CN1492961A - 操纵尤其用于混凝土泵的折弯杆的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于折弯杆(22)尤其混凝土布料杆安全监控的设备，折弯杆的杆段(23至27)，可借助遥控器(50)和响应其遥控信号的控制器(62)，在使用一个计算器支持的线路装置(80)的情况下控制。此安全监控这样实现：控制器(62)有一中断元件(112、112′)，在遥控器(50)的遥控机构(52)处于零位时，它通过延迟机构(116)断开与为驱动机组和/或向其供能或压力油的供给机组(98、100)而配设的调节机构(92、94)的控制器进口的连接。

Description

操纵尤其用于混凝土泵的折弯杆的设备

本发明涉及一种操纵铰接在杆座上的折弯杆尤其混凝土布料杆的设备，该杆座可借助一优选地可液压操纵的驱动机组驱动旋转以及该折弯杆有至少三个杆段，它们可绕垂直于杆座旋转轴线并互相平行的铰接轴分别借助一优选地可液压操纵的驱动机组相对于杆座或相邻杆段有限回转，此设备包括一个用于借助为各驱动机组和/或向其供能或供压力油的供给机组配设的调节机构使杆运动的控制器，以及包括一个与控制器的输入级通信的遥控器，它有至少一个用于沿至少一个主调节方向可经过零位往复调整并与此同时发出遥控信号的遥控机构以及另一些发出遥控信号的开关机构，控制器有一个可通过输入级供给遥控信号的计算机支持的第一线路装置，它的输出侧与调节机构的控制器进口连接。

自行式混凝土泵通常由操作员操纵，他借助遥控器不仅负责泵的控制而且负责设在折弯杆顶端的终端软管的定位。为此，操作者应通过附属的驱动机组在非结构性三维工作空间内，在关注施工现场周边条件的同时，运动折弯杆操纵折弯杆多个旋转自由度。为了易于在这方面的操作，已经建议了一种操作设备(DE-A-4306127)，其中，折弯杆冗余的铰接轴在杆座任何旋转位置与其旋转轴无关地通过遥控机构唯一的一个调节过程共同控制。在此过程中，折弯杆实施一种对操作者一目了然的伸展和缩短运动，与此同时杆顶端的高度可附加地保持常数。为了能做到这一点，在那里控制器有一个可借助遥控器控制的计算机支持的驱动机组坐标转换器。对于折弯杆这种操纵的基本条件是位置调节，属于它的主要是为各杆臂、铰接轴和/或驱动机组配设的用于行程或角度测量的传感器系统。因为在此类不仅包括机械的也包括电气和液压部件的技术系统内不可能完全避免故障，所以需要安全监控装置，它向操作员报警并可靠地干预工作过程。

由此出发，本发明的目的是，对用于操纵折弯杆的已知设备作下列改进：即使在运动过程中计算机支持地转换遥控信号，仍能保证折弯杆可由操作者控制的可靠的运动过程。

为达到此目的建议了在权利要求1中说明的特征组合。由从属权利要求给出本发明有利的设计和进一步发展。

按本发明的方案基于下列认识，即，在具有半自动化或自动化操纵部件的操作系统中必须采取预防措施，它们防止可能发生的有缺陷的自动化过程。为做到这一点，按本发明建议，控制器有一中断元件，它在至少一个的遥控机构处于零位时，断开与为驱动机组和/或向其供能或供压力油的供给机组配设的调节机构的控制器进口的连接。遥控机构恰当地设计为设在遥控器上的控制杆(Joysticks)，而中断元件响应控制杆零位触点发出的遥控信号。若在其放开时遥控机构也调整到零位，则按本发明的措施保证折弯杆的运动只能在操作员有意识地触发此折弯杆运动的情况下才进行。这适用于这种情况，即第一线路装置有一个用于冗余的铰接轴包括附属的行程或角度传感器的计算机支持的位置调节器，和/或有一个包括附属的在液压驱动机组处的压力传感器的计算机支持的阻尼装置。在两种情况下，若没有按本发明的中断元件，当调节器故障时可能导致不希望的涉及重大安全问题的折弯杆运动。因为在每一次电子调节时都会产生意味着滞后误差的延迟，所以有利的是中断元件可通过延迟机构控制。在这里延迟机构可设计为延迟继电器。延迟机构的时间常数应适应于调节电路的滞后量。在杆段有位置调节和阻尼的情况下，时间常数宜小于3秒，优选地处于0.2至1.5秒的范围内。

在混凝土泵的泵工作时，折弯杆往往不运动。因此，折弯杆运动的遥控机构处于零位，驱动机组通过中断元件停止运行。因为另一方面折弯杆按其结构是一种能弹性振动的系统，这种系统能被激导致自振，所以由于混凝土泵脉动式运行和由此引起通过输送管排出的混凝土柱周期性加速和减速，导致折弯杆不希望的振动激励，这种振动激励例如可通过一种主动式杆阻尼加以抑制。主动式杆阻尼要求杆段实施与振动激励反方向的相对运动。为了尽管遥控机构处于零位仍能主动振动阻尼，按本发明的一项优选的设计建议，控制器有一开关元件，它在操纵一个预定的按钮时搭接中断元件和/或其延迟机构。采取这一措施，操作员可通过操纵按钮有意识地引入主动的杆阻尼。

因为遥控器本来就包括各一个按钮用于液压泵驱动电机的接通和断开，所以建议配备用于电机起动的按钮和附加的用于搭接中断元件并因而用于杆阻尼的常开触点。在这里真正的常开触点处于控制器内，并借助遥控器内的按钮通过相应的遥控信号触发。

按本发明另一项有利的设计，第一线路装置有一个计算机支持的坐标转换器，通过它可沿其中一个遥控机构的第一主调节方向，操纵杆段冗余的铰接轴驱动机组，按预定的行程—转角特性线的标准，实施折弯杆的伸展或缩短运动，以及沿第二主调节方向操纵杆座的驱动机组。

提高工作可靠性可采取下列措施达到：控制器有一个与输入级连接的第二线路装置，它的输出侧与调节机构的控制器进口连接以及为遥控机构的每一个主调节方向配设驱动机组之一。在这方面本发明的一项优选的设计规定，两个线路装置有互相兼容的输出侧插座，用于连接一个通向调节机构控制器进口的电缆线束。以此方式通过电缆线束简单地换插，可以或按传统通过遥控机构每一个主调节方向在操纵各杆段的情况下操纵折弯杆(第二线路装置)，或借助一人工智能的计算机支持的电子设备操纵折弯杆(第一线路装置)。两个线路装置有一共同的输入级，输入级例如有一无线接收器，用于接收从遥控器发出的遥控信号。输入级可通过一数据总线，尤其用于传输数字遥控信号的CAN总线与第一线路装置连接。

为了进一步提高工作可靠性，按本发明的一项优选的设计规定，驱动机组设计为双向作用的液压缸或液压马达；供给机组设计为供给阀，用于向驱动机组共同供压力油，它可通过控制器借助一电磁式调节机构操纵；以及，中断元件设计为处于调节机构的引线内，优选地可通过延迟机构控制的开关触点。

有利地，供给阀是一个用于按选择控制杆的运动或底盘支承装置可借助遥控器操纵的交替作业阀。控制器在这里恰当地有一中断元件，当交替作业阀转接到底盘支承装置时，此中断元件优选地借助延迟机构切断与为用于杆运动的驱动机组和/或向其供能和压力油的供给机组配设的调节机构的控制器进口的连接。此外，控制器恰当地有一中断元件，当至少一个遥控机构处于零位时或当控制杆运动时，此中断元件切断与为用于底盘支承装置的驱动机组和/或向其供能或压力油的供给机组配设的调节机构的控制器进口的连接。

按本发明的操纵设备有利地在自行式混凝土泵内应用，它有折弯杆和杆运动的电子控制装置。

遥控机构优选地设计为在无线遥控器中的控制杆。原则上也可以利用一根设在折弯杆顶端的终端软管作为遥控机构，在这种情况下通过终端软管的偏摆例如借助斜度传感器发出的遥控信号，可以在第一线路装置的坐标发生器内转换成用于折弯杆运动的指示。其他的输出遥控信号的开关或按钮，尤其是触发杆阻尼的按钮，可布置在一个与终端软管连接的遥控器上。

下面借助在附图中示意表示的实施例进一步说明本发明。其中：

图1带有处于折叠状态的折弯杆的自行式混凝土泵侧视图；

图2带有处于工作位置的折弯杆的按图1的自行式混凝土泵；以及

图3用于操纵折弯杆和底盘支承装置具有安全线路的设备示意电路图。

自行式混凝土泵10包括运输车11、例如设计为双缸活塞泵的泥浆泵12、以及可绕固定在汽车上的竖轴13旋转作为混凝土输送管16支架的混凝土布料杆14。在浇筑混凝土期间连续加入进料斗17中的液体混凝土通过混凝土输送管16输送到远离汽车11停车位置的混凝土浇筑地点18。

布料杆14由一个可借助液压旋转驱动装置19绕竖轴13旋转的杆座21和可在杆座上回转的折弯杆22组成，折弯杆可连续调整为在汽车11与混凝土浇筑地点18之间不同的作用距离r和高度差h。在图示的实施例中，折弯杆22由五个互相铰接的杆段23至28组成，它们可绕互相平行和垂直于杆座21竖轴13延伸的轴28至32回转。通过铰接轴28至32构成的铰链的折角ε1至ε5(图2)及其相互关系应彼此协调，使折弯杆22能以图1所示经相应地多次折叠成为节省空间的运输构型放置在汽车11上。通过起动逐个配属于铰接轴28至32的驱动机组34至38，折弯杆22可以展开成在混凝土浇筑地点18与汽车停放位置之间不同的距离r和/或高度差h(图2)。

操作员借助无线遥控器50控制杆的运动，通过杆的运动，将带有终端软管43的杆顶端33移到要浇筑混凝土的区域上方。终端软管43典型的长度为3至4m，由于其铰接地悬挂在杆顶端33的区域内以及基于其固有柔性，其出口端可由软管操作者保持在一个相对于混凝土浇筑地点为最有利的位置上。

汽车可借助于由前和后支柱40、42组成的底盘支承装置在车轮抬离地面44的情况下支承在停车位置。支柱40、42借助未表示的液压驱动机组可从图1中表示的运输位置伸出到图2中所示的支承汽车的位置。为此操作员同样使用遥控器50，遥控器还规定用于控制杆的运动和泵的运行。

在图示的实施例中，遥控器50包含两个设计为控制杆的遥控机构52、54，它们可沿三个主调节方向往复调整并发出遥控信号。遥控信号通过无线电通信间隔56传输到固定在汽车上的无线接收器58，它组合在控制器62的输入级60内。遥控器50有一排其他的开关机构64、66、66′，在操纵它们时通过无线电通信间隔56将另一些无线信号传输给无线接收器58。其中第一开关机构64设计为选择开关用于通过中立的中间位置按选择释放支柱(线路74)和杆运动(线路76)，在控制器62输入级60内的开关68响应其遥控信号。在输入级60内的换接开关70响应按钮66、66′的遥控信号，在操纵按钮66时通过换接开关70经线路72起动用于驱动液压泵的电动机。在遥控机构52、54的零位，遥控器发出一个遥控信号，它在输入级内触发断开在杆释放线路76内的零位触点78。

在图示的实施例中，控制器62包括第一线路装置80和第二线路装置82，它们彼此独立地适用于与到达无线接收器58内的以及在输入级60内以电信号的形式存在的遥控信号，以便按需要电控底盘支承装置40、42和布料杆14以及混凝土泵的驱动机组。为此目的，这两个线路装置80、82有互相兼容的插座84、84′，在插座上可按选择插上设有相配插头的电缆线束86，电缆线束通向驱动机组调节机构的控制器进口。在图3中简化表示了插座84、84′。图中只表示了用于控制支柱释放用的调节机构92和杆释放用的调节机构94的插接触点88、90以及附属的接地触点96。通过调节机构92、94，电磁式打开和闭合用于向支柱40、42或杆段23至27和旋转机构19的驱动机组共同供压力油的供给阀98、100。供给阀98、100输入侧连接在液压泵的压力管上以及是一个交替作业阀的组成部分。此外，在图3中表示了用于控制杆运动的驱动机组19、34至38调节机构的复式触点102。

第二线路装置82包括一耦合线路104，其中将在输入级中转换为电信号的遥控信号以电流的方式转换为输出信号，它们通过插座84′传输给电缆线束86。尤其在耦合线路104内将在通过选择开关68释放杆时借助控制杆50、52发出的遥控信号逐个移置到为控制杆主调节方向配设的布料杆驱动机组19、34至38上。轴逐个操纵尽管有优点，即，各杆段可单个地置于仅受其回转范围限制的任何位置。在这里，为折弯杆和杆座的每一根轴配设遥控机构的一个主调节方向，所以尤其在存在三个以上杆段时这种操作并不是一目了然的。操作员必须始终既注意观察被操纵的轴又注意观察终端软管，以避免发生终端软管随意运动的危险并因而避免危及施工现场人员。

采用线路装置80可以在折弯杆运动时显著简化在这方面的操作。为此目的，线路装置80有一个计算机支持的耦合线路106，通过它将经数据总线108从输入级传输来的遥控信号借助规定的算法互相耦合并以此形式输出给用于控制调节机构的插座84。耦合线路106主要包括一个计算机支持的坐标转换器，它尤其具有在DE-A-4306127中说明的特性。通过坐标转换器，沿遥控机构52第一主调节方向产生的遥控信号，控制杆段23至27的冗余铰接轴28至32的驱动机组34至38，按预定的行程-转角特性线的标准实施折弯杆的伸展或缩短运动，以及沿第二主调节方向控制杆座21的驱动机组19。沿第三主调节方向可操纵铰接轴28至32的驱动机组34至38独立地实施杆顶端33的升降运动。与之相关，行程-转角特性线在坐标转换器内按作用在各杆段上取决于负荷的弯矩和扭矩的标准修正。因为这种耦合只是在有位置调节的背景下才导致准确的结果，所以在折弯杆段的各轴处需要附加的行程或角度测量，它们在耦合线路106内加以评估。耦合线路106可附加地用于杆阻尼。为此需要在顾及测得的振动参数的情况下进行附加的调节。

在耦合线路106内半自动进行的调节过程，当操作时在电子设备或测量系统中有故障时，会导致随意的运动过程。采用下列安全性预防措施应解决这种问题：

在通往在插座84上的交替作业阀98、100杆触点90的输出线路110中有一继电器触点112′，它属于线路装置80内的继电器112。继电器112可借助遥控器内按钮66中的触点通过控制器62内的换接开关70、线路72和二极管屏阴极间隙控制。开关66在这里有认可按钮的作用，借助它闭合继电器触点112′。此外，认可继电器112设在延迟继电器116的常开触点116′上方，在零位触点78后方的延迟继电器116可通过来自输入级60的杆释放线路76控制。当选择开关68从杆释放朝支柱释放的方向转接时，或当触点78在遥控机构52零位的情况下打开时，延迟继电器116具有可调的时间常数0.2至3秒地脱扣。基于此认可继电器112，因此杆的操纵只有在选择开关68为了杆释放而接到线路76上以及对于杆的操纵重要的遥控机构52至少沿一个主方向从零位移出时才有可能。在继电器116脱扣时的延迟被调整为，使杆的操纵不突然中断以及停断事先在耦合线路106内进行的调节过程。在折弯杆不运动时，例如在打泵的过程中，可通过操纵认可按钮66将继电器触点112′置于其闭合位置。由此可以通过耦合线路106触发主动的振动阻尼。

在交替作业阀98内用于支柱释放的输出线120中同样有一继电器触点122′，它属于继电器122。当选择开关64、68到达其支柱释放位置时，继电器122通过来自输入级60的支柱释放线74控制。在这种情况下通过输出线120控制调节机构92以及通过供给阀98向支柱40、42的驱动机组加入压力油。

继电器112和122在去紧急继电器124的起动线路内各有另一个强制工作的触点112″、122″。采取此措施是为了安全，当触点112′、122′粘着时，紧急继电器124可不再通过其触点124′、124″起动。在这里应考虑到，当控制器62每一次投入运行时必须首先起动紧急继电器124，以便能向交替作业阀的供给阀98、100供电。在这里涉及一种复位功能，其中为了有声地应答，同时操纵喇叭。

概括地说，本发明涉及一种用于折弯杆22尤其混凝土布料杆安全监控的设备，折弯杆的杆段23至27，可借助遥控器50和响应其遥控信号的控制器62，在使用一个计算器支持的线路装置80的情况下控制。此安全监控这样实现：控制器62有一中断元件112、112′，在遥控器50的遥控机构52处于零位时，它通过延迟机构断开与为驱动机组和/或向其供能或压力油的供给机组98、100配设的调节机构92、94的控制器进口的连接。

Claims (16)

1.操纵铰接在杆座(21)上的折弯杆(22)尤其混凝土布料杆的设备，该杆座(21)可借助一个优选可液压操纵的驱动机组驱动旋转，以及该折弯杆(22)有至少三个杆段(23至27)，它们可绕垂直于杆座(21)旋转轴线(13)并互相平行的铰接轴(28至32)分别借助一优选可液压操纵的驱动机组(34至38)相对于杆座(21)或相邻杆段有限回转，此设备包括一个用于借助为各驱动机组和/或向其供能或供压力油的供给机组(100)配设的调节机构(94)使杆运动的控制器(62)，以及包括一个与控制器(62)的输入级(60)通信的遥控器(50)，它有至少一个用于沿至少一个主调节方向可经过零位往复调整并与此同时发出遥控信号的遥控机构(52、54)以及另一些发出遥控信号的开关机构或按钮(64、66、66′)，其中，控制器(62)有一个可通过输入级(60)供给遥控信号信息的计算机支持的第一线路装置(80)，它的输出侧与调节机构(92、94)的控制器进口(88、90)连接，其特征为：所述控制器(62)有一中断元件(112、112′)，所述中断元件在至少一个遥控机构(52)处于零位时，断开与为驱动机组和/或用于供能或供压力油的供给机组(100)而配设的调节机构(94)的控制器进口(90)的连接。

2.按照权利要求1所述的设备，其特征为：第一线路装置(80)有一个用于冗余的铰接轴(28至32)包括附属的行程或角度传感器的计算机支持的位置调节器，和/或一个包括附属的在液压驱动机组(34至38)处的压力传感器为计算机支持的阻尼装置。

3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为：所述中断元件(112、112′)可通过延迟机构(116、116′)控制。

4.按照权利要求3所述的设备，其特征为：所述延迟机构设计为延迟继电器(116、116′)。

5.按照权利要求3或4所述的设备，其特征为：延迟机构的时间常数小于3秒，优选0.2至1.5秒。

6.按照权利要求1至5之一所述的设备，其特征为：至少一个遥控机构(52、54)设计在处于遥控器(50)上的控制杆；以及，中断元件响应通过控制杆至少一个零位触点发出的遥控信号。

7.按照权利要求1至6之一所述的设备，其特征为：第一线路装置(80)有一个计算机支持的坐标转换器，通过它可沿至少一个遥控机构(52)的第一主调节方向，操纵杆段(23至27)冗余的铰接轴(28至32)驱动机组(34至38)，按预定的行程-转角特性线的标准，实施折弯杆(22)的伸展或缩短运动，以及沿第二主调节方向操纵杆座(21)的驱动机组(19)。

8.按照权利要求1至7之一所述的设备，其特征为：控制器(62)有一个与输入级(60)连接的第二线路装置(82)，它的输出侧与调节机构的控制器进口连接，以及遥控机构(52、54)的每一个主调节方向与驱动机组(19、34至38)之一相配。

9.按照权利要求8所述的设备，其特征为：两个线路装置(80、82)有互相兼容的输出侧插座(84、84′)，用于连接一个通向调节机构(92、94)控制器进口(88、90)的电缆线束。

10.按照权利要求8或9所述的设备，其特征为：两个线路装置(80、82)有一共同的输入级(60)。

11.按照权利要求10所述的设备，其特征为：输入级(60)有一无线接收器(58)，用于接收从遥控器(50)发出的遥控信号。

12.按照权利要求1至11之一所述的设备，其特征为：控制器(62)的输入级(60)，通过一优选设计为CAN数据总线的、用于传输属于遥控信号的数据的数据总线，与第一线路装置(80)连接。

13.按照权利要求1至12之一所述的设备，其特征为：驱动机组(19、34至38)设计为双向作用的液压缸或液压马达；供给机组(98、100)设计为供给阀，用于向驱动机组共同供压力油，它可通过控制器(62)借助一电磁式调节机构(92、94)操纵；以及，中断元件(112、112′、122、122′)设计为处于调节机构(92、94)引线内，优选可通过延迟机构(116)控制的开关触点(112′、122′)。

14.按照权利要求13所述的设备，其特征为：供给阀(98、100)是一个用于按选择控制杆的运动或控制底盘支承装置(40、42)的、可借助遥控器(50)操纵的交替作业阀。

15.按照权利要求13所述的设备，其特征为：控制器(62)有一中断元件(98)，当至少一个遥控机构(52、54)处于零位时或当控制杆运动时，此中断元件切断与为用于底盘支承装置(40、42)的驱动机组和/或向其供能或压力油的供给阀(98)而配设的调节机构(92)的控制器进口的连接。

16.按照权利要求1至15之一所述的设备在自行式混凝土泵内的应用，它有折弯杆和杆运动的电子控制装置。