26, 68, 78, 80, 82, 84) erzeugten Ist-Moments M, mit dem zu erzeugenden Kom- ponentensolldämpfungsmoment MD, bestimmt.
Großmanipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Controllerbaugruppe (89) eine Verteilermastposensollwertroutine (158) enthält, welche die Steuersignale S des Steuergeräts (87) in Posensollwerte PS, in Form von Sollwerten der Gelenkwinkel e, der Ge- lenke (34, 36, 38, 40, 42) des Verteilermasts (20) übersetzt.
7. Großmanipulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Controllerbaugruppe (89) eine Verteilermastregelroutine (156) enthält, die aus Posenistwerten PI, in Form von der Controllerbaugruppe (89) zu- geführten Ist-Werten der Gelenkwinkel e, der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) des Verteilermasts (20) und den Posensollwerten PS, die Positionie- rungsstellgrößen SD, für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der An- triebsaggregate (26, 68, 78, 80, 82 und 84) bestimmt.
8. Großmanipulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilermastregelroutine (156) die Differenz von Posen istwerten PI, und Posensollwerten PS, bestimmt, diese Differenz in einem Zero-Order- Hold-Filter (196) verarbeitet und als eine Regelgröße einer als PI-Regler ausgebildeten Regelstufe (198) zuführt, welche die Positionierungsstell- größen SD, ausgibt.
9. Großmanipulator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Controllerbaugruppe (89) eine Überlagerungsroutine (160) für das Überlagern der Dämpfungsstellgrößen DS, und der Positionierungs- Stellgrößen SD, zu Stellsignalen SW, für die Stellglieder (92, 94, 96, 98, 100) der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) aufweist.
10. Großmanipulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungsroutine (160) als eine Addierroutine ausgebildet ist, die den Positionierungsstellgrößen SD, die Dämpfungsstellgrößen DS, auf- addiert.
11. Großmanipulator nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Einrich tung (176) für das Berechnen der mittels der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) erzeugten Ist-Kräfte F, oder Ist-Momente M,, wobei die Steuereinrichtung (86) eine Controllerbaugruppe (89) mit einer Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine (1154) enthält, der die ermittelten, mittels der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) er- zeugten Ist-Kräfte F, oder Ist-Momente M,, sowie die ermittelte vertikale Geschwindigkeit vyder Mastarmstelle und die ermittelten Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) fortlaufend zugeführt werden, wobei die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine (1154) aus den zugeführten Ist-Kräften F, oder Ist-Momenten M, und den zuge- führten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) eine an der Mastarmstelle (64) angrei- fende vertikale Kraft Fy bestimmt, die an der Mastarmstelle (64) angreifende vertikale Kraft Fy in eine verti- kale Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle (64) überführt; aus der vertikalen Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle (64) und der ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vy der Mastarmstelle (64) ei- nen vertikalen Vergleichswert Avy bestimmt, den vertikalen Vergleichswert Avy durch eine Rückwärtstransformation anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand be- kannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) in eine Rück- wärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έί Kϋ ;1< der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) überführt, und wobei die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine (1154) eine Vertei- lermastregelroutine (1156) enthält, welche die durch Rückwärtstransfor- mation erhaltene Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) mit einer der Verteilermast- regelroutine zugeführten Ist-Winkelgeschwindigkeit έί der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) vergleicht und aus diesem Vergleich die Positionie- rungsstellgrößen SD, für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der An- triebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) ermittelt.
12. Großmanipulator nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (87) der Controllerbaugruppe (89) Steuersignale S zu- führt, die in der Controllerbaugruppe (89) in Posensollwerte PS, in Form von Sollwerten der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) des Verteilermasts (20) übersetzt werden.
13. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (102) zum Ermitteln der vertikalen Ge- schwindigkeit vn einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) zum Ermitteln der Geschwindigkeit der Mastspitze (64) des Knickmasts (32) ausgelegt ist.
14. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (102) zum Ermitteln der vertikalen Ge- schwindigkeit v einer Mastarmstelle (64) an wenigstens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) einen an dem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) angeord- neten Geschwindigkeitssensor und/oder Beschleunigungssensor (106, 112) und/oder einen die Stellung des Mastarms (44, 46, 48, 50, 52) zur Richtung der Schwerkraft erfassenden Winkelsensor enthält.
15. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mastbock (30) auf einem Gestell (16) angeordnet ist und um eine Hochachse (18) gedreht werden kann, wobei die Steuerein- richtung (86) für das Steuern einer Drehbewegung des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) mit Hilfe von wenigstens einem Stellglied (90) für ein dem Mastbock (30) zugeordnetes Antriebsaggregat (26) ausgelegt ist, wobei eine Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwin- digkeit v± einer Mastarmstelle in einer zu der Hochachse (18) senkrech- ten Ebene und in einem zu dem Gestell (16) referenzierten Koordinaten- system (104) sowie eine Einrichtung (128) zum Ermitteln des Drehwin- kels Eis des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) vorgesehen ist, und wobei die Steuereinrichtung (86) die Bewegung des Knickmasts (32) durch Bereitstellen von Positionierungsstellgrößen SDgo für das wenigs- tens eine Stellglied (90) für das dem Mastbock (30) zugeordnete An- triebsaggregat (26) steuert, die von einer mittels der Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung (128) zum Ermitteln des Drehwinkels Eis des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) sowie von mittels einer von ei- nem Mastführer betätigbaren Steuergerät (87) erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Verteilermasts (20) abhängen.
16. Großmanipulator für Betonpumpen, mit einem auf einem Gestell (16) an- geordneten, an dem Gestell (16) um eine Hochachse (18) drehbaren Mastbock (30), mit einem Verteilermast (20) mit einem an dem Mastbock (30) aufgenom- menen, aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastarmen (44, 46, 48, 50, 52) zusammengesetztem Knickmast (32) mit einer Mast- spitze (64) und mit mehreren Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) für das Verschwenken der Mastarme (44, 46, 48, 50, 52) um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock (30) oder einem benachbarten Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), sowie mit einer Steuereinrichtung (86) für das Steuern der Bewegung des Knickmasts (32) um die Hochachse (18) mit Hilfe eines Stellglieds (90) eines der Hochachse (18) zugeordneten Antriebsaggregats (26), gekennzeichnet durch eine Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle in einer zu der Hochachse (18) senkrechten Ebene und in einem zu dem Gestell (16) referenzierten Koordinatensys- tem (104) sowie eine Einrichtung (128) zum Ermitteln des Drehwinkels Eis des Mastbocks (30) um die Hochachse (18), wobei die Steuereinrichtung (86) die Bewegung des Knickmasts (32) durch Bereitstellen von Positionierungsstellgrößen SDgo für das wenigs- tens eine Stellglied (90) für das dem Mastbock (30) zugeordnete An- triebsaggregat (26) steuert, die von einer mittels der Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung (128) zum Ermitteln des Drehwinkels Eis des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) sowie von mittels einer von ei- nem Mastführer betätigbaren Steuergerät (87) erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Verteilermasts (20) abhängen.
17. Großmanipulator nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch eine mit der Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwin- digkeit V-L und mit der Einrichtung (116) zum Ermitteln der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) gekoppelte Controllerbaugruppe (89) für das Steuern der Stellglieder (90, 92, 94, 96, 96, 100), die eine Verteilermast-Bedämpfungsroutine (1154, 1155) aufweist, die
(i) aus der mit der Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L ermittelten horizontalen Geschwindigkeit des Abschnitts des wenigstens einen Mastarms (44, 46, 48, 50, 52) eine Dämpfungskraft FD-L bestimmt; und
(ii) aus dieser Dämpfungskraft FD-L und aus den mit der Einrichtung (116) zum Ermitteln der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittelten Gelenkwinkeln e, sowie aus bekannten phy- sikalischen Größen des Verteilermasts (20) für das dem Mastbock (30) zugeordnete Antriebsaggregat (26) zum Bedampfen des Knickmasts (32) Dämpfungsstellgrößen DS, bestimmt, die in die Po- sitionierungsstellgrößen SDgo für das Ansteuern des wenigstens ei- nen Stellglieds (90) für das dem Mastbock (30) zugeordnete An- triebsaggregat (26) eingehen.
18. Großmanipulator nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (176) für das Berechnen der mittels des der Flochachse (18) zugeordneten Antriebsaggregates (26) erzeugten Ist-Kraft F, oder Ist-Moments M,, wobei die Steuereinrichtung (86) eine Controllerbaugruppe (89) mit einer Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine (1155) enthält, der die ermittelte, mittels des der Hochachse (18) zugeordneten Antriebs- aggregates (26) erzeugte Ist-Kraft F, oder das ermittelte, mittels des der Hochachse (18) zugeordneten Antriebsaggregates (26) erzeugte Ist-Mo- ment M, sowie die ermittelte horizontale Geschwindigkeit V-L der Mast- armstelle und die ermittelten Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) fortlaufend zugeführt werden, wobei die Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine (1155) aus der zugeführten Ist-Kraft F, oder dem zugeführten Ist-Moment M, und den zugeführten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) eine an der Mastarm stelle angreifende horizontale Kraft F-L bestimmt, die an der Mastarmstelle angreifende horizontale Kraft F-L in eine hori zontale Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastarmstelle (64) überführt; aus der horizontalen Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastarmstelle (64) und der ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle (64) einen horizontalen Vergleichswert AV-L bestimmt, den horizontalen Vergleichswert AV-L durch eine Rückwärtstransforma- tion anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) in eine Rück- wärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ18 Kϋ(;1< des Mastbocks (30) um dessen Flochachse (18) überführt, und wobei die Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine (1155) eine Verteilermastregelroutine (1156) enthält, welche die durch Rückwärts- transformation erhaltene Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindig- keit έ18 Rück des Mastbocks (30) um dessen Hochachse (18) mit einer der Verteilermastregelroutine zugeführten Ist-Winkelgeschwindigkeit έί der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) vergleicht und aus diesem Vergleich die Positionierungsstellgrößen SDgo für das der Hochachse (18) zuge- ordnete Antriebsaggregat (26) ermittelt.
19. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mastarmstelle eine Mastspitze (64) des Knick- masts (32) ist.
20. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle (64) an wenigstens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) einen an dem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) angeordneten Geschwindigkeitssensor und/oder Beschleunigungs- sensor (106', 112') und/oder einen die den Drehwinkel des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) erfassenden Winkelsensor (129) enthält.
21. Verfahren zur Dämpfung mechanischer Schwingungen eines Knick- masts (32) eines Großmanipulators für Betonpumpen, mit einem Verteilermast (20) mit einem an einem Mastbock (30) aufge- nommenen, aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastar- men (44, 46, 48, 50, 52) zusammengesetztem Knickmast (32) mit einer Mastspitze (64) und mit mehreren Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) für das Verschwenken der Mastarme (44, 46, 48, 50, 52) um jeweils hori zontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock (30) oder einem benachbarten Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), sowie mit einer Steuereinrichtung (86) für das Steuern der Bewegung des Knickmasts (32) mit Hilfe von Stellgliedern (90, 92, 94, 96, 98, 100) für den Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) jeweils zugeordnete Antriebsag- gregate (26, 68, 78, 80, 82, 84), dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle (64) in einer zu dem Knickmast (32) parallelen Ebene und in einem zu dem Gestell (16) refe- renzierten Koordinatensystem (104) ermittelt wird, die Gelenkwinkel der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittelt werden, und
Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) erzeugt werden, die von einer mittels der Einrichtung (102) zum Ermitteln einer vertikalen Ge- schwindigkeit VH einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindig- keit V|| der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung (116) zum Er- mitteln der Gelenkwinkel der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittelten Ge- lenkwinkeln e, der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät (87) erzeugten Steuer- signalen S zum Verstellen des Verteilermasts (20) abhängen.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass
(i) aus der ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vn der Mastarmstelle (64) eine Dämpfungskraft FDH bestimmt wird;
(ii) die ermittelte Dämpfungskraft FD in den einzelnen Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) zugeordnete Komponentendämpfungskräfte aufgeteilt wird; sowie
(iii) aus den Komponentendämpfungskräften und aus den ermittelten Gelenkwinkeln £j für die den Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) zu- geordneten Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) sowie aus be- kannten physikalischen Größen des Verteilermasts (20) zum Be- dämpfen der Mastarme (44, 46, 48, 50, 52) bestimmte Dämpfungs- Stellgrößen DSi für das Steuern der Antriebsaggregatsstellglieder (92, 94, 96, 98, 100) zum Bedämpfen des Knickmasts (32) bereit- gestellt werden, die in die Positionierungsstellgrößen SD, für die
Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) eingehen.
23. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) erzeugten Ist-Kräfte Fi oder Ist-Momente M, ermittelt werden, aus den ermittelten Ist-Kräften F, oder Ist-Momenten M, und den ermittel- ten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikalischer Grö- ßen des Verteilermasts (20) eine an der Mastarmstelle (64) angreifende vertikale Kraft Fy bestimmt wird, die vertikale Geschwindigkeit vy einer Mastarmstelle (64) an wenigstens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) ermittelt wird, und die an der Mastarmstelle (64) angreifende vertikale Kraft Fy in eine verti- kale Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle (64) überführt wird; aus der vertikalen Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle (64) und der ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vy der Mastarmstelle (64) ein vertikaler Vergleichswert Avy bestimmt wird, und der vertikale Vergleichswert Avy durch eine Rückwärtstransformation an- hand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand bekann- ter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) in eine Rückwärts- transformations-Winkelgeschwindigkeit έί Kϋ ;1< der Knickgelenke (34, 36,
38, 40, 42) überführt wird, wobei die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärtstransfor- mations-Winkelgeschwindigkeiten έί Kϋ ;1< der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) mit den Ist-Winkelgeschwindigkeiten έί der Knickgelenke (34, 36,
38, 40, 42) verglichen werden und aus diesem Vergleich Positionierungs- Stellgrößen SDi für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der Antriebs- aggregate (68, 78, 80, 82, 84) ermittelt werden. 24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass als vertikale Geschwindigkeit v einer Mastarmstelle die vertikale Ge- schwindigkeit vy der Mastspitze ermittelt wird.
25. Verfahren zur Dämpfung mechanischer Schwingungen eines Knick- masts (32) in einem Großmanipulator für Betonpumpen, mit einem auf einem Gestell (16) angeordneten, an dem Gestell (16) um eine Hochachse (18) drehbaren Mastbock (30), mit einem Verteilermast (20) mit einem an dem Mastbock (30) aufgenom- menen, aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastarmen (44, 46, 48, 50, 52) zusammengesetzten Knickmast (32) mit einer Mast- spitze (64) und mit mehreren Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) für das Verschwenken der Mastarme (44, 46, 48, 50, 52) um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock (30) oder einem benachbarten Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), sowie mit einer Steuereinrichtung (86) für das Steuern der Bewegung des Knickmasts (32) um die Hochachse (18) mit Hilfe eines Stellglieds (90, 92, 94, 96, 98, 100) eines der Hochachse (18) zugeordneten Antriebsag- gregats (26), dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Geschwindigkeit v± einer Mastarmstelle in einer zu der Hochachse (18) senkrechten Ebene und in einem zu dem Gestell (16) referenzierten Koordinatensystem (104) ermittelt wird, und die Gelenkwinkel der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittelt werden wobei die Bewegung des Knickmasts (32) durch Bereitstellen von Posi- tionierungsstellgrößen SDgo für das wenigstens eine Stellglied (90) für das dem Mastbock (30) zugeordnete Antriebsaggregat (26) gesteuert wird, die von einer mittels der Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle ermittelten horizon- talen Geschwindigkeit v± der Mastarmstelle und von mittels der Einrich- tung (128) zum Ermitteln des Drehwinkels eib des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigba- ren Steuergerät (87) erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des
Verteilermasts (20) abhängen.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) aus der ermittelten horizontalen Geschwindigkeit v± eine Dämp- fungskraft FD-L bestimmt wird; und
(ii) aus dieser Dämpfungskraft FD-L und aus den ermittelten Gelenkwin- keln £i für die den Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) sowie aus bekannten physi- kalischen Größen des Verteilermasts (20) zum Bedämpfen des Knickmasts (32) Dämpfungsstellgrößen DS, bestimmt werden, die in die Positionierungsstellgrößen SDgo für das wenigstens eine Stellglied (90) für das dem Mastbock (30) zugeordnete Antriebsag- gregat (26) eingehen.
27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des der Hochachse (18) zugeordneten Antriebsaggregates (26) erzeugte Ist-Kraft F, oder das mittels des der Hochachse (18) zuge- ordneten Antriebsaggregates (26) erzeugte Ist-Moment M,, die horizontale Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle (64) an wenigs- tens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), und der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) und der Dreh- winkels eib des Mastbocks (30) um dessen Hochachse (18) ermittelt wer- den, wobei aus der Ist-Kraft F, oder dem zugeführten Ist-Moment M, und den zugeführten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikali- scher Größen des Verteilermasts (20) eine an der Mastarmstelle (64) an- greifende horizontale Kraft F-L bestimmt wird, die an der Mastarmstelle (64) angreifende horizontale Kraft F-L in eine horizontale Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastarmstelle (64) überführt, aus der horizontalen Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastarmstelle (64) und der ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle (64) ein horizontaler Vergleichswert AV-L bestimmt, der horizontale Vergleichswert AV-L durch eine Rückwärtstransformation anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand be- kannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) in eine Rück- wärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ18 Rück des Mastbocks (30) um dessen Hochachse (18) überführt, und wobei die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärtstransfor- mations-Winkelgeschwindigkeit έ18 Kϋ(;1< des Mastbocks (30) um dessen Hochachse (18) mit einer der Verteilermastregelroutine zugeführten Ist-
Winkelgeschwindigkeit έί der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) vergli chen und aus diesem Vergleich die Positionierungsstellgrößen SDis für das dem Mastbock (30) zugeordnete Antriebsaggregat (26) ermittelt wer- den.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass als horizontale Geschwindigkeit v± einer Mastarmstelle die ho- rizontale Geschwindigkeit -der Mastspitze (64) ermittelt wird.
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