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Title:
LARGE MANIPULATOR WITH VIBRATION DAMPER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/166330
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a large manipulator for concrete pumps with a distributor boom (20). The distributor boom (20) comprises an articulated boom (32), which is mounted on the boom pedestal (30), is made up of multiple boom arms (44, 46, 48, 50, 52) connected to one another in an articulated manner and having a boom tip (64) and multiple joints (34, 36, 38, 40, 42) for pivoting the boom arms (44, 46, 48, 50, 52) with respect to the boom pedestal (30) or an adjacent boom arm (44, 46, 48, 50, 52), and includes a control device (86) for controlling the movement of the articulated boom (32) with the aid of drive-unit actuating elements for drive units (26, 68, 78, 80, 82, 84) respectively assigned to the articulated joints (34, 36, 38, 40, 42). According to the invention, the large manipulator includes a device (102) for determining the vertical speed vII and/or horizontal speed vI of a boom arm location on at least one boom arm (44, 46, 48, 50, 52) in a system of coordinates (104) based on the frame (16) for reference. It also has a device for determining the articulating angle (116) of the joints (34, 36, 38, 40, 42). The control device (86) controls the movement of the articulated boom (32) by providing positioning manipulated variables SDi, for the actuating elements (90, 92, 94, 96, 98, 100) of the drive units (68, 78, 80, 82, 84), which depend on a vertical speed vII, determined by means of the device (102) for determining a vertical speed vn of a boom arm location and/or horizontal speed vI of the boom arm location and on articulating angles εi of the joints (34, 36, 38, 40, 42), determined by means of the device (116) for determining the articulating angles of the joints (34, 36, 38, 40, 42) and/or on an angle of rotation ε18 of the boom pedestal (30) about a vertical axis (18), and also on control signals S for adjusting the distributor boom (20), generated by means of a control unit (87) that can be operated by a boom operator.

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Inventors:
HEIKER, Mike (Hermann-Löns-Strasse 29, Laatzen, 30880, DE)
HÖLZLE, Benjamin (Schillerstrasse 16, Bad Urach, 72574, DE)
Application Number:
EP2019/054392
Publication Date:
September 06, 2019
Filing Date:
February 21, 2019
Export Citation:
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Assignee:
PUTZMEISTER ENGINEERING GMBH (Max-Eyth-Strasse 10, Aichtal, 72631, DE)
International Classes:
E04G21/04; B25J9/16; B66C13/06; G05B19/416
Foreign References:
EP2778466A12014-09-17
CN103234002B2014-12-24
CN202689566U2013-01-23
EP1319110B12008-03-26
Attorney, Agent or Firm:
GAUSS, Nikolai et al. (Tübinger Str. 26, Stuttgart, 70178, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Großmanipulator für Betonpumpen, mit einem Verteilermast (20), mit einem an einem Mastbock (30) aufgenommenen, aus mehreren ge- lenkig miteinander verbundenen Mastarmen (44, 46, 48, 50, 52) zusam- mengesetztem Knickmast (32) mit einer Mastspitze (64) und mit mehre- ren Gelenken (34, 36, 38, 40, 42) für das Verschwenken der Mastarme (44, 46, 48, 50, 52) gegenüber dem Mastbock (30) oder einem benach- barten Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), sowie mit einer Steuereinrichtung (86) für das Steuern der Bewegung des Knickmasts (32) mit Hilfe von Antriebsaggregatstellgliedern (90, 92, 94, 96, 98, 100) für den Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) jeweils zugeord- nete Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84), gekennzeichnet durch eine Einrichtung (102) zum Ermitteln der vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), und eine Einrichtung (116) zum Ermitteln der Gelenkwinkel e, der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42), wobei die Steuereinrichtung (86) die Bewegung des Knickmasts (32) durch Be- reitstellen von Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) steuert, die von einer mittels der Einrichtung (102) zum Ermitteln einer vertikalen Ge- schwindigkeit vn einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindig- keit Vn der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung (116) zum Er- mitteln der Gelenkwinkel der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittelten Gelenkwinkeln e, der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät (87) erzeugten Steuer- signalen S zum Verstellen des Verteilermasts (20) abhängen. 2. Großmanipulator nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine mit der Einrichtung (102) zum Ermitteln der vertikalen Geschwindigkeit einer Mastarmstelle und mit der Einrichtung (1 16) zum Ermitteln der Gelenk- winkel e, der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) gekoppelte Controllerbau- gruppe (89) für das Steuern der Antriebsaggregatsstellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100), die eine Verteilermastbedämpfungsroutine (154, 155) enthält,

(i) die aus der mittels der Einrichtung (102) zum Ermitteln einer verti- kalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle eine Dämpfungskraft FDH bestimmt;

(ii) die die ermittelte Dämpfungskraft FD in den einzelnen Gelenken (34, 36, 38, 40, 42) zugeordnete Komponentendämpfungskräfte aufteilt; und

(iii) die für das Ansteuern der Antriebsaggregatsstellglieder (92, 94, 96, 98, 100) zum Bedämpfen des Knickmasts (32) aus den Komponen- tendämpfungskräften und den mittels der Einrichtung (1 16) zum Er- mittein der Gelenkwinkel der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittel- ten Gelenkwinkel e, für die den Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Antriebsaggregate (26, 68, 78, 80, 82, 84) sowie be- kannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) zum Be- dämpfen des Knickmasts (32) Dämpfungsstellgrößen DS, für das Ansteuern der Antriebsaggregatsstellglieder (92, 94, 96, 98, 100) bestimmt, die in die Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) eingehen.

Großmanipulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilermastbedämpfungsroutine (154, 155) aus der einem Gelenk (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Komponentendämpfungskraft und aus dem ermittelten Gelenkwinkel des Gelenks (34, 36, 38, 40, 42) eine mittels des dem Gelenk (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Antriebsaggregats (26, 68, 78, 80, 82, 84) erzeugbare Komponentensolldämpfungskraft FD, oder ein mittels des dem Gelenk (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten An- triebsaggregats (26, 68, 78, 80, 82, 84) erzeugbares Komponentensoll- dämpfungsmoment MD, bestimmt.

Großmanipulator nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrich tung (176) zum Ermitteln einer mittels des dem Gelenk (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Antriebsaggregats (78, 80, 82, 84) erzeugten Ist-Kraft Fi oder eines mittels des dem Gelenk (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Antriebsaggregats (78, 80, 82, 84) erzeugten Ist-Moments M,.

Großmanipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilermastbedämpfungsroutine (154, 155) eine Regelstufe (178) ent- hält, die für das Antriebsaggregat (26, 68, 78, 80, 82, 84) die Dämpfungs- Stellgrößen DSi zum Bedämpfen des Verteilermasts (20) aus einem Ver- gleich der mittels des Antriebsaggregats (26, 68, 78, 80, 82, 84) erzeug- ten Ist-Kraft F, mit der zu erzeugenden Komponentensolldämpfungskraft FD, oder aus einem Vergleich des mittels des Antriebsaggregats (26, 68, 78, 80, 82, 84) erzeugten Ist-Moments M, mit dem zu erzeugenden Kom- ponentensolldämpfungsmoment MD, bestimmt.

Großmanipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Controllerbaugruppe (89) eine Verteilermastposensollwertroutine (158) enthält, welche die Steuersignale S des Steuergeräts (87) in Posensollwerte PS, in Form von Sollwerten der Gelenkwinkel e, der Ge- lenke (34, 36, 38, 40, 42) des Verteilermasts (20) übersetzt.

7. Großmanipulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Controllerbaugruppe (89) eine Verteilermastregelroutine (156) enthält, die aus Posenistwerten PI, in Form von der Controllerbaugruppe (89) zu- geführten Ist-Werten der Gelenkwinkel e, der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) des Verteilermasts (20) und den Posensollwerten PS, die Positionie- rungsstellgrößen SD, für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der An- triebsaggregate (26, 68, 78, 80, 82 und 84) bestimmt.

8. Großmanipulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilermastregelroutine (156) die Differenz von Posen istwerten PI, und Posensollwerten PS, bestimmt, diese Differenz in einem Zero-Order- Hold-Filter (196) verarbeitet und als eine Regelgröße einer als PI-Regler ausgebildeten Regelstufe (198) zuführt, welche die Positionierungsstell- größen SD, ausgibt.

9. Großmanipulator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Controllerbaugruppe (89) eine Überlagerungsroutine (160) für das Überlagern der Dämpfungsstellgrößen DS, und der Positionierungs- Stellgrößen SD, zu Stellsignalen SW, für die Stellglieder (92, 94, 96, 98, 100) der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) aufweist.

10. Großmanipulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungsroutine (160) als eine Addierroutine ausgebildet ist, die den Positionierungsstellgrößen SD, die Dämpfungsstellgrößen DS, auf- addiert.

11. Großmanipulator nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Einrich tung (176) für das Berechnen der mittels der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) erzeugten Ist-Kräfte F, oder Ist-Momente M,, wobei die Steuereinrichtung (86) eine Controllerbaugruppe (89) mit einer Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine (1154) enthält, der die ermittelten, mittels der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) er- zeugten Ist-Kräfte F, oder Ist-Momente M,, sowie die ermittelte vertikale Geschwindigkeit vyder Mastarmstelle und die ermittelten Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) fortlaufend zugeführt werden, wobei die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine (1154) aus den zugeführten Ist-Kräften F, oder Ist-Momenten M, und den zuge- führten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) eine an der Mastarmstelle (64) angrei- fende vertikale Kraft Fy bestimmt, die an der Mastarmstelle (64) angreifende vertikale Kraft Fy in eine verti- kale Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle (64) überführt; aus der vertikalen Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle (64) und der ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vy der Mastarmstelle (64) ei- nen vertikalen Vergleichswert Avy bestimmt, den vertikalen Vergleichswert Avy durch eine Rückwärtstransformation anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand be- kannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) in eine Rück- wärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έί Kϋ ;1< der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) überführt, und wobei die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine (1154) eine Vertei- lermastregelroutine (1156) enthält, welche die durch Rückwärtstransfor- mation erhaltene Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) mit einer der Verteilermast- regelroutine zugeführten Ist-Winkelgeschwindigkeit έί der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) vergleicht und aus diesem Vergleich die Positionie- rungsstellgrößen SD, für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der An- triebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) ermittelt.

12. Großmanipulator nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (87) der Controllerbaugruppe (89) Steuersignale S zu- führt, die in der Controllerbaugruppe (89) in Posensollwerte PS, in Form von Sollwerten der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) des Verteilermasts (20) übersetzt werden.

13. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (102) zum Ermitteln der vertikalen Ge- schwindigkeit vn einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) zum Ermitteln der Geschwindigkeit der Mastspitze (64) des Knickmasts (32) ausgelegt ist.

14. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (102) zum Ermitteln der vertikalen Ge- schwindigkeit v einer Mastarmstelle (64) an wenigstens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) einen an dem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) angeord- neten Geschwindigkeitssensor und/oder Beschleunigungssensor (106, 112) und/oder einen die Stellung des Mastarms (44, 46, 48, 50, 52) zur Richtung der Schwerkraft erfassenden Winkelsensor enthält.

15. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mastbock (30) auf einem Gestell (16) angeordnet ist und um eine Hochachse (18) gedreht werden kann, wobei die Steuerein- richtung (86) für das Steuern einer Drehbewegung des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) mit Hilfe von wenigstens einem Stellglied (90) für ein dem Mastbock (30) zugeordnetes Antriebsaggregat (26) ausgelegt ist, wobei eine Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwin- digkeit v± einer Mastarmstelle in einer zu der Hochachse (18) senkrech- ten Ebene und in einem zu dem Gestell (16) referenzierten Koordinaten- system (104) sowie eine Einrichtung (128) zum Ermitteln des Drehwin- kels Eis des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) vorgesehen ist, und wobei die Steuereinrichtung (86) die Bewegung des Knickmasts (32) durch Bereitstellen von Positionierungsstellgrößen SDgo für das wenigs- tens eine Stellglied (90) für das dem Mastbock (30) zugeordnete An- triebsaggregat (26) steuert, die von einer mittels der Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung (128) zum Ermitteln des Drehwinkels Eis des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) sowie von mittels einer von ei- nem Mastführer betätigbaren Steuergerät (87) erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Verteilermasts (20) abhängen.

16. Großmanipulator für Betonpumpen, mit einem auf einem Gestell (16) an- geordneten, an dem Gestell (16) um eine Hochachse (18) drehbaren Mastbock (30), mit einem Verteilermast (20) mit einem an dem Mastbock (30) aufgenom- menen, aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastarmen (44, 46, 48, 50, 52) zusammengesetztem Knickmast (32) mit einer Mast- spitze (64) und mit mehreren Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) für das Verschwenken der Mastarme (44, 46, 48, 50, 52) um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock (30) oder einem benachbarten Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), sowie mit einer Steuereinrichtung (86) für das Steuern der Bewegung des Knickmasts (32) um die Hochachse (18) mit Hilfe eines Stellglieds (90) eines der Hochachse (18) zugeordneten Antriebsaggregats (26), gekennzeichnet durch eine Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle in einer zu der Hochachse (18) senkrechten Ebene und in einem zu dem Gestell (16) referenzierten Koordinatensys- tem (104) sowie eine Einrichtung (128) zum Ermitteln des Drehwinkels Eis des Mastbocks (30) um die Hochachse (18), wobei die Steuereinrichtung (86) die Bewegung des Knickmasts (32) durch Bereitstellen von Positionierungsstellgrößen SDgo für das wenigs- tens eine Stellglied (90) für das dem Mastbock (30) zugeordnete An- triebsaggregat (26) steuert, die von einer mittels der Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung (128) zum Ermitteln des Drehwinkels Eis des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) sowie von mittels einer von ei- nem Mastführer betätigbaren Steuergerät (87) erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Verteilermasts (20) abhängen.

17. Großmanipulator nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch eine mit der Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwin- digkeit V-L und mit der Einrichtung (116) zum Ermitteln der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) gekoppelte Controllerbaugruppe (89) für das Steuern der Stellglieder (90, 92, 94, 96, 96, 100), die eine Verteilermast-Bedämpfungsroutine (1154, 1155) aufweist, die

(i) aus der mit der Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L ermittelten horizontalen Geschwindigkeit des Abschnitts des wenigstens einen Mastarms (44, 46, 48, 50, 52) eine Dämpfungskraft FD-L bestimmt; und

(ii) aus dieser Dämpfungskraft FD-L und aus den mit der Einrichtung (116) zum Ermitteln der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittelten Gelenkwinkeln e, sowie aus bekannten phy- sikalischen Größen des Verteilermasts (20) für das dem Mastbock (30) zugeordnete Antriebsaggregat (26) zum Bedampfen des Knickmasts (32) Dämpfungsstellgrößen DS, bestimmt, die in die Po- sitionierungsstellgrößen SDgo für das Ansteuern des wenigstens ei- nen Stellglieds (90) für das dem Mastbock (30) zugeordnete An- triebsaggregat (26) eingehen.

18. Großmanipulator nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (176) für das Berechnen der mittels des der Flochachse (18) zugeordneten Antriebsaggregates (26) erzeugten Ist-Kraft F, oder Ist-Moments M,, wobei die Steuereinrichtung (86) eine Controllerbaugruppe (89) mit einer Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine (1155) enthält, der die ermittelte, mittels des der Hochachse (18) zugeordneten Antriebs- aggregates (26) erzeugte Ist-Kraft F, oder das ermittelte, mittels des der Hochachse (18) zugeordneten Antriebsaggregates (26) erzeugte Ist-Mo- ment M, sowie die ermittelte horizontale Geschwindigkeit V-L der Mast- armstelle und die ermittelten Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) fortlaufend zugeführt werden, wobei die Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine (1155) aus der zugeführten Ist-Kraft F, oder dem zugeführten Ist-Moment M, und den zugeführten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) eine an der Mastarm stelle angreifende horizontale Kraft F-L bestimmt, die an der Mastarmstelle angreifende horizontale Kraft F-L in eine hori zontale Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastarmstelle (64) überführt; aus der horizontalen Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastarmstelle (64) und der ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle (64) einen horizontalen Vergleichswert AV-L bestimmt, den horizontalen Vergleichswert AV-L durch eine Rückwärtstransforma- tion anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) in eine Rück- wärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ18 Kϋ(;1< des Mastbocks (30) um dessen Flochachse (18) überführt, und wobei die Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine (1155) eine Verteilermastregelroutine (1156) enthält, welche die durch Rückwärts- transformation erhaltene Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindig- keit έ18 Rück des Mastbocks (30) um dessen Hochachse (18) mit einer der Verteilermastregelroutine zugeführten Ist-Winkelgeschwindigkeit έί der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) vergleicht und aus diesem Vergleich die Positionierungsstellgrößen SDgo für das der Hochachse (18) zuge- ordnete Antriebsaggregat (26) ermittelt.

19. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mastarmstelle eine Mastspitze (64) des Knick- masts (32) ist.

20. Großmanipulator nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle (64) an wenigstens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) einen an dem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) angeordneten Geschwindigkeitssensor und/oder Beschleunigungs- sensor (106', 112') und/oder einen die den Drehwinkel des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) erfassenden Winkelsensor (129) enthält.

21. Verfahren zur Dämpfung mechanischer Schwingungen eines Knick- masts (32) eines Großmanipulators für Betonpumpen, mit einem Verteilermast (20) mit einem an einem Mastbock (30) aufge- nommenen, aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastar- men (44, 46, 48, 50, 52) zusammengesetztem Knickmast (32) mit einer Mastspitze (64) und mit mehreren Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) für das Verschwenken der Mastarme (44, 46, 48, 50, 52) um jeweils hori zontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock (30) oder einem benachbarten Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), sowie mit einer Steuereinrichtung (86) für das Steuern der Bewegung des Knickmasts (32) mit Hilfe von Stellgliedern (90, 92, 94, 96, 98, 100) für den Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) jeweils zugeordnete Antriebsag- gregate (26, 68, 78, 80, 82, 84), dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle (64) in einer zu dem Knickmast (32) parallelen Ebene und in einem zu dem Gestell (16) refe- renzierten Koordinatensystem (104) ermittelt wird, die Gelenkwinkel der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittelt werden, und

Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) erzeugt werden, die von einer mittels der Einrichtung (102) zum Ermitteln einer vertikalen Ge- schwindigkeit VH einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindig- keit V|| der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung (116) zum Er- mitteln der Gelenkwinkel der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittelten Ge- lenkwinkeln e, der Gelenke (34, 36, 38, 40, 42) sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät (87) erzeugten Steuer- signalen S zum Verstellen des Verteilermasts (20) abhängen.

22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass

(i) aus der ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vn der Mastarmstelle (64) eine Dämpfungskraft FDH bestimmt wird;

(ii) die ermittelte Dämpfungskraft FD in den einzelnen Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) zugeordnete Komponentendämpfungskräfte aufgeteilt wird; sowie

(iii) aus den Komponentendämpfungskräften und aus den ermittelten Gelenkwinkeln £j für die den Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) zu- geordneten Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) sowie aus be- kannten physikalischen Größen des Verteilermasts (20) zum Be- dämpfen der Mastarme (44, 46, 48, 50, 52) bestimmte Dämpfungs- Stellgrößen DSi für das Steuern der Antriebsaggregatsstellglieder (92, 94, 96, 98, 100) zum Bedämpfen des Knickmasts (32) bereit- gestellt werden, die in die Positionierungsstellgrößen SD, für die

Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) eingehen.

23. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) erzeugten Ist-Kräfte Fi oder Ist-Momente M, ermittelt werden, aus den ermittelten Ist-Kräften F, oder Ist-Momenten M, und den ermittel- ten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikalischer Grö- ßen des Verteilermasts (20) eine an der Mastarmstelle (64) angreifende vertikale Kraft Fy bestimmt wird, die vertikale Geschwindigkeit vy einer Mastarmstelle (64) an wenigstens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52) ermittelt wird, und die an der Mastarmstelle (64) angreifende vertikale Kraft Fy in eine verti- kale Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle (64) überführt wird; aus der vertikalen Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle (64) und der ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vy der Mastarmstelle (64) ein vertikaler Vergleichswert Avy bestimmt wird, und der vertikale Vergleichswert Avy durch eine Rückwärtstransformation an- hand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand bekann- ter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) in eine Rückwärts- transformations-Winkelgeschwindigkeit έί Kϋ ;1< der Knickgelenke (34, 36,

38, 40, 42) überführt wird, wobei die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärtstransfor- mations-Winkelgeschwindigkeiten έί Kϋ ;1< der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) mit den Ist-Winkelgeschwindigkeiten έί der Knickgelenke (34, 36,

38, 40, 42) verglichen werden und aus diesem Vergleich Positionierungs- Stellgrößen SDi für die Stellglieder (90, 92, 94, 96, 98, 100) der Antriebs- aggregate (68, 78, 80, 82, 84) ermittelt werden. 24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass als vertikale Geschwindigkeit v einer Mastarmstelle die vertikale Ge- schwindigkeit vy der Mastspitze ermittelt wird.

25. Verfahren zur Dämpfung mechanischer Schwingungen eines Knick- masts (32) in einem Großmanipulator für Betonpumpen, mit einem auf einem Gestell (16) angeordneten, an dem Gestell (16) um eine Hochachse (18) drehbaren Mastbock (30), mit einem Verteilermast (20) mit einem an dem Mastbock (30) aufgenom- menen, aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastarmen (44, 46, 48, 50, 52) zusammengesetzten Knickmast (32) mit einer Mast- spitze (64) und mit mehreren Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) für das Verschwenken der Mastarme (44, 46, 48, 50, 52) um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock (30) oder einem benachbarten Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), sowie mit einer Steuereinrichtung (86) für das Steuern der Bewegung des Knickmasts (32) um die Hochachse (18) mit Hilfe eines Stellglieds (90, 92, 94, 96, 98, 100) eines der Hochachse (18) zugeordneten Antriebsag- gregats (26), dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Geschwindigkeit v± einer Mastarmstelle in einer zu der Hochachse (18) senkrechten Ebene und in einem zu dem Gestell (16) referenzierten Koordinatensystem (104) ermittelt wird, und die Gelenkwinkel der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) ermittelt werden wobei die Bewegung des Knickmasts (32) durch Bereitstellen von Posi- tionierungsstellgrößen SDgo für das wenigstens eine Stellglied (90) für das dem Mastbock (30) zugeordnete Antriebsaggregat (26) gesteuert wird, die von einer mittels der Einrichtung (110) zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle ermittelten horizon- talen Geschwindigkeit v± der Mastarmstelle und von mittels der Einrich- tung (128) zum Ermitteln des Drehwinkels eib des Mastbocks (30) um die Hochachse (18) sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigba- ren Steuergerät (87) erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des

Verteilermasts (20) abhängen.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass

(i) aus der ermittelten horizontalen Geschwindigkeit v± eine Dämp- fungskraft FD-L bestimmt wird; und

(ii) aus dieser Dämpfungskraft FD-L und aus den ermittelten Gelenkwin- keln £i für die den Knickgelenken (34, 36, 38, 40, 42) zugeordneten Antriebsaggregate (68, 78, 80, 82, 84) sowie aus bekannten physi- kalischen Größen des Verteilermasts (20) zum Bedämpfen des Knickmasts (32) Dämpfungsstellgrößen DS, bestimmt werden, die in die Positionierungsstellgrößen SDgo für das wenigstens eine Stellglied (90) für das dem Mastbock (30) zugeordnete Antriebsag- gregat (26) eingehen.

27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des der Hochachse (18) zugeordneten Antriebsaggregates (26) erzeugte Ist-Kraft F, oder das mittels des der Hochachse (18) zuge- ordneten Antriebsaggregates (26) erzeugte Ist-Moment M,, die horizontale Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle (64) an wenigs- tens einem Mastarm (44, 46, 48, 50, 52), und der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) und der Dreh- winkels eib des Mastbocks (30) um dessen Hochachse (18) ermittelt wer- den, wobei aus der Ist-Kraft F, oder dem zugeführten Ist-Moment M, und den zugeführten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikali- scher Größen des Verteilermasts (20) eine an der Mastarmstelle (64) an- greifende horizontale Kraft F-L bestimmt wird, die an der Mastarmstelle (64) angreifende horizontale Kraft F-L in eine horizontale Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastarmstelle (64) überführt, aus der horizontalen Soll-Geschwindigkeit VJ-SOII der Mastarmstelle (64) und der ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle (64) ein horizontaler Vergleichswert AV-L bestimmt, der horizontale Vergleichswert AV-L durch eine Rückwärtstransformation anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand be- kannter physikalischer Größen des Verteilermasts (20) in eine Rück- wärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ18 Rück des Mastbocks (30) um dessen Hochachse (18) überführt, und wobei die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärtstransfor- mations-Winkelgeschwindigkeit έ18 Kϋ(;1< des Mastbocks (30) um dessen Hochachse (18) mit einer der Verteilermastregelroutine zugeführten Ist-

Winkelgeschwindigkeit έί der Knickgelenke (34, 36, 38, 40, 42) vergli chen und aus diesem Vergleich die Positionierungsstellgrößen SDis für das dem Mastbock (30) zugeordnete Antriebsaggregat (26) ermittelt wer- den.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass als horizontale Geschwindigkeit v± einer Mastarmstelle die ho- rizontale Geschwindigkeit -der Mastspitze (64) ermittelt wird.

Description:
Großmanipulator mit Schwingungsdämpfer

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Großmanipulator für Betonpumpen mit einem Ver- teilermast, mit einem an einem Mastbock aufgenommenen, aus mehreren ge- lenkig miteinander verbundenen Mastarmen zusammengesetztem Knickmast mit einer Mastspitze und mit mehreren Gelenken für das Verschwenken der Mastarme gegenüber dem Mastbock oder einem benachbarten Mastarm, so- wie mit einer Steuereinrichtung für das Steuern der Bewegung des Knickmasts mit Hilfe von Antriebsaggregatstellgliedern für den Knickgelenken jeweils zu- geordnete Antriebsaggregate. Der Mastbock kann dabei auf einem Gestell an- geordnet und um eine Hochachse drehbar sein. Die Erfindung betrifft außer- dem ein Verfahren zur Dämpfung mechanischer Schwingungen eines Vertei- lermasts eines Großmanipulators für Betonpumpen.

Ein derartiger Großmanipulator und ein derartiges Verfahren zur Dämpfung mechanischer Schwingungen des Verteilermasts eines Großmanipulators für Betonpumpen ist aus der EP 1 319 1 10 B1 bekannt. Der Großmanipulator der EP 1 319 1 10 B1 hat einen Verteilermast mit einem aus mindestens drei Mast- armen zusammengesetzten Knickmast, dessen Mastarme um jeweils horizon- tale, zueinander parallele Knickachsen mittels je eines Antriebsaggregats be- grenzt verschwenkbar sind. Dieser Großmanipulator enthält eine Steuerein- richtung für die Mastbewegung mit Hilfe von den einzelnen Antriebsaggrega- ten zugeordneten Stellgliedern sowie Mittel zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen im Knickmast. Für die Mastbedämpfung wird bei dem Großma- nipulator eine von der mechanischen Schwingung des betreffenden Mastarms abgeleitete zeitabhängige Messgröße bestimmt, die in einer Auswerteeinheit unter Bildung eines dynamischen Dämpfungssignals aufgearbeitet und einem das betreffende Antriebsaggregat ansteuernden Stellglied aufgeschaltet wird. Der Verteilermast eines solchen Großmanipulators ist seiner Konstruktion nach ein elastisch schwingungsfähiges System, das zu Eigenschwingungen anregbar ist. Eine resonante Anregung solcher Schwingungen kann dazu füh- ren, dass die Mastspitze mit Amplituden von einem Meter und mehr schwingt. Eine Schwingungsanregung ist zum Beispiel durch den pulsierenden Betrieb einer Betonpumpe und durch die hieraus resultierende periodische Beschleu- nigung und Verzögerung der durch die Förderleitung gedrängten Betonsäule möglich. Dies hat zur Folge, dass der Beton nicht mehr gleichmäßig verteilt werden kann und der Arbeiter, der den Endschlauch führt, gefährdet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Großmanipulator für Betonpumpen mit ei- nem gegenüber bekannten Großmanipulatoren stabileren Dämpfungsverhal- ten bereitzustellen und ein Verfahren für das Bedämpfen der mechanischen Schwingungen von Großmanipulatoren anzugeben, das unabhängig von den Posen des Großmanipulators das effiziente Bedämpfen unerwünschter Schwingungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit dem in Anspruch 1 und Anspruch 16 angegebenen Großmanipulator sowie das in den Ansprüchen 21 und 25 angegebene Ver- fahren gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü- chen angegeben.

Der in Anspruch 1 angegebene Großmanipulator für Betonpumpen hat einen Verteilermast mit einem an einem Mastbock aufgenommenen, aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastarmen zusammengesetztem Knick- mast mit einer Mastspitze und mit mehreren Gelenken für das Verschwenken der Mastarme gegenüber dem Mastbock oder einem benachbarten Mastarm. Der Großmanipulator weist für das Steuern der Bewegung des Knickmasts mit Hilfe von Antriebsaggregatstellgliedern für den Knickgelenken jeweils zuge- ordnete Antriebsaggregate eine Steuereinrichtung auf. In dem Großmanipulator gibt es eine Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Ge- schwindigkeit vn einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm in einer zu dem Knickmast parallelen Ebene und in einem zu dem Gestell referenzierten Koordinatensystem und es gibt eine Einrichtung zum Ermitteln der Gelenkwin- kel der Gelenke.

Unter der vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle wird vorliegend die Geschwindigkeit der Mastarmstelle in der Richtung der Schwerkraft ver- standen.

Die Steuereinrichtung steuert die Bewegung des Knickmasts durch Bereitstel- len von Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggre- gate, die von einer mittels der Einrichtung zum Ermitteln einer vertikalen Ge- schwindigkeit vn einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vn der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung zum Ermitteln der Gelenk- winkel der Gelenke ermittelten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät erzeugten Steuersigna- len S zum Verstellen des Verteilermasts abhängen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Großmanipulators ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eine mit der Einrichtung zum Ermitteln der vertika- len Geschwindigkeit einer Mastarmstelle und mit der Einrichtung zum Ermitteln der Gelenkwinkel der Gelenke gekoppelte Controllerbaugruppe für das Steu- ern der Stellglieder aufweist, die eine Verteilermastbedämpfungsroutine ent- hält. Die Verteilermastbedämpfungsroutine bestimmt hier aus einer mit der Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit ermittelten vertikalen Ge- schwindigkeit vn der Mastarmstelle eine Dämpfungskraft F D H und teilt die er- mittelte Dämpfungskraft in den einzelnen Gelenken zugeordnete Komponen- tendämpfungskräfte auf. Aus den Komponentendämpfungskräften und aus den mit der Einrichtung zum Ermitteln der Gelenkwinkel e, der Gelenke ermit- telten Gelenkwinkel für die den Knickgelenken zugeordneten Antriebsaggre- gate sowie aus bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts werden dann für das Bedampfen des Knickmasts Dämpfungsstellgrößen DS, für das Ansteuern der Antriebsaggregatstellglieder bestimmt, die in die Positionie- rungsstellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggregate eingehen.

Die bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts umfassen bevorzugt die Gelenkkinematiken der Gelenke des Verteilermasts sowie die Geometrie der Mastarme, insbesondere deren Länge.

Die Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit einer Mastarmstelle an we- nigstens einem Mastarm in dem Großmanipulator kann insbesondere zum Er- mitteln der vertikalen Geschwindigkeit vn der Mastspitze des Knickmasts aus- gelegt sein.

Eine Idee der Erfindung ist es, dass die Verteilermastbedämpfungsroutine aus der einem Gelenk zugeordneten Komponentendämpfungskraft und aus dem ermittelten Gelenkwinkel e, des Gelenks eine mittels des dem Gelenk zugeord- neten Antriebsaggregats zu erzeugende Komponentensolldämpfungskraft FD, oder ein mittels des dem Gelenk zugeordneten Antriebsaggregats erzeugba- res Komponentensolldämpfungsmoment MD, bestimmt.

Insbesondere kann der Großmanipulator eine Einrichtung zum Ermitteln einer mittels des dem Gelenk zugeordneten Antriebsaggregats erzeugten Ist-Kraft Fi oder zum Ermitteln eines mittels des dem Gelenk zugeordneten Antriebsag- gregats erzeugten Ist-Moments M, enthalten.

Hier ist es von Vorteil, wenn die Verteilermastbedämpfungsroutine eine Regel- stufe aufweist, die für das Antriebsaggregat Dämpfungsstellgrößen DS, zum Bedämpfen des Verteilermasts aus einem Vergleich der mittels des Antriebs- aggregats erzeugten Ist-Kraft F, mit der zu erzeugenden Komponentensoll- dämpfungskraft FD, oder aus einem Vergleich der mittels des Antriebsaggre- gats erzeugten Ist-Moments M, mit dem zu erzeugenden Komponentensoll- dämpfungsmoment MD, bestimmt. Diese Komponentensolldämpfungskraft FD, oder dieses Komponentensoll- dämpfungsmoment MD, wird dann mittels des dem Gelenk zugeordneten An- triebsaggregats erzeugt. Die Steuereinrichtung in dem Großmanipulator kann dabei ein Steuergerät enthalten, das der Controllerbaugruppe Steuersignale S zuführt, wobei die Controllerbaugruppe dann bevorzugt eine Verteilemnastpo- sensollwertroutine aufweist, welche die Steuersignale S in Posensollwerte PS, in Form von Sollwerten der Gelenkwinkel e, der Gelenke des Verteilermasts übersetzt.

Eine Idee der Erfindung ist es auch, dass die Controllerbaugruppe eine Ver- teilermastregelroutine enthält, die aus Posenistwerten PI, in Form von der Con- trollerbaugruppe zugeführten Istwerten der Gelenkwinkel e, der Gelenke des Verteilermasts und den Posensollwerten PS, die Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggregate ermittelt. Die Verteilemnastregel- routine kann z. B. die Differenz von Posenistwerten PI, und Posensollwerten PS, bestimmen, diese Differenz in einem Zero-Order-Flold-Filter verarbeiten und als eine Regelgröße einer als PI-Regler ausgebildeten Regelstufe zufüh- ren, welche die Positionierungsstellgrößen SD, ausgibt.

Bevorzugt weist die Controllerbaugruppe eine Überlagerungsroutine für das Überlagern der Dämpfungsstellgrößen DS, und der Positionierungsstellgrößen SD, zu Stellsignalen SW, für die Stellglieder der Antriebsaggregate auf. Insbe- sondere ist es eine Idee der Erfindung, dass die Überlagerungsroutine als eine Addierroutine ausgebildet ist, die den Positionierungsstellgrößen SD, die Dämpfungsstellgrößen DS, aufaddiert.

Darüber hinaus schlägt die Erfindung vor, dass die Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm einen an dem Mastarm angeordneten Geschwindigkeitssensor und/oder einen Beschleunigungssensor und/oder einen die Stellung des Mast- arms zur Richtung der Schwerkraft erfassenden Winkelsensor enthält. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Großmanipulator eine Ein- richtung für das Berechnen der mittels der Antriebsaggregate erzeugten Ist- Kräfte Fi oder Ist-Momente M,, aufweisen, wobei die Steuereinrichtung eine Controllerbaugruppe mit einer Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine enthält, der die ermittelten, mittels der Antriebsaggregate erzeugten Ist-Kräfte Fi oder Ist-Momente M,, sowie die ermittelte vertikale Geschwindigkeit vy der Mastarmstelle und die ermittelten Gelenkwinkel e, der Knickgelenke fortlaufend zugeführt werden. Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine bestimmt hier aus den zugeführten Ist-Kräften F, oder Ist-Momenten M, und den zuge- führten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts eine an der Mastarmstelle angreifende vertikale Kraft Fy. Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine überführt die an der Mastarm- steile angreifende vertikale Kraft Fy in eine vertikale Soll-Geschwindigkeit v soii der Mastarmstelle. Aus der vertikalen Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarm- steile und der ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vy der Mastarmstelle be- stimmt die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine einen vertikalen Ver- gleichswert Avy. Dieser vertikale Vergleichswert Avy wird dann durch eine Rückwärtstransformation anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Ge- lenke und anhand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts in eine Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ ί Kϋ ;1< der Knickgelenke überführt. Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine enthält eine Vertei- lermastregelroutine, welche die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ ί Kϋ ;1< der Knickgelenke mit einer der Verteilermastregelroutine zugeführten Ist-Winkelgeschwindigkeit έ ί der Knickgelenke vergleicht und aus diesem Vergleich die Positionierungs- Stellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggregate ermittelt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Großmanipulators ist vorgesehen, dass das Steuergerät der Controllerbaugruppe Steuersignale S zuführt, die in der Controllerbaugruppe in Posensollwerte PS, in Form von Sollwerten der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke des Verteilermasts übersetzt werden. Die Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mast- armstelle an wenigstens einem Mastarm ist hier bevorzugt zum Ermitteln der Geschwindigkeit der Mastspitze des Knickmasts ausgelegt.

Zu bemerken ist, dass die Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Geschwin- digkeit v einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm einen an dem Mastarm angeordneten Geschwindigkeitssensor und/oder Beschleunigungs- sensor und/oder einen die Stellung des Mastarms zur Richtung der Schwer- kraft erfassenden Winkelsensor enthalten kann.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf einen Großmanipulator, in dem der Mast- bock auf einem Gestell angeordnet ist und um eine Hochachse gedreht wer- den kann, wobei die Steuereinrichtung für das Steuern einer Drehbewegung des Mastbocks um die Hochachse mit Hilfe von wenigstens einem Stellglied für ein dem Mastbock zugeordnetes Antriebsaggregat ausgelegt ist, wobei eine Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle in einer zu der Hochachse senkrechten Ebene und in einem zu dem Gestell referenzierten Koordinatensystem sowie eine Einrichtung zum Er- mittein des Drehwinkels eib des Mastbocks um die Hochachse vorgesehen ist, und wobei die Steuereinrichtung die Bewegung des Knickmasts durch Bereit- steilen von Positionierungsstellgrößen SDgo für das wenigstens eine Stellglied für das dem Mastbock zugeordnete Antriebsaggregat steuert, die von einer mittels der Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L ei- ner Mastarmstelle ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarm- steile und von mittels der Einrichtung zum Ermitteln des Drehwinkels eib des Mastbocks um die Hochachse sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Ver- teilermasts abhängen.

Ein solcher Großmanipulator kann eine mit der Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L und mit der Einrichtung zum Ermitteln der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke gekoppelte Controllerbaugruppe für das Steuern der Stellglieder, die eine Verteilermastbedämpfungsroutine aufwei- sen, die aus der mit der Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen Geschwin- digkeit VJ- ermittelten horizontalen Geschwindigkeit des Abschnitts des wenigs- tens einen Mastarms eine Dämpfungskraft FD-L bestimmt und die aus dieser Dämpfungskraft FD-L und aus den mit der Einrichtung zum Ermitteln der Ge- lenkwinkel e, der Knickgelenke ermittelten Gelenkwinkeln e, sowie aus bekann- ten physikalischen Größen des Verteilermasts für das dem Mastbock zuge- ordnete Antriebsaggregat zum Bedämpfen des Knickmasts Dämpfungsstell- größen DS, bestimmt, die in die Positionierungsstellgrößen SDgo für das An- steuern des wenigstens einen Stellglieds für das dem Mastbock zugeordnete Antriebsaggregats eingehen.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass der Großmanipulator eine Einrich tung für das Berechnen der mittels des der Flochachse zugeordneten Antriebs- aggregates erzeugten Ist-Kraft F, oder Ist-Moments M, aufweist, wobei die Steuereinrichtung eine Controllerbaugruppe mit einer Verteilermast-Horizon- tal-Bedämpfungsroutine enthält, der die ermittelte, mittels des der Hochachse zugeordneten Antriebsaggregates erzeugte Ist-Kraft F, oder das ermittelte, mittels des der Hochachse zugeordneten Antriebsaggregates erzeugte Ist-Mo- ment M, sowie die ermittelte horizontale Geschwindigkeit v-L der Mastarmstelle und die ermittelten Gelenkwinkel e, der Knickgelenke fortlaufend zugeführt werden, wobei die Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine aus der zu- geführten Ist-Kraft F, oder dem zugeführten Ist-Moment M, und den zugeführ- ten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts eine an der Mastarmstelle angreifende horizontale Kraft F-L be- stimmt, die an der Mastarmstelle angreifende horizontale Kraft F-L in eine hori zontale Soll-Geschwindigkeit VJ-S O II der Mastarmstelle überführt, aus der hori- zontalen Soll-Geschwindigkeit VJ-S O II der Mastarmstelle und der ermittelten ho- rizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle einen horizontalen Ver- gleichswert AV-L bestimmt, den horizontalen Vergleichswert AV-L durch eine Rückwärtstransformation anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts in eine Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ 18 Kϋ ;1< des Mastbocks um dessen Hochachse überführt, und wobei die Verteilermast-Horizontal-Be- dämpfungsroutine eine Verteilermastregelroutine enthält, welche die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärtstransformations-Winkelge- schwindigkeit έ 18 Rück des Mastbocks um dessen Hochachse mit einer der Ver- teilermastregelroutine zugeführten Ist-Winkelgeschwindigkeit έ ί der Knickge- lenke vergleicht und aus diesem Vergleich die Positionierungsstellgrößen SDgo für das der Hochachse zugeordnete Antriebsaggregat ermittelt.

Die Mastarmstelle kann dabei eine Mastspitze des Knickmasts sein. Zu be- merken ist, dass die Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen Geschwindig- keit V-L der Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm einen an dem Mast- arm angeordneten Geschwindigkeitssensor und/oder Beschleunigungssensor und/oder einen die den Drehwinkel des Mastbocks um die Hochachse erfas- senden Winkelsensor enthalten kann.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zur Dämpfung mechani- scher Schwingungen eines Knickmasts eines Großmanipulators für Beton- pumpen mit einem an einem Mastbock aufgenommenen, aus mehreren ge- lenkig miteinander verbundenen Mastarmen zusammengesetztem Knickmast mit einer Mastspitze und mit mehreren Knickgelenken für das Verschwenken der Mastarme um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen ge- genüber dem Mastbock oder einem benachbarten Mastarm sowie mit einer Steuereinrichtung für das Steuern der Bewegung des Knickmasts mit Hilfe von Stellgliedern für den Knickgelenken jeweils zugeordnete Antriebsaggregate. Dabei wird die vertikale Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle in einer zu dem Knickmast parallelen Ebene und in einem zu dem Gestell referenzierten Koordinatensystem ermittelt, es werden die Gelenkwinkel der Knickgelenke ermittelt und es werden Positionierungsstellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggregate erzeugt, die von einer mittels der Einrichtung zum Ermitteln einer vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vn der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung zum Er- mitteln der Gelenkwinkel der Gelenke ermittelten Gelenkwinkeln e, der Ge- lenke sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Verteilermasts abhängen.

Eine Idee der Erfindung ist dabei, dass aus der ermittelten vertikalen Ge- schwindigkeit vn der Mastarmstelle eine Dämpfungskraft FDH bestimmt wird, die ermittelte Dämpfungskraft FD in den einzelnen Knickgelenken zugeordnete Komponentendämpfungskräfte aufgeteilt wird, sowie aus den Komponenten- dämpfungskräften und aus den ermittelten Gelenkwinkeln e, für die den Knick- gelenken zugeordneten Antriebsaggregate sowie aus bekannten physikali- schen Größen des Verteilermasts zum Bedämpfen der Mastarme bestimmte Dämpfungsstellgrößen DS, für das Steuern der Antriebsaggregatsstellglieder zum Bedämpfen des Knickmasts bereitgestellt werden, die in die Positionie- rungsstellgrößen SD, für die Stellglieder der Antriebsaggregate eingehen.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die mittels der Antriebsaggregate erzeugten Ist-Kräfte F, oder Ist-Momente M, ermittelt werden, die vertikale Ge- schwindigkeit vy einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm ermittelt wird, und die Gelenkwinkel e, der Knickgelenke ermittelt werden, wobei aus den zugeführten Ist-Kräften F, oder Ist-Momenten M, und den zugeführten Ge- lenkwinkeln e, der Gelenke sowie aus bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts eine an der Mastarmstelle angreifende vertikale Kraft Fy be- stimmt wird, die an der Mastarmstelle angreifende vertikale Kraft Fy in eine vertikale Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle überführt wird, aus der vertikalen Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastarmstelle und der ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vy der Mastarmstelle ein vertikaler Vergleichswert Av bestimmt wird, der vertikale Vergleichswert Avy durch eine Rückwärts- transformation anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und an- hand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts in eine Rückwärts- transformations-Winkelgeschwindigkeit έ ί Kϋ(;1< der Knickgelenke überführt wird, und wobei die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeiten έ ί Kϋ(;1< der Knickgelenke mit den Ist-Winkelgeschwindigkeiten έ ί der Knickgelenke verglichen werden und aus diesem Vergleich Positionierungsstellgrößen SDi für die Stellglieder der Antriebsaggregate ermittelt werden.

Als vertikale Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle kann dabei die vertikale Geschwindigkeit vn der Mastspitze ermittelt werden.

Die Erfindung erstreckt sich darüber hinaus auch auf ein Verfahren zur Dämp- fung mechanischer Schwingungen eines Knickmasts in einem Großmanipula- tor für Betonpumpen, mit einem auf einem Gestell angeordneten, an dem Ge- stell um eine Hochachse drehbaren Mastbock, mit einem an dem Mastbock aufgenommenen, aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Mastar- men zusammengesetzten Knickmast mit einer Mastspitze und mit mehreren Knickgelenken für das Verschwenken der Mastarme um jeweils horizontale, zueinander parallele Knickachsen gegenüber dem Mastbock oder einem be- nachbarten Mastarm, sowie mit einer Steuereinrichtung für das Steuern der Bewegung des Knickmasts um die Hochachse mit Hilfe eines Stellglieds eines der Hochachse zugeordneten Antriebsaggregats, bei dem die horizontale Ge- schwindigkeit V-L einer Mastarmstelle in einer zu der Hochachse senkrechten Ebene und in einem zu dem Gestell referenzierten Koordinatensystem ermit- telt wird, und bei dem die Gelenkwinkel der Knickgelenke ermittelt werden, wobei die Bewegung des Knickmasts durch Bereitstellen von Positionierungs- Stellgrößen SD90 für das wenigstens eine Stellglied für das dem Mastbock zu- geordnete Antriebsaggregat gesteuert wird, die von einer mittels der Einrich tung zum Ermitteln der horizontalen Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle ermittelten horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarmstelle und von mittels der Einrichtung zum Ermitteln des Drehwinkels eib des Mastbocks um die Hochachse sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steu- ergerät erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Verteilermasts abhän- gen. In einer vorteilhaften Ausführungsform dieses Verfahrens ist dabei vorgese- hen, dass aus der ermittelten horizontalen Geschwindigkeit v± eine Dämp- fungskraft FD-L bestimmt wird und aus dieser Dämpfungskraft FD-L und aus den ermittelten Gelenkwinkeln e, für die den Knickgelenken zugeordneten Antriebs- aggregate sowie aus bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts zum Bedampfen des Knickmasts Dämpfungsstellgrößen DS, bestimmt wer- den, die in die Positionierungsstellgrößen SDgo für das wenigstens eine Stell glied für das dem Mastbock zugeordnete Antriebsaggregat eingehen.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die mittels des der Flochachse zu- geordneten Antriebsaggregates erzeugte Ist-Kraft F, oder das mittels des der Flochachse zugeordneten Antriebsaggregates erzeugte Ist-Moment M,, die ho- rizontale Geschwindigkeit V-L einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mast- arm und der Gelenkwinkel e, der Knickgelenke sowie der Drehwinkel eib des Mastbocks um dessen Flochachse ermittelt werden, wobei aus der Ist-Kraft F, oder dem zugeführten Ist-Moment M, und den zugeführten Gelenkwinkeln e, der Gelenke sowie aus bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts eine an der Mastarmstelle angreifende horizontale Kraft F-L bestimmt wird, die an der Mastarmstelle angreifende horizontale Kraft F-L in eine horizontale Soll- Geschwindigkeit V-LS O N der Mastarmstelle überführt, aus der horizontalen Soll- Geschwindigkeit V-LS O N der Mastarmstelle und der ermittelten horizontalen Ge- schwindigkeit V-L der Mastarmstelle ein horizontaler Vergleichswert AV-L be- stimmt, der horizontale Vergleichswert AV-L durch eine Rückwärtstransforma- tion anhand der zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und anhand der be- kannten physikalischen Größen des Verteilermasts in eine Rückwärtstransfor- mations-Winkelgeschwindigkeit έ 18 Rück des Mastbocks um dessen Flochachse überführt, und wobei die durch Rückwärtstransformation erhaltene Rückwärts- transformations-Winkelgeschwindigkeit έ 18 Kϋ(;1< des Mastbocks um dessen Flochachse mit einer der Verteilermastregelroutine zugeführten Ist-Winkelge- schwindigkeit έ ί der Knickgelenke verglichen und aus diesem Vergleich die Positionierungsstellgrößen SDis für das dem Mastbock zugeordnete Antriebs- aggregat ermittelt werden. Zu bemerken ist, dass als horizontale Geschwindigkeit v± einer Mastarmstelle insbesondere die horizontale Geschwindigkeit v^der Mastspitze ermittelt wer- den kann.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Großmanipulators einer Autobeton- pumpe mit einem zusammengelegtem Verteilermast;

Fig. 2 und

Fig. 3 den Großmanipulator nach Fig. 1 mit dem Verteilermast in unter- schiedlichen Arbeitsstellungen;

Fig. 4 ein Knickgelenk mit einem Antriebsaggregat in dem Verteiler- mast des Großmanipulators;

Fig. 5 ein Schema einer ersten Steuereinrichtung für das Steuern der

Bewegung des Verteilermasts mit einer Controllerbaugruppe;

Fig. 6 die Koordination der Sollwerterzeugung für Verteilermastposen, der Regelung dieser Posen und der aktiven Bedämpfung von Schwingungen des Verteilermasts mit in der Controllerbau- gruppe erzeugten Stellsignalen;

Fig. 7 eine erste Verteilermast-Bedämpfungsroutine in der Controller- baugruppe; Fig. 8 eine weitere Verteilermast-Bedämpfungsroutine in der Control- lerbaugruppe;

Fig. 9 eine Verteilermast-Regelroutine in der Controllerbaugruppe;

Fig. 10 die Koordination der Sollwerterzeugung für Verteilermastposen, der Regelung dieser Posen und der aktiven Bedämpfung von Schwingungen des Verteilermasts mit in einer alternativen Con- trollerbaugruppe erzeugten Stellsignalen;

Fig. 11 eine erste Verteilermast-Bedämpfungsroutine in der Controller- baugruppe;

Fig. 12 eine weitere Verteilermast-Bedämpfungsroutine in der Control- lerbaugruppe;

Fig. 13 ein Schema einerweiteren Steuereinrichtung für das Steuern der

Bewegung des Verteilermasts mit einer Controllerbaugruppe; Fig. 14 eine Teilansicht der zweiten Steuereinrichtung mit der Control- lerbaugruppe;

Fig. 15 und Fig. 16 ein Flussdiagramm zu in der Controllerbaugruppe verarbeiteten Größen;

Fig. 17 eine Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine in der Control- lerbaugruppe; und

Fig.18 eine Florizontal-Verteilermastbedämpfungsroutine in der Con- trollerbaugruppe. Die Fig. 1 zeigt einen Großmanipulator in einer Autobeton pumpe 10. Die Au- tobetonpumpe 10 umfasst ein Transportfahrzeug 12 und enthält eine z. B. als Zweizylinderkolbenpumpe ausgebildete pulsierende Dickstoffpumpe 14. In der Autobetonpumpe 10 ist der Großmanipulator an einem fahrzeugfesten Gestell 16 aufgenommenen. Der Großmanipulator weist einen um eine fahrzeugfeste Hochachse 18 an einem Drehgelenk 28 drehbaren Verteilermast 20 auf. Die- ser Verteilermast 20 trägt eine Betonförderleitung 22. Wie in der Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich ist, kann über die Förderleitung 22 Flüssigbeton, der in einen Aufgabebehälter 24 während des Betonierens fortlaufend eingebracht wird, zu einer von dem Standort des Fahrzeugs 12 entfernt angeordneten Betonier- stelle 25 gefördert werden.

Zu bemerken ist, dass der Großmanipulator grundsätzlich nicht nur auf einem Transportfahrzeug an einem fahrzeugfesten Gestell, sondern alternativ hierzu auch auf einem ortfesten Gestell z. B. auf einer Baustelle angeordnet werden kann. In diesem Fall wird die an dem Verteilermast des Großmanipulators auf- genommene Betonförderleitung an eine vorzugsweise mobile Betonpumpe angeschlossen.

Der Verteilermast 20 umfasst einen drehbaren Mastbock 30, der mittels eines Antriebsaggregats 26, das als ein hydraulischer Drehantrieb ausgebildet ist, um die eine Drehachse bildende vertikale Hochachse 18 des Drehgelenks 28 gedreht werden kann. Der Verteilermast 20 enthält einen an dem Mastbock 30 schwenkbaren Knickmast 32, der auf variable Reichweite und Höhendifferenz zwischen dem Fahrzeug 12 und der Betonierstelle 25 kontinuierlich einstellbar ist. Der Knickmast 32 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel fünf durch Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 gelenkig miteinander verbundene Mast- arme 44, 46, 48, 50, 52 auf, die um parallel zueinander und rechtwinklig zur Hochachse 18 des Mastbocks 30 verlaufende Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 schwenkbar sind. Für das Bewegen der Mastarme um die Gelenkachsen 54, 56, 58, 60 und 62 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 hat der Großmanipulator den Knickgelen- ken zugeordnete Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84.

Die Anordnung der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 und die bei dem Verteiler- mast durch Verstellen der Knickgelenke einstellbaren Knickwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 (Fig. 2) um die Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 ermöglichen, dass der Verteilermast 20 mit der aus Fig. 1 ersichtlichen, einer mehrfachen Faltung entsprechenden raumsparenden Transportkonfiguration auf dem Fahrzeug 12 ablegbar ist.

Der Knickmast 32 hat eine Mastspitze 64, an der ein Endschlauch 66 ange- ordnet ist, durch den Flüssigbeton aus der Förderleitung 22 des Verteilermasts 20 zu der Betonierstelle 25 ausgebracht werden kann.

Der Großmanipulator der Autobetonpumpe 10 bildet zusammen mit dem Transportfahrzeug 12 ein schwingungsfähiges System, das im Betrieb von der pulsierend arbeitenden Dickstoffpumpe 14 zu erzwungenen Schwingungen anregbar ist. Diese Schwingungen können zu Auslenkungen der Mastspitze 64 und des dort hängenden Endschlauchs 66 mit Schwingungsamplituden von bis zu einem Meter oder auch mehr führen, wobei die Frequenzen dieser Schwingungen zwischen 0,5 Flz und einigen Flz liegen.

Der Großmanipulator der Autobetonpumpe 10 enthält eine Steuereinrichtung mit einem Mechanismus, der solche Schwingungen aktiv mittels Erzeugen von Zusatzkräften bzw. Zusatzdrehmomenten durch die Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82, 84 in dem Großmanipulator bedämpft. Diese Zusatzkräfte bzw. Zu- satzdrehmomente rufen eine an dem Verteilermast 20 angreifende Dämp- fungskraft hervor. Diese Dämpfungskraft ist bevorzugt eine, z. B. an der Mast- spitze 64 senkrecht und in der horizontalen Richtung angreifende Dämpfungs- kraft FD-L, mittels der die rotatorischen Schwingungen des Verteilermasts 20 um die Drehachse 18 abgeschwächt werden (siehe Fig. 3) und/oder eine Dämpfungskraft FDH, die an dem Knickmast 32 des Verteilermasts 20 in der vertikalen Richtung angreift (siehe Fig. 2), mittels der die Schwingungen des Verteilermasts 20 in der durch die Drehachse 18 und die Mastspitze 64 defi- nierte Ebene abgeschwächt werden.

Zu bemerken ist allerdings, dass bei einer modifizierten Ausführungsform des Großmanipulators der Autobetonpumpe 10 auch vorgesehen sein kann, dass die erzeugten Zusatzkräfte bzw. Zusatzdrehmomente zu einer Dämpfungs- kraft führen, die entsprechend einer an einer von der Mastspitze 64 beabstan- deten Stelle an dem Verteilermast 20 angreift, z. B. an dem ersten, zweiten, dritten oder vierten Mastarm 44, 46, 48, 50, bevorzugt in dem Bereich der Knickgelenke 36, 38, 40 oder 42. Darüber hinaus ist es möglich, dass mehrere Zusatzkräfte und/oder Zusatzdrehmomente mittels der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82, 84 in dem Verteilermast 20 erzeugt werden, die an diesem gleichzeitig angreifen, um ihn zu bedämpfen.

Die Fig. 4 zeigt das Knickgelenk 40 mit einem Abschnitt des Mastarms 48 und einem Abschnitt des Mastarms 50. Um den Mastarm 48 relativ zu dem Mast- arm 50 um die Gelenkachse 60 des Knickgelenks 38 zu bewegen, hat der Verteilermast 20 ein als Hyd raulikzylinder ausgebildetes Antriebsaggregat 68, dessen Zylinderpartie 70 an dem Mastarm 48 angeschlossen ist und dessen Zylinderstange 72 auf ein an dem Mastarm 50 angelenktes Flebelelement 74 wirkt, das über ein Lenkerelement 76 mit dem Mastarm 48 gelenkig verbunden ist.

Das Antriebsaggregat 68 erzeugt hier eine in der Richtung des Doppelpfeils 77 wirkende Ist-Kraft Fi, i= 68, die auf das Flebelelement 74 übertragen wird und die aufgrund des mit dem Flebelelement 74 verbundenen Lenkerelements 76 ein aus dem Mastarm 48 in den Mastarm 50 als Drehmoment eingeleitetes Ist-Moment M,, i = 60 um die Gelenkachse 60 des Knickgelenks 40 bewirkt. Um die Bewegung der Mastarme des Knickmasts 32 zu steuern, hat der Groß- manipulator eine anhand der Fig. 5 nachfolgend erläuterte Steuereinrichtung 86. Die Steuereinrichtung 86 steuert die Bewegung des Knickmasts 32 mit Hilfe von Stellgliedern 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die den Knickgelenken 34, 36, 38, 40, 42 und dem Drehgelenk 28 zugeordneten Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84.

Durch programmgesteuerte Aktivierung der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84, die den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60 und 62 sowie der Drehachse 18 einzeln zugeordnet sind, ist der Knickmast 32 in unterschiedlichen Distan- zen und/oder Höhendifferenzen zwischen der Betonierstelle 25 und dem Fahr- zeugstandort entfaltbar (siehe z. B. Fig. 2 und Fig. 3).

Der Mastführer steuert den Verteilermast 20 z. B. mittels einer Steuerbau- gruppe 85 mit einem Steuergerät 87. Das Steuergerät 87 ist als eine Fernsteu- erung ausgebildet und enthält Bedienorgane 83 für das Verstellen des Vertei- lermasts 20 mit dem Knickmast 32, die Steuersignale S erzeugt, die einer Con- trollerbaugruppe 89 zuführbar sind.

Die Steuersignale S werden über eine Funkstrecke 91 zu einem fahrzeugfes- ten Funkempfänger 93 übertragen, der ausgangsseitig über ein z. B. als CAN- Bus ausgebildetes Bussystem 95 an die Controllerbaugruppe 89 angeschlos- sen ist.

Die Steuereinrichtung 86 enthält eine Einrichtung 102 zum Ermitteln der verti- kalen Mastspitzengeschwindigkeit vn in der durch die Drehachse 18 und die Mastspitze 64 definierten, zu dem Knickmast 32 parallelen Ebene in einem Koordinatensystem 104, das zu dem Gestell 16 referenziert ist. Die Einrich tung 102 zum Ermitteln der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit vn weist ei- nen an dem Mastarm 52 angeordneten Beschleunigungssensor 106 auf, der mit einer Auswertestufe 108 kombiniert ist. Aus dem Signal v ' n des Beschleu- nigungssensors 106 wird in der Controllerbaugruppe 89 mittels Integration über die Zeit die vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit vn in der zu dem Knick- mast 32 parallelen, im Regelfall vertikalen Ebene bestimmt, in der die Dreh- achse 18 des Mastbocks 30 und die Mastspitze 64 liegen.

Darüber hinaus enthält die Steuereinrichtung 86 eine Einrichtung 1 10 zum Er- mitteln der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit V-L in der zu der Dreh- achse 18 des Mastbocks 30 senkrechten Ebene, in der sich die Mastspitze 64 befindet. Die Einrichtung 1 10 zum Ermitteln der horizontalen Mastspitzenge- schwindigkeit V-L weist einen an dem Mastarm 52 angeordneten Beschleuni- gungssensor 1 12 auf, der mit einer Auswertestufe 1 14 kombiniert ist. Aus dem Signal W des Beschleunigungssensors 1 12 wird in der Controllerbaugruppe 89 die Mastspitzengeschwindigkeit w- in der zu der Drehachse 18 des Mast- bocks 30 senkrechten Ebene bestimmt, die im Regelfall horizontal ist.

In einer weiteren, alternativen Ausführungsform des Großmanipulators kann vorgesehen sein, dass die Controllerbaugruppe 89 die mit einer Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit einer Mastarmstelle eines Mastarms ermit- telte Geschwindigkeit eines Abschnitts eines Mastarms erhält, z. B. die Ge- schwindigkeit der Mastspitze, ohne dass diese in der Controllerbaugruppe 89 berechnet werden muss.

Die Steuereinrichtung 86 enthält außerdem eine Einrichtung 1 16 zum Ermit- teln der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mit Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124, 126 und 199 sowie eine Einrich- tung 128 zum Ermitteln des Drehwinkels e,, i = 18 um die Hochachse 18 des Drehgelenks 28 mit einem Winkelsensor 129.

In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass in einer weiteren, alternati ven Ausführungsform des Großmanipulators vorgesehen sein kann, dass die Controllerbaugruppe 89 eine Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Mast- spitzengeschwindigkeit vn, enthält, in der aus der Zeitentwicklung der Gelenk- winkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 des Knickmasts 32 und dessen Geometrie die Mastspitzengeschwindigkeit be- rechnet wird (Vorwärtstransformation).

In der Steuereinrichtung 86 gibt es Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148, die den als Hydraulikzylinder ausgebildeten Antriebs- aggregaten 26, 68, 78, 80, 82 und 84 zugeordnet sind. Diese Drucksensoren dienen für das Messen des stangengenseitigen Drucks psi, i = 130, 134, 138, 142, 146 und des kolbenseitigen Drucks rki i = 132, 136, 140, 144, 148 des Hydrauliköls. Die Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 ermöglichen das Bestimmen der Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84, die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 erzeugt und in die Mast- arme 44, 46, 48, 50, 52 des Knickmasts 32 eingeleitet wird.

Für das als ein hydraulischer Drehantrieb ausgebildete Antriebsaggregat 26 weist die Steuereinrichtung 86 einen Drehmomentsensor 150 auf, der für das Erfassen des mittels des Drehantriebs in den Mastbock 30 als Drehmoment eingeleiteten Ist-Moments M,, i=18 ausgelegt ist.

Die Controllerbaugruppe 89 dient für das Ansteuern der Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100 der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84. Die Stellglie der 90, 92, 94, 96, 98, 100 sind als Proportionalwechselventile ausgebildet, die mit ihren Ausgangsleitungen 101 , 103 bodenseitig und stangenseitig an die als doppelwirkende Hydraulikzylinder bzw. als Hydraulikmotor gestalteten Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 angeschlossen sind.

Die Controllerbaugruppe 89 erzeugt aufgrund der Steuersignale S aus der Steuerbaugruppe 85 Stellsignale SW,, i = 90, 92, 94, 96, 98 und 100 für die Stellglieder der Antriebsaggregate des Verteilermasts 20. Die Posen des Ver- teilermasts 20 werden durch Auswerten der Stellung der mittels der Win- kelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 erfassten Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mittels der Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 und des mittels des Winkelsensors 129 erfassten Drehwinkels e,, i = 18 des Mastbocks 30 um die Drehachse 18 durch Ansteu- ern der Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100 auf mit der Steuerbaugruppe 85 vorgebbare Sollwerte Wsoii geregelt.

Die Controllerbaugruppe 89 überlagert dabei Positionierungsstellgrößen SD,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100, die dem Regeln der Posen des Verteilermasts 20 auf die Sollwerte Wsoii dienen, zu sätzliche Dämpfungsstellgrößen DSi, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100, mit denen unerwünschten Schwingungen der Mastspitze 64 des Knickmasts 32 in dem Verteilermast 20 entgegengewirkt wird.

Die Controllerbaugruppe 89 hat eine Eingaberoutine 152, mittels der die Ein- richtung 102 zum Ermitteln der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit die Einrichtung 1 10 zum Ermitteln der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit v± in einer zu der Drehachse 18 des Mastbocks 30 senkrechten Ebene und die Einrichtung 1 16 zum Ermitteln der Gelenkwinkel e,, i = 18 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mit den Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 und die Einrichtung 128 zum Ermitteln des Drehwinkels e,, i = 18 um die Hochachse 18 des Drehgelenks 28 mit dem Winkelsensor 129 fortlaufend abgefragt wird. Die Eingaberoutine 152 erhält auch fortlaufend die Signale psi, rki der Druck- sensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148. Mittels der Einga- beroutine 152 werden außerdem die Steuersignale S aus der Steuerbau- gruppe 85 eingelesen.

Die Controllerbaugruppe 89 enthält eine erste Verteilermastbedämpfungsrou- tine 154 und eine hierzu parallele weitere Verteilermastbedämpfungsroutine 155. Die Verteilermastbedämpfungsroutine 154 bestimmt aus einer mit der Einrichtung 102 zum Ermitteln der Mastspitzengeschwindigkeit ermittelten Mastspitzengeschwindigkeit vn in der zu dem Knickmast 32 parallelen Ebene eine Solldämpfungskraft

ll - V|| D|| wobei D, | eine geeignet gewählte Dämpfungskonstante ist. Die Verteilermast- bedämpfungsroutine 154 teilt dann die so ermittelte Solldämpfungskraft FD in mehrere Komponentensolldämpfungskräfte FDI, i = 34, 36, 38, 40, 42 auf, die den einzelnen Knickgelenken 34, 36, 38, 40, 42 zugeordnet sind: wobei die Faktoren n, apparatespezifisch gewählte Parameter sind, die der fol- genden Randbedingung genügen:

Aus den Komponentensolldämpfungskräften FDI, i = 34, 36, 38, 40, 42 und den mittels der Einrichtung 1 16 zum Ermitteln der Gelenkwinkel der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 ermittelten Gelenkwinkeln e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 für die den Knickgelenken 34, 36, 38, 40, 42 zugeordneten Antriebsaggregate zum Bedämpfen des Verteilermasts 20 wird dann für ein jedes Stellglied 92, 94, 96, 98 und 100 eine Dämpfungsstellgröße DSi, i = 92, 94, 96, 98, 100 ermittelt.

In der weiteren Verteilermastbedämpfungsroutine 155 der Controllerbau- gruppe 89 wird aus der mit der Einrichtung 1 10 ermittelten horizontalen Mast- spitzengeschwindigkeit V-L in der zu der Drehachse 18 des Mastbocks 30 senk- rechten Ebene ein Solldämpfungsmoment MD-L = V-L D-L bestimmt. Die Größe D-L ist auch hier wiederum eine geeignet gewählte Dämpfungskonstante.

Aus dem Solldämpfungsmoment MD-L und dem mit der Einrichtung 128 zum Ermitteln des Drehwinkels des Mastbocks 30 um dessen Drehachse 18 ermit- telten Drehwinkel e,, i = 18 für das dem Mastbock 30 zugeordnete Antriebsag- gregat 26 wird dann für das Stellglied 90 eine Dämpfungsstellgröße SDgo be- stimmt. Die Controllerbaugruppe 89 weist eine Ausgaberoutine 162 auf, die auf die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98 und 100 Stellsignale SW,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 ausgibt.

Die Controllerbaugruppe 89 enthält eine Verteilermastregelroutine 156 und eine Verteilermastposensollwertroutine 158. Die Verteilermastposensollwert- routine 158 erhält von der Eingaberoutine 152 die Steuersignale S des Steu- ergeräts 87 und übersetzt diese in Posensollwerte PS, in Form von Sollwerten der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 und des Drehwinkels eib des Mastbocks 30 um die Hochachse 18.

Der Verteilermastregelroutine 156 werden von der Eingaberoutine 152 Po- senistwerte PI, in Form von mittels der Winkelsensoren 118, 120, 122, 124, 126, 129 erfassten Istwerte der Winkel e, zugeführt. Mittels eines in der Vertei- lermastregelroutine 156 implementierten Regelkreises werden in der Control- lerbaugruppe 89 aus den Posenistwerten PI, und den Posensollwerten PS, die Positionierungsstellgrößen SD,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98 und 100 der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84 bestimmt.

In einer Überlagerungsroutine 160 werden dann zu den Positionierungsstell- größen SD,, i = 92, 94, 96, 98, 100 die Dämpfungsstellgrößen DS,, i = 92, 94, 96, 98, 100 addiert und einer Ausgaberoutine 162 zugeführt. Diese leitet ent- sprechende Stellsignale SWi, i = 92, 94, 96, 98, 100, die als Steuersignale SW, = DS, + SD, aus den Positionierungsstellgrößen SD, und Dämpfungsstell- größen DS,, i = 92, 94, 96, 98, 100 gebildet sind, zu den Stellgliedern 92, 94, 96, 98 und 100. Entsprechend wird in einer Überlagerungsroutine 161 das Dämpfungssignal DSgo zu der Positionierungsstellgröße SDgo addiert und der Ausgaberoutine 162 zugeführt, welche das entsprechende Summensignal SW90 = DS90 + SD90 als ein Stellsignal SW90 an das Stellglied 90 übergibt.

Die Fig. 6 zeigt die Controllerbaugruppe 89 mit der Prozessoruhr 192. Mit der Eingaberoutine 152 in der Controllerbaugruppe 89 werden die mittels der Win- kelsensoren 1 18, 120, 122, 124, 126 und 129 der Einrichtungen 1 16, 128 er- fassten Winkel der Gelenke des Verteilermasts 20, die Signale der Einrichtun- gen 102, 1 10 mit den Beschleunigungssensoren 106, 1 12, die Signale der Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 und des Drehmomentsensors 150 und das Stellsignal S der Steuerbaugruppe 85 in re- gemäßigen, von der Prozessoruhr 192 vorgegebenen Zeitabständen Ats er- fasst.

Die der Eingaberoutine 152 zugeführten Signale der Winkelsensoren werden der Verteilermastregelroutine 156 in der Controllerbaugruppe 89 als Posenist- werte Pli, i = 18, 34, 36, 38, 40, 42 zugeführt. Das der Eingaberoutine 152 von der Steuerbaugruppe 85 übermittelte Stellsignal S gibt diese an die Verteiler- mastposensollwertroutine 158 ab.

Diese bestimmt damit Posensollwerte PSi, i = 18, 34, 36, 38, 40, 42 in Form von Einstellungen der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke und des Drehwinkels eib des Drehgelenks 28. Die Posensollwerte PS, werden in der Verteilermastposensollwertroutine 158 in einem Sollwertspeicher 193 abgelegt. Aus diesem Sollwertspeicher 193 werden die Posensollwerte PS, fortlaufend der Verteilermastregelroutine 156 zugeführt.

Die Fig. 7 ist ein Blockschaltbild der ersten Verteilermastbedämpfungsroutine 154 in der Controllerbaugruppe 89 als Blockschaltbild. Die Verteilermastbe- dämpfungsroutine 154 weist eine Berechnungsstufe 164 für das Berechnen der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit v in der zu der Drehachse 18 des Verteilermasts 20 und dessen Knickmast 32 parallelen Ebene aus dem Signal der Einrichtung 102 auf. In einer Dämpfungskraftberechnungsstufe 166 wird auf der Grundlage einer der Verteilermastbedämpfungsroutine 154 zugeführ- ten, empirisch ermittelten Dämpfungskonstante Du die Dämpfungskraft F D H er- rechnet. Die errechnete Dämpfungs kraft F D wird dann mittels eines Zerle- gungsalgorithmus, der in einer als eine dynamische Anpassungsstufe ausge- legten Optimierstufe 168 fortlaufend optimiert wird, in einer Zerlegungsstufe 170 in eine Linearkombination F DM = Ei niF D| | , i = 34, 36, 38, 40, 42 einzelner Komponentensolldämpfungskräften F D IM zerlegt, wobei gilt:

Aus den zu dem Verteilermast 20 bekannten physikalischen Größen der Masse m,, i = 44, 46, 48, 50, 52 und der Länge i = 44, 46, 48, 50, 52 der Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 und der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 werden dann in einer Achsmomentberech- nungsstufe 172 die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 in den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 zu er- zeugenden Soll-Drehmomente MS,, i = 54, 56, 58, 60, 62 generiert. Die für das Erzeugen der Soll-Drehmomente MS, erforderlichen Verstell kräfte der An- triebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 werden darauf in einer Berechnungs- stufe 174 als die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 in den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 zu er- zeugenden Komponentensolldämpfungskräfte F D IM, i = 34, 36, 38, 40, 42 be- stimmt.

Die Verteilermastbedämpfungsroutine 154 enthält als Einrichtung 176 zum Er- mitteln der Ist-Kraft Fi, die mittels des dem Gelenk 34, 36, 38, 40, 42 zugeord- neten Antriebsaggregats 78, 80, 82, 84 erzeugt wird, eine Kraftberechnungs- routine, welche die Signale der den Antriebsaggregaten 68, 78, 80, 82 und 84 zugeordneten Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 erhält, um damit anhand der geometrischen Abmessungen der Hydrau- likzylinder der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 die erzeugte Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84 zu bestimmen, die in die Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 eingeleitet wird.

Die Verteilermastbedämpfungsroutine 154 hat außerdem eine Regelstufe 178, der als Regelgröße die in einer Differenzroutine 177 ermittelte Differenz der mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 jeweils erzeugten Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84 und der entsprechenden Komponentensolldämpfungs- kraft FD I , i = 34, 36, 38, 40, 42 zugeführt wird, um damit eine Dämpfungsstell- größe DS,, i = 92, 94, 96, 98, 100 für das den Antriebsaggregaten 68, 70, 80, 82, 84 jeweils zugeordnete Stellglied 92, 94, 96, 98, 100 zu generieren, die an die in der Fig. 6 kenntlich gemachte Überlagerungsroutine 160 abgegeben wird.

Die Fig. 8 ist ein Blockschaltbild der weiteren Verteilemnastbedämpfungsrou- tine 155 in der Controllerbaugruppe 89. In der Verteilemnastbedämpfungsrou- tine 155 gibt es eine Berechnungsstufe 182 für das Berechnen der horizonta- len Mastspitzengeschwindigkeit V-L in der zu der Drehachse 1 8 des Verteiler- masts 20 senkrechten Ebene, in der die Mastspitze 64 angeordnet ist. In einer Dämpfungskraftberechnungsstufe 184 wird auf der Grundlage einer der Ver- teilermastbedämpfungsroutine 155 zugeführten, empirisch ermittelten Dämp- fungskonstante D^ die Dämpfungskraft FD-L errechnet.

Aus den zu dem Verteilermast 20 bekannten physikalischen Größen der Masse m, und Länge I,, i = 44, 46, 48, 50, 52 der Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 und der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke wird dann in einer Drehmomentberechnungsstufe 186 das mittels des Antriebsaggregats 26 zu erzeugende Solldämpfungsdrehmoment MD-L26 berechnet.

Die Verteilermastbedämpfungsroutine 155 enthält eine Momentregelstufe 188, der als Regelgröße die in einer Differenzroutine 187 ermittelte Differenz des mittels des Antriebsaggregats 26 erzeugten Ist-Drehmoments Ml,, i = 26 um die Drehachse 18 und dem entsprechenden Solldämpfungsdrehmoment MD zugeführt wird, um damit eine Dämpfungsstellgröße DSi, i = 90 für das Stellglied 90 des Antriebsaggregats 26 zu generieren, die schließlich an die Überlagerungsroutine 161 abgegeben wird.

Die Fig. 9 ist ein Blockschaltbild der Verteilermastregelroutine 156 in der Con- trollerbaugruppe 89.

Die Verteilermastregelroutine 156 weist eine Differenzroutine 194 auf, das die Differenz der Posenistwerte PI, und der Posensollwerte PS, eine Zero-Order- Hold-Filter 196 zuführt, welche diese Differenz durch Multiplikation mit einer Sampling-Funktion diskretisiert und als Regelgröße einer als PI-Regler ausge- bildeten Regelstufe 198 zuführt, welche die Positionierungsstellgröße SD, aus- gibt.

Das Zero-Order-Flold-Filter 196 bewirkt, dass nur wenn die Abweichung eines Posenistwerts PI, von einem Posensollwert PS, einen Schwellwert überschrei- tet, die Regelstufe 198 eine von dem Wert Null verschiedene Regelgröße er- hält und erst dann eine entsprechende Positionierungsstellgröße SD, für die Posen korrektur abgibt. Demgegenüber regeln die Verteilermastbedämpfungs- routine 154, 155 durch Bereitstellen der Dämpfungsstellgrößen DS, die Dämp- fungskraft F D H, bzw. Fü-L für das Bedämpfen von Mastschwingungen kontinu- ierlich.

Die mit der Verteilermastregelroutine 156 aus den Posensollwerten PS, und den Posenistwerten PI, erzeugten Positionierungsstellgröße SD, werden in den Überlagerungsroutinen 160 bzw. 161 mit den Dämpfungsstellgrößen DS, aus den Verteilermastbedämpfungsroutinen 154, 155 kombiniert und dann als das Stellsignal SW, an die Ausgaberoutine 162 gegeben, die den Stellgliedern 90, 92, 94, 96, 98, 100 das entsprechende Stellsignal SW, jeweils zuführt. Die Überlagerungsroutinen 160 bzw. 161 sind dabei als eine Addierroutine ausge- bildet, die den Ansteuersignalen die Dämpfungsstellgrößen DS, aufaddiert. Die Verteilermastbedämpfungsroutinen 154, 155, die Verteilemnastregelrou- tine 156 und die Verteilermastposensollwertroutine 158 arbeiten im Takt der Prozessoruhr 192 und werden in der Controllerbaugruppe 89 aufgerufen. Ein Aufruf der Verteilermastposensollwertroutine 158 erfolgt dabei zu Zeiten t3 erst nach mehrfachen Aufrufen der Verteilermastbedämpfungsroutinen 154, 155, wobei die Verteilermastbedämpfungsroutinen 154, 155 in diesem Fall zu den Zeiten t1 « t3 aufgerufen werden. Die Verteilermastregelroutine 156 wird zu den Zeiten t2 erst nach mehrfachem Aufruf der Verteilemnastbedämpfungs- routinen 154, 155, jedoch wischen zwei Verteilermastposensollwertroutinen 158 aufgerufen. Dabei gilt: t1 « t2 « t3.

Die Fig. 10 zeigt eine Controllerbaugruppe 89' für den Einsatz in der Steuer- einrichtung 86. Soweit die Baugruppen und Elemente zur Koordination der Sollwerterzeugung für Verteilermastposen, der Regelung dieser Posen und der aktiven Bedämpfung von Schwingungen des Verteilemnasts mit in der Controllerbaugruppe 89' erzeugten Stellsignalen den Baugruppen und Ele- menten zur Koordination der Sollwerterzeugung für Verteilermastposen, der Regelung dieser Posen und der aktiven Bedämpfung von Schwingungen des Verteilemnasts mit in der Controllerbaugruppe 89 erzeugten Stellsignalen funk- tional entsprechen, sind diese durch die gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.

Im Unterschied zu der Controllerbaugruppe 89 ist in der Controllerbaugruppe 89' die Reglerintegration in einer seriellen Struktur realisiert. Die Controller- baugruppe 89' enthält hierzu wiederum eine erste Verteilemnastbedämpfungs- routine 154' und eine hierzu parallele weitere Verteilemnastbedämpfungsrou- tine 155' für das Erzeugen von Stellsignalen SW,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100, die mittels der Ausgaberoutine 162 auf die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98 und 100 ausgegeben werden.

Die Fig. 1 1 und Fig. 12 zeigen die erste Verteilermastbedämpfungsroutine 154' und die weitere Verteilermastbedämpfungsroutine 155' in der Controllerbaugruppe 89' jeweils als Blockschaltbild. Soweit die Verteilermast- bedämpfungsroutine 154', 155' der anhand der Fig. 7 bzw. Fig. 8 erläuterten Verteilermastbedämpfungsroutine 154 bzw. 155 entspricht, sind diese durch die gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.

Die Verteilermastbedämpfungsroutine 154' weist hier wiederum eine Berech- nungsstufe 164 für das Berechnen der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit v in der zu der Drehachse 18 des Verteilermasts 20 und dessen Knickmast 32 parallelen Ebene aus dem Signal der Einrichtung 102 auf. In einer Dämp- fungskraftberechnungsstufe 166 wird auf der Grundlage einer der Verteiler- mastbedämpfungsroutine 154 zugeführten, empirisch ermittelten Dämpfungs- konstante Du die Dämpfungs kraft FDH errechnet. Die errechnete Dämpfungs- kraft FDH wird dann mittels eines Zerlegungsalgorithmus, der in einer als eine dynamische Anpassungsstufe ausgelegten Optimierstufe 168 fortlaufend opti- miert wird, in einer Zerlegungsstufe 170 in eine Linearkombination F D| | = i = 34, 36, 38, 40, 42 einzelner Komponentensolldämpfungs- kräften FDIM zerlegt, wobei gilt:

Aus den zu dem Verteilermast 20 bekannten physikalischen Größen der Masse m,, i = 44, 46, 48, 50, 52 und der Länge i = 44, 46, 48, 50, 52 der Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 und der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 werden dann in einer Achsmomentberech- nungsstufe 172 die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 in den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 zu er- zeugenden Soll-Drehmomente MS,, i = 54, 56, 58, 60, 62 generiert. Die für das Erzeugen der Soll-Drehmomente MS, erforderlichen Verstell kräfte der An- triebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 werden darauf in der Berechnungsstufe 174 als die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 in den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60, 62 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 zu er- zeugenden Komponentensolldämpfungskräfte F D IM, i = 34, 36, 38, 40, 42 be- stimmt.

Die Verteilermastbedämpfungsroutine 154' enthält als Einrichtung 176 zum Er- mitteln der Ist-Kraft eine Kraftberechnungsroutine, welche die Signale der den Antriebsaggregaten 68, 78, 80, 82 und 84 zugeordneten Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 erhält, um damit anhand der ge- ometrischen Abmessungen der Hydraulikzylinder der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 die erzeugte Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84 zu bestimmen, die in die Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 eingeleitet wird.

Anders als die Verteilermastbedämpfungsroutine 154 erhält die Verteilermast- bedämpfungsroutine 154' von der Verteilermastregelroutine 156 auch die Po- sitionierungsstellgrößen SD, direkt, um es in einer Überlagerungsroutine 160' in Überlagerung zu der Ist-Kraft F, der Differenzroutine 177 zuzuführen. Von der Differenzroutine 177 erhält die Regelstufe 178 als eine Regelgröße die ermittelte Differenz der mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 jeweils erzeugten Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84 mit den überlagerten Posi- tionierungsstellgrößen SD, und der entsprechenden Komponentensolldämp- fungskraft F D IM, i = 34, 36, 38, 40, 42, um damit die Dämpfungsstellgröße DS,, i = 92, 94, 96, 98, 100 für das den Antriebsaggregaten 68, 70, 80, 82, 84 je- weils zugeordnete Stellglied 92, 94, 96, 98, 100 zu generieren, das an die Überlagerungsroutine 160 abgegeben wird.

In der Verteilermastbedämpfungsroutine 155' gibt es wiederum eine Berech- nungsstufe 182 für das Berechnen der horizontalen Mastspitzengeschwindig- keit V-L in der zu der Drehachse 18 des Verteilermasts 20 senkrechten Ebene, in der die Mastspitze 64 angeordnet ist. In einer Dämpfungskraftberechnungs- stufe 184 wird auf der Grundlage einer der Verteilermastbedämpfungsroutine 155 zugeführten, empirisch ermittelten Dämpfungskonstante D-L die Dämp- fungskraft FD-L errechnet. Aus den zu dem Verteilermast 20 bekannten physikalischen Größen der Masse m, und Länge i = 44, 46, 48, 50, 52 der Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 und der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke wird dann in einer Drehmomentberechnungsstufe 186 das mittels des Antriebsaggregats 26 zu erzeugenden Solldämpfungsdrehmoment M D -L26 berechnet.

Der Verteilermastbedämpfungsroutine 155' wird das mittels des Antriebsag- gregats 26 erzeugte Ist-Drehmoment ML, i = 26 und im Unterschied zu der Verteilermastbedämpfungsroutine 155 auch die entsprechende Positionie- rungsstellgröße SD,, i = 26 zugeführt, um es in einer Überlagerungsroutine 161 ' dem mittels des Antriebsaggregats 26 erzeugten Ist-Drehmoment ML, i = 26 um die Drehachse 18 zu überlagern und dann der Differenzroutine 187 zuzuführen. Die Differenzroutine 187 ermittelt die Differenz des mittels des An- triebsaggregats 26 erzeugten Ist-Drehmoments ML, i = 26 um die Drehachse 18 mit der überlagerten Positionierungsstellgröße SD,, i = 26 und dem entspre- chenden Solldämpfungsdrehmoment M D -L26. Diese Differenz bildet eine Regel- größe für die Momentregelstufe 188, die damit eine Dämpfungsstellgrößen DSi, i = 90 für das Stellglied 90 des Antriebsaggregats 26 zu generiert, das schließlich an die Überlagerungsroutine 161 abgegeben wird.

Die Fig. 13 zeigt ein Schema einer zu der vorstehend beschriebenen ersten Steuereinrichtung alternativen weiteren Steuereinrichtung 86' für das Steuern der Bewegung des Verteilermasts 20 mit einer Controllerbaugruppe 89' in ei- nem weiteren Großmanipulator, dessen Aufbau dem Aufbau des anhand der Fig. 1 bis Fig. 4 beschriebenen Großmanipulators entspricht. Auch dieser Großmanipulator enthält einen an einem Mastbock 30 schwenkbaren Knick- mast 32, der an einem fahrzeugfesten Gestell 16 aufgenommen ist und der um eine fahrzeugfeste Hochachse 18 an einem Drehgelenk 28 gedreht wer- den kann. Soweit die Baugruppen und Elemente der weiteren Steuereinrichtung 86' den Baugruppen und Elementen der ersten Steuereinrichtung 86 entsprechen, sind diese durch die gleichen Bezugszeichen kenntlich gemacht.

Auch in dem weiteren Großmanipulator dient die weitere Steuereinrichtung 86' für das Steuern der Bewegung der Mastarme des Knickmasts 32. Die weitere Steuereinrichtung 86' steuert die Bewegung des Knickmasts 32 mit Hilfe von Stellgliedern 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die den Knickgelenken 34, 36, 38, 40, 42 und dem Drehgelenk 28 zugeordneten Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84.

Durch programmgesteuerte Aktivierung der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84, die den Gelenkachsen 54, 56, 58, 60 und 62 sowie der Drehachse 18 einzeln zugeordnet sind, ist der Knickmast 32 in unterschiedlichen Distan- zen und/oder Höhendifferenzen zwischen der Betonierstelle 25 und dem Fahr- zeugstandort entfaltbar (siehe z. B. Fig. 2 und Fig. 3).

Der Mastführer steuert auch hier den Verteilermast 20 z. B. mittels einer Steu- erbaugruppe 85 mit einem Steuergerät 87. Das Steuergerät 87 ist als eine Fernsteuerung ausgebildet und enthält Bedienorgane 83 für das Verstellen des Verteilermasts 20 mit dem Knickmast 32, die Steuersignale S erzeugt, die einer Controllerbaugruppe 89 zuführbar sind.

Die Steuersignale S werden über eine Funkstrecke 91 zu einem fahrzeugfes- ten Funkempfänger 93 übertragen, der ausgangsseitig über ein z. B. als CAN- Bus ausgebildetes Bussystem 95 an die Controllerbaugruppe 89 angeschlos- sen ist.

Die Steuereinrichtung 86' enthält eine in der Fig. 13 gezeigte Einrichtung 102 zum Ermitteln der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit v in der durch die Drehachse 18 und die Mastspitze 64 definierten, zu dem Knickmast 32 paral- lelen Ebene in einem Koordinatensystem 104, das zu dem Gestell 16 referenziert ist. Die Einrichtung 102 zum Ermitteln der vertikalen Mastspitzen- geschwindigkeit vy weist einen an dem Mastarm 52 angeordneten Beschleu- nigungssensor 106 auf, der mit einer Auswertestufe 108 kombiniert ist. Aus dem Signal v ' des Beschleunigungssensors 106 wird in der Controllerbau- gruppe 89' mittels Integration über die Zeit die vertikalen Mastspitzenge- schwindigkeit vy in der zu dem Knickmast 32 parallelen, im Regelfall vertikalen Ebene bestimmt, in der die Drehachse 18 des Mastbocks 30 und die Mast- spitze 64 liegen.

Darüber hinaus enthält die Steuereinrichtung 86' eine Einrichtung 110 zum Er- mitteln der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit V-L in der zu der Dreh- achse 18 des Mastbocks 30 senkrechten Ebene, in der sich die Mastspitze 64 befindet. Die Einrichtung 110 zum Ermitteln der horizontalen Mastspitzenge- schwindigkeit V-L weist einen an dem Mastarm 52 angeordneten Beschleuni- gungssensor 1 12 auf, der mit einer Auswertestufe 1 14 kombiniert ist. Aus dem Signal v des Beschleunigungssensors 112 wird in der Controllerbaugruppe 89' die horizontale Mastspitzengeschwindigkeit v-un der zu der Drehachse 18 des Mastbocks 30 senkrechten Ebene bestimmt, die im Regelfall horizontal ist.

Zu bemerken ist, dass in einer weiteren, zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform alternativen Ausführungsform des Großmanipulators zu- sätzlich oder alternativ zu Einrichtungen 102, 110 zum Ermitteln der Mastspit- zengeschwindigkeit auch eine Einrichtung vorgesehen sein kann, die für das Ermitteln der Geschwindigkeit einer von der Mastspitze 64 des Knickmasts 32 verschiedenen Mastarmstelle eines der Mastarme dient. Zu bemerken ist dar- über hinaus, dass grundsätzlich auch mehrere Einrichtungen vorgesehen sein können, die für das Ermitteln der Geschwindigkeit einer von der Mastspitze 64 des Knickmasts 32 verschiedenen Mastarmstelle eines der Mastarme dienen. Insbesondere kann der Großmanipulator hierfür Beschleunigungssensoren 106', 112' aufweisen, die an den Mastarmen 44, 46, 48 und 50 des Knickmasts 32 angeordnet sind (siehe Fig. 2). Zu bemerken ist außerdem, dass in einer weiteren, alternativen Ausführungs- form des Großmanipulators vorgesehen sein kann, dass die Controllerbau- gruppe 89' die mit einer Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit einer Mastarmstelle eines Mastarms ermittelte Geschwindigkeit eines Abschnitts ei- nes Mastarms erhält, z. B. die Geschwindigkeit der Mastspitze, ohne dass diese in der Controllerbaugruppe 89' berechnet werden muss.

Die Steuereinrichtung 86' enthält außerdem eine Einrichtung 116 zum Ermit- teln der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mit Winkelsensoren 118, 120, 122, 124, 126 und 199 sowie eine Einrich- tung 128 zum Ermitteln des Drehwinkels e,, i = 18 um die Hochachse 18 des Drehgelenks 28 mit einem Winkelsensor 129. In der Steuereinrichtung 86' gibt es Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148, die den als Hydraulikzylinder ausgebildeten Antriebs- aggregaten 26, 68, 78, 80, 82 und 84 zugeordnet sind. Diese Drucksensoren dienen für das Messen des stangengenseitigen Drucks psi, i = 130, 134, 138, 142, 146 und des kolbenseitigen Drucks rki i = 132, 136, 140, 144, 148 des Hydrauliköls. Die Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 ermöglichen das Bestimmen der Ist-Kraft Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84, die mittels der Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 erzeugt und in die Mast- arme 44, 46, 48, 50, 52 des Knickmasts 32 eingeleitet wird. Für das als ein hydraulischer Drehantrieb ausgebildete Antriebsaggregat 26 weist die Steuereinrichtung 86' einen Drehmomentsensor 150 auf, der für das Erfassen des mittels des Drehantriebs in den Mastbock 30 als Drehmoment eingeleiteten Ist-Moments M,, i=18 ausgelegt ist. Die Controllerbaugruppe 89' dient für das Ansteuern der Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100 der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84. Die Stellglie der 90, 92, 94, 96, 98, 100 sind als Proportionalwechselventile ausgebildet, die mit ihren Ausgangsleitungen 101 , 103 bodenseitig und stangenseitig an die als doppelwirkende Hydraulikzylinder bzw. als Hydraulikmotor gestalteten Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82 und 84 angeschlossen sind.

Die Controllerbaugruppe 89' erzeugt aufgrund der Steuersignale S aus der Steuerbaugruppe 85 Stellsignale SW,, i = 90, 92, 94, 96, 98 und 100 für die Stellglieder der Antriebsaggregate des Verteilermasts 20. Die Posen des Ver- teilermasts 20 werden durch Auswerten der Stellung der mittels der Win- kelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 erfassten Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mittels der Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 und des mittels des Winkelsensors 129 erfassten Dreh- winkels e,, i = 18 des Mastbocks 30 um die Drehachse 18 durch Ansteuern der Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100 auf mit der Steuerbaugruppe 85 vorgebbare Sollwerte Wsoii geregelt.

Die Controllerbaugruppe 89' hat eine Eingaberoutine 152, mittels der die Ein- richtung 102 zum Ermitteln der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit v , die Einrichtung 1 10 zum Ermitteln der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit V-L in einer zu der Drehachse 18 des Mastbocks 30 senkrechten Ebene und die Einrichtung 1 16 zum Ermitteln der Gelenkwinkel e,, i = 18 der Knickgelenke 34, 36, 38, 40, 42 mit den Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124 und 126 und die Einrichtung 128 zum Ermitteln des Drehwinkels e,, i = 18 um die Hochachse 18 des Drehgelenks 28 mit dem Winkelsensor 129 fortlaufend mit einer Takt- zeit t1 abgefragt wird. Erfindungsgemäß ist die Taktzeit t1 sehr viel kleiner als die charakteristische Periode TG einer Grundschwingung des Verteilermasts. Von Vorteil ist es, wenn die Taktzeit t1 auch sehr viel kleiner als eine charak- teristische Periode T n einer ersten, zweiten, dritten oder auch höheren Ober- schwingung des Verteilermasts ist.

Die Eingaberoutine 152 erhält auch fortlaufend die Stangen- und kolbenseiti- gen Drücke psi, rki als Signale der Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148. Mittels der Eingaberoutine 152 werden außerdem die Steuersignale S aus der Steuerbaugruppe 85 eingelesen.

Die Controllerbaugruppe 89' weist außerdem einen Routinenkomplex 153 mit einer Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 und einer Verteiler- mast-Horizontal-Bedämpfungsroutine 1 155 sowie einer Verteilermastregel- routine 1 156 auf. Die Verteilermast-Bedämpfungsroutinen 1 154, 1 155 und die Routinen in dem Routinenkomplex 153 mit der Verteilermastregelroutine 1 156 arbeiten im Takt der Prozessoruhr 192 und werden in der Controllerbaugruppe 89' aufgerufen.

In der Controllerbaugruppe 89' gibt es eine Ausgaberoutine 162, die auf die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98 und 100 Stellsignale SW,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 ausgibt. Die Verteilermastregelroutine 1 156 führt der Ausgaberoutine 162 geregelte Posenwerte PGi zu.

Die Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht der Controllerbaugruppe 89'. Die Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9 und Fig. 10 dienen der Erläuterung des Regelalgorithmus der Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 und der Verteilermast-Flori- zontal-Bedämpfungsroutine 1 155 in der Controllerbaugruppe 89'.

Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 erhält von der Eingabe- routine 152 mit der Taktzeit t2 > t1 die Signale psi, rki der Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148. Die Taktzeit t2 genügt dabei be- vorzugt folgender Beziehung: TG » t2.

Der Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 werden außerdem die mittels der Einrichtung 1 16 erfassten Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 und die mittels der Einrichtung 102 ermittelte vertikale Mastspitzengeschwin- digkeit v mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 zugeführt. In die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 werden darüber hinaus in ei- nem Datenspeicher abgelegte Konfigurationsdaten des Großmanipulators aus der Gruppe stangenseitige Zylinderflächen Aki und bodenseitigen Zylinderflä chen Asi mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 eingespeist.

In der Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 gibt es eine Einrich- tung 176 für das Berechnen der Ist-Kraft F,, die mittels der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84 jeweils erzeugt wird. Die Einrichtung 176 für das Berechnen der Ist-Kraft F, erhält hierfür die Signale psi, rki der Drucksensoren 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 und berechnet aus diesen anhand der Stangen- und bodenseitigen Zylinderflächen Aki, Asi der Kolben in den Hydraulikzylindern jeweils die von einem Antriebsaggregat 26, 68, 78, 80, 82 und 84 bereitgestellte Ist-Kraft F,.

In einer Berechnungsstufe 1 174 in der Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungs- routine 1 154 werden die berechneten Ist-Kräfte F, anhand der ermittelten Ge- lenkwinkeln e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 und anhand der bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts 20 in Ist-Momente M, überführt.

Aus diesen Ist-Momenten M, werden dann in einer Kraftberechnungsstufe 1 172 anhand der Gelenkwinkel e,, i = 34, 36, 38, 40, 42 und aus den bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts 20, insbesondere aus der Länge I, der Mastarme 44, 46, 48, 50 und 52, eine an der Mastspitze 64 angreifende vertikale Kraft Fy bestimmt.

Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 enthält eine Sollge- schwindigkeits-Berechnungsstufe 1 166. Die Sollgeschwindigkeits-Berech- nungsstufe 1 166 überführt die berechnete, an der Mastspitze 64 angreifende vertikale Kraft Fy durch Division mit einer empirischen Konstante Dy in eine vertikale Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastspitze 64.

Die Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 weist außerdem eine Differenzroutine 1 177 auf. In der Differenzroutine 1 177 wird die vertikale Soll- Geschwindigkeit vysoii der Mastspitze 64 einem Vergleich mit der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit vy unterzogen, die in der Verteilermast-Vertikal- Bedämpfungsroutine 1 154 entweder durch eine zeitliche Integration des Sig- nals v ' | | des Beschleunigungssensors 106 als Wert der Mastspitzenbeschleu- nigung in der Integrationsstufe 181 berechnet wird oder die der Verteilermast- Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 als eine Messgröße zugeführt wird.

Die Differenzroutine 1 177 bildet aus der vertikalen Soll-Geschwindigkeit vysoii der Mastspitze 64 und der vertikalen Mastspitzengeschwindigkeit vy den verti- kalen Vergleichswert Avy als die Differenz zwischen der vertikalen Soll-Ge- schwindigkeit vysoii der Mastspitze 64 und der vertikalen Mastspitzengeschwin- digkeit vy.

Der vertikale Vergleichswert Av wird dann in der Controllerbaugruppe 89' ei- nem Differenzglied 165 in dem Routinenkomplex 153 zugeführt. Das Diffe renzglied 165 erhält die von dem Mastführer an dem Bedienorgan 83 der Steu- erbaugruppe 85 eingestellte vertikale Vorgabe-Mastspitzengeschwindigkeit v v mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152. Aufgabe des Differenz- glieds 165 ist es, aus der vertikalen Vorgabe-Mastspitzengeschwindigkeit vyv und dem vorstehend definierten vertikalen Vergleichswert Avy die Differenz zu bilden und diese Größe als eine vertikale Vorgabe-Mastspitzen-Sollgeschwin- digkeit vyv-soLL einer Vertikal-Rückwärtstransformationsroutine 157 in dem Routinenkomplex 153 der Controllerbaugruppe 89 zuzuführen.

Die Vertikal-Rückwärtstransformationsroutine 157 überführt die Vorgabe- Mastspitzen-Sollgeschwindigkeit vyv-soLL anhand der mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und an- hand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts 20, insbesondere der Länge I, der Mastarme 44, 46, 48, 50 und 52, und anhand der von dem Mastführer an dem Bedienorgan 83 der Steuerbaugruppe 85 eingestellten ver- tikale Vorgabe-Mastspitzengeschwindigkeit vyv in eine entsprechende Rück- wärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ ί Kϋ ;1< der Knickgelenke 34, 36 38, 40, 42. Diese Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ ί Kϋ(;1< wird dann in der Controllerbaugruppe 89 einer als Integrationsstufe ausgebildeten Winkel- geschwindigkeits-Berechnungsstufe 163 in dem Routinenkomplex 153 zuge- führt, welche die Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ ί Rück über ein konstantes Zeitintervall At zu einem Sollwinkel e, boΐi, i = 34, 36, 38, 40, 42 integriert, d. h. zu den Sollwerten für die Winkel e, der Mastarme 44, 46, 48, 50 und 52, um sie dann in dem Sollwertspeicher 193 in dem Routinenkomplex 153 abzulegen. Diese Sollwerte der Winkel e, der Mastarme 44, 46, 48, 50 und 52 definieren Mastposen des Verteilermasts 20.

Aus diesem Sollwertspeicher 193 werden die Posensollwerte Spsi fortlaufend der Verteilermastregelroutine 1156 zugeführt. Die Verteilemnast-Horizontal-Bedämpfungsroutine 1155 erhält von der Einga- beroutine 152 mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 die Signale des Drehmomentsensors 150 für das Erfassen des mittels des Drehantriebs in den Mastbock 30 als Drehmoment eingeleiteten Ist-Moments M,, i=18. In einer Berechnungsstufe 175 in der Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungs- routine 1155 wird das Ist-Moment M,, i=18 anhand der ermittelten Gelenkwin- kel e ί , i = 34, 36, 38, 40, 42 und anhand der bekannten physikalischen Größen des Verteilermasts 20 in eine an der Mastspitze 64 des Verteilermasts angrei- fende horizontale Kraft F-L überführt.

Die Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine 1155 enthält eine Sollge- schwindigkeits-Berechnungsstufe 1166. Die Sollgeschwindigkeits-Berech- nungsstufe 1166 überführt die berechnete, an der Mastspitze 64 angreifende horizontale Kraft F-L mittels Division durch eine empirisch ermittelte Konstante D-L in eine horizontale Soll-Geschwindigkeit VJ-S OII der Mastspitze 64. Die Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsroutine 1 155 weist außerdem eine Differenzroutine 179 auf. In der Differenzroutine 179 wird die horizontale Soll- Geschwindigkeit V-LS O N der Mastspitze 64 einem Vergleich mit der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit V-L unterzogen, die in der Verteilermast-Vertikal- Bedämpfungsroutine 1 154 entweder durch eine zeitliche Integration des Sig- nals vT des Beschleunigungssensors 1 12 als Wert der Mastspitzenbeschleu- nigung in der Integrationsstufe 181 berechnet oder die alternativ hierzu der Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine 1 154 als eine Messgröße zuge- führt wird.

Die Differenzroutine 179 bildet aus der horizontalen Soll-Geschwindigkeit VJ-S O II der Mastspitze 64 und der horizontalen Mastspitzengeschwindigkeit V-L den horizontalen Vergleichswert AV-L als die Differenz zwischen der horizontalen Soll-Geschwindigkeit VJ-S O II der Mastspitze 64 und der horizontalen Mastspit- zengeschwindigkeit V-L.

Der horizontale Vergleichswert AV-L wird dann in der Controllerbaugruppe 89' einem weiteren Differenzglied 165' in dem Routinenkomplex 153 zugeführt. Das Differenzglied 165' erhält die von dem Mastführer an dem Bedienorgan 83 der Steuerbaugruppe 85 eingestellte horizontale Vorgabe-Mastspitzenge- schwindigkeit V-L V mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152.

Aufgabe des weiteren Differenzglieds 165' ist es, aus der mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 bereitgestellten horizontalen Vorgabe-Mastspit- zengeschwindigkeit V-L V und dem vorstehend definierten horizontalen Ver- gleichswert AV-L die Differenz zu bilden und diese Größe, die einer Kreisbo- gengeschwindigkeit der Mastspitze 64 entspricht, als eine horizontale Vor- gabe-Mastspitzen-Sollgeschwindigkeit V-L V- SOLL einer Horizontal-Rückwärts- transformationsroutine 159 in dem Routinenkomplex 153 der Controllerbau- gruppe 89' zuzuführen. Die Horizontal-Rückwärtstransformationsroutine 159 überführt die Vorgabe- Mastspitzen-Sollgeschwindigkeit V-L V- SOLL anhand der mit der Taktzeit t2 > t1 von der Eingaberoutine 152 zugeführten Gelenkwinkel e, der Gelenke und an- hand bekannter physikalischer Größen des Verteilermasts 20 in eine entspre- chende Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ 18 Kϋ(;1< des Dreh- gelenks 28 um die Hochachse 18.

Diese Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit έ 18Kϋ(;1< wird dann in der Controllerbaugruppe 89' einer weiteren als Integrationsstufe ausgebildeten Winkelgeschwindigkeits-Berechnungsstufe 163' in dem Routinenkomplex 153 zugeführt, welche die Rückwärtstransformations-Winkelgeschwindigkeit ^is Rück über ein konstantes Zeitintervall At zu einem Sollwinkel EisRück inte griert, um diesen dann ebenfalls in dem Sollwertspeicher 193 abzulegen.

Aus diesem Sollwertspeicher 193 werden die Posensollwerte PS, fortlaufend der Verteilermastregelroutine 1 156 zugeführt.

Die Verteilermastregelroutine 1 156 erhält von der Eingaberoutine 152 Po- senistwerte PI, in Form von mittels der Winkelsensoren 1 18, 120, 122, 124, 126, 129 erfassten Istwerte der Winkel e,. Mittels eines in der Verteilermastre- gelroutine 1 156 implementierten Regelkreises werden in der Controllerbau- gruppe 89 dann aus den Posen istwerten PI, und den Posensollwerten PS, die Positionierungsstellgrößen SD,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98 und 100 der Antriebsaggregate 26, 68, 78, 80, 82 und 84 bestimmt.

Die Positionierungsstellgrößen SD,, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100 für die Stellglie- der 90, 92, 94, 96, 98 und 100 werden einer Ausgaberoutine 162 zugeführt. Diese leitet entsprechende Stellsignale SWi, i = 92, 94, 96, 98, 100, die als Steuersignale aus den Positionierungsstellgrößen SD, gebildet sind, zu den Stellgliedern 92, 94, 96, 98 und 100. Zu bemerken ist, dass in einer alternativen Ausführungsform der Controller- baugruppe 89 vorgesehen sein kann, dass die Routinen in dem Routinenkom- plex 153 nur jedes n-te von der Eingaberoutine 152 mit der Taktzeit t1 bereit- gestellte Signal aus der Gruppe Posenistwerte PI, Signale psi, rki der Druck- sensoren, vertikale Vorgabe-Mastspitzengeschwindigkeit v v, Gelenkwinkel e, der Gelenke, etc. berücksichtigen.

Indem die Taktzeit t2 der Beziehung: TG » t2 genügt oder indem für jedes n- te von der Eingaberoutine 152 mit der Taktzeit t1 bereitgestellte Signal aus der vorgenannten Gruppe gilt: TG » n t1 , lässt sich ein Rechenzeit optimierendes Laufzeitverhalten der der Routinen in der Controllerbaugruppe 89' erzielen, die für das aktive Bedampfen von unerwünschten Schwingungen des Großmani- pulators der Autobetonpumpe 10 dienen. Die Häufigkeit von Aufrufen der Ver- tikal-Rückwärtstransfomnationsroutine 157 und der Horizontal-Rückwärts- transformationsroutine 159 wird auf diese Weise minimiert und die Häufigkeit von Aufrufen der Eingaberoutine 152 sowie der Verteilermastregelroutine 1 156 in der Controllerbaugruppe 89' wird auf diese Weise maximiert. Bei dem Großmanipulator bewirkt dies ein Optimieren des Laufzeitverhaltens insge- samt.

Zusammenfassend sind folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzu- halten: Ein Großmanipulator für Betonpumpen hat einen Verteilermast 20. Der Verteilermast 20 weist einen an dem Mastbock 30 aufgenommenen, aus meh- reren gelenkig miteinander verbundenen Mastarmen 44, 46, 48, 50, 52 zusam- mengesetztem Knickmast 32 mit einer Mastspitze 64 und mit mehreren Ge- lenken 34, 36, 38, 40, 42 für das Verschwenken der Mastarme 44, 46, 48, 50, 52 gegenüber dem Mastbock 30 oder einem benachbarten Mastarm 44, 46, 48, 50, 52 auf und enthält eine Steuereinrichtung 86 für das Steuern der Be- wegung des Knickmasts 32 mit Hilfe von Antriebsaggregatstellgliedern 90, 92, 94, 96, 98 100 für den Knickgelenken 34, 36, 38, 40, 42 jeweils zugeordnete Antriebsaggregate 68, 78, 80, 82, 94. Der Großmanipulator enthält eine Ein- richtung 102 zum Ermitteln der vertikalen Geschwindigkeit vn und/oder horizontalen Geschwindigkeit v± einer Mastarmstelle an wenigstens einem Mastarm 44, 46, 48, 50, 52 in einem zu dem Gestell 16 referenzierten Koordi- natensystem 104. Er hat außerdem eine Einrichtung zum Ermitteln der Ge- lenkwinkel 116 der Gelenke 34, 36, 38, 40, 42. Die Steuereinrichtung 86 steu- ert die Bewegung des Knickmasts 32 durch Bereitstellen von Positionierungs- Stellgrößen SD, für die Stellglieder 90, 92, 94, 96, 98, 100 der Antriebsaggre- gate 68, 78, 80, 82, 84, die von einer mittels der Einrichtung 102 zum Ermitteln einer vertikalen Geschwindigkeit vn einer Mastarmstelle ermittelten vertikalen Geschwindigkeit vn und/oder horizontalen Geschwindigkeit V-L der Mastarm- stelle und von mittels der Einrichtung 116 zum Ermitteln der Gelenkwinkel der Gelenke 34, 36, 38, 40, 42 ermittelten Gelenkwinkeln e, der Gelenke 34, 36, 38, 40, 42 und/oder von einem Drehwinkel eib des Mastbocks 30 um eine Hochachse 18 sowie von mittels einer von einem Mastführer betätigbaren Steuergerät 87 erzeugten Steuersignalen S zum Verstellen des Verteilermasts 20 abhängen.

Bezuqszeichenliste

10 Autobetonpumpe

12 Transportfahrzeug

14 Dickstoffpumpe

16 fahrzeugfestes Gestell

18 Drehachse (Hochachse)

20 Verteilermast

22 Betonförderleitung

24 Aufgabebehälter

25 Betonierstelle

26 Antriebsaggregat

28 Drehgelenk

30 Mastbock

32 Knickmast

34, 36, 38, 40, 42 Knickgelenke

44, 46, 48, 50, 52 Mastarme

54, 56, 58, 60, 62 Gelenkachsen

64 Mastarmstelle, z. B. Mastspitze 66 Endschlauch

68 Antriebsaggregat

70 Zylinderpartie

72 Zylinderstange

74 Hebelelement

76 Lenkerelement

77 Doppelpfeil

78, 80, 82, 84 Antriebsaggregat

83 Bedienorgan

85 Steuerbaugruppe

86, 86' Steuereinrichtung

87 Steuergerät

89, 89' Controllerbaugruppe 90, 92, 94, 96, 98, 100 Stellglieder

91 Funkstrecke

93 Funkempfänger

95 Bussystem

101 Ausgangsleitung

102 Einrichtung zum Ermitteln der vertikalen Ge- schwindigkeit

103 Ausgangsleitung

104 Koordinatensystem

106, 106' Beschleunigungssensor

108 Auswertestufe / Rechnerstufe

110, 1 10 Einrichtung zum Ermitteln der horizontalen

Geschwindigkeit

112, 112' Beschleunigungssensor

114 Auswertestufe

116 Einrichtung zum Ermitteln der Gelenkwinkel

118, 120, 122, 124, 126 Winkelsensor

128 Einrichtung zum Ermitteln des Drehwinkels

129 Winkelsensor

130, 132, 134, 136, 138,

140, 142, 144, 146, 148 Drucksensor

150 Drehmomentsensor

152 Eingaberoutine

153 Routinenkomplex

154, 154' Verteilermastbedämpfungsroutine

155, 155' Verteilermastbedämpfungsroutine

156 Verteilermastregelroutine

157 Vertikal-Rückwärtstransformationsroutine

158 Verteilermastposensollwertroutine

159 Florizontal-Rückwärtstransformationsroutine

160, 160' Überlagerungsroutine

161 , 161' Überlagerungsroutine 162 Ausgaberoutine

163, 163' Winkelgeschwindigkeits-Berechnungsstufe 164 Berechnungsstufe

165, 165' Differenzglied

166 Dämpfungskraftberechnungsstufe

168 Optimierstufe

170 Zerlegungsstufe

172 Achsmomentberechnungsstufe

174 Berechnungsstufe

175 Berechnungsstufe

176 Einrichtung zum Ermitteln der Ist-Kraft

177 Differenzroutine

178 Regelstufe

179 Differenzroutine

181 Integrationsstufe

182 Berechnungsstufe

184 Dämpfungskraftberechnungsstufe

186 Drehmomentberechnungsstufe

187 Differenzroutine

188 Momentregelstufe

192 Prozessoruhr

193 Sollwertspeicher

194 Differenzroutine

196 Zero-Order-Hold-Filter

198 Regelstufe

199 Winkelsensor

1 154 Verteilermast-Vertikal-Bedämpfungsroutine

1 155 Verteilermast-Horizontal-Bedämpfungsrou- tine

1 156 Verteilermastregelroutine

1 166 Sollgeschwindigkeits-Berechnungsstufe 1 172 Kraftberech n u ng sstufe 1174 Berechnungsstufe

1177 Differenzroutine

Aki stangenseitige Zylinderflächen

Asi bodenseitigen Zylinderflächen

Du empirischen Konstante

DJ- empirisch ermittelte Konstante

DM, D Dämpfungskonstante

DSi Dämpfungsstellgröße

FDH, bzw. FD- 1 - Dämpfungskraft

FD||I Komponentensolldämpfungskraft FD Solldämpfungskraft

FDI Komponentensolldämpfungskräfte

Fi Ist- Kraft

F,| vertikale Kraft

F-L horizontale Kraft

FDi Komponentensolldämpfungskraft li Länge

MDi Komponentensolldämpfungsmoment m, Masse

Mi Ist-Moment

Mli Ist-Drehmoment

MSi Soll-Drehmoment

MD-L Solldämpfungsdrehmoment

ni apparatespezifisch gewählte Parameter rkί kolbenseitiger Druck

psi stangenseitiger Druck

PGi Posenwerte

Pli Posen istwert

PSi Posensollwert

S Steuersignal

SDi Positionierungsstellgröße SWi Stellsignal

V|| vertikale Mastspitzengeschwindigkeit

V||Soll vertikale Soll-Geschwindigkeit

V||V Vorgabe-Mastspitzengeschwindigkeit V||V-SOLL vertikale Vorgabe-Mastspitzen-Sollgeschwin- digkeit

VJ-V-SOLL horizontale Vorgabe-Mastspitzen-Sollge- schwindigkeit

V-L horizontale Mastspitzengeschwindigkeit V-L-Soll horizontale Soll-Geschwindigkeit

V-Lv horizontale Vorgabe-Mastspitzengeschwin- digkeit

Wsoll Sollwert

e, Winkel

έ ί Ist-Winkelgeschwindigkeit

£l8Rück Sollwinkel

Rückwärtstransformations-Winkelgeschwin- digkeit

^-18 Rück Rückwärtstransformations-Winkelgeschwin- digkeit

£i soll Sollwinkel

£psi Posensollwerte

v. Signal des Beschleunigungssensors 106

V_L Signal des Beschleunigungssensors 112 ÄV || vertikaler Vergleichswert

At konstantes Zeitintervall

AV-L horizontalen Vergleichswert