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技術 移動式コンクリートポンプおよび移動式コンクリートポンプの安定性に関連する制御方法

出願人 プツマイスターエンジニアリングゲーエムベーハー
発明者 ミュラー,アンスガル
出願日 2019年3月15日 (2年11ヶ月経過) 出願番号 2020-548725
公開日 2021年6月24日 (7ヶ月経過) 公開番号 2021-515858
状態 未査定
技術分野 コンクリート打設にともなう現場作業
主要キーワード 支持ブーム 許容傾斜角度 移動半径 臨界負荷 最大許容負荷 小アーム 昇降作業台 円形線
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図面 (9)

課題・解決手段

本発明は、延長可能な支持脚(14)を有するシャーシ(12)と、シャーシ(12)の旋回機構(16)上に配置されたコンクリート分配マスト(18)とを備える移動式コンクリートポンプ(10)に関し、コンクリート分配マストが回転可能であり、その傾斜が作動シリンダ(22)によって調節可能であり、複数の旋回可能なマストアーム(20)と、少なくとも2つの支持脚(14)にかかる垂直力および/または水平力を使用することによって安定性計算を実施するためのコンピュータ装置とを備え、安定性検査に応じて、旋回機構(16)上の旋回運動、および/または少なくとも1つのマストアーム(20.1、20.2、20.3)の旋回運動、および/またはポンプ圧送操作の開始の範囲を制限するように構成された制御装置を備える移動式コンクリートポンプ(10)に関する。

概要

背景

[0002]欧州特許出願公開第2733281号明細書は、下部構造メタセンタ)の静的重心の計算に基づく、安定性に関連する制御装置を開示する。車両全体の重心をさらに使用し、特定の支持構成から安全な操作の限界により、安全係数が決定される。安全係数は、メタセンタから重心までの距離と重心から安全の限界までの距離との比率に対応する。1より大きい安全係数は、安全な操作を示す。

[0003]コンクリート配送車両の安定制御装置は、欧州特許出願公開第2555067号明細書から知られており、各構成要素の重心は、そこから車両の全体の重心を計算するために決定される。これは、平面図で支持アームを考慮する、所定のバランス範囲と比較される。バランス範囲を超えると、警告が出力される。

[0004]欧州特許出願公開第2038493号明細書は、支持ブームと、マストアーム動きのための制御装置を有する移動式コンクリートポンプを開示する。既知の制御装置は、支持ブームの選択された支持構成に応答するソフトウェアルーチンを含み、それによって、選択された支持構成に従って、関節接合部の軸線を中心とした第1の関節接合アーム旋回角度、および垂直軸線を中心とした回転ヘッドの関連する回転角度範囲を制限する。これは、ブームの範囲が短くなることを伴うが、一方で可能な径方向動作範囲所与の支持構成について増加する。

[0005]複数の旋回可能なマストアームから形成され、シャーシ上の回転機構上に回転可能に配置されたコンクリート分配マストと、移動式コンクリートポンプの傾斜を検出するための傾斜センサとを有する移動式コンクリートポンプは、独国特許出願公開第102014215019号明細書から既知であり、それには、傾斜センサに接続された安全装置が、傾斜に応じてコンクリート分配マストの動作範囲を制限するために提供される。安全装置は、車両の傾斜の関数として、回転機構上の回転運動および/または少なくとも1つのマストアームの旋回運動を制限するように構成される。

[0006]独国特許出願公開第10242270号明細書は、平坦でない地形での安全な運転のために傾斜を考慮して、昇降台の範囲が制限される昇降台車両を開示する。この目的のために、傾斜センサを使用して、昇降作業台の設置傾斜がその動作について検出され、最大の範囲が達成されるように、異なる傾斜の許容範囲について目標現実の比較が実施される。

概要

本発明は、延長可能な支持脚(14)を有するシャーシ(12)と、シャーシ(12)の旋回機構(16)上に配置されたコンクリート分配マスト(18)とを備える移動式コンクリートポンプ(10)に関し、コンクリート分配マストが回転可能であり、その傾斜が作動シリンダ(22)によって調節可能であり、複数の旋回可能なマストアーム(20)と、少なくとも2つの支持脚(14)にかかる垂直力および/または水平力を使用することによって安定性計算を実施するためのコンピュータ装置とを備え、安定性検査に応じて、旋回機構(16)上の旋回運動、および/または少なくとも1つのマストアーム(20.1、20.2、20.3)の旋回運動、および/またはポンプ圧送操作の開始の範囲を制限するように構成された制御装置を備える移動式コンクリートポンプ(10)に関する。

目的

効果

実績

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請求項1

延長可能な支持脚(14)を有するシャーシ(12)と、複数の旋回可能なマストアーム(20)を備えるコンクリート分配マスト(18)であって、前記シャーシ(12)の回転機構(16)上で回転可能であり、位置決めシリンダ(22)によって傾斜を調節可能である、コンクリート分配マスト(18)と、少なくとも2つの支持脚(14)にかかる垂直力および/または水平力に基づいて、安定性計算を実行する処理装置と、安定性検査に応じて、前記回転機構(16)上の回転運動、および/または少なくとも1つのマストアーム(20.1、20.2、20.3)の旋回運動、および/またはポンプ圧送手順の開始を制限するように構成された制御装置とを備える、移動式コンクリートポンプ(10)。

請求項2

少なくとも2つの支持脚(14)にかかる垂直力および/または水平力を検出するためのセンサを備え、前記安定性計算が、負荷トルク、ならびに測定された前記垂直力および/または前記水平力に基づいて実行される、あるいは前記支持脚(14)の支持点を検出するための支持センサステム(SB)と、2つの軸線周りの前記シャーシ(12)の傾斜を検出するための傾斜センサ(SN)と、前記位置決めシリンダ(22)内の圧力を検出するためのセンサ(SZ)(シリンダ圧力センサ)と、前記回転機構(16)の回転角度を検出するための回転角度センサ(SD)とを備え、前記安定性計算が、負荷トルク、ならびに少なくとも2つの支持脚(14)にかかる垂直力および/または水平力の計算に基づいて実行される、請求項1に記載の移動式コンクリートポンプ(10)。

請求項3

前記処理装置が、現在のマスト位置および下部構造の傾斜を用いて、理論最大負荷トルクを計算する、請求項1または2に記載の移動式コンクリートポンプ(10)。

請求項4

所与の前記マスト位置でポンプ圧送手順を開始できるかどうかに関する表示が行われるユーザインターフェースをさらに備える、請求項3に記載の移動式コンクリートポンプ(10)。

請求項5

負荷トルクが、前記シリンダの圧力から計算される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の移動式コンクリートポンプ(10)。

請求項6

前記少なくとも2つの支持脚によってのみ分散する、前記垂直力の割合の計算が行われる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の移動式コンクリートポンプ(10)。

請求項7

前記支持脚に作用する横方向の力に基づいて比較利用率を計算することにより、前記支持脚(14)の負荷検査が行われる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の移動式コンクリートポンプ(10)。

請求項8

特に、前記シャーシ(12)の傾斜が3°を超える設置の場合、前記コンクリート分配マスト(18)を回転させるために必要なトルクの計算および前記トルクのブームトルクとの比較が行われる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の移動式コンクリートポンプ(10)。

請求項9

シャーシ(12)を備える移動式コンクリートポンプ(10)の安定性に関連する制御を行うための方法であって、前記シャーシ(12)が、延長可能な支持脚(14)を有し、前記シャーシ(12)上に、複数の旋回可能なマストアーム(20)から形成されたコンクリート分配マスト(18)が配置されており、前記コンクリート分配マスト(18)が、回転機構(16)上で回転可能であり、位置決めシリンダ(22)によって傾斜を調節可能であり、前記方法では、前記回転機構(16)上の回転運動、および/または少なくとも1つのマストアーム(20)の旋回運動、および/またはポンプ圧送手順の開始が、少なくとも2つの支持脚(14)にかかる垂直力および/または水平力に基づく安定性計算に応じて制限される、方法。

請求項10

前記安定性計算が、決定された負荷トルクに基づいて実行される、請求項9に記載の方法。

請求項11

少なくとも2つの支持脚(14)にかかる垂直力および/または水平力の計算が、前記支持脚(14)の支持点を検出するための支持センサシステム(SB)、2つの軸線周りの前記シャーシ(12)の傾斜を検出するための傾斜センサ(SN)、前記位置決めシリンダ(22)内の圧力を検出するためのセンサ(SZ)(シリンダ圧力センサ)、および/または前記回転機構(16)の回転角度を検出するための回転角度センサ(SD)の測定値から実行される、請求項9または10に記載の方法。

請求項12

現在のマスト位置および下部構造の傾斜を用いて、理論最大負荷トルクが計算される、請求項10または11に記載の方法。

請求項13

所与の前記マスト位置でポンプ圧送手順を開始できるかどうかが、ユーザインターフェースによって表示される、請求項12に記載の方法。

請求項14

前記負荷トルクが、前記シリンダの圧力から計算される、請求項10〜13のいずれか一項に記載の方法。

請求項15

前記少なくとも2つの支持脚によってのみ分散する、前記垂直力の割合が計算される、請求項9〜14のいずれか一項に記載の方法。

請求項16

前記支持脚(14)の負荷を検査するために、前記支持脚に作用する横方向の力に基づいて、比較利用率が計算される、請求項9〜15のいずれか一項に記載の方法。

請求項17

特に、前記シャーシ(12)の傾斜が3°を超える設置の場合、前記コンクリート分配マスト(18)を回転させるために必要なトルクが計算され、ブームトルクと比較される、請求項9〜16のいずれか一項に記載の方法。

請求項18

プログラムコード手段を含むコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムが、コンピュータプロセッサ、または対応する処理装置、特に請求項1〜8のいずれか一項に記載の移動式コンクリートポンプ(10)の処理装置で実行されると、請求項9〜17のいずれか一項に記載の方法のすべてのステップを実行する、コンピュータプログラム。

技術分野

0001

[0001]本発明は、移動式コンクリートポンプおよび移動式コンクリートポンプの安定性に関連する制御方法に関する。

背景技術

0002

[0002]欧州特許出願公開第2733281号明細書は、下部構造メタセンタ)の静的重心の計算に基づく、安定性に関連する制御装置を開示する。車両全体の重心をさらに使用し、特定の支持構成から安全な操作の限界により、安全係数が決定される。安全係数は、メタセンタから重心までの距離と重心から安全の限界までの距離との比率に対応する。1より大きい安全係数は、安全な操作を示す。

0003

[0003]コンクリート配送車両の安定制御装置は、欧州特許出願公開第2555067号明細書から知られており、各構成要素の重心は、そこから車両の全体の重心を計算するために決定される。これは、平面図で支持アームを考慮する、所定のバランス範囲と比較される。バランス範囲を超えると、警告が出力される。

0004

[0004]欧州特許出願公開第2038493号明細書は、支持ブームと、マストアーム動きのための制御装置を有する移動式コンクリートポンプを開示する。既知の制御装置は、支持ブームの選択された支持構成に応答するソフトウェアルーチンを含み、それによって、選択された支持構成に従って、関節接合部の軸線を中心とした第1の関節接合アーム旋回角度、および垂直軸線を中心とした回転ヘッドの関連する回転角度範囲を制限する。これは、ブームの範囲が短くなることを伴うが、一方で可能な径方向動作範囲所与の支持構成について増加する。

0005

[0005]複数の旋回可能なマストアームから形成され、シャーシ上の回転機構上に回転可能に配置されたコンクリート分配マストと、移動式コンクリートポンプの傾斜を検出するための傾斜センサとを有する移動式コンクリートポンプは、独国特許出願公開第102014215019号明細書から既知であり、それには、傾斜センサに接続された安全装置が、傾斜に応じてコンクリート分配マストの動作範囲を制限するために提供される。安全装置は、車両の傾斜の関数として、回転機構上の回転運動および/または少なくとも1つのマストアームの旋回運動を制限するように構成される。

0006

[0006]独国特許出願公開第10242270号明細書は、平坦でない地形での安全な運転のために傾斜を考慮して、昇降台の範囲が制限される昇降台車両を開示する。この目的のために、傾斜センサを使用して、昇降作業台の設置傾斜がその動作について検出され、最大の範囲が達成されるように、異なる傾斜の許容範囲について目標現実の比較が実施される。

0007

[0007]そこから進展して、本発明によれば、請求項1の特徴を有する移動式コンクリートポンプ、および請求項6の特徴を有する移動式コンクリートポンプの安定性に関連する制御のための方法が提案される。

0008

[0008]本発明は、移動式コンクリートポンプの安定性に関連する制御が、マストアームの負荷トルク、ならびに移動式コンクリートポンプの少なくとも2つの支持脚垂直力および/または水平力の計算によってリアルタイムで効果的に可能であるという発見に基づいている。この目的のために、例えば、適切なセンサを使用して3次元力測定の状況で、垂直力および/または水平力のいずれかが直接測定され、あるいはマストアームの位置決めシリンダ内の少なくとも圧力、マストアームリンク機構の回転機構の角度、支持脚の支持点、およびコンクリートポンプ下部構造(すなわち、シャーシ)の傾斜が、知覚的に検出されて、これに基づき少なくとも2つの支持脚内に垂直方向および/または水平方向に作用する力を決定する。

0009

[0009]本発明は、現在の支持構成および機械の傾斜を考慮して、移動式コンクリートポンプの実際の安定性保存に関する記述、およびいわゆるポンプ圧送の記述、すなわち、ポンプ圧送手順が、瞬間的な機械の位置決め(マスト位置、下部構造の傾斜)(コンベヤパイプラインがコンクリートで充填されることにより、重量の変化がさらに発生し、それにより機械が安定性保存の範囲から外れることにつながる可能性があることを考慮して)において開始され得るかどうかについての記述を可能にする。

0010

[0010]本発明は、コンピュータプログラムコンピュータまたは対応する処理装置、特に移動式コンクリートポンプの処理装置上で実行される場合、本発明による方法を実行することができるプログラムコードを有するコンピュータプログラムもまた網羅する。コンピュータプログラム自体およびコンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータプログラム(コンピュータプログラム製品)の両方が特許請求されている。

0011

[0011]本発明のさらなる利点および設計は、説明および添付の図面から得られる。

0012

[0012]上記の特徴および以下で説明する特徴は、特定の特別な組み合わせだけでなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組み合わせで、または単独でも使用できることは明らかである。

0013

[0013]本発明は、例示的な実施形態に基づいて図面に概略的に示され、図面を参照して以下に詳細に説明される。

図面の簡単な説明

0014

外側へ旋回されたマストアームを備える、傾斜した下にある表面上の移動式コンクリートポンプを示す非常に概略的な側面図である。
延長された支持脚および側方に回転されたコンクリート分配マストを有する図1の移動式コンクリートポンプの上面図である。
図2断面線III−IIIに沿った横断面図で、傾斜した下にある表面上で支持する場合の支持脚への力作用を説明する拡大概略図である。
上面図で、図3の支持脚への力作用を説明する拡大概略図である。
長手方向に傾斜した移動式コンクリートポンプの極限傾斜、および完全な支持の場合の許容マストトルクの例示的な概略図である。
長手方向に傾斜した移動式コンクリートポンプの極限傾斜、および部分的な支持の場合の許容マストトルクの例示的な概略図である。
横方向に傾斜した移動式コンクリートポンプの極限傾斜、および部分的な支持の場合の許容マストトルクの例示的な概略図である。
操作ディスプレイの例示的な概略図である。

実施例

0015

[0022]図1は、非常に概略的な側面図で、シャーシ(下部構造)12と、回転機構16を介してシャーシ12に取り付けられたコンクリート分配マスト18とを有する本発明による移動式コンクリートポンプ10を示し、移動式コンクリートポンプ10は旋回可能なマストアーム20(図示の例示的な実施形態では、3つのマストアーム20.1、20.2、20.3)を備える。コンクリート分配マスト18の第1のマストアーム(Aアーム)20.1は、位置決めシリンダ22によって連結されているため、回転機構16上で傾斜を調節可能である。以下のマストアーム20.2、20.3は、したがって位置決めシリンダ(図示せず)によって、互いに対して旋回可能である。

0016

[0023]動作中の支持のために、移動式コンクリートポンプ10は、それ自体既知の方法で、支持プレート15を使用して下にある表面U上で支持され得る4つの延長可能な(そしておそらくは調節可能な)支持脚14を有する(図2参照)。さらに、コンクリート受け入れ漏斗24が、シャーシまたは下部構造12上に設けられる。

0017

[0024]加えて本発明による移動式コンクリートポンプ10は、支持脚14の支持点Pを検出するための支持脚14内の支持センサSBと、シャーシ12の傾斜αを検出するための傾斜センサSNと、回転機構16の回転角度δを検出するための回転角度センサSDと、位置決めシリンダ22内の圧力を検出するためのセンサSZ(シリンダ圧力センサまたはシリンダ力センサ)と、さらにマストアーム20内に配置されたマスト角度センサSM(第1のマストアーム20.1の開き角度はφと識別される)とを備える。シャーシ12の傾斜、したがって下にある表面Uの傾斜角度の検出は、好ましくは2つの軸線に沿って測定されるが、図面を簡略化するために、図1(移動式コンクリートポンプ10の長手方向延長部Lの断面の平面において)には1つの長手方向傾斜角αのみが示されている。例えば、移動式コンクリートポンプ10の長手方向延長部Lに垂直な平面には、横方向の傾斜角βによる傾斜が存在し得る(これに関して、図3および図4の以下の説明も参照)。

0018

[0025]以下に詳細に説明する本発明を使用すると、移動式コンクリートポンプ10の安定性監視が可能になって、コンクリートポンプの動作中(特に傾斜位置での移動式コンクリートポンプ10の支持、コンクリート分配マスト18の回転/延長、制限範囲内でのポンプ圧送操作)に、機械10の転倒またはその機械の鋼部材過負荷をもたらす可能性がある誤動作を回避できる。本発明によれば(少なくとも制限された範囲内で)、典型的には維持されるべき3°の傾斜を超えて、増加した傾斜αで作業することも可能である。

0019

[0026]この目的のために、以下の変数、分配マスト18(またはより正確には第1のマストアーム20.1)の位置決めシリンダ(または複数の位置決めシリンダ)内の接合シリンダ圧力、回転機構角度δ、支持脚の支持点、コンクリートポンプ下部構造の傾斜α(2軸線周り)、およびA接合部の開き角度が、適切なセンサに基づいて計量的に検出される。

0020

[0027]さらなる変数として、総重量、下部構造の重量、下部構造の重心が必要であり、それらはその変動性のために計算では推定値として組み込まれる。

0021

[0028]マスト18と下部構造12との間の切削力および切削トルク、ならびに質量(マスト+下部構造)と、下部構造12の重心とを使用して、3次元のすべての支持力が、ここで簡単な理論計算によってリアルタイムで計算され得る。この計算を使用して、次の検査が実行され得る。

0022

[0029]2つの支持点Pによってのみ分散し得る垂直力の割合がどれだけ大きいかを検査できる。制限値(例えば、95%)を超える場合、機械が転倒する危険があり、負荷トルクが増加する原因となるすべての動作が回避されなければならない。

0023

[0030]さらに、特に大きく傾斜した機械設置(>3°)を用いて、支持脚14にかかる横方向の力が検査され得る。すべての支持脚14について、許容可能な比較負荷(支持脚14にかかる水平力と垂直力との組み合わせ)が超過しているかどうかが検査される。これが事実である場合、臨界負荷(例えば、極限傾斜などによる負荷トルクおよび/または支持脚にかかる横方向の力など)が増加するように、機械を動かすことはもはやできなくなる。これは、例として図3および図4概説されており、図3は、図2の断面線III−IIIによる、傾斜した、下にある表面U上の支持脚14の支持点Pの周囲の拡大詳細図を示す。支持脚14を通る平面に沿った、下にある表面Uの傾斜はγで示されている。支持点Pにおける力の関係は、当業者にとって定型的な力の平行四辺形を用いて示されている。

0024

[0031]支持脚14の支持点Pに作用する重力(すなわち、支持脚14上の移動式コンクリートポンプの全重力の割合)は、FGによって垂直に下向きに識別される。支持脚14を通る図示された断面の平面において、この力は、下にある表面Uに対して垂直に延在する垂直力成分FS、Uと、下にある表面Uに対して平行に延在する平行力成分FPとに分解され得る。平行力成分FPは、傾斜角度γで支持脚方向に作用する下り坂力を表す。

0025

[0032]図4は、下にある表面の全体的な傾斜(角度γおよびαによって定義される)に平行な成分と、支持脚14に垂直な成分とに、この下り坂力FPをさらに分割する例として上面図で概略的に示す。下にある表面の全体的な傾斜に平行に延在し(すなわち、長手方向傾斜角αおよび支持脚方向γの傾斜角を考慮して)、支持点Pに作用する力成分は、FUによって識別される。それは、平行力成分FPと、支持脚14に対して垂直に延びる成分FS、14とから構成される。これらの成分FPおよびFS、14は、支持脚の方向で、支持脚に対して横方向に、支持点Pで実際に作用する力である。

0026

[0033]最後に、トルクは回転機構のギヤで検査可能であり、さらに特に大きく傾斜した機械設置(>3°)でも可能である。次いでマスト18は、回転機構16に過負荷をかけずに、最大負荷トルクで完全に延長された位置で回転することはできない。マストの回転に必要なトルクが計算され、そのトルクがブームトルクよりも大きい場合、トルクを増加させる動作はもはや実行できない。

0027

[0034]本発明はまた、いわゆるポンプ圧送予測、すなわち、ポンプ圧送が所与のマスト位置でやはり実行できるかどうかに関する表示を可能にする。この目的のために、現在のマスト位置および下部構造の傾斜の場合の理論最大負荷トルクが、機械仕様から既知の角度および既知の質量を使用して、最大コンベヤパイプ重量で負荷トルクを決定することによって、並行して計算される。この目的のために、漏斗24および水タンク内の充填レベルに対して信頼できる仮定を行う必要がある。

0028

[0035]それに基づいて、現在の状況(マスト位置、運転負荷および傾斜)について各場合に、臨界状態のシステム(例えば、安定性、脚の過負荷、および回転機構のトルクなど)の安全係数が計算され得る(制御の安全上臨界状態にある部品)。

0029

[0036]加えて、現在のマスト位置およびアームにかかる最大動作負荷での傾斜で、安全上臨界状態ではない安全係数もやはり計算され得る(例えば、「この設置状況および/またはアーム位置および/または傾斜でもやはりポンプ圧送できるか?」に関する記述)。これらは、作業者通知するためにのみ使用され、制御に影響はない。

0030

[0037]作業者に表示を提供することができ、各場合において、現在の負荷および最大負荷についての最小安全係数のみが表示される。したがって、機械の作業者は、現在の位置でもやはりポンプ圧送できるかどうかを確認でき、このポンプ圧送を機械が負荷トルク増加工程として予期せずに拒否することを回避できる。

0031

[0038]図5から図8は、作業者用の表示を生成する例示的な図を示す。

0032

[0039]図5は、完全に支持された(すなわち、完全に延長された支持脚14を備える)移動式コンクリートポンプ10の長手方向Lに極限傾斜αの場合、許容マストトルクの例示的な図を示す。図5の例示は、移動式コンクリートポンプ10のマスト構造18の移動半径の全体的な制限の視覚的表示が、部分的な制限の考慮から構成される方法を示している。第1の画像D1.1では、完全に延長された支持脚14を有する移動式コンクリートポンプ10が、上面図で非常に概略的に示されており、水平な(つまり、傾斜がない)完全に支持された状態(理想的な状態)の許容トルクを表す実線円形線Zによって囲まれている。したがって、円形線Zは、移動式コンクリートポンプの最大動作円を表す。さらに、第1の画像D1.1では、機械の特定の傾斜における許容されない支持脚の長手方向の力および横方向の力による動作円の制限(図3および図4を参照)が破線L1.1で示されている。第2の画像D1.2は、破線L1.2を使用して、機械の特定の傾斜における回転機構トルクの増加による動作円の制限を示し、第3の画像D1.3は、破線L1.3を使用して、制限L1.1とL1.2との重ね合わせ、したがって、現在の支持および傾斜での最大許容トルクの制限を示す。

0033

[0040]図6は、長手方向に同じ傾斜であるが、部分的に支持された移動式コンクリートポンプ10を同様の図で示す。第1の画像D2.1から明らかなように、障害物Hにより、1つの支持脚14.1は部分的にだけ延長され、一方残りの支持脚は完全に延長されている。部分的にだけ延長された支持脚14.1は、支持の割合がより少ないことだけが想定できるので、許容されない支持脚の長手方向の力および横方向の力に起因して、動作円の制限が変更される(破線L2.1)ことになり、その結果、図の左側底部の領域では、マストアーム18の延長部が非常に制限されている。第2の画像D2.2は、再び図5の第2の画像と同様に、破線L2.2を使用して、機械の特定の傾斜および部分的な支持における回転機構トルクの増加による動作円の制限を示し(図5から変化せず)、第3の画像D2.3は、再び破線L2.3を使用して、制限L2.1とL2.2との重ね合わせ、したがって、現在の(部分的な)支持および傾斜での最大許容負荷トルクの制限を示す。

0034

[0041]最後に、図7は、同様の方法で3つの画像D3.1、D3.2、D3.3に基づいて、図6の状況に対応する部分的な支持による制限条件を示すが、横方向(長手方向の軸線Lを横切る方向、傾斜β)に移動式コンクリートポンプ10の傾斜がある。これにより、支持脚の長手方向の力および横方向の力を考慮すると、変更されない動作円(画像D3.1の破線L3.1)もたらすが、しかし画像D3.2の破線L3.2による増加したエンジントルク(変更された傾斜に起因する)に起因する制限に関して、図6の例示から変更された動作円をもたらす。画像D3.3の破線L3.3で示されているように、多少変更された動作円の重ね合わせがもたらされる。

0035

[0042]図8は、図7の第3の画像D3.3の負荷トルク条件の例に基づいて(すなわち、障害物Hおよび長手方向の軸線Lを横切る傾斜βによる部分的な支持)、作業者が、図8の例示において移動式コンクリートポンプ10上のアイドル位置に対して約70°旋回されているマストアーム18を延長させた可能なディスプレイ表示を示す。さらに、ディスプレイは、移動式コンクリートポンプとマストアームの搬送ホースの現在の負荷による負荷トルクの箇所を作業者に示す。図8の例示的な実施形態では、これは、破線L3.3によって表される動作円内に配置されるマストアーム18の表示に沿って示される円形ディスプレイMAである。したがって、移動式コンクリートポンプ10が臨界状態でない範囲(緑色)で動作していると作業者に合図する。したがって、ディスプレイMAは、例えば、緑色であり得る。作業者のためのさらなる情報のために、このマスト位置での最大許容負荷での負荷トルクの箇所を表すディスプレイMZが追加的に提供され得る。このディスプレイMZは、マストアーム18の表示に沿って示すこともできる。これは制限仕様(特定のマストアーム位置での最大許容負荷)であるため、やはり動作円の線L3.3内部にある。2つのディスプレイMAとMZとの間の距離は、マストアームのコンベヤホースにコンクリートをやはりポンプ圧送できるかどうか、かつどれだけポンプ圧送できるかを作業者に合図する。

0036

[0043]可能なタイプの計算は、例示的な実施形態として以下に示される。

0037

[0044]負荷トルクは、以下に従ってシリンダ圧力から計算され得る。

0038

[0045]最後に述べた式の係数レバー」は、A接合部(すなわち、回転機構16に関する第1のマストアーム20.1(Aアーム)の接合部)の接合部位置(すなわち、現在の接合部の開き角度φ)に依存する比例係数を表し、それは接合部のトルクMloadと、測定されたシリンダ力FA−cylinderとの比率を示し、幾何学からリアルタイムで計算され得る。別法として、特性マップまたは代数方程式を制御装置内に格納することもできる。さらに、シリンダ力を直接測定することもできる。

0039

[0046]次いで現在位置での最大可能負荷トルクは、アーム位置から計算され得る。移動式コンクリートポンプが、マストの位置を決定できるセンサシステムを備える場合、コンベヤパイプが最大密度のコンクリートで充填された場合の負荷トルクの大きさを決定することも追加的に可能である。

0040

[0047]重心と個々のアームの端点は、導管の中にコンクリートがある場合、およびない場合の質量と同様に表形式で格納される。

0041

[0048]この負荷トルクを用いて次の計算が実行される場合、現在のマスト位置でポンプ圧送が実行され得るかどうかを指定できる。マスト位置決定のセンサシステムが安全志向である場合、したがって、このトルクが使用され得るが、しかしコンクリートポンプの過負荷(例えば、重いコンクリートに起因する)は認識されない。

0042

[0049]次に、機械の固有重量および重心が決定される。アームの重量は計算に組み込まれていないが(以下でも認識される)、しかし総重量および負荷トルクが計算に組み込まれる。機械の総重量を推定するには、可能な限り最小のアーム重量が、計算において常に保守的に計算されるべきである。

0043

[0050]上記で決定された最大可能負荷トルクが計算のために使用される場合、これは分配マスト上の充填済みコンベヤパイプに対応する(そうでない場合、負荷トルクはより小さくなる)。

0044

[0051]測定されたシリンダ圧力から以前に決定された負荷トルクが計算に使用される場合、測定された負荷トルクを生成できる最小アーム重量が考慮されなければならない。つまり、最小アーム質量を有する低負荷トルクの場合、完全に延長されたアームがもはやペイロードなしで負荷トルクを生成できなくなった場合になって初めて、アーム質量が、トルクを生成するために必要な値まで引き上げられる。もちろん、最小のアーム質量を使用して常に保守的に計算することもできる(ブームアーム配置の重心を導き出すために、等しい負荷トルクでアームをより軽くすればするほど、重心はますます「外側」に配置される)。

0045

[0052]さらに、下部構造(または車両全体)の総質量および下部構造の重心が重要である。両方が通常、各機械で「空」と測定され(工場で1回)、制御装置内に保持され得る。

0046

[0053]加えて、支持脚14の位置は、下部構造の質量特性にとって重要である。これらの位置は、典型的なセンサシステムSB、例えば、出願人のESCセンサシステムによって知られており、その結果、その重心は制御装置で計算可能であり、下部構造の重心はそれに応じて修正され得る。

0047

[0054]加えて、コンクリートポンプ10の漏斗24内のコンクリート重量および水タンク内の水も考慮され得る。マスト位置に応じて、計算のために各場合で(アームが前方に突出している場合は漏斗が空であり、後方にポンプ圧送が実行されている場合は漏斗が充填されている)最悪の場合が、使用可能であり、使用されるべきである。水タンク中の充填レベルの測定もまた考えられ、タンクを空にポンプ圧送することは、支持に応じてロックされなければならない。

0048

[0055]最後に、支持脚力の計算が実行される。負荷トルクは座標方向に分割され得る(本明細書では、計算方法由来は重要ではない)。

0049

[0056]支持脚14の力は、材料の静的強度の法則に従って概算され得る。

0050

[0057]典型的な座標系選択では、回転ヘッドまたは回転機構16の位置は座標原点にあるので、マスト重量は方程式から外れる。機械の総重量および重心を有する下部構造の重量のみが、方程式に組み込まれる。

0051

[0058]3つを超える支持脚14が地面と接触している場合、システムは過剰決定され、固有の解決策は不可能である。したがって、力を計算するために、支持脚についてばね定数が仮定され得る。加えて、機械10は(傾斜した)平面に立っていると仮定される。追加の支持脚ごとに(4つの支持脚の場合は1つだけの追加であるが、しかしさらに支持脚を有する場合もまた考えられる)、次の条件がやはり満たさなければならない。

0052

[0059]以下は、各支持脚について適用される。

0053

[0060]この計算で力に負の値が生じた場合、これは関連する支持脚がリフトオフすることの兆候である。次に、この支持脚が計算から削除され、1つ少ない支持脚を使用して方程式システム解法される。

0054

[0061]支持脚の剛性は、一般的な場合、延長部の長さおよび下部構造の建造に依存し、定数、特性マップ、または近似式が本明細書では代替的に選択可能であり、それらは、機械設計で、または実験的に決定される。

0055

[0062]すべての空間方向に支持力を提供する別の公式は、簡易有限要素モデル(FEM)を使用した支持力の決定である。最も単純な場合では、4つのバー要素で構成され、以前に回転機構の中心点に変換された力およびトルクが適用される。固有重量、マスト、動作負荷などからのすべての負荷は、これらの力およびトルクに集約される。

0056

[0063]許容範囲は、コンクリートポンプのすべての重要な構成要素に対して検査される。本明細書では、複数の構成要素の例として検査が説明される。

0057

[0064]安定性計算または安定性検査では、2つの支持点によってのみ分散する垂直力の割合がどれだけ大きいかが検査される。制限値(例えば、95%)を超える場合、機械が転倒する危険があり、負荷トルクを増加させるすべての動作(例えば、特にマスト接合部をより好ましくない位置に移動する、回転機構をより好ましくない位置に移動する、コアポンプを使用して前方にポンプ圧送するなど)を回避する必要がある。

0058

[0065]支持脚14の負荷の検査中に、機械をまっすぐに設置すると、xおよび/またはz方向の横方向の力は、接触力上の風係数の分数に対応すると想定され、想定の1%〜5%までが妥当である。機械が斜めに設置されている場合、横方向の力は傾斜角度のサインで概ね増加する。

0059

[0066]支持脚14の比較利用率が、定数を用いて力から決定される。定数は、例えばFEM設計で、または実験的に決定され得る。例えば、以下が適用される。

0060

[0067]すべての支持脚14について上記の不等式が満たされる場合、現在の角度は許容される。

0061

[0068]方程式の安全係数SxからSzが各支持脚の現在の位置に依存することは合理的であり得る。安全係数はFEシステムの設計で、または実験的に決定され得る。

0062

[0069]回転機構ギヤにかかるトルクの検査は、特に3°を超える傾斜での機械の設置時に実行される。ここでマストは、回転機構に、したがってマストにも過負荷をかけずに、最大負荷トルクで完全に延長されたすべての位置で回転させることができない。したがって、マストの回転に必要なトルクが計算され、そのトルクがブームトルクよりも大きい場合、トルクを増加させる動作はもはや実行できなくなる。

0063

[0070]安全機能は要素Srotating_mechanismに含まれており、特に、本明細書では風力を考慮することができる。実行時にこの要素を決定することも理論的には可能であるが(風速計)、変化する気象条件に対する感受性が提供されるであろう。

0064

[0071]アーム位置の測定またはこれらの測定結果の使用が行われない場合でも、安定性監視はやはり可能であるが、しかし最大負荷での安定性についての説明はない。

0065

[0072]現在のアーム位置が安全センサシステムを使用して決定される場合、全負荷での最大負荷トルクはこれらの信号から計算され得る。したがって、機械がこの位置でもポンプ圧送できるかどうかを常に計算することができ、現在のA接合部トルクの決定が不要になる。

0066

[0073]現在の転倒安全性の測定によって安定性が実行されている場合、最大負荷での安定性についてアーム角度を追加的に分析する必要がある。ただし、この情報は安全性を重視するものではないため、安全性を重視しないマストセンサシステムを使用して実行可能であり、機械がその位置でもやはりポンプ圧送できるかどうかの仕様詳細は、情報のためにのみ表示される。

0067

[0074]したがって、安定性計算は、
位置決めシリンダ圧力(Aシリンダ)の測定、Aアームの開き角度、回転機構角度δ、および支持脚の位置の測定(加えて、最大A接合部トルクと支持脚位置を計算するために、接合部角度測定不確定)からの重心計算))、
支持力の測定(加えて、最大A接合部トルクおよび支持脚位置を計算するために、接合部角度測定(不確定)からの重心計算)、
最大A接合部トルクの計算(接合部角度および回転機構角度δの測定から)に関連するシリンダ力またはボルト力の測定(端点での測定の問題を回避するための)
のいずれかから実行され得る。

0068

[0075]本発明によれば、移動式コンクリートポンプの動作範囲の不必要な制限は、大きく傾斜した設置であっても回避される。現在の安全な作業領域外で、作業範囲を短くして作業することも可能である。ポンプ圧送予測は、操作ディスプレイで行うことができる。さらに、機械の許容傾斜角度(例えば10°)を大きくすることが可能であり、必要ならば、範囲は制御装置によって制限される。

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