操縱尤其用於混凝土泵的折彎杆的設備的製作方法

2023-07-20 16:14:41 3

專利名稱：操縱尤其用於混凝土泵的折彎杆的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種操縱鉸接在杆座上的折彎杆尤其混凝土布料杆的設備，該杆座可藉助一優選地可液壓操縱的驅動機組驅動旋轉以及該折彎杆有至少三個杆段，它們可繞垂直於杆座旋轉軸線並互相平行的鉸接軸分別藉助一優選地可液壓操縱的驅動機組相對於杆座或相鄰杆段有限迴轉，此設備包括一個用於藉助為各驅動機組和/或向其供能或供壓力油的供給機組配設的調節機構使杆運動的控制器，以及包括一個與控制器的輸入級通信的遙控器，它有至少一個用於沿至少一個主調節方向可經過零位往復調整並與此同時發出遙控信號的遙控機構以及另一些發出遙控信號的開關機構，控制器有一個可通過輸入級供給遙控信號的計算機支持的第一線路裝置，它的輸出側與調節機構的控制器進口連接。
自行式混凝土泵通常由操作員操縱，他藉助遙控器不僅負責泵的控制而且負責設在折彎杆頂端的終端軟管的定位。為此，操作者應通過附屬的驅動機組在非結構性三維工作空間內，在關注施工現場周邊條件的同時，運動折彎杆操縱折彎杆多個旋轉自由度。為了易於在這方面的操作，已經建議了一種操作設備(DE-A-4306127)，其中，折彎杆冗餘的鉸接軸在杆座任何旋轉位置與其旋轉軸無關地通過遙控機構唯一的一個調節過程共同控制。在此過程中，折彎杆實施一種對操作者一目了然的伸展和縮短運動，與此同時杆頂端的高度可附加地保持常數。為了能做到這一點，在那裡控制器有一個可藉助遙控器控制的計算機支持的驅動機組坐標轉換器。對於折彎杆這種操縱的基本條件是位置調節，屬於它的主要是為各杆臂、鉸接軸和/或驅動機組配設的用於行程或角度測量的傳感器系統。因為在此類不僅包括機械的也包括電氣和液壓部件的技術系統內不可能完全避免故障，所以需要安全監控裝置，它向操作員報警並可靠地幹預工作過程。
由此出發，本發明的目的是，對用於操縱折彎杆的已知設備作下列改進即使在運動過程中計算機支持地轉換遙控信號，仍能保證折彎杆可由操作者控制的可靠的運動過程。
為達到此目的建議了在權利要求1中說明的特徵組合。由從屬權利要求給出本發明有利的設計和進一步發展。
按本發明的方案基於下列認識，即，在具有半自動化或自動化操縱部件的作業系統中必須採取預防措施，它們防止可能發生的有缺陷的自動化過程。為做到這一點，按本發明建議，控制器有一中斷元件，它在至少一個的遙控機構處於零位時，斷開與為驅動機組和/或向其供能或供壓力油的供給機組配設的調節機構的控制器進口的連接。遙控機構恰當地設計為設在遙控器上的控制杆(Joysticks)，而中斷元件響應控制杆零位觸點發出的遙控信號。若在其放開時遙控機構也調整到零位，則按本發明的措施保證折彎杆的運動只能在操作員有意識地觸發此折彎杆運動的情況下才進行。這適用於這種情況，即第一線路裝置有一個用於冗餘的鉸接軸包括附屬的行程或角度傳感器的計算機支持的位置調節器，和/或有一個包括附屬的在液壓驅動機組處的壓力傳感器的計算機支持的阻尼裝置。在兩種情況下，若沒有按本發明的中斷元件，當調節器故障時可能導致不希望的涉及重大安全問題的折彎杆運動。因為在每一次電子調節時都會產生意味著滯後誤差的延遲，所以有利的是中斷元件可通過延遲機構控制。在這裡延遲機構可設計為延遲繼電器。延遲機構的時間常數應適應於調節電路的滯後量。在杆段有位置調節和阻尼的情況下，時間常數宜小於3秒，優選地處於0.2至1.5秒的範圍內。
在混凝土泵的泵工作時，折彎杆往往不運動。因此，折彎杆運動的遙控機構處於零位，驅動機組通過中斷元件停止運行。因為另一方面折彎杆按其結構是一種能彈性振動的系統，這種系統能被激導致自振，所以由於混凝土泵脈動式運行和由此引起通過輸送管排出的混凝土柱周期性加速和減速，導致折彎杆不希望的振動激勵，這種振動激勵例如可通過一種主動式杆阻尼加以抑制。主動式杆阻尼要求杆段實施與振動激勵反方向的相對運動。為了儘管遙控機構處於零位仍能主動振動阻尼，按本發明的一項優選的設計建議，控制器有一開關元件，它在操縱一個預定的按鈕時搭接中斷元件和/或其延遲機構。採取這一措施，操作員可通過操縱按鈕有意識地引入主動的杆阻尼。
因為遙控器本來就包括各一個按鈕用於液壓泵驅動電機的接通和斷開，所以建議配備用於電機起動的按鈕和附加的用於搭接中斷元件並因而用於杆阻尼的常開觸點。在這裡真正的常開觸點處於控制器內，並藉助遙控器內的按鈕通過相應的遙控信號觸發。
按本發明另一項有利的設計，第一線路裝置有一個計算機支持的坐標轉換器，通過它可沿其中一個遙控機構的第一主調節方向，操縱杆段冗餘的鉸接軸驅動機組，按預定的行程—轉角特性線的標準，實施折彎杆的伸展或縮短運動，以及沿第二主調節方向操縱杆座的驅動機組。
提高工作可靠性可採取下列措施達到控制器有一個與輸入級連接的第二線路裝置，它的輸出側與調節機構的控制器進口連接以及為遙控機構的每一個主調節方向配設驅動機組之一。在這方面本發明的一項優選的設計規定，兩個線路裝置有互相兼容的輸出側插座，用於連接一個通向調節機構控制器進口的電纜線束。以此方式通過電纜線束簡單地換插，可以或按傳統通過遙控機構每一個主調節方向在操縱各杆段的情況下操縱折彎杆(第二線路裝置)，或藉助一人工智慧的計算機支持的電子設備操縱折彎杆(第一線路裝置)。兩個線路裝置有一共同的輸入級，輸入級例如有一無線接收器，用於接收從遙控器發出的遙控信號。輸入級可通過一數據總線，尤其用於傳輸數字遙控信號的CAN總線與第一線路裝置連接。
為了進一步提高工作可靠性，按本發明的一項優選的設計規定，驅動機組設計為雙向作用的液壓缸或液壓馬達；供給機組設計為供給閥，用於向驅動機組共同供壓力油，它可通過控制器藉助一電磁式調節機構操縱；以及，中斷元件設計為處於調節機構的引線內，優選地可通過延遲機構控制的開關觸點。
有利地，供給閥是一個用於按選擇控制杆的運動或底盤支承裝置可藉助遙控器操縱的交替作業閥。控制器在這裡恰當地有一中斷元件，當交替作業閥轉接到底盤支承裝置時，此中斷元件優選地藉助延遲機構切斷與為用於杆運動的驅動機組和/或向其供能和壓力油的供給機組配設的調節機構的控制器進口的連接。此外，控制器恰當地有一中斷元件，當至少一個遙控機構處於零位時或當控制杆運動時，此中斷元件切斷與為用於底盤支承裝置的驅動機組和/或向其供能或壓力油的供給機組配設的調節機構的控制器進口的連接。
按本發明的操縱設備有利地在自行式混凝土泵內應用，它有折彎杆和杆運動的電子控制裝置。
遙控機構優選地設計為在無線遙控器中的控制杆。原則上也可以利用一根設在折彎杆頂端的終端軟管作為遙控機構，在這種情況下通過終端軟管的偏擺例如藉助斜度傳感器發出的遙控信號，可以在第一線路裝置的坐標發生器內轉換成用於折彎杆運動的指示。其他的輸出遙控信號的開關或按鈕，尤其是觸發杆阻尼的按鈕，可布置在一個與終端軟管連接的遙控器上。
下面藉助在附圖中示意表示的實施例進一步說明本發明。其中

圖1帶有處於摺疊狀態的折彎杆的自行式混凝土泵側視圖；圖2帶有處於工作位置的折彎杆的按圖1的自行式混凝土泵；以及圖3用於操縱折彎杆和底盤支承裝置具有安全線路的設備示意電路圖。
自行式混凝土泵10包括運輸車11、例如設計為雙缸活塞泵的泥漿泵12、以及可繞固定在汽車上的豎軸13旋轉作為混凝土輸送管16支架的混凝土布料杆14。在澆築混凝土期間連續加入進料鬥17中的液體混凝土通過混凝土輸送管16輸送到遠離汽車11停車位置的混凝土澆築地點18。
布料杆14由一個可藉助液壓旋轉驅動裝置19繞豎軸13旋轉的杆座21和可在杆座上迴轉的折彎杆22組成，折彎杆可連續調整為在汽車11與混凝土澆築地點18之間不同的作用距離r和高度差h。在圖示的實施例中，折彎杆22由五個互相鉸接的杆段23至28組成，它們可繞互相平行和垂直於杆座21豎軸13延伸的軸28至32迴轉。通過鉸接軸28至32構成的鉸鏈的折角ε1至ε5(圖2)及其相互關係應彼此協調，使折彎杆22能以圖1所示經相應地多次摺疊成為節省空間的運輸構型放置在汽車11上。通過起動逐個配屬於鉸接軸28至32的驅動機組34至38，折彎杆22可以展開成在混凝土澆築地點18與汽車停放位置之間不同的距離r和/或高度差h(圖2)。
操作員藉助無線遙控器50控制杆的運動，通過杆的運動，將帶有終端軟管43的杆頂端33移到要澆築混凝土的區域上方。終端軟管43典型的長度為3至4m，由於其鉸接地懸掛在杆頂端33的區域內以及基於其固有柔性，其出口端可由軟管操作者保持在一個相對於混凝土澆築地點為最有利的位置上。
汽車可藉助於由前和後支柱40、42組成的底盤支承裝置在車輪抬離地面44的情況下支承在停車位置。支柱40、42藉助未表示的液壓驅動機組可從圖1中表示的運輸位置伸出到圖2中所示的支承汽車的位置。為此操作員同樣使用遙控器50，遙控器還規定用於控制杆的運動和泵的運行。
在圖示的實施例中，遙控器50包含兩個設計為控制杆的遙控機構52、54，它們可沿三個主調節方向往復調整並發出遙控信號。遙控信號通過無線電通信間隔56傳輸到固定在汽車上的無線接收器58，它組合在控制器62的輸入級60內。遙控器50有一排其他的開關機構64、66、66′，在操縱它們時通過無線電通信間隔56將另一些無線信號傳輸給無線接收器58。其中第一開關機構64設計為選擇開關用於通過中立的中間位置按選擇釋放支柱(線路74)和杆運動(線路76)，在控制器62輸入級60內的開關68響應其遙控信號。在輸入級60內的換接開關70響應按鈕66、66′的遙控信號，在操縱按鈕66時通過換接開關70經線路72起動用於驅動液壓泵的電動機。在遙控機構52、54的零位，遙控器發出一個遙控信號，它在輸入級內觸發斷開在杆釋放線路76內的零位觸點78。
在圖示的實施例中，控制器62包括第一線路裝置80和第二線路裝置82，它們彼此獨立地適用於與到達無線接收器58內的以及在輸入級60內以電信號的形式存在的遙控信號，以便按需要電控底盤支承裝置40、42和布料杆14以及混凝土泵的驅動機組。為此目的，這兩個線路裝置80、82有互相兼容的插座84、84′，在插座上可按選擇插上設有相配插頭的電纜線束86，電纜線束通向驅動機組調節機構的控制器進口。在圖3中簡化表示了插座84、84′。圖中只表示了用於控制支柱釋放用的調節機構92和杆釋放用的調節機構94的插接觸點88、90以及附屬的接地觸點96。通過調節機構92、94，電磁式打開和閉合用於向支柱40、42或杆段23至27和旋轉機構19的驅動機組共同供壓力油的供給閥98、100。供給閥98、100輸入側連接在液壓泵的壓力管上以及是一個交替作業閥的組成部分。此外，在圖3中表示了用於控制杆運動的驅動機組19、34至38調節機構的複式觸點102。
第二線路裝置82包括一耦合線路104，其中將在輸入級中轉換為電信號的遙控信號以電流的方式轉換為輸出信號，它們通過插座84′傳輸給電纜線束86。尤其在耦合線路104內將在通過選擇開關68釋放杆時藉助控制杆50、52發出的遙控信號逐個移置到為控制杆主調節方向配設的布料杆驅動機組19、34至38上。軸逐個操縱儘管有優點，即，各杆段可單個地置於僅受其迴轉範圍限制的任何位置。在這裡，為折彎杆和杆座的每一根軸配設遙控機構的一個主調節方向，所以尤其在存在三個以上杆段時這種操作並不是一目了然的。操作員必須始終既注意觀察被操縱的軸又注意觀察終端軟管，以避免發生終端軟管隨意運動的危險並因而避免危及施工現場人員。
採用線路裝置80可以在折彎杆運動時顯著簡化在這方面的操作。為此目的，線路裝置80有一個計算機支持的耦合線路106，通過它將經數據總線108從輸入級傳輸來的遙控信號藉助規定的算法互相耦合併以此形式輸出給用於控制調節機構的插座84。耦合線路106主要包括一個計算機支持的坐標轉換器，它尤其具有在DE-A-4306127中說明的特性。通過坐標轉換器，沿遙控機構52第一主調節方向產生的遙控信號，控制杆段23至27的冗餘鉸接軸28至32的驅動機組34至38，按預定的行程-轉角特性線的標準實施折彎杆的伸展或縮短運動，以及沿第二主調節方向控制杆座21的驅動機組19。沿第三主調節方向可操縱鉸接軸28至32的驅動機組34至38獨立地實施杆頂端33的升降運動。與之相關，行程-轉角特性線在坐標轉換器內按作用在各杆段上取決於負荷的彎矩和扭矩的標準修正。因為這種耦合只是在有位置調節的背景下才導致準確的結果，所以在折彎杆段的各軸處需要附加的行程或角度測量，它們在耦合線路106內加以評估。耦合線路106可附加地用於杆阻尼。為此需要在顧及測得的振動參數的情況下進行附加的調節。
在耦合線路106內半自動進行的調節過程，當操作時在電子設備或測量系統中有故障時，會導致隨意的運動過程。採用下列安全性預防措施應解決這種問題在通往在插座84上的交替作業閥98、100桿觸點90的輸出線路110中有一繼電器觸點112′，它屬於線路裝置80內的繼電器112。繼電器112可藉助遙控器內按鈕66中的觸點通過控制器62內的換接開關70、線路72和二極體屏陰極間隙控制。開關66在這裡有認可按鈕的作用，藉助它閉合繼電器觸點112′。此外，認可繼電器112設在延遲繼電器116的常開觸點116′上方，在零位觸點78後方的延遲繼電器116可通過來自輸入級60的杆釋放線路76控制。當選擇開關68從杆釋放朝支柱釋放的方向轉接時，或當觸點78在遙控機構52零位的情況下打開時，延遲繼電器116具有可調的時間常數0.2至3秒地脫扣。基於此認可繼電器112，因此杆的操縱只有在選擇開關68為了杆釋放而接到線路76上以及對於杆的操縱重要的遙控機構52至少沿一個主方向從零位移出時才有可能。在繼電器116脫扣時的延遲被調整為，使杆的操縱不突然中斷以及停斷事先在耦合線路106內進行的調節過程。在折彎杆不運動時，例如在打泵的過程中，可通過操縱認可按鈕66將繼電器觸點112′置於其閉合位置。由此可以通過耦合線路106觸發主動的振動阻尼。
在交替作業閥98內用於支柱釋放的輸出線120中同樣有一繼電器觸點122′，它屬於繼電器122。當選擇開關64、68到達其支柱釋放位置時，繼電器122通過來自輸入級60的支柱釋放線74控制。在這種情況下通過輸出線120控制調節機構92以及通過供給閥98向支柱40、42的驅動機組加入壓力油。
繼電器112和122在去緊急繼電器124的起動線路內各有另一個強制工作的觸點112″、122″。採取此措施是為了安全，當觸點112′、122′粘著時，緊急繼電器124可不再通過其觸點124′、124″起動。在這裡應考慮到，當控制器62每一次投入運行時必須首先起動緊急繼電器124，以便能向交替作業閥的供給閥98、100供電。在這裡涉及一種復位功能，其中為了有聲地應答，同時操縱喇叭。
概括地說，本發明涉及一種用於折彎杆22尤其混凝土布料杆安全監控的設備，折彎杆的杆段23至27，可藉助遙控器50和響應其遙控信號的控制器62，在使用一個計算器支持的線路裝置80的情況下控制。此安全監控這樣實現控制器62有一中斷元件112、112′，在遙控器50的遙控機構52處於零位時，它通過延遲機構斷開與為驅動機組和/或向其供能或壓力油的供給機組98、100配設的調節機構92、94的控制器進口的連接。
權利要求
1.操縱鉸接在杆座(21)上的折彎杆(22)尤其混凝土布料杆的設備，該杆座(21)可藉助一個優選可液壓操縱的驅動機組驅動旋轉，以及該折彎杆(22)有至少三個杆段(23至27)，它們可繞垂直於杆座(21)旋轉軸線(13)並互相平行的鉸接軸(28至32)分別藉助一優選可液壓操縱的驅動機組(34至38)相對於杆座(21)或相鄰杆段有限迴轉，此設備包括一個用於藉助為各驅動機組和/或向其供能或供壓力油的供給機組(100)配設的調節機構(94)使杆運動的控制器(62)，以及包括一個與控制器(62)的輸入級(60)通信的遙控器(50)，它有至少一個用於沿至少一個主調節方向可經過零位往復調整並與此同時發出遙控信號的遙控機構(52、54)以及另一些發出遙控信號的開關機構或按鈕(64、66、66′)，其中，控制器(62)有一個可通過輸入級(60)供給遙控信號信息的計算機支持的第一線路裝置(80)，它的輸出側與調節機構(92、94)的控制器進口(88、90)連接，其特徵為所述控制器(62)有一中斷元件(112、112′)，所述中斷元件在至少一個遙控機構(52)處於零位時，斷開與為驅動機組和/或用於供能或供壓力油的供給機組(100)而配設的調節機構(94)的控制器進口(90)的連接。
2.按照權利要求1所述的設備，其特徵為第一線路裝置(80)有一個用於冗餘的鉸接軸(28至32)包括附屬的行程或角度傳感器的計算機支持的位置調節器，和/或一個包括附屬的在液壓驅動機組(34至38)處的壓力傳感器為計算機支持的阻尼裝置。
3.按照權利要求1或2所述的設備，其特徵為所述中斷元件(112、112′)可通過延遲機構(116、116′)控制。
4.按照權利要求3所述的設備，其特徵為所述延遲機構設計為延遲繼電器(116、116′)。
5.按照權利要求3或4所述的設備，其特徵為延遲機構的時間常數小於3秒，優選0.2至1.5秒。
6.按照權利要求1至5之一所述的設備，其特徵為至少一個遙控機構(52、54)設計在處於遙控器(50)上的控制杆；以及，中斷元件響應通過控制杆至少一個零位觸點發出的遙控信號。
7.按照權利要求1至6之一所述的設備，其特徵為第一線路裝置(80)有一個計算機支持的坐標轉換器，通過它可沿至少一個遙控機構(52)的第一主調節方向，操縱杆段(23至27)冗餘的鉸接軸(28至32)驅動機組(34至38)，按預定的行程-轉角特性線的標準，實施折彎杆(22)的伸展或縮短運動，以及沿第二主調節方向操縱杆座(21)的驅動機組(19)。
8.按照權利要求1至7之一所述的設備，其特徵為控制器(62)有一個與輸入級(60)連接的第二線路裝置(82)，它的輸出側與調節機構的控制器進口連接，以及遙控機構(52、54)的每一個主調節方向與驅動機組(19、34至38)之一相配。
9.按照權利要求8所述的設備，其特徵為兩個線路裝置(80、82)有互相兼容的輸出側插座(84、84′)，用於連接一個通向調節機構(92、94)控制器進口(88、90)的電纜線束。
10.按照權利要求8或9所述的設備，其特徵為兩個線路裝置(80、82)有一共同的輸入級(60)。
11.按照權利要求10所述的設備，其特徵為輸入級(60)有一無線接收器(58)，用於接收從遙控器(50)發出的遙控信號。
12.按照權利要求1至11之一所述的設備，其特徵為控制器(62)的輸入級(60)，通過一優選設計為CAN數據總線的、用於傳輸屬於遙控信號的數據的數據總線，與第一線路裝置(80)連接。
13.按照權利要求1至12之一所述的設備，其特徵為驅動機組(19、34至38)設計為雙向作用的液壓缸或液壓馬達；供給機組(98、100)設計為供給閥，用於向驅動機組共同供壓力油，它可通過控制器(62)藉助一電磁式調節機構(92、94)操縱；以及，中斷元件(112、112′、122、122′)設計為處於調節機構(92、94)引線內，優選可通過延遲機構(116)控制的開關觸點(112′、122′)。
14.按照權利要求13所述的設備，其特徵為供給閥(98、100)是一個用於按選擇控制杆的運動或控制底盤支承裝置(40、42)的、可藉助遙控器(50)操縱的交替作業閥。
15.按照權利要求13所述的設備，其特徵為控制器(62)有一中斷元件(98)，當至少一個遙控機構(52、54)處於零位時或當控制杆運動時，此中斷元件切斷與為用於底盤支承裝置(40、42)的驅動機組和/或向其供能或壓力油的供給閥(98)而配設的調節機構(92)的控制器進口的連接。
16.按照權利要求1至15之一所述的設備在自行式混凝土泵內的應用，它有折彎杆和杆運動的電子控制裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用於折彎杆(22)尤其混凝土布料杆安全監控的設備，折彎杆的杆段(23至27)，可藉助遙控器(50)和響應其遙控信號的控制器(62)，在使用一個計算器支持的線路裝置(80)的情況下控制。此安全監控這樣實現控制器(62)有一中斷元件(112、112′)，在遙控器(50)的遙控機構(52)處於零位時，它通過延遲機構(116)斷開與為驅動機組和/或向其供能或壓力油的供給機組(98、100)而配設的調節機構(92、94)的控制器進口的連接。
文檔編號B66C13/40GK1492961SQ02805292
公開日2004年4月28日 申請日期2002年2月22日 優先權日2001年4月2日
發明者哈特穆特·本克特, 保羅·馮鮑門, 馮鮑門, 哈特穆特 本克特 申請人:粉刷師股份公司