-
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.
-
Außerdem betrifft die Erfindung einen Manipulator, insbesondere Großmanipulator für Autobetonpumpen, mit einem solchen Steuerkreis.
-
Die
WO 2010/031389 A1 offenbart eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für eine Verdeckeinheit eines Fahrzeugs mit mehreren hydraulisch beweglichen Verdeckelementen, wobei eine Notventilvorrichtung vorgesehen ist.
-
In
DE 195 11 501 C2 wird eine hydraulische Steuereinrichtung offenbart, mit einem Richtungsventil, einer Dosierpumpeneinheit, die zwei hydraulisch parallelgeschaltete und mechanisch parallelbetreibbare Dosierpumpen sowie ein Abschaltventil in einer hydraulischen Verbindung zwischen den beiden Dosierpumpen aufweist, einem Pumpen- und einem Tankanschluss, die über das Richtungsventil mit der Dosierpumpeneinheit verbunden sind, sowie zwei Arbeitsanschlüssen, die mit dem Richtungsventil verbunden sind, wobei ein Steuereingang des Abschaltventils mit dem Pumpenanschluss verbunden ist.
-
Die
WO 2015/162229 A1 betrifft ein Steuerungssystem für eine hydraulische Arbeitsmaschine mit mehreren hydraulischen Arbeitskreisen zur Druckölversorgung von Stellgliedern und/oder Antriebsaggregaten beweglicher Maschinenteile und einer Nothaltschaltung für die Arbeitskreise zur Vermeidung einer Gefährdung durch die Maschinenteile. In
WO 2015/162229 A1 wird vorgeschlagen, dass die Nothaltschaltung ein einziges Sicherheitsventil aufweist, das an seinem Einlass mit den Arbeitskreisen über jeweils mindestens eine Abzweigleitung parallel verbunden ist und auslassseitig an eine Druckentlastungsstelle angeschlossen ist.
-
Ein eingangs genanter elektrohydraulischer Steuerkreis ist aus der
WO 2014/165888 A1 bekannt. Hier 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 2, sowie durch einen Manipulator gemäß Anspruch 19.
-
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 Antriebsaggregate noch sicher angesprochen werden können, um beispielsweise den Knickmast auch bei Ausfall der Masthydraulik oder elektrischen Steuerung bergen zu können. Die Notbedienungseinheit wird hierzu im Notbetrieb mit Spannung versorgt.
-
Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, 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.Erfindungsgemäß ist alternativ oder ergänzend vorgesehen, 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.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
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 Aufgabetrichter 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.
-
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.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Notbedienungseinheit für den Notbetrieb mit einem Schlüsselschalter aktiviert wird. Vorteilhafterweise wird der Notbetrieb mit einem Schlüsselschalter aktiviert wird, so dass ein unbeabsichtigte oder unbefugte Aktivierung des Notbetriebes nicht möglich ist.
-
Weiter vorteilhaft ist, dass auf der Notbedienungseinheit Taster angeordnet sind, mit denen das Notventil durch Betätigung der Taster mit Spannung beaufschlagt werden kann, um das zugehörige Antriebsaggregat zu bewegen. Hierdurch wird eine einfache, robuste Ansteuerung der Antriebsaggregate auch im Notbetrieb ermöglicht.
-
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Notbedienungseinheit über ein bewegliches Kabel mit der Spannungsversorgung und dem Notventil verbunden 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 besonders sichere Steuerung des Knickmastes gewährleistet.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, 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.
-
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, 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.
-
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:
- 1 und 2: einen hydraulischen Steuerkreis gemäß der Erfindung;
- 3: Schaltplan eines Steuerkreises für ein einzelnes Antriebsaggregat;
- 4: erfindungsgemäßer Manipulator
- 5: einen elektrohydraulischen Steuerkreis gemäß der Erfindung mit Notbedienungseinheit.
-
Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Steuerkreis 1 zum Ansteuern von hydraulisch betätigten Antriebsaggregaten, wobei in 1 insgesamt fünf Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d zum Antrieb der Mastsegmente 3, 3a, 3b, 3c, 3d (4) gezeigt sind. Die Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d ermöglichen eine Verstellung der Mastsegmente 3, 3a, 3b, 3c, 3d (4) des Manipulators 4 (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 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 1 gestrichelt dargestellt, während der erste Rücklauf (T1) 25 strichpunktiert dargestellt ist. Das von der ersten Druckversorgungseinheit 5 geförderte Hydrauliköl wird mittels der ersten Druckversorgung (P1) 24 über das Hauptventil 18 an die einzelnen Mastsegmente 3, 3a, 3b, 3c, 3d (4) bzw. die dort angeordneten Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d verteilt. Der erste Rücklauf (T1) 25 führt das Hydrauliköl von den Antriebsaggregaten 2, 2a, 2b, 2c, 2d zurück in den Tank 23, von wo aus das Hydrauliköl für die erneute Förderung durch den Hydraulikpumpenstrang 22 zur Verfügung steht. Der Hydraulikpumpenstrang 22 umfasst neben der ersten Druckversorgungseinheit 5 weitere Druckversorgungseinheiten 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 (3), zugeordnet, die auf der ersten Druckversorgung (P1) 24 und auf dem ersten Rücklauf (T1) 25 parallel zueinander angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist das Proportionalventil 28 (3) mit einem Schrittmotor 31 (3) ansteuerbar. Mit dem Proportionalventil 28 (3) kann das zugeordnete Antriebsaggregat 2, 2a, 2b, 2c, 2d, insbesondere der Hydraulikzylinder, verfahren werden, indem das Proportionalventil 28 (3) die dem Antriebsaggregat 2, 2a, 2b, 2c, 2d zugeordneten Arbeitsleitungen 29, 30 (3) mit einer Druckdifferenz beaufschlagt. Hierfür werden die Arbeitsleitungen 29, 30 (3) wahlweise jeweils mit einer ersten Druckversorgung (P1) 24 oder einem ersten Rücklauf (T1) 25 durch das Proportionalventil 28 (3) verbunden. In 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 (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 (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 (3) ist die Zuschaltung der zweiten Druckversorgungseinheit 6 sinnvoll, um den Manipulator 4 (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 (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 (4) noch verfahren werden kann, um beispielsweise den Knickmast 10 (4) einzufahren und gegebenenfalls den Restbeton aus der Betonpumpe und den Förderrohren herauszupumpen.
-
In 2 ist der elektrohydraulische Steuerkreis 1 aus 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 (5) mittels eines Schlüsselschalters 53 (5) über einen beispielsweise elektrisch anzusteuernden Schalter 55 (5) aktiviert. Die Notbedienungseinheit 56 ( 5) weist einfache Taster auf, mit denen zum einen das zu steuernde Knickgelenk 13, 13a, 13b, 13c, 13d (4) oder Drehwerk 12 (4) des Knickmastes 10 (4) ausgewählt wird und zum anderen die Verfahrrichtung für das ausgewählte Knickgelenk 13, 13a, 13b, 13c, 13d (4) oder Drehwerk 12 ( 4) bzw. das Antriebsaggregat 2, 2a, 2b, 2c, 2d (1 bis 3) festgelegt wird. Mit dieser Notbedienungseinheit 56 (5) ist eine einfache und wenig fehleranfällige Steuerung für den Notbetrieb gegeben, da die Notbedienungseinheit 56 (5) elektrisch robust ist. Von der Notbedienungseinheit 56 (5) führt ein Leitungsbündel mit zwölf Adern zu den Notventilen. Mit der Betätigung der Taster an der Notbedienungseinheit 56 (5) wird die 24-V-Spannungsversorgung einer Bordbatterie 54 (5) auf das jeweils zu betätigen elektromagnetische Notventil 36 des ausgewählten Knickgelenks 13, 13a, 13b, 13c, 13d (4) oder Drehwerks 12 (4) gelegt. Die Notbedienungseinheit 56 (5) kann fest verdrahtet sein oder über eine Steckverbindung, beispielsweise Optionsbox, mit der elektrischen Anlage verbunden sein. Vorzugsweise ist die Notbedienungseinheit 56 (5) über ein langes Kabel 57 (5) mit der Maschine verbunden, sodass sich der Benutzer mit der Notbedienungseinheit 56 (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 (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 (4 u. 5) gesteuert wird.
-
Die 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 (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 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 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 (4 u. 5) sowie die Auslastung des BUS-Systems, welches die lokale Steuereinrichtung (ECU) mit der zentralen Steuereinheit 52 (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 (5) oder durch Feststellung eines schwerwiegenden Fehlers durch die lokale Steuereinrichtung (ECU) oder die zentrale Steuereinheit 52 (4 u. 5), werden folgende Schritte durchgeführt: der Hydraulikölfluss wird über das Not-Halt-Ventil 21 (1 u. 2) zum Tank 23 ( 1 u. 2) umgeleitet, außerdem werden sämtliche Hydraulikversorgungen für den Betrieb der Betonpumpe abgeschaltet bzw. zum Tank 23 (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 (5) in den Notbetrieb umgeschaltet werden, sodass die Notbedienungseinheit 56 (5) über einen Schalter 55 (5) von einer Bordbatterie 54 (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 (4) aufgrund einer Fehlfunktion im Normalbetrieb nicht verfahren werden kann. Hier wird ebenfalls mit dem Schlüsselschalter 53 (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 (4) noch verfahren werden kann, um beispielsweise den Knickmast 10 (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 ( 4), von einem Benutzer vorgegeben und an die zentrale Steuereinheit 52 (4 u. 5) übermittelt werden die diese, unter Umständen verarbeitet, an die lokalen elektronischen Steuereinrichtungen (ECU) weitergibt.
-
In 4 schematisch dargestellt ist ein erfindungsgemäßer Manipulator 4, insbesondere Großmanipulator für Autobetonpumpen, mit ausfaltbarem Knickmast 10, der einen um eine Hochachse 11 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 Antriebsaggregat 2, 2a, 2b, 2c, 2d (1 bis 3) angeordnet. Zur Ansteuerung der Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d (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 (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 (1 bis 3) um. Diese Ansteuersignale werden von der lokalen Steuereinrichtung (ECU) empfangen und in Schaltsignale für das jeweilige Proportionalventil 28 (3) bzw. dessen Schrittmotor 31 (3) umgewandelt. Mit dem Fahrbefehl wird auch die gewünschte Verfahrgeschwindigkeit vorgegeben. Um höhere Verfahrgeschwindigkeiten realisieren zu können, schaltet die zentrale Steuereinheit 52 zum Antrieb der Antriebsaggregate 2, 2a, 2b, 2c, 2d (1 bis 3) die weitere Druckversorgungseinheit 6 (1 u. 2) der ersten Druckversorgungseinheit 5 (1 u. 2) zu, dies erfolgt vorzugsweise automatisch. Die Steuereinheit lässt sich zwischen mehreren Betriebszuständen umschalten, wobei die automatische Zuschaltung der weiteren Druckversorgungseinheit 6 (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 (1 u. 2) optimal ausnutzen zu können und so Zeit beim Mastaufbau zu sparen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Steuerkreis
- 2 2a, 2b, 2c, 2d
- Antriebsaggregate
- 3 3a, 3b, 3c, 3d
- Mastsegmente
- 4
- Manipulator
- 5
- Erste Druckversorgungseinheit
- 6
- Zweite Druckversorgungseinheit
- 7
- Hydraulikspeicher
- 8
- Notdruckversorgungseinheit
- 9
- Rührwerk
- 10
- Knickmast
- 11
- Hochachse
- 12
- Drehschemel
- 13 13a, 13b, 13c, 13d
- Knickgelenke
- 14
- Mastspitze
- 15
- Fernsteuereinrichtung
- 16
- Steuerhebel
- 17
- Steuerung
- 18
- Hauptventil
- 19
- Umschaltung A
- 20
- Umschaltung B
- 21
- Not-Halt-Ventil
- 22
- Hydraulikpumpenstrang
- 23
- 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
- 38
- Sperrventil
- 51
- Not-Aus-Taster
- 52
- Zentrale Steuerung
- 53
- Schlüsselschalter
- 54
- Bordbatterie
- 55
- Umschalter Notbetrieb
- 56
- Notbedieneinheit,
- ECU
- Steuereinrichtung
- U1
- erste Spannungsversorgung
- U2
- zweite Spannungsversorgung