WO2017178413A1 - ELEKTROHYDRAULISCHER STEUERKREIS FÜR EINEN GROßMANIPULATOR - Google Patents

ELEKTROHYDRAULISCHER STEUERKREIS FÜR EINEN GROßMANIPULATOR Download PDF

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WO2017178413A1
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WO
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emergency
control circuit
valve
proportional valve
drive unit
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PCT/EP2017/058510
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Reiner VIERKOTTEN
Johannes HENIKL
Andreas Lehmann
Peter Przebinda
Karl-Heinz Schwedhelm
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Schwing Gmbh
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    • F15B2211/875—Control measures for coping with failures
    • F15B2211/8757—Control measures for coping with failures using redundant components or assemblies

Definitions

  • the invention relates to an electrohydraulic control circuit for controlling a hydraulically actuated drive unit, by means of which a mast segment of a manipulator, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, is adjustable with respect to its orientation, with an electrically controlled proportional valve, which with hydraulic working lines of the drive unit to whose control is connected in normal operation, wherein the proportional valve is connected to a pressure supply line, wherein for emergency operation, an emergency valve is connected to the hydraulic working lines of the drive unit to its control in emergency operation, and wherein the proportional valve (28) and the emergency valve (36) directly on the associated, to be controlled drive unit (2, 2a, 2b, 2c, 2d) are arranged.
  • the invention relates to a manipulator, in particular large manipulator for truck-mounted concrete pumps, with such a control circuit.
  • Such an electro-hydraulic control circuit is known from WO 2014/165888 A1. This document does not disclose any possibility of reliably addressing the emergency valves in the event of failure of the electronics or the hydraulics for normal operation, so that the manipulator can not be controlled via the emergency valves for salvage or repair.
  • a common return line is disclosed for normal operation and emergency operation. In the event of a leak in this return line, emergency operation would not be possible.
  • an emergency operation is also not possible if the pressure supply unit, which with the pressure supply line is connected, fails.
  • a disadvantage of the disclosed control circuit is also that a separate control oil circuit is provided for opening / closing the hydraulically releasable check valves and for supplying the hydraulically piloted proportional valve. As a result, a further pressure supply line and tank line for this control oil circuit is required.
  • the object of the invention is therefore to provide a control circuit and a manipulator which overcomes the disadvantages described and allows safe emergency operation in case of failure of the regular control circuit components. This object is achieved by an electro-hydraulic control circuit according to claim 1 or claim 18 or claim 19, and by a manipulator according to claim 34.
  • the emergency valve in emergency operation, is controlled via an emergency operation unit.
  • an emergency operation unit in emergency operation, the emergency valve is controlled via an emergency operation unit.
  • the emergency valve is electrically controlled via an emergency operation unit in emergency operation. As a result, a reliable control in emergency operation is possible.
  • an advantageous embodiment provides that the proportional valve and the emergency valve are arranged directly on the associated, to be controlled drive unit.
  • the resulting relatively short hydraulic connecting lines lead to a more sensitive control of the drive units.
  • the proportional valves are connected via relatively long hydraulic lines to the drive units. Because in this arrangement hose breaks or the like can not be ruled out, usually lowering brake valves are arranged on the drive units Prevent dropping of the large manipulator in case of damage.
  • An advantageous embodiment provides that the emergency operation unit connected to the power supply and the emergency valve, preferably wired, is. This ensures that the manipulator can be reliably controlled in emergency mode via simple, preferably electrical connections, for example without the availability of the customary wireless radio remote control for controlling the proportional valves for normal operation or an electronic mast control.
  • a particularly advantageous embodiment provides for the emergency operation unit connected via a movable cable to the power supply and the emergency valve, preferably wired, is. In this way, the operator can move away from the machine with the emergency operation unit to see the position of the mast during the emergency operation. As a result, safe control of the articulated mast is guaranteed even in emergency operation.
  • the power supply provides a constant voltage and the emergency valve is controlled with this constant voltage. This ensures in a simple manner that in emergency operation, the manipulator can be operated with a simple, not necessarily regulated power supply in emergency mode.
  • An advantageous embodiment provides that the emergency operation unit is activated for emergency operation with a key switch, so that unintentional or unauthorized activation of the emergency operation is not possible.
  • switches and / or buttons are arranged, with which the emergency valve can be acted upon by actuation of the switch and / or button with voltage to move the associated drive unit. This allows a simple, robust control of the drive units even in emergency operation.
  • the proportional valve can be controlled by a stepper motor. This allows a safe electro-hydraulic control circuit to be realized, which ensures excellent response of the mast segments.
  • a stepper motor controllable proportional valves are significantly lighter and smaller than similarly powerful valves with proportional solenoids, which allows a significant weight savings and a reduction in the required space.
  • the proportional valve with stepper motor is not a hydraulically pilot-controlled valve, this embodiment eliminates the need for a separate control oil circuit, thus reducing the number of hydraulic lines on the mast segments, which also results in a significant weight saving.
  • the stepping motor of the proportional valve can be controlled via a BUS data connection. This significantly reduces weight compared to a hydraulic pilot control of the valve. This is of particular interest, since this makes the constant desire for a greater range of large manipulators possible.
  • a local control device is set up on the drive unit in order to receive BUS data signals and to control the stepping motor of the proportional valve.
  • the stepper motor can be controlled particularly precisely and quickly by precise specification of the setting steps.
  • Another advantage of the local control device is that information can be processed locally and therefore the The number of electrical lines on the articulated mast and the utilization of the CAN bus system can be reduced to a minimum.
  • a power supply of the outputs of the local control device (ECU) is switched off when switching to emergency operation. This guarantees that the (safety-relevant) valves controlled by the local control device are put into a safe state.
  • ECU local control unit
  • at least one first power supply supplies the local control unit (ECU), more precisely the arithmetic units thereof, and at least one second power supply supplies the outputs to the local control unit (ECU).
  • ECU the outputs of the local control device (ECU), which may be connected to safety-related valves, switch off independently of the arithmetic units of the local control device (ECU).
  • a particularly advantageous embodiment provides that when switching to emergency operation, the first power supply is interrupted and / or the second power supply remains activated.
  • the interruption of the first power supply leads to a shutdown of the control device (ECU), so that thereby caused errors are bypassed.
  • the activation of the second power supply makes it possible to control the drive units further.
  • the emergency valve is automatically actuated at periodic intervals. This can happen, for example, when the control circuit or the manipulator are put into operation and the mast for example, is still in an edition. With this automatic actuation of the valves can be ensured that they do not jam even by prolonged non-use.
  • the control device additionally has a control output for the emergency valve, which is preferably separated from the second voltage supply via a diode circuit.
  • One embodiment of the invention provides that the proportional valve and / or a switching valve and / or at least one non-return valve switch to a safe state when the power supply fails, in particular when the power supplies are removed. In this way it can be ensured that the manipulator does not move when the power supply is lost and remains in the current position.
  • the emergency valve is connected to a further return line, while the proportional valve is connected to another, regular return line.
  • This allows the drive unit via the emergency valve control, even if the regular return line has a fault or a leak.
  • the return of the hydraulic oil to the tank via separate return lines makes the control circuit less error-prone.
  • the further pressure supply line is connected to an emergency pressure supply unit, while the other pressure supply line is connected to another pressure supply unit.
  • the drive unit can safely drive in emergency operation, even if the regular pressure supply unit fails.
  • the use of a separate emergency pressure unit makes the control circuit more forgiving.
  • an advantageous embodiment provides that the proportional valve and the emergency valve are arranged directly on the associated, to be controlled drive unit.
  • the resulting relatively short hydraulic connecting lines lead to a more sensitive control of the drive units.
  • the proportional valves are connected via relatively long hydraulic lines to the drive units. Because in this arrangement hose breaks or the like can not be ruled out, usually lowering brake valves are arranged on the drive units which prevent a fall of the large manipulator in case of damage.
  • lowering brake valves must first be pressed in prior art machines by the hydraulic pressure before a reaction of the drive unit can take place, in conjunction with the long hydraulic lines or hoses this leads to a greatly delayed response of the drive units.
  • the hydraulic hose between the proportional valve and the drive unit can be omitted and the lowering brake valves can be replaced by check valves with a comparatively faster Auf Kunststoff , whereby the reaction of the drive unit is further improved to control commands of the proportional valve.
  • the proportional valve can be controlled by a stepper motor. This allows a safe electro-hydraulic control circuit to be realized, which ensures excellent response of the mast segments.
  • the stepping motor of the proportional valve can be controlled via a BUS data connection. This significantly reduces weight compared to a hydraulic pilot control of the valve. This is of particular interest, since this makes the constant desire for a greater range of large manipulators possible.
  • a local control device can be set up on the drive unit in order to receive BUS data signals and to control the stepping motor of the proportional valve.
  • the stepper motor can be controlled particularly precisely and quickly by precise specification of the setting steps.
  • Advantage of the local control device is also that information can be processed locally and therefore the number of electrical lines on the articulated mast and the utilization of the CAN bus system can be reduced to a minimum.
  • a power supply of the outputs of the local control device is switched off when switching to emergency operation. This guarantees that the (safety-relevant) valves controlled by the local control device are put into a safe state.
  • ECU local control unit
  • at least one first power supply supplies the local control unit (ECU), more precisely the arithmetic units thereof, and at least one second power supply supplies the outputs to the local control unit (ECU).
  • ECU the outputs of the local control device (ECU), which may be connected to safety-related valves, switch off independently of the arithmetic units of the local control device (ECU).
  • a safe state of the system can be ensured in the event of an error, whereby data can still be processed by the arithmetic units of the local control device (ECU) For example, to allow querying of locally connected sensors and the transmission of measured values to a central controller.
  • a particularly advantageous embodiment provides that when switching to emergency operation, the first power supply is interrupted and / or the second power supply remains activated.
  • the interruption of the first power supply leads to a shutdown of the control device (ECU), so that thereby caused errors are bypassed.
  • the activation of the second power supply makes it possible to control the drive units further.
  • it may also be advantageous not to interrupt the first power supply so that the sensors connected to the control device (ECU) continue to provide information and the control device (ECU) logs these.
  • an advantageous embodiment provides that the emergency pressure supply unit is set up in normal operation for the pressure supply of another pressure receiver used in normal operation.
  • This may be, for example, a water pump for a high-pressure cleaner, since this unit is usually not used in emergency mode and is therefore available for the drive in emergency mode. This multiple use in both normal and emergency mode saves weight and reduces the number of required components.
  • the emergency pressure supply unit is set up in normal operation for the pressure supply of a stirrer.
  • the agitator is driven in normal operation by a hydraulic motor and stirs the liquid concrete in the hopper of a concrete pump, so that the concrete after filling by a Truck mixer not solidified in the task chter and the suction openings of the delivery cylinder can be fed better.
  • the emergency pressure unit is simply switched.
  • One embodiment of the invention provides that the proportional valve and / or a switching valve and / or at least one non-return valve switch to a safe state when the power supply fails, in particular when the power supplies are removed.
  • the emergency valve is automatically actuated at periodic intervals. This can for example be done when the control circuit or the manipulator are put into operation and the mast, for example, is still in an edition. With this automatic actuation of the valves can be ensured that they do not jam even by prolonged non-use.
  • the control device additionally has a control output for the emergency valve, which is preferably separated from the second voltage supply via a diode circuit.
  • the subject of the invention is a manipulator, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, with a folding articulated mast, which has a pivotable about a vertical axis turntable and a plurality of mast segments, wherein the mast segments at articulated joints each about bending axes relative to an adjacent mast segment or the turntable by means of each a drive unit are limited pivotally, wherein an electro-hydraulic control circuit, as above and below described, is provided for controlling the drive unit.
  • a manipulator with such a control circuit enables safe emergency operation in case of failure of the regular control circuit components.
  • an advantageous embodiment of this manipulator provides that the proportional valve is arranged directly on an associated, to be controlled drive unit, that is at the mounting location of the drive unit. Due to the particularly small size and low weight of the proportional valve according to the invention, this is particularly suitable for a decentralized hydraulic control circuit.
  • the proportional valve can be arranged on the drive unit to be controlled such that the proportional valve changes its position relative to the turntable or the concrete pump together with the drive unit on the mast segment of the articulated mast. Thanks to the direct arrangement of the proportional valve on the associated drive unit to be controlled, the length of the working lines can be significantly reduced, whereby the response of the manipulator is improved and it can be moved more agile and dynamic.
  • Figures 1 and 2 a hydraulic control circuit according to the
  • FIG. 3 circuit diagram of a control circuit
  • Figure 4 inventive manipulator an electro-hydraulic control circuit according to the invention with emergency operation unit.
  • FIG. 1 shows an electrohydraulic control circuit 1 according to the invention for actuating hydraulically actuated drive units, with a total of five drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d for driving the mast segments 3, 3a, 3b, 3c, 3d (FIG. 4) in FIG. are shown.
  • the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d permit an adjustment of the mast segments 3, 3a, 3b, 3c, 3d (FIG. 4) of the manipulator 4 (FIG. 4) with regard to their orientation.
  • the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d can be driven in normal operation by means of a first hydraulic pressure supply unit 5, this operating state being shown in FIG.
  • the first pressure supply unit 5 supplies the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d via the pressure supply (P1) 24 with hydraulic pressure to drive the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d.
  • the first pressure supply (P1) 24 is shown in dashed lines in Figure 1, while the first return (T1) 25 is shown in phantom.
  • the hydraulic oil delivered by the first pressure supply unit 5 is conveyed via the first pressure supply (P1) 24 via the main valve 18 to the individual mast segments 3, 3a, 3b, 3c, 3d (FIG. 4) or the drive units 2, 2a, 2b arranged there , 2c, 2d distributed.
  • the first return line (T1) 25 leads the hydraulic oil from the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d back into the tank 23, from where the hydraulic oil for the renewed delivery through the hydraulic pump line 22 is available.
  • the hydraulic pump line 22 comprises, in addition to the first pressure supply unit 5, further pressure supply units 6, 8.
  • the second pressure supply unit 6 is connected in its first operating state for charging a hydraulic accumulator 7.
  • the individual drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d are assigned their own proportional valves 28 (FIG. 3), which are arranged parallel to one another on the first pressure supply (P1) 24 and on the first return (T1) 25.
  • the proportional valve 28 (FIG. 3) can be controlled by a stepping motor 31 (FIG. 3).
  • the associated drive unit 2, 2 a, 2 b, 2 c, 2 d in particular the hydraulic cylinder, can be displaced by the proportional valve 28 (FIG. 3) serving for the drive unit 2, 2 a, 2b, 2c, 2d associated working lines 29, 30 (Fig. 3) subjected to a pressure difference.
  • the working lines 29, 30 (FIG. 3) are optionally connected in each case to a first pressure supply (P1) 24 or a first return (T1) 25 through the proportional valve 28 (FIG. 3).
  • FIG. 1 also shows an emergency stop circuit with emergency stop valve 21 through which the hydraulic oil delivered by the pressure supply units 5, 6 can simply run back into the tank 23 in the event of an emergency.
  • the emergency stop valve 21 is switched, for example, when one of the emergency stop button 51 (FIG. 5) is actuated.
  • the second pressure supply unit 6 has a downstream changeover 19 for its second operating state, via which the delivered hydraulic oil can be switched from the hydraulic accumulator 7 of a piston pump away to the first pressure supply (P1) 24. With the switching of the second pressure supply unit 6 to the first pressure supply (P1) 24, the delivery volume can be increased such that the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d the mast segments 3, 3a, 3b, 3c, 3d (Fig.
  • the connection of the second pressure supply unit 6 makes sense in order to be able to pivot the manipulator 4 (FIG. 4) in the region of the maximum possible speed.
  • the emergency pressure supply unit 8 also has a downstream changeover 20, whereby in the emergency mode the pumped hydraulic oil can be switched away from the agitator 9, as a possible pressure receiver in normal operation, to the emergency circuit (P2, T2) 26, 27.
  • This emergency circuit 26, 27 allows a process of the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d in the event of failure of the regular pressure supply (P1, T1) 24, 25.
  • the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d, in particular their hydraulic cylinder can be moved in emergency mode by the separate pressure supply (P2) 26 and the separate return (T2) 27, the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d subjected to a pressure difference.
  • the working lines 29, 30 are optionally connected respectively to the second pressure supply (P2) 26 or a second return (T2) 27 from the control valve 36 for emergency operation.
  • the pressure is supplied to the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d by the emergency pressure supply unit 8 via the separate pressure supply (P2) 26 and the separate return (T2) 27, so that in case of leakage of the pressure supply (P1) 24 or the return (T1) 25, but also in case of failure of the first pressure supply unit 5, further control of the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d possible is.
  • the articulated mast 10 (FIG. 4) can still be moved in order, for example, to retract the articulated mast 10 (FIG. 4) and if necessary to remove the residual concrete from the Pump out the concrete pump and the delivery pipes.
  • FIG. 2 shows the electrohydraulic control circuit 1 from FIG. 1 in the emergency operating state.
  • the emergency pressure supply unit 8 is connected via the switching 20 of the separate pressure supply (P2) 26, which is shown in dashed lines, and supplies the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d with hydraulic pressure and thus drives the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d on.
  • the return of the hydraulic oil passes through the second return line (T2) 27, which is shown in phantom.
  • a power supply to an emergency operation unit 56 (Fig. 5) is activated by means of a key switch 53 (Fig. 5) via a switch 55 (Fig. 5) to be electrically driven, for example.
  • the emergency operation unit 56 is connected via the switch 55 with a simple voltage source, for example, the on-board battery 54 of the manipulator, which provides a constant voltage (Fig. 5) and has simple buttons and / or switches, with which on the one hand to be controlled articulated 13, 13a, 13b, 13c, 13d (FIG. 4) or slewing gear 12 (FIG. 4) of the articulated mast 10 (FIG. 4) and, secondly, the travel direction for the selected articulated joint 13, 13a, 13b, 13c, 13d (FIG. 4) or slewing gear 12 (FIG. 4) or the drive unit 2, 2a, 2b, 2c, 2d (FIGS. 1 to 3).
  • a simple voltage source for example, the on-board battery 54 of the manipulator, which provides a constant voltage (Fig. 5) and has simple buttons and / or switches, with which on the one hand to be controlled articulated 13, 13a, 13b, 13c, 13d (FIG. 4) or slewing gear 12
  • the emergency service unit 56 (FIG. 5) may be hardwired or wired or be connected via a connector, such as option box, with the electrical system.
  • the emergency operation unit 56 (FIG. 5) is connected to the machine via a long cable 57 (FIG. 5) so that the user with the emergency operation unit 56 (FIG. 5) can move away from the manipulator and track the articulated mast movements without doing so to be dependent on the help of others.
  • the emergency operating unit 56 (FIG. 5) from a switching device mounted on the machine with a radio receiver, which may also be u.U. by another simple separate radio remote control or by the normal control in emergency mode. uncoupled radio remote control 15 ( Figures 4 and 5).
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an electrohydraulic control circuit 1 for actuating a hydraulically actuated drive unit 2, by means of which a mast segment 3, 3a, 3b, 3c, 3d (FIG. 4) of a manipulator, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, can be adjusted in terms of its orientation is, with an electrically controlled proportional valve 28 which is connected to the hydraulic working lines 29, 30 of the drive unit 2 to its control.
  • the proportional valve 28 can be controlled by a stepper motor 31, wherein the proportional valve 28 includes a valve piston and a return spring.
  • a monitoring unit for monitoring the steps performed by the stepping motor 31 is provided.
  • a memory is additionally provided for the storage of the positioning steps of the stepping motor 31.
  • the control by means of stepper motor 31 allows a very precise adjustment of the proportional valve 28, regardless of the flow forces that occur, which allows a particularly accurate control of the drive unit 2.
  • the electrically controlled proportional valve 28 is further recognizable, with which the drive unit 2, in particular the hydraulic cylinder, can be moved by the Proportional valve 28, the power unit 2 associated working lines 29, 30 is acted upon by a pressure difference.
  • the working lines 29, 30 are optionally each connected to a first pressure supply (P1) 24 or a first return (T1) 25 through the proportional valve 28.
  • the local electronic control unit (ECU) monitors the state of the local system via sensors connected thereto (eg the pressure sensors 32a, 32b), enables the implementation of complex algorithms, provides an interface for external communication, in particular to a central control unit 52 via a bus system (FIG. preferably CAN).
  • the connection of the sensors can be done either analog or via another local bus system (in particular CAN).
  • the local processing of the sensor data has the advantage that thereby the electrical connection lines to a central control unit 52 (Fig. 4 and 5) and the load of the BUS system, the local control unit (ECU) with the central control unit 52 (Fig. 4 and 5) connects, reduces or becomes.
  • a first power supply (U1) supplies the local control device (ECU) and at least one second power supply (U2) supplies the outputs to the local control device (ECU).
  • a first power supply (U1) supplies the local control device (ECU)
  • at least one second power supply (U2) supplies the outputs to the local control device (ECU).
  • the hydraulic oil flow is diverted via the emergency stop valve 21 (Fig. 1 and 2) to the tank 23 (Fig. 1 and 2), also all hydraulic supplies for the operation of the concrete pump are switched off or to the tank 23 ( Figure 1 and 2) diverted.
  • the second power supply (U2) is turned off, so that the outputs of the local control device (ECU) are de-energized, and all valves switch to a safe state, so that no mast movement can take place.
  • the emergency operation unit 56 (Fig. 5) via a switch 55 (Fig. 5) by an on-board battery 54 (Fig. 5) are supplied with voltage.
  • the emergency operation can be activated if one of the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d or the slewing gear 12 (FIG. 4) can not be moved due to a malfunction in normal operation.
  • the key switch 53 (FIG. 5) is switched to the emergency operation, which also has the consequence that the second power supply (U2) is turned off, so that the outputs of the local control device (ECU) are de-energized.
  • one of the pressure supply (P1) 24 associated supply pressure to a working line 29 or 30 of the associated drive unit 2 is switched depending on the position of the proportional valve 28.
  • the check valves 33, 33a perform a load holding function when the control circuit 1 is in an inactive state or a safe state.
  • the check valve 38 also has a safety function, in particular it prevents a pressing of the check valves 33, 33a in the case of a clamping valve piston outside the central position in the proportional valve 28.
  • the check valves 33, 33a and 38 are preferably designed as a hydraulically releasable check valves, which indirectly by means of an electrically controllable switching valve 37 are opened.
  • the electro-hydraulic control circuit 1 in the illustrated embodiment also includes a proportional to the proportional valve 28 in parallel hydraulic emergency circuit for emergency operation. This emergency circuit enables a process of the drive unit 2 in the event of failure of the components (upstream and downstream) associated with the proportional valve 28.
  • Each proportional valve 28 for controlling a drive unit 2, 2a, 2b, 2c, 2d is preferably associated with a separate emergency circuit.
  • the emergency circuit comprises a control valve 36 for controlling the direction of travel of the drive unit 2 in emergency operation and two mutually coupled valves 35, 35a, which are designed as hydraulically releasable check valves or Senkbremsventile 35, 35a in classic circuit.
  • the downstream adjustable flow control valves 34, 34a With the downstream adjustable flow control valves 34, 34a, the travel speed can be set in emergency mode.
  • the working lines 29, 30 are optionally each connected to a second pressure supply (P2) 26 or a second return (T2) 27 of the control valve 36.
  • the pressure supply of the drive unit 2 preferably takes place via the separate pressure supply (P2) 26 and the separate return (T2) 27, so that in the event of a leak in the pressure supply (P1) 24 or the return (T1) 25, control of the drive unit 2 continues is possible.
  • the articulated mast 10 (FIG. 4) can still be moved in order, for example, to retract the articulated mast 10 (FIG. 4) and if necessary to pump out the residual concrete from the concrete pump and the delivery pipes.
  • the local electronic control unit monitors the state and the behavior of the control circuit 1 by means of the available sensors.
  • the local electronic control unit As soon as the local electronic control unit (ECU) detects an error, it automatically switches the control circuit 1 to a safe state. For this purpose, preferably the proportional valve 28 and via the switching valve 37, the check valves 33, 33a, 38, in particular in case of loss of power supply, switched to a safe state.
  • the control of the local electronic control unit (ECU) can take place via a BUS system, which transmits control commands and setpoints, preferably via a user interface, such as via the remote control device 15 (FIG. 4), given by a user and to the central control unit 52 ( Figures 4 and 5) which, possibly processed, pass them on to the local electronic control units (ECU).
  • FIG. 4 Shown schematically in FIG. 4 is a manipulator 4 according to the invention, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, with a foldable articulated mast 10 which has a turntable 12 rotatable about a vertical axis 11 and a plurality of mast segments 3, 3a, 3b, 3c, 3d.
  • the mast segments 3, 3a, 3b, 3c, 3d in the exemplary embodiment, a total of five pieces are at articulated joints 13, 13a, 13b, 13c, 13d respectively about buckling axes relative to an adjacent pole segment 3, 3a, 3b, 3c, 3d or the fifth wheel 12th pivotable.
  • the mast segments 3, 3a, 3b, 3c, 3d in the Articulated joints 13, 13a, 13b, 13c, 13d each have a lifting unit 2, 2a, 2b, 2c, 2d (FIGS. 1 to 3).
  • a central control unit 52 is provided, which indicates a movement command indicating a desired direction of movement and travel speed of the mast top 14 of the articulated mast 10 or of an attached end hose. in drive signals for the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d (Fig. 1 to 3).
  • the control lever 16 on the remote control device 15 which is adjustable in several adjustment directions, can be generated corresponding movement command.
  • control lever 16 is adjusted in a direction of adjustment, and the central control unit 52 receives the generated movement command.
  • the central control unit 52 then converts the drive command into drive signals for the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d (FIGS. 1 to 3). These drive signals are received by the local control unit (ECU) and converted into switching signals for the respective proportional valve 28 (FIG. 3) or its stepping motor 31 (FIG. 3).
  • the desired travel speed is also specified with the travel command.
  • the central control unit 52 switches the further pressure supply unit 6 (FIGS.
  • the control unit can be switched over between a plurality of operating states, wherein the automatic connection of the further pressure supply unit 6 (FIGS. 1 and 2) preferably takes place only in a specific operating state.
  • the user selects this special operating state, in particular during folding and unfolding of the articulated mast 10, in order to be able to optimally utilize the maximum possible or permissible speeds for the drive units 2, 2a, 2b, 2c, 2d (FIGS to save time when building the mast.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulischer Steuerkreis (1) zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d), mittels dessen ein Mastsegment (3, 3a, 3b, 3c, 3d) eines Manipulators (4), insbesondere eines Großmanipulators für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil (28), welches mit hydraulischen Arbeitsleitungen (29, 30) des Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d) zu dessen Ansteuerung im Normalbetrieb verbunden ist, wobei das Proportionalventil (28) mit einer Druckversorgungsleitung (24) und mit einer Rücklaufleitung (25) verbunden ist, wobei für den Notbetrieb ein Notventil (36) mit den hydraulischen Arbeitsleitungen (29, 30) des Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d) zu dessen Ansteuerung im Notbetrieb verbunden ist. Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Steuerkreis sowie einen Manipulator anzugeben, die einen sicheren Notbetrieb beim Ausfall der regulären Steuerkreiskomponenten ermöglichen. Hierzu schlägt die Erfindung vor, dass im Notbetrieb das Notventil (36) über eine Notbedienungseinheit (56) angesteuert wird. Alternativ oder ergänzend hierzu kann das Notventil (36) mit einer weiteren Druckversorgungsleitung (26) verbunden sein, die mit einer Notdruckversorgungseinheit (8) verbunden ist und weiter alternativ oder ergänzend kann das Notventil (36) mit einer weiteren Rücklaufleitung verbunden sein. Außerdem betrifft die Erfindung einen Manipulator (4), insbesondere einen Großmanipulator für Autobetonpumpen.

Description

Elektrohvdraulischer Steuerkreis für einen Großmanipulator Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Steuerkreis zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates, mittels dessen ein Mastsegment eines Manipulators, insbesondere eines Großmanipulators für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil, welches mit hydraulischen Arbeitsleitungen des Antriebsaggregates zu dessen Ansteuerung im Normalbetrieb verbunden ist, wobei das Proportionalventil mit einer Druckversorgungsleitung verbunden ist, wobei für den Notbetrieb ein Notventil mit den hydraulischen Arbeitsleitungen des Antriebsaggregates zu dessen Ansteuerung im Notbetrieb verbunden ist, und wobei das Proportionalventil (28) und das Notventil (36) direkt am zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat (2, 2a, 2b, 2c, 2d) angeordnet sind.
Außerdem betrifft die Erfindung einen Manipulator, insbesondere Großmanipulator für Autobetonpumpen, mit einem solchen Steuerkreis.
Ein solcher elektrohydraulischer Steuerkreis ist aus der WO 2014/165888 A1 bekannt. Diese Schrift offenbart keine Möglichkeit, die Notventile bei einem Ausfall der Elektronik oder der Hydraulik für den Normalbetrieb sicher anzusprechen, so dass der Manipulator nicht über die Notventile für eine Bergung bzw. Reparatur gesteuert werden kann. Zudem ist für den Normalbetrieb und den Notbetrieb eine gemeinsame Rücklaufleitung offenbart. Bei einer Undichtigkeit dieser Rücklaufleitung wäre ein Notbetrieb nicht möglich. Außerdem ist ein Notbetrieb ebenfalls nicht möglich, wenn die Druckversorgungseinheit, welche mit der Druckversorgungsleitung verbunden ist, ausfällt. Nachteilig bei dem offenbarten Steuerkreis ist außerdem, dass ein separater Steuerölkreis zum Öffnen/Schließen der hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventile sowie zur Versorgung des hydraulisch vorgesteuerten Proportionalventils vorgesehen ist. Dadurch ist eine weitere Druckversorgungsleitung sowie Tankleitung für diesen Steuerölkreis erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Steuerkreis sowie einen Manipulator anzugeben, der die beschriebenen Nachteile behebt und einen sicheren Notbetrieb beim Ausfall der regulären Steuerkreiskomponenten ermöglicht. Gelöst wird diese Aufgabe durch einen elektrohydraulischen Steuerkreis gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 18 oder Anspruch 19, sowie durch einen Manipulator gemäß Anspruch 34.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Notbetrieb das Notventil über eine Notbedienungseinheit angesteuert wird. Dies hat den besonderen Vorteil, dass bei einem Ausfall oder Problemen der normalen Steuerung, die die Proportionalventile anspricht, die Antriebsaggregate über die Notventile noch sicher angesprochen werden können, um beispielsweise den Knickmast auch bei Ausfall der Masthydraulik für den Normalbetrieb oder der elektrischen Steuerung bergen zu können. Vorzugsweise wird im Notbetrieb das Notventil über eine Notbedienungseinheit elektrisch angesteuert. Hierdurch ist eine zuverlässige Ansteuerung im Notbetrieb möglich.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Proportionalventil und das Notventil direkt am zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat angeordnet sind. Die dadurch relativ kurzen hydraulischen Verbindungsleitungen führen zu einer feinfühligeren Ansteuerung der Antriebsaggregate. Bei der üblichen Anordnung der Proportionalventile zur Steuerung der Antriebsaggregate eines Großmanipulators in einem zentral, abseits der Antriebsaggregate angeordnetem, Steuerblock sind die Proportionalventile über relativ lange Hydraulikleitungen mit den Antriebsaggregaten verbunden. Weil bei dieser Anordnung Schlauchbrüche oder ähnliches nicht auszuschließen sind, sind an den Antriebsaggregaten üblicherweise Senkbremsventile angeordnet die ein Absinken des Großmanipulators im Schadensfall verhindern. Diese Senkbremsventile müssen bei Maschinen nach dem Stand der Technik zunächst durch den Hydraulikdruck aufgedrückt werden, bevor eine Reaktion des Antriebsaggregates erfolgen kann, in Verbindung mit den langen Hydraulikleitungen bzw. -schlauchen führt dies zu einem stark verzögerten Ansprechverhalten der Antriebsaggregate. Bei der Anordnung des Proportionalventils an oder in unmittelbarer Nähe zum Antriebsaggregat kann die Hydraulikverschlauchung zwischen dem Proportionalventil und dem Antriebsaggregat entfallen und die Senkbremsventile können durch Rückschlagventile mit einem im Vergleich schnelleren Aufsteuerverhalten ersetzt werden, wodurch die Reaktion des Antriebsaggregates auf Stellbefehle des Proportionalventils weiter verbessert wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Notbedienungseinheit mit der Spannungsversorgung und dem Notventil verbunden, vorzugsweise verkabelt, ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass über einfache vorzugsweise elektrische Verbindungen, beispielsweise ohne die Verfügbarkeit der üblichen kabellosen Funkfernsteuerung zur Ansteuerung der Proportionalventile für den Normalbetrieb oder einer elektronischen Maststeuerung, der Manipulator im Notbetrieb sicher gesteuert werden kann, Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Notbedienungseinheit über ein bewegliches Kabel mit der Spannungsversorgung und dem Notventil verbunden, vorzugsweise verkabelt, ist. Auf diese Weise kann der Bediener sich mit der Notbedienungseinheit von der Maschine etwas entfernen, um die Stellung des Mastes während der Notbedienung sehen zu können. Dadurch ist auch im Notbetrieb noch eine sichere Steuerung des Knickmastes gewährleistet.
Weiter vorteilhaft ist, dass die Spannungsversorgung eine konstante Spannung zur Verfügung stellt und das Notventil mit dieser konstanten Spannung angesteuert wird. Hiermit wird auf einfache Weise sichergestellt, dass im Notbetrieb der Manipulator mit einer einfachen, nicht notwendigerweise geregelten Spannungsversorgung im Notbetrieb betrieben werden kann. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Notbedienungseinheit für den Notbetrieb mit einem Schlüsselschalter aktiviert wird, so dass eine unbeabsichtigte oder unbefugte Aktivierung des Notbetriebes nicht möglich ist.
Weiter vorteilhaft ist, dass auf der Notbedienungseinheit Schalter und/oder Taster angeordnet sind, mit denen das Notventil durch Betätigung der Schalter und/oder Taster mit Spannung beaufschlagt werden kann, um das zugehörige Antriebsaggregat zu bewegen. Hierdurch wird eine einfache, robuste Ansteuerung der Antriebsaggregate auch im Notbetrieb ermöglicht.
Weiter vorteilhaft ist, dass das Proportionalventil mit einem Schrittmotor ansteuerbar ist. Dadurch lässt sich ein sicherer elektrohydraulischer Steuerkreis realisieren, der ein hervorragendes Ansprechverhalten der Mastsegmente gewährleistet. Zudem sind mit einem Schrittmotor ansteuerbare Proportionalventile deutlich leichter und kleiner als ähnlich leistungsfähige Ventile mit Proportionalmagneten, was eine deutliche Gewichtseinsparung und eine Reduzierung des erforderlichen Bauraums ermöglicht. Da das Proportionalventil mit Schrittmotor des Weiteren kein hydraulisch vorgesteuertes Ventil ist, entfällt bei dieser Ausgestaltung der Erfindung das Erfordernis nach einem eigenen Steuerölkreislauf, womit die Anzahl der hydraulischen Leitungen an den Mastsegmenten reduziert wird, wodurch ebenfalls eine deutliche Gewichtseinsparung erzielt wird.
Von besonderem Vorteil ist, dass der Schrittmotor des Proportionalventils über eine BUS-Datenverbindung ansteuerbar sein kann. Hierdurch lässt sich deutlich Gewicht einsparen gegenüber einer hydraulischen Vorsteuerung des Ventils. Dies ist von besonderem Interesse, da hierdurch der stetige Wunsch nach einer größeren Reichweite von Großmanipulatoren realisierbar wird.
Weiter vorteilhaft ist, dass an dem Antriebsaggregat eine lokale Steuereinrichtung (ECU) eingerichtet ist, um BUS-Datensignale zu empfangen und den Schrittmotor des Proportionalventils zu steuern. Mit einer solchen lokalen Steuereinrichtung (ECU) kann der Schrittmotor durch genaue Vorgabe der Stellschritte besonders präzise und schnell gesteuert werden. Vorteil der lokalen Steuereinrichtung ist außerdem, dass Informationen lokal verarbeitet werden können und daher die Anzahl elektrischen Leitungen am Knickmast sowie die Auslastung des CAN-Bus- Systems auf ein Minimum reduziert werden können. Vorteilhafterweise wird eine Spannungsversorgung der Ausgänge der lokalen Steuereinrichtung (ECU) bei Umschaltung in den Notbetrieb abgeschaltet. Damit wird garantiert, dass die von der lokalen Steuereinrichtung angesteuerten (sicherheitsrelevanten) Ventile in einen sicheren Zustand versetzt werden.
Von besonderem Vorteil ist, dass zu der lokalen Steuereinrichtung (ECU) mehrere getrennte Spannungsversorgungen führen können, wobei wenigstens eine erste Spannungsversorgung die lokalen Steuereinrichtung (ECU), genauer gesagt die Recheneinheiten dieser, versorgt und wenigstens eine zweite Spannungsversorgung die Ausgänge an der lokalen Steuereinrichtung (ECU) versorgt. Auf diese Weise lassen sich die Ausgänge der lokalen Steuereinrichtung (ECU), welche mit sicherheitsgerichteten Ventilen verbunden sein können, unabhängig von den Recheneinheiten der lokalen Steuereinrichtung (ECU) abschalten. Damit kann in einem Fehlerfall ein sicherer Zustand des Systems gewährleistet werden, wobei durch die Recheneinheiten der lokalen Steuereinrichtung (ECU) immer noch Daten verarbeiten werden können, um beispielsweise das Abfragen von lokal angeschlossenen Sensoren und die Übermittlung der Messwerte an eine zentrale Steuerung zu ermöglichen. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass bei Umschaltung in den Notbetrieb die erste Spannungsversorgung unterbrochen wird und/oder die zweite Spannungsversorgung aktiviert bleibt. Die Unterbrechung der ersten Spannungsversorgung führt zu einer Abschaltung der Steuereinrichtung (ECU), so dass hierdurch bedingte Fehler umgangen werden. Die Aktivierung der zweiten Spannungsversorgung macht eine Steuerung der Antriebsaggregate weiterhin möglich. Von Vorteil kann aber auch sein, die erste Spannungsversorgung nicht zu unterbrechen, damit die mit der Steuereinrichtung (ECU) verbunden Sensoren weiterhin Informationen liefern und die Steuereinrichtung (ECU) diese protokolliert. Besonders vorteilhaft ist, dass das Notventil in periodischen Abständen automatisch betätigt wird. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn der Steuerkreis oder der Manipulator in Betrieb genommen werden und der Mast beispielsweise noch in einer Auflage liegt. Mit dieser automatischen Betätigung der Ventile kann sichergestellt werden, dass diese auch durch lang andauernde Nichtnutzung nicht verklemmen. Für diese Betätigung verfügt die Steuereinrichtung zusätzlich über einen Steuerausgang für das Notventil, der vorzugsweise über eine Diodenschaltung von der zweiten Spannungsversorgung abgetrennt ist.
Weiter vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der dem Proportionalventil vor- und/oder nachgeschaltete Rückschlagventile im Notbetrieb entlastet werden. Dies verhindert, dass sich die Rückschlagventile öffnen, da bei größeren Hydraulikölfördermengen, insbesondere beim Verfahren des Knickmastes, je nach verwendetem Querschnitt der Rücklaufleitungen nicht zu vernachlässigende Staudrücke auftreten können.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Proportionalventil und/oder ein Schaltventil und/oder wenigstens ein Rückschlagventil bei Wegfall der Spannungsversorgung, insbesondere bei Wegfall der Spannungsversorgungen in einen sicheren Zustand schalten. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Manipulator sich bei Wegfall der Spannungsversorgung nicht bewegt und in der derzeitigen Position verharrt.
Erfindungsgemäß ist alternativ oder ergänzend vorgesehen, dass das Notventil mit einer weiteren Rücklaufleitung verbunden ist, während das Proportionalventil mit einer anderen, regulären Rücklaufleitung verbunden ist. Dadurch lässt sich das Antriebsaggregat über das Notventil steuern, auch wenn die reguläre Rücklaufleitung einen Fehler oder eine Undichtigkeit aufweist. Die Rückführung des Hydrauliköls zum Tank über getrennte Rücklaufleitungen macht den Steuerkreis weniger fehleranfällig.
Erfindungsgemäß ist alternativ oder ergänzend vorgesehen, dass die weitere Druckversorgungsleitung mit einer Notdruckversorgungseinheit verbunden ist, während die andere Druckversorgungsleitung mit einer anderen Druckversorgungseinheit verbunden ist. Dadurch lässt sich das Antriebsaggregat im Notbetrieb sicher antreiben, auch wenn die reguläre Druckversorgungseinheit ausfällt. Die Nutzung einer separaten Notdruckversorgungseinheit macht den Steuerkreis fehlertoleranter.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Proportionalventil und das Notventil direkt am zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat angeordnet sind. Die dadurch relativ kurzen hydraulischen Verbindungsleitungen führen zu einer feinfühligeren Ansteuerung der Antriebsaggregate. Bei der üblichen Anordnung der Proportionalventile zur Steuerung der Antriebsaggregate eines Großmanipulators in einem zentral, abseits der Antriebsaggregate angeordnetem, Steuerblock sind die Proportionalventile über relativ lange Hydraulikleitungen mit den Antriebsaggregaten verbunden. Weil bei dieser Anordnung Schlauchbrüche oder ähnliches nicht auszuschließen sind, sind an den Antriebsaggregaten üblicherweise Senkbremsventile angeordnet die ein Absinken des Großmanipulators im Schadensfall verhindern. Diese Senkbremsventile müssen bei Maschinen nach dem Stand der Technik zunächst durch den Hydraulikdruck aufgedrückt werden, bevor eine Reaktion des Antriebsaggregates erfolgen kann, in Verbindung mit den langen Hydraulikleitungen bzw. -Schläuchen führt dies zu einem stark verzögerten Ansprechverhalten der Antriebsaggregate. Bei der Anordnung des Proportionalventils an oder in unmittelbarer Nähe zum Antriebsaggregat kann die Hydraulikverschlauchung zwischen dem Proportionalventil und dem Antriebsaggregat entfallen und die Senkbremsventile können durch Rückschlagventile mit einem im Vergleich schnelleren Aufsteuerverhalten ersetzt werden, wodurch die Reaktion des Antriebsaggregates auf Stellbefehle des Proportionalventils weiter verbessert wird. Weiter vorteilhaft ist, dass das Proportionalventil mit einem Schrittmotor ansteuerbar ist. Dadurch lässt sich ein sicherer elektrohydraulischer Steuerkreis realisieren, der ein hervorragendes Ansprechverhalten der Mastsegmente gewährleistet. Zudem sind mit einem Schrittmotor ansteuerbare Proportionalventile deutlich leichter und kleiner als ähnlich leistungsfähige Ventile mit Proportionalmagneten, was eine deutliche Gewichtseinsparung und eine Reduzierung des erforderlichen Bauraums ermöglicht. Da das Proportionalventil mit Schrittmotor des Weiteren kein hydraulisch vorgesteuertes Ventil ist, entfällt bei dieser Ausgestaltung der Erfindung das Erfordernis nach einem eigenen Steuerölkreislauf, womit die Anzahl der hydraulischen Leitungen an den Mastsegmenten reduziert wird, wodurch ebenfalls eine deutliche Gewichtseinsparung erzielt wird.
Von besonderem Vorteil ist, dass der Schrittmotor des Proportionalventils über eine BUS-Datenverbindung ansteuerbar sein kann. Hierdurch lässt sich deutlich Gewicht einsparen gegenüber einer hydraulischen Vorsteuerung des Ventils. Dies ist von besonderem Interesse, da hierdurch der stetige Wunsch nach einer größeren Reichweite von Großmanipulatoren realisierbar wird.
Weiter vorteilhaft ist, dass an dem Antriebsaggregat eine lokale Steuereinrichtung (ECU) eingerichtet sein kann, um BUS-Datensignale zu empfangen und den Schrittmotor des Proportionalventils zu steuern. Mit einer solchen lokalen Steuereinrichtung (ECU) kann der Schrittmotor durch genaue Vorgabe der Stellschritte besonders präzise und schnell gesteuert werden. Vorteil der lokalen Steuereinrichtung ist außerdem, dass Informationen lokal verarbeitet werden können und daher die Anzahl elektrischen Leitungen am Knickmast sowie die Auslastung des CAN-Bus-Systems auf ein Minimum reduziert werden können.
Vorteilhafterweise wird eine Spannungsversorgung der Ausgänge der lokalen Steuereinrichtung (ECU) bei Umschaltung in den Notbetrieb abgeschaltet. Damit wird garantiert, dass die von der lokalen Steuereinrichtung angesteuerten (sicherheitsrelevanten) Ventile in einen sicheren Zustand versetzt werden.
Von besonderem Vorteil ist, dass zu der lokalen Steuereinrichtung (ECU) mehrere getrennte Spannungsversorgungen führen können, wobei wenigstens eine erste Spannungsversorgung die lokalen Steuereinrichtung (ECU), genauer gesagt die Recheneinheiten dieser, versorgt und wenigstens eine zweite Spannungsversorgung die Ausgänge an der lokalen Steuereinrichtung (ECU) versorgt. Auf diese Weise lassen sich die Ausgänge der lokalen Steuereinrichtung (ECU), welche mit sicherheitsgerichteten Ventilen verbunden sein können, unabhängig von den Recheneinheiten der lokalen Steuereinrichtung (ECU) abschalten. Damit kann in einem Fehlerfall ein sicherer Zustand des Systems gewährleistet werden, wobei durch die Recheneinheiten der lokalen Steuereinrichtung (ECU) immer noch Daten verarbeiten werden können, um beispielsweise das Abfragen von lokal angeschlossenen Sensoren und die Übermittlung der Messwerte an eine zentrale Steuerung zu ermöglichen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass bei Umschaltung in den Notbetrieb die erste Spannungsversorgung unterbrochen wird und/oder die zweite Spannungsversorgung aktiviert bleibt. Die Unterbrechung der ersten Spannungsversorgung führt zu einer Abschaltung der Steuereinrichtung (ECU), so dass hierdurch bedingte Fehler umgangen werden. Die Aktivierung der zweiten Spannungsversorgung macht eine Steuerung der Antriebsaggregate weiterhin möglich. Von Vorteil kann aber auch sein, die erste Spannungsversorgung nicht zu unterbrechen, damit die mit der Steuereinrichtung (ECU) verbunden Sensoren weiterhin Informationen liefern und die Steuereinrichtung (ECU) diese protokolliert.
Weiter vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der dem Proportionalventil vor- und/oder nachgeschaltete Rückschlagventile im Notbetrieb entlastet werden. Dies verhindert, dass sich die Rückschlagventile öffnen, da bei größeren Hydraulikölfördermengen, insbesondere beim Verfahren des Knickmastes, je nach verwendetem Querschnitt der Rücklaufleitungen nicht zu vernachlässigende Staudrücke auftreten können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Notdruckversorgungseinheit im Normalbetrieb zur Druckversorgung eines anderen im Normalbetrieb verwendeten Druckempfängers eingerichtet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Wasserpumpe für einen Hochdruckreiniger handeln, da diese Einheit im Notbetrieb üblicherweise nicht genutzt wird und daher für den Antrieb im Notbetrieb zur Verfügung steht. Diese Mehrfachnutzung sowohl im Normalbetrieb als auch im Notbetrieb spart Gewicht ein und reduziert die Zahl erforderlicher Komponenten.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausgestaltung, bei der die Notdruckversorgungseinheit im Normalbetrieb zur Druckversorgung eines Rührwerkes eingerichtet ist. Das Rührwerk wird im Normalbetrieb von einem hydraulischen Motor angetrieben und rührt den flüssigen Beton im Aufgabetrichter einer Betonpumpe um, so dass der Beton nach dem Einfüllen durch einen Fahrmischer nicht in dem Aufgabet chter verfestigt und den Saugöffnungen der Förderzylinder besser zugeführt werden kann. Für den Notbetrieb des Manipulators wird die Notdruckversorgungseinheit einfach umgeschaltet.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Proportionalventil und/oder ein Schaltventil und/oder wenigstens ein Rückschlagventil bei Wegfall der Spannungsversorgung, insbesondere bei Wegfall der Spannungsversorgungen in einen sicheren Zustand schalten. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Manipulator sich bei Wegfall der Spannungsversorgung nicht bewegt und in der derzeitigen Position verharrt. Besonders vorteilhaft ist, dass das Notventil in periodischen Abständen automatisch betätigt wird. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn der Steuerkreis oder der Manipulator in Betrieb genommen werden und der Mast beispielsweise noch in einer Auflage liegt. Mit dieser automatischen Betätigung der Ventile kann sichergestellt werden, dass diese auch durch lang andauernde Nichtnutzung nicht verklemmen. Für diese Betätigung verfügt die Steuereinrichtung zusätzlich über einen Steuerausgang für das Notventil, der vorzugsweise über eine Diodenschaltung von der zweiten Spannungsversorgung abgetrennt ist.
Weiter vorteilhaft ist, dass zum Schließen von Rückschlagventilen diese über die weitere Rücklaufleitung entlastet werden. Dies ermöglicht die Verwendung kleinerer Querschnitte für die reguläre Rücklaufleitung, da die Rückschlagventile so auch bei größeren Staudrücken sicher geschlossen werden können. Ein geringerer Querschnitt bei der Rücklaufleitung bietet zudem Potenzial bei der Verringerung des Gesamtgewichts des Steuerkreises oder des Manipulators. Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Manipulator, insbesondere ein Großmanipulator für Autobetonpumpen, mit einem ausfaltbaren Knickmast, der einen um eine Hochachse drehbaren Drehschemel und eine Mehrzahl von Mastsegmenten aufweist, wobei die Mastsegmente an Knickgelenken jeweils um Knickachsen gegenüber einem benachbarten Mastsegment oder dem Drehschemel mittels je eines Antriebsaggregates begrenzt verschwenkbar sind, wobei ein elektrohydraulischer Steuerkreis, wie oben und im Nachfolgenden beschrieben, zum Steuern des Antriebsaggregates vorgesehen ist. Ein Manipulator mit einem solchen Steuerkreis ermöglicht einen sicheren Notbetrieb bei Ausfall der regulären Steuerkreiskomponenten.
Eine vorteilhafte Ausführungsform dieses Manipulators sieht vor, dass das Proportionalventil direkt an einem zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat, das heißt am Anbringungsort des Antriebsaggregates angeordnet ist. Aufgrund der besonders geringen Größe und des geringen Gewichts des erfindungsgemäßen Proportionalventils eignet sich dieses besonders für einen dezentralen hydraulischen Steuerkreis. So kann das Proportionalventil an dem zu steuernden Antriebsaggregat derart angeordnet sein, dass das Proportionalventil zusammen mit dem Antriebsaggregat am Mastsegment des Knickmastes seine Position gegenüber dem Drehschemel bzw. der Betonpumpe ändert. Dank der direkten Anordnung des Proportionalventils an dem zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat kann die Länge der Arbeitsleitungen deutlich reduziert werden, wodurch das Ansprechverhalten des Manipulators verbessert wird und sich dieser agiler und dynamischer verfahren lässt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den folgenden Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Einander entsprechende Gegenstände sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Figuren 1 und 2: einen hydraulischen Steuerkreis gemäß der
Erfindung;
Figur 3: Schaltplan eines Steuerkreises
einzelnes Antriebsaggregat;
Figur 4: erfindungsgemäßer Manipulator einen elektrohydraulischen Steuerkreis gemäß der Erfindung mit Notbedienungseinheit.
Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Steuerkreis 1 zum Ansteuern von hydraulisch betätigten Antriebsaggregaten, wobei in Figur 1 insgesamt fünf Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d zum Antrieb der Mastsegmente 3, 3a, 3b, 3c, 3d (Fig. 4) gezeigt sind. Die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d ermöglichen eine Verstellung der Mastsegmente 3, 3a, 3b, 3c, 3d (Fig. 4) des Manipulators 4 (Fig. 4) hinsichtlich ihrer Orientierung. Die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d sind im Normalbetrieb mittels einer ersten hydraulischen Druckversorgungseinheit 5 antreibbar, wobei dieser Betriebszustand in Figur 1 gezeigt ist. Hier versorgt die erste Druckversorgungseinheit 5 die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d über die Druckversorgung (P1 ) 24 mit Hydraulikdruck, um die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d anzutreiben. Die erste Druckversorgung (P1 ) 24 ist in Figur 1 gestrichelt dargestellt, während der erste Rücklauf (T1 ) 25 strichpunktiert dargestellt ist. Das von der ersten Druckversorgungseinheit 5 geförderte Hydraulikol wird mittels der ersten Druckversorgung (P1 ) 24 über das Hauptventil 18 an die einzelnen Mastsegmente 3, 3a, 3b, 3c, 3d (Fig. 4) bzw. die dort angeordneten Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d verteilt. Der erste Rücklauf (T1 ) 25 führt das Hydraulikol von den Antriebsaggregaten 2, 2a, 2b, 2c, 2d zurück in den Tank 23, von wo aus das Hydraulikol für die erneute Förderung durch den Hydraulikpumpenstrang 22 zur Verfügung steht. Der Hydraulikpumpenstrang 22 umfasst neben der ersten Druckversorgungseinheit 5 weitere Druckversorgungs- einheiten 6, 8. Die zweite Druckversorgungseinheit 6 ist in ihrem ersten Betriebszustand zur Aufladung eines Hydraulikspeichers 7 geschaltet. Die dritte Druckversorgungseinheit 8, welche als Notdruckversorgungseinheit 8 eingesetzt wird, versorgt im Normalbetrieb ein Rührwerk 9 bzw. dessen Antriebsmotor mit Hydraulikdruck. Den einzelnen Antriebsaggregaten 2, 2a, 2b, 2c, 2d sind eigene Proportionalventile 28 (Fig. 3), zugeordnet, die auf der ersten Druckversorgung (P1 ) 24 und auf dem ersten Rücklauf (T1 ) 25 parallel zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist das Proportionalventil 28 (Fig. 3) mit einem Schrittmotor 31 (Fig. 3) ansteuerbar. Mit dem Proportionalventil 28 (Fig. 3) kann das zugeordnete Antriebsaggregat 2, 2a, 2b, 2c, 2d, insbesondere der Hydraulikzylinder, verfahren werden, indem das Proportionalventil 28 (Fig. 3) die dem Antriebsaggregat 2, 2a, 2b, 2c, 2d zugeordneten Arbeitsleitungen 29, 30 (Fig. 3) mit einer Druckdifferenz beaufschlagt. Hierfür werden die Arbeitsleitungen 29, 30 (Fig. 3) wahlweise jeweils mit einer ersten Druckversorgung (P1 ) 24 oder einem ersten Rücklauf (T1 ) 25 durch das Proportionalventil 28 (Fig. 3) verbunden. In Figur 1 auch zu erkennen ist ein Not-Halt-Kreislauf mit Not-Halt-Ventil 21 durch welches das durch die Druckversorgungseinheiten 5, 6 geförderte Hydrauliköl im Notfall einfach in den Tank 23 zurücklaufen kann. Das Not-Halt-Ventil 21 wird beispielsweise geschaltet, wenn einer der Not-Halt-Taster 51 (Fig. 5) betätigt wird. Die zweite Druckversorgungseinheit 6 hat für ihren zweiten Betriebszustand eine nachgeschaltete Umschaltung 19, über welche das geförderte Hydrauliköl vom Hydraulikspeicher 7 einer Kolbenpumpe weg auf die erste Druckversorgung (P1 ) 24 hin umgeschaltet werden kann. Mit der Umschaltung der zweiten Druckversorgungseinheit 6 auf die erste Druckversorgung (P1 ) 24 kann das Fördervolumen derart gesteigert werden, dass die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d die Mastsegmente 3, 3a, 3b, 3c, 3d (Fig. 4) derart verschwenken, dass die vorgegebenen Geschwindigkeiten der einzelnen Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d auch beim gleichzeitigen Verfahren mehrerer Antriebsaggregate zuverlässig erreicht werden. Insbesondere für das schnelle Auf- und Abbauen des Knickmastes 10 (Fig. 3) ist die Zuschaltung der zweiten Druckversorgungseinheit 6 sinnvoll, um den Manipulator 4 (Fig. 4) im Bereich der maximal möglichen Geschwindigkeit verschwenken zu können. Die Notdruckversorgungseinheit 8 weist ebenfalls eine nachgeschaltete Umschaltung 20 auf, wobei hier im Notbetrieb das geförderte Hydrauliköl weg von dem Rührwerk 9, als möglicher Druckempfänger im Normalbetrieb, hin zum Notkreislauf (P2, T2) 26, 27 geschaltet werden kann. Dieser Notkreislauf 26, 27 ermöglicht ein Verfahren der Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d bei Ausfall der regulären Druckversorgung (P1 , T1 ) 24, 25. Die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d, insbesondere deren Hydraulikzylinder, können so im Notbetrieb verfahren werden, indem die separate Druckversorgung (P2) 26 bzw. der separate Rücklauf (T2) 27 die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d mit einer Druckdifferenz beaufschlagt. Hierfür werden die Arbeitsleitungen 29, 30 (Fig. 3) wahlweise jeweils mit der zweiten Druckversorgung (P2) 26 oder einem zweiten Rücklauf (T2) 27 von dem Steuerventil 36 für den Notbetrieb verbunden. Im Notbetrieb erfolgt die Druckversorgung der Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d durch die Notdruckversorgungseinheit 8 über die separate Druckversorgung (P2) 26 und den separaten Rücklauf (T2) 27, sodass bei einer Undichtigkeit der Druckversorgung (P1 ) 24 oder des Rücklaufs (T1 ) 25, aber auch bei Ausfall der ersten Druckversorgungseinheit 5, weiterhin eine Steuerung der Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d möglich ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass bei Ausfall der regulären Druckversorgung (P1 , T1 ) 24, 25, der Knickmast 10 (Fig. 4) noch verfahren werden kann, um beispielsweise den Knickmast 10 (Fig. 4) einzufahren und gegebenenfalls den Restbeton aus der Betonpumpe und den Förderrohren herauszupumpen.
In Figur 2 ist der elektrohydraulische Steuerkreis 1 aus Figur 1 im Notbetriebszustand gezeigt. Die Notdruckversorgungseinheit 8 ist über die Umschaltung 20 der separaten Druckversorgung (P2) 26, welche gestrichelt eingezeichnet ist, zugeschaltet und versorgt die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d mit Hydraulikdruck und treibt so die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d an. Der Rücklauf des Hydrauliköls verläuft über den zweiten Rücklauf (T2) 27, welcher strichpunktiert eingezeichnet ist. In diesem Zustand wird eine Spannungsversorgung zu einer Notbedienungseinheit 56 (Fig. 5) mittels eines Schlüsselschalters 53 (Fig. 5) über einen beispielsweise elektrisch anzusteuernden Schalter 55 (Fig. 5) aktiviert. Die Notbedienungseinheit 56 ist über den Schalter 55 mit einer einfachen Spannungsquelle, zum Beispiel der Bordbatterie 54 des Manipulators verbunden, die eine konstante Spannung liefert (Fig. 5) und weist einfache Taster und/oder Schalter auf, mit denen zum einen das zu steuernde Knickgelenk 13, 13a, 13b, 13c, 13d (Fig. 4) oder Drehwerk 12 (Fig. 4) des Knickmastes 10 (Fig. 4) ausgewählt wird und zum anderen die Verfahrrichtung für das ausgewählte Knickgelenk 13, 13a, 13b, 13c, 13d (Fig. 4) oder Drehwerk 12 (Fig. 4) bzw. das Antriebsaggregat 2, 2a, 2b, 2c, 2d (Fig. 1 bis 3) festgelegt wird. Mit dieser Notbedienungseinheit 56 (Fig. 5) ist eine einfache und wenig fehleranfällige Steuerung für den Notbetrieb gegeben, da die Notbedienungseinheit 56 (Fig. 5) elektrisch robust ist. Von der Notbedienungseinheit 56 (Fig. 5) führt ein Leitungsbündel mit zwölf Adern zu den Notventilen. Mit der Betätigung der Taster an der Notbedienungseinheit 56 (Fig. 5) wird die 24-V-Spannungsversorgung einer Bordbatterie 54 (Fig. 5) auf das jeweils zu betätigen elektromagnetische Notventil 36 des ausgewählten Knickgelenks 13, 13a, 13b, 13c, 13d (Fig. 4) oder Drehwerks 12 (Fig. 4) gelegt. Die Notbedienungseinheit 56 (Fig. 5) kann fest verkabelt oder verdrahtet sein oder über eine Steckverbindung, beispielsweise Optionsbox, mit der elektrischen Anlage verbunden sein. Vorzugsweise ist die Notbedienungseinheit 56 (Fig. 5) über ein langes Kabel 57 (Fig.5) mit der Maschine verbunden, sodass sich der Benutzer mit der Notbedienungseinheit 56 (Fig. 5) von dem Manipulator entfernen und die Knickmastbewegungen verfolgen kann, ohne hierfür auf die Hilfe weiterer Personen angewiesen zu sein.
Alternativ ist es auch denkbar die Notbedieneinheit 56 (Fig. 5) aus einer an der Maschine angebrachten Schalteinrichtung mit einem Funkempfänger auszubilden, die über eine weitere einfache separate Funkfernbedienung oder die von der normalen Steuerung im Notbetrieb u.U. abgekoppelten Funkfernsteuerung 15 (Fig. 4 u. 5) gesteuert wird.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrohydraulischen Steuerkreis 1 zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates 2, mittels dessen ein Mastsegment 3, 3a, 3b, 3c, 3d (Fig. 4) eines Manipulators, insbesondere eines Großmanipulator für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil 28, welches mit den hydraulischen Arbeitsleitungen 29, 30 des Antriebsaggregates 2 zu dessen Ansteuerung verbunden ist. Zur besseren Übersicht ist nur ein Detail des Steuerkreises 1 aus Figur 1 und 2 gezeigt, der ein Antriebsaggregat 2 steuert. Das Proportionalventil 28 ist mit einem Schrittmotor 31 ansteuerbar, wobei das Proportionalventil 28 einen Ventilkolben und eine Rückstellfeder enthält. Die Ansteuerung des Ventilkolbens am Proportionalventil 28 erfolgt über eine Zahnstange mittels des Schrittmotors 31 . An dem Schrittmotor 31 ist eine Überwachungseinheit zur Überwachung der von dem Schrittmotor 31 durchgeführten Stellschritte vorgesehen. Um nachvollziehen zu können, in welcher Stellung sich das Proportionalventil 28 befindet, ist zudem ein Speicher vorgesehen für die Speicherung der durchgeführten Stellschritte des Schrittmotors 31 . Die Ansteuerung mittels Schrittmotor 31 ermöglicht eine sehr präzise Einstellung des Proportionalventils 28 unabhängig von den auftretenden Strömungskräften, was eine besonders genaue Steuerung des Antriebsaggregates 2 ermöglicht. In Figur 3 ist weiterhin das elektrisch angesteuerte Proportionalventil 28 erkennbar, mit welchem das Antriebsaggregat 2, insbesondere der Hydraulikzylinder, verfahren werden kann, indem das Proportionalventil 28 die dem Antriebsaggregat 2 zugeordneten Arbeitsleitungen 29, 30 mit einer Druckdifferenz beaufschlagt. Hierfür werden die Arbeitsleitungen 29, 30 wahlweise jeweils mit einer ersten Druckversorgung (P1 ) 24 oder einem ersten Rücklauf (T1 ) 25 durch das Proportionalventil 28 verbunden. Die Ansteuerung des Proportionalventils 28 erfolgt über einen zugeordneten Schrittmotor 31 durch eine lokale elektronische Steuereinrichtung ECU (electronic control unit), welche eingerichtet ist, BUS-Datensignale zu empfangen und den Schrittmotor des Proportionalventils zu steuern. Die lokale elektronische Steuereinrichtung (ECU) überwacht den Zustand des lokalen Systems über daran angeschlossene Sensoren (z.B. die Drucksensoren 32a, 32b), ermöglicht die Implementierung komplexer Algorithmen, bietet eine Schnittstelle zur Kommunikation nach außen, insbesondere zu einer zentralen Steuereinheit 52 über ein Bussystem (vorzugsweise CAN) zu verbinden. Der Anschluss der Sensoren kann dabei entweder analog oder über ein weiteres lokales BUS- System (insbesondere CAN) erfolgen. Die lokale Verarbeitung der Sensordaten hat den Vorteil, dass dadurch die elektrischen Verbindungsleitungen zu einer zentralen Steuereinheit 52 (Fig. 4 u. 5) sowie die Auslastung des BUS-Systems, welches die lokale Steuereinrichtung (ECU) mit der zentralen Steuereinheit 52 (Fig. 4 u. 5) verbindet, reduziert werden bzw. wird. Zur Versorgung der lokalen Steuereinrichtung (ECU) mit Energie sind mehrere Spannungsversorgungen vorgesehen, wobei eine erste Spannungsversorgung (U1 ) die lokale Steuereinrichtung (ECU) versorgt und wenigstens eine zweite Spannungsversorgung (U2) die Ausgänge an der lokalen Steuereinrichtung (ECU) versorgt. Bei einem Not-Halt, ausgelöst durch einen an der Maschine angebrachten Not-Halt-Taster 51 (Fig. 5) oder durch Feststellung eines schwerwiegenden Fehlers durch die lokale Steuereinrichtung (ECU) oder die zentrale Steuereinheit 52 (Fig. 4 u. 5), werden folgende Schritte durchgeführt: der Hydraulikölfluss wird über das Not-Halt-Ventil 21 (Fig. 1 u. 2) zum Tank 23 (Fig. 1 u. 2) umgeleitet, außerdem werden sämtliche Hydraulikversorgungen für den Betrieb der Betonpumpe abgeschaltet bzw. zum Tank 23 (Fig. 1 u. 2) umgeleitet. Weiterhin wird die zweite Spannungsversorgung (U2) abgeschaltet, so dass die Ausgänge der lokalen Steuereinrichtung (ECU) stromlos sind, und alle Ventile schalten in einen sicheren Zustand, so dass keine Mastbewegung stattfinden kann. Zum Bergen oder Einfalten des Mastes kann in diesem Fehlerfall mit dem Schlüsselschalter 53 (Fig. 5) in den Notbetrieb umgeschaltet werden, sodass die Notbedienungseinheit 56 (Fig. 5) über einen Schalter 55 (Fig. 5) von einer Bordbatterie 54 (Fig. 5) mit Spannung versorgt werden. Des Weiteren kann der Notbetrieb aktiviert werden, wenn einer der Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d oder das Drehwerk 12 (Fig. 4) aufgrund einer Fehlfunktion im Normalbetrieb nicht verfahren werden kann. Hier wird ebenfalls mit dem Schlüsselschalter 53 (Fig. 5) in den Notbetrieb umgeschaltet, was ebenso zur Folge hat, dass die zweite Spannungsversorgung (U2) abgeschaltet wird, sodass die Ausgänge der lokalen Steuereinrichtung (ECU) stromlos sind.
Im Normalbetrieb wird abhängig von der Stellung des Proportionalventils 28 ein der Druckversorgung (P1 ) 24 zugeordneter Versorgungsdruck auf eine Arbeitsleitung 29 oder 30 des zugeordneten Antriebsaggregates 2 geschaltet. Die Sperrventile 33, 33a erfüllen eine Lasthaltefunktion, wenn sich der Steuerkreis 1 in einem inaktiven Zustand oder sicheren Zustand befindet. Das Sperrventil 38 hat ebenfalls eine Sicherheitsfunktion, insbesondere verhindert es ein Aufdrücken der Sperrventile 33, 33a im Falle eines klemmenden Ventilkolbens außerhalb der Mittellage im Proportionalventil 28. Die Sperrventile 33, 33a und 38 werden bevorzugt als hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile ausgeführt, welche indirekt mittels eines elektrisch ansteuerbaren Schaltventils 37 geöffnet werden. Darüber hinaus sind Drucksensoren 32, 32a 32b vorgesehen, welche den Versorgungsdruck im aktiven Zustand des Steuerkreises 1 und die Drücke messen, welche auf das Antriebsaggregat 2 wirken. Der elektrohydraulische Steuerkreis 1 umfasst in der dargestellten Ausführung außerdem einen dem Proportionalventil 28 parallel geschalteten hydraulischen Notkreis für den Notbetrieb. Dieser Notkreis ermöglicht ein Verfahren des Antriebsaggregates 2 bei Ausfall der dem Proportionalventil 28 zugeordneten (vor-bzw. nachgeschalteten) Bauteile. Jedem Proportionalventil 28 zur Steuerung eines Antriebsaggregates 2, 2a, 2b, 2c, 2d ist vorzugsweise ein eigener Notkreis zugeordnet. Der Notkreis umfasst ein Steuerventil 36 zur Steuerung der Verfahrrichtung des Antriebsaggregates 2 im Notbetrieb sowie zwei gegenseitig verkoppelte Ventile 35, 35a, welche als hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile oder Senkbremsventile 35, 35a in klassischer Verschaltung ausgeführt sind. Mit den nachgeschalteten einstellbaren Stromregelventilen 34, 34a kann die Verfahrgeschwindigkeit im Notbetrieb eingestellt werden. Das Antriebsaggregat 2, insbesondere der Hydraulikzylinder, kann so im Notbetrieb verfahren werden, indem das Steuerventil 36 für den Notbetrieb die dem Antriebsaggregat 2 zugeordneten Arbeitsleitungen 29, 30 mit einer Druckdifferenz beaufschlagt. Hierfür werden die Arbeitsleitungen 29, 30 wahlweise jeweils mit einer zweiten Druckversorgung (P2) 26 oder einem zweiten Rücklauf (T2) 27 von dem Steuerventil 36 verbunden. Im Notbetrieb erfolgt die Druckversorgung des Antriebsaggregates 2 vorzugsweise über die separate Druckversorgung (P2) 26 und den separaten Rücklauf (T2) 27, so dass bei einer Undichtigkeit der Druckversorgung (P1 ) 24 oder des Rücklaufs (T1 ) 25 weiterhin eine Steuerung des Antriebsaggregates 2 möglich ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass bei Ausfall der regulären Maststeuerung samt Proportionalventil 28 der Knickmast 10 (Fig. 4) noch verfahren werden kann, um beispielsweise den Knickmast 10 (Fig. 4) einzufahren und gegebenenfalls den Restbeton aus der Betonpumpe und den Förderrohren herauszupumpen. Die lokale elektronische Steuereinrichtung (ECU) überwacht hierzu den Zustand und das Verhalten des Steuerkreises 1 mittels der zur Verfügung stehenden Sensoren. Sobald die lokale elektronische Steuereinrichtung (ECU) einen Fehler erkennt, schaltet sie den Steuerkreis 1 automatisch in einen sicheren Zustand. Hierzu werden vorzugsweise das Proportionalventil 28 und über das Schaltventil 37 die Rückschlagventile 33, 33a, 38, insbesondere auch bei Wegfall der Spannungsversorgung, in einen sicheren Zustand geschaltet. Die Ansteuerung der lokalen elektronischen Steuereinrichtung (ECU) kann über ein BUS-System erfolgen, welches Steuerbefehle und Sollwerte überträgt, die vorzugsweise über eine Benutzerschnittstelle, wie beispielsweise über die Fernsteuereinrichtung 15 (Fig. 4), von einem Benutzer vorgegeben und an die zentrale Steuereinheit 52 (Fig. 4 u. 5) übermittelt werden die diese, unter Umständen verarbeitet, an die lokalen elektronischen Steuereinrichtungen (ECU) weitergibt.
In Figur 4 schematisch dargestellt ist ein erfindungsgemäßer Manipulator 4, insbesondere Großmanipulator für Autobetonpumpen, mit ausfaltbarem Knickmast 10, der einen um eine Hochachse 1 1 drehbaren Drehschemel 12 und eine Mehrzahl von Mastsegmenten 3, 3a, 3b, 3c, 3d aufweist. Die Mastsegmente 3, 3a, 3b, 3c, 3d, im Ausführungsbeispiel insgesamt fünf Stück, sind an Knickgelenken 13, 13a, 13b, 13c, 13d jeweils um Knickachsen gegenüber einem benachbarten Mastsegment 3, 3a, 3b, 3c, 3d oder dem Drehschemel 12 verschwenkbar. Hierzu ist an den Mastsegmenten 3, 3a, 3b, 3c, 3d in den Knickgelenken 13, 13a, 13b, 13c, 13d jeweils ein Anthebsaggregat 2, 2a, 2b, 2c, 2d (Fig. 1 bis 3) angeordnet. Zur Ansteuerung der Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d (Fig. 1 bis 3) ist eine zentrale Steuereinheit 52 vorgesehen, die einen Fahrbefehl, der eine gewünschte Bewegungsrichtung und Verfahrgeschwindigkeit der Mastspitze 14 des Knickmastes 10 oder eines daran angebrachten Endschlauchs angibt, in Ansteuersignale für die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d (Fig. 1 bis 3) umsetzt. Mit dem Steuerhebel 16 an der Fernsteuereinrichtung 15, welcher in mehrere Stellrichtungen verstellbar ist, lässt sich entsprechender Fahrbefehl generieren. Hierzu wird der Steuerhebel 16 in eine Stellrichtung verstellt, und die zentrale Steuereinheit 52 empfängt den generierten Fahrbefehl. Die zentrale Steuereinheit 52 setzt den Fahrbefehl dann in Ansteuersignale für die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d (Fig. 1 bis 3) um. Diese Ansteuersignale werden von der lokalen Steuereinrichtung (ECU) empfangen und in Schaltsignale für das jeweilige Proportionalventil 28 (Fig. 3) bzw. dessen Schrittmotor 31 (Fig. 3) umgewandelt. Mit dem Fahrbefehl wird auch die gewünschte Verfahrgeschwindigkeit vorgegeben. Um höhere Verfahr- geschwindigkeiten realisieren zu können, schaltet die zentrale Steuereinheit 52 zum Antrieb der Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d (Fig. 1 bis 3) die weitere Druckversorgungseinheit 6 (Fig. 1 u. 2) der ersten Druckversorgungseinheit 5 (Fig. 1 u. 2) zu, dies erfolgt vorzugsweise automatisch. Die Steuereinheit lässt sich zwischen mehreren Betriebszuständen umschalten, wobei die automatische Zuschaltung der weiteren Druckversorgungseinheit 6 (Fig. 1 u. 2) vorzugsweise nur in einem speziellen Betriebszustand erfolgt. Diesen speziellen Betriebszustand wählt der Benutzer, insbesondere beim Ein- und Ausfalten des Knickmastes 10, um hier die maximal möglichen oder zulässigen Geschwindigkeiten für die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d (Fig. 1 u. 2) optimal ausnutzen zu können und so Zeit beim Mastaufbau zu sparen.
Bezuaszeichenliste Steuerkreis
2a, 2b, 2c, 2d Antriebsaggregate
3a, 3b, 3c, 3d Mastsegmente
Manipulator
Erste Druckversorgungseinheit
Zweite Druckversorgungseinheit
Hydraulikspeicher
Notdruckversorgungseinheit
Rührwerk
10 Knickmast
1 1 Hochachse
12 Drehschemel
13 13a, 13b, 13c, 13d Knickgelenke
14 Mastspitze
15 Fernsteuereinrichtung
16 Steuerhebel
17 Steuerung
18 Hauptventil 19 Umschaltung A
0 Umschaltung B
1 Not-Halt-Ventil
2 Hydraulikpumpenstrang
3 Tank
24 Druckversorgung (Normalbetrieb)
25 Rücklauf (Normalbetrieb)
26 Druckversorgung (Notbetrieb)
27 Rücklauf (Notbetrieb)
28 Proportionalventil
29 Arbeitsleitung A
30 Arbeitsleitung B
31 Schrittmotor
32 32a, 32b Drucksensoren
33 33a Lasthalte-/Sperrventile
34 34a einstellbare Stromregelventile
35 35a Senkbrems-(Rückschlag-)ventile
36 Steuerventil (Notbetrieb)
37 Schaltventil 8 Sperrventil 1 Not-Aus-Taster
2 Zentrale Steuerung
3 Schlüsselschalter
4 Bordbatterie
55 Umschalter Notbetrieb
56 Notbedieneinheit,
57 Kabel
ECU Steuereinrichtung
U1 erste Spannungsversorgung
U2 zweite Spannungsversorgung

Claims

Patentansprüche
1 . Elektrohydraulischer Steuerkreis (1 ) zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d), mittels dessen ein Mastsegment (3, 3a, 3b, 3c, 3d) eines Manipulators (4), insbesondere eines Großmanipulators für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil (28), welches mit hydraulischen Arbeitsleitungen (29, 30) des Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d) zu dessen Ansteuerung im Normalbetrieb verbunden ist, wobei das Proportionalventil (28) mit einer Druckversorgungsleitung (24) und mit einer Rücklaufleitung (25) verbunden ist, wobei für den Notbetrieb ein Notventil (36) mit den hydraulischen Arbeitsleitungen (29, 30) des Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d) zu dessen Ansteuerung im Notbetrieb verbunden ist
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Notbetrieb das Notventil (36) über eine Notbedienungseinheit (56) angesteuert wird.
2. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (28) und das Notventil (36) direkt am zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat (2, 2a, 2b, 2c, 2d) angeordnet sind.
3. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Notbetrieb das Notventil (36) über eine Notbedienungseinheit (56) elektrisch angesteuert wird.
4. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Notbedienungseinheit (56) mit einer Spannungsversorgung (54) und dem Notventil (36) verbunden ist.
5. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Notbedienungseinheit (56) über ein bewegliches Kabel (57) mit der Spannungsversorgung (54) und dem Notventil (36) verbunden ist.
6. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung (54) eine konstante Spannung zur Verfügung stellt und das Notventil (36) mit dieser konstanten Spannung angesteuert wird.
7. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Notbedienungseinheit (56) für den Notbetrieb mit einem Schlüsselschalter (53) aktiviert wird.
8. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Notbedienungseinheit (56) Schalter und/oder Taster angeordnet sind, wobei das Notventil (36) durch Betätigung wenigstens eines Schalters und/oder Tasters mit Spannung beaufschlagt werden kann, um das zugehörige Antriebsaggregat (2, 2a, 2b, 2c, 2d) zu bewegen.
9. Steuerkreis (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (28) mit einem Schrittmotor (31 ) ansteuerbar ist.
10. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor (31 ) des Proportionalventils (28) über eine BUS-Datenverbindung ansteuerbar ist.
1 1 . Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Antriebsaggregat (2, 2a, 2b, 2c, 2d) eine Steuereinrichtung (ECU) eingerichtet ist, um BUS-Datensignale zu empfangen und den Schrittmotor (31 ) des Proportionalventils (28) zu steuern.
12. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine
Spannungsversorgung der Ausgänge der Steuereinrichtung (ECU) bei Umschaltung in den Notbetrieb abgeschaltet wird.
13. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Steuereinrichtung (ECU) mehrere getrennte Spannungsversorgungen (U1 , U2) führen, wobei wenigstens eine erste Spannungsversorgung (U1 ) die Steuereinrichtung (ECU) versorgt und wenigstens eine zweite Spannungsversorgung (U2) die Ausgänge an der Steuereinrichtung versorgt.
14. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Umschaltung in den Notbetrieb die erste Spannungsversorgung (U1 ) unterbrochen wird und/oder die zweite Spannungsversorgung (U2) aktiviert bleibt.
15. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Notventil (36) in periodischen Abständen automatisch betätigt wird.
16. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Proportionalventil (28) vor- und/oder nachgeschaltete Rückschlagventile (33, 33a) im Notbetrieb entlastet werden.
17. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (28) und/oder ein Schaltventil (37) und/oder wenigstens ein Rückschlagventil (33, 33a) bei Wegfall der Spannungsversorgung in einen sicheren Zustand schaltet.
18. Elektrohydraulischer Steuerkreis (1 ) zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d), mittels dessen ein Mastsegment (3, 3a, 3b, 3c, 3d) eines Manipulators (4), insbesondere eines Großmanipulators für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil (28), welches mit hydraulischen Arbeitsleitungen (29, 30) des Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d) zu dessen Ansteuerung im Normalbetrieb verbunden ist, wobei das Proportionalventil (28) mit einer Druckversorgungsleitung (24) und mit einer Rücklaufleitung (25) verbunden ist, wobei für den Notbetrieb ein Notventil mit den hydraulischen Arbeitsleitungen (29, 30) des Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d) zu dessen Ansteuerung im Notbetrieb verbunden ist, wobei das Notventil mit einerweiteren Druckversorgungsleitung (26) verbunden ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Notventil mit einerweiteren Rücklaufleitung (27) verbunden ist.
19. Elektrohydraulischer Steuerkreis (1) zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d), mittels dessen ein
Mastsegment (3, 3a, 3b, 3c, 3d) eines Manipulators (4), insbesondere eines Großmanipulators für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil (28), welches mit hydraulischen Arbeitsleitungen (29, 30) des Antriebsaggregates (2) zu dessen Ansteuerung im Normalbetrieb verbunden ist, wobei das Proportionalventil (28) über eine Druckversorgungsleitung (24) mit einer Druckversorgungseinheit (5) verbunden ist, wobei für den Notbetrieb ein Notventil (36) mit den hydraulischen Arbeitsleitungen (29, 30) des Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d) zu dessen Ansteuerung im Notbetrieb verbunden ist, wobei das Notventil (36) mit einer weiteren Druckversorgungsleitung (26) verbunden ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die weitere Druckversorgungsleitung (26) mit einer Notdruckversorgungseinheit (8) verbunden ist.
20. Steuerkreis (1) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (28) und das Notventil (36) direkt am zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat (2, 2a, 2b, 2c, 2d) angeordnet sind.
21. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (28) mit einem Schrittmotor (31) ansteuerbar ist.
22. Steuerkreis (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor (31) des Proportionalventils (28) über eine BUS- Datenverbindung ansteuerbar ist.
23. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Antriebsaggregat (2, 2a, 2b, 2c, 2d) eine Steuereinrichtung (ECU) eingerichtet ist, um BUS-Datensignale zu empfangen und den Schrittmotor (31 ) des Proportionalventils (28) zu steuern.
24. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsversorgung der Ausgänge der Steuereinrichtung (ECU) bei Umschaltung in den Notbetrieb abgeschaltet wird.
25. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Steuereinrichtung (ECU) mehrere getrennte Spannungsversorgungen (U1 , U2) führen, wobei wenigstens eine erste Spannungsversorgung (U1 ) die Steuereinrichtung (ECU) versorgt und wenigstens eine zweite Spannungsversorgung (U2) die Ausgänge an der Steuereinrichtung versorgt.
26. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass bei Umschaltung in den Notbetrieb die erste Spannungsversorgung (U1 ) unterbrochen wird und/oder die zweite Spannungsversorgung (U2) aktiviert bleibt.
27. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass dem Proportionalventil (28) vor- und/oder nachgeschaltete Rückschlagventile (33, 33a) im Notbetrieb entlastet werden.
28. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Notdruckversorgungseinheit (8) im Normalbetrieb zur Druckversorgung eines anderen im Normalbetrieb verwendeten Druckempfängers (9) eingerichtet ist.
29. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Notdruckversorgungseinheit (8) im Normalbetrieb zur Druckversorgung eines Rührwerkes (9) eingerichtet ist.
30. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (28) und/oder ein Schaltventil (37) und/oder wenigstens ein Rückschlagventil (33, 33a) bei Wegfall der Spannungsversorgung in einen sicheren Zustand schaltet.
31 . Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 18 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Notventil (36) in periodischen Abständen automatisch betätigt wird.
32. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 19 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil mit einer Rücklaufleitung (25) und das Notventil mit einer weiteren Rücklaufleitung (27) verbunden ist.
33. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schließen von Rückschlagventilen (33, 33a) diese über die weitere
Rücklauf leitung (27) entlastet werden.
34. Manipulator (4), insbesondere Großmanipulator für Autobetonpumpen, mit einem ausfaltbaren Knickmast (10), der einen um eine Hochachse (1 1 ) drehbaren Drehschemel (12) und eine Mehrzahl von Mastsegmenten (3, 3a, 3b, 3c, 3d) aufweist, wobei die Mastsegmente (3, 3a, 3b, 3c, 3d) an Knickgelenken (13, 13a ,13b, 13c, 13d) jeweils um Knickachsen gegenüber einem benachbarten Mastsegment (3, 3a, 3b, 3c, 3d) oder dem Drehschemel (12) mittels je eines Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d) begrenzt verschwenkbar sind, gekennzeichnet durch einen elektrohydraulischen Steuerkreis (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Steuern des Antriebsaggregates (2, 2a, 2b, 2c, 2d).
35. Manipulator (4) nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (31 ) direkt am zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat (2, 2a, 2b, 2c, 2d) angeordnet ist.
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