EP4299858A1 - Method for monitoring the stability of a working machine - Google Patents

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Publication number
EP4299858A1
EP4299858A1 EP23165800.6A EP23165800A EP4299858A1 EP 4299858 A1 EP4299858 A1 EP 4299858A1 EP 23165800 A EP23165800 A EP 23165800A EP 4299858 A1 EP4299858 A1 EP 4299858A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
work machine
center
vector
gravity
support
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
EP23165800.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Mielke
Christian WIERLING
Karl Westermann
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.)
Liebherr Mischtecknik GmbH
Original Assignee
Liebherr Mischtecknik 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 Liebherr Mischtecknik GmbH filed Critical Liebherr Mischtecknik GmbH
Publication of EP4299858A1 publication Critical patent/EP4299858A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04GSCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/04Devices for both conveying and distributing
    • E04G21/0418Devices for both conveying and distributing with distribution hose
    • E04G21/0436Devices for both conveying and distributing with distribution hose on a mobile support, e.g. truck
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/18Control systems or devices
    • B66C13/46Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62Constructional features or details
    • B66C23/64Jibs
    • B66C23/70Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths
    • B66C23/701Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths telescopic
    • B66C23/705Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths telescopic telescoped by hydraulic jacks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/88Safety gear
    • B66C23/90Devices for indicating or limiting lifting moment
    • B66C23/905Devices for indicating or limiting lifting moment electrical
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04GSCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/04Devices for both conveying and distributing
    • E04G21/0418Devices for both conveying and distributing with distribution hose
    • E04G21/0445Devices for both conveying and distributing with distribution hose with booms

Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring the stability of a work machine, in particular a truck-mounted concrete pump, according to the preamble of claim 1, a work machine with a control unit that is set up to carry out the method according to the invention, and a corresponding computer program product.
  • truck-mounted concrete pumps with a distribution boom that is rotatably mounted on an undercarriage can, for example, be rotatably mounted on a mast frame connected to a vehicle frame.
  • the statements apply analogously to other generic work machines such as mobile cranes or crawler concrete pumps with placing booms.
  • the tipping moments in truck-mounted concrete pumps essentially result from the placing boom including its own and operating loads as well as unfavorable external influences such as wind. From a mathematical superposition of the center of gravity of the distribution boom with the center of gravity of the undercarriage, the so-called center of gravity of the working machine results as a circular area within which the center of gravity of the entire machine is located when the distribution boom moves.
  • a truck-mounted concrete pump (or generally any supported machine) has at least three, but usually four, support feet and thus tilting edges, whereby the number of support feet and tilting edges is unlimited. All tilting edges of the machine enclose any geometric surface. If the overall center of gravity of the machine is within this area, the machine is considered stable.
  • One goal in the design of truck-mounted concrete pumps is to make the best possible use of the area enclosed by the tipping edges.
  • the support geometries of truck-mounted concrete pumps are usually discretely dimensioned so that the tilting edges do not touch the center of gravity circle at the respective point of the shortest distance to the center of the center of gravity circle.
  • the most unfavorable placing boom position permitted or intended for the respective support configuration is usually assumed.
  • the advantage of this approach which focuses on borderline situations, is the comparatively simple calculation regardless of the actual position of the placing boom.
  • the disadvantage of this approach lies in its conservative approach: the assumption of a support-specific maximum outreach of the placing boom, especially with narrow supports, unnecessarily restricts the pivoting ranges of the placing boom compared to a high probability that in reality it is not the case unfavorably placed distribution boom.
  • the mapping of the tilting moment as a center of gravity circle is not congruent with the area formed by the tilting edges - there remain areas outside the center of gravity circle but within the area enclosed by the tilting edges that are not used as the working area of the placing boom.
  • a tilting moment can be determined by measuring the hydraulic pressure in the cylinder drive of the first distribution boom joint in conjunction with recording the angle of inclination of this arm and the pivot angle of the distribution boom.
  • the further mast position is only taken into account to the extent that further discrete data signals are available.
  • An inclination of the machine that is relevant to stability is also not recorded in real time (e.g. a shortening of the lever arms due to an inclination compared to an ideally horizontal structure), but is usually taken into account indirectly using conservative assumptions when designing the support system.
  • the determined load moment can then be compared with a standing moment from specified machine data and a path or swivel angle measurement of the horizontal support leg drives and thus with the respective support leg position.
  • Such a system works two-dimensionally horizontally, but vertical effects are not taken into account.
  • a further disadvantage is that experience has shown that real-time measurement of load data such as hydraulic pressures brings with it the problem of a large degree of uncertainty in the measurement data due to measurement noise, which must be compensated for by the system using appropriate filters and thus at the expense of compromises in performance.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method which enables safe and efficient monitoring of the stability of work machines of the generic type and which knows how to overcome the aforementioned disadvantages.
  • the work machine includes an undercarriage, a structure rotatably mounted on the undercarriage and an adjustable support for supporting the work machine.
  • the undercarriage is preferably movable and can have a wheeled or crawler chassis.
  • a current three-dimensional center of gravity vector is determined based on at least one measured current position of the work machine.
  • the center of gravity vector therefore has not only horizontal but also a vertical component.
  • the determined current center of gravity vector is projected onto an auxiliary plane, resulting in a two-dimensional projected center of gravity vector, the coordinates of which depend on the choice of the auxiliary plane.
  • the measured current position of the work machine can relate to a single movable component, for example an articulated arm of the body, or to several movable components.
  • the current center of gravity vector can also be based on other information such as geometric data of one or more moving parts of the work machine or the structure.
  • a current tilting edge of the work machine defined by the support is projected onto said auxiliary plane. From these projections, a boundary vector is determined which extends within the auxiliary plane from the origin of the center of gravity vector or the projected center of gravity vector along the direction specified by the latter to the projected tipping edge.
  • the tipping edge may itself be defined by vectors that refer to the same origin as the center of gravity vector.
  • the tilting edge mentioned can be a tilting edge vector. It is also conceivable that several or all tilting edges of the current support are projected onto the auxiliary plane at the same time.
  • a difference between the projected center of gravity vector and the limit vector is calculated, said difference being the amount of the difference vector or the difference between the amounts of the projected center of gravity vector and the limit vector.
  • the sign obtained says something about whether the center of gravity associated with the center of gravity vector is located inside or outside the tipping edge and thus whether an increase in range is possible through a continued movement of the body (for example a further unfolding of a distribution boom) or not.
  • an action is automatically carried out on the basis of the calculated difference, for example by a control unit of the work machine that carries out the calculations described above.
  • Said action which therefore depends on the value of the calculated difference, can include the control of at least one drive of the work machine (for example an actuator of the body) and/or the output of a signal.
  • the output of a signal can include a simple display of a value and/or a graphical representation on a display unit, for example a monitor in a driver's cab or on a driver's cab of the work machine or on a mobile control device for controlling the work machine.
  • There is also a regulation of one or more Actuators of the work machine based on the signals from the control unit and thus based on a regular calculation of the difference are conceivable.
  • the basic idea of the present invention is therefore to spatially assign both the position of a center of gravity of the work machine relevant to tipping safety (characterized by the current center of gravity vector) and the position of the tipping edge(s) (e.g. characterized by corresponding tipping edge vectors) in relation to a common origin describe and equate it as a stability condition by projecting onto a common reference plane (auxiliary plane).
  • the stability condition corresponds to the mathematical comparison by forming the difference between the projected center of gravity vector and the limit vector, in particular the amounts of the projected center of gravity vector and the limit vector.
  • the value of the difference provides information about how far the center of gravity is from the tipping edge relevant to the current movement, so that if an approach occurs, an early warning can be displayed or countermeasures can be initiated. If the tilting moments are equal to the standing moments, the difference is zero.
  • the vectorial approach makes it possible to allow the center of gravity relevant to the tipping safety of the machine, for example the center of gravity of the body or, in the case of a truck-mounted concrete pump, the center of gravity of the placing boom, to follow, as far as geometrically and mechanically possible, any surface enclosed by a theoretically unlimited number of tipping edges and thus not to give away any possible work areas.
  • the common origin to which the center of mass vector and the boundary vector refer can be any point in the auxiliary plane. It is also conceivable that the origin is determined in one, two or three dimensions by a mechanical or geometric condition of the work machine, for example by an articulation point of a movable part of the structure or an axis of rotation of the structure or a part thereof.
  • the center of gravity vector and/or the limit vector is determined at regular time intervals during operation of the work machine. This enables continuous or real-time monitoring of the stability of the machine.
  • the actually available working area, within which stability is guaranteed, is preferably fully utilized for each movement of the work machine.
  • the determination of the center of gravity vector and/or the limit vector occurs during operation of the work machine in response to a movement of the work machine, in particular a movement or change in the support and/or the structure. If the machine is at a standstill, the calculation of the vectors or the difference does not need to be updated. However, if a movement occurs, the values are updated or recalculated.
  • the event- or movement-based monitoring can be superimposed on the determination of the center of gravity and/or boundary vectors, which occurs at regular intervals, for example by regularly updating the values at larger time intervals, regardless of a movement.
  • the auxiliary plane is oriented horizontally. It is also conceivable that the orientation of the auxiliary plane can be determined, for example by an input from the machine operator into an input means.
  • the orientation of the auxiliary plane is preferably independent of the actual orientation or inclination of the work machine, so that an inclination of the work machine that affects the stability can be taken into account during monitoring.
  • the current three-dimensional center of gravity vector relates to the overall center of gravity of the work machine.
  • the current three-dimensional center of gravity vector can refer to the overall center of gravity of the structure (in the case of a truck-mounted concrete pump, therefore to the overall center of gravity of the placing boom) or even just to a center of gravity of a part of the structure, in particular a first articulated arm of the structure.
  • the machine is preferably equipped with comprehensive measurement technology for recording the aforementioned measured variables.
  • the vector calculation necessary for the stability statement can be carried out in real time, for example on the control device or the control unit of the working machine and preferably taking machine-specific constants such as articulated arm and/or support leg lengths into account.
  • the measured real-time data from the machine is preferably low-noise geometry data from path and angle measurements.
  • a measurement of the hydraulic pressure in relation to a hydraulic drive of the work machine, for example the hydraulic cylinder of the A-joint of a distribution boom, can then optionally be used in addition to improving the informative value of the stability monitoring, as described further below.
  • this information can be geometric data relating to at least one component of the undercarriage and/or the structure and/or the support, for example articulated arm lengths, component masses, support leg lengths and the like.
  • This data can be stored in a database of the work machine, for example on a memory of the control unit of the work machine or on a separate memory module to which the control unit has access. It is also conceivable that the data is stored on an external computer unit or in a cloud with which the work machine is in a wireless communicative connection, so that the required data can be made available to the control unit.
  • the determination of the current three-dimensional center of gravity vector and/or the determination of the current tilting edge is based exclusively on measured variables that are obtained through path and/or angle measurements. Such measurements are particularly low-noise and therefore meaningful.
  • a hydraulic pressure measurement in the cylinder of the A-joint of a distribution boom of a truck-mounted concrete pump could, for example, provide information about whether the assumed maximum density of the pumped medium is actually achieved. At a lower density, a greater reach of the placing boom could be permitted depending on the support geometry.
  • the measurement of wind strength and/or direction already mentioned can also provide additional data for stability monitoring in order to improve its informative value.
  • a planning mode is provided which makes it possible, depending on a spatial target position desired by the operator of the work machine, for example in the case of a truck-mounted concrete pump Distribution boom tip, a minimum support geometry required, that is to say ensuring stability, must be calculated before the machine is put into use.
  • the planning mode allows a desired position of the work machine, in particular the structure, to be determined, in particular by input via an input means.
  • a corresponding future three-dimensional center of gravity vector is then calculated for the desired position and projected onto the auxiliary plane.
  • a safe support position and/or tipping edge is determined, the projection of which onto the auxiliary plane results in a difference in the amounts of the projected center of gravity vector and limit vector, which corresponds to a specific value.
  • This value can be zero (i.e. the stability condition is exactly fulfilled at the calculated tipping edge), or a tipping edge is determined at a certain safety distance, i.e. the value of the difference between the vector amounts corresponds to a defined and in particular definable negative value (since the projected center of gravity is within the tilting edges).
  • the safety distance can be set or adjustable by the operator or at the factory.
  • the planning can be carried out by the operator of the work machine himself, i.e. the target position is entered using an input device directly on or in the work machine (e.g. on a driver's cab or in a driver's cab).
  • the planning takes place outside the work machine and the corresponding data is sent wirelessly to the work machine or the planning module/planning means that carries out the planning.
  • the planning mode can be carried out by a planning agent.
  • This can be a computer that is separate from the control unit of the work machine and can be located in the work machine or at another location.
  • the planning means can also be a software module that is executed, for example, in the control unit of the work machine.
  • the planned movement of the work machine or the structure could optionally be "run through” without actually moving the machine, with the difference for the virtual movement or the corresponding positions being calculated according to the method according to the invention and the stability being checked.
  • This makes it possible, for example, to show the operator for a desired target position of the work machine whether this is possible or not at the current support position. If this is not possible, the operator could possibly be presented with a suggestion for an alternative, safe movement/position or for a change in the support that allows the desired movement to be carried out safely.
  • the support comprises at least three support feet, the support feet preferably being able to be extended and retracted in a direction parallel to the axis of rotation of the structure (i.e. in the case of a horizontal base, the support feet move in and out vertically, for example via corresponding ones hydraulic support cylinders, which themselves can form the support feet).
  • at least two support feet are preferably each arranged on a support leg which is pivotably and/or telescopically mounted on the undercarriage.
  • the work machine is preferably equipped with comprehensive measuring technology for recording the aforementioned measured variables, in particular in all existing support feet or legs.
  • additional information can also be obtained here via one or more pressure sensors for detecting one or more hydraulic pressures, with low-noise angle and path measurements preferably primarily being used for the calculations.
  • a current movement of the structure is automatically braked or stopped as soon as the calculated difference between the projected center of gravity vector and the limit vector corresponds to a value of zero or a defined and in particular definable value. This prevents the tipping edge from being driven over and the machine from tipping over.
  • a controlled braking process takes place as soon as the calculated difference reaches a defined value, i.e. before the tipping edge is reached.
  • a warning signal can be issued as soon as the calculated difference between the projected center of gravity vector and the limit vector corresponds to a value of zero or a defined and, in particular, definable value.
  • This can be, for example, a visual and/or acoustic warning signal.
  • a continuous display of the relevant values and/or a graphical display of the work machine can be carried out and/or the actual or projected center of gravity and/or the actual or projected tilting edges on a display unit so that the operator can keep an eye on the current operating situation and stability of the work machine.
  • the present invention further relates to a work machine with a control unit which is set up to carry out the method according to the invention. This obviously results in the same advantages and properties as for the method according to the invention, which is why a repeated description is omitted.
  • the work machine preferably comprises at least one sensor which is in communicative connection with the control unit. This can be one or more of the above-mentioned sensors for detecting the variables included in the calculation of the difference.
  • the work machine according to the invention is a truck-mounted concrete pump with a concrete distribution boom which is rotatably mounted on the undercarriage and in particular is foldable.
  • the latter can be mounted on a mast frame which is mounted on a vehicle frame.
  • the present invention further relates to a computer program product which comprises commands which, when the program is executed by a control unit of a work machine, cause the control unit to carry out the method according to the invention.
  • the computer program product can include a calculation means that determines the center of gravity and boundary vectors and calculates the difference.
  • the computer program product can include a control means which, based on the calculated difference, generates control commands and/or signals for corresponding displays in order to carry out or initiate the respective intended action.
  • the computer program product may include a planning means, as above described.
  • the computer program product can include a display means that generates a corresponding numerical display of one or more of the calculated values and/or a graphical display that is displayed to an operator on a display unit such as a display provided in/on the work machine or a mobile device becomes.
  • the Figure 1 shows various components of a work machine according to the invention according to an exemplary embodiment for carrying out the method according to the invention for stability monitoring, with only the most important components being shown schematically here.
  • a control unit 10 of the work machine receives measurements from a series of sensors, which are collectively designated by the box 12. Although this can in principle be a single sensor 12, it is preferred if several sensors 12 deliver different measured values for the position of the work machine and its support in order to obtain the most precise information possible about stability.
  • the sensors 12 can be angle sensors, odometers, pressure sensors, anemometers, inclination sensors, acceleration sensors, optical sensors, acoustic sensors, etc., which deliver their measured values to the control unit 10.
  • control unit 10 determines a three-dimensional center of gravity vector corresponding to the current position of the work machine (or the part of it used for the center of gravity calculation - this can, for example, only be the structure 1 rotatably mounted on the undercarriage).
  • S ⁇ which is projected onto a horizontal auxiliary plane H (in the exemplary embodiment described here).
  • a schematic representation of the relevant quantities and vectors can be found in the Figure 2 .
  • the working machine is supported by a support comprising four support feet (schematically represented by points 20), which can be extended and extended via hydraulic support cylinders.
  • the support feet can be located on pivoting and/or telescopic support legs that are connected to the undercarriage of the work machine.
  • the connecting straight lines between the support feet 20 form tilting edges K.
  • the tilting edges K are also projected onto the common auxiliary plane H.
  • the projected tilt edges H' can be represented by vectors or tilt edge vectors.
  • the control unit 10 accesses machine data such as constants, component masses or geometric data of components of the work machine, which are stored in a memory or a database 14. This can be located inside or outside the work machine or be part of the control unit 10.
  • control unit 10 determines a limit vector Q ⁇ , which is from the origin point U of the center of mass vector S ⁇ along a through the projected center of mass vector S ′ ⁇ defined straight line extends to the projected tipping edge K ⁇ .
  • the boundary vector Q ⁇ also lies within the common auxiliary plane H and runs parallel to the projected center of gravity vector S ′ ⁇ .
  • the control unit 10 now calculates the difference S ′ ⁇ ⁇ Q ⁇ the magnitudes of the projected center of gravity vector S ′ ⁇ and the boundary vector Q ⁇ . If this difference is zero, the center of gravity is exactly on the tipping edge K ⁇ . If the difference has a negative sign, the center of gravity is within the tipping edges K ⁇ , so that stability is guaranteed. A positive sign indicates that the center of gravity is outside the tilting edges K ⁇ (as in the Figure 2 to see). In this situation there is a risk of the machine tipping over, which must be avoided
  • the control unit 10 is connected to a display unit 40 and transmits signals to it. It is conceivable that the relevant values, for example the calculated difference and/or some or all of the recorded measured values and/or variables derived therefrom, are displayed numerically and/or graphically on the display unit 40.
  • control unit 10 can be connected to at least one actuator 30 of the implement and send corresponding control signals to it in order to automatically stop the current movement or brake it in a controlled manner. This can be done fully automatically or initially only a warning can be displayed to the operator.
  • actuators 30, for example the entire structure (or distribution boom in the case of a truck-mounted concrete pump), can be controlled by the control unit 10.
  • a planning means 16 can also be implemented in the form of a software module in order, for example, to calculate a required minimum support geometry or safe tipping edge for a desired target position of the structure 1 (e.g. in the case of a truck-mounted concrete pump, a target position of the distribution boom tip).
  • the work machine can be a truck-mounted concrete pump with a distribution boom 1 rotatably mounted on an undercarriage.
  • the mast 1 is in particular designed to be foldable and comprises a plurality of articulated arms which are connected to one another in an articulated manner and which can be moved or pivoted by corresponding actuators (in particular hydraulic cylinders).
  • FIG. 3 An exemplary embodiment of a distribution boom 1 of a truck-mounted concrete pump is shown schematically in a side view, with only the first two articulated arms 3, 4 and the mast trestle 5 being shown.
  • the first articulated arm 3 is articulated on the mast frame 5 via a first joint 2 (so-called A-joint) and can be pivoted via a first hydraulic cylinder (not shown).
  • the center of gravity vector on which the monitoring method according to the invention is based S ⁇ can refer to the overall center of gravity of the truck-mounted concrete pump (i.e. undercarriage and placing boom 1 combined). In order to simplify the calculations and measurement technology, only the center of gravity of the distribution boom 1 can be used as a basis.
  • the ideal machine equipment with measurement technology can be reduced if necessary - with normal machine inclinations and excavations, for example, differences in excavation of the support cylinders are usually of little importance.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Standsicherheit einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer Autobetonpumpe, welche einen Unterwagen, einen darauf drehbar gelagerten Aufbau sowie eine verstellbare Abstützung umfasst. Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren ein aktueller dreidimensionaler Schwerpunktvektor basierend auf mindestens einer gemessenen aktuellen Stellung der Arbeitsmaschine ermittelt und auf eine Hilfsebene projiziert. Ferner wird eine aktuelle, durch die Abstützung definierte Kippkante der Arbeitsmaschine auf die Hilfsebene projiziert. Aus diesen Projektionen wird ein Grenzvektor ermittelt, der sich innerhalb der Hilfsebene vom Ursprung des projizierten Schwerpunktvektors entlang der von letzterem vorgegebenen Richtung bis zur projizierten Kippkante erstreckt. Es wird eine Differenz des projizierten Schwerpunktvektors und des Grenzvektors berechnet und auf der Grundlage der berechneten Differenz automatisch eine Aktion durchgeführt, was die Steuerung wenigstens eines Antriebs der Arbeitsmaschine und/oder die Ausgabe eines Signals umfassen kann. Die Erfindung betrifft ferner eine Arbeitsmaschine mit einer Steuereinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.

Figure imgaf001
The invention relates to a method for monitoring the stability of a work machine, in particular a truck-mounted concrete pump, which comprises an undercarriage, a structure rotatably mounted thereon and an adjustable support. According to the invention, in the method a current three-dimensional center of gravity vector is determined based on at least one measured current position of the work machine and projected onto an auxiliary plane. Furthermore, a current tilting edge of the work machine defined by the support is projected onto the auxiliary plane. From these projections, a boundary vector is determined which extends within the auxiliary plane from the origin of the projected center of gravity vector along the direction specified by the latter to the projected tipping edge. A difference between the projected center of gravity vector and the limit vector is calculated and an action is automatically carried out based on the calculated difference, which may include controlling at least one drive of the work machine and/or outputting a signal. The invention further relates to a work machine with a control unit for carrying out the method according to the invention and a corresponding computer program product.
Figure imgaf001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Standsicherheit einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer Autobetonpumpe, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Arbeitsmaschine mit einer Steuereinheit, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The present invention relates to a method for monitoring the stability of a work machine, in particular a truck-mounted concrete pump, according to the preamble of claim 1, a work machine with a control unit that is set up to carry out the method according to the invention, and a corresponding computer program product.

Viele aus dem Stand der Technik bekannte Arbeitsmaschinen wie beispielsweise Mobilkrane oder Autobetonpumpen weisen einen fahrbaren Unterwagen, einen drehbar auf dem Unterwagen gelagerten Aufbau (bei Mobilkranen ist dies der Oberwagen mit Ausleger, bei Autobetonpumpen der in der Regel faltbare Verteilermast) sowie eine Abstützvorrichtung auf. Letztere dient dazu, die Lasten des Aufbaus sowie ggf. weitere auf den Unterwagen wirkende Kräfte in den Untergrund abzuleiten und einen stabilen Stand der Arbeitsmaschine sicherzustellen.Many work machines known from the prior art, such as mobile cranes or truck-mounted concrete pumps, have a mobile undercarriage, a structure rotatably mounted on the undercarriage (for mobile cranes this is the superstructure with boom, for truck-mounted concrete pumps the generally foldable distribution boom) and a support device. The latter serves to transfer the loads of the body and any other forces acting on the undercarriage into the ground and to ensure that the machine is stable.

Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf Autobetonpumpen mit einem drehbar auf einem Unterwagen gelagerten Verteilermast. Letzterer kann beispielsweise auf einen mit einem Fahrzeuggestell verbundenen Mastbock drehbar gelagert sein. Die Ausführungen gelten jedoch analog für andere gattungsgemäße Arbeitsmaschinen wie Mobilkrane oder Raupenbetonpumpen mit Verteilermast.The following statements refer to truck-mounted concrete pumps with a distribution boom that is rotatably mounted on an undercarriage. The latter can, for example, be rotatably mounted on a mast frame connected to a vehicle frame. However, the statements apply analogously to other generic work machines such as mobile cranes or crawler concrete pumps with placing booms.

Unter Berücksichtigung verschiedener Lastannahmen - in Europa und weiten Teilen der Welt beruhend auf der deutschen Norm DIN 24117 - erfolgen Standsicherheitsnachweise für Autobetonpumpen üblicherweise durch einen simplen Vergleich der kippenden Drehmomente (Kippmomente) mit den rückstellenden Drehmomenten (Standmomente) der Maschine um einen Kipppunkt. Sind die Standmomente größer als die Kippmomente, gilt die Maschine als standsicher.Taking into account various load assumptions - in Europe and large parts of the world based on the German standard DIN 24117 - stability verification for truck-mounted concrete pumps is usually carried out by a simple comparison of the tipping torques (tilting moments) with the restoring torques (standing moments) of the machine around a tipping point. If the standing moments are greater than the tipping moments, the machine is considered stable.

Die Kippmomente resultieren bei Autobetonpumpen im Wesentlichen aus dem Verteilermast samt Eigen- und Betriebslasten sowie ungünstig wirkenden äußeren Einwirkungen wie z.B. Wind. Aus einer mathematischen Überlagerung des Schwerpunkts des Verteilermasts mit dem Schwerpunkt des Unterwagens ergibt sich der sogenannte Schwerpunktkreis der Arbeitsmaschine als kreisförmige Fläche, innerhalb der sich der Schwerpunkt der gesamten Maschine bei Bewegung des Verteilermasts befindet.The tipping moments in truck-mounted concrete pumps essentially result from the placing boom including its own and operating loads as well as unfavorable external influences such as wind. From a mathematical superposition of the center of gravity of the distribution boom with the center of gravity of the undercarriage, the so-called center of gravity of the working machine results as a circular area within which the center of gravity of the entire machine is located when the distribution boom moves.

Die Verbindungslinien zweier benachbarter Stützfüße der Abstützung bzw. des Abstützsystems der Maschine auf Höhe der Aufstandsfläche werden als Kippkanten bezeichnet. Eine Autobetonpumpe (bzw. generell jede abgestützte Arbeitsmaschine) besitzt mindestens drei, üblicherweise jedoch vier Stützfüße und somit Kippkanten, wobei die Anzahl der Stützfüße und Kippkanten nach oben hin unbegrenzt ist. Alle Kippkanten der Maschine umschließen eine beliebige geometrische Fläche. Befindet sich der Gesamtschwerpunkt der Arbeitsmaschine innerhalb dieser Fläche, so gilt die Maschine als standsicher. Ein Ziel bei der Konstruktion von Autobetonpumpen ist es, die von den Kippkanten umschlossene Fläche bestmöglich auszunutzen.The connecting lines between two adjacent support feet of the machine's support or support system at the height of the contact area are referred to as tipping edges. A truck-mounted concrete pump (or generally any supported machine) has at least three, but usually four, support feet and thus tilting edges, whereby the number of support feet and tilting edges is unlimited. All tilting edges of the machine enclose any geometric surface. If the overall center of gravity of the machine is within this area, the machine is considered stable. One goal in the design of truck-mounted concrete pumps is to make the best possible use of the area enclosed by the tipping edges.

Üblicherweise werden die Abstützgeometrien von Autobetonpumpen diskret so dimensioniert, dass die Kippkanten den Schwerpunktkreis an der jeweiligen Stelle des kürzesten Abstands zum Mittelpunkt des Schwerpunktkreises gerade nicht berühren. Dabei wird üblicherweise die für die jeweilige Abstützkonfiguration zugelassene oder vorgesehene ungünstigste Verteilermaststellung angenommen. Der Vorteil dieses Vorgehens mit Fokus auf Grenzsituationen ist die vergleichsweise einfache Berechnung unabhängig von der tatsächlichen Stellung des Verteilermasts.The support geometries of truck-mounted concrete pumps are usually discretely dimensioned so that the tilting edges do not touch the center of gravity circle at the respective point of the shortest distance to the center of the center of gravity circle. The most unfavorable placing boom position permitted or intended for the respective support configuration is usually assumed. The advantage of this approach, which focuses on borderline situations, is the comparatively simple calculation regardless of the actual position of the placing boom.

Neben einer Zunahme des Arbeitsaufwands bei einer zeitgemäßen Anzahl an Abstützmöglichkeiten moderner Autobetonpumpen, liegt der Nachteil dieser Vorgehensweise in ihrem konservativen Ansatz: so beschränkt die Annahme einer abstützspezifischen Maximalausladung des Verteilermasts insbesondere bei Schmalabstützungen die Schwenkbereiche des Verteilermast unnötig gegenüber einem in Wirklichkeit mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht derart ungünstig gestellten Verteilermast. Zum anderen ist das Abbilden des Kippmoments als Schwerpunktkreis nicht deckungsgleich mit der durch die Kippkanten gebildeten Fläche - es verbleiben hierbei Bereiche außerhalb des Schwerpunktkreises aber innerhalb der durch die Kippkanten umschlossen Fläche, die als Arbeitsbereich des Verteilermasts nicht genutzt werden.In addition to an increase in the workload with a modern number of support options for modern truck-mounted concrete pumps, the disadvantage of this approach lies in its conservative approach: the assumption of a support-specific maximum outreach of the placing boom, especially with narrow supports, unnecessarily restricts the pivoting ranges of the placing boom compared to a high probability that in reality it is not the case unfavorably placed distribution boom. On the other hand, the mapping of the tilting moment as a center of gravity circle is not congruent with the area formed by the tilting edges - there remain areas outside the center of gravity circle but within the area enclosed by the tilting edges that are not used as the working area of the placing boom.

Bei Autobetonpumpen kann eine Kippmomentermittlung über eine Messung des Hydraulikdrucks im Zylinderantrieb des ersten Verteilermastgelenks in Verbindung mit der Erfassung des Neigungswinkels dieses Arms und des Schwenkwinkels des Verteilermasts erfolgen. Die weitere Maststellung wird hierbei nur insoweit berücksichtigt, wie weitere diskrete Datensignale verfügbar sind. Eine standsicherheitsrelevante Schrägstellung der Maschine wird ebenfalls nicht in Echtzeit erfasst (z.B. eine Verkürzung der Hebelarme durch eine Schrägstellung gegenüber einem ideal waagerechten Aufbau), sondern meist indirekt über konservative Annahmen bei der Gestaltung des Abstützsystems berücksichtigt. Das ermittelte Lastmoment kann dann mit einem Standmoment aus vorgegebenen Maschinendaten und einer Weg- oder Schwenkwinkelmessung der horizontalen Stützbeinantriebe und damit mit der jeweiligen Stützbeinposition abgeglichen werden. Ein solches System arbeitet zweidimensional in der Horizontalen, vertikale Effekte bleiben hierbei jedoch unberücksichtigt.In the case of truck-mounted concrete pumps, a tilting moment can be determined by measuring the hydraulic pressure in the cylinder drive of the first distribution boom joint in conjunction with recording the angle of inclination of this arm and the pivot angle of the distribution boom. The further mast position is only taken into account to the extent that further discrete data signals are available. An inclination of the machine that is relevant to stability is also not recorded in real time (e.g. a shortening of the lever arms due to an inclination compared to an ideally horizontal structure), but is usually taken into account indirectly using conservative assumptions when designing the support system. The determined load moment can then be compared with a standing moment from specified machine data and a path or swivel angle measurement of the horizontal support leg drives and thus with the respective support leg position. Such a system works two-dimensionally horizontally, but vertical effects are not taken into account.

Nachteilhaft ist ferner, dass eine Echtzeitmessung von Lastdaten wie Hydraulikdrücken erfahrungsgemäß das Problem einer großen Unschärfe der Messdaten aufgrund von Messrauschen mit sich bringt, die es systemseitig durch entsprechende Filter und damit unter Inkaufnahme von Abstrichen bei der Leistungsfähigkeit auszugleichen gilt.A further disadvantage is that experience has shown that real-time measurement of load data such as hydraulic pressures brings with it the problem of a large degree of uncertainty in the measurement data due to measurement noise, which must be compensated for by the system using appropriate filters and thus at the expense of compromises in performance.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches bei gattungsgemäßen Arbeitsmaschinen eine sichere und effiziente Überwachung der Standsicherheit ermöglicht und die vorgenannten Nachteile zu überwinden weiß.The present invention is therefore based on the object of specifying a method which enables safe and efficient monitoring of the stability of work machines of the generic type and which knows how to overcome the aforementioned disadvantages.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, this object is achieved by a method with the features of claim 1, a work machine with the features of claim 13 and a computer program product with the features of claim 15. Advantageous embodiments of the invention result from the subclaims and the following description.

Demnach wird einerseits ein Verfahren zur Überwachung der Standsicherheit einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer Autobetonpumpe, vorgeschlagen. Die Arbeitsmaschine umfasst dabei einen Unterwagen, einen auf dem Unterwagen drehbar gelagerten Aufbau sowie eine verstellbare Abstützung zum Abstützen der Arbeitsmaschine. Der Unterwagen ist vorzugsweise verfahrbar und kann ein Rad- oder ein Raupenfahrwerk aufweisen.Accordingly, on the one hand, a method for monitoring the stability of a work machine, in particular a truck-mounted concrete pump, is proposed. The work machine includes an undercarriage, a structure rotatably mounted on the undercarriage and an adjustable support for supporting the work machine. The undercarriage is preferably movable and can have a wheeled or crawler chassis.

Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren ein aktueller dreidimensionaler Schwerpunktvektor basierend auf mindestens einer gemessenen aktuellen Stellung der Arbeitsmaschine ermittelt. Der Schwerpunktvektor weist also nicht nur horizontale, sondern auch eine vertikale Komponente auf. Der ermittelte aktuelle Schwerpunktvektor wird auf eine Hilfsebene projiziert, wodurch ein zweidimensionaler, projizierter Schwerpunktvektor erhalten wird, dessen Koordinaten von der Wahl der Hilfsebene abhängen.According to the method, a current three-dimensional center of gravity vector is determined based on at least one measured current position of the work machine. The center of gravity vector therefore has not only horizontal but also a vertical component. The determined current center of gravity vector is projected onto an auxiliary plane, resulting in a two-dimensional projected center of gravity vector, the coordinates of which depend on the choice of the auxiliary plane.

Die gemessene aktuelle Stellung der Arbeitsmaschine kann sich auf ein einzelnes bewegliches Bauteil, beispielsweise einen Gelenkarm des Aufbaus, oder auf mehrere bewegliche Bauteile beziehen. Der aktuelle Schwerpunktvektor kann neben Messwerten auch auf weiteren Informationen wie z.B. geometrischen Daten eines oder mehrerer beweglicher Teile der Arbeitsmaschine bzw. des Aufbaus basieren.The measured current position of the work machine can relate to a single movable component, for example an articulated arm of the body, or to several movable components. In addition to measured values, the current center of gravity vector can also be based on other information such as geometric data of one or more moving parts of the work machine or the structure.

Darüber hinaus wird eine aktuelle, durch die Abstützung definierte Kippkante der Arbeitsmaschine auf besagte Hilfsebene projiziert. Aus diesen Projektionen wird ein Grenzvektor ermittelt, der sich innerhalb der Hilfsebene vom Ursprung des Schwerpunktvektors bzw. des projizierten Schwerpunktvektors entlang der von letzterem vorgegebenen Richtung bis zur projizierten Kippkante erstreckt. Die Kippkante kann selbst durch Vektoren definiert sein, die sich auf denselben Ursprung wie der Schwerpunktvektor beziehen. Insbesondere kann es sich bei der genannten Kippkante um einen Kippkantenvektor handeln. Ebenfalls ist es denkbar, dass gleichzeitig mehrere oder alle Kippkanten der aktuellen Abstützung auf die Hilfsebene projiziert werden.In addition, a current tilting edge of the work machine defined by the support is projected onto said auxiliary plane. From these projections, a boundary vector is determined which extends within the auxiliary plane from the origin of the center of gravity vector or the projected center of gravity vector along the direction specified by the latter to the projected tipping edge. The tipping edge may itself be defined by vectors that refer to the same origin as the center of gravity vector. In particular, the tilting edge mentioned can be a tilting edge vector. It is also conceivable that several or all tilting edges of the current support are projected onto the auxiliary plane at the same time.

Erfindungsgemäß wird eine Differenz des projizierten Schwerpunktvektors und des Grenzvektors berechnet, wobei es sich bei besagter Differenz um den Betrag des Differenzvektors oder um die Differenz der Beträge des projizierten Schwerpunktvektors und des Grenzvektors handeln kann. Im letztgenannten und vorliegend bevorzugten Fall sagt das erhaltene Vorzeichen etwas darüber aus, ob sich der zum Schwerpunktvektor gehörige Schwerpunkt innerhalb oder außerhalb der Kippkante befindet und damit, ob ein Reichweitenzugewinn durch eine fortgesetzte Bewegung des Aufbaus (beispielsweise ein weiteres Ausfalten eines Verteilermasts) möglich ist oder nicht.According to the invention, a difference between the projected center of gravity vector and the limit vector is calculated, said difference being the amount of the difference vector or the difference between the amounts of the projected center of gravity vector and the limit vector. In the last-mentioned and presently preferred case, the sign obtained says something about whether the center of gravity associated with the center of gravity vector is located inside or outside the tipping edge and thus whether an increase in range is possible through a continued movement of the body (for example a further unfolding of a distribution boom) or not.

Auf der Grundlage der berechneten Differenz wird erfindungsgemäß automatisch eine Aktion durchgeführt, beispielsweise durch eine die vorstehend beschriebenen Berechnungen durchführende Steuereinheit der Arbeitsmaschine. Besagte Aktion, die also vom Wert der berechneten Differenz abhängt, kann die Steuerung wenigstens eines Antriebs der Arbeitsmaschine (beispielsweise eines Aktuators des Aufbaus) und/oder die Ausgabe eines Signals umfassen. Die Ausgabe eines Signals kann eine simple Anzeige eines Werts und/oder eine grafische Darstellung auf einer Anzeigeeinheit, beispielsweise einem Monitor in einer Fahrerkabine oder an einem Führerstand der Arbeitsmaschine oder auf einem mobilen Steuergerät zur Steuerung der Arbeitsmaschine, umfassen. Ebenfalls ist eine Regelung eines oder mehrerer Aktuatoren der Arbeitsmaschine basierend auf den Signalen der Steuereinheit und somit basierend auf einer regelmäßigen Berechnung der Differenz denkbar.According to the invention, an action is automatically carried out on the basis of the calculated difference, for example by a control unit of the work machine that carries out the calculations described above. Said action, which therefore depends on the value of the calculated difference, can include the control of at least one drive of the work machine (for example an actuator of the body) and/or the output of a signal. The output of a signal can include a simple display of a value and/or a graphical representation on a display unit, for example a monitor in a driver's cab or on a driver's cab of the work machine or on a mobile control device for controlling the work machine. There is also a regulation of one or more Actuators of the work machine based on the signals from the control unit and thus based on a regular calculation of the difference are conceivable.

Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht also darin, sowohl die Lage eines für die Kippsicherheit relevanten Schwerpunkts der Arbeitsmaschine (charakterisiert durch den aktuellen Schwerpunktvektor) als auch die Lage der Kippkante(n) (z.B. charakterisiert durch entsprechende Kippkantenvektoren) bezogen auf einen gemeinsamen Ursprung räumlich zu beschreiben und per Projektion auf eine gemeinsame Bezugsebene (Hilfsebene) als Standsicherheitsbedingung gleichzusetzen. Die Standsicherheitsbedingung entspricht dabei dem rechnerischen Vergleich durch Differenzbildung des projizierten Schwerpunktvektors mit dem Grenzvektor, insbesondere der Beträge des projizierten Schwerpunktvektors mit dem Grenzvektor.The basic idea of the present invention is therefore to spatially assign both the position of a center of gravity of the work machine relevant to tipping safety (characterized by the current center of gravity vector) and the position of the tipping edge(s) (e.g. characterized by corresponding tipping edge vectors) in relation to a common origin describe and equate it as a stability condition by projecting onto a common reference plane (auxiliary plane). The stability condition corresponds to the mathematical comparison by forming the difference between the projected center of gravity vector and the limit vector, in particular the amounts of the projected center of gravity vector and the limit vector.

Für jede beliebige Stellung des Aufbaus und der Abstützkonfiguration liefert der Wert der Differenz eine Aussage darüber, wie weit der Schwerpunkt von der für die aktuelle Bewegung relevanten Kippkante entfernt ist, sodass bei einer Annäherung ggf. frühzeitig eine Warnung angezeigt oder Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. Sind die Kippmomente gleich den Standmomenten, ist die Differenz gleich Null.For any position of the structure and the support configuration, the value of the difference provides information about how far the center of gravity is from the tipping edge relevant to the current movement, so that if an approach occurs, an early warning can be displayed or countermeasures can be initiated. If the tilting moments are equal to the standing moments, the difference is zero.

Durch den vektoriellen Ansatz gelingt es, den für die Kippsicherheit der Arbeitsmaschine relevanten Schwerpunkt, beispielsweise den Schwerpunkt des Aufbaus bzw. bei einer Autobetonpumpe den Schwerpunkt des Verteilermasts, soweit geometrisch-mechanisch möglich jeder beliebigen von theoretisch unbegrenzt vielen Kippkanten umschlossenen Fläche folgen zu lassen und damit keinerlei mögliche Arbeitsbereiche zu verschenken.The vectorial approach makes it possible to allow the center of gravity relevant to the tipping safety of the machine, for example the center of gravity of the body or, in the case of a truck-mounted concrete pump, the center of gravity of the placing boom, to follow, as far as geometrically and mechanically possible, any surface enclosed by a theoretically unlimited number of tipping edges and thus not to give away any possible work areas.

Der gemeinsame Ursprung, auf den sich der Schwerpunktvektor und der Grenzvektor beziehen, kann ein beliebiger Punkt in der Hilfsebene sein. Ebenfalls ist es denkbar, dass der Ursprung in einer, in zwei oder in drei Dimensionen durch eine mechanische bzw. geometrische Gegebenheit der Arbeitsmaschine festgelegt ist, beispielsweise durch einen Anlenkpunkt eines beweglichen Teils des Aufbaus oder eine Drehachse des Aufbaus oder eines Teils desselben.The common origin to which the center of mass vector and the boundary vector refer can be any point in the auxiliary plane. It is also conceivable that the origin is determined in one, two or three dimensions by a mechanical or geometric condition of the work machine, for example by an articulation point of a movable part of the structure or an axis of rotation of the structure or a part thereof.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ermittlung des Schwerpunktvektors und/oder des Grenzvektors während des Betriebs der Arbeitsmaschine in regelmäßigen Zeitabständen erfolgt. Dadurch ist eine kontinuierliche bzw. in Echtzeit erfolgende Überwachung der Standsicherheit der Arbeitsmaschine möglich. Dabei wird für jede Bewegung der Arbeitsmaschine der tatsächlich zur Verfügung stehende Arbeitsbereich, innerhalb dessen die Standsicherheit gewährleistet ist, vorzugsweise vollständig ausgenutzt.In one possible embodiment, it is provided that the center of gravity vector and/or the limit vector is determined at regular time intervals during operation of the work machine. This enables continuous or real-time monitoring of the stability of the machine. The actually available working area, within which stability is guaranteed, is preferably fully utilized for each movement of the work machine.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ermittlung des Schwerpunktvektors und/oder des Grenzvektors während des Betriebs der Arbeitsmaschine in Reaktion auf eine Bewegung der Arbeitsmaschine, insbesondere eine Bewegung bzw. Veränderung der Abstützung und/oder des Aufbaus, erfolgt. Steht die Arbeitsmaschine still, braucht die Berechnung der Vektoren bzw. der Differenz nicht aktualisiert zu werden. Erfolgt hingegen eine Bewegung, werden die Werte aktualisiert bzw. neu berechnet.In a further possible embodiment, it is provided that the determination of the center of gravity vector and/or the limit vector occurs during operation of the work machine in response to a movement of the work machine, in particular a movement or change in the support and/or the structure. If the machine is at a standstill, the calculation of the vectors or the difference does not need to be updated. However, if a movement occurs, the values are updated or recalculated.

Die ereignis- bzw. bewegungsbasierte Überwachung kann der in regelmäßigen Abständen erfolgenden Ermittlung der Schwerpunkt- und/oder Grenzvektoren überlagert sein, beispielsweise indem die Werte unabhängig von einer Bewegung in größeren Zeitabständen regelmäßig aktualisiert werden.The event- or movement-based monitoring can be superimposed on the determination of the center of gravity and/or boundary vectors, which occurs at regular intervals, for example by regularly updating the values at larger time intervals, regardless of a movement.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Hilfsebene horizontal orientiert ist. Ebenfalls ist denkbar, dass die Orientierung der Hilfsebene festgelegt werden kann, beispielsweise durch eine Eingabe des Maschinenführers in ein Eingabemittel.In a further possible embodiment it is provided that the auxiliary plane is oriented horizontally. It is also conceivable that the orientation of the auxiliary plane can be determined, for example by an input from the machine operator into an input means.

Generell ist die Orientierung der Hilfsebene vorzugsweise unabhängig von der tatsächlichen Orientierung bzw. Neigung der Arbeitsmaschine, sodass eine sich auf die Standsicherheit auswirkende Neigung der Arbeitsmaschine bei der Überwachung berücksichtigt werden kann.In general, the orientation of the auxiliary plane is preferably independent of the actual orientation or inclination of the work machine, so that an inclination of the work machine that affects the stability can be taken into account during monitoring.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich der aktuelle dreidimensionale Schwerpunktvektor auf den Gesamtschwerpunkt der Arbeitsmaschine bezieht. Alternativ kann sich der aktuelle dreidimensionale Schwerpunktvektor auf den Gesamtschwerpunkt des Aufbaus (bei einer Autobetonpumpe also auf den Gesamtschwerpunkt des Verteilermasts) oder auch nur auf einen Schwerpunkt eines Teils des Aufbaus, insbesondere eines ersten Gelenkarms des Aufbaus, beziehen.In a further possible embodiment it is provided that the current three-dimensional center of gravity vector relates to the overall center of gravity of the work machine. Alternatively, the current three-dimensional center of gravity vector can refer to the overall center of gravity of the structure (in the case of a truck-mounted concrete pump, therefore to the overall center of gravity of the placing boom) or even just to a center of gravity of a part of the structure, in particular a first articulated arm of the structure.

Für die Überwachung der Standsicherheit einer Autobetonpumpe kann es beispielsweise ausreichen, den Anstellwinkel eines ersten Gelenkarms des Verteilermasts zu manipulieren, um bei ansonsten beliebiger Verteilermaststellung den Schwerpunkt des Verteilermasts innerhalb üblicher Kippkanten zu halten. Dadurch muss nicht die exakte Stellung des Verteilermasts bzw. die Positionen sämtlicher beweglicher Teile des Verteilermasts erfasst und/oder manipuliert werden, was die Überwachung erheblich vereinfacht.For monitoring the stability of a truck-mounted concrete pump, it may be sufficient, for example, to manipulate the angle of attack of a first articulated arm of the placing boom in order to keep the center of gravity of the placing boom within the usual tilting edges when the placing boom is otherwise in any position. This means that the exact position of the distribution boom or the positions of all moving parts of the distribution boom do not have to be recorded and/or manipulated, which considerably simplifies monitoring.

Ist eine höhere Genauigkeit bei der Standsicherheitsüberwachung gewünscht, kann selbstverständlich auch eine vollständige Erfassung der genauen Stellung des Aufbaus (bzw. aller seiner beweglichen Teile) erfolgen, um einen möglichst präzisen Wert für den tatsächlichen Schwerpunkt in die Berechnungen eingehen zu lassen.If greater accuracy is desired in stability monitoring, a complete recording of the exact position of the structure (or all of its moving parts) can of course also be carried out in order to include the most precise possible value for the actual center of gravity in the calculations.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Ermittlung des aktuellen dreidimensionalen Schwerpunktvektors eine oder mehrere der folgenden Größen erfasst wird:

  • eine Neigung bzw. Schrägstellung der Arbeitsmaschine, insbesondere des Unterwagens, welche beispielsweise mittels eines Neigungsgebers erfasst werden kann;
  • ein Drehwinkel des Aufbaus relativ zum Unterwagen, z.B. durch eine Messung über einen Drehwinkelgeber;
  • ein Schwenkwinkel mindestens eines schwenkbar gelagerten Teils des Aufbaus, beispielsweise eines Verteilermastgelenks, welcher z.B. mittels eines Drehwinkelgebers und/oder per Wegmesser in einem Gelenkantriebszylinder gemessen werden kann; selbstverständlich können hierbei Schwenkwinkel von mehr als einem schwenkbaren Teil gemessen werden, beispielsweise die Gelenkwinkel aller Verteilermastgelenke bei einer Autobetonpumpe;
  • eine Ausschublänge mindestens eines teleskopierbaren Teils des Aufbaus, beispielsweise gemessen durch einen Weggeber;
  • ein Druck in einem Hydraulikkreis oder Hydraulikantrieb, insbesondere in einem Hydraulikzylinder, mittels welchem sich ein erster Gelenkarm des Aufbaus verschwenken lässt, wobei die Messung über einen Drucksensor erfolgen kann; bei dem genannten Hydraulikantrieb kann es sich beispielsweise um den Hydraulikzylinder des A-Gelenks eines Verteilermasts einer Autobetonpupe handeln, aber auch um einen Hydraulikmotor oder eine Hydraulikpumpe;
  • eine Windstärke und/oder Windrichtung, beispielsweise gemessen über ein oder mehrere Anemometer, die an einer oder verschiedenen Positionen an der Arbeitsmaschine angeordnet sein können.
In a further possible embodiment it is provided that one or more of the following variables is recorded to determine the current three-dimensional center of gravity vector:
  • an inclination or inclination of the work machine, in particular of the undercarriage, which can be detected, for example, by means of a tilt sensor;
  • an angle of rotation of the body relative to the undercarriage, for example by measuring via a rotation angle sensor;
  • a pivot angle of at least one pivotally mounted part of the structure, for example a distribution boom joint, which is measured, for example, by means of a rotary angle sensor and/or a odometer in a joint drive cylinder can be; Of course, pivot angles of more than one pivotable part can be measured, for example the joint angles of all distribution boom joints on a truck-mounted concrete pump;
  • an extension length of at least one telescopic part of the structure, for example measured by a displacement sensor;
  • a pressure in a hydraulic circuit or hydraulic drive, in particular in a hydraulic cylinder, by means of which a first articulated arm of the structure can be pivoted, the measurement being able to take place via a pressure sensor; The hydraulic drive mentioned can be, for example, the hydraulic cylinder of the A-joint of a distribution boom of a truck-mounted concrete pump, but also a hydraulic motor or a hydraulic pump;
  • a wind strength and/or wind direction, for example measured via one or more anemometers, which can be arranged at one or different positions on the work machine.

Zur bestmöglichen Ermittlung des aktuellen Schwerpunktvektors ist die Arbeitsmaschine vorzugsweise mit einer umfassenden Messtechnik für die Erfassung der zuvor genannten Messgrößen ausgestattet. Mithilfe dieser Messgrößen lässt sich die zur Standsicherheitsaussage notwendige Vektorrechnung beispielsweise auf dem Steuergerät bzw. der Steuereinheit der Arbeitsmaschine und vorzugsweise unter Berücksichtigung maschinenspezifischer Konstanten wie Gelenkarm- und/oder Stützbeinlängen in Echtzeit durchführen. Die gemessenen Echtzeitdaten der Maschine sind vorzugsweise rauscharme Geometriedaten aus Weg- und Winkelmessungen. Eine Messung des Hydraulikdrucks in Bezug auf einen Hydraulikantrieb der Arbeitsmaschine, beispielsweise des Hydraulikzylinders des A-Gelenks eines Verteilermasts, kann dann optional zusätzlich zur Verbesserung der Aussagekraft der Standsicherheitsüberwachung herangezogen werden, wie weiter unten beschrieben ist.In order to best determine the current center of gravity vector, the machine is preferably equipped with comprehensive measurement technology for recording the aforementioned measured variables. With the help of these measured variables, the vector calculation necessary for the stability statement can be carried out in real time, for example on the control device or the control unit of the working machine and preferably taking machine-specific constants such as articulated arm and/or support leg lengths into account. The measured real-time data from the machine is preferably low-noise geometry data from path and angle measurements. A measurement of the hydraulic pressure in relation to a hydraulic drive of the work machine, for example the hydraulic cylinder of the A-joint of a distribution boom, can then optionally be used in addition to improving the informative value of the stability monitoring, as described further below.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Ermittlung des aktuellen dreidimensionalen Schwerpunktvektors zusätzlich zu den gemessenen Echtzeitdaten gespeicherte Informationen der Arbeitsmaschine herangezogen werden. Bei diesen Inforationen kann es sich um geometrische Daten betreffend mindestens ein Bauteil des Unterwagens und/oder des Aufbaus und/oder der Abstützung handeln, beispielsweise um Gelenkarmlängen, Bauteilmassen, Stützbeinlängen und dergleichen mehr. Diese Daten können auf einer Datenbank der Arbeitsmaschine hinterlegt sein, beispielsweise auf einem Speicher der Steuereinheit der Arbeitsmaschine oder auf einem separaten Speicherbaustein, auf den die Steuereinheit Zugriff hat. Ebenfalls ist es denkbar, dass die Daten auf einer externen Rechnereinheit oder in einer Cloud hinterlegt sind, mit der die Arbeitsmaschine in drahtloser kommunikativer Verbindung steht, sodass der Steuereinheit die benötigten Daten zur Verfügung gestellt werden können.In a further possible embodiment, it is provided that, in addition to the measured real-time data, stored information from the work machine is used to determine the current three-dimensional center of gravity vector. This information can be geometric data relating to at least one component of the undercarriage and/or the structure and/or the support, for example articulated arm lengths, component masses, support leg lengths and the like. This data can be stored in a database of the work machine, for example on a memory of the control unit of the work machine or on a separate memory module to which the control unit has access. It is also conceivable that the data is stored on an external computer unit or in a cloud with which the work machine is in a wireless communicative connection, so that the required data can be made available to the control unit.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ermittlung des aktuellen dreidimensionalen Schwerpunktvektors und/oder die Ermittlung der aktuellen Kippkante ausschließlich auf gemessenen Größen beruht, die durch Weg- und/oder Winkelmessungen erhalten werden. Derartige Messungen sind besonders rauscharm und daher aussagekräftig.In a further possible embodiment it is provided that the determination of the current three-dimensional center of gravity vector and/or the determination of the current tilting edge is based exclusively on measured variables that are obtained through path and/or angle measurements. Such measurements are particularly low-noise and therefore meaningful.

Selbstverständlich ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorstellbar, die gemessenen Geometriedaten durch über weitere Messtechnik hinzugefügte Messwerte zu ergänzen und so die Effizienz der Standsicherheitsüberwachung zu steigern - eine Hydraulikdruckmessung im Zylinder des A-Gelenks eines Verteilermasts einer Autobetonpumpe könnte etwa Aufschluss darüber liefern, ob die angenommene Höchstdichte des Fördermediums tatsächlich erreicht wird. Bei einer niedrigeren Dichte ließe sich eine größere Reichweite des Verteilermasts in Abhängigkeit von der Abstützgeometrie erlauben. Auch die bereits angesprochene Messung der Windstärke und/oder -richtung kann zusätzliche Daten für die Standsicherheitsüberwachung liefern, um deren Aussagekraft zu verbessern.Of course, in an advantageous embodiment, it is conceivable to supplement the measured geometric data with measured values added using additional measurement technology and thus increase the efficiency of stability monitoring - a hydraulic pressure measurement in the cylinder of the A-joint of a distribution boom of a truck-mounted concrete pump could, for example, provide information about whether the assumed maximum density of the pumped medium is actually achieved. At a lower density, a greater reach of the placing boom could be permitted depending on the support geometry. The measurement of wind strength and/or direction already mentioned can also provide additional data for stability monitoring in order to improve its informative value.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist ein Planungsmodus vorgesehen, welcher es ermöglicht, in Abhängigkeit einer vom Bediener der Arbeitsmaschine gewünschten räumlichen Zielposition, bei einer Autobetonpumpe beispielsweise der Verteilermastspitze, eine dafür erforderliche, d.h. die Standsicherheit gewährleistende Mindestabstützgeometrie zu berechnen, bevor die Maschine zum Einsatz gebracht wird.In a further possible embodiment, a planning mode is provided which makes it possible, depending on a spatial target position desired by the operator of the work machine, for example in the case of a truck-mounted concrete pump Distribution boom tip, a minimum support geometry required, that is to say ensuring stability, must be calculated before the machine is put into use.

Der Planungsmodus erlaubt es, eine gewünschte Stellung der Arbeitsmaschine, insbesondere des Aufbaus, festzulegen, insbesondere durch eine Eingabe über ein Eingabemittel. Für die gewünschte Stellung wird dann ein entsprechender zukünftiger, dreidimensionaler Schwerpunktvektor berechnet und auf die Hilfsebene projiziert. Basierend darauf wird eine sichere Abstützposition und/oder Kippkante ermittelt, deren Projektion auf die Hilfsebene eine Differenz der Beträge von projiziertem Schwerpunktvektor und Grenzvektor ergibt, die einem bestimmten Wert entspricht. Dieser Wert kann Null betragen (d.h. die Standsicherheitsbedingung ist an der berechneten Kippkante genau erfüllt), oder es wird eine Kippkante in einem gewissen Sicherheitsabstand ermittelt, d.h. der Wert der Differenz der Vektorbeträge entspricht einem definierten und insbesondere festlegbaren negativen Wert (da der projizierte Schwerpunkt innerhalb der Kippkanten liegt). Der Sicherheitsabstand kann durch den Bediener oder werkseitig festlegbar bzw. einstellbar sein.The planning mode allows a desired position of the work machine, in particular the structure, to be determined, in particular by input via an input means. A corresponding future three-dimensional center of gravity vector is then calculated for the desired position and projected onto the auxiliary plane. Based on this, a safe support position and/or tipping edge is determined, the projection of which onto the auxiliary plane results in a difference in the amounts of the projected center of gravity vector and limit vector, which corresponds to a specific value. This value can be zero (i.e. the stability condition is exactly fulfilled at the calculated tipping edge), or a tipping edge is determined at a certain safety distance, i.e. the value of the difference between the vector amounts corresponds to a defined and in particular definable negative value (since the projected center of gravity is within the tilting edges). The safety distance can be set or adjustable by the operator or at the factory.

Es ist denkbar, dass die Planung durch den Bediener der Arbeitsmaschine selbst durchgeführt werden kann, d.h. die Eingabe der Zielposition erfolgt durch ein Eingabemittel direkt an bzw. in der Arbeitsmaschine (z.B. an einem Führerstand oder in einer Fahrerkabine). Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Planung außerhalb der Arbeitsmaschine erfolgt und die entsprechenden Daten drahtlos an die Arbeitsmaschine bzw. das die Planungen durchführende Planungsmodul / Planungsmittel gesendet werden.It is conceivable that the planning can be carried out by the operator of the work machine himself, i.e. the target position is entered using an input device directly on or in the work machine (e.g. on a driver's cab or in a driver's cab). Alternatively or additionally, it can be provided that the planning takes place outside the work machine and the corresponding data is sent wirelessly to the work machine or the planning module/planning means that carries out the planning.

Der Planungsmodus kann von einem Planungsmittel durchgeführt werden. Dabei kann es sich um einen von der Steuereinheit der Arbeitsmaschine separaten Rechner handeln, der sich in der Arbeitsmaschine oder an einem anderen Ort befinden kann. Bei dem Planungsmittel kann es sich auch um einen Softwarebaustein handeln, der beispielsweise in der Steuereinheit der Arbeitsmaschine ausgeführt wird.The planning mode can be carried out by a planning agent. This can be a computer that is separate from the control unit of the work machine and can be located in the work machine or at another location. The planning means can also be a software module that is executed, for example, in the control unit of the work machine.

In einem umgekehrten Planungsmodus könnte optional die geplante Bewegung der Arbeitsmaschine bzw. des Aufbaus "durchgespielt" werden, ohne die Maschine tatsächlich zu bewegen, wobei für die virtuelle Bewegung bzw. die entsprechenden Stellungen die Differenz gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren berechnen und die Standsicherheit überprüft wird. Dadurch kann es beispielsweise möglich sein, für eine gewünschte Zielposition der Arbeitsmaschine dem Bediener anzuzeigen, ob diese bei der aktuellen Abstützposition möglich ist oder nicht. Falls sie nicht möglich ist, könnte eventuell dem Bediener ein Vorschlag für eine alternative, sichere Bewegung / Position oder für eine Veränderung der Abstützung, die eine sichere Durchführung der gewünschten Bewegung erlaubt, angezeigt werden.In a reverse planning mode, the planned movement of the work machine or the structure could optionally be "run through" without actually moving the machine, with the difference for the virtual movement or the corresponding positions being calculated according to the method according to the invention and the stability being checked. This makes it possible, for example, to show the operator for a desired target position of the work machine whether this is possible or not at the current support position. If this is not possible, the operator could possibly be presented with a suggestion for an alternative, safe movement/position or for a change in the support that allows the desired movement to be carried out safely.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Abstützung mindestens drei Stützfüße umfasst, wobei die Stützfüße vorzugsweise in einer zur Drehachse des Aufbaus parallelen Richtung ein- und ausfahrbar sind (d.h. bei einem horizontalen Untergrund fahren die Stützfüße vertikal ein und aus, beispielsweise über entsprechende hydraulische Abstützzylinder, welche selbst die Stützfüße bilden können). Alternativ oder zusätzlich sind vorzugsweise zumindest zwei Stützfüße jeweils an einem schwenkbar und/oder teleskopierbar am Unterwagen gelagerten Stützbein angeordnet. Vorzugsweise sind vier Stützfüße und entsprechend vier schwenkbare und/oder teleskopierbare Stützbeine vorhanden. Hier sind jedoch bei der Anzahl der Stützfüße und -beine nach oben keine Grenzen gesetzt.In a further possible embodiment it is provided that the support comprises at least three support feet, the support feet preferably being able to be extended and retracted in a direction parallel to the axis of rotation of the structure (i.e. in the case of a horizontal base, the support feet move in and out vertically, for example via corresponding ones hydraulic support cylinders, which themselves can form the support feet). Alternatively or additionally, at least two support feet are preferably each arranged on a support leg which is pivotably and/or telescopically mounted on the undercarriage. Preferably there are four support feet and correspondingly four pivotable and/or telescopic support legs. However, there are no upper limits to the number of support feet and legs.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Ermittlung der aktuellen Kippkante(n) eine oder mehrere der folgenden Größen erfasst wird:

  • eine Ausschublänge mindestens eines Stützfußes in einer zur Drehachse des Aufbaus parallelen Richtung, z.B. per Wegmesser; vorzugsweise können alle Stützfüße mittels hydraulischen Abstützzylindern ein- und ausgefahren werden, wobei die Ausschublängen aller Abstützzylinder über eine entsprechende Anzahl von Wegmessern erfasst werden;
  • eine Ausschublänge mindestens eines teleskopierbaren Stützbeins, z.B. per Wegmesser;
  • ein Schwenkwinkel mindestens eines schwenkbar am Unterwagen gelagerten Stützbeins, beispielsweise per Drehwinkelgeber oder über Wegmesser in einem die Schwenkbewegung steuernden Stützbeinantriebszylinder.
In a further possible embodiment it is provided that one or more of the following variables are recorded to determine the current tipping edge(s):
  • an extension length of at least one support leg in a direction parallel to the axis of rotation of the structure, for example by means of an odometer; Preferably, all support feet can be extended and retracted using hydraulic support cylinders, with the extension lengths of all support cylinders being recorded using a corresponding number of odometers;
  • an extension length of at least one telescopic support leg, for example using a odometer;
  • a swivel angle of at least one support leg pivotably mounted on the undercarriage, for example via a rotary angle sensor or via an odometer in a support leg drive cylinder that controls the swivel movement.

Zur bestmöglichen Ermittlung der Lage aller Kippkanten ist die Arbeitsmaschine vorzugsweise mit einer umfassenden Messtechnik für die Erfassung der zuvor genannten Messgrößen ausgestattet, insbesondere in allen vorhandenen Stützfüßen bzw. - beinen. Zusätzlich zu den Winkel- und/oder Wegmessungen können auch hier zusätzliche Informationen über einen oder mehrere Drucksensoren zur Erfassung eines oder mehrerer Hydraulikdrücke gewonnen werden, wobei vorzugsweise primär rauscharme Winkel- und Wegmessungen für die Berechnungen herangezogen werden.In order to best determine the position of all tilting edges, the work machine is preferably equipped with comprehensive measuring technology for recording the aforementioned measured variables, in particular in all existing support feet or legs. In addition to the angle and/or path measurements, additional information can also be obtained here via one or more pressure sensors for detecting one or more hydraulic pressures, with low-noise angle and path measurements preferably primarily being used for the calculations.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine aktuelle Bewegung des Aufbaus automatisch gebremst oder gestoppt wird, sobald die berechnete Differenz des projizierten Schwerpunktvektors und des Grenzvektors einem Wert von Null oder einem definierten und insbesondere festlegbaren Wert entspricht. Dadurch wird ein Überfahren der Kippkante und somit ein Kippen der Arbeitsmaschine verhindert. Um ein abruptes Stoppen bei Erreichen der Kippkante und somit potenziell schädliche Schwingungen zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass ein kontrollierter Bremsvorgang erfolgt, sobald die berechnete Differenz einen definierten Wert erreicht, also noch bevor die Kippkante erreicht wird.In a further possible embodiment it is provided that a current movement of the structure is automatically braked or stopped as soon as the calculated difference between the projected center of gravity vector and the limit vector corresponds to a value of zero or a defined and in particular definable value. This prevents the tipping edge from being driven over and the machine from tipping over. In order to avoid an abrupt stop when the tipping edge is reached and thus potentially harmful vibrations, it can be provided that a controlled braking process takes place as soon as the calculated difference reaches a defined value, i.e. before the tipping edge is reached.

Alternativ oder zusätzlich kann ein Warnsignal ausgegeben werden, sobald die berechnete Differenz des projizierten Schwerpunktvektors und des Grenzvektors einem Wert von Null oder einem definierten und insbesondere festlegbaren Wert entspricht. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein optisches und/oder akustisches Warnsignal handeln.Alternatively or additionally, a warning signal can be issued as soon as the calculated difference between the projected center of gravity vector and the limit vector corresponds to a value of zero or a defined and, in particular, definable value. This can be, for example, a visual and/or acoustic warning signal.

Selbstverständlich kann gleichzeitig zu dieser / diesen Maßnahmen eine kontinuierliche Anzeige der relevanten Werte und/oder eine grafische Anzeige der Arbeitsmaschine und/oder des tatsächlichen oder projizierten Schwerpunkts und/oder der tatsächlichen oder projizierten Kippkanten auf einer Anzeigeeinheit erfolgen, damit der Bediener die aktuelle Betriebssituation und Standsicherheit der Arbeitsmaschine im Blick hat.Of course, at the same time as this/these measures, a continuous display of the relevant values and/or a graphical display of the work machine can be carried out and/or the actual or projected center of gravity and/or the actual or projected tilting edges on a display unit so that the operator can keep an eye on the current operating situation and stability of the work machine.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Arbeitsmaschine mit einer Steuereinheit, welche eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Dabei ergeben sich offensichtlich dieselben Vorteile und Eigenschaften wie für das erfindungsgemäße Verfahren, weshalb auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird.The present invention further relates to a work machine with a control unit which is set up to carry out the method according to the invention. This obviously results in the same advantages and properties as for the method according to the invention, which is why a repeated description is omitted.

Vorzugsweise umfasst die Arbeitsmaschine mindestens einen Sensor, der mit der Steuereinheit in kommunikativer Verbindung steht. Hierbei kann es sich um einen oder mehrere der oben genannten Sensoren zur Erfassung der in die Berechnung der Differenz eingehenden Größen handeln.The work machine preferably comprises at least one sensor which is in communicative connection with the control unit. This can be one or more of the above-mentioned sensors for detecting the variables included in the calculation of the difference.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass es sich bei der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine um eine Autobetonpumpe mit einem auf dem Unterwagen drehbar gelagerten und insbesondere faltbaren Betonverteilermast handelt. Letzterer kann auf einem Mastbock gelagert sein, welcher auf einem Fahrzeugrahmen montiert ist.In a possible embodiment it is provided that the work machine according to the invention is a truck-mounted concrete pump with a concrete distribution boom which is rotatably mounted on the undercarriage and in particular is foldable. The latter can be mounted on a mast frame which is mounted on a vehicle frame.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinheit einer Arbeitsmaschine die Steuereinheit veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt kann ein Berechnungsmittel umfassen, das die Ermittlung der Schwerpunkt- und Grenzvektoren sowie die Berechnung der Differenz durchführt. Alternativ oder zusätzlich kann das Computerprogrammprodukt ein Steuerungsmittel umfassen, welches basierend auf der berechneten Differenz Steuerbefehle und/oder Signale für entsprechende Anzeigen generiert, um die jeweils vorgesehene Aktion durchzuführen oder zu initiieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Computerprogrammprodukt ein Planungsmittel umfassen, wie oben beschrieben. Alternativ oder zusätzlich kann das Computerprogrammprodukt ein Anzeigemittel umfassen, das eine entsprechende numerische Anzeige eines oder mehrerer der berechneten Werte und/oder eine grafische Anzeige generiert, die auf einer Anzeigeeinheit wie z.B. einem in / an der Arbeitsmaschine vorgesehenen Display oder einem mobilen Gerät einem Bediener angezeigt wird.The present invention further relates to a computer program product which comprises commands which, when the program is executed by a control unit of a work machine, cause the control unit to carry out the method according to the invention. The computer program product can include a calculation means that determines the center of gravity and boundary vectors and calculates the difference. Alternatively or additionally, the computer program product can include a control means which, based on the calculated difference, generates control commands and/or signals for corresponding displays in order to carry out or initiate the respective intended action. Alternatively or additionally, the computer program product may include a planning means, as above described. Alternatively or additionally, the computer program product can include a display means that generates a corresponding numerical display of one or more of the calculated values and/or a graphical display that is displayed to an operator on a display unit such as a display provided in/on the work machine or a mobile device becomes.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Figur 1:
eine schematische Darstellung verschiedener Komponenten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Figur 2:
eine schematische Darstellung der vektoriellen Zusammenhänge bei der erfindungsgemäßen Standsicherheitsüberwachung; und
Figur 3:
eine schematische Darstellung der ersten beiden Gelenkarme des Verteilermasts einer Autobetonpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Further features, details and advantages of the invention result from the exemplary embodiments explained below with reference to the figures. Show it:
Figure 1:
a schematic representation of various components for carrying out the method according to the invention according to an exemplary embodiment;
Figure 2:
a schematic representation of the vector relationships in the stability monitoring according to the invention; and
Figure 3:
a schematic representation of the first two articulated arms of the distribution boom of a truck-mounted concrete pump according to an embodiment of the invention;

Die Figur 1 zeigt verschiedene Komponenten einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrens zur Standsicherheitsüberwachung, wobei hier nur die wichtigsten Komponenten schematisch dargestellt sind.The Figure 1 shows various components of a work machine according to the invention according to an exemplary embodiment for carrying out the method according to the invention for stability monitoring, with only the most important components being shown schematically here.

Eine Steuereinheit 10 der Arbeitsmaschine erhält Messwerte von einer Reihe von Sensoren, die kollektiv durch den Kasten 12 bezeichnet sind. Obwohl es sich hierbei prinzipiell um einen einzelnen Sensor 12 handeln kann, ist es bevorzugt, wenn mehrere Sensoren 12 unterschiedliche Messwerte zur Stellung der Arbeitsmaschine und deren Abstützung liefern, um dadurch eine möglichst präzise Aussage zur Standsicherheit zu erhalten. Bei den Sensoren 12 kann es sich um Winkelgeber, Wegmesser, Drucksensoren, Anemometer, Neigungssensoren, Beschleunigungssensoren, optische Sensoren, akustische Sensoren etc. handeln, die ihre Messwerte an die Steuereinheit 10 liefern.A control unit 10 of the work machine receives measurements from a series of sensors, which are collectively designated by the box 12. Although this can in principle be a single sensor 12, it is preferred if several sensors 12 deliver different measured values for the position of the work machine and its support in order to obtain the most precise information possible about stability. The sensors 12 can be angle sensors, odometers, pressure sensors, anemometers, inclination sensors, acceleration sensors, optical sensors, acoustic sensors, etc., which deliver their measured values to the control unit 10.

Die Steuereinheit 10 ermittelt aus diesen Messwerten einen der aktuellen Stellung der Arbeitsmaschine (bzw. des für die Schwerpunktberechnung herangezogenen Teils derselben - dabei kann es sich beispielsweise nur um den drehbar auf dem Unterwagen gelagerten Aufbau 1 handeln) entsprechenden dreidimensionalen Schwerpunktvektor S

Figure imgb0001
, welcher auf eine (im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel) horizontale Hilfsebene H projiziert wird. Eine schematische Darstellung der relevanten Größen und Vektoren findet sich in der Figur 2.From these measured values, the control unit 10 determines a three-dimensional center of gravity vector corresponding to the current position of the work machine (or the part of it used for the center of gravity calculation - this can, for example, only be the structure 1 rotatably mounted on the undercarriage). S
Figure imgb0001
, which is projected onto a horizontal auxiliary plane H (in the exemplary embodiment described here). A schematic representation of the relevant quantities and vectors can be found in the Figure 2 .

Die Arbeitsmaschine ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Abstützung umfassend vier Stützfüße (schematisch durch die Punkte 20 repräsentiert) abgestützt, welche über hydraulische Abstützzylinder ein- und ausgefahren werden können. Die Stützfüße können sich an schwenk- und/oder teleskopierbaren Stützbeinen befinden, die mit dem Unterwagen der Arbeitsmaschine verbunden sind. Die Verbindungsgeraden zwischen den Stützfüßen 20 bilden Kippkanten K.In the exemplary embodiment shown, the working machine is supported by a support comprising four support feet (schematically represented by points 20), which can be extended and extended via hydraulic support cylinders. The support feet can be located on pivoting and/or telescopic support legs that are connected to the undercarriage of the work machine. The connecting straight lines between the support feet 20 form tilting edges K.

Um die Neigung der Arbeitsmaschine mit in die Berechnungen einzubeziehen, werden die Kippkanten K ebenfalls auf die gemeinsame Hilfsebene H projiziert. Die projizierten Kippkanten H' können durch Vektoren bzw. Kippkantenvektoren repräsentiert sein.In order to include the inclination of the working machine in the calculations, the tilting edges K are also projected onto the common auxiliary plane H. The projected tilt edges H' can be represented by vectors or tilt edge vectors.

Für die Berechnung des Schwerpunktvektors S

Figure imgb0002
und/oder der Kippkanten K greift die Steuereinheit 10 auf Maschinendaten wie z.B. Konstanten, Bauteilmassen oder geometrische Daten von Bauteilen der Arbeitsmaschine zu, die auf einem Speicher oder einer Datenbank 14 hinterlegt sind. Diese(r) kann sich innerhalb oder außerhalb der Arbeitsmaschine befinden oder Teil der Steuereinheit 10 sein.For calculating the center of gravity vector S
Figure imgb0002
and/or the tilting edges K, the control unit 10 accesses machine data such as constants, component masses or geometric data of components of the work machine, which are stored in a memory or a database 14. This can be located inside or outside the work machine or be part of the control unit 10.

In der in Fig. 2 gezeigten Situation befindet sich der Schwerpunkt des betrachteten Systems außerhalb der Kippkanten K, was sich dadurch äußert, dass der projizierte (zweidimensionale) Schwerpunktvektor S

Figure imgb0003
eine der projizierten Kippkanten K' schneidet.In the in Fig. 2 In the situation shown, the center of gravity of the system under consideration is outside the tilting edges K, which is reflected in the fact that the projected (two-dimensional) centroid vector S
Figure imgb0003
one of the projected tilting edges K' intersects.

Um diesen Umstand zu quantifizieren, ermittelt die Steuereinheit 10 einen Grenzvektor Q

Figure imgb0004
, der sich vom Ursprungspunkt U des Schwerpunktvektors S
Figure imgb0005
entlang einer durch den projizierten Schwerpunktvektor S
Figure imgb0006
definierten Geraden bis zur projizierten Kippkante K` erstreckt. Der Grenzvektor Q
Figure imgb0007
liegt also ebenfalls innerhalb der gemeinsamen Hilfsebene H und verläuft parallel zum projizierten Schwerpunktvektor S
Figure imgb0008
.In order to quantify this circumstance, the control unit 10 determines a limit vector Q
Figure imgb0004
, which is from the origin point U of the center of mass vector S
Figure imgb0005
along a through the projected center of mass vector S
Figure imgb0006
defined straight line extends to the projected tipping edge K`. The boundary vector Q
Figure imgb0007
also lies within the common auxiliary plane H and runs parallel to the projected center of gravity vector S
Figure imgb0008
.

Die Steuereinheit 10 berechnet nun die Differenz S Q

Figure imgb0009
der Beträge des projizierten Schwerpunktvektors S
Figure imgb0010
und des Grenzvektors Q
Figure imgb0011
. Ist diese Differenz gleich Null, so befindet sich der Schwerpunkt genau auf der Kippkante K`. Hat die Differenz ein negatives Vorzeichen, so befindet sich der Schwerpunkt innerhalb der Kippkanten K`, sodass die Standsicherheit gewährleistet ist. Ein positives Vorzeichen zeigt an, dass sich der Schwerpunkt außerhalb der Kippkanten K` befindet (wie in der Figur 2 zu sehen). In dieser Situation droht ein Kippen der Arbeitsmaschine, was es zu vermeiden giltThe control unit 10 now calculates the difference S Q
Figure imgb0009
the magnitudes of the projected center of gravity vector S
Figure imgb0010
and the boundary vector Q
Figure imgb0011
. If this difference is zero, the center of gravity is exactly on the tipping edge K`. If the difference has a negative sign, the center of gravity is within the tipping edges K`, so that stability is guaranteed. A positive sign indicates that the center of gravity is outside the tilting edges K` (as in the Figure 2 to see). In this situation there is a risk of the machine tipping over, which must be avoided

Die Steuereinheit 10 ist mit einer Anzeigeeinheit 40 verbunden und übermittelt Signale an diese. Hierbei ist es vorstellbar, dass auf der Anzeigeeinheit 40 die relevanten Werte, beispielsweise die berechnete Differenz und/oder einige oder alle der erfassten Messwerte und/oder hiervon abgeleitete Größen, numerisch und/oder grafisch repräsentiert anzeigt werden.The control unit 10 is connected to a display unit 40 and transmits signals to it. It is conceivable that the relevant values, for example the calculated difference and/or some or all of the recorded measured values and/or variables derived therefrom, are displayed numerically and/or graphically on the display unit 40.

Ebenfalls könnte zur einfacheren visuellen Überwachung der Standsicherheit durch den Bediener und für eine bessere Übersichtlichkeit eine grafische Anzeige der relevanten Vektoren erfolgen, beispielsweise in einer schematischen Weise ähnlich zur Figur 2. Auch eine Darstellung des Arbeitsgeräts und/oder Aufbaus 1 in Kombination mit den Kippkanten K, K` und dem ermittelten Schwerpunkt (jeweils auf die Hilfsebene H projiziert und/oder in drei Dimensionen) ist denkbar, sodass der Bediener die geometrischen Zusammenhänge und Abstände auf einen Blick überwachen kann.Likewise, for easier visual monitoring of the stability by the operator and for better clarity, the relevant vectors could be displayed graphically, for example in a schematic manner similar to Figure 2 . A representation of the working device and/or structure 1 in combination with the tilting edges K, K` and the determined center of gravity (each projected onto the auxiliary plane H and/or in three dimensions) is also conceivable, so that the operator can monitor the geometric relationships and distances at a glance.

Um rechtzeitig vor einem potenziell gefährlichen Überfahren des Schwerpunks über eine Kippkante K einzugreifen, kann die Steuereinheit 10 mit mindestens einem Aktuator 30 des Arbeitsgeräts verbunden sein und entsprechende Steuersignale an diesen senden, um die aktuelle Bewegung automatisch zu stoppen oder kontrolliert abzubremsen. Dies kann vollautomatisch erfolgen oder es kann dem Bediener zunächst nur eine Warnung angezeigt werden. Vorzugsweise lassen sich mehrere Aktuatoren 30, beispielsweise der gesamte Aufbau (bzw. Verteilermast bei einer Autobetonpumpe) durch die Steuereinheit 10 steuern.In order to intervene in good time before a potentially dangerous overrun of the center of gravity via a tipping edge K, the control unit 10 can be connected to at least one actuator 30 of the implement and send corresponding control signals to it in order to automatically stop the current movement or brake it in a controlled manner. This can be done fully automatically or initially only a warning can be displayed to the operator. Preferably, several actuators 30, for example the entire structure (or distribution boom in the case of a truck-mounted concrete pump), can be controlled by the control unit 10.

In der Steuereinheit 10 kann ferner ein Planungsmittel 16 in Form eines Softwarebausteins implementiert sein, um beispielsweise für eine gewünschte Zielposition des Aufbaus 1 (z.B. bei einer Autobetonpumpe eine Zielposition der Verteilermastspitze) eine erforderliche Mindestabstützgeometrie bzw. sichere Kippkante zu errechnen.In the control unit 10, a planning means 16 can also be implemented in the form of a software module in order, for example, to calculate a required minimum support geometry or safe tipping edge for a desired target position of the structure 1 (e.g. in the case of a truck-mounted concrete pump, a target position of the distribution boom tip).

Bei der Arbeitsmaschine kann es sich um eine Autobetonpumpe mit einem auf einem Unterwagen drehbar gelagerten Verteilermast 1 handeln. Der Mast 1 ist insbesondere faltbar ausgebildet und umfasst mehrere gelenkig miteinander verbundene Gelenkarme, die durch entsprechende Aktuatoren (insbesondere Hydraulikzylinder) bewegbar bzw. verschwenkbar sind.The work machine can be a truck-mounted concrete pump with a distribution boom 1 rotatably mounted on an undercarriage. The mast 1 is in particular designed to be foldable and comprises a plurality of articulated arms which are connected to one another in an articulated manner and which can be moved or pivoted by corresponding actuators (in particular hydraulic cylinders).

In der Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verteilermasts 1 einer Autobetonpumpe schematisch in einer Seitenansicht dargestellt, wobei nur die ersten beiden Gelenkarme 3, 4 und der Mastbock 5 gezeigt sind. Der erste Gelenkarm 3 ist über ein erstes Gelenk 2 (sogenanntes A-Gelenk) am Mastbock 5 angelenkt und über einen ersten (nicht dargestellten) Hydraulikzylinder verschwenkbar.In the Figure 3 An exemplary embodiment of a distribution boom 1 of a truck-mounted concrete pump is shown schematically in a side view, with only the first two articulated arms 3, 4 and the mast trestle 5 being shown. The first articulated arm 3 is articulated on the mast frame 5 via a first joint 2 (so-called A-joint) and can be pivoted via a first hydraulic cylinder (not shown).

Der dem erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren zugrunde liegende Schwerpunktvektor S

Figure imgb0012
kann sich auf den Gesamtschwerpunkt der Autobetonpumpe (also Unterwagen und Verteilermast 1 kombiniert) beziehen. Um die Berechnungen und Messtechnik zu vereinfachen, kann aber auch nur der Schwerpunkt des Verteilermasts 1 zugrunde gelegt werden.The center of gravity vector on which the monitoring method according to the invention is based S
Figure imgb0012
can refer to the overall center of gravity of the truck-mounted concrete pump (i.e. undercarriage and placing boom 1 combined). In order to simplify the calculations and measurement technology, only the center of gravity of the distribution boom 1 can be used as a basis.

Unter Inkaufnahme von Abstrichen bei der Qualität der Standsicherheitsaussage lässt sich ggf. die ideale Maschinenausstattung mit Messtechnik verringern - bei üblichen Maschinenneigungen und Aushüben etwa fallen Aushubunterschiede der Abstützzylinder in der Regel kaum ins Gewicht.By accepting compromises in the quality of the stability statement, the ideal machine equipment with measurement technology can be reduced if necessary - with normal machine inclinations and excavations, for example, differences in excavation of the support cylinders are usually of little importance.

So kann es beispielsweise für die Überwachung der Standsicherheit einer Autobetonpumpe ausreichen, den Anstellwinkel α 1 eines ersten Gelenkarms 3 des Verteilermasts 1 zu manipulieren, um bei ansonsten beliebiger Verteilermaststellung den Schwerpunkt des Verteilermasts 1 innerhalb üblicher Kippkanten K zu halten. Reduziert auf den Anstellwinkel α 1 des ersten Verteilermastgelenks 2 (sogenanntes A-Gelenk) als Steuergröße ergibt sich der mathematische Zusammenhang zur Standsicherheitsaussage im Sinne der vorliegenden Erfindung gemäß folgender Gleichung: cos α 1 = 1 S Q l Arm 1 ,

Figure imgb0013
wobei l Arm1 die Länge des ersten Gelenkarms 3 des Verteilermasts 1 bezeichnet.For example, for monitoring the stability of a truck-mounted concrete pump, it may be sufficient to manipulate the angle of attack α 1 of a first articulated arm 3 of the placing boom 1 in order to keep the center of gravity of the placing boom 1 within the usual tilting edges K in any otherwise arbitrary position of the placing boom. Reduced to the angle of attack α 1 of the first distribution boom joint 2 (so-called A-joint) as a control variable, the mathematical connection to the stability statement in the sense of the present invention results according to the following equation: cos α 1 = 1 S Q l poor 1 ,
Figure imgb0013
where l arm 1 denotes the length of the first articulated arm 3 of the distribution boom 1.

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

1  Aufbau (Verteilermast)
2  Erstes Gelenk (A-Gelenk)
3  Erster Gelenkarm
4  Zweiter Gelenkarm
5  Mastbock
10  Steuereinheit
12  Sensor
14  Datenbank / Speicher
16  Planungsmittel
20  Stützfuß
30  Aktuator
40  Anzeigeeinheit
α 1  Anstellwinkel
H  Hilfsebene
K  Kippkante
K'  Projizierte Kippkante
l Arm1  Länge des ersten Gelenkarms
Q

Figure imgb0014
  Grenzvektor
S
Figure imgb0015
  Dreidimensionaler Schwerpunktvektor
S
Figure imgb0016
  Projizierter Schwerpunktvektor
U  Ursprungspunkt1 structure (distribution boom)
2 First joint (A joint)
3 First articulated arm
4 Second articulated arm
5 masthead
10 control unit
12 sensors
14 Database/Storage
16 planning tools
20 support feet
30 actuator
40 display unit
α 1 angle of attack
H auxiliary level
K tipping edge
K' Projected tipping edge
l Arm 1 Length of the first articulated arm
Q
Figure imgb0014
Border vector
S
Figure imgb0015
Three-dimensional center of gravity vector
S
Figure imgb0016
Projected center of mass vector
U origin point

Claims (15)

Verfahren zur Überwachung der Standsicherheit einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer Autobetonpumpe, wobei die Arbeitsmaschine einen Unterwagen, einen auf dem Unterwagen drehbar gelagerten Aufbau (1) sowie eine verstellbare Abstützung zum Abstützen der Arbeitsmaschine umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass - ein aktueller dreidimensionaler Schwerpunktvektor (5) basierend auf mindestens einer gemessenen aktuellen Stellung der Arbeitsmaschine ermittelt und auf eine Hilfsebene (H) projiziert wird, - eine aktuelle, durch die Abstützung definierte Kippkante (K) der Arbeitsmaschine auf die Hilfsebene (H) projiziert wird, - ein sich parallel zum projizierten Schwerpunktvektor ( S
Figure imgb0017
) von dessen Ursprung zur projizierten Kippkante (K`) erstreckender Grenzvektor ( Q
Figure imgb0018
) ermittelt wird,
- eine Differenz des projizierten Schwerpunktvektors ( S
Figure imgb0019
) und des Grenzvektors ( Q
Figure imgb0020
) berechnet wird und
- basierend auf der berechneten Differenz automatisch eine Aktion durchgeführt wird, insbesondere wenigstens ein Antrieb der Arbeitsmaschine angesteuert und/oder ein Signal ausgegeben wird.
Method for monitoring the stability of a work machine, in particular a truck-mounted concrete pump, wherein the work machine comprises an undercarriage, a structure (1) rotatably mounted on the undercarriage and an adjustable support for supporting the work machine,
characterized in that - a current three-dimensional center of gravity vector (5) is determined based on at least one measured current position of the work machine and projected onto an auxiliary plane (H), - a current tilting edge (K) of the working machine, defined by the support, is projected onto the auxiliary plane (H), - a parallel to the projected center of gravity vector ( S
Figure imgb0017
) boundary vector ( Q
Figure imgb0018
) is determined,
- a difference in the projected center of gravity vector ( S
Figure imgb0019
) and the limit vector ( Q
Figure imgb0020
) is calculated and
- an action is automatically carried out based on the calculated difference, in particular at least one drive of the work machine is activated and/or a signal is output.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ermittlung des Schwerpunktvektors ( S
Figure imgb0021
, S
Figure imgb0022
) und/oder des Grenzvektors ( Q
Figure imgb0023
) während des Betriebs der Arbeitsmaschine in regelmäßigen Zeitabständen erfolgt.
Method according to claim 1, wherein the determination of the center of gravity vector ( S
Figure imgb0021
, S
Figure imgb0022
) and/or the boundary vector ( Q
Figure imgb0023
) takes place at regular intervals during operation of the machine.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ermittlung des Schwerpunktvektors ( S , S
Figure imgb0024
) und/oder des Grenzvektors ( Q
Figure imgb0025
) während des Betriebs der Arbeitsmaschine in Reaktion auf eine Bewegung der Arbeitsmaschine, insbesondere eine Bewegung der Abstützung und/oder des Aufbaus (1), erfolgt.
Method according to claim 1 or 2, wherein the determination of the center of gravity vector ( S , S
Figure imgb0024
) and/or the boundary vector ( Q
Figure imgb0025
) occurs during operation of the work machine in response to a movement of the work machine, in particular a movement of the support and / or the structure (1).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hilfsebene (H) horizontal orientiert oder in ihrer Orientierung festlegbar ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the auxiliary plane (H) is oriented horizontally or its orientation can be fixed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der aktuelle dreidimensionale Schwerpunktvektor ( S
Figure imgb0026
) auf den Gesamtschwerpunkt der Arbeitsmaschine, auf den Gesamtschwerpunkt des Aufbaus (1) oder auf einen Schwerpunkt eines Teils des Aufbaus (1), insbesondere eines ersten Gelenkarms (3) des Aufbaus (1), bezieht.
Method according to one of the preceding claims, wherein the current three-dimensional center of gravity vector ( S
Figure imgb0026
) refers to the overall center of gravity of the work machine, to the overall center of gravity of the structure (1) or to a center of gravity of a part of the structure (1), in particular a first articulated arm (3) of the structure (1).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Ermittlung des aktuellen dreidimensionalen Schwerpunktvektors ( S
Figure imgb0027
) eine oder mehrere der folgenden Größen erfasst, insbesondere mittels jeweils mindestens eines Sensors (12) gemessen, wird: - eine Neigung der Arbeitsmaschine, insbesondere des Unterwagens, - ein Drehwinkel des Aufbaus (1) relativ zum Unterwagen, - ein Schwenkwinkel eines schwenkbar gelagerten Teils des Aufbaus (1), - eine Ausschublänge eines teleskopierbaren Teils des Aufbaus (1), - ein Druck in einem Hydraulikkreis oder Hydraulikantrieb, insbesondere in einem Hydraulikzylinder, mittels welchem sich ein erster Gelenkarm (3) des Aufbaus (1) verschwenken lässt, - eine Windstärke und/oder Windrichtung.
Method according to one of the preceding claims, wherein to determine the current three-dimensional center of gravity vector ( S
Figure imgb0027
) one or more of the following variables are detected, in particular measured using at least one sensor (12): - an inclination of the working machine, especially the undercarriage, - an angle of rotation of the body (1) relative to the undercarriage, - a pivot angle of a pivotally mounted part of the structure (1), - an extension length of a telescopic part of the structure (1), - a pressure in a hydraulic circuit or hydraulic drive, in particular in a hydraulic cylinder, by means of which a first articulated arm (3) of the structure (1) can be pivoted, - a wind strength and/or wind direction.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zur Ermittlung des aktuellen dreidimensionalen Schwerpunktvektors ( S
Figure imgb0028
) zusätzlich gespeicherte Informationen der Arbeitsmaschine, insbesondere geometrische Daten betreffend mindestens ein Bauteil des Unterwagens und/oder des Aufbaus (1) und/oder der Abstützung, herangezogen werden.
Method according to the preceding claim, wherein to determine the current three-dimensional center of gravity vector ( S
Figure imgb0028
) additional stored information of the work machine, in particular geometric data relating to at least one component of the undercarriage and/or the structure (1) and/or the support.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ermittlung des aktuellen dreidimensionalen Schwerpunktvektors ( S
Figure imgb0029
) und/oder die Ermittlung der aktuellen Kippkante (K) ausschließlich auf gemessenen Größen beruht, die durch eine Wegmessung oder eine Winkelmessung erhalten werden.
Method according to one of the preceding claims, wherein the determination of the current three-dimensional center of gravity vector ( S
Figure imgb0029
) and/or the determination of the current tipping edge (K) is based exclusively on measured variables that are obtained through a distance measurement or an angle measurement.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Planungsmodus eine gewünschte Stellung der Arbeitsmaschine, insbesondere des Aufbaus (1), festgelegt wird, insbesondere durch eine Eingabe über ein Eingabemittel, für die gewünschte Stellung ein zukünftiger dreidimensionaler Schwerpunktvektor ( S
Figure imgb0030
) berechnet und auf die Hilfsebene (H) projiziert wird und basierend darauf eine sichere Abstützposition oder Kippkante (K) ermittelt wird, deren Projektion auf die Hilfsebene (H) eine Differenz der Beträge von projiziertem Schwerpunktvektor ( S
Figure imgb0031
) und Grenzvektor ( Q
Figure imgb0032
) ergibt, die einem Wert von Null oder einem definierten und insbesondere festlegbaren negativen Wert entspricht.
Method according to one of the preceding claims, wherein in a planning mode a desired position of the work machine, in particular of the structure (1), is determined, in particular by input via an input means, for the desired position a future three-dimensional center of gravity vector ( S
Figure imgb0030
) is calculated and projected onto the auxiliary plane (H) and based on this a safe support position or tipping edge (K) is determined, the projection of which onto the auxiliary plane (H) results in a difference in the amounts of the projected center of gravity vector ( S
Figure imgb0031
) and boundary vector ( Q
Figure imgb0032
) which corresponds to a value of zero or a defined and in particular definable negative value.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abstützung mindestens drei Stützfüße (20) umfasst, wobei die Stützfüße (20) vorzugsweise in einer zur Drehachse des Aufbaus (1) parallelen Richtung ein- und ausfahrbar sind und/oder wobei vorzugsweise zumindest zwei Stützfüße (20) jeweils an einem schwenkbar und/oder teleskopierbar am Unterwagen gelagerten Stützbein angeordnet sind.Method according to one of the preceding claims, wherein the support comprises at least three support feet (20), wherein the support feet (20) can preferably be extended and retracted in a direction parallel to the axis of rotation of the structure (1) and/or wherein preferably at least two support feet ( 20) are each arranged on a support leg which is pivotably and/or telescopically mounted on the undercarriage. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zur Ermittlung der aktuellen Kippkante (K) eine oder mehrere der folgenden Größen erfasst, insbesondere mittels jeweils mindestens eines Sensors (12) gemessen, wird: - eine Ausschublänge eines Stützfußes (20) in einer zur Drehachse des Aufbaus (1) parallelen Richtung, - eine Ausschublänge eines teleskopierbaren Stützbeins, - ein Schwenkwinkel eines schwenkbar am Unterwagen gelagerten Stützbeins. Method according to the preceding claim, wherein in order to determine the current tipping edge (K), one or more of the following variables are recorded, in particular measured using at least one sensor (12): - an extension length of a support foot (20) in a direction parallel to the axis of rotation of the structure (1), - an extension length of a telescopic support leg, - a swivel angle of a support leg pivotally mounted on the undercarriage. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine aktuelle Bewegung des Aufbaus (1) automatisch gebremst oder gestoppt wird und/oder ein Warnsignal ausgegeben wird, sobald die berechnete Differenz des projizierten Schwerpunktvektors ( S
Figure imgb0033
) und des Grenzvektors ( Q
Figure imgb0034
) einem Wert von Null oder einem definierten und insbesondere festlegbaren Wert entspricht.
Method according to one of the preceding claims, wherein a current movement of the structure (1) is automatically braked or stopped and/or a warning signal is issued as soon as the calculated difference in the projected center of gravity vector ( S
Figure imgb0033
) and the limit vector ( Q
Figure imgb0034
) corresponds to a value of zero or a defined and, in particular, definable value.
Arbeitsmaschine mit einer Steuereinheit (10), welche eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen, wobei die Arbeitsmaschine vorzugsweise mindestens einen Sensor (12) umfasst, der mit der Steuereinheit (10) in kommunikativer Verbindung steht.Work machine with a control unit (10) which is set up to carry out the method according to one of the preceding claims, wherein the work machine preferably comprises at least one sensor (12) which is in communicative connection with the control unit (10). Arbeitsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei es sich bei dieser um eine Autobetonpumpe mit einem auf dem Unterwagen drehbar gelagerten Betonverteilermast handelt.Work machine according to the preceding claim, which is a truck-mounted concrete pump with a concrete distribution boom rotatably mounted on the undercarriage. Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinheit (10) einer Arbeitsmaschine diese veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.Computer program product comprising commands which, when the program is executed by a control unit (10) of a work machine, cause it to carry out the method according to one of claims 1 to 12.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002075076A2 (en) * 2001-03-02 2002-09-26 Putzmeister Aktiengesellschaft Mobile working machine provided with stability monitoring
EP2113481A1 (en) * 2008-04-30 2009-11-04 Liebherr-Werk Ehingen GmbH Mobile crane with crane monitoring system
WO2020104282A1 (en) * 2018-11-21 2020-05-28 Liebherr-Werk Biberach Gmbh Crane and method for monitoring the operation of such a crane
CN113353823A (en) * 2021-06-18 2021-09-07 安徽柳工起重机有限公司 Crane control method based on crane performance table database
CN113608464A (en) * 2021-07-21 2021-11-05 徐州徐工施维英机械有限公司 Overturn-preventing safety control method, device and system for pump truck

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019105814A1 (en) 2019-03-07 2020-09-10 Liebherr-Mischtechnik Gmbh Articulated arm control of a concrete pump
CN111761574B (en) 2020-05-28 2022-08-02 中联重科股份有限公司 Method and device for judging safety of operation capable of being performed by arm support and engineering machinery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002075076A2 (en) * 2001-03-02 2002-09-26 Putzmeister Aktiengesellschaft Mobile working machine provided with stability monitoring
EP2113481A1 (en) * 2008-04-30 2009-11-04 Liebherr-Werk Ehingen GmbH Mobile crane with crane monitoring system
WO2020104282A1 (en) * 2018-11-21 2020-05-28 Liebherr-Werk Biberach Gmbh Crane and method for monitoring the operation of such a crane
CN113353823A (en) * 2021-06-18 2021-09-07 安徽柳工起重机有限公司 Crane control method based on crane performance table database
CN113608464A (en) * 2021-07-21 2021-11-05 徐州徐工施维英机械有限公司 Overturn-preventing safety control method, device and system for pump truck

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