KR20200135795A - 진동 댐퍼를 가진 대형 매니풀레이터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분배기 붐(20)을 포함하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터에 관한 것이다. 상기 분배기 붐은 붐 받침대(30)에 장착된 관절 연결식 붐(32)을 포함하고, 상기 관절 연결식 붐은 관절 연결식으로 서로 연결되고 붐 팁(64)을 가진 다중 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 및 붐 받침대(30) 또는 인접한 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)에 대해 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)을 피봇 회전하기 위한 다중 조인트(34, 36, 38, 40, 42)를 포함하며, 상기 대형 매니풀레이터는 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 각각 연결된 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)을 위한 구동 유닛 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 이용하여 관절 연결식 붐(32)의 운동을 제어하기 위한 제어 장치(86)를 포함한다. 상기 대형 매니풀레이터는 프레임(16)을 기준으로 하는 좌표계(104) 내에서 적어도 하나의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 상에서 붐 암 위치의 수직 속도(v||) 및/또는 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(102)를 포함한다. 상기 대형 매니풀레이터는 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi)를 결정하기 위한 장치(116)를 포함한다. 상기 제어 장치(86)는 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 위한 위치설정 제어 변수(SDi)를 제공하여 관절 연결식 붐(32)의 운동을 제어하고, 상기 위치설정 제어 변수는 붐암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치(102)를 통해 결정되는 수직 속도(v||) 및/또는 수평 속도(v┴), 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도를 결정하기 위한 장치(116)에 의해 결정된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi) 및 붐 작업자에 의해 작동될 수 있는 제어기(87)에 의해 발생되고 분배기 붐(20)을 조정하기 위한 제어 신호(S)에 의존한다.
Description
본 발명은 분배기 붐을 포함한 콘크리트 펌프용 매니풀레이터에 관한 것이고, 상기 분배기 붐은 관절 연결된 붐을 포함하고 붐 받침대 상에 장착되며 관절 연결식으로 서로 연결되고 붐 팁을 가진 복수의 붐 암들 및 상기 붐 받침대 또는 인접한 붐 암에 대해 붐 암들을 피봇 회전시키기 위한 복수의 조인트들로 형성되며, 상기 대형 매니풀레이터는 관절 연결된 조인트와 각각 연결된 구동 유닛을 위한 요소들을 작동시키는 구동 유닛에 의해 관절 연결된 붐의 운동을 제어하기 위한 제어 장치를 포함한다. 이 경우, 붐 받침대는 프레임 상에 배열될 수 있으며 수직축 주위에서 회전할 수 있다. 본 발명은 또한 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터의 분배기 붐의 기계적 진동을 감쇠하는 방법에 관한 것이다.
상기 대형 매니풀레이터 및 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터의 분배기 붐의 기계적 진동을 감쇠하기 위한 방법은 문헌 제 EP 1 319 110 B1 호에 알려져 있다. 문헌 제 EP 1 319 110 B1 호의 대형 매니풀레이터는 적어도 3개의 붐 암으로 구성된 관절 연결된 붐을 가진 분배기 붐을 포함하고, 붐 암은 구동 유닛에 의해 각각 수평 및 평행한 관절 연결축 주위에서 제한된 범위로 피봇 회전될 수 있다. 상기 대형 매니풀레이터는 개별 구동 유닛과 연결된 작동 요소에 의해 붐 이동을 위한 제어 장치 및 관절 연결된 붐 내에서 기계적 진동을 감쇠하기 위한 수단을 포함한다. 대형 매니풀레이터에 있어서 붐 감쇠와 관련하여, 해당 붐 암의 기계적 진동으로부터 발생된 시간 종속 측정 변수가 결정되며, 상기 측정 변수는 평가 유닛 내에서 처리되어 동적 감쇠 신호를 발생시키고 해당 구동 유닛을 제어하는 작동 요소에 연결된다.
상기 대형 매니풀레이터의 분배기 붐의 구조는 자연 진동에 대해 여자될 수 있는 탄성 진동 시스템이다. 상기 진동의 공진 여자에 의해 붐 팁이 1미터 이상의 진폭으로 진동할 수 있다. 진동은 예를 들어 콘크리트 펌프의 맥동 작동 및 그 결과 전달 라인을 통해 가압되는 콘크리트 컬럼의 주기적인 가속 및 감속을 통해 여자될 수 있다. 그 결과 콘크리트가 더 이상 균일하게 분포되지 않고 단부 호스를 안내하는 작업자는 위험하게 된다.
본 발명의 목적은 공지된 대형 매니풀레이터보다 더 안정적인 감쇠 거동을 갖는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터를 제공하고, 불필요한 진동을 대형 매니풀레이터의 자세와 무관하게 효율적으로 감쇠시킬 수 있고 대형 매니풀레이터의 기계적 진동을 감쇠하는 방법을 구체화하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제1항 및 청구항 제16항에 명시된 대형 매니풀레이터 및 청구항 제21항 및 제25항에 명시된 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 유리한 실시예는 종속항에 명시된다.
제1항에 명시된 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터는 분배기 붐을 포함하고, 붐 받침대에 장착된 관절 연결식 붐을 포함하고, 상기 관절 연결식 붐은 관절 연결식으로 서로 연결되고 붐 팁을 가진 다중 붐 암 및 붐 받침대 또는 인접한 붐 암에 대해 붐 암을 피봇 회전하기 위한 다중 조인트를 포함한다. 상기 대형 매니풀레이터는
관절 연결된 조인트와 각각 연결된 구동 유닛을 위한 구동 유닛 작동 요소를 이용하여 관절 연결식 붐의 운동을 제어하기 위한 제어 장치를 포함한다. 상기 대형 매니풀레이터 내에서, 관절 연결식 붐과 평행한 평면 및 프레임을 기준으로 하는 좌표계 내에서 적어도 하나의 붐 암 상에서 붐 암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치가 제공된다.
이 경우, 붐 암 위치의 수직 속도(v||)는 중력 방향을 따라 붐 암 위치의 속도로 이해된다.
상기 제어 장치는 구동 유닛의 작동 요소를 위한 위치설정 제어 변수(SDi)를 제공하여 관절 연결식 붐의 운동을 제어하고, 상기 위치설정 제어 변수는 붐 암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치를 통해 결정되는 붐 암 위치의 수직 속도(v||), 조인트의 관절 연결 각도를 결정하기 위한 장치에 의해 결정된 조인트의 관절 연결 각도(εi) 및 붐 작업자에 의해 작동될 수 있는 제어기에 의해 발생되고 분배기 붐을 조정하기 위한 제어 신호(S)에 의존한다.
대형 매니풀레이터의 바람직한 일 실시예에 의하면, 제어 장치는 붐 암 위치의 수직 속도를 결정하기 위한 장치 및 관절 연결 조인트의 각도를 결정하기 위한 장치에 결합되고 분배기 붐 감쇠 루틴을 포함하며 상기 작동 요소를 제어하기 위한 제어기 조립체를 포함한다. 이 경우, 상기 분배기 붐 감쇠 루틴은 상기 속도를 결정하기 위한 장치에 의해 결정되는 붐 암 위치의 수직 속도를 기초하여 감쇠 하중(FD||)을 결정하고 상기 결정된 감쇠 하중을 개별 조인트와 관련된 구성 요소 감쇠 하중으로 분할한다. 구성 요소 감쇠 하중을 기초하고 관절 연결된 조인트와 관련된 구동 유닛의 조인트의 관절 연결 각도(εi)를 이용하여 결정된 관절 연결 각도 및 분배기 붐의 알려진 물리적 변수로부터, 구동 유닛 작동 요소를 제어하기 위한 감쇠 제어 변수(DSi)가 관절 연결된 붐을 감쇠하기 위해 결정되고 구동 유닛의 작동 요소들을 위한 위치설정 제어 변수(SDi)에 포함된다.
분배기 붐의 알려진 물리적 변수는 바람직하게 분배기 붐의 조인트의 조인트 운동학 및 붐 암의 기하학적 구조, 특히 그 길이를 포함한다.
특히, 대형 매니풀레이터 내에서 적어도 하나의 붐 암 상에서 붐 암 위치의 속도를 결정하기 위한 장치는 관절 연결식 붐의 붐 팁의 수직 속도(v||)를 결정하도록 설계된다.
본 발명의 개념에 의하면, 분배기 붐 감쇠 루틴이 조인트와 관련된 구성 요소 감쇠 하중 및 조인트에 대해 결정된 관절 연결 각도(εi)에 기초하여 조인트와 관련된 구동 유닛에 의해 발생되는 목표 구성 요소 감쇠 하중(FDi) 또는 조인트와 관련된 구동 유닛에 의해 발생될 수 있는 목표 부품 감쇠 토크(MDi)를 결정한다.
특히, 상기 대형 매니풀레이터는 조인트와 관련된 구동 유닛에 의해 발생된 실제 하중(Fi)을 결정하거나 조인트와 관련된 구동 유닛에 의해 발생된 실제 토크(Mi)를 결정하기 위한 장치를 포함한다.
이와 관련하여, 상기 분배기 붐 감쇠 루틴은, 구동 유닛에 의해 발생된 실제 하중(Fi) 및 발생될 목표 구성 요소 감쇠 하중(FDi) 사이의 비교를 기초하거나 구동 유닛에 의해 발생된 실제 토크(Mi) 및 발생될 목표 구성 요소 감쇠 토크(MDi) 사이의 비교로부터, 분배기 붐을 감쇠하기 위해 구동 유닛에 대한 감쇠 제어 변수(DSi)를 결정하는 제어 단계를 포함한다.
다음에 상기 목표 구성 요소 감쇠 하중(FDi) 및 상기 목표 구성 요소 감쇠 토크(MDi)는 조인트와 관련된 구동 유닛에 의해 발생된다. 이 경우, 대형 매니풀레이터 내에서 상기 제어 장치는 상기 제어기 조립체로 제어 신호(S)를 제공하는 제어기를 포함하고, 다음에 상기 제어기 조립체는 선호적으로 상기 제어 신호(S)를 분배기 붐의 조인트의 관절 연결 각도(ε를 위한 설정점 형태의 자세 설정점 값(PSi)로 변환하는 분배기 붐 자세 설정점 루틴을 가진다.
본 발명의 또 다른 개념에 의하면, 상기 제어기 조립체는 제어기 조립체로 제공되고 분배기 붐의 조인트의 관절 연결 각도(ε)의 실제 값 형태의 실제 자세 값(PIi) 및 설정점 값(PSi)을 기초하여 구동 유닛의 작동 요소에 대한 자세 제어 변수(SDi)를 결정하는 분배기 붐 제어 루틴을 포함한다. 상기 분배기 붐 제어 루틴은 예를 들어, 실제 자세 값(PIi)과 목표 자세 값(PSi) 사이의 차이를 결정하고, 상기 차이를 제로 오더 홀드 필터 내에서 처리하며, PI 제어기로서 설계되고 위치설정 제어 변수(SDi)를 출력하는 제어 단계로 제어 변수로서 상기 차이를 제공한다.
선호적으로, 상기 제어기 조립체는 구동 유닛의 작동 요소에 대한 제어 신호(SWi)를 형성하기 위해 감쇠 제어 변수(DSi) 및 위치설정 제어 변수(SDi)를 중첩하는 중첩 루틴을 포함한다. 특히, 본 발명의 개념에 의하면, 중첩 루틴은 감쇠 제어 변수(DSi))를 위치설정 제어 변수(SDi)에 추가하는 추가 루틴으로서 설계된다.
또한, 본 발명에 의하면, 적어도 하나의 붐 암 상에서 붐 암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하는 장치는 붐 암 상에 배열된 속도 센서 및/또는 가속도 센서 및/또는 중력 방향에 대한 붐 암의 위치를 결정하는 각도 센서를 포함한다.
또 다른 실시예에 의하면, 상기 대형 매니풀레이터는 구동 유닛에 의해 발생된 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi)를 계산하기 위한 장치를 포함하고, 이 경우, 제어 장치는 분배기 붐 수직 감쇠 루틴을 갖는 제어기 조립체를 포함하며, 붐 암 위치에 대한 수직 속도(v||) 및 관절 연결식 조인트에 대해 결정된 관절 연결 각도(ε뿐만 아니라 구동 유닛에 의해 발생된 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi)가 계속적으로 상기 수직 감쇠 루틴에 공급된다. 따라서, 상기 분배기 붐 수직 감쇠 루틴은 분배기 붐의 알려진 물리적 변수 및 조인트의 관절 연결 각도(εi)및 공급된 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi)를 기초하여 붐 암 위치에 작용하는 수직 하중(F||)을 결정한다. 상기 분배기 붐 수직 감쇠 루틴은 붐 암 위치에 작용하는 수직 하중(F||)을 붐 암 위치에 대한 목표 수직 속도(v||target)으로 변환한다. 상기 분배기 붐 수직 감쇠 루틴은 붐 암 위치에 대한 목표 수직 속도(v||target) 및 붐 암 위치에 대한 수직 속도(v||)를 기초하여 수직 비교 값(Δ||)을 결정한다. 다음에, 상기 수직 비교 값(Δ||)은 조인트의 제공된 조인트 각도(εi)및 분배기 붐의 알려진 물리적 변수를 기초로 하는 역변환을 통해 관절 연결된 조인트의 역변환 각속도(εInv)로 변환된다. 상기 분배기 붐 수직 감쇠 루틴은 관절 연결식 조인트의 역변환에 의해 구해진 역변환 각속도(εInv)를 분배기 붐 제어 루틴에 공급된 관절 연결식 조인트의 실제 각속도(ε'i)와 비교하고 분배기 붐 제어 루틴은 상기 비교를 기초하여 구동 유닛의 작동 요소에 대한 위치설정 제어 변수(SDi)를 결정한다.
상기 대형 매니풀레이터의 유리한 실시예에서, 제어기는 제어기 조립체로 제어 신호(S)를 공급하고, 상기 제어 신호는 제어기 조립체 내에서 분배기 붐의 관절 연결된 조인트의 관절 연결 각도(εi)의 목표 값 형태의 목표 자세 값(PSi)로 변환된다.
이 경우, 적어도 하나의 붐 암 상에서 붐 암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치는 관절 연결된 붐의 붐 팁의 속도를 결정하도록 설계되도록 설계되는 것이 선호된다.
적어도 하나의 붐 암 상에서 붐 암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치는 붐 암 상에 배열된 속도 센서 및/또는 가속도 센서 및/또는 중력 방향과 관련하여 붐 암의 위치를 감지하는 각도 센서를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 붐 받침대가 프레임 상에 배열되고 수직축 주위에서 회전할 수 있는 대형 매니풀레이터로 확장되며, 제어 장치는 붐 받침대와 관련된 구동 유닛의 적어도 하나의 작동 요소를 이용하여 수직축 주위에서 붐 받침대의 회전 운동을 제어하도록 설계되고, 이 경우 수직축에 수직인 평면 및 프레임을 기준으로 하는 좌표계 내에서 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)를 결정하는 장치 및 수직축 주위에서 붐 받침대의 회전 각도(ε18)를 결정하기 위한 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는 붐 받침대와 관련된 구동 유닛의 적어도 하나의 작동 요소에 대한 위치 설정 변수(SD90)를 제공하여 관절 연결된 붐의 운동을 제어하며, 상기 위치 설정 변수는 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)를 결정하기 위해 장치에 의해 결정된 붐 암 위치의 수평 속도(v┴) 및 수직축 주위에서 붐 받침대의 회전 각도를 결정하기 위해 장치 및 붐 작업자에 의해 작동될 수 있는 제어기에 의해 발생되고 분배기 붐을 조정하기 위한 제어 신호(S)에 의존한다.
상기 형태의 대형 매니풀레이터는, 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치 및 관절 연결 조인트의 조인트 각도를 결정하기 위한 장치에 결합되고 분배기 붐 감쇠 루틴을 포함하며 작동 요소를 제어하기 위한 제어기 조립체를 포함하고, 상기 분배기 붐 감쇠 루틴은 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치에 의해 결정된 적어도 하나의 붐 암의 일부분의 수평 속도를 기초하여 감쇠 하중(FD ┴)을 결정하고, 상기 감쇠 하중(FD ┴)에 기초하고 관절 연결식 조인트의 관절 연결 각도를 결정하기 위한 장치에 의해 결정된 관절 연결 각도에 기초하며 분배기 붐의 알려진 물리적 변수에 기초하여, 붐 받침대와 관련된 구동 유닛에 대한 감쇠 제어 변수(DSi)를 결정하고, 관절 연결된 붐을 감쇠하기 위해 상기 감쇠 제어 변수는 붐 받침대와 관련된 구동 유닛의 적어도 하나의 작동 요소를 제어하기 위한 위치설정 제어 변수(SD90)에 입력된다.
선택적으로, 상기 대형 매니풀레이터는 수직축과 관련된 구동 유닛에 의해 발생된 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi)를 계산하기 위한 장치를 포함하고, 이 경우 상기 제어 장치는 분배기 붐 수평 감쇠 루틴을 갖는 제어기 조립체를 포함하고, 분배기 붐 수평 감쇠 루틴은, 수직축과 연결된 구동 유닛에 의해 발생되고 결정된 실제 하중(Fi) 또는 수직축과 연결된 구동 유닛에 의해 발생되고 결정된 실제 토크(Mi) 및 붐 암 위치의 결정된 수평 속도(v┴) 및 관절 연결식 조인트의 결정된 관절 연결 각도(εi)를 제공받고, 상기 분배기 붐 수평 감쇠 루틴은 제공된 실제 하중(Fi) 또는 제공된 실제 토크(Mi) 및 제공된 조인트의 관절 연결 각도(εi)와 분배기 붐의 알려진 물리적 변수를 기초하여 붐에 작용하는 수평 하중(F┴)을 결정하고, 붐 암 위치상에 작용하는 수평 하중(F┴)을 붐 암 위치에 대한 목표 수평 속도(v┴Target)로 변환시키며, 붐 암 위치의 목표 수평 속도(v┴Target) 및 붐 암 위치에 대해 결정된 수평 속도(v┴에 기초하여 수평 비교 값(Δ┴)이 결정되고, 조인트의 제공된 관절 연결 각도(ε및 분배기 붐의 알려진 물리적 변수를 기초하여 역변환에 의해 수평 비교 값(Δ┴)을 수직축 주위에서 붐 받침대의 역변환 각속도(ε로 변환시키며, 분배기 붐 수평 감쇠 루틴은 분배기 붐 제어 루틴을 포함하고 상기 분배기 붐 제어 루틴은 역변환에 의해 구해진 수직축 주위에서 붐 받침대의 역변환 각속도(ε'i)를 붐 제어 루틴에 제공된 관절 연결 조인트의 실제 각속도(ε'i)와 비교하고, 상기 비교를 기초하여 수직축과 관련된 구동 유닛에 대한 위치설정 제어 변수(SD90)를 결정한다.
이 경우, 붐 암 위치가 관절 연결식 붐의 붐 팁일 수 있다. 적어도 하나의 붐 암 상에서 붐 암 위치의 수평 속도(v┴를 결정하기 위한 장치는, 붐 암 상에 배열된 속도 센서 및/또는 가속도 센서 및/또는 수직축 주위에서 붐 받침대의 회전 각도를 감지하는 각도 센서를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터의 관절 연결식 붐의 기계적 진동을 감쇠하기 위한 방법으로 확장되고, 상기 대형 매니풀레이터는, 붐 받침대에 장착된 관절 연결식 붐을 포함하고, 상기 관절 연결식 붐은 관절 연결식으로 서로 연결되고 붐 팁을 가진 다중 붐 암 및 붐 받침대 또는 인접한 붐 암에 대해 서로 평행하고 수평인 각각의 관절 연결축 주위에서 붐 암을 피봇 회전하기 위한 다중 조인트를 포함하며, 상기 대형 매니풀레이터는 관절 연결된 조인트와 각각 연결된 구동 유닛을 위한 구동 유닛 작동 요소를 이용하여 관절 연결식 붐의 운동을 제어하기 위한 제어 장치를 포함한다. 이 경우, 붐 암 위치의 수직 속도(v||)는 관절 연결식 붐과 평행한 평면 및 프레임을 기준으로 하는 좌표계 내에서 결정된다. 관절 연결식 조인트의 관절 연결 각도가 결정되며, 구동 유닛의 작동 요소에 대한 위치설정 제어 변수(SDi)가 발생되고, 상기 위치설정 제어 변수는 붐암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치를 통해 결정되는 수직 속도(v||), 조인트의 관절 연결 각도를 결정하기 위한 장치에 의해 결정된 조인트의 관절 연결 각도(εi) 및 붐 작업자에 의해 작동될 수 있는 제어기에 의해 발생되고 분배기 붐을 조정하기 위한 제어 신호(S)에 의존한다.
이와 관련하여, 본 발명의 개념에 의하면, 붐 암 위치에 대해 결정된 수직 속도(v||)를 기초하여 감쇠 하중(FD||)이 결정되고, 상기 감쇠 하중(FD||)이 개별 관절 연결된 조인트와 관련된 구성 요소 감쇠 하중으로 분할되며, 관절 연결된 붐을 감쇠하기 위한 구동 유닛 작동 요소를 제어하기 감쇠 제어 변수(DSi)가 구성요소 감쇠 하중 및 관절 연결된 조인트와 관련된 구동 유닛에 대해 결정된 관절 연결 각도(εi)를 기초하고 붐 암을 감쇠하기 위한 분배기 붐의 알려진 물리적 변수를 기초하여 제공되고, 상기 감쇠 제어 변수는 구동 유닛의 작동 요소에 대한 위치설정 제어 변수(SDi)로 입력된다.
선택적으로, 구동 유닛에 의해 발생된 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi)가 결정될 수 있고, 붐 암의 수직 속도(v||)가 적어도 하나의 붐 암 상에서 결정되고, 관절 연결식 조인트의 관절 연결 각도(εi)가 결정되며, 이 경우 붐 암 위치에 작용하는 수직 하중(F||)이 결정된 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi), 조인트에 대해 결정된 관절 연결 각도(εi) 및 분배기 붐의 알려진 물리적 변수에 기초하여 결정되며, 붐 암 위치의 수직 속도(v||)가 적어도 하나의 붐 암 상에 결정되고, 붐 암 위치에 작용하는 수직 하중(F||)이 붐 암 위치에 대한 목표 수직 속도(v||target)로 변환되며, 붐 암 위치에 대한 목표 수직 속도(v||target) 및 붐 암 위치에 대해 결정된 수직 속도(v||)를 기초하여 수직 비교 값(Δ||)이 결정되며, 조인트의 제공된 조인트 각도(εi) 및 분배기 붐의 알려진 물리적 변수를 기초로 하는 역변환을 통해 수직 비교 값(Δ||)이 관절 연결된 조인트에 대한 역변환 각속도(ε'i Inv)로 변환되고, 역변환에 의해 구해진 관절 연결식 조인트의 역변환 각속도(ε'i Inv)가 관절 연결식 조인트의 실제 각속도(ε'i)와 비교되고 상기 비교를 기초하여 구동 유닛의 작동 요소에 대한 위치설정 제어 변수(SDi)를 결정된다.
붐 팁의 수직 속도(v||)가 붐 암 위치의 수직 속도(v||)로서 결정될 수 있다.
본 발명은 또한, 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터 내에서 관절 연결식 붐의 기계적 진동을 감쇠하기 위한 방법으로 확장되고,
상기 대형 매니풀레이터는 프레임에 배열되고 프레임에서 수직축 주위에서 회전 가능한 붐 받침대를 포함하고, 붐 받침대 상에 장착되고 관절 연결식으로 서로 연결된 복수의 붐 암으로 구성되며 붐 받침대 또는 인접한 붐 암에 대해 각각의 서로 평행하고 수평인 관절 연결축 주위에서 붐 암을 피봇 회전시키기 위한 복수의 관절 연결식 조인트 및 붐 팁을 가지는 관절 연결식 붐을 가진 분배기 붐을 포함하고, 수직축과 관련된 구동 유닛의 작동 요소를 이용하여 수직축 주위에서 관절 연결된 붐의 운동을 제어하기 위한 제어 장치를 포함하며, 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)는 수직축에 수직인 평면과 프레임을 기준으로 하는 좌표계 내에서 결정되고, 관절 연결식 조인트의 관절 연결 각도가 결정되며, 붐 받침대와 연결된 구동 유닛의 적어도 하나의 작동 요소에 대한 위치설정 제어 변수(SD90)를 제공하여 관절 연결식 붐의 운동이 제어되고, 상기 위치설정 제어 변수는 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치에 의해 결정된 붐 암 위치의 수평 속도(v┴) 및 수직축 주위에서 붐 받침대의 회전 각도(εi)를 결정하기 위한 장치 및 붐 작업자에 의해 작동될 수 있는 제어기에 의해 발생되고 분배기 붐을 조정하기 위한 제어 신호(S)에 의존한다.
이 경우, 본 발명의 유리한 실시예에 의하면, 결정된 수평 속도(v┴)를 기초하여 감쇠 하중(FD ┴)을 결정되고, 관절 연결된 붐을 감쇠하기 위해 상기 감쇠 하중(FD┴)에 기초하고 관절 연결식 조인트와 관련된 구동 유닛에 대해 결정된 조인트 각도(εi)에 기초하며 분배기 붐의 알려진 물리적 변수에 기초하여 감쇠 제어 변수(DSi)가 결정되고, 상기 감쇠 제어 변수는 붐 받침대와 관련된 구동 유닛의 적어도 하나의 작동 요소에 대한 위치설정 제어 변수(SD90)에 입력된다.
선택적으로, 수직축과 연결된 구동 유닛에 의해 발생되는 실제 하중(Fi) 또는 수직축과 연결된 구동 유닛에 의해 발생되는 실제 토크(Mi)가 결정되고 적어도 한 개의 붐 암 상에서 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)가 결정되며, 관절 연결식 조인트의 관절 연결 각도(εi) 및 수직축 주위에서 붐 받침대의 회전 각도(ε18)가 결정되고, 이 경우 붐 암 위치상에 작용하는 수평 하중(F┴)이 실제 하중(Fi) 또는 제공된 실제 토크(Mi) 및 제공된 조인트의 관절 연결 각도(εi)와 분배기 붐의 알려진 물리적 변수를 기초하여 결정되며, 붐 암 위치 상에 작용하는 수평 하중(F┴)이 붐 암 위치에 대한 목표 수평 속도(v┴Target)로 변환되고, 붐 암 위치에 대한 목표 수평 속도(v┴Target) 및 붐 암 위치에 대해 결정된 수평 속도(v┴)에 기초하여 수평 비교 값(Δ┴)이 결정되고, 조인트의 제공된 관절 연결 각도(εi) 및 분배기 붐의 알려진 물리적 변수를 기초하여 역변환에 의해 수평 비교 값(Δ┴)이 수직축 주위에서 붐 받침대의 역변환 각속도(ε'18 Inv)로 변환되며, 역변환에 의해 구해진 수직축 주위에서 붐 받침대의 역변환 각속도(ε'18 Inv)가 분배기 붐 제어 루틴에 공급된 관절 연결 조인트의 실제 각속도(ε'i)와 비교되고, 상기 비교를 기초하여 수직축과 관련된 구동 유닛에 대한 위치설정 제어 변수(SD18)가 결정된다.
특히, 붐 팁의 수평 속도(v┴)는 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)로서 결정될 수 있다.
이하에서, 본 발명은 도면에 개략적으로 도시된 실시예를 참고하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 접혀진 분배기 붐을 갖는 트럭 장착식 콘크리트 펌프의 대형 매니풀레이터의 측면도이다.
도 2 및 도 3은 다양한 작업 위치에 분배기 붐이 있을 때 도 1에 따른 대형 매니풀레이터를 도시한 도면;
도 4는 대형 매니풀레이터의 분배기 붐 내에서 구동 유닛을 가진 관절 연결식 조인트를 도시한 도면;
도 5는 제어기 조립체를 갖는 분배기 붐의 이동을 제어하기 위한 제1 제어 장치의 선도이다.
도 6은 제어기 조립체 내에서 발생된 제어 신호를 이용하여 분배기 붐 자세에 대한 목표 값 발생, 상기 자세의 조절, 분배기 붐 진동의 능동적 감쇠의 조정을 도시한다;
도 7은 제어기 조립체의 제1 분배기 붐 감쇠 루틴을 도시한다;
도 8은 제어기 조립체의 또 다른 분배기 붐 감쇠 루틴을 도시한다;
도 9는 제어기 조립체의 분배기 붐 제어 루틴을 도시한다.
도 10은 선택적인 제어기 조립체 내에서 발생된 제어 신호를 이용하여 분배기 붐 자세에 대한 목표 값 발생, 상기 자세의 조절 및 분배기 붐 진동의 능동적 감쇠의 조정을 도시한다.
도 11은 제어기 조립체의 제1 분배기 붐 감쇠 루틴을 도시한다;
도 12는 제어기 조립체의 또 다른 분배기 붐 감쇠 루틴을 도시한다;
도 13은 제어기 조립체를 이용하여 분배기 붐의 이동을 제어하기 위한 추가 제어 장치를 도시한 선도이다.
도 14는 제어기 조립체를 갖는 제2 제어 장치를 도시한 부분도이다.
도 15 및 도 16은 제어기 조립체 내에서 처리된 변수에 관한 흐름도;
도 17은 제어기 조립체의 분배기 붐 수직 감쇠 루틴을 도시한다.
도 18은 제어기 조립체의 수평 분배기 붐 감쇠 루틴을 도시한다.
도 2 및 도 3은 다양한 작업 위치에 분배기 붐이 있을 때 도 1에 따른 대형 매니풀레이터를 도시한 도면;
도 4는 대형 매니풀레이터의 분배기 붐 내에서 구동 유닛을 가진 관절 연결식 조인트를 도시한 도면;
도 5는 제어기 조립체를 갖는 분배기 붐의 이동을 제어하기 위한 제1 제어 장치의 선도이다.
도 6은 제어기 조립체 내에서 발생된 제어 신호를 이용하여 분배기 붐 자세에 대한 목표 값 발생, 상기 자세의 조절, 분배기 붐 진동의 능동적 감쇠의 조정을 도시한다;
도 7은 제어기 조립체의 제1 분배기 붐 감쇠 루틴을 도시한다;
도 8은 제어기 조립체의 또 다른 분배기 붐 감쇠 루틴을 도시한다;
도 9는 제어기 조립체의 분배기 붐 제어 루틴을 도시한다.
도 10은 선택적인 제어기 조립체 내에서 발생된 제어 신호를 이용하여 분배기 붐 자세에 대한 목표 값 발생, 상기 자세의 조절 및 분배기 붐 진동의 능동적 감쇠의 조정을 도시한다.
도 11은 제어기 조립체의 제1 분배기 붐 감쇠 루틴을 도시한다;
도 12는 제어기 조립체의 또 다른 분배기 붐 감쇠 루틴을 도시한다;
도 13은 제어기 조립체를 이용하여 분배기 붐의 이동을 제어하기 위한 추가 제어 장치를 도시한 선도이다.
도 14는 제어기 조립체를 갖는 제2 제어 장치를 도시한 부분도이다.
도 15 및 도 16은 제어기 조립체 내에서 처리된 변수에 관한 흐름도;
도 17은 제어기 조립체의 분배기 붐 수직 감쇠 루틴을 도시한다.
도 18은 제어기 조립체의 수평 분배기 붐 감쇠 루틴을 도시한다.
도 1은 트럭에 장착되는 콘크리트 펌프(10)의 대형 매니풀레이터를 도시한다. 트럭 장착식 콘크리트 펌프(10)는 운반 차량(12)을 포함하고, 예를 들어 2 실린더 피스톤 펌프로서 설계된 걸쭉한 물질(thick matter)을 위한 맥동식 펌프(14)를 포함한다. 트럭 장착식 콘크리트 펌프(10) 내에서 차량에 고정되는 프레임(16) 상에 대형 매니풀레이터가 장착된다. 상기 대형 매니풀레이터는 회전 조인트(28)에서 차량에 고정된 수직축(18) 주위를 회전 가능한 분배기 붐(20)을 포함한다. 이 분배기 붐(20)은 콘크리트 운반 라인(22)을 지지한다. 도 2 및 도 3에서 볼 수 있는 것처럼, 콘크리트 작업 동안에 공급 용기(24)로 연속적으로 유입되는 액체 콘크리트는 운반 라인(22)을 통해 차량(12)의 위치로부터 떨어져 위치하는 콘크리트 작업 위치(25)로 운반될 수 있다.
대형 매니풀레이터는 원칙적으로 운반 차량, 차량에 고정된 프레임에 배열될 뿐만 아니라 고정된 위치를 갖는 프레임, 예를 들어 건설 현장에 배열될 수도 있다. 이 경우, 대형 매니풀레이터의 분배기 붐에 수용된 콘크리트 운반 라인은 바람직하게 이동식 콘크리트 펌프에 연결된다.
분배기 붐(20)은 구동 유닛(26)에 의해 회전될 수 있는 회전 가능한 붐 받침대(30)를 포함하고 상기 구동 유닛은 회전축을 형성하는 관절 연결식 조인트(28)의 수직축(18) 주위에서 유압식 회전 드라이브로 설계된다. 분배기 붐(20)은 붐 받침대(30)상에서 피봇 회전될 수 있고 차량(12)과 콘크리트 작업 위치(25) 사이의 가변 범위 및 높이 차에 대해 연속적으로 조정될 수 있는 관절 연결식 붐(32)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 관절 연결식 붐(32)은 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)에 의해 서로 관절 연결된 5개의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)을 가지며, 상기 붐 암은 붐 받침대(30)의 수직축(18)에 대해 서로 평행하고 직각이 되도록 배열된 관절 연결축(54, 56, 58, 60, 62) 주위에서 피봇 회전 가능하다.
관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결축(54, 56, 58, 60,62) 주위에서 붐 암을 이동하기 위해 대형 매니풀레이터는 관절 연결 조인트와 연결된 구동 유닛(68, 78, 80, 82 및 84)을 가진다.
관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결축(54, 56, 58, 60, 62) 및 분배기 붐의 경우에서 관절 연결식 조인트를 조정하여 조정될 수 있는 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42)(도 2)에 의해 분배 붐(20)이 도 1에서 도시된 다중 접힘 과정에 해당하는 공간 절약형 운반 구성을 통해 차량(12)에 보관될 수 있다.
관절 연결식 붐(32)은 단부 호스(66)가 배열된 붐 팁(64)을 포함하고, 단부 호스를 통해 액체 콘크리트는 분배기 붐(20)의 운반 라인(22)으로부터 콘크리트 작업 위치(25)로 배출될 수 있다.
운반 차량(12)과 함께 트럭 장착식 콘크리트 펌프(10)의 대형 매니풀레이터는 작동하는 동안에 맥동하는 걸쭉한 물질 펌프(14)에 의해 강제진동 상태로 여기될 수 있는 진동 시스템을 형성한다. 상기 진동에 의해 붐 팁(64)과 붐 팁 위에 매달린 단부 호스(66)는 1미터 이상의 진폭으로 편향될 수 있으며, 상기 진동의 주파수는 0.5Hz와 수 Hz 사이이다.
트럭 장착식 콘크리트 펌프(10)의 대형 매니풀레이터는 대형 매니풀레이터 내에서 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)에 의해 추가 하중 또는 추가 토크를 발생시켜서 상기 진동을 능동적으로 감쇠시키는 기구를 가진 제어 장치를 포함한다. 상기 추가 하중 또는 추가 토크는 분배기 붐(20)에 작용하는 감쇠 하중을 발생한다. 상기 감쇠 하중은 바람직하게 예를 들어 붐 팁(64) 상에서 수직 방향으로 그리고 수평 방향으로 작용하고 회전축(18) 주위에서 분배기 붐(20)의 회전 진동을 약화 (도 3을 참고)시키는 감쇠 하중(FD ┴) 및/또는 분배기 붐(20)의 관절 연결식 붐(32) 상에서 수직 방향(도 2를 참고)으로 작용하고 회전축(18) 및 붐 팁(64)에 의해 형성된 평면 내에서 분배기 붐(20)의 진동을 약화시키는 감쇠 하중(FD ||)이다.
그러나, 트럭 장착식 콘크리트 펌프(10)의 대형 매니풀레이터의 수정된 실시예에서, 추가로 발생된 하중 또는 토크가 붐 팁(64)으로부터 떨어진 위치, 예를 들어, 제1, 제2, 제3 또는 제4 붐 암(44, 46, 48, 50)상의, 바람직하게 관절 연결식 조인트(36,38,40,42)의 영역에 따라 분배기 붐(20)에 작용하는 감쇠 하중을 형성할 수도 있다. 또한, 여러 개의 추가적인 하중 및/또는 추가적인 토크가 상기 하중 및/또는 토크를 감쇠시키기 위해 동시에 상기 붐에 작동하는 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)에 의해 분배기 붐(20) 내에서 발생될 수 있다.
도 4는 붐 암(48)의 섹션 및 붐 암(50)의 섹션을 갖는 관절 연결식 조인트(40)를 도시한다. 관절 연결식 조인트(38)의 관절 연결축(60) 주위에서 붐 암(50)에 대해 붐 암(48)을 이동시키기 위해 상기 분배기 붐(20)은 유압 실린더로서 설계된 구동 유닛(68)을 가지며, 구동 유닛의 실린더 부분(70)은 붐 암(48)에 연결되고, 구동 유닛의 실린더 로드(72)는 붐 암(50)에 대해 관절 연결되고 안내 요소(76)에 의해 관절 연결식으로 붐 암(48)에 연결되는 레버 요소(74)에 작용한다.
이 경우, 구동 유닛(68)은 양방향 화살표(77)의 방향으로 작용하고 레버 요소(74)에 전달되며 레버 요소(74)에 연결된 안내 요소(76)로 인해 관절 연결 조인트(40)의 관절 연결축(60) 주위에서 붐 암(48)으로부터 붐 암(50)으로 토크로서 도입된 실제 토크(Mi, i = 60)를 발생시키는 실제 하중(Fi, i = 68을 발생시킨다.
관절 연결된 붐(32)의 붐 암의 운동을 제어하기 위해, 대형 매니풀레이터는 도 5를 참고하여 아래에서 설명된 제어 장치(86)를 가진다. 제어 장치(86)는 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42) 및 관절 연결 조인트(28)와 연결된 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)을 위한 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)에 의해 관절 연결된 붐(32)의 운동을 제어한다.
관절 연결축(54, 56, 58, 60, 62) 및 회전 축(18)과 개별적으로 연결된 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82 및 84)의 프로그램 제어식 작동에 의해 관절 연결식 붐(32)은 콘크리트 작업 위치(25)와 차량 위치(예를 들어, 도 2 및 도 3을 참고) 사이의 높이차 및/또는 상이한 거리를 가지며 펼쳐질 수 있다.
붐 작업자는 예를 들어 제어기(87)를 포함하는 제어 조립체(85)에 의해 분배기 붐(20)을 제어한다. 제어기(87)는 원격 제어기로서 설계되고 관절 연결식 붐(32)으로 분배기 붐(20)을 조정하기 위한 작동 요소(83)를 포함하며, 상기 원격 제어기는 제어기 조립체(89)에 공급될 수 있는 제어 신호(S)를 발생시킨다.
제어 신호(S)는 무선 링크(91)를 통해 차량 장착식 라디오 수신기(93)로 전송되고 상기 라디오 수신기는 예를 들어 CAN 버스로서 설계된 버스 시스템(95)에 의해 출력 측부에서 제어기 조립체(89)에 연결된다.
제어 장치(86)는 관절 연결식 붐(32)과 평행한 평면에서 프레임(16)을 기준으로 하고 회전축(18)과 붐 팁(64)에 의해 형성되는 좌표계(104) 내에서 붐 팁 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치(102)를 포함한다. 붐 팁 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치는 붐 암(52) 상에 배열된 가속 센서(106)를 가지고 상기 가속 센서는 평가 단계(108)와 결합된다. 시간에 따른 적분에 의해, 붐 받침대(30)의 회전축(18)과 붐 팁(64)이 위치하고 관절 연결식 붐(32)과 평행한 (일반적으로 수직의) 평면 내에서 붐 팁 수직 속도(v||)가 가속도 센서(106)로부터 붐 팁 수직 속도(v||)에 기초하여 제어기 조립체(89) 내에서 결정된다.
또한, 제어 장치(86)는 붐 팁(64)이 위치하고 붐 받침대(30)의 회전축(18)에 수직인 평면 내에서 붐 팁 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110)를 포함한다. 붐 팁 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110)는 붐 암(52)에 배열되고 평가 단계(114)와 결합되는 가속 센서(112)를 갖는다. 가속 센서(112)로부터의 붐 팁 수평 속도(v┴)에 기초하여, 붐 받침대(30)의 회전축(18)에 수직인(일반적으로 수평의) 평면 내에서 붐 팁 수평 속도(v┴)가 제어기 조립체(89) 내에서 결정된다.
대형 매니풀레이터의 다른 선택적인 실시예에서, 제어기 조립체(89)가 붐 암의 붐 암 위치의 속도, 예를 들어, 붐 팁의 속도를 결정하기 위한 장치에 의해 결정된 붐 암의 일부분이 가지는 속도를 제어기 조립체(89) 내에서 계산할 필요없이 수신할 수 있다.
제어 장치(86)는 또한 각도 센서(118, 120, 122)를 포함하는 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42)를 결정하기 위한 장치(116) 및 각도 센서(129)에 의해 관절 연결 조인트(28)의 수직축(18) 주위에서 회전 각도(εi, i = 18)을 결정하기 위한 장치(128)를 포함한다.
이와 관련하여, 대형 매니풀레이터의 다른 선택적인 실시예에서, 제어기 조립체(89)가 붐 팁 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치를 포함할 수 있고, 상기 붐 팁 속도는 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40,42)의 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42)의 시간에 대한 변화 및 그 기하학적 구조를 기초하여 계산(전방 변환)된다.
제어 장치(86)는 유압 실린더로서 설계된 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82 및 84)과 연결된 압력 센서(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148)를 포함한다. 상기 압력 센서는 유압 오일의 로드 측 압력(pSi, i = 130, 134, 138, 142, 146) 및 피스톤 측 압력(pKi i = 132, 136, 140, 144, 148)을 측정하기 위해 이용된다. 구동 유닛(68, 78, 80, 82 및 84)에 의해 발생되고 관절 연결식 붐(32)의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 속으로 도입되는 실제 하중(Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84)이 압력 센서(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148에 의해 결정될 수 있다.
유압 회전 드라이브로서 설계된 구동 유닛(26)과 관련하여, 제어 장치(86)는 회전 드라이브에 의해 토크로서 붐 받침대(30) 속으로 도입된 실제 토크(Mi, i = 18)를 검출하도록 설계된 토크 센서(150)를 포함한다.
제어기 조립체(89)는 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 제어하기 위해 이용된다. 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)는 비례 셔틀 밸브로서 설계되며, 작동 요소의 출력 라인(101, 103)은 바닥 및 로드 측부에서 복동 유압 실린더 또는 유압 모터로서 설계된 구동 유닛(68, 78, 80, 82 및 84)에 연결된다.
제어기 조립체(89)는 제어 조립체(85)로부터 발생된 제어 신호(S)에 기초하여 분배기 붐(20)의 구동 유닛의 작동 요소를 위한 제어 신호(SWi, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100)를 발생시킨다. 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)의 제어에 의해 각도 센서(118, 120, 122, 124 및 126)에 의해 감지된 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42)의 위치를 각도 센서(118, 120, 122, 124 및 126) 및 각도 센서(129)에 의해 감지되는 회전축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 회전각도(εi, i = 18)를 통해 평가하여 제어 조립체(85)에 의해 지정될 수 있는 목표 값(Wtarget)으로 분배기 붐(20)의 위치가 조정된다.
이 경우, 제어기 조립체(89)는 분배기의 자세를 목표 값(Wtarget)에 대해 조절하는 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)에 관한 위치설정 제어 변수(SDi, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100)를 분배기 붐(32) 내에서 관절 연결된 붐(32)의 붐 팁(64)의 불필요한 진동을 상쇄시키는 추가적인 감쇠 제어 변수(DSi, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100)와 중첩시킨다.
제어기 조립체(89)는 입력 루틴(152)을 가지며, 입력 루틴을 통해 붐 팁 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치(102), 붐 받침대(30)의 회전 축(18)에 수직인 평면에서 붐 팁 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110), 각도 센서(118, 120, 122, 124 및 126)에 의해 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi, i = 18)를 결정하기 위한 장치(116) 및 관절 연결 조인트(28)의 수직축(18) 주위에서 회전 각도(εi, i = 18)을 결정하기 위한 장치(128)가 각도 센서(129)에 의해 연속적으로 질의된다. 입력 루틴(152)은 또한 압력 센서(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148)로부터 신호(pSi, pKi)를 연속적으로 수신한다. 제어 신호(S)는 또한 입력 루틴(152)에 의해 제어 조립체(85)로부터 판독된다.
제어기 조립체(89)는 제1 분배기 붐 감쇠 루틴(154) 및 병행의 추가적인 분배기 붐 감쇠 루틴(155)을 포함한다. 분배기 붐 감쇠 루틴(154)은 관절 연결식 붐(32)에 평행한 평면 내에서 붐 팁 수직 속도(v||)를 결정하기 위해 장치(102)에 의해 결정된 붐 팁 속도에 기초하여 목표 감쇠 하중
FD|| = v|| D||,
를 결정하고, 여기서 D||는 적절하게 선택된 감쇠 상수이다. 다음에 분배기 붐 감쇠 루틴(154)은 이렇게 하여 결정된 목표 감쇠 하중(FD)을 개별 관절 연결 조인트(34,36,38, 40, 42)와 관련된 여러 개의 부품 목표 감쇠 하중(FDi, i = 34, 36, 38, 40, 42)으로 나눈다:
인자 ni는 하기 경계 조건을 충족하는 장치에 특정된 방식으로 선택된 매개 변수이다.
다음에, 각 작동 요소(92, 94, 96, 98 및 100)를 위해 감쇠 제어 변수(DSi, i = 92, 94, 96, 98, 100)가 부품 목표 감쇠 하중(FDi, i = 34, 36, 38, 40, 42) 및 분배기 붐(20)을 감쇠하기 위해 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 연결된 구동 유닛을 위한 장치(116)에 의해 결정된 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42)를 기초하여 결정된다.
제어기 조립체(89)의 추가 분배기 붐 감쇠 루틴(155) 내에서, 목표 감쇠 토크(MD┴ = v┴ D┴)는 붐 받침대(30)의 회전축(18)에 수직인 평면 내에서 붐 팁 수평 속도(v┴)에 기초하여 장치(110)에 의해 결정된다. 이 경우 변수(D┴)는 다시 적절하게 선택된 감쇠 상수이다.
다음에, 회전축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 회전 각도를 결정하기 위한 장치(128)에 의해 붐 받침대(30)와 관련된 구동 유닛(26)에 대해 결정된 목표 감쇠 토크(MD┴) 및 회전 각도(εi, i = 18)에 기초하여 작동 요소(90)에 관한 감쇠 제어 변수(SD90)이 결정된다.
제어기 조립체(89)는 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98 및 100)에 대해 제어 신호(SWi, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100)를 출력하는 출력 루틴(162)을 포함한다.
제어기 조립체(89)는 분배기 붐 제어 루틴(156) 및 분배기 붐 목표 자세 값 루틴(158)을 포함한다. 분배기 붐 목표 자세 값 루틴(158)은 입력 루틴(152)으로부터 제어기(87)의 제어 신호(S)를 수신하고 제어신호를 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42) 및 회전 축(18) 주위에서 붐 받침대(18)의 회전 각도(ε18) 형태의 목표 자세 값(PSi)으로 변환시킨다.
분배기 붐 제어 루틴(156)은 입력 루틴(152)으로부터 각도 센서(118, 120, 122, 124, 126, 129)에 의해 검출된 각도(εi)의 실제 값의 형태로 실제 자세 값(PIi)를 수신한다. 분배기 붐 제어 루틴(156) 내에서 구현된 제어 루프를 이용하여 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 위한 위치 설정 제어 변수(SDi, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100)는 실제 자세 값(PIi) 및 목표 자세 값(PSi)에 기초하여 제어기 조립체(89) 내에서 결정된다.
중첩 루틴(160) 내에서, 감쇠 제어 변수(DSi, i = 92, 94, 96, 98, 100)는 위치설정 제어 변수(SDi, i = 92, 94, 96, 98, 100)에 추가되고 출력 루틴(162)으로 공급된다. 출력 루틴은 위치설정 제어 변수(SDi) 및 감쇠 제어 변수(DSi, i = 92, 94, 96, 98, 100)를 기초하여 제어 신호(SWi = DSi + SDi)로서 발생된 해당 제어 신호(SWi, i = 92, 94, 96, 98, 100)를 작동 요소(92, 94, 96, 98 및 100)로 전송한다.
이에 따라, 중첩 루틴(161) 내에서, 감쇠 신호(DS90)는 위치설정 제어 변수(SD90)에 추가되고 출력 루틴(162)에 공급되고, 출력 루틴은 대응하는 합산 신호(SW90 = DS90 + SD90)를 작동 신호(SW90)로서 작동 요소(90)로 전송한다.
도 6은 프로세서 클럭(192)을 갖는 제어기 조립체(89)를 도시한다. 입력 루틴(152)에 의해, 제어기 조립체(89) 내에서 각도 센서(118, 120, 122,124,126) 및 장치(126,129)에 의해 검출된 분배기 붐(20)의 조인트의 각도 및 장치(102,110)의 신호가 가속도 센서(106, 112)에 의해 감지되고, 압력 센서(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148) 및 토크 센서(150)의 신호 및 제어 조립체(85)의 제어 신호(S)는 프로세서 클록(192)에 의해 지정된 일정한 시간 간격(ΔtS)에서 검출된다.
입력 루틴(152)에 공급된 각도 센서의 신호는 실제 자세 값(PIi, i = 18, 34, 36, 38, 40, 42)로서 제어기 조립체(89)의 분배기 붐 제어 루틴(156)에 공급된다. 제어 조립체(85)에 의해 입력 루틴(152)으로 전송된 신호(S)는 분배기 붐 목표 자세 루틴(158)으로 출력된다.
따라서, 상기 신호는 관절 연결된 조인트의 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42) 및 회전 조인트(28)의 회전 각도(ε18)의 세팅 형태로 목표 자세 값(PSi, i = 18, 34, 36, 38, 40, 42)를 결정한다. 목표 자세 값(PSi)은 목표 값 메모리(193) 내에서 목표 자세 값 루틴(158) 내에 저장된다. 상기 목표 값 메모리(193)로부터, 목표 자세 값(PSi)이 계속해서 분배기 붐 제어 루틴(156)으로 공급된다.
도 7은 블록선도의 형태로 제어기 조립체(89) 내에서 제1 배열 붐 감쇠 루틴(154)의 블록선도이다. 분배기 붐 감쇠 루틴(154)은 장치(102)로부터 발생한 신호를 기초하여 분배기 붐(20) 및 관절 연결식 붐(32)의 회전축(18)과 평행한 평면 내에서 붐 팁 수직 속도(v||)를 계산하기 위한 계산 단계(164)를 포함한다. 감쇠 하중 계산 단계(166)에서 감쇠 하중(FD ||)은 분배기 붐 감쇠 루틴(154)으로 공급되고 경험적으로 결정된 감쇠 상수(D||)을 기초하여 계산된다. 계산된 감쇠 하중(FD ||)은 하기 식을 적용하여, 조정 단계로서 설계된 최적화 단계(168) 내에서 연속적으로 최적화되는 분리 알고리즘에 의해 분리 단계(170)에서, 개별 구성 요소 목표 감쇠 하중(FD||i)의 선형 조합(FD || = ∑iniFD ||, i = 34, 36, 38, 40, 42)으로 분리된다.
다음에, 분배기 붐(20)에 관한 공지된 물리적 변수, 즉 질량(mi, i = 44, 46, 48, 50, 52) 및 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)의 길이(li, i = 44, 46, 48, 50, 52), 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42)를 기초하여, 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 조인트 축(54, 56, 58, 60, 62)에서 구동 유닛(68, 78, 80, 82 및 84)에 의해 발생되는 목표 토크(MSi, i = 54, 56, 58, 60, 62)가 축 방향 토크 계산 단계(172)에서 발생된다. 다음에, 목표 토크(MSi)를 발생시키기 위해 필요한 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)의 조정하중은, 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결축(54, 56, 58, 60,62) 내에서 구동 유닛(68, 78, 80, 82 및 84)에 의해 발생되는 구성 요소 목표 감쇠 하중(FD ||i, i = 34, 36, 38, 40, 42, 60, 62)으로서 계산 단계(174)에서 결정된다.
분배기 붐 감쇠 루틴(154)은 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 관련된 구동 유닛(78, 80, 82, 84)에 의해 발생되는 실제 하중(Fi)을 결정하기 위한 장치(176)로서, 구동 유닛(68, 78, 80, 82 및 84)과 관련된 압력 센서(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148)의 신호를 포함하는 하중 계산 루틴을 포함하여 이에 따라 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)의 유압 실린더의 기하학적 치수를 기초하여 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)으로 도입되어 발생된 실제 하중(Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84)을 결정한다.
분배기 붐 감쇠 루틴(154)은 또한, 차이 루틴(177) 내에서 결정되고 각각의 경우에서 구동 유닛(68, 78, 80, 82 및 84)에 의해 발생된 실제 하중(Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84) 및 해당 목표 구성 요소 감쇠 하중(FD ||i, i = 34, 36, 38, 40, 42) 사이의 차이가 각각의 경우 구동 유닛(68, 70, 80, 82, 84와 관련된 작동 요소(92, 94, 96, 98, 100)를 위한 감쇠 제어 변수(DSi, i = 92, 94, 96, 98, 100)를 제어된 변수로서 발생시키는 제어 단계(178)를 포함하며, 도 6에 도시된 중첩 루틴(160)에서 제어 변수가 출력된다.
도 8은 제어기 조립체(89) 내에서 추가 분배기 붐 감쇠 루틴(155)의 블록선도이다. 분배기 붐 감쇠 루틴(155)은 붐 팁(64)이 배열된 분배기 붐(20)의 회전축(18)에 수직인 평면 내에서 붐 팁 수평 속도(v┴)를 계산하기 위한 계산 단계(182)를 가진다. 감쇠 하중 계산 단계(184)에서, 감쇠 하중(FD ┴)은 분배기 붐 감쇠 루틴(155)에 공급되고 경험적으로 결정된 감쇠 상수(D┴)에 기초하여 계산된다.
분배기 붐(20)에 대해 알려진 물리적 변수, 즉 질량(mi), 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)의 길이(li, i = 44, 46, 48, 50, 52) 및 관절 연결 조인트의 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42)에 기초하여, 구동 유닛(26)에 의해 발생될 목표 감쇠 토크(MD┴26)가 토크 계산 단계(186)에서 계산된다.
분배기 붐 감쇠 루틴(155)은 회전 축(18) 주위에서 구동 유닛(26)에 의해 발생된 실제 토크(MIi, i = 26) 및 해당 목표 토크(MD┴26) 사이에서 차이 루틴(187) 내에서 결정된 차이가 제어된 변수로서 공급되어 구동 유닛(26)의 작동 요소(90)를 위한 감쇠 제어 변수(DSi, i = 90)를 발생시키는 토크 제어 단계(188)를 포함한다.
도 9는 제어기 조립체(89) 내에서 분배기 붐 제어 루틴(156)의 블록선도이다.
분배기 붐 제어 루틴(156)은 실제 자세 값(PIi)과 목표 자세 값(PSi) 사이의 차이를 제로 오더 홀드(zero order hold) 필터(196)에 공급하는 차이 루틴(194)을 포함하며, 차이 루틴은 상기 차이를 샘플링 함수와 곱하여 차이를 이산화하고 위치설정 제어 변수(SDi)를 출력하는 PI 제어기로서 설계된 제어 단계(198)의 제어 변수로서 이용한다.
제로 오더 홀드 필터(196)의 효과에 의하면, 목표 자세 값(PSi)으로부터 실제 자세 값(PIi)의 편차가 임계 값을 초과할 때에만 제어 단계(198)가 0과 다른 제어 변수를 수신하고, 다음에 자세 수정을 위해 해당 위치설정 제어 변수(SDi)를 수신한다. 반대로 분배기 붐 감쇠 루틴(154, 155)은 감쇠 하중(FD ||) 또는 감쇠 제어 변수(DSi))를 연속적으로 제공하여 붐 진동을 감쇠하는 감쇠 하중(FD┴)을 제어한다.
중첩 루틴(160 및 161) 내에서 목표 자세 값(PSi) 및 실제 자세 값(PIi)에 기초하여 분배기 붐 제어 루틴(156)에 의해 발생된 위치설정 제어 변수(SDi)는 분배기 붐 감쇠 루틴(154,155)의 감쇠 제어 변수(DSi))와 결합고 다음에, 해당 제어 신호(SWi)를 각각의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)로 공급하는 출력 루틴(162)에 대해 제어 신호(SWi)로서 공급된다. 이 경우, 중첩 루틴(160,161)은 감쇠 제어 변수(DSi))를 작동 신호에 추가하는 추가 루틴으로서 설계된다.
분배기 붐 감쇠 루틴(154, 155), 분배기 붐 제어 루틴(156) 및 분배기 붐 목표 자세 값 루틴(158)은 프로세서 클록(192)과 함께 작동하며 제어기 조립체(89)에서 호출된다. 이 경우, 분배기 붐 목표 자세 값 루틴(158)은 분배기 붐 감쇠 루틴(154, 155)이 여러 번 호출된 후에만 시간 t3에서 발생하고, 분배기 붐 감쇠 루틴(154, 155)은 이 경우 시간 t1 << t3에서 호출된다. 분배기 붐 제어 루틴(156)은 분배기 붐 감쇠 루틴(154, 155)이 여러 번 호출된 후에만 시간 t2에서 호출되지만 두 개의 분배기 붐 목표 자세 값 루틴(158) 사이에 호출된다. 이 경우 다음이 적용된다. t1 < <t2 << t3.
도 10은 제어 장치(86)에서 이용하기 위한 제어기 조립체(89')를 도시한다. 분배기 붐 자세에 대한 목표 값 발생을 조정하기 위한 조립체 및 요소에 있어서, 제어 신호에 의해 분배기 붐의 진동의 능동적 감쇠 및 자세 제어는 제어기 조립체(89') 내에서 발생되며, 분배기 붐 자세에 대한 목표 값 발생, 상기 자세의 제어 및 제어기 조립체(89) 내에서 발생된 제어 신호로 분배기 붐 진동의 능동 감쇠를 조정하기 위한 조립체 및 요소에 해당하고, 상기 조립체 및 요소는 동일한 참고 부호와 번호로 표시된다.
제어기 조립체(89)와 대조적으로, 제어기 통합은 제어기 조립체(89')와 직렬 구조로 구현된다. 이를 위해, 제어기 조립체(89')는 제어 신호(SWi, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100)을 발생하기 위해 병렬로 제1 분배기 붐 감쇠 루틴(154') 및 제1 분배기 붐 감쇠 루틴과 병렬인 추가 분배기 붐 감쇠 루틴(155')을 다시 포함하고 상기 제어 신호는 출력 루틴(162)에 의해 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98 및 100)로 출력된다.
도 11 및 도 12의 블록선도는 제어기 조립체(89')의 제1 분배기 붐 감쇠 루틴(154') 및 추가 분배기 붐 감쇠 루틴(155')을 도시한다. 분배기 붐 감쇠 루틴(154',155')이 도 7 및 도 8을 참고하여 각각 설명된 분배기 붐 감쇠 루틴(154 및 155)에 대응하는 한, 분배기 붐 감쇠 루틴들은 동일한 참고 부호와 번호로 식별된다.
이 경우, 분배기 붐 감쇠 루틴(154')은 장치(102)의 신호로 부터, 분배기 붐(20) 및 관절 연결식 붐(32)의 회전축(18)과 평행한 평면 내에서 붐 팁 수직 속도(v||)를 계산하기 위한 계산 단계(164)를 갖는다. 감쇠 하중 계산 단계(166)에서, 감쇠 하중(FD ||)은 경험적으로 결정되고 분배기 붐 감쇠 루틴(154)에 공급된 감쇠 상수(D||)를 기초하여 계산된다. 계산된 감쇠 하중(FD ||)은 다음에 조정 단계로서 설계된 최적화 단계(168)에서 연속적으로 최적화되는 분리 알고리즘에 의해 분리 단계(170)에서 개별 구성 요소 목표 감쇠 하중(FD ||i)의 선형 조합 FD || = ∑iniFD ||, i = 34, 36, 38, 40, 42로 분리되고 다음 적용된다:
분배기 붐(20)에 대해 알려진 물리적 변수, 즉 질량(mi, i = 44, 46, 48, 50, 52) 및 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)의 길이(li, i = 44, 46, 48, 50, 52) 및 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42)를 기초하여 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 조인트 축(54, 56, 58, 60, 62)에서 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)에 의해 발생되는 목표 토크(MSi, i = 54, 56, 58, 60, 62)는 다음에, 축 방향 토크 계산 단계(172)에서 발생된다. 계산 단계(174)에서 목표 토크(MSi)를 발생하기 위한 구동 유닛(68, 78, 80, 82 및 84)의 조정 하중은 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결축(54, 56, 58, 60, 62) 내에서 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)에 의해 발생되는 구성 요소 목표 감쇠 하중(FD||i, i = 34, 36, 38, 40, 42)로서 결정된다.
분배기 붐 감쇠 루틴(154)은 실제 하중을 결정하기 위한 장치(176)로서 구동 유닛(68, 78, 80, 82 및 84)과 관련된 압력 센서(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146)의 신호를 포함하는 하중 계산 루틴을 포함하여 구동 유닛(68, 78, 80, 82 및 84)의 유압 실린더의 기하학적 치수를 기초로 하여 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)에 도입되고 발생된 실제 하중(Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84)를 결정한다.
분배기 붐 감쇠 루틴(154)과 대조적으로, 분배기 붐 감쇠 루틴(154')은 또한 분배기 붐 제어 루틴(156)으로부터 직접 위치설정 제어 변수(SDi)를 수신하여 실제 하중(Fi)에 중첩하기 위한 중첩 루틴(160) 내에서 위치설정 제어 변수를 차이 루틴(177)으로 공급한다. 차이 루틴(177)으로부터, 제어 단계(178)는 중첩된 위치설정 제어 변수(SDi)를 가지고 각 경우 구동 유닛(68, 78, 80)에 의해 발생된 실제 하중(Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84) 및 해당 목표 구성 요소 감쇠 하중(FD ||i, i = 34, 36, 38, 40, 42) 사이의 차이를 제어 변수로서 수신하여 각각의 경우에 구동 유닛(68, 70, 80, 82, 84)과 연결된 작동 요소(92, 94, 96, 98, 100)에 대한 감쇠 제어 변수(DSi, i= 92, 94, 96, 98, 100)를 발생시키고, 상기 제어 변수는 중첩 루틴(160)에서 출력된다.
다음에, 분배기 붐 감쇠 루틴(155')은 붐 팁(64)이 배열된 분배기 붐(20)의 회전축(18)에 수직인 평면 내에서 붐 팁 수평 속도(v┴)를 계산하기 위한 계산 단계(182)를 갖는다. 감쇠 하중 계산 단계(184)에서, 감쇠 하중(FD ┴)은 분배기 붐 감쇠 루틴(155)에 공급되고 경험적으로 결정된 감쇠 상수(D┴)에 기초하여 계산된다.
분배기 붐(20)에 대해 알려진 물리적 변수, 즉 질량(mi), 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)의 길이(li, i = 44, 46, 48, 50, 52), 관절 연결된 조인트의 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42)를 기초하여, 구동 유닛(26)에 의해 발생될 목표 감쇠 토크(MD┴26)는 토크 계산 단계(186) 내에서 계산된다.
분배기 붐 감쇠 루틴(155')은 구동 유닛(26)에 의해 발생된 실제 토크(MIi, i = 26) 및 분배기 붐 감쇠 루틴(155)과 대조적으로, 해당 위치설정 제어 변수(SDi, i = 26)를 공급받아서, 중첩 루틴(161') 내에서 회전축(18) 주위에서 구동 유닛(26)에 의해 발생된 실제 토크(MIi, i = 26)를 중첩하고 다음에 차이 루틴(187)을 수행한다. 차이 루틴(187)은 중첩된 위치설정 제어 변수(SDi, i = 26)를 갖는 구동 유닛(26)에 의해 회전축(18) 주위에서 발생된 실제 토크(MIi, i = 26) 및 해당 목표 감쇠 토크(MD┴26) 사이의 차이를 결정한다. 상기 차이는 토크 제어 단계(188)를 위한 제어 변수를 형성하고, 제어 변수는 구동 유닛(26)의 작동 요소(90)에 대한 감쇠 제어 변수(DSi, i = 90)를 발생시키고 최종적으로 중첩 루틴(161)으로 출력된다.
도 13의 선도는, 상기 제1 제어 장치에 대한 대안으로서 또 다른 대형 매니풀레이터 내에서 제어기 조립체(89')를 이용하여 분배기 붐(20)의 이동을 제어하기 위한 또 다른 제어 장치(86')를 도시한다. 상기 대형 매니풀레이터의 구조는 도 1 및 도 4를 참고하여 설명된 대형 매니풀레이터의 구조와 일치한다. 상기 대형 매니풀레이터는 또한 붐 받침대(30)상에서 피봇 회전될 수 있고 차량에 고정된 프레임(16)에 수용되며 차량에 고정되고 회전 조인트(28) 상에서 수직축(18) 주위에서 회전할 수 있는 관절 연결식 붐(32)을 포함한다.
추가적인 제어 장치(86')의 조립체 및 요소가 제1 제어 장치(86)의 조립체 및 요소와 일치하는 한, 상기 조립체 및 요소들은 동일한 참고 기호로 식별된다.
또한, 추가적인 대형 매니풀레이터에서, 추가 제어 장치(86')는 관절 연결된 붐(32)의 붐 암의 운동을 제어한다. 추가 제어 장치(86')는 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42) 및 회전 조인트(28)와 관련된 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82 및 84)을 위한 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)에 의해 관절 연결된 붐(32)의 운동을 제어한다.
관절 연결축(54, 56, 58, 60, 62) 및 회전 축(18)과 개별적으로 연결된 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)의 프로그램 제어식 작동에 의해, 관절 연결식 붐(32)은 콘크리트 작업 위치(25) 및 차량 위치(예를 들어, 도 2 및 도 3을 참고) 사이의 상이한 거리 및/또는 높이 차에서 펼쳐질 수 있다.
여기서도 붐 작업자는 예를 들어 제어기(87)를 가진 제어 조립체(85)를 통해 분배기 붐(20)을 제어한다. 제어기(87)는 원격 제어 장치로 설계되고 관절 연결식 붐(32)을 가진 분배기 붐(20)을 조정하기 위한 작동 요소(83)를 포함하고, 상기 원격 제어 장치는 제어기 조립체(89)로 공급될 수 있는 제어 신호(S)를 발생시킨다.
제어 신호(S)는 무선 링크(91)를 통해, 예를 들어 CAN 버스(bus)로서 설계된 버스 시스템(95)에 의해 출력 측부에서 제어기 조립체(89)에 연결된 차량 장착식 라디오 수신기(93)로 전송된다.
제어 장치(86')는 프레임(16)을 기준으로 하는 좌표계(104) 내에서 회전축(18)과 붐 팁(64)에 의해 형성되고 관절 연결식 붐(32)과 평행한 평면 내에서 붐 팁 수직 속도(v||)를 결정하고 도 13에 도시된 장치(102)를 포함한다. 상기 붐 팁 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치(102)는 붐 암(52) 상에 배열되고 평가 단계(108)와 결합되는 가속 센서(106)를 포함한다. 가속 센서(106)의 신호(v||)에 기초하여, 붐 팁 수직 속도(v||)는 제어기 조립체(89') 내에서 관절 연결식 붐(32)과 평행하고 붐 받침대(30)의 회전축(18) 및 붐 팁(64)이 배열된 (일반적으로 수직인) 평면 내에서 시간 경과에 대한 적분에 의해 결정된다.
또한, 제어 장치(86')는 붐 팁(64)이 위치하는 붐 받침대(30)의 회전축(18)과 수직인 평면 내에서 붐 팁 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110)를 포함한다. 붐 팁 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110)는 붐 암(52) 상에 배열되고 평가 단계(114)와 결합되는 가속 센서(112)를 포함한다. 가속 센서(112)로부터 발생된 신호(v┴) 에 기초하여, 붐 팁 수평 속도(v┴)는 붐 받침대(30)의 회전축(18)에 수직인(보통 수평의) 평면 내에서 제어기 조립체(89') 내에서 결정된다.
상기 실시예에 대한 선택적인 대형 매니풀레이터의 추가 실시예에서, 붐 팁 속도를 결정하기 위한 장치(102, 110)에 대해 추가로 또는 선택적으로, 관절 연결식 붐(32)의 붐 팁(64)과는 다른 붐 암들 중 하나의 붐 암 상에서 붐 암 위치의 속도를 결정하기 위한 장치가 제공될 수 있다. 원칙적으로, 관절 연결식 붐(32)의 붐 팁(64)과는 다른 붐 암들 중 하나의 붐 암 상에서 붐 암 위치의 속도를 결정하기 위해 이용되는 복수의 장치들이 제공될 수 있다. 특히, 대형 매니풀레이터는 상기 목적을 위해 관절 연결식 붐(32)의 붐 암(44, 46, 48 및 50) 상에 배열(도 2를 참고)되는 가속 센서(106', 112')를 포함할 수 있다.
또한, 대형 매니풀레이터의 다른 선택적인 실시예에서, 제어기 조립체(89')가 제어기 조립체(89') 내에서 계산될 필요가 없이, 붐 암 상에서 붐 암의 속도, 예를 들어, 붐 팁의 속도를 결정하기 위한 장치에 의해 결정된 붐 암의 일부분의 속도를 수신할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
제어 장치(86')는 또한 각도 센서(118, 120, 122, 124, 126 및 199)를 이용하여 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42)를 결정하기 위한 장치(116) 및 각도 센서(129)를 이용하여 회전 조인트(28)의 수직축(18) 주위에서 회전 각도(εi, i = 18)을 결정하기 위한 장치(128)를 포함한다.
구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)과 결합되고 유압 실린더로서 설계되는 제어 장치(86') 내부에 압력 센서(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148)가 배열된다. 상기 압력 센서는 유압 오일의 로드 측 압력(pSi, i = 130, 134, 138, 142, 146) 및 피스톤 측 압력(pKi i = 132, 136, 140, 144, 148)을 측정하기 위해 이용된다. 압력 센서(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148)에 의해, 구동 유닛(68, 78, 80, 82 및 84)에 의해 발생되고 관절 연결식 붐(32)의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 속으로 도입되는 실제 하중(Fi, i = 68, 78, 80, 82, 84)이 결정될 수 있다.
유압식 로터리 드라이브로서 설계된 구동 유닛(26)과 관련하여, 제어 장치(86')는 회전 드라이브에 의해 토크로서 붐 받침대(30) 속으로 도입된 실제 토크(Mi, i = 18)를 감지하도록 설계된 토크 센서(150)를 포함한다.
제어기 조립체(89')는 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82 및 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 제어하기 위해 이용된다. 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100은 비례 셔틀 밸브로 설계되며, 상기 작동 요소의 출력 라인(101, 103)은 바닥 및 로드 측부에서 복동식 실린더 또는 유압 모터로서 설계된 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)에 연결된다.
제어기 조립체(89')는 제어 조립체(85)로부터 발생된 제어 신호(S)에 기초하여 분배기 붐(20)의 구동 유닛의 작동 요소를 위한 작동 신호(SWi, i = 90, 92, 94, 96, 98 및 100)를 발생시킨다. 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 제어하면, 분배기 붐(20)의 자세는, 각도 센서(118, 120, 122, 124, 126)에 의해 감지된 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42) 및 각도 센서(129)에 의해 감지된 회전축(18)주위에서 붐 받침대(30)의 회전 각도(εi, i = 18)의 위치를 평가하여 제어 조립체(85)에 의해 지정될 수 있는 목표 값(Wtarget)으로 조정된다.
제어기 조립체(89)의 입력 루틴(152)에 의해, 붐 받침대(30)의 회전축(18)에 수직인 평면 내에서 붐 팁 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치(102), 각도 센서(118, 120, 122, 124, 126)에 의해 관절 연결식 조인트(34,36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi, i = 18)를 결정하기 위한 장치(116), 및 회전 조인트(28)의 수직축(18) 주위에서 회전 각도(εi, i = 18)를 결정하기 위한 장치(128)가 사이클 시간(t1)을 갖는 각도 센서(129)에 의해 연속적으로 질의된다. 본 발명에 따르면, 사이클 시간(t1)은 분배기 붐의 기본 진동의 특성주기(TG)보다 훨씬 더 짧다. 사이클 시간(t1)이 분배기 붐의 제1, 제2, 제3 또는 심지어 더 높은 조화(harmonic) 특성주기(Tn)보다 훨씬 더 작은 것이 유리하다.
입력 루틴(152)은 또한 압력 센서(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148)로부터의 신호로서 로드 측 및 피스톤 측 압력(pSi, pKi)을 계속적으로 수신한다. 제어 신호(S)는 또한, 입력 루틴(152)에 의해 제어 조립체(85)로부터 판독된다.
제어기 조립체(89')는 또한 분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154) 및 분배기 붐 수평 감쇠 루틴(1155) 및 분배기 붐 제어 루틴(1156)을 갖는 루틴 컴플렉스(153)를 포함한다. 분배기 붐 감쇠 루틴(1154, 1155) 및 분배기 붐 제어 루틴(1156)을 갖는 루틴 컴플렉스(153)는 프로세서 클록(192)과 함께 동작하고 제어기 조립체(89')에서 호출된다.
제어기 조립체(89') 내에 제어 신호(SWi, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100)를 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98 및 100)로 출력하는 출력 루틴(162)이 있다. 분배기 붐 제어 루틴(1156)은 제어된 자세 값(PGi)를 출력 루틴(162)으로 제공한다.
도 6은 제어기 조립체(89')의 확대도이다. 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 제어기 조립체(89') 내에서 분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154) 및 분배기 붐 수평 감쇠 루틴(1155)의 제어 알고리즘을 설명한다.
분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)은 사이클 시간(t2 ≥ t1)에 입력 루틴(152)으로부터 압력 센서(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148)의 신호(pSi, pKi)를 수신한다. 이 경우, 사이클 시간(t2)은 바람직하게 TG >> t2 관계를 만족시킨다.
분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)은 또한 장치(116)에 의해 감지된 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42) 및 입력 루틴(152)에 의해 제공되는 사이클 시간(t2 ≥ t1)에 장치(102)에 의해 결정된 붐 팁 수직 속도(v||)를 수용한다. 또한, 데이터 메모리 내에 저장되고 로드 측 실린더 표면(Aki) 및 바닥 측 실린더 표면(Asi)의 군으로부터 대형 매니풀레이터의 구성 데이터가 사이클 시간(t2 ≥ t1)에 입력 루틴(152)으로부터 분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)으로 공급된다.
분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)은 각 경우에 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82 및 84)에 의해 발생되는 실제 하중(Fi)을 계산하기 위한 장치(176)를 가진다. 이를 위해, 실제 하중(Fi)을 계산하기 위한 장치(176)는 압력 센서(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148)로부터 신호(pSi,pKi)를 수신하고 상기 신호로부터 유압 실린더의 피스톤의 로드 측 및 베이스 측 실린더 표면(Aki,Asi)을 기초하여 각 경우에 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)에 의해 제공된 실제 하중(Fi)을 계산한다.
분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)의 계산 단계(1174)에서, 계산된 실제 하중(Fi)은 결정된 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42) 및 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수에 기초하여 실제 토크(Mi)로 변환된다.
다음에, 하중 계산 단계(1172)에서, 붐 팁(64)에 작용하는 수직 하중(F||)이 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42)에 기초하여 실제 토크(Mi로부터 결정되고 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수에 기초하여 특히 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)의 길이(li)에 기초하여 결정된다.
분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)은 목표 속도 계산 단계(1166)를 포함한다. 공칭 속도 계산 단계(1166)는 붐 팁(64)에 작용하는 계산된 수직 하중(F||)을 경험적 상수(D||)에 의한 분할을 통해 붐 팁(64)을 위한 목표 수직 속도(v||target)로 변환시킨다.
분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)은 또한 차이 루틴(1177)을 포함한다. 차이 루틴(1177) 내에서, 붐 팁(64)의 목표 수직 속도(v||target)는 적분 단계(181) 내에서 붐 팁 가속도의 값으로서 가속 센서(106)의 신호(v||)의 일시적인 적분에 의해 분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)에서 계산되거나 측정된 변수로서 분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)으로 공급되는 붐 팁 수직 속도(v||)와 비교된다.
차이 루틴(1177)은 붐 팁(64)의 목표 수직 속도(v|| target) 및 붐 팁 수직 속도(v||)와 붐 팁(64)을 위한 목표 수직 속도(v|| target)사이의 차이로서 수직 비교 값(Δv||)의 붐 팁 수직 속도(v||)를 형성한다.
다음에 수직 비교 값(Δv||)은 제어기 조립체(89')의 루틴 컴플렉스(153)의 차이 요소(165)로 공급된다. 차이 요소(165)는 사이클 시간(t2 ≥ t1)에 제어 조립체(85)의 제어 패널(83)에서 붐 작업자에 의해 설정된 디폴트 붐 팁 수직 속도(v||V)를 입력 루틴(152)으로부터 수신한다. 차이요소(165)의 기능은, 상기 수직 비교 값(Δv||) 및 디폴트 붐 팁 수직 속도(v||V) 사이의 차이를 결정하고 상기 변수를 디폴트 목표 붐 팁 수직 속도(v||V-TARGET)로서 제어기 조립체(89)의 루틴 컴플렉스(153) 내에서 수직 역변환 루틴(157)으로 제공하는 것이다.
수평 역변환 루틴(157)은, 입력 루틴(152)으로부터 사이클 시간(t2 ≥ t1)과 함께 제공된 조인트의 관절 연결 각도(εi)에 기초하고 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수, 특히 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)의 길이(li)에 기초하며 제어 조립체(85)의 제어 패널(83)에서 붐 작업자에 의해 설정된 디폴트 붐 팁 수직 속도에 기초하여 디폴트 목표 붐 팁 수직 속도(v||V-TARGET)를 관절 연결식 조인트(34, 36 38, 40, 42)의 해당 역변환 각속도(ε'iInv)로 변환시킨다.
다음에 제어기 조립체(89) 내에서 상기 역 변환 각속도(ε'iInv)는 루틴 컴플렉스(153) 내에서 적분 단계로서 설계된 각속도 계산 단계(163)로 공급되며, 상기 적분 단계는 일정 시간 간격(Δt)에 걸쳐 역변환 각속도(ε'iInv)를 적분하여 목표 각도(εi_target, i = 34, 36, 38, 40, 42) 즉 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)의 각도(εi)에 대한 목표 값을 형성하고 상기 목표값들을 루틴 컴플렉스(153)의 목표 값 메모리(193) 내에 저장한다. 상기 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)의 각도(εi)의 설정 값들은 분배기 붐(20)의 붐 자세를 형성한다.
상기 목표 값 메모리(193)로부터, 목표 자세 값(εPSi)들이 분배기 붐 제어 루틴(1156)으로 연속적으로 공급된다.
사이클 시간(t2 ≥ t1)에 입력 루틴(152)으로부터 분배기 붐 수평 감쇠 루틴(1155)은, 회전 드라이브에 의해 토크로서 붐 받침대(30) 속으로 도입된 실제 토크(Mi,i = 18)를 감지하기 위한 토크 센서(150)의 신호를 수신한다.
분배기 붐 수평 감쇠 루틴(1155)의 계산 단계(175)에서, 실제 토크(Mi, i = 18)는 결정된 관절 연결 각도(εi, i = 34, 36, 38, 40, 42) 및 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수를 기초하여 붐 팁(64)에 작용하는 수평 하중(F┴)으로 변환된다.
분배기 붐 수평 감쇠 루틴(1155)은 목표 속도 계산 단계(1166)를 포함한다. 목표 속도 계산 단계(1166)는 붐 팁(64)에 작용하는 계산된 수평 하중(F┴)을 경험적으로 결정된 상수(D┴)에 의한 분할(division)에 의해 붐 팁(64)을 위한 목표 수평 속도(v┴Target)로 변환시킨다.
분배기 붐 수평 감쇠 루틴(1155)은 또한 차이 루틴(179)을 포함한다. 차이 루틴(179) 내에서, 붐 팁(64)의 목표 수평 속도(v┴Target)는 적분 단계(181) 내에서 가속 센서(112)의 신호(v'┴)의 일시적인 적분에 의해 분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154) 내에서 붐 팁 가속도의 값으로서 계산되거나 측정된 변수로서 분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)으로 선택적으로 공급되는 수평 붐 팁 속도(v┴)와 비교된다.
차이 루틴(179)은 붐 팁의 목표 수평 속도(v┴Target) 및 수평 붐 팁 속도(v┴)를 기초하여 붐 팁(64)의 목표 수평 속도(v┴Target) 및 수평 붐 팁 속도(v┴) 사이의 차이로서 수평 비교 값(Δv┴)을 형성한다.
다음에, 수평 비교 값(Δv┴)은 제어기 조립체(89') 내에서 루틴 컴플렉스(153)의 다른 차이 요소(165')에 공급된다. 상기 차이 요소(165')는 입력 루틴(152)으로부터 사이클 시간(t2 ≥ t1)에서 제어 조립체(85)의 제어 패널(83)상의 붐 작업자에 의해 설정된 디폴트 수평 붐 팁 속도(v┴V)를 수신한다.
추가 차이 요소(165')의 기능은, 사이클 시간(t2 ≥ t1)에 입력 루틴(152)에 의해 제공된 디폴트 수평 붐 팁 속도(v┴V) 및 상기 수평 비교 값(Δv┴) 사이의 차이를 형성하고, 붐 팁(64)의 원형 원호 속도에 해당하는 상기 변수를 수평 역변환 루틴(159)의 디폴트 목표 붐 팁 속도(v┴V-TARGET)로서 제어기 조립체(89')의 루틴 컴플렉스(153)로 공급하는 것이다.
수평 역변환 루틴(159)은, 입력 루틴(152)으로부터 사이클 시간(t2 ≥ t1)과 함께 제공된 조인트의 관절 연결 각도(εi)에 기초하고 분배기 붐의 알려진 물리적 변수에 기초하여 디폴트 목표 붐 팁 속도(v┴V-TARGET)를 수직축(18) 주위에서 회전 조인트(28)의 해당 역변환 각속도(ε'18Inv)로 변환시킨다.
다음에, 제어기 조립체(89') 내에서 상기 역변환 각속도(ε'18Inv)는 루틴 컴플렉스(153)의 적분 단계로서 설계된 추가 각속도 계산 단계(163')로 공급되며, 상기 적분 단계는 일정한 시간 간격(Δt)에 대해 역변환 각속도(ε'18Inv)를 적분하여 목표 값 각도(ε18Inv)를 형성하고 다음에 목표 값 각도를 목표 값 메모리(193)에 저장한다.
상기 목표 값 메모리(193)에 기초하여, 목표 자세 값(PSi)이 분배기 붐 제어 루틴(1156)에 연속적으로 공급된다.
분배기 붐 제어 루틴(1156)은 각도 센서(118, 120, 122, 124, 126, 129)에 의해 감지된 각도의 실제 값(εi)의 형태를 가진 실제 자세 값(PIi)를 입력 루틴(152)으로부터 수신한다. 분배기 붐 제어 루틴(1156) 내에 구현된 제어 루프를 이용하여, 구동 유닛(26, 68 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98 및 100)를 위한 위치설정 제어 변수(SDi, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100)가 실제 자세 값(PIi) 및 목표 자세 값(PSi)에 기초하여 제어기 조립체(89) 내에서 결정된다.
구동 유닛(26, 68 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98 및 100)를 위한 위치설정 제어 변수(SDi, i = 90, 92, 94, 96, 98, 100)가 출력 루틴(162)에 공급된다. 상기 위치설정 제어 변수는, 위치설정 제어 변수(SDi)로부터 제어 신호로서 형성된 해당 제어 신호(SWi, i = 92, 94, 96, 98, 100)를 보낸다.
제어기 조립체(89)의 선택적인 실시예에서, 루틴 컴플렉스(153)의 루틴이 사이클 시간(t1)에 입력 루틴(152)에 의해 제공되는 실제 자세 값(PIi), 압력 센서의 신호(pSi, pKi), 디폴트 붐 팁 수직 속도(v||V), 관절의 관절 연결 각도(εi) 등을 포함한 군로부터의 매 n 번째 신호만을 고려할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
사이클 시간(t2)이 TG >> t2의 관계를 만족시키거나 사이클 시간(t1)에서 입력 루틴(152)에 의해 제공된 상기 군으로부터 매 n 번째 신호에 대해 TG >> n t1를 적용할 때, 계산 시간을 최적화하고 트럭 장착식 콘크리트 펌프(10)의 대형 매니풀레이터의 원치 않는 진동을 능동적으로 감쇠하기 위해 이용되는 제어기 조립체(89')의 루틴의 런타임(runtime) 거동이 달성될 수 있다. 이렇게 하여, 수직 역변환 루틴(157) 및 수평 역변환 루틴(159)에 대한 호출 빈도가 최소화되고, 제어기 조립체(89') 내에서 입력 루틴(152) 및 분배기 붐 제어 루틴(1156)에 대한 호출 빈도가 최대화된다. 따라서, 대형 매니풀레이터 내에서 런타임 거동이 전체적으로 최적화하는 효과가 있다.
요약하면, 본 발명의 바람직한 하기 특징을 주목한다: 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터는 분배기 붐(20)을 포함한다. 상기 분배기 붐은 붐 받침대(30)에 장착된 관절 연결식 붐(32)을 포함하고, 상기 관절 연결식 붐은 관절 연결식으로 서로 연결되고 붐 팁(64)을 가진 다중 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 및 붐 받침대(30) 또는 인접한 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)에 대해 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)을 피봇 회전하기 위한 다중 조인트(34, 36, 38, 40, 42)를 포함하며, 상기 대형 매니풀레이터는 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 각각 연결된 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)을 위한 구동 유닛 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 이용하여 관절 연결식 붐(32)의 운동을 제어하기 위한 제어 장치(86)를 포함한다. 상기 대형 매니풀레이터는 프레임(16)을 기준으로 하는 좌표계(104) 내에서 적어도 하나의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 상에서 붐 암 위치의 수직 속도(v||) 및/또는 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(102)를 포함한다. 상기 대형 매니풀레이터는 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi)를 결정하기 위한 장치(116)를 포함한다. 상기 제어 장치(86)는 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 위한 위치설정 제어 변수(SDi)를 제공하여 관절 연결식 붐(32)의 운동을 제어하고, 상기 위치설정 제어 변수는 붐암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치(102)를 통해 결정되는 수직 속도(v||) 및/또는 수평 속도(v┴), 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도를 결정하기 위한 장치(116)에 의해 결정된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi) 및 붐 작업자에 의해 작동될 수 있는 제어기(87)에 의해 발생되고 분배기 붐(20)을 조정하기 위한 제어 신호(S)에 의존한다.
10 트럭 장착식 콘크리트 펌프
12 운반 차량
14 걸쭉한 재료 펌프
16 차량 장착식 프레임
18 회전축(수직축)
20 붐배기붐
22 콘크리트 운반 라인
24 공급 용기
25 콘크리트 작업 지점
26 구동 유닛
28 회전 조인트
30 붐 받침대
32 관절 연결식 붐
34, 36, 38, 40, 42 관절 연결식 조인트
44, 46, 48, 50, 52 붐 암
54, 56, 58, 60, 62 관절 연결축
64 붐 암 위치, 예를 들어, 붐 팁
66 단부 호스
68 구동 유닛
70 실린더 부분
72 실린더 로드
74 레버 요소
76 안내 요소
77 양방향 화살표
78, 80, 82, 84 구동 유닛
83 제어 패널
85 제어 조립체
86, 86' 제어 장치
87 제어기
89, 89' 제어기 조립체
90, 92, 94, 96, 98, 100 작동 요소
91 무선 링크
93 무선 수신기
95 버스 시스템
101 출력 라인
102 수직 속도를 결정하기 위한 장치
103 출력 라인
104 좌표계
106, 106' 가속 센서
108 평가 단계/컴퓨터 단계
110, 110’수평 속도를 결정하기 위한 장치
112, 112'가속도계
114 평가 수준
116 관절 연결 각도를 결정하기 위한 장치
118, 120, 122, 124, 126 각도 센서
128 회전 각도를 결정하기 위한 장치
129 각도 센서
130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 압력 센서
150 토크 센서
152 입력 루틴
153 루틴 콤플렉스
154, 154' 분배기 붐 감쇠 루틴
155, 155’분배기 붐 감쇠 루틴
156 분배기 붐 제어 루틴
157 수직 역변환 루틴
158 분배기 붐 목표 자세 값 루틴
159 수평 역변환 루틴
160, 160' 중첩 루틴
161, 161' 중첩 루틴
162 출력 루틴
163, 163' 각속도 계산 단계
164 계산 단계
165, 165' 차이 요소
166 감쇠 하중 계산 단계
168 최적화 단계
170 분해 단계
172 축 토크 계산 단계
174 계산 단계
175 계산 단계
176 실제 하중을 결정하기 위한 장치
177 차이 루틴
178 제어 단계
179 차이 루틴
181 적분 단계
182 계산 단계
184 감쇠 하중 계산 단계
186 토크 계산 단계
187 차이 루틴
188 토크 제어 단계
192 프로세서 클럭
193 목표 값 메모리
194 차이 루틴
196 제로 오더 홀드 필터
198 제어 단계
199 각도 센서
1154 분배기 붐 수직 감쇠 루틴
1155 분배기 붐 수평 감쇠 루틴
1156 분배기 붐 제어 루틴
1166 목표 속도 계산 단계
1172 하중 계산 단계
1174 계산 단계
1177 차이 루틴
Aki 로드 측 실린더 표면
Asi 바닥면 실린더 표면
D|| 경험적 상수
D┴ 경험적으로 결정된 상수
D||, D┴ 감쇠 상수
DSi 감쇠 제어 변수
FD|| 또는 FD┴ 감쇠 하중
FD||i 목표 구성 요소 감쇠 하중
FD 목표 감쇠 하중
FDi 목표 구성 요소 감쇠 하중
Fi 실제 하중
F|| 수직 하중
F┴ 수평 하중
FDi 목표 구성 요소 감쇠 하중
li 길이
MDi 목표 구성 요소 감쇠 토크
mi 질량
Mi 실제 토크
MIi 실제 토크
MSi 목표 토크
MD┴ 목표 감쇠 토크
ni 장치 특정 선택된 매개 변수
pKi 피스톤 측 압력
pSi 로드 측 압력
PGi 자세 값
PIi 실제 자세 값
PSi 목표 자세 값
S 제어 신호
SDi 위치설정 제어 변수
SWi 제어 신호
v|| 붐 팁 수직 속도
v||target 목표 수직 속도
v||V 디폴트 붐 팁 속도
v||V-TARGET 디폴트 타겟 붐 팁 수직 속도
v┴V-TARGET 디폴트 목표 붐 팁 수평 속도
v┴ 수평 붐 팁 속도
v┴Target 목표 수평 속도
v┴V 기본 수평 붐 팁 속도
WTarget 목표 값
εi 각도
ε'i 실제 각속도
ε18Inv 목표 각도
ε'iInv 역변환 각속도
ε'18 Inv 역변환 각속도
εi _Target 목표 각도
εPSi 목표 자세 값
v'|| 가속도 센서(106)의 신호
v'┴ 가속도 센서(112)의 신호
Δv|| 수직 비교 값
Δt 일정 시간 간격
Δv┴ 수평 비교 값
12 운반 차량
14 걸쭉한 재료 펌프
16 차량 장착식 프레임
18 회전축(수직축)
20 붐배기붐
22 콘크리트 운반 라인
24 공급 용기
25 콘크리트 작업 지점
26 구동 유닛
28 회전 조인트
30 붐 받침대
32 관절 연결식 붐
34, 36, 38, 40, 42 관절 연결식 조인트
44, 46, 48, 50, 52 붐 암
54, 56, 58, 60, 62 관절 연결축
64 붐 암 위치, 예를 들어, 붐 팁
66 단부 호스
68 구동 유닛
70 실린더 부분
72 실린더 로드
74 레버 요소
76 안내 요소
77 양방향 화살표
78, 80, 82, 84 구동 유닛
83 제어 패널
85 제어 조립체
86, 86' 제어 장치
87 제어기
89, 89' 제어기 조립체
90, 92, 94, 96, 98, 100 작동 요소
91 무선 링크
93 무선 수신기
95 버스 시스템
101 출력 라인
102 수직 속도를 결정하기 위한 장치
103 출력 라인
104 좌표계
106, 106' 가속 센서
108 평가 단계/컴퓨터 단계
110, 110’수평 속도를 결정하기 위한 장치
112, 112'가속도계
114 평가 수준
116 관절 연결 각도를 결정하기 위한 장치
118, 120, 122, 124, 126 각도 센서
128 회전 각도를 결정하기 위한 장치
129 각도 센서
130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 압력 센서
150 토크 센서
152 입력 루틴
153 루틴 콤플렉스
154, 154' 분배기 붐 감쇠 루틴
155, 155’분배기 붐 감쇠 루틴
156 분배기 붐 제어 루틴
157 수직 역변환 루틴
158 분배기 붐 목표 자세 값 루틴
159 수평 역변환 루틴
160, 160' 중첩 루틴
161, 161' 중첩 루틴
162 출력 루틴
163, 163' 각속도 계산 단계
164 계산 단계
165, 165' 차이 요소
166 감쇠 하중 계산 단계
168 최적화 단계
170 분해 단계
172 축 토크 계산 단계
174 계산 단계
175 계산 단계
176 실제 하중을 결정하기 위한 장치
177 차이 루틴
178 제어 단계
179 차이 루틴
181 적분 단계
182 계산 단계
184 감쇠 하중 계산 단계
186 토크 계산 단계
187 차이 루틴
188 토크 제어 단계
192 프로세서 클럭
193 목표 값 메모리
194 차이 루틴
196 제로 오더 홀드 필터
198 제어 단계
199 각도 센서
1154 분배기 붐 수직 감쇠 루틴
1155 분배기 붐 수평 감쇠 루틴
1156 분배기 붐 제어 루틴
1166 목표 속도 계산 단계
1172 하중 계산 단계
1174 계산 단계
1177 차이 루틴
Aki 로드 측 실린더 표면
Asi 바닥면 실린더 표면
D|| 경험적 상수
D┴ 경험적으로 결정된 상수
D||, D┴ 감쇠 상수
DSi 감쇠 제어 변수
FD|| 또는 FD┴ 감쇠 하중
FD||i 목표 구성 요소 감쇠 하중
FD 목표 감쇠 하중
FDi 목표 구성 요소 감쇠 하중
Fi 실제 하중
F|| 수직 하중
F┴ 수평 하중
FDi 목표 구성 요소 감쇠 하중
li 길이
MDi 목표 구성 요소 감쇠 토크
mi 질량
Mi 실제 토크
MIi 실제 토크
MSi 목표 토크
MD┴ 목표 감쇠 토크
ni 장치 특정 선택된 매개 변수
pKi 피스톤 측 압력
pSi 로드 측 압력
PGi 자세 값
PIi 실제 자세 값
PSi 목표 자세 값
S 제어 신호
SDi 위치설정 제어 변수
SWi 제어 신호
v|| 붐 팁 수직 속도
v||target 목표 수직 속도
v||V 디폴트 붐 팁 속도
v||V-TARGET 디폴트 타겟 붐 팁 수직 속도
v┴V-TARGET 디폴트 목표 붐 팁 수평 속도
v┴ 수평 붐 팁 속도
v┴Target 목표 수평 속도
v┴V 기본 수평 붐 팁 속도
WTarget 목표 값
εi 각도
ε'i 실제 각속도
ε18Inv 목표 각도
ε'iInv 역변환 각속도
ε'18 Inv 역변환 각속도
εi _Target 목표 각도
εPSi 목표 자세 값
v'|| 가속도 센서(106)의 신호
v'┴ 가속도 센서(112)의 신호
Δv|| 수직 비교 값
Δt 일정 시간 간격
Δv┴ 수평 비교 값
Claims (28)
- 분배기 붐(20)을 포함하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터로서,
붐 받침대(30)에 장착된 관절 연결식 붐(32)을 포함하고, 상기 관절 연결식 붐은 관절 연결식으로 서로 연결되고 붐 팁(64)을 가진 다중 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 및 붐 받침대(30) 또는 인접한 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)에 대해 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)을 피봇 회전하기 위한 다중 조인트(34, 36, 38, 40, 42)을 포함하며,
상기 대형 매니풀레이터는 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 각각 연결된 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)을 위한 구동 유닛 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 이용하여 관절 연결식 붐(32)의 운동을 제어하기 위한 제어 장치(86)를 포함하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터에 있어서,
적어도 하나의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 상에서 붐 암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치(102)를 포함하고,
조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi)를 결정하기 위한 장치(116)를 포함하며,
상기 제어 장치(86)는 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 위한 위치설정 제어 변수(SDi)를 제공하여 관절 연결식 붐(32)의 운동을 제어하고, 상기 위치설정 제어 변수는 붐암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치(102)를 통해 결정되는 수직 속도(v||), 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도를 결정하기 위한 장치(116)에 의해 결정된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi) 및 붐 작업자에 의해 작동될 수 있는 제어기(87)에 의해 발생되고 분배기 붐(20)을 조정하기 위한 제어 신호(S)에 의존하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터. - 제1항에 있어서, 붐 암 위치의 수직 속도를 결정하기 위한 장치(102) 및 관절 연결 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 각도(εi)를 결정하기 위한 장치(116)에 결합되고 분배기 붐 감쇠 루틴(154,155)를 포함하며 구동 유닛 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 제어하기 위한 제어기 조립체(89)를 포함하고, 상기 분배기 붐 감쇠 루틴은:
(i) 붐 암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치(102)를 통해 붐 암 위치의 수직 속도(v||)를 기초하여 감쇠 하중(FD||)을 결정하고;
(ii) 상기 결정된 감쇠 하중(FD||)을 개별 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 관련된 구성 요소 감쇠 하중으로 분할하며
(iii) 관절 연결된 붐(32)을 감쇠하기 위한 구동 유닛 작동 요소(92, 94, 96, 98, 100)를 제어하기 위해, 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 관련된 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)에 대해 상기 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi) 및 구성 요소 감쇠 하중 뿐만 아니라 관절 연결식 붐(32)을 감쇠하기 위한 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수를 기초하여, 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)에 대한 위치설정 제어 변수(SDi)로 입력되고 구동 유닛 작동 요소(92, 94, 96, 98, 100)를 제어하기 위한 감쇠 제어 변수(DSi)를 결정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터. - 제2항에 있어서, 상기 분배기 붐 감쇠 루틴(154, 155)은 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 결정된 관절 연결 각도가 주어지고 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 관련된 구성 요소 감쇠 하중에 기초하여 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 관련된 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)에 의해 발생될 수 있는 목표 구성 요소 감쇠 하중(FDi) 및 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 관련된 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)에 의해 발생될 수 있는 목표 구성 요소 감쇠 토크(MDi)를 결정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제3항에 있어서, 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 관련된 구동 유닛(78, 80, 82, 84)에 의해 발생된 실제 하중(Fi)을 결정하거나 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 관련된 구동 유닛(78, 80, 82, 84)에 의해 발생된 실제 토크(Mi)를 결정하기 위한 장치(176)를 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제4항에 있어서, 상기 분배기 붐 감쇠 루틴(154, 155)은, 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)에 의해 발생된 실제 하중(Fi) 및 발생될 목표 구성 요소 감쇠 하중(FDi) 사이의 비교를 기초하거나 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)에 의해 발생된 실제 토크(Mi) 및 발생될 목표 구성 요소 감쇠 토크(MDi) 사이의 비교로부터, 분배기 붐(20)을 감쇠하기 위해 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 80, 84)에 대한 감쇠 제어 변수(DSi)를 결정하는 제어 단계(178)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제5항에 있어서, 상기 제어기 조립체(89)는 제어기(87)의 제어 신호(S)를 분배기 붐(20)의 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi)의 목표 값 형태의 목표 자세 값(PSi)으로 변환하는 분배기 붐 목표 자세 값 루틴(158)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제6항에 있어서, 상기 제어기 조립체(89)는 제어기 조립체(89)로 제공되고 분배기 붐(20)의 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi)의 실제 값 형태의 실제 자세 값(PIi) 및 목표 자세 값(PSi)을 기초하여 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)에 대한 위치 제어 변수(SDi)를 결정하는 분배기 붐 제어 루틴(156)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제7항에 있어서, 분배기 붐 제어 루틴(156)은 실제 자세 값(PIi)과 목표 자세 값(PSi) 사이의 차이를 결정하고, 상기 차이를 제로 오더 홀드 필터(196) 내에서 처리하며, PI 제어기로서 설계되고 위치설정 제어 변수(SDi)를 출력하는 제어 단계(198)로 제어 변수로서 상기 차이를 제공하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제어기 조립체(89)는 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(92, 94, 96, 98, 100)에 대한 제어 신호(SWi)를 형성하기 위해 감쇠 제어 변수(DSi) 및 위치설정 제어 변수(SDi)를 중첩하는 중첩 루틴(160)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제9항에 있어서, 중첩 루틴(160)은 감쇠 제어 변수(DSi))를 위치설정 제어 변수(SDi)에 추가하는 추가 루틴으로서 설계되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제1항에 있어서, 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)에 의해 발생된 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi)를 계산하기 위한 장치(176)를 포함하고,
제어 장치(86)는 분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)을 갖는 제어기 조립체(89)를 포함하며,
붐 암 위치에 대한 수직 속도(v||) 및 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)에 대해 결정된 관절 연결 각도(εi) 뿐만 아니라 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)에 의해 발생된 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi)가 계속적으로 상기 수직 감쇠 루틴에 공급되며,
분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)은:
분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수 및 조인트의 관절 연결 각도(εi) 및
공급된 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi)를 기초하여 붐 암 위치(64)에 작용하는 수직 하중(F||)을 결정하고,
붐 암 위치(64)에 작용하는 수직 하중(F||)을 붐 암 위치(64)에 대한 목표 수직 속도(v||target)으로 변환하고,
붐 암 위치(64)에 대한 목표 수직 속도(v||target) 및 붐 암 위치(64)에 대한 수직 속도(v||)를 기초하여 수직 비교 값(Δv||)을 결정하며,
조인트의 제공된 조인트 각도(εi) 및 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수를 기초로 하는 역변환을 통해 수직 비교 값(Δv||)을 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 역변환 각속도(ε'i Inv)로 변환되고,
분배기 붐 수직 감쇠 루틴(1154)은 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 역변환에 의해 구해진 역변환 각속도(ε'i Inv)를 분배기 붐 제어 루틴에 공급된 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 실제 각속도(ε'i)와 비교하고 상기 비교를 기초하여 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)에 대한 위치설정 제어 변수(SDi)를 결정하는 분배기 붐 제어 루틴(1156)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터. - 제11항에 있어서, 상기 제어기(87)는 제어 신호(S)를 제어기 조립체(89)에 공급하고, 제어기 조립체(89) 내에서 상기 제어신호는 분배기 붐(20)의 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi)에 대한 목표 값 형태의 목표 위치 값(PSi)으로 변환되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 상에서 붐 암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하는 장치(102)는 관절 연결식 붐(32)의 붐 팁(64)의 속도를 결정하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 상에서 붐 암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하는 장치(102)는 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 상에 배열된 속도 센서 및/또는 가속도 센서(106, 112) 및/또는 중력 방향에 대한 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)의 위치를 결정하는 각도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 붐 받침대(30)가 프레임(16) 상에 배열되고 수직축(18) 주위에서 회전될 수 있고, 제어 장치(86)는 붐 받침대(30)와 관련된 구동 유닛(26)을 위한 적어도 하나의 작동 요소(90)를 이용하여 수직축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 회전 운동을 제어하도록 설계되고,
수직축(18)에 수직인 평면 및 프레임(16)을 기준으로 하는 좌표계(104) 내에서 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110) 및 수직축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 회전 각도(ε18)을 결정하기 위한 장치(128)가 제공되며,
상기 제어 장치(86)는 붐 받침대(30)와 연결된 구동 유닛(26)의 적어도 하나의 작동 요소(90)에 대해 위치설정 제어 변수(SD90)를 제공하여 관절 연결식 붐(32)의 운동을 제어하며, 상기 위치설정 제어 변수는 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110)에 의해 결정된 붐 암 위치의 수평 속도(v┴) 및 수직축(18)에 대한 붐 받침대(30)의 회전 각도(ε18)를 결정하기 위한 장치(128) 및 붐 작업자에 의해 작동될 수 있는 제어기(87)에 의해 발생되고 분배기 붐(20)을 조정하기 위한 제어 신호(S)에 의존하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터. - 프레임(16)에 배열되고 프레임(16)에서 수직축(18) 주위에서 회전 가능한 붐 받침대(30)를 포함하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터로서,
붐 받침대(30) 상에 장착되고 관절 연결식으로 서로 연결된 복수의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)으로 구성되며 붐 받침대(30) 또는 인접한 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)에 대해 각각의 서로 평행하고 수평인 관절 연결축 주위에서 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)을 피봇 회전시키기 위한 복수의 조인트(34, 36, 38, 40, 42) 및 붐 팁(64)을 가지는 관절 연결식 붐(32)을 가진 분배기 붐(20)을 포함하고,
수직축(18)과 관련된 구동 유닛(26)의 작동 요소(90)를 이용하여 수직축(18) 주위에서 관절 연결된 붐(32)의 운동을 제어하기 위한 제어 장치(86)를 포함하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터에 있어서,
수직축(18)에 수직인 평면 및 프레임(16)을 기준으로 하는 좌표 시스템(104) 내에서 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110) 및 수직축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 회전 각도(ε18)를 결정하기 위한 장치(128)를 포함하고,
제어 장치(86)는 붐 받침대(30)와 연결된 구동 유닛(26)의 적어도 하나의 작동 요소(90)에 대한 위치설정 제어 변수(SD90)를 제공하여 관절 연결식 붐(32)의 운동을 제어하며, 상기 위치설정 제어 변수는 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110)에 의해 결정된 붐 암 위치의 수평 속도(v┴) 및 수직축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 회전 각도(ε18)를 결정하기 위한 장치(128) 및 붐 작업자에 의해 작동될 수 있는 제어기(87)에 의해 발생되고 분배기 붐(20)을 조정하기 위한 제어 신호(S)에 의존하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터. - 제15항 또는 제16항에 있어서, 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110) 및 관절 연결 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 조인트 각도(εi)를 결정하기 위한 장치(116)에 결합되고 분배기 붐 감쇠 루틴(1154,1155)을 포함하며 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 제어하기 위한 제어기 조립체(89)를 포함하고, 상기 분배기 붐 감쇠 루틴은:
(i) 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110)에 의해 결정된 적어도 하나의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)의 일부분의 수평 속도를 기초하여 감쇠 하중(FD ┴)을 결정하고,
(ii) 상기 감쇠 하중(FD ┴)에 기초하고 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi)를 결정하기 위한 장치(116)에 의해 결정된 관절 연결 각도(εi)에 기초하며 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수에 기초하여, 붐 받침대(30)와 관련된 구동 유닛(26)에 대한 감쇠 제어 변수(DSi)를 결정하고, 관절 연결된 붐(32)을 감쇠하기 위해 상기 감쇠 제어 변수는 붐 받침대(30)와 관련된 구동 유닛(26)의 적어도 하나의 작동 요소(90)를 제어하기 위한 위치설정 제어 변수(SD90)에 입력되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터. - 제15항 또는 제16항에 있어서, 수직축(18)과 관련된 구동 유닛(26)에 의해 발생된 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi)를 계산하기 위한 장치(176)를 포함하고,
상기 제어 장치(86)는 분배기 붐 수평 감쇠 루틴(1155)을 갖는 제어기 조립체(89)를 포함하고,
분배기 붐 수평 감쇠 루틴은, 수직축(18)과 연결된 구동 유닛(26)에 의해 발생되고 결정된 실제 하중(Fi) 또는 수직축(18)과 연결된 구동 유닛(26)에 의해 발생되고 결정된 실제 토크(Mi) 및 붐 암 위치의 결정된 수평 속도(v┴) 및 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 결정된 관절 연결 각도(εi)를 제공받고,
상기 분배기 붐 수평 감쇠 루틴(1155)은:
제공된 실제 하중(Fi) 또는 제공된 실제 토크(Mi) 및 제공된 조인트의 관절 연결 각도(εi)와 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수를 기초하여 붐에 작용하는 수평 하중(F┴)을 결정하고,
붐 암 위치상에 작용하는 수평 하중(F┴)을 붐 암 위치(64)에 대한 목표 수평 속도(v┴Target)로 변환하며,
붐 암 위치(64)의 목표 수평 속도(v┴Target) 및 붐 암 위치(64)에 대해 결정된 수평 속도(v┴)에 기초하여 수평 비교 값(Δv┴)이 결정되고,
조인트의 제공된 관절 연결 각도(εi) 및 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수를 기초하여 역변환에 의해 수평 비교 값(Δv┴)을 수직축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 역변환 각속도(ε'18Inv)로 변환시키며,
분배기 붐 수평 감쇠 루틴(1155)은 분배기 붐 제어 루틴(1156)을 포함하고 상기 분배기 붐 제어 루틴은 역변환에 의해 구해진 수직축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 역변환 각속도(ε'18Inv)를 붐 제어 루틴에 제공된 관절 연결 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 실제 각속도(ε'i)와 비교하고, 상기 비교를 기초하여 수직축(18)과 관련된 구동 유닛(26)에 대한 위치설정 제어 변수(SD90)을 결정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터. - 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 붐 암 위치가 관절 연결식 붐(32)의 붐 팁(64)인 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 상에서 붐 암 위치(64)의 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110)는, 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 상에 배열된 속도 센서 및/또는 가속도 센서(106', 112') 및/또는 수직축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 회전 각도를 감지하는 각도 센서(129)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터.
- 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터의 관절 연결식 붐(32)의 기계적 진동을 감쇠하기 위한 방법으로서,
상기 대형 매니풀레이터는, 붐 받침대(30)에 장착된 관절 연결식 붐(32)을 포함하고, 상기 관절 연결식 붐은 관절 연결식으로 서로 연결되고 붐 팁(64)을 가진 다중 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 및 붐 받침대(30) 또는 인접한 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)에 대해 서로 평행하고 수평인 각각의 관절 연결축 주위에서 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)을 피봇 회전하기 위한 다중 조인트(34, 36, 38, 40, 42)을 포함하며,
상기 대형 매니풀레이터는 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 각각 연결된 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)을 위한 구동 유닛 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)를 이용하여 관절 연결식 붐(32)의 운동을 제어하기 위한 제어 장치(86)를 포함하는 방법에 있어서,
붐 암 위치(64)의 수직 속도(v||)는 관절 연결식 붐(32)과 평행한 평면 및 프레임(16)을 기준으로 하는 좌표계(104) 내에서 결정되고,
관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도가 결정되며,
구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)에 대한 위치설정 제어 변수(SDi)가 발생되고, 상기 위치설정 제어 변수는 붐암 위치의 수직 속도(v||)를 결정하기 위한 장치(102)를 통해 결정되는 수직 속도(v||), 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도를 결정하기 위한 장치(116)에 의해 결정된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi) 및 붐 작업자에 의해 작동될 수 있는 제어기(87)에 의해 발생되고 분배기 붐(20)을 조정하기 위한 제어 신호(S)에 의존하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제21항에 있어서,
(i) 붐 암 위치(64)에 대해 결정된 수직 속도(v||)를 기초하여 감쇠 하중(FD||)이 결정되고;
(ii) 상기 감쇠 하중(FD||)이 개별 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 관련된 구성 요소 감쇠 하중으로 분할되며;
(iii) 관절 연결된 붐(32)을 감쇠하기 위한 구동 유닛 작동 요소(92, 94, 96, 98, 100)를 제어하기 감쇠 제어 변수(DSi)가 구성요소 감쇠 하중 및 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 관련된 구동 유닛(26, 68, 78, 80, 82, 84)에 대해 결정된 관절 연결 각도(εi)를 기초하고 붐 암(44,46,48,50,52)을 감쇠하기 위한 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수를 기초하여 제공되고, 상기 감쇠 제어 변수는 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)에 대한 위치설정 제어 변수(SDi)로 입력되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제21항에 있어서,
구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)에 의해 발생되는 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi)가 결정되고,
붐 암 위치(64)에 작용하는 수직 하중(F||)이 결정된 실제 하중(Fi) 또는 실제 토크(Mi), 조인트에 대해 결정된 관절 연결 각도(εi) 및 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수에 기초하여 결정되며,
붐 암 위치(64)의 수직 속도(v||)가 적어도 하나의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 상에 결정되고,
붐 암 위치(64)에 작용하는 수직 하중(F||)이 붐 암 위치(64)에 대한 목표 수직 속도(v||target)로 변환되며,
붐 암 위치(64)에 대한 목표 수직 속도(v||target) 및 붐 암 위치(64)에 대해 결정된 수직 속도(v||)를 기초하여 수직 비교 값(Δv||)이 결정되며,
조인트의 제공된 조인트 각도(εi) 및 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수를 기초로 하는 역변환을 통해 수직 비교 값(Δv||)이 관절 연결된 조인트(34, 36, 38, 40, 42)에 대한 역변환 각속도(ε'Inv)로 변환되고,
역변환에 의해 구해진 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 역변환 각속도(ε'Inv)가 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 실제 각속도(ε'i)와 비교되고 상기 비교를 기초하여 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)의 작동 요소(90, 92, 94, 96, 98, 100)에 대한 위치설정 제어 변수(SDi)를 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제22항 또는 제23항에 있어서, 붐 팁의 수직 속도(v||)가 붐 암 위치의 수직 속도(v||)인 것을 특징으로 하는 방법.
- 콘크리트 펌프용 대형 매니풀레이터 내에서 관절 연결식 붐(32)의 기계적 진동을 감쇠하기 위한 방법으로서,
상기 대형 매니풀레이터는 프레임(16)에 배열되고 프레임(16)에서 수직축(18) 주위에서 회전 가능한 붐 받침대(30)를 포함하고,
붐 받침대(30) 상에 장착되고 관절 연결식으로 서로 연결된 복수의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)으로 구성되며 붐 받침대(30) 또는 인접한 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)에 대해 각각의 서로 평행하고 수평인 관절 연결축 주위에서 붐 암(44, 46, 48, 50, 52)을 피봇 회전시키기 위한 복수의 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42) 및 붐 팁(64)을 가지는 관절 연결식 붐(32)을 가진 분배기 붐(20)을 포함하고,
수직축(18)과 관련된 구동 유닛(26)의 작동 요소(90,92,94,96,98,100)를 이용하여 수직축(18) 주위에서 관절 연결된 붐(32)의 운동을 제어하기 위한 제어 장치(86)를 포함하는 방법에 있어서,
붐 암 위치의 수평 속도(v┴)는 수직축(18)에 수직인 평면과 프레임(16)을 기준으로 하는 좌표계(104) 내에서 결정되고,
관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도가 결정되며,
붐 받침대(30)와 연결된 구동 유닛(26)의 적어도 하나의 작동 요소(90)에 대한 위치설정 제어 변수(SD90)를 제공하여 관절 연결식 붐(32)의 운동이 제어되고, 상기 위치설정 제어 변수는 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)를 결정하기 위한 장치(110)에 의해 결정된 붐 암 위치의 수평 속도(v┴) 및 수직축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 회전 각도(ε18)를 결정하기 위한 장치(128) 및 붐 작업자에 의해 작동될 수 있는 제어기(87)에 의해 발생되고 분배기 붐(20)을 조정하기 위한 제어 신호(S)에 의존하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제25항에 있어서,
(i) 결정된 수평 속도(v┴)를 기초하여 감쇠 하중(FD┴)을 결정되고,
(ii) 관절 연결된 붐(32)을 감쇠하기 위해 상기 감쇠 하중(FD ┴)에 기초하고 관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)와 관련된 구동 유닛(68, 78, 80, 82, 84)에 대해 결정된 조인트 각도(εi)에 기초하며 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수에 기초하여 감쇠 제어 변수(DSi)가 결정되고,
상기 감쇠 제어 변수는 붐 받침대(30)과 관련된 구동 유닛(26)의 적어도 하나의 작동 요소(90)에 대한 위치설정 제어 변수(SD90)에 입력되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제25항에 있어서,
수직축(18)과 연결된 구동 유닛(26)에 의해 발생되는 실제 하중(Fi) 또는 수직축(18)과 연결된 구동 유닛(26)에 의해 발생되는 실제 토크(Mi)가 결정되고
적어도 한 개의 붐 암(44, 46, 48, 50, 52) 상에서 붐 암 위치(64)의 수평 속도(v┴)가 결정되며,
관절 연결식 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 관절 연결 각도(εi) 및 수직축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 회전 각도(εi)가 결정되고,
붐 암 위치(64) 상에 작용하는 수평 하중(F┴)이 실제 하중(Fi) 또는 제공된 실제 토크(Mi) 및 제공된 조인트의 관절 연결 각도(εi)와 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수를 기초하여 결정되며,
붐 암 위치(64) 상에 작용하는 수평 하중(F┴)이 붐 암 위치(64)에 대한 목표 수평 속도(v┴Target)로 변환되고,
붐 암 위치(64)에 대한 목표 수평 속도(v┴Target) 및 붐 암 위치(64)에 대해 결정된 수평 속도(v┴)에 기초하여 수평 비교 값(Δv┴)이 결정되고,
조인트의 제공된 관절 연결 각도(εi) 및 분배기 붐(20)의 알려진 물리적 변수를 기초하여 역변환에 의해 수평 비교 값(Δv┴)이 수직축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 역변환 각속도(ε'18Inv)로 변환되며,
역변환에 의해 구해진 수직축(18) 주위에서 붐 받침대(30)의 역변환 각속도(ε'18Inv)가 분배기 붐 제어 루틴에 공급된 관절 연결 조인트(34, 36, 38, 40, 42)의 실제 각속도(ε'i)와 비교되고, 상기 비교를 기초하여 수직축(30)과 관련된 구동 유닛(26)에 대한 위치설정 제어 변수(SD18)가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 붐 암 위치의 수평 속도(v┴)는 붐 팁(64)의 수평 속도(v┴)로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
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