DE102013206574A1

DE102013206574A1 - Drehvorrichtung

Info

Publication number: DE102013206574A1
Application number: DE102013206574.4A
Authority: DE
Inventors: Günther Holp
Original assignee: HOLP GmbH
Current assignee: HOLP GmbH
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2014-10-16
Also published as: WO2014166855A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehvorrichtung zur Drehpositionierung einer Arbeitseinheit an einer Maschine oder Anlage mit einem eine schraubenförmige Schnecke (24) und ein damit kämmendes Schneckenrad (26) umfassenden Schneckengetriebe (12) und einem einen an der Schnecke (24) angreifenden, eine Steuerschaltung (16) umfassenden hydraulischen Drehantrieb (14). Zur Drehzahl- und Drehmomentanpassung wird vorgeschlagen, dass der Drehantrieb (14) zwei jeweils an einem Wellenende (34) der Schnecke (24) angebrachte Hydromotore (30, 32) aufweist, wobei der zweite Hydromotor (32) mittels der Steuerschaltung (16) für einen gemeinsamen Arbeitsbetrieb zu dem ersten Hydromotor (30) zuschaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehvorrichtung zur Drehpositionierung einer Arbeitseinheit an einer Maschine oder Anlage, insbesondere eines Anbaugeräts an einem Baggerausleger, mit einem eine schraubenförmige Schnecke und ein damit kämmendes Schneckenrad umfassenden Schneckengetriebe und einem einen an der Schnecke angreifenden, eine Steuerschaltung umfassenden hydraulischen Drehantrieb.
Eine solche Drehvorrichtungen zum Anbau beispielsweise an einem Baggerstiel ist aus der WO2011/128427 bekannt. Dort ist lediglich offenbart, dass die Schnecke einseitig mittels Motor angetrieben ist. Die Druckschrift befasst sich im Übrigen mit der Drehdurchführung einer Hydraulikverbindung durch das Schneckengetriebe.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zu verbessern und dabei so zu gestalten, dass ein variabler Einsatz bei kompaktem Aufbau möglich ist und an die Arbeitssituation angepasste Drehmomente und -geschwindigkeiten ohne besonderen Handhabungsaufwand zur Verfügung gestellt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, einen zweimotorigen Schneckentrieb zu steuern. Demzufolge wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Drehantrieb zwei jeweils an einem Wellenende der Schnecke angebrachte Hydromotore aufweist, wobei der zweite Hydromotor mittels der Steuerschaltung für einen gemeinsamen Arbeitsbetrieb zu dem ersten Hydromotor zuschaltbar ist. Auf diese Weise kann der erste Hydromotor im Einzelbetrieb oder zusammen mit dem zweiten Hydromotor im Doppelbetrieb arbeiten, so dass situationsabhängig die erforderliche Drehzahl bzw. das erforderliche Drehmoment bereitstellbar ist, um das Anfahren einer gewünschten Drehposition zu ermöglichen. Dies ist insbesondere bei begrenztem Volumenstrom der Hydraulikversorgung von besonderem Vorteil.
Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass die Hydromotore an ihrer Abtriebswelle vorzugsweise über eine formschlüssige Wellenverbindung permanent mit dem jeweiligen Wellenende der Schnecke in Eingriff stehen. Auf diese Weise lässt sich ein kombinierter zweimotoriger Antriebsstrang mit starrer Kopplung in besonders kompakter Bauform realisieren.
Je nach gewünschtem Einsatzzweck kann das Schluckvolumen der Hydromotore gleich oder voneinander verschieden sein.
Vorteilhafterweise ist in einer Grundstellung der Steuerschaltung der erste Hydromotor mit Hydraulikflüssigkeit versorgt, während der zweite Hydromotor zwangsgekoppelt im Leerlauf mitdreht, so dass eine hohe Drehgeschwindigkeit ohne besondere Verluste möglich ist. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn in einer Laststellung der Steuerschaltung beide Hydromotoren in Parallelschaltung mit Hydraulikflüssigkeit versorgt sind, so dass ein erhöhtes Drehmoment zur Verfügung steht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Steuerschaltung ein Umschaltventil für die Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit und Drehrichtungsumkehr der Hydromotore durch Änderung der Durchströmungsrichtung aufweist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der zweite Hydromotor durch ein Wegeventil der Steuerschaltung zwischen einem mit Hydraulikflüssigkeit versorgten Arbeitsbetrieb und einem Leerlaufbetrieb umschaltbar ist, wobei im Leerlaufbetrieb die Hydraulikanschlüsse des zweiten Hydromotors für einen drucklosen Umlauf der Hydraulikflüssigkeit miteinander verbunden sind. Damit lässt sich eine Umsteuerung ohne besonderen Schaltaufwand verwirklichen.
Für eine automatische Ansteuerung ist es vorteilhaft, wenn die Steuerschaltung eine Druckschaltstufe aufweist, die bei Überschreiten einer einstellbaren oder fest vorgegebenen Druckschwelle in einem Versorgungskreis des ersten Hydromotors den zweiten Hydromotor parallel zuschaltet.
Die Drucksteuerung lässt sich vorteilhaft dadurch realisieren, dass die Steuerschaltung ein mit den Hydraulikanschlüssen des ersten Hydromotors verbundenes Wechselventil zur Druckerfassung aufweist. Damit ist insbesondere eine Erfassung des Vorlaufdrucks für Steuerzwecke unabhängig von der Drehrichtung möglich.
Für eine weitere Einsatzverbesserung ist es von Vorteil, wenn die Steuerschaltung eine manuelle Schaltstufe zur wahlweisen Zuschaltung des zweiten Hydromotors aufweist.
Zur weiteren Optimierung der Einsatzmöglichkeiten ist es vorteilhaft, wenn die Hydromotore in beide Drehrichtungen gleichsinnig drehbar angeordnet sind, wobei die Steuerschaltung zur Drehrichtungsumkehr die Durchströmungsrichtung der Hydromotore umkehrt.
Im Sinne einer robusten und kompakten Bauform ist es auch vorteilhaft, wenn die Hydromotore als Gerotormotor ausgeführt sind.
Um variable Einsatzmöglichkeiten zu schaffen, ist ein mit dem Schneckenrad drehfest verbundenen Wechseladapter zur Ankopplung verschiedener Anbaugeräte vorteilhaft. Günstig ist es auch, wenn eine mit einem Getriebegehäuse des Schneckengetriebes drehfest verbundene Kopplungseinheit zur Anbindung an einem Baggerausleger vorgesehen ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1 eine Drehvorrichtung mit Kopplungseinrichtung zur drehbaren Kopplung eines Anbaugeräts mit einer Baumaschine in perspektivischer Ansicht;
2 einen Schneckentrieb der Drehvorrichtung in teilweise aufgebrochener perspektivischer Ansicht;
3 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den Schneckentrieb der Drehvorrichtung;
4 eine Explosionsdarstellung eines Drehantriebs und einer Schnecke des Schneckentriebs;
5 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung der Drehvorrichtung;
6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung der Drehvorrichtung.
Die in 1 dargestellte Drehvorrichtung 10 umfasst einen Schneckentrieb 12, einen hydraulischen Drehantrieb 14 mit Steuerschaltung 16, eine durch den Schneckentrieb 12 durchgreifende Drehdurchführung 18 für Hydraulikleitungen, einen Schnellwechseladapter 20 zur Aufnahme eines nicht gezeigten Arbeits- bzw. Anbaugeräts wie Löffel oder Greifer und eine Kopplungseinheit 22 zur Anbindung an die Schwenkkinematik eines nicht gezeigten Baggerauslegers. Weitere Einsatzmöglichkeiten gehen aus der Druckschrift WO2011/128427 hervor, auf die in diesem Zusammenhang Bezug genommen wird. Damit ist es möglich, das nach Bedarf eingewechselte Arbeitsgerät in beide Drehrichtungen des Schneckentriebs 12 beliebig zu rotieren und dabei gleichzeitig mit Hydraulikflüssigkeit bzw. Drucköl zu versorgen.
Wie aus 2 und 3 ersichtlich, weist das Schneckengetriebe bzw. der Schneckentrieb 12 eine schraubenförmige Schnecke 24 sowie ein damit in Zahneingriff stehendes Schneckenrad 26 und ein Getriebegehäuse 28 auf. Das Schneckenrad 26 ist um seine Zentralachse drehbar gelagert, während die Schnecke um 90° versetzt dazu um ihre Längsachse drehbar ist. Zu diesem Zweck weist der Drehantrieb 14 zwei Hydromotore 30, 32 auf, die jeweils auf einem der beiden Wellenenden 34 der Schnecke 24 drehfest angebracht sind. Die hohlen Wellenenden 34 stehen dabei über jeweils eine Lagerstelle 36 in dem Getriebegehäuse 28 stummelartig über.
Wie auch aus 4 zu ersehen, sind die Hydromotore 30, 32 an ihrer Abtriebswelle 38 über eine gezahnte Formschlussverbindung permanent mit dem zugeordneten Wellenende 34 der Schnecke 24 verdrehsicher verbunden. Die Hydromotore 30, 32 sind in an sich bekannter Weise als kompakter Gerotormotor (generated rotor) mit seitlichen Druckölanschlüssen 40, 42 ausgeführt. Solche auf einem Planeten-Prinzip aufgebraute Hydromotore geben ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen ab, wobei die Drehzahl auf dem zugeleiteten Druckölstrom beruht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Hydromotore 30, 32 untereinander baugleich und besitzen somit gleiches Schluckvolumen.
Um angepasst an den momentanen Einsatz des Arbeitsgeräts in beiden Drehrichtungen variable Drehmomente bzw. Rotationsgeschwindigkeiten zur Verfügung stellen zu können, ermöglicht die Steuerschaltung 16 eine wahlweise Zuschaltung des zweiten Hydromotors 32 zu dem ersten Hydromotor 30, wie es nachstehend näher erläutert ist.
Das in 5 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung 16 zur Ansteuerung der Hydromotore 30, 32 umfasst eine Druckölversorgung 44, ein Umschaltventil 46 und eine Druckfolgeschaltung 48 bestehend aus Wechselventil 50 und Wegeventil 52. Die Druckölversorgung 44 wird über Hydraulikleitungen von der Bau-Arbeitsmaschine mit begrenztem Ölstrom bereitgestellt. Die Druckfolgeschaltung 48 ist als Baueinheit in einem auf dem Schneckentrieb 12 angeordneten Ventilblock 54 ausgeführt (1).
In der gezeigten Mittelstellung des als 4/3-Wegeventil ausgebildeten Umschaltventils 46 ist die Druckölversorgung 44 abgesperrt, während in den beiden verbleibenden Ventilstellungen der Versorgungskreis 56 des ersten Hydromotors 30 richtungsabhängig mit Drucköl gespeist wird, so dass die Motordrehrichtung entsprechend umkehrbar ist. Das Wechselventil 50 greift den Druckabfall in dem Versorgungskreis 56 ab und steuert bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckschwelle mittels Steuerleitung 58 das 4/2-Wegeventil 52 aus seiner federzentrierten Ausgangsstellung in seine Schaltstellung um. In der Ausgangsstellung sind die beiden Hydraulikanschlüsse 40, 42 des zweiten Hydromotors 32 für einen drucklosen Ölumlauf über den Kurzschlusspfad 60 verbunden, wobei die Druckölversorgung abgesperrt ist. In der Schaltstellung hingegen ist der zweite Hydromotor 32 über einen durchgeschalteten Versorgungskreis 62 parallel zu dem ersten Hydromotor 30 mit der Druckölversorgung 44 verbunden.
Somit besitzt die Steuerschaltung 16 eine Grundstellung, in der das Wechselventil 50 noch nicht anspricht und der erste Hydromotor 30 alleine arbeitet, während der zweite Hydromotor 32 aufgrund der starren Wellenverbindung ohne Unterstützung gleichsam im Leerlauf mitdreht, wobei das verdrängte Öl über den Kurzschlusspfad verlustarm zirkuliert wird. In dieser Grundstellung kann der Schneckentrieb 12 mit niedrigem Drehmoment bei hoher Drehzahl betrieben werden.
Bei Lastanstieg bzw. Drehmomentanforderung seitens des Arbeitsgeräts steigt der Druck im Versorgungskreis 56 an, bis schließlich in einer Laststellung das Wechselventil 50 anspricht und das Wegeventil 52 umschaltet. Bei gegebenem Volumenstrom der Druckölversorgung 44 bricht die Drehzahl in der Reaktion des zugeschalteten Schluckvolumens des zweiten Hydromotors 32 ein, während sich das Drehmoment der beiden Hydromotoren 30, 32 addiert. Im Fall baugleicher Hydromotore 30, 32 halbiert sich die Drehzahl und das Drehmoment verdoppelt sich. Je nach Anwendung ist es auch denkbar, den zweiten Hydromotor 32 mit im Vergleich zum ersten Hydromotor 30 unterschiedlichem Schluckvolumen zu konzipieren.
Bei Wegfall der Drehmomentanforderung fällt der Druck im Versorgungskreis 56 wieder unter die Schaltschwelle, und die Steuerschaltung 16 schaltet aus der Laststellung in die Grundstellung zurück.
Das in 6 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch, dass das Wegeventil als selbstrückstellendes 4/2-Wege-Magnetventil ausgeführt ist und dementsprechend ein elektrischer Druckschalter 62 dem druckgesteuerten Wechselventil 50 nachgeordnet ist, und dass zusätzlich eine manuelle Schaltstufe 64 zur wahlweisen Zuschaltung des zweiten Hydromotors 32 vorgesehen ist. Der Druckschalter 62 wird über eine elektrische Leitung 66 maschinenseitig mit Spannung versorgt und kann mittels Feder 68 auf eine Schaltschwelle des hydraulischen Eingangs 70 eingestellt werden, bei der über den elektrischen Ausgang 72 das Magnetventil 52 umgeschaltet wird. Daneben kann der Maschinenführer durch manuelle Betätigung der Schaltstufe 64 einen elektrischen Schaltimpuls zur Zuschaltung des zweiten Hydromotors 32 unabhängig vom Öldruck auslösen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011/128427 [0002, 0024]

Claims

Drehvorrichtung zur Drehpositionierung einer Arbeitseinheit an einer Maschine oder Anlage, insbesondere eines Anbaugeräts an einem Baggerausleger, mit einem eine schraubenförmige Schnecke (24) und ein damit kämmendes Schneckenrad (26) umfassenden Schneckengetriebe (12) und einem einen an der Schnecke (24) angreifenden, eine Steuerschaltung (16) umfassenden hydraulischen Drehantrieb (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (14) zwei jeweils an einem Wellenende (34) der Schnecke (24) angebrachte Hydromotore (30, 32) aufweist, wobei der zweite Hydromotor (32) mittels der Steuerschaltung (16) für einen gemeinsamen Arbeitsbetrieb zu dem ersten Hydromotor (30) zuschaltbar ist.
Drehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromotore (30, 32) an ihrer Abtriebswelle (38) vorzugsweise über eine formschlüssige Wellenverbindung permanent mit dem jeweiligen Wellenende (34) der Schnecke (24) in Eingriff stehen.
Drehvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schluckvolumen der Hydromotore (30, 32) gleich oder voneinander verschieden ist.
Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Grundstellung der Steuerschaltung (16) der erste Hydromotor (30) mit Hydraulikflüssigkeit versorgt ist und der zweite Hydromotor (32) im Leerlauf mitdreht.
Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Laststellung der Steuerschaltung (16) beide Hydromotore (30, 32) in Parallelschaltung mit Hydraulikflüssigkeit versorgt sind.
Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (16) ein Umschaltventil (46) für die Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit und Drehrichtungsumkehr der Hydromotore (30, 32) aufweist.
Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydromotor (32) durch ein Wegeventil (52) der Steuerschaltung (16) zwischen einem mit Hydraulikflüssigkeit versorgten Arbeitsbetrieb und einem Leerlaufbetrieb umschaltbar ist, wobei im Leerlaufbetrieb die Hydraulikanschlüsse (40, 42) des zweiten Hydromotors (32) für einen drucklosen Umlauf der Hydraulikflüssigkeit miteinander verbunden sind.
Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (16) eine hydraulisch oder elektrosensorisch arbeitende Druckschaltstufe (50, 62) aufweist, die bei Überschreiten einer einstellbaren oder fest vorgegebenen Druckschwelle in einem Versorgungskreis (56) des ersten Hydromotors (30) den zweiten Hydromotor (32) parallel zuschaltet.
Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (16) ein mit den Hydraulikanschlüssen (40, 42) des ersten Hydromotors (30) verbundenes Wechselventil (50) zur Druckerfassung aufweist.
Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (16) eine manuelle Schaltstufe (64) zur wahlweisen Zuschaltung des zweiten Hydromotors (32) aufweist.
Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromotore (30, 32) in beide Drehrichtungen gleichsinnig drehbar beschaltet sind, wobei die Steuerschaltung (16) zur Drehrichtungsumkehr die Durchströmungsrichtung der Hydromotore (30, 32) umkehrt.
Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromotore (30, 32) als Gerotormotor ausgeführt sind.
Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen mit dem Schneckenrad (26) drehfest verbundenen Wechseladapter (20) zur wahlweisen Ankopplung verschiedener Anbaugeräte wie Baggerlöffel oder Greifer.
Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine mit einem Getriebegehäuse (28) des Schneckengetriebes (12) drehfest verbundene Kopplungseinheit (22) zur Anbindung an einem Baggerausleger.