DE102017124948A1

DE102017124948A1 - Hydraulische Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE102017124948A1
Application number: DE102017124948.6A
Authority: DE
Inventors: Holger Jongebloed
Original assignee: WESSEL-HYDRAULIK GmbH; Wessel Hydraulik GmbH
Current assignee: WESSEL-HYDRAULIK GmbH; Wessel Hydraulik GmbH
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsanordnung für ein Wechselsystem zum Wechseln eines an einem Koppelabschnitt einer Baumaschine ankoppelbaren Anbauwerkzeugs, umfassend ein hydraulisch zwischen einer ein Wechseln des Anbauwerkzeugs zulassenden Öffnungsposition und einer ein Wechseln des Anbauwerkzeugs unterbindenden Schließposition bewegbares Schließelement, wobei ein mechanisch betätigbares Sicherheitsventil, das in eine Sicherheitsstellung vorgespannt ist, in der der Betrieb einer oder mehrerer Betriebsfunktionen der Baumaschine teilweise oder vollständig unterbunden ist, und das von dem Schließelement bei Erreichen der Schließposition mechanisch in eine Freigabestellung bringbar ist, in der der Betrieb der Betriebsfunktionen der Baumaschine zugelassen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsanordnung für ein Wechselsystem zum Wechseln eines an einem Koppelabschnitt einer Baumaschine ankoppelbaren Anbauwerkzeugs, umfassend ein hydraulisch zwischen einer ein Wechseln des Anbauwerkzeugs zulassenden Öffnungsposition und einer ein Wechseln des Anbauwerkzeugs unterbindenden Schließposition bewegbares Schließelement.
An Baggern und anderen Baumaschinen werden Schnellwechselsysteme eingesetzt, die den schnellen Wechsel von einem zu einem anderen Anbauwerkzeug erlauben. Solche Schnellwechselsysteme sind in der Regel zweiteilig. Ein Teil wird an einem Auslegerarm einer Baumaschine mit einem Koppelabschnitt montiert, das Gegenstück zum Ankoppeln an dem Anbaugerät. Der Maschinenbediener bewegt den Auslegerarm der Baumaschine zu dem Anbauwerkzeug und verbindet die beiden Teile des Schnellwechselsystems miteinander. Bei hydraulischen Systemen kann er dies aus der Fahrerkabine vornehmen. Dazu wird ein Schließelement, wie ein Verriegelungszylinder, zunächst geöffnet, die beiden Teile des Schnellwechselsystems werden gegeneinander gefahren und gekoppelt und anschließend mit dem Schließelement verriegelt. Es existieren Systeme, die mit ausfahrendem oder einfahrendem Verriegelungszylinder oder einem Zylinderpaar oder auch nur mit Federkraft verriegeln.
Es ist dabei zu tödlichen Unfällen gekommen, da die Verriegelung des Anbauwerkzeugs nicht erfolgreich war, ohne dass dies erkannt wurde. In der Folge konnte sich das Anbauwerkzeug beim Arbeiten von der Baumaschine lösen. In der Praxis halten sich Personen teilweise im Bereich des Anbauwerkzeugs auf, um zum Beispiel Lasten auszurichten. Diese Personen sind dann unmittelbar gefährdet. Auch weisen einige Schnellwechselsysteme Lasthaken auf, damit dort Lasten eingehängt und bewegt werden können. Auch in diesem Fall ist ein Lösen naturgemäß mit großer Gefahr verbunden.
Berufsgenossenschaften haben hierauf bereits mit verschärften Vorschriften reagiert. So hat beispielsweise die deutsche Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft BG BAU besondere Anforderungen definiert und Prämien für die Umrüstung auf „sichere Systeme“ ausgeschrieben (BG BAU: Anforderungen und Hinweise für Arbeitsschutzprämien - Schnellwechseleinrichtung mit automatischer Erkennung der Verriegelungsposition oder zusätzlicher Verriegelung). Solche sicheren Systeme sehen eine besondere Art der Verriegelung vor und/oder fragen die Verriegelungsposition des Schließelements, beispielsweise eines Schließzylinders, über Sensoren ab.
Das Schnellwechselsystem besteht im Regelfall aus einem Modul, das an der Spitze beispielsweise eines Baggerarms montiert wird und es umfasst, wie erläutert, eine mechanische Einrastvorrichtung, die durch mindestens ein Schließelement gesichert wird. Beispielsweise kann ein Schließbolzen auf der Werkzeugseite mit Klauen an der Baumaschine eingehakt werden. Dieser Schließbolzen wird dann durch Verfahren eines Hydraulikzylinders gesichert. In einigen Systemen verriegelt auch die Kolbenstange des Hydraulikzylinders selbst die Gegenseite des Schnellwechselsystems. Der Hydraulikzylinder wird durch ein Ventil betätigt, das meist im Maschinenraum des Fahrzeugs untergebracht ist. Dadurch, dass in Systemen mit hydraulischem Schließdruck der Hydraulikzylinder immer unter Druck gehalten wird, kann sich beispielsweise ein Schließbolzen nicht aus der Halterung lösen. In seltenen Fällen kann zusätzlich eine Drucküberwachung erfolgen. Eine Drucküberwachung ist allerdings nur dann zielführend, wenn der Hydraulikzylinder vollständig in seiner Schließposition ist und die Verriegelung funktionsgerecht vornehmen konnte. So kann es zu einem von der Drucküberwachung als ordnungsgemäß erkannten Druckaufbau auch dann kommen, wenn der Hydraulikzylinder in einen Anschlag fährt, dieser aber nicht die Verriegelungsposition darstellt. In diesem Fall gibt die Drucküberwachung fehlerhaft einen ordnungsgemäßen Druckwert aus. Grundsätzlich soll ein Hydraulikzylinder immer in der Verriegelungsposition sein, und zwar sowohl wenn ein Werkzeug gekoppelt ist als auch wenn es nicht gekoppelt ist. Der Hydraulikzylinder wird dann nur während des Koppelvorgangs kurz geöffnet, danach aber wieder direkt geschlossen.
Wie bereits erwähnt, fragen einige Systeme die Verriegelungsposition des Schnellwechselsystems über Sensoren ab. Meldet der Sensor ein ungewolltes Verlassen der Verriegelungsposition, wird ein optisches und akustisches Signal in der Kabine der Baumaschine aktiviert. Solche Sensoren machen das Schnellwechselsystem allerdings einerseits aufwendig. Zum anderen sind Sensoren, die in einer derart rauen Arbeitsumgebung eingesetzt werden, grundsätzlich störanfällig. Es besteht daher die Gefahr, dass eine zuverlässige Erkennung nicht immer gewährleistet ist. Darüber hinaus wird bei bekannten Systemen lediglich ein Warnsignal ausgegeben. Ignoriert der Maschinenbediener dieses Signal oder nimmt er dieses Signal nicht wahr, kann es trotzdem zu Unfällen kommen.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in konstruktiv einfacher Weise einen jederzeit sicheren Betrieb eines Schnellwechselsystems einer Baumaschine zuverlässig ermöglicht.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1.Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Die erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch ein mechanisch betätigbares Sicherheitsventil, das in eine Sicherheitsstellung vorgespannt ist, in der der Betrieb einer oder mehrerer Betriebsfunktionen der Baumaschine teilweise oder vollständig unterbunden ist bzw. wird, und das von dem Schließelement bei Erreichen der Schließposition mechanisch in eine Freistellung bringbar ist bzw. gebracht wird, in der der Betrieb der Betriebsfunktionen der Baumaschine zugelassen ist bzw. wird.
Die Baumaschine kann grundsätzlich eine beliebige Baumaschine sein, zum Beispiel ein Bagger oder ähnliches. Das Anbauwerkzeug kann beispielsweise an einem Auslegerarm der Baumaschine angeordnet werden und bei Bedarf gegen ein anderes Anbauwerkzeug ausgetauscht werden. Als Anbauwerkzeuge kommen zum Beispiel Schaufeln, Greifer, Scheren, Zangen, Hammer, Bohrer, Lasthaken etc. in Frage. Wie eingangs erläutert, kann das Anbauwerkzeug durch das Schließelement beispielsweise mechanisch verriegelt werden. Dazu kann das Schließelement zum Beispiel in entsprechende Klauen des Anbauwerkzeugs eingehakt werden, wenn sich das Schließelement zum Beispiel auf Seiten der Baumaschine befindet. Befindet sich das Schließelement dagegen auf Seiten des Anbauwerkzeugs, kann es zum Beispiel in entsprechende Klauen an der Baumaschine einhaken. Das Betätigen des Schließelements und damit das Entriegeln und Verriegeln des Anbauwerkzeugs kann von einem Maschinenbediener beispielsweise von der Maschinenkabine aus hydraulisch erfolgen. Dazu ist das Schließelement hydraulisch zwischen einer Öffnungsposition, in der ein Ab- und Ankoppeln eines Anbauwerkzeugs von dem bzw. an den Koppelabschnitt der Baumaschine möglich ist, und einer Schließposition, in der ein Ab- und Ankoppeln des Anbauwerkzeugs unterbunden ist, bewegbar. Insbesondere ist in der Schließposition ein an dem Koppelabschnitt angekoppeltes Anbauwerkzeug durch oder zumindest auch durch das Schließelement mechanisch gegen ein Lösen gesichert. Die Bewegung des Schließelements kann durch ein auf das Schließelement einwirkendes hydraulisch betätigtes Betätigungselement, beispielsweise einen Hydraulikzylinder, erfolgen. Die Bewegung des Schließelements muss dabei nicht in beiden Bewegungsrichtungen des Schließelements, also von der Schließposition in die Öffnungsposition und umgekehrt, hydraulisch erfolgen. Es ist vielmehr auch möglich, dass das Schließelement oder ein das Schließelement bewegendes Betätigungselement in eine der beiden Positionen vorgespannt ist, beispielsweise durch eine Feder, so dass eine Bewegung in die andere Position gegen die Vorspannung hydraulisch erfolgt und die Rückbewegung unter Lösen der hydraulischen Kraftausübung ganz oder teilweise durch die Vorspannung.
Die erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung weist ein mechanisch betätigbares Sicherheitsventil auf. Das Sicherheitsventil ist in eine Sicherheitsstellung vorgespannt. Die Vorspannung kann beispielsweise durch eine geeignete Feder bereitgestellt werden. In der Sicherheitsstellung ist der Betrieb einer oder mehrerer Betriebsfunktionen der Baumaschine entweder gar nicht oder nur eingeschränkt möglich. Beispielsweise kann ein nur stark verlangsamter Betrieb einiger oder aller Betriebsfunktionen der Baumaschine ermöglicht werden. Bei den erfindungsgemäß eingeschränkten oder vollständig unterbundenen Betriebsfunktionen kann es sich zum Beispiel um das Bewegen, zum Beispiel Drehen, eines Auslegerarms handeln. Durch das teilweise oder vollständige Unterbinden des normalen Betriebs der Baumaschine wird die Verletzungsgefahr minimiert, wenn sich das Sicherheitsventil in der Sicherheitsstellung befindet, was beispielsweise bei nicht ordnungsgemäß angekoppeltem Anbauwerkzeug der Fall ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird durch das erfindungsgemäße Sicherheitsventil ein anderenfalls gefährlicher Betrieb der Baumaschine bei nicht ordnungsgemäß angekoppeltem Anbauwerkzeug also derart eingeschränkt, dass eine Verletzungsgefahr für Personen minimiert ist. Zudem ist durch den eingeschränkten Betrieb für den Maschinenbediener sofort erkennbar, dass der Koppelvorgang nicht ordnungsgemäß abgeschlossen wurde.
Das Sicherheitsventil kann in der Sicherheitsstellung selbst den ordnungsgemäßen Betrieb der Baumaschine unterbinden. Es ist auch möglich, dass das Unterbinden bzw. Zulassen des ordnungsgemäßen Betriebs der Baumaschine durch ein von dem Sicherheitsventil in eine an das Sicherheitsventil angeschlossene Leitung abgegebenes bzw. nicht abgegebenes Drucksignal erfolgt. Beispielsweise kann in der Freigabestellung des Sicherheitsventils ein solches Drucksignal abgegeben werden und in der Sicherheitsstellung nicht, oder umgekehrt. Dieses fehlende oder vorhandene Drucksignal kann dann zur optischen bzw. akustischen Rückmeldung für den Maschinenbediener genutzt werden und/oder der Betrieb der Baumaschine kann durch dieses fehlende oder vorhandene Drucksignal für eine oder mehrere Funktionen der Baumaschine teilweise oder vollständig unterbunden werden.
Aus der Sicherheitsstellung ist das Sicherheitsventil bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltungsanordnung durch das Schließelement mechanisch in eine Freigabestellung bringbar, nämlich wenn das Schließelement seine Schließposition einnimmt. In dieser Freigabestellung ist ein insbesondere vollständiger Betrieb der Betriebsfunktionen der Baumaschine möglich. Da das Sicherheitsventil von dem Schließelement erst bei Erreichen der Schließposition mechanisch in die Freigabestellung gebracht wird, ist ein ordnungsgemäßer Betrieb der Baumaschine also nur bei geschlossenem Schließelement möglich. Dies kann sowohl der Fall sein bei einem dann ordnungsgemäß angekoppelten Anbauwerkzeug als auch wenn kein Anbauwerkzeug angekoppelt ist. Für die mechanische Betätigung kann das Schließelement zum Beispiel eine Betätigungsnocke oder ähnliches besitzen, die das Sicherheitsventil in der Schließposition mechanisch betätigt. Das Sicherheitsventil kann zum Beispiel ein 2/2-Wegeventil oder 3/2-Wegeventil sein.
Bei der Erfindung wird also über ein robustes hydraulisches System die ordnungsgemäße Schließposition des Schließelements abgefragt. Nur wenn das Schließelement das Sicherheitsventil im Zuge seiner Bewegung in die Schließposition erreicht und mechanisch betätigt, führt dies zu einer vollständigen Freigabe der hydraulischen Arbeitsfunktionen der Baumaschine. Sollte die Verriegelung durch das Schließelement durch einen Maschinenbediener zwar aktiviert, aber das Sicherheitsventil nicht betätigt worden sein, weil beispielsweise die Ankopplung des Anbauwerkzeugs nicht erfolgreich war, bleibt die Baumaschine in einem Modus, in dem nicht oder nur unzureichend gearbeitet werden kann. Der Maschinenbediener wird somit aktiv am Arbeiten mit der Baumaschine gehindert, wenn das Schnellwechselsystem nicht sicher verschlossen ist. Dazu muss keine zusätzliche Sensorik vorgesehen werden, die insbesondere im Bereich des Anbauwerkzeugs den rauen Bedingungen oftmals nicht gewachsen ist. Durch die mechanische Betätigung des Sicherheitsventils wird eine auch unter den im Betrieb rauen Arbeitsbedingungen jederzeit zuverlässige Sicherheitsfunktion realisiert. Das erfindungsgemäße Schnellwechselsystem muss nur mit einer weiteren hydraulischen Verbindung versehen werden. Es sind insbesondere keine störanfälligen elektrischen Leitungen im Bereich des Anbauwerkzeugs erforderlich.
Gemäß einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann das Schließelement ein zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition bewegbarer Schließbolzen sein. Der Schließbolzen wird insbesondere axial zwischen der Schließposition und der Öffnungsposition verfahren. Er kann in der Schließposition zum Beispiel in Klauen oder ähnliches des Koppelabschnitts der Baumaschine bzw. des Anbauwerkzeugs eingreifen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die hydraulische Schaltungsanordnung ein erstes Steuerventil umfasst, welches in einer ersten Schaltstellung einen Hydraulikflüssigkeitszulauf über eine erste Hydraulikleitung mit einer ersten Seite eines Hydraulikzylinders zum Bewegen des Schließelements in die Schließposition und eine zweite Seite des Hydraulikzylinders über eine zweite Hydraulikleitung mit einem Hydraulikflüssigkeitsrücklauf verbindet, und welches in einer zweiten Schaltstellung den Hydraulikflüssigkeitszulauf über die zweite Hydraulikleitung mit der zweiten Seite des Hydraulikzylinders und die erste Seite des Hydraulikzylinders über die erste Hydraulikleitung mit dem Hydraulikflüssigkeitsrücklauf verbindet. Der Hydraulikflüssigkeitszulauf weist eine Pumpe zum Pumpen von Hydraulikflüssigkeit aus einem Hydraulikflüssigkeitsreservoir (Tank) zum ersten Steuerventil auf. Insbesondere kann die Pumpe gemeinsam mit dem Hydraulikflüssigkeitsreservoir den Hydraulikflüssigkeitsrücklauf bilden. Der Hydraulikflüssigkeitsrücklauf weist einen Tank auf, in den von dem ersten Steuerventil zurückkommende Hydraulikflüssigkeit zurückfließen kann. Der Tank kann identisch mit dem Hydraulikflüssigkeitsreservoir sein, aus dem die Pumpe fördert oder es kann sich um einen separaten Tank handeln. Die erste Seite des Hydraulikzylinders kann zum Beispiel die Bodenseite des Hydraulikzylinders sein, so dass bei Druckaufbau in der Bodenseite der Kolben aus dem Hydraulikzylinder ausgefahren wird. Dadurch kann das Schließelement, zum Beispiel ein Schließbolzen, beispielsweise in die Schließstellung gefahren werden. Es ist aber auch denkbar, dass der Kolben selbst das Schließelement bildet. Die zweite Seite des Hydraulikzylinders kann zum Beispiel die Kolbenseite des Hydraulikzylinders sein, so dass bei einem Druckaufbau in der Kolbenseite der Kolben wieder in den Hydraulikzylinder eingefahren wird. Dadurch kann das Schließelement, zum Beispiel ein Schließbolzen, beispielsweise in die Schließstellung gefahren werden. Es wäre aber auch eine Federvorspannung möglich, die den Kolben und/oder das Schließelement beispielsweise wieder in den Hydraulikzylinder einfährt bzw. in die Öffnungsposition bewegt. Das Ausfahren mittels Druckaufbaus in der Bodenseite des Hydraulikzylinders erfolgt dann gegen diese Vorspannung. Das erste Steuerventil kann zum Beispiel ein 4/2-Wegeventil oder 4/3-Wegeventil sein. Es wird über eine Steuereinrichtung der hydraulischen Schaltungsanordnung angesteuert, um wahlweise die erste oder zweite Schaltstellung einzunehmen. Diese Steuereinrichtung ist insbesondere in der Baumaschine untergebracht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann ein zweites Steuerventil vorgesehen sein, das in eine erste Schaltstellung vorgespannt ist, in der es einen für den Betrieb der Baumaschine zur Verfügung stehenden hydraulischen Vorsteuerdruck auf einen eine oder mehrere Betriebsfunktionen der Baumaschine teilweise oder vollständig unterbindenden verringerten Wert reduziert, und das in eine zweite Schaltstellung verstellbar ist, in der es den für den Betrieb der Betriebsfunktionen der Baumaschine zur Verfügung stehenden hydraulischen Vorsteuerdruck ohne Reduzierung bereitstellt, wobei das Sicherheitsventil in der Freigabestellung die erste Hydraulikleitung mit einem Steuereingang des zweiten Steuerventils verbindet. In der Freigabestellung des Sicherheitsventils wird die erste Hydraulikleitung mit einem Steuereingang zum Schalten des zweiten Steuerventils verbunden, insbesondere zum Verstellen bzw. Halten des zweiten Steuerventils in die bzw. in der zweite(n) Schaltstellung. Bei in der ersten Schaltstellung befindlichem erstem Steuerventil liegt in der ersten Hydraulikleitung der Druck der aus dem Tank fördernden Pumpe an. Der Hydraulikzylinder wird entsprechend zum Bewegen des Schließelements in die Schließposition betätigt. Der Druck der aus dem Tank fördernden Pumpe liegt entsprechend auch an dem Steuereingang des zweiten Steuerventils an. Dadurch wird dieses bei in der Schließposition befindlichem Schließelement in die zweite Schaltstellung verstellt bzw. in der zweiten Schaltstellung gehalten. In dieser zweiten Schaltstellung stellt es den für den Betrieb der Baumaschine zur Verfügung stehenden hydraulischen Vorsteuerdruck ohne Reduzierung bereit. Die Baumaschine mit geschlossenem Schließelement, insbesondere also bei angekoppeltem Anbauwerkzeug oder auch ohne Anbauwerkzeug, kann somit ordnungsgemäß betrieben werden.
Nach einer diesbezüglichen weiteren Ausgestaltung ist es möglich, dass das Sicherheitsventil in der Sicherheitsstellung die zweite Hydraulikleitung mit dem Steuereingang des zweiten Steuerventils verbindet. In der Sicherheitsstellung des Sicherheitsventils wird die zweite Hydraulikleitung mit dem Steuereingang zum Schalten des Steuerventils verbunden, insbesondere zum Verstellen bzw. Halten des zweiten Steuerventils in die bzw. in der zweite(n) Schaltstellung. Bei in der zweiten Schaltstellung befindlichem erstem Steuerventil liegt nun in der zweiten Hydraulikleitung der Druck der aus dem Tank fördernden Pumpe an. Der Hydraulikzylinder wird entsprechend zum Bewegen des Schließelements in die Öffnungsposition betätigt. Der Druck, der aus dem Tank fördernden Pumpe liegt entsprechend auch an dem Steuereingang des zweiten Steuerventils an. Dadurch wird dieses in die zweite Schaltstellung verstellt, in der es wiederum den für den Betrieb der Baumaschine zur Verfügung stehenden hydraulischen Vorsteuerdruck ohne Reduzierung bereitstellt. Somit kann die Baumaschine insbesondere ohne das Anbauwerkzeug, also insbesondere bis zum erneuten Bewegen des Schließelements in die Schließposition ordnungsgemäß betrieben werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das zweite Steuerventil in der ersten Schaltstellung eine Vorsteuerleitung für den Betrieb der Baumaschine mit einem Druckbegrenzungsventil verbinden, das den Vorsteuerdruck in der Vorsteuerleitung auf den verringerten Wert reduziert. Das zweite Steuerventil kann zum Beispiel ein 2/2-Wegeventil sein. Es kann in der ersten Schaltstellung eine Verbindung zwischen der Vorsteuerleitung und dem Druckbegrenzungsventil bereitstellen und diese Verbindung in der zweiten Schaltstellung unterbrechen. Der Vorsteuerleitung kann insbesondere eine Vorsteuerpumpe zum Bereitstellen des Vorsteuerdrucks zugeordnet sein. Es können weiterhin Vorsteuerbedienelemente vorgesehen sein, zum Beispiel Vorsteuerjoysticks oder ähnliches, über die der Vorsteuerdruck und damit die Baumaschine gesteuert werden kann. In der zweiten Schaltstellung wird das Druckbegrenzungsventil also von der Vorsteuerleitung abgekoppelt, so dass nun der volle Vorsteuerdruck zum ordnungsgemäßen Betrieb der Baumaschine zur Verfügung steht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Vorsteuerleitung eine Vorsteuerpumpe zum Bereitstellen des Vorsteuerdrucks zugeordnet ist, wobei die Vorsteuerleitung mit einer das erste Steuerventil mit dem Hydraulikflüssigkeitszulauf verbindenden dritten Hydraulikleitung verbunden ist, wobei zwischen der Vorsteuerleitung und der dritten Hydraulikleitung ein Rückschlagventil angeordnet ist, das bei Absinken des Hydraulikdrucks in der dritten Hydraulikleitung unter den Vorsteuerdruck in der dritten Hydraulikleitung den Vorsteuerdruck aufrechterhält. Auch wenn der Pumpendruck einer Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank fördernden Pumpe stark abfällt, wird das System durch die Vorsteuerpumpe und das Rückschlagventil auf einem durch die Vorsteuerpumpe bereitgestellten höheren Druck gehalten. Insbesondere ein kurzfristiges Absinken des Pumpendrucks in der dritten Hydraulikleitung führt somit nicht zu einem Zusammenbruch des Drucks im Hydraulikzylinder. Der Hydraulikzylinder fährt also nicht unbeabsichtigt ein. Diese redundante Pumpenversorgung erhöht die Sicherheit zusätzlich. Ein gegebenenfalls zusätzlich im Vorsteuersystem vorhandener Druckspeicher stellt auch bei komplett abgestellter Baumaschine noch einen Druck zur Verfügung.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in der ersten Hydraulikleitung zwischen erstem Steuerventil und erster Seite des Hydraulikzylinders ein Rückschlagventil angeordnet ist, das einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit vom ersten Steuerventil zur ersten Seite des Hydraulikzylinders zulässt und für einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit in der Gegenrichtung sperrt, wobei das Rückschlagventil entsperrbar ist, so dass es im entsperrten Zustand auch einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit von der ersten Seite des Hydraulikzylinders zum ersten Steuerventil zulässt. Diesbezüglich kann weiterhin ein in der zweiten Hydraulikleitung vorhandener Hydraulikdruck an einem Steuereingang des Rückschlagventils anliegen, so dass das Rückschlagventil bei in der zweiten Schaltstellung befindlichem ersten Steuerventil entsperrt wird. Ein solches entsperrbares Rückschlagventil minimiert den Druckverlust im Hydraulikzylinder, der das Schließelement betätigt, auch wenn der durch die Pumpe aus dem Hydraulikflüssigkeitszulauf bereitgestellte Druck stark abfällt, so dass der Hydraulikzylinder auch dann sicher in der ausgefahrenen Position und damit das Schließelement in der Schließposition gehalten wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann einer Verbindungsleitung zwischen Sicherheitsventil und Steuereingang des zweiten Steuerventils ein Drucksensor zugeordnet sein, der den Hydraulikdruck in der Verbindungsleitung misst und bei einem fehlerhaften Druckwert ein Warnsignal ausgibt. Neben der erfindungsgemäßen mechanisch-hydraulischen Fehlererkennung durch das Sicherheitsventil bietet diese Ausgestaltung zusätzlich eine elektrische Fehlerabfrage, allerdings nicht in der regelmäßig hochanspruchsvollen Umgebung des Anbauwerkzeugs selbst. Vielmehr kann der Drucksensor in der Baumaschine, entfernt von dem Koppelabschnitt und damit den rauen Betriebsbedingungen, untergebracht sein. Beispielsweise kann der Drucksensor an einem zentral in der Baumaschine untergebrachten Steuerblock vorgesehen sein. Der Drucksensor kann dabei insbesondere einen beim Bewegen des Schließelements in die Schließposition und/oder in die Öffnungsposition auftretenden Druckverlauf messen. So existiert ein charakteristischer Druckverlauf für diese Bewegungen des Schließelements, anhand dessen überprüft werden kann, ob die Bestandteile der hydraulischen Schaltungsanordnung ordnungsgemäß arbeiten. Auch nach Abschluss des Schließvorgangs des Schließelements und bei abgeschalteter Pumpe zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikflüssigkeitszulauf muss der Drucksensor noch einen Minimaldruckwert messen. Stellt der Drucksensor Abweichungen beispielsweise von einem vorgegebenen Druckverlauf oder von einem Minimaldruck nach Abschluss des Schließvorgangs fest, gibt dieser entsprechend ein Warnsignal aus.
Es kann dann weiterhin eine Anzeigevorrichtung vorgesehen sein, die das Erreichen der Schließposition und/oder der Öffnungsposition des Schließelements und/oder das von dem Drucksensor ausgegebene Warnsignal akustisch und/oder optisch anzeigt. Dies kann dann durch den Maschinenbediener entsprechend berücksichtigt werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Baumaschine, umfassend einen Koppelabschnitt und mindestens ein auswechselbar an dem Koppelabschnitt angekoppeltes Anbauwerkzeug, weiter umfassend eine erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung. Die Baumaschine kann auch eine Mehrzahl von auswechselbaren Anbauwerkzeugen umfassen, von denen dann jeweils nur eines zurzeit an der Baumaschine angeordnet ist.
Es können nach einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung zumindest der Hydraulikflüssigkeitszulauf, der Hydraulikflüssigkeitsrücklauf, sowie erstes und zweites Steuerventil an der Baumaschine angeordnet sein. Auch der Hydraulikzylinder kann an der Baumaschine angeordnet sein. Er könnte aber auch an dem auswechselbaren Anbauwerkzeug angeordnet sein. Auch das Schließelement kann an dem Anbauwerkzeug oder der Baumaschine angeordnet sein. Die vorgenannten Komponenten, insbesondere der Hydraulikflüssigkeitszulauf, der Hydraulikflüssigkeitsrücklauf, erstes und zweites Steuerventil bilden dann ein sogenanntes Schnellwechselventil, das insgesamt an der Baumaschine, insbesondere in einem Maschinenraum der Baumaschine angeordnet und dort geschützt sein kann. Wie bereits erwähnt, kann auch der Drucksensor an der Baumaschine angeordnet sein und damit vor den rauen Bedingungen an dem Anbauwerkzeug zuverlässig geschützt sein. Das Sicherheitsventil kann an dem auswechselbaren Werkzeug angeordnet sein. Es wäre aber grundsätzlich auch denkbar, dass dieses an der Baumaschine angeordnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung.
Die hydraulische Schaltungsanordnung umfasst eine Hauptpumpe 10, die mit einem in der Figur nicht näher dargestellten Hydraulikflüssigkeitsreservoir (Tank) verbunden ist, aus dem die Hauptpumpe Hydraulikflüssigkeit fördert. Die Hauptpumpe bildet gemeinsam mit dem Hydraulikflüssigkeitsreservoir einen Hydraulikflüssigkeitszulauf. Ein Hydraulikzylinder 12 ist an seiner Bodenseite mit einer ersten Hydraulikleitung 14 und an seiner Kolbenseite mit einer zweiten Hydraulikleitung 16 verbunden. Von der Hauptpumpe 10 führt eine dritte Hydraulikleitung 18 zu einem ersten Steuerventil 20, in dem gezeigten Beispiel einem 4/2-Wegeventil 20. Das erste Steuerventil 20 ist durch eine Feder 23 in die in der Figur gezeigte erste Schaltstellung vorgespannt. In dieser ersten Schaltstellung verbindet das erste Steuerventil 20 die dritte Hydraulikleitung 18 und damit den durch die Hauptpumpe 10 und das Hydraulikflüssigkeitsreservoir gebildeten Hydraulikflüssigkeitszulauf mit der ersten Hydraulikleitung 14 und damit mit der Bodenseite des Hydraulikzylinders 12. Außerdem verbindet das erste Steuerventil 20 in dieser ersten Schaltstellung die Kolbenseite des Hydraulikzylinders 12 über die dritte Hydraulikleitung 16 und eine vierte Hydraulikleitung 22 mit einem einen Hydraulikflüssigkeitsrücklauf bildenden Tank 24. In der ersten Hydraulikleitung 14 befinden sich zwischen dem ersten Steuerventil 20 und dem Hydraulikzylinder 12 in Strömungsrichtung gesehen noch ein Druckminderventil 26 und dahinter ein entsperrbares Rückschlagventil 28. Bei dem Bezugszeichen 30 ist gezeigt, dass der Druck der zweiten Hydraulikleitung 16 an einem Steuereingang des entsperrbaren Rückschlagventils 28 anliegt. Durch das Druckminderventil 26 kann der Druck auf den Hydraulikzylinder 12 begrenzt werden. So werden derartige Schnellwechselsysteme oftmals mit verhältnismäßig geringen Drücken von 210 bar betrieben. Zudem kann auf diese Weise ein Klemmen wegen zu hoher Schließkräfte verhindert werden. Das Druckminderventil 26 wirkt dabei nur auf der Bodenseite des Hydraulikzylinders 12, damit zum Öffnen der volle Pumpendruck zur Verfügung steht.
Bei den Bezugszeichen 32, 34 ist außerdem eine Vorsteuerleitung gezeigt, die über einen Vorsteuerventilblock 36 mit einer Vorsteuerpumpe 38 verbunden ist. Mit der Vorsteuerleitung 32 sind Bedienelemente 42, beispielsweise Bedienjoysticks 42 verbunden, die von einem Maschinenbediener der mit der hydraulischen Schaltungsanordnung versehenen Baumaschine bedient werden können. In der vorliegenden Baumaschine versorgt die separate Vorsteuerpumpe 38 sämtliche Geber wie z.B. die Bedienjoysticks 42 mit Steueröl. In diesem Vorsteuerkreis wird üblicherweise ein Druck von 30 bis 40 bar für die Versorgung der einzelnen Geber benötigt. Die Vorsteuerpumpe 38 ist daher mit dem Vorsteuerventilblock 36 verbunden, der den Maximaldruck im Vorsteuerkreis bestimmt und in dem weitere Schaltventile und Sicherheitsfunktionen enthalten sind, über die definierte Vorsteuerkreise freigegeben werden können, bzw. auch einzelne Vorsteuersignale gezielt auf Hauptsteuerventile geschaltet werden können. Auch ist dieser Vorsteuerventilblock 36 mit einem Druckspeicher 40 verbunden, der auch bei Maschinenstörungen (z.B. Verbrennungsmotor ausgefallen) eine Ansteuerung von Hauptfunktionen erlaubt, um z.B. einen Ausleger auf den Boden abzusenken und damit in eine sichere Position zu bringen. Von dem Vorsteuerventilblock 36 verläuft also eine Vorsteuerleitung 32 mit ca. 30 bar, über die die Geber (Bedienjoysticks 42) mit Steueröl versorgt werden. Nur wenn in dieser Vorsteuerleitung 32 der volle Vorsteuerdruck anliegt (hier 30 bar), ist die Funktion der angeschlossenen Verbraucher sichergestellt.
Die Joysticks 42 sind außerdem mit einem Hauptsteuerventilblock 44 verbunden, das unter anderem das erste Steuerventil 20 über den Steuereingang 46 ansteuern kann. Soll an der Maschine eine Hauptfunktion betrieben werden (z.B. Ausleger heben) bewegt der Maschinenbediener den zugeordneten Bedienjoystick 42. Damit wird in einer Signalleitung hinter dem Bedienjoystick 42 ein Druck erzeugt, der zur Auslenkung eines Hauptventiles im Hauptsteuerventilblock 44 führt und so die Versorgung dieser Funktion (z.B. Ausleger heben) durch die Hauptpumpe 10 ermöglicht. Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit werden durch das Vorsteuersignal und damit durch die Auslenkung des Bedienjoysticks 42 vorgegeben. Je weiter der Bedienjoystick 42 ausgelenkt wird und je höher damit der Vorsteuerdruck ist, desto höher ist auch die Geschwindigkeit der angesprochenen Funktion.
Der Pumpendruck wirkt bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel immer in schließender Richtung auf den Hydraulikzylinder 12. Dies garantiert, dass der Hydraulikzylinder 12 nicht selbständig einfahren und das Schnellwechslersystem öffnen kann. Wird die Maschine nicht betrieben, wird die Hauptpumpe 10 in einigen Maschinen in einen drucklosen Umlauf gebracht. Hierdurch soll Energie gespart werden. Damit ist dann aber auch der Sicherheitsdruck auf den Hydraulikzylinder 12 nicht mehr vorhanden. Ein unzureichend funktionierendes Rückschlagventil 28 könnte dann zu einem Druckverlust im Hydraulikzylinder 12 führen. Um diesen Sicherheitsverlust aufzufangen wird zusätzlich zur Versorgung durch die Hauptpumpe 10 noch eine Versorgung aus der Vorsteuerpumpe 38 angebunden. Dazu wird die Vorsteuerleitung 32, 34 zur Versorgung der Bedienjoysticks 42 über ein Rückschlagventil 47 und ein Drosselventil 48 (Düse) mit der druckführenden Leitung im Schnellwechslerventil verbunden. Das Rückschlagventil 47 lässt dabei einen Durchfluss von der Vorsteuerleitung 32, 34 in die dritte Hydraulikleitung 18 zu und sperrt in der Gegenrichtung. Das Rückschlagventil 47 stellt sicher, dass der Pumpendruck der Hauptpumpe 10 nicht in den Vorsteuerkreis wirken kann. Das Drosselventil 48 begrenzt den maximalen Volumenstrom zum Hydraulikzylinder 12. Da der Vorsteuerkreis bei betriebsbereiter Maschine immer mit einem Druck beaufschlagt ist, wird hierdurch eine weitere Erhöhung der Sicherheit des Systems erlangt.
Bei dem Bezugszeichen 50 ist außerdem ein mechanisch betätigbares Sicherheitsventil gezeigt, in dem dargestellten Beispiel ein 3/2-Wegeventil. Das Sicherheitsventil 50 ist durch eine Feder 52 in die in der Figur gezeigte Sicherheitsstellung vorgespannt. In dieser Sicherheitsstellung verbindet das Sicherheitsventil 50 die zweite Hydraulikleitung 16 mit einer Verbindungsleitung 54, die an einem Steuereingang 56 eines zweiten Steuerventils 58 anliegt. Das zweite Steuerventil 58 ist durch eine Feder 60 in die in der Figur gezeigte erste Schaltstellung vorgespannt. In dieser ersten Schaltstellung verbindet das zweite Steuerventil 58 die Vorsteuerleitung 32, 34 über eine Druckminderleitung 62 mit einem Druckbegrenzungsventil 64. Das Druckbegrenzungsventil 64 begrenzt den Druck in der Vorsteuerleitung 32, 34 auf einen reduzierten Wert, der in dem dargestellten Beispiel einen Betrieb einer oder mehrerer Betriebsfunktionen der Baumaschine, beispielsweise ein Bewegen eines Auslegerarms, nicht oder nur beispielsweise stark verlangsamt zulässt, z.B. 15 bar. Bei dem Bezugszeichen 66 ist außerdem ein Drucksensor gezeigt, der den Druck in der Steuerleitung 54 bzw. Verbindungsleitung 54 zwischen dem Sicherheitsventil 50 und dem Steuereingang 56 des zweiten Steuerventils 58 aufnimmt.
Die in dem in der Figur zur Veranschaulichung gestrichelt dargestellten Rechteck angeordneten Komponenten der hydraulischen Schaltungsanordnung bilden dabei ein so genanntes Schnellwechselventil 68, das vorliegend an der Baumaschine, insbesondere einem Maschinenraum der Baumaschine angeordnet wird. Auch der Drucksensor 66 wird mit diesem Schnellwechselventil an der Baumaschine, insbesondere einem Maschinenraum angeordnet. Gleiches gilt für die in der Figur unterhalb des Schnellwechselventils 68 gezeigten Komponenten. Das Sicherheitsventil 50 kann dagegen an dem an dem Koppelabschnitt der Baumaschine auswechselbar ankoppelbaren Anbauwerkzeug angeordnet werden. Der Hydraulikzylinder 12 kann beispielsweise an der Baumaschine, insbesondere einem Auslegerarm der Baumaschine oder ebenfalls an dem Anbauwerkzeug angeordnet sein.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung soll nachfolgend erläutert werden. In dem in der Figur gezeigten Zustand befindet sich das erste Steuerventil 20 wie erwähnt in seiner ersten Schaltstellung. Von der Hauptpumpe 10 aus dem Hydraulikflüssigkeitsreservoir gepumpte Hydraulikflüssigkeit gelangt über die dritte Hydraulikleitung 18, in der ebenfalls noch ein Rückschlagventil 70 und ein Drosselventil 72 angeordnet sind, zu dem ersten Steuerventil 20 und wird von diesem über die erste Hydraulikleitung 14 der Bodenseite des Hydraulikzylinders 12 zugeführt. Dadurch fährt der Kolben 74 des Hydraulikzylinders 12 aus, in der Figur nach links. Im Zuge dieses Ausfahrens wird aus dem Hydraulikzylinder 12 verdrängte Hydraulikflüssigkeit über die zweite Hydraulikleitung 16 zurück zu dem ersten Steuerventil 20 und von diesem über die vierte Hydraulikleitung 22 in den Tank 24 zurückgeführt. Der Kolben 74 kann dabei mit einem in der Figur nicht näher dargestellten Schließelement, beispielsweise einem Schließbolzen, verbunden sein, der sich insbesondere koaxial zu dem Kolben 74 erstreckt. Im Zuge des Ausfahrens des Kolbens 74 erreicht das zuvor in seiner Öffnungsposition befindliche Schließelement das Sicherheitsventil 50 und betätigt dieses mechanisch an dem mechanischen Betätigungsabschnitt 76. Dadurch wird das Sicherheitsventil 50 gegen die Vorspannung der Feder 52 aus der gezeigten Sicherheitsstellung in eine Freigabestellung geschaltet, in der das Sicherheitsventil 50 nun die erste Hydraulikleitung 14 mit der Verbindungsleitung 54 verbindet. Dadurch wiederum liegt an dem Steuereingang 56 des zweiten Steuerventils 58 der Druck aus der ersten Hydraulikleitung 14 an, wodurch das zweite Steuerventil 58 aus der in der Figur gezeigten ersten Schaltstellung in seine zweite Schaltstellung gegen die Federvorspannung der Feder 60 geschaltet wird, in der es die Verbindung zwischen der Vorsteuerleitung 32, 34 und dem Druckbegrenzungsventil 64 unterbricht. Die Vorsteuerpumpe 38 kann nun in der Vorsteuerleitung 32, 34 den vollen Vorsteuerdruck aufbauen, wodurch wiederum der vollständige Betrieb der Baumaschine ermöglicht wird. Die mechanische Betätigung des Sicherheitsventils 50 erfolgt dabei erst bei vollständigem Erreichen der Schließposition durch das Schließelement und damit bei vollständig und ordnungsgemäß angekoppeltem Anbauwerkzeug. Der ordnungsgemäße Betrieb der Baumaschine wird also nur bei vollständig angekoppeltem Anbauwerkzeug, oder wenn kein Anbauwerkzeug angekoppelt ist, sich das Schließelement aber dennoch in seiner Schließposition befindet, ermöglicht. Es sei darauf hingewiesen, dass auch der Kolben 74 selbst das Schließelement bilden kann.
Soll der Hydraulikzylinder 12 wieder eingefahren werden, um das Schließelement aus der Schließposition in die Öffnungsposition zu bringen, wird das erste Steuerventil 20 gegen die Federvorspannung der Feder 23 in seine zweite Schaltstellung geschaltet. Nun wird die Hauptpumpe 10 durch das Steuerventil 20 mit der zweiten Hydraulikleitung 16 und damit mit der Kolbenseite des Hydraulikzylinders 12 verbunden. Gleichzeitig liegt der Pumpendruck der Hauptpumpe 10 über die Verbindung 30 an dem entsperrbaren Rückschlagventil 28 an, wodurch dieses entsperrt wird. Es ermöglicht daher den Ablauf der aus der Bodenseite des Hydraulikzylinders 12 verdrängten Hydraulikflüssigkeit über die erste Hydraulikleitung 14 und das erste Steuerventil 20 sowie die vierte Hydraulikleitung 22 in den Tank 24. Das Sicherheitsventil 50 bewegt sich nun aufgrund seiner Federvorspannung zurück in die in der Figur gezeigte Sicherheitsstellung, wobei in diesem Zustand weiterhin der Pumpendruck über die zweite Hydraulikleitung 16 und die Verbindungsleitung 54 an dem Steuereingang 56 des zweiten Steuerventils 58 anliegt, so dass dieses in seiner die Verbindung zwischen der Vorsteuerleitung 32, 34 und dem Druckbegrenzungsventil 64 unterbrechenden zweiten Schaltstellung gehalten wird. Die Baumaschine kann also bei aktiv und gewollt geöffnetem Hydraulikzylinder 12 ordnungsgemäß arbeiten.
Ein neues Anbauwerkzeug kann nun an den Koppelabschnitt der Baumaschine angekoppelt werden. Für das anschließende Schließen des Schließelements wird das Steuerventil 20 zurück in die in der Figur gezeigte erste Schaltstellung geschaltet, wodurch in der oben erläuterten Weise der Hydraulikzylinder 12 ausgefahren und das Schließelement aus der Öffnungsposition in Richtung der Schließposition bewegt wird. Bevor das Schließelement das Sicherheitsventil 50 erreicht und mechanisch betätigt, fällt der Druck in der Verbindungsleitung 54 und damit am Steuereingang 56 des zweiten Steuerventils 58 ab, so dass sich dieses aufgrund der Federvorspannung zurück in die in der Figur gezeigte erste Schaltstellung zurückbewegt. Ein Betrieb der Betriebsfunktionen der Baumaschine wird nun wieder durch das Druckbegrenzungsventil 64 verhindert oder zumindest stark eingeschränkt. Erst wenn das Schließelement das Schließventil 50 in seiner Schließposition wieder mechanisch betätigt und in die Freigabestellung schaltet, wird die Verbindung zwischen der nun den Pumpendruck der Hauptpumpe 10 enthaltenden ersten Hydraulikleitung 14 und dem Steuereingang 56 des zweiten Steuerventils 58 hergestellt, so dass die Verbindung zwischen der Vorsteuerleitung 32, 34 und dem Druckbegrenzungsventil 64 wieder unterbrochen wird. Erst jetzt kann die Baumaschine wieder ordnungsgemäß betätigt werden.
Der Drucksensor 66 dient dabei dazu, einen Fehler zu erkennen, bei dem das Sicherheitsventil 50 permanent in der Freigabestellung ist, beispielsweise, weil es mechanisch verklemmt ist, obwohl sich das Schließelement (noch) nicht in seiner Schließposition befindet. So wird zunächst beim Einfahren des Hydraulikzylinders 12 der von dem Drucksensor 66 gemessene Druck bei Erreichen der Endlage des Hydraulikzylinders 12 zunächst über ein bestimmtes Niveau ansteigen, z.B. 150 bar. Erst wenn der Öffnungsvorgang abgeschlossen ist und sich das Steuerventil 20 wieder in der ersten Schaltstellung befindet, darf der Druck auf Tankdruckniveau abfallen. Dieser charakteristische Druckverlauf kann durch den Drucksensor 66 mit dem tatsächlich gemessenen Druckverlauf verglichen werden. Ergeben sich hier unzulässige Abweichungen, kann der Drucksensor 66 ein Warnsignal ausgeben. Es kann weiterhin eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen sein, die das von dem Drucksensor ausgegebene Warnsignal einem Maschinenbediener akustisch und/oder optisch anzeigt. Die Anzeigeeinrichtung kann auch das Erreichen der Schließposition und/oder der Öffnungsposition des Schließelements anzeigen, wiederum akustisch und/oder optisch. Auch nach Abschluss des Schließvorgangs des Schließelements und des Hydraulikzylinders 12 muss der Drucksensor 66 bei nicht bestromten erstem Steuerventil 20 noch einen Mindestdruck von zum Beispiel mehr als 20 bar messen. Wiederum kann ein Warnsignal ausgegeben werden, wenn dies nicht der Fall ist. Der von dem Sicherheitsventil 50 an das zweite Steuerventil 58 über die Verbindungsleitung 54 gemeldete Druck fällt bei einem durch die Federvorspannung bewirkten Zurückschalten des Sicherheitsventils 50 in die Sicherheitsstellung, wenn der Hydraulikzylinder 12 ungewollt einfährt, weg. Auch dies kann durch den Drucksensor 66 ausgewertet und als Fehler angezeigt werden. Zeitgleich reduzieren sich durch die erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung automatisch sämtliche über die Bedienjoysticks 42 abrufbaren Arbeitsgeschwindigkeiten der Baumaschine.
Bezugszeichenliste

10: Hauptpumpe
12: Hydraulikzylinder
14: Erste Hydraulikleitung
16: Zweite Hydraulikleitung
18: Dritte Hydraulikleitung
20: Erstes Steuerventil
22: Vierte Hydraulikleitung
23: Feder
24: Tank
26: Druckminderventil
28: Rückschlagventil
30: Steuereingang
32: Vorsteuerleitung
34: Vorsteuerleitung
36: Vorsteuerventilblock
38: Vorsteuerpumpe
40: Druckspeicher
42: Bedienjoysticks
44: Hauptsteuerventilblock
46: Steuereingang
47: Rückschlagventil
48: Drosselventil
50: Sicherheitsventil
52: Feder
54: Verbindungsleitung
56: Steuereingang
58: Zweites Steuerventil
60: Feder
62: Druckminderleitung
64: Druckbegrenzungsventil
66: Drucksensor
68: Schnellwechselventil
70: Rückschlagventil
72: Drosselventil
74: Kolben
76: Betätigungsabschnitt

Claims

Hydraulische Schaltungsanordnung für ein Wechselsystem zum Wechseln eines an einem Koppelabschnitt einer Baumaschine ankoppelbaren Anbauwerkzeugs, umfassend ein hydraulisch zwischen einer ein Wechseln des Anbauwerkzeugs zulassenden Öffnungsposition und einer ein Wechseln des Anbauwerkzeugs unterbindenden Schließposition bewegbares Schließelement, gekennzeichnet durch ein mechanisch betätigbares Sicherheitsventil (50), das in eine Sicherheitsstellung vorgespannt ist, in der der Betrieb einer oder mehrerer Betriebsfunktionen der Baumaschine teilweise oder vollständig unterbunden ist, und das von dem Schließelement bei Erreichen der Schließposition mechanisch in eine Freigabestellung bringbar ist, in der der Betrieb der Betriebsfunktionen der Baumaschine zugelassen ist.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement ein zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition bewegbarer Schließbolzen ist.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein erstes Steuerventil (20) umfasst, welches in einer ersten Schaltstellung einen Hydraulikflüssigkeitszulauf über eine erste Hydraulikleitung (14) mit einer ersten Seite eines Hydraulikzylinders (12) zum Bewegen des Schließelements in die Schließposition und eine zweite Seite des Hydraulikzylinders (12) über eine zweite Hydraulikleitung (16) mit einem Hydraulikflüssigkeitsrücklauf verbindet, und welches in einer zweiten Schaltstellung den Hydraulikflüssigkeitszulauf über die zweite Hydraulikleitung (16) mit der zweiten Seite des Hydraulikzylinders (12) und die erste Seite des Hydraulikzylinders (12) über die erste Hydraulikleitung (14) mit dem Hydraulikflüssigkeitsrücklauf verbindet.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Steuerventil (58) vorgesehen ist, das in eine erste Schaltstellung vorgespannt ist, in der es einen für den Betrieb der Baumaschine zur Verfügung stehenden hydraulischen Vorsteuerdruck auf einen den Betrieb einer oder mehrerer Betriebsfunktionen der Baumaschine teilweise oder vollständig unterbindenden verringerten Wert reduziert, und das in eine zweite Schaltstellung verstellbar ist, in der es den für den Betrieb der Betriebsfunktionen der Baumaschine zur Verfügung stehenden hydraulischen Vorsteuerdruck ohne Reduzierung bereitstellt, wobei das Sicherheitsventil (50) in der Freigabestellung die erste Hydraulikleitung (14) mit einem Steuereingang (56) des zweiten Steuerventils (58) verbindet.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (50) in der Sicherheitsstellung die zweite Hydraulikleitung (16) mit dem Steuereingang (56) des zweiten Steuerventils (58) verbindet.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steuerventil (58) in der ersten Schaltstellung eine Vorsteuerleitung (32, 34) für den Betrieb der Baumaschine mit einem Druckbegrenzungsventil (64) verbindet, das den Vorsteuerdruck in der Vorsteuerleitung (32, 34) auf den verringerten Wert reduziert.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerleitung (32, 34) eine Vorsteuerpumpe (38) zum Bereitstellen des Vorsteuerdrucks zugeordnet ist, wobei die Vorsteuerleitung (32, 34) mit einer das erste Steuerventil (20) mit dem Hydraulikflüssigkeitszulauf verbindenden dritten Hydraulikleitung (18) verbunden ist, wobei zwischen der Vorsteuerleitung (32, 34) und der dritten Hydraulikleitung (18) ein Rückschlagventil (47) angeordnet ist, das bei Absinken des Hydraulikdrucks in der dritten Hydraulikleitung (18) unter den Vorsteuerdruck in der dritten Hydraulikleitung (18) den Vorsteuerdruck aufrechterhält.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Hydraulikleitung (14) zwischen erstem Steuerventil (20) und erster Seite des Hydraulikzylinders (12) ein Rückschlagventil (28) angeordnet ist, das einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit vom ersten Steuerventil (20) zur ersten Seite des Hydraulikzylinders (12) zulässt und für einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit in der Gegenrichtung sperrt, wobei das Rückschlagventil (28) entsperrbar ist, so dass es im entsperrten Zustand auch einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit von der ersten Seite des Hydraulikzylinders (12) zum ersten Steuerventil (20) zulässt.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der zweiten Hydraulikleitung (16) vorhandener Hydraulikdruck an einem Steuereingang (30) des Rückschlagventils (28) anliegt, so dass das Rückschlagventil (28) bei in der zweiten Schaltstellung befindlichem erstem Steuerventil (20) entsperrt wird.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer Verbindungsleitung (54) zwischen Sicherheitsventil (50) und Steuereingang (56) des zweiten Steuerventils (58) ein Drucksensor (66) zugeordnet ist, der den Hydraulikdruck in der Verbindungsleitung (54) misst und bei einem fehlerhaften Druckwert ein Warnsignal ausgibt.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, die das Erreichen der Schließposition und/oder der Öffnungsposition des Schließelements und/oder das von dem Drucksensor (66) ausgegebene Warnsignal akustisch und/oder optisch anzeigt.
Baumaschine, umfassend einen Koppelabschnitt und mindestens ein auswechselbar an dem Koppelabschnitt angekoppeltes Anbauwerkzeug, weiter umfassend eine hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Baumaschine nach Anspruch 12 und zumindest den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Hydraulikflüssigkeitszulauf, der Hydraulikflüssigkeitsrücklauf, sowie erstes und zweites Steuerventil (20, 58) an der Baumaschine angeordnet sind.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 12 oder 13 und zumindest Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (66) an der Baumaschine angeordnet ist.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (50) an dem auswechselbaren Werkzeug angeordnet ist.