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Die Erfindung betrifft eine Hubarbeitsbühne mit Hydraulik-
Steuerung sowie mit einem Ausleger bestehend aus zwei, eine
Z-Konfiguration bildenden Auslegerarmen, von denen der
Unterarm einen ersten Winkel (α) mit der Horizontalen und der
Oberarm einen zweiten Winkel (β) mit der Horizontalen
bildet.
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Aus der DE 38 07 966 C2 ist eine Arbeitsbühne bekannt, die
einen abwinkelbaren Mast aufweist, der auf einem Fahrgestell
angeordnet ist. Am Oberende des Mastes sitzt ein Gelenk, an
dem ein Ausleger neigungsverschwenkbar angebracht ist, der
aus zwei teleskopierbaren Abschnitten besteht. Am äußeren
Ende des Auslegers ist ein Arbeitskorb angehängt. Die
Aufrichtung des Auslegers erfolgt mit einem Hydraulikzylinder
über eine hydraulische Steuerung. Mit dem Hydraulikzylinder
ist ein Fühler mit Prozessor verbunden, der die Bewegungen
des Auslegers ständig prüft. Kommt es zu Überlastungen, läßt
der Prozessor nur noch lastverkleinernde Bewegungen zu oder
schaltet den Bewegungsablauf völlig ab.
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Nachteilig ist bei der bekannten Hubarbeitsbühne, daß bei
einer elektronischen Überlastbegrenzung Prozessoren und
Sensoren vorgesehen sind, die die Bewegungsänderungen erfassen
und weitergeben. Ein weiterer Nachteil ist, daß die
elektronische Lösung relativ empfindlich ist und den rauhen
Einsatzbedingungen der Arbeitsbühnen nicht immer ohne Schaden
standhalten kann. Fällt allerdings die Reichweitenbegrenzung
aus, ist die Hubsicherheit der Arbeitsbühne nicht mehr
gewährleistet.
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Aus der DE 199 39 496 A1 (= EP 10 81 089 A1) ist ein
Verfahren zur automatischen Reichweitenbegrenzung von
Hubarbeitsbühnen bekannt, bei dem Daten bezüglich der Einzelmassen und
der entsprechenden Schwerpunkte von Einzelelementen der
Arbeitsbühne und eines Fahrgestells der Hubarbeitsbühne
ermittelt werden und bei dem die Bewegungen der Hubarbeitsbühne
auf hubreduzierende Bewegungen am Ausleger bei Annäherung
des Wertes des Kippmoments an den Wert des Standmoments
automatisch beschränkt werden. Die Hubzylinderkraft wird mit
einem Sensor erfaßt. Die Bewegungen der Hubarbeitsbühne
erfolgen rechnergesteuert.
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Nachteilig hierbei ist, daß nicht nur die
Reichweitenbegrenzung, sondern auch die Steuerung der gesamten
Hubarbeitsbühne rechnergestützt erfolgt. Diese Lösung ist zwar
steuerungstechnisch komfortabel, ist jedoch auch relativ
empfindlich. Vor allem fällt bei einem Ausfall des Rechners nicht
nur die Reichweitenbegrenzung, sondern die Steuerung der
gesamten Arbeitsbühne aus.
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Es stellt sich die Aufgabe, eine Lösung für eine
Reichweitenbegrenzung anzugeben, die robust und kostengünstig ist,
sicher arbeitet und bei der die Möglichkeit einer
vorhandenen Hydraulik-Steuerung genutzt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß die Reichweitenbegrenzung voll hydraulisch
arbeiten kann und somit auf eine elektrische Abschaltung
verzichtet werden kann. Wird eine Endlage erreicht, wird der
kritische Belastungswinkel so groß, daß der verstellbare
Betätigungshebel eine Endlage erreicht und daß ein Wegeventil
betätigt wird und damit keine standmomentvergrößernden
Bewegungen mehr zugelassen werden.
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Je größer der Winkel α ist, desto näher befindet die
Hubbarbeitsbühne am Rande der Standsicherheit. Je kleiner der
Winkel β ist, desto näher befindet sich die Maschine am Rande
der Standsicherheit. Da der Oberarm im allgemeinen
teleskopierbar ist, wird der Winkel β schneller kritisch als der
Winkel α. Es wird daher ein Zwischenglied vorgesehen, das
mit einer Abschalteinrichtung versehen ist, die je nach
Winkelkombination f (α, β) von Ober- und Unterarm eine
Abschaltung des Lastmoment vergrößernden Bewegungen bewirkt.
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Das Weiterheben des Unterarms über den kritischen
Belastungswinkel kann durch eine Unterarm-Lasthalteeinrichtung
der Hydraulik-Steuerung verhindert werden. Desgleichen kann
das Weiterheben des Oberarms über den kritischen
Belastungswinkel durch eine Oberarm-Lasthalteeinrichtung verhindert
werden. Hierdurch wird gezielt an den Teilen des
Auslegerarms eingegriffen, die für die Überschreitung der
kritischen Belastungswinkel verantwortlich zeichnen.
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Untersuchungen haben ergeben, daß ein Unterarmwinkel
zwischen 45 und 90° und ein Oberarmwinkel zwischen 0 und 45° zu
einer kritischen Belastung führen können.
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Ein weiterer Vorteil ist, daß die elektronische
Begrenzungseinheit durch ein einfaches zwangsbetätigtes Einwegeventil
einer Belastungswinkeleinheit ersetzt werden kann. Das
Einwegeventil wird Teil der Hydraulik-Steuerung und kann mit
dieser im gleichen Arbeitsgang installiert werden. Außerdem
ist das die Begrenzungseinheit realisierende Einwegeventil
gemeinsam mit der gesamten Hydraulik-Steuerung zu warten und
zu inspizieren. Hierdurch reduzieren sich die Fertigungs-
und Wartungskosten ganz wesentlich. Darüber hinaus ist ein
hydraulisches Einwegeventil wesentlich unempfindlicher als
eine Prozessorsteuerung gegen größere mechanische und
sonstige Einflüsse wie Schmutz, Temperatur, Feuchtigkeit und
dergleichen.
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Die Auslegerarme und damit auch die Hydraulikzylinder-
Elemente können mehrteilig ausgebildet sein und sind mit der
Belastungseinheit entsprechend verbunden. Hierdurch wird
gewährleistet, daß sich die einzelnen Teile der Auslegerarme
nur soweit bewegen, daß sie die kritischen Belastungswinkel
α und β nicht überschreiten. Besteht der Auslegerarm aus
einem Unter- und einem Oberarm, wird der ihnen zugeordnete
Unterarm- und Oberarm-Hydraulikzylinder jeweils durch eine
Unterarm- und eine Oberarm-Lasthalteeinrichtung angesteuert,
die beide mit der Belastungswinkeleinheit verbunden sind.
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Eine Winkelübertragungseinheit kann den Unterarmwinkel α und
den Oberarmwinkel β aufnehmen. Aus beiden Winkel kann eine
kritische Belastung als Funktion der beiden Winkel
entsprechend den baulichen Gegebenheiten der Hubarbeitsbühne
ermittelt werden. Bei Erreichen einer kritischen Grenze wird der
Betätigungshebel des Einwegeventils betätigt, welches die
Unterarm- und die Oberarm-Lasthalteeinrichtung des Unterarm-
Hydraulikzylinders und des Oberarm-Hydraulikzylinders
vor Bewegungen bewahren, die zu einem kritischen
Belastungswinkel der Arme und damit zum Kippen der Hubarbeitsbühne
führen.
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Die Winkelübertragungseinheit kann als Gestänge, hydraulisch
oder als Gestänge mit wenigstens einem Hydraulikelement
ausgebildet sein. Welche Ausbildungsform verwendet wird, hängt
von den jeweiligen konkreten Einsatzbedingungen und den
Kundenwünschen ab.
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Der teleskopierbare Oberarm kann wenigstens ein
Teleskopstangenelement aufweisen, das mit einem Teleskopier-
Hydraulikzylinder zwischen einer Minimallänge und der
Maximallänge teleskopierbar ist. Der
Teleskopier-Hydraulikzylinder kann mit einer Teleskopier-Lasthalteeinrichtung
verbunden sein. Die Teleskopier-Lasthalteeinrichtung kann zwei
weitere parallel zueinander angeordnete Senkbremsventile
aufweisen, von denen das eine mit der einen und das andere
mit der anderen Kammer des Teleskopier-Hydraulikzylinders
verbunden ist, wobei die beiden weiteren Senkbremsventile
direkt untereinander verbunden sind. Hierdurch entsteht eine
Kreuzschaltung, durch die es möglich ist, die
Teleskopierelemente gezielt ein- bzw. auszuführen.
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Die Unterarm-Lasthalteeinrichtung kann am
Unterarm-Betätigungselement, die Oberarm-Lasthalteeinrichtung am Oberarm-
Betätigungselement, die Teleskopier-Lasthalteeinrichtung am
Teleskopier-Hydraulikzylinder und die Basiseinheit am
Untergestell angeordnet sein. Hierdurch wird gewährleistet, daß
die steuerungsentscheidenden Teile der Hydraulik-Steuerung
dort positioniert sind, wo die Arbeitsbewegungen
durchgeführt werden. Vorzugsweise erfolgt eine Zusammenfassung der
wesentlichen Teile in einem Zwischenglied zwischen Ober- und
Unterarm.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen:
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Fig. 1 eine Hubarbeitsbühne mit einem Ausleger in einer
schematisch dargestellten Seitenansicht und
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Fig. 2 einen Hydraulikschaltplan mit einer hydraulischen
Reichweitenbegrenzungseinheit für eine
Hubarbeitsbühne gemäß Fig. 1.
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In Fig. 1 ist schematisch eine fahrbare Hubarbeitsbühne 100
dargestellt, die mit einem Fahrgestell 6, das als
Kettenfahrzeug mit einer Ketteneinheit 7 ausgerüstet ist, bewegbar
ist. Auf dem Fahrgestell 6 befindet sich ein Drehteller 5,
der sich um eine senkrecht stehende Drehachse 5 im Drehpunkt
D dreht. Über eine Stabilisierungseinheit 30, die am
Fahrgestell 6 angreift, wird die Hubarbeitsbühne stabilisiert und
an einem Ort fixiert.
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Auf dem Drehteller 5 ist ein Basiselement 8 eines Z-artig
konfigurierten Auslegers 200 angeordnet. Mit einem Ende des
Basiselements 8 ist ein Unterarm 1 gelenkig verbunden. Der
Unterarm 1 kann mit Hilfe eines Unterarm-Hydraulikzylinders
A1 um einen Unterarmwinkel α vom Basiselement 8, d. h.
relativ zur Horizontalen, abgespreizt werden.
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Am anderen Ende des Unterarmes 1 ist gelenkig über ein
Zwischenglied 12 ein Oberarm 2 angeordnet. Zwischen dem
Zwischenglied 12 und dem Oberarm 2 ist ein
Oberarm-Hydraulikzylinder A2 angeordnet, durch den der Oberarm 2 gegenüber
der Horizontalen in einem Oberarmwinkel β verstellbar ist.
Der Oberarm 2 weist mehrere Teleskopierelemente 3 auf, die
ineinander verschiebbar sind, so daß mit Hilfe eines
Teleskopier-Hydraulikzylindern A3 verschiedene Längen des
Oberarms 2 einstellbar sind. Eine Teleskoplänge kann je nach
Anzahl der Teleskopierelemente 3 von einer Minimallänge Lo bis
zu einer Maximallänge Lmax eingestellt werden.
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Am Ende des letzten Teleskopstangenelements 3 ist ein
Arbeitskorb 4 angeordnet, der beispielsweise eine Nutzlast von
200 kN tragen kann.
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In Fig. 2 ist schematisch ein Hydraulik-Plan für die
Hubarbeitsbühne 100 gemäß Fig. 1 gezeigt, die zur
Betriebsteuerung des vorbeschriebenen Fahrzeugs dient.
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Die Unterarm- und die Oberarm-Lasthalteeinrichtung A10 bzw.
A20 weisen zwei parallel zueinander angeordnete
Senkbremsventile auf; die Lasthalteeinrichtungen, die mehrere an sich
bekannte Elemente umfassen, sind in der Fig. 2 jeweils mit
unterbrochenen Linien umrandet. Die Ventile beaufschlagen
jeweils die Kammern des Unter- und
Oberarm-Hydraulikzylinders A1 bzw. A2. Die Einzelheiten der Funktion erschließen
sich dem Fachmann aus den in der Fig. 2 verwendeten
Symbolen.
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Dem Unterarm-Hydraulikzylinder A1 ist eine Unterarm-
Lasthalteeinrichtung A10, dem Oberarm-Hydraulikzylinder A2
eine Oberarm-Lasthalteeinrichtung A20 und dem Teleskopier-
Hydraulikzylinder A3 eine Teleskopier-Lasthalteeinrichtung
A30 zugeordnet. Die Lasthalteeinrichtungen A10, A20 und A30
sind in unmittelbarer Nähe der Hydraulikzylinder angeordnet,
damit lange Leitungswege vermieden werden. Vorzugsweise sind
letztere in das Zwischenglied 12 zwischen Oberarm und
Unterarm eingebaut.
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Über flexible Leitungen Z23, Z24, Z25, Z26, Z27, Z28, Z30
und Z32 sind die Lasthalteeinrichtungen A10, A20 und A30 mit
einer Hydrauliksteuerungs-Basiseinheit B10 verbunden, die
mit dem Fahrgestell verbunden ist.
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Wird Hydrauliköl in die Bodenseite des Zylinders A1
gedrückt, hebt sich der Unterarm an. Wird Hydrauliköl in die
Stangenseite des Zylinders A2 gedrückt, wird der Oberarm
gesenkt. Dieses sind die Lastmoment vergrößernden Bewegungen,
die hydraulisch abgeschaltet werden können. Diese Bewegungen
werden verhindert, wenn V27 betätigt wird. Es wird eine
Tankverbindung geschaffen, durch die das Hydrauliköl nicht
mehr in die entsprechenden Seiten der Zylinder einfließen
kann. Weiterhin kann durch diese Tankverbindung die entgegen
gerichtete Seite nicht mehr entsperrt werden.
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Die drei Lasthalteeinrichtungen A10, A20 und A30 bestehen im
wesentlichen aus zwei parallel zueinander liegenden
Senkbremsventilen, die jeweils paarig angeordnet sind (V13, V17
bzw. V20 und V24 bzw. V29 und V33), wie dies aus der Fig.
2 hervorgeht.
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Das Teilventil V13 liegt in der Anschlußleitung zwischen der
linken Kammer des Unterarm-Hydraulikzylinders A1 und einem
hydraulischen Proportional-Wegeventil der Basiseinheit B10.
Das Teilventil V17 liegt in der Anschlußleitung zwischen der
rechten Kammer des Unterarm-Hydraulikzylinders A1 und dem
bereits genannten hydraulischen Proportional-Wegeventil V14.
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Beide Ventile V13, V17 umfassen ein direkt gesteuertes
Drucksteuerventil V131, V171, zwischen denen am ersten und
zweiten Eingang ein Rückschlagventil V132 bzw. V172
angeordnet ist.
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Die Symbole 1, 2, 3 für V13, V17, V20 und weitere Ventile
sind Standardsymbole für Ventile, deren Funktion es ist,
Lasten kontrolliert senken zu können. Die Ventile haben
jeweils drei Anschlüsse 1, 2, 3. Auf Anschluß 1 steht der
Öldruck, der durch die Last erzeugt wird. Anschluß 2 wird für
den Zu- und Ablauf verwendet. Anschluß 3 ist der
Aufsteueranschluß für das kontrollierte Senken der Last.
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Der dritte Eingang des Drucksteuerventils V131 ist direkt
mit der Ausgangsleitung 2 des Rückstromventils V11
verbunden. Der Ausgang 2 des Drucksteuerventils V171 ist dagegen
ein Rückschlagventil V18 mit ersten und zweiten Eingang
vorgeschaltet. Ein dritter Eingang des Rückschlagventils V18
ist direkt auf die Ausgangsleitung 3 des Drucksteuerventils
V131 geführt, während die an dem Eingang 2 anliegende
Leitung mit der Eingangsleitung 3 des Drucksteuerventils V131
verbunden ist.
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In ähnlicher Art und Weise ist die
Oberarm-Lasthalteeinrichtung A20 aufgebaut. Hier liegt das Teilventil V20 an der
linken Kammer des Oberarm-Hydraulikzylinders A2 und das
Teilventil V24 an der rechten Kammer des Oberarm-
Hydraulikzylinders A2 an.
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Von der linken Kammer des Hydraulikzylinders A2 führt eine
direkte Leitung zum Eingang 1 eines direkt gesteuerten
Drucksteuerventils V201. Der Eingang 2 führt über einen
Eingang 1 eines Rückschlagventils V21 und dann zu einem
hydraulischen Proportional-Wegeventil V22 der Basiseinheit B10.
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Zwischen dem Eingang 1 und dem Eingang 2 des
Druckbetätigungsventils V201 ist ein Rückschlagbegrenzungsventil V202
angeordnet.
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Von der rechten Kammer des Hydraulikzylinders A2 führt eine
Leitung zum Eingang 1 eines direkt gesteuerten
Drucksteuerventils V24. Dessen Eingang ist ebenfalls mit dem
hydraulischen Proportional-Wegeventil V22 verbunden. Zwischen dem
ersten und dem zweiten Eingang ist ein Rückschlagventil V242
angeordnet.
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Die Eingang 3 des Drucksteuerventils V201 ist mit dem
Eingang 2 des Drucksteuerventils V241 verbunden. Der Eingang 3
des Drucksteuerventils V241 mit dem Eingang 2 des
entsperrbaren Rückschlagventils V21 verbunden, das wiederum mit dem
Ausgang 2 des Ventils V201 verbunden ist.
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Diese Elemente sind an sich bekannt. Ein Einwegeventil V27
mit einem Betätigungshebel V271 ist sowohl mit Unterarm-
Lasthalteeinrichtung A10 als auch mit der Oberarm-
Lasthalteeinrichtung A20 über Leitungen verbunden. Der
Betätigungshebel V271 ist mechanisch verstellbar, nämlich
vertikal auf- und abschwenkbar, wobei die
Winkelarmübertragungseinheit ME die Winkelstellungen des Unterarmwinkels α und
des Oberarmwinkels β erfaßt. Das heißt, das in Abhängigkeit
von einer mathematischen Funktion der beiden Winkel α und β
ein Hebel betätigbar ist, der die Hydrauliksteuerung anhält
oder nur noch lastmomentverkleinernde Bewegungen der
Auslegerarme zuläßt. Es kann sowohl eine Summation als auch eine
andere mathematische Funktion, die die Verstellung der
Winkel α und β berücksichtigen, erfaßt werden.
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Das zwangsbetätigte Einwegeventil V27 ist über ein
Rückschlagventil V25 mit dem Eingang 2 des Drucksteuerventils
V241 und über ein Rückschlagventil V11 mit dem Eingang 2 des
Drucksteuerventils V11 verbunden.
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Bei der Teleskopier-Lasthalteeinrichtung A3 ist dessen
Senkbremsventil V29 mit der linken Kammer des Teleskopier-
Hydraulikzylinders A3 und die rechte Kammer des
Hydraulikzylinders A3 mit dessen Teilventil V33 verbunden, die beide
auf ein hydraulisches Proportional-Wegeventil V30 der
Basiseinheit B10 geführt sind.
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Insgesamt sind vier Hydraulik-Hauptleitungen H1. . ., H4
vorgesehen. Die Hydraulik-Tankleitung H1 ist auf das
zwangsbetätigte Einwegeventil geführt.
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Die übrigen Hydraulik-Hauptleitungen H2 bis H4 befinden sich
in der Basiseinheit B1.
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Die Hydraulik-Hauptleitung 42 führt über jeweils zwei
Rückschlagventile V12, V15 zu den Anschlußleitungen der beiden
Senkbremsventile V13, V17 zu dem hydraulischen Proportional-
Wegeventil V14, mit zwei Rückschlagventilen V19, V23 über
die Leitungen der Teilventile V20, V24 zum Proportional-
Wegeventil V22 und durch zwei Rückschlagventile V29, V31
über die Anschlußleitungen der Teilventile V29, V33 zum
hydraulischen Proportional-Wegeventil V30.
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Alle drei Proportinal-Wegeventile V14, V22 und V30 sind
außerdem mit der Hydraulik-Hauptleitung H3 verbunden. Zwischen
der Haupthydraulikleitung ist ein direkt gesteuertes
Druckbegrenzungsventil V16 und ein Druckregelventil V28
angeordnet. Zwischen beiden Ventilen ist eine Verbindung zum
Proportional-Wegeventil V22 zur Hydraulik-Tankleitung H4
geführt. Das direkt gesteuerte Drucksteuerventil V28 ist
darüber hinaus nochmals mit der Hydrauliksteuerleitung H2
verbunden.
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An die Hydraulikhauptleitung H3 ist ein Hydraulik-Manometer
Z22 angeschlossen. Von der Hydraulikdruckleitung H3 führt
eine Verbindung über eine Hydraulik-Pumpeneinheit P4 zu der
Hydrauliktankleitung H4. Die Hydraulik-Pumpeneinheit und die
Funktionsweise der Hydraulikschaltung, insbesondere der
Reichweitenbegrenzungseinheit, seien anhand der Fig. 1 und 2
erläutert.
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Durch eine Beaufschlagung der rechten und linken Kammer der
Unterarm- und Oberarm-Hydraulikzylinder A1 und A2 werden
der Unterarm 1 um den Unterarmwinkel α und der Oberarm 2 um
den Oberarmwinkel β verändert. Die
Winkelarmübertragungseinheit ME erfaßt die jeweiligen Stellungen der beiden Winkel α
und β und stellt hierdurch einen Belastungswinkel fest, der
zwischen der Senkrechten S und dem Ende des Arbeitskorbes 4
entsteht. Erreicht der Unterarmwinkel α einen Wert oberhalb
80° und der Oberarmwinkel β einen Wert unterhalb 45°,
entsteht ein kritischer Belastungswinkel, den die
Winkelübertragungseinheit ME erfaßt.
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Ist ein kritischer Belastungswinkel erfaßt worden, betätigt
die Winkelübertragungseinheit ME den Betätigungsarm V271 des
Einwegventils V27. Hierdurch wird über die
Rückschlagventile V11 und V25 die linke Kammer des Hydraulikelements A2
und die rechte Kammer des Hydraulikelements A2 so
beaufschlagt, daß sich der Kolben in Richtung dieser Kammer nicht
mehr weiterbewegen kann. Dadurch wird verhindert, daß der
Unter- bzw. der Oberarm 1, 2 Bewegungen fortführen, die zu
einem kritischen Belastungsmoment und damit zu einem
möglichen Umkippen der Hubarbeitsbühne führen. Eine Betätigung
der Kolben der beiden Hydraulikzylinder A1, A2 in die
andere Richtung hingegen ist möglich, so daß die kritische
Situation schnell und sicher behoben werden kann.
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Von besonderem Vorteil ist, daß durch den Einsatz des
zwangbetätigten Einwegeventils als Reichweitenbegrenzungseinheit
eine Lösung gefunden wird, die einfach und vor allen Dingen
robust ist. Darüber hinaus ist sie kosten- und
wartungsfreundlich.