DE102018121549A1

DE102018121549A1 - Verfahren zur Reparatur einer Kolben-Zylinder-Einheit innerhalb einer Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102018121549A1
Application number: DE102018121549.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Zenner; Jennifer Kries
Original assignee: Liebherr Components Kirchdorf GmbH
Current assignee: Liebherr Components Kirchdorf GmbH
Priority date: 2018-09-04
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2020-03-05
Also published as: US11499573B2; US20200072252A1; EP3620664A1; US20230122544A1; US11754099B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur einer Kolben-Zylinder-Einheit innerhalb einer Arbeitsmaschine bzw. innerhalb eines Anbaugerätes, wobei eine Verbindung der Kolbenstange mit der Maschinen- oder Gerätestruktur gelöst wird und die Kolbenstange, der Kolben und wenigstens ein Lagerkopf als Baugruppe gemeinsam aus dem Zylindergehäuse entnommen und durch eine vormontierte Ersatzbaugruppe aus Kolbenstange, Kolben und wenigstens einem Lagerkopf ersetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reparaturverfahren für eine, innerhalb einer Arbeitsmaschine verbaute Kolben-Zylinder-Einheit.
Kolben-Zylinder-Einheiten für eine Arbeitsmaschine müssen während des Arbeitseinsatzes extremen Bedingungen standhalten. Beispielhaft sei ein Greiferzylinder einer Arbeitsmaschine für den Materialumschlag genannt. Aus den obigen Gründen müssen solche Arbeitszylinder robust und speziell für den Einsatzfall konzipiert werden, um eine besonders lange Lebensdauer der Komponente garantieren zu können. Im Laufe der Einsatzzeiten kommt es jedoch zu Verschleisserscheinungen, insbesondere die verbauten Dichtungen des Kolbens oder der Stangenlagerung unterliegen natürlichem Verschleiss. Auch können materielle Beschädigungen an der Kolbenstange nicht ausgeschlossen werden.
Bei einem Defekt des Arbeitszylinders bzw. einer auftretenden Undichtigkeit wegen einer beschädigten Kolbenstange wird der gesamte Arbeitszylinder aus der Arbeitsmaschine bzw. dem Arbeitswerkzeug ausgebaut und an eine Fachwerkstatt geschickt. Dort wird der Zylinder mehr oder weniger komplett zerlegt, um die defekten Komponenten auszutauschen. Der instandgesetzte Zylinder wird an den Maschinenbetreiber zurückgesendet. Der Aufwand für das vollständige Zerlegen des Zylinders und den Austausch defekter Komponenten beträgt bspw. bei Zylindern für Erdbewegungsmaschinen etwa zwei bis vier Stunden. Hinzu kommt natürlich der Aufwand für den Ausbau des Zylinders aus der Arbeitsmaschine sowie der Transport zum und von der Fachwerkstatt. Zudem sind für das Zerlegen des Zylinders diverse Spezialwerkzeuge von Nöten, die meistens nur Fachwerkstätten zur Verfügung stehen oder zumindest nicht an Ort und Stelle der Arbeitsmaschine bereitstehen.
Die vorliegende Anmeldung setzt sich zum Ziel, ein solches Reparaturverfahren nicht nur weniger zeitaufwändig sondern ebenfalls ökonomischer für Hersteller und Maschinenbetreiber zu gestalten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Kolben-Zylinder-Einheit direkt in der Arbeitsmaschine zu reparieren. Die Arbeitsmaschine kann vorzugsweise eine Baumaschine, insbesondere ein Hebezeug oder eine Erdbewegungsmaschine sein. Vorteilhaft ist das Verfahren aber auch für Arbeitsmaschinen des Materialumschlags. Ferner ist es für die Verfahrensausführung unbedeutend, ob es sich bei der Kolben-Zylinder-Einheit um einen pneumatischen oder hydraulischen Arbeitszylinder handelt.
Der erfindungswesentliche Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass die Kolben-Zylinder-Einheit grossteils in der Arbeitsmaschine bzw. dem Abaugerät montiert verbleibt und stattdessen nur eine Baugruppe bestehend aus Kolbenstange, Kolben sowie wie wenigstens einem Lagerkopf als gesamte Einheit aus dem Zylindergehäuse und der Arbeitsmaschine bzw. dem Anbaugerät gelöst wird. Die entnommene Baugruppe wird anschliessend durch eine passende Ersatzbaugruppe ersetzt. Für diesen Verfahrensschritt ist es lediglich notwendig, die Kolbenstange von der Maschinen- bzw- Gerätestruktur zu lösen. Beispielsweise wird das Auge der Kolbenstange von der Maschinenstruktur bzw. einem Bauteil des Anbaugerätes gelöst. Bei der Reparatur eines Abstützzylinders wird beispielsweise eine Abstützplatte von der Kolbenstange demontiert.
Nach dem Trennen der Verbindung zwischen Lagerkopf und Zylindergehäuse kann die Baugruppe dann vollständig aus dem Zylindergehäuse entnommen und durch eine Ersatzbaugruppe ersetzt werden. Beim Einbau der Ersatzbaugruppe gilt ebenfalls, dass lediglich die Verbindung zwischen Lagerkopf und Zylindergehäuse hergestellt und die Kolbenstange/Auge mit der Maschinen- bzw. Gerätestruktur verbunden werden muss.
Kurz zusammengefasst entfällt bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise der Komplettausbau der Kolben-Zylinder-Einheit aus der Arbeitsmaschine bzw. dem Anbaugerät. Zudem ist kein zeitraubender Versand notwendig, sondern die Ersatzbaugruppe kann bereits vorab angeliefert werden. Der Tausch der Baugruppe ist darüber hinaus in wenigen Arbeitsschritten vollzogen und der enorme Aufwand für das vollständige Zerlegen der Kolben-Zylinder-Einheit kann drastisch reduziert werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Reparatur nicht zwingend durch den Hersteller bzw. eine Spezialwerkstatt erfolgen muss. Der vergleichsweise unkomplizierte Baugruppenaustausch kann theoretisch auch durch den Maschinenbetreiber selbst am Einsatzort der Maschine erfolgen. Idealerweise wird für die Reparatur kein Spezialwerkzeug mehr benötigt. Durch die Vereinfachung des Verfahrens wird zugleich die Gefahr einer Beschädigung von Zylinderkomponenten bei der unsachgemäßen Ausführung der Reparatur reduziert.
Das Verfahren ist grundsätzlich für beliebige Arbeitsmaschinen einsetzbar. Auch eignet sich das Reparaturverfahren für die Zylindereinheiten eines Anbaugerätes für eine Arbeitsmaschine. Der Einfachheit halber wird nachfolgend vorwiegend auf eine Arbeitsmaschine Bezug genommen, die nachfolgenden Ausführungen gelten jedoch geleichermaßen für eine Kolben-Zylinder-Einhgeit eines Anbaugerätes.
Wie bereits vorstehend angedeutet kann der Zylinder bzw. das Zylindergehäuse während der Reparatur an der Maschinen- bzw. Gerätestruktur montiert bleiben. Dem steht jedoch nicht entgegen, dass das Zylindergehäuse von der Maschinen- bzw. Gerätestruktur auch alternativ gelöst werden kann bzw. die Kolben-Zylinder-Einheit der Einfachheit halber vollständig aus der Maschine bzw. dem Gerät entnommen wird.
Die Ersatzbaugruppe besteht gemäß vorteilhafter Ausgestaltung aus einer Kolbenstange mit darauf aufgeschobenem Lagerkopf und vormontierten Kolben. Der Lagerkopf befindet sich demzufolge zwischen dem Auge der Kolbenstange und dem montierten Kolben.
Für die Demontage der Baugruppe ist lediglich eine entsprechende Befestigung des Lagerkopfes an der Zylinderöffnung zu lösen. In der Regel handelt es sich hier um eine passende Verschraubung des Lagerkopfes mit dem Zylindergehäuse. Gleiches gilt selbstredend auch für die Montage der Ersatzbaugruppe. Auch hier muss lediglich die entsprechende Befestigung, d.h. die Verschraubung des Lagerkopfes mit dem Zylindergehäuse wiederhergestellt werden.
Auch ist es gemäß weiter vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Kolben und/oder der Lagerkopf bereits mit einem passenden Dichtsatz bestückt sind. Alternativ ist es ebenso denkbar, den Dichtsatz des Kolbens separat mit der Ersatzbaugruppe anzuliefern, wobei die entsprechenden Dichtungen dann vor dem Einsetzen der Baugruppe in den Zylinder zunächst aufgebracht werden müssen. Sinnvollerweise sollten die Dichtungen des Lagerkopfes bereits vorab montiert sein, d.h. die Ersatzbaugruppe für zumnindest mit einem bereits montierten Dichtsatz des Lagerkopfes ausgeliefert.
Das Verfahren kann insbesondere bei Baumaschinen oder Arbeitsmaschinen für den Materialumschlag bzw. für deren Anbaugeräte eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Reparaturverfahren für einen Greiferzylinder eines als Greifer ausgeführten Anbaugerätes.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung ebenfalls einen Einbausatz für die Reparatur einer Kolben-Zylinder-Einheit umfassend eine vormontierte Ersatzbaugruppe für die Verwendung während des erfindungsgemäßen Reparaturverfahrens. Eine solche vormontierte Ersatzbaugruppe besteht aus einer Kolbenstange mit wenigstens einem darauf aufgeschobenem Lagerkopf und einem montierten Kolben. Ebenso ist es vorstellbar, dass Lagerkopf und/oder Kolben bereits mit einem entsprechenden Dichtsatz bestückt sind.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Es zeigen:

1: ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einbausatzes für eine Kolben-Zylinder-Einheit innerhalb einer Arbeitsmaschine und
2: eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einbausatzes.

1 zeigt neben dem Zylindergehäuse 10 den erfindungsgemäßen Einbausatz in einer Explosionsdarstellung. Der Einbausatz umfasst die entsprechende Baugruppe bestehend aus einer Kolbenstange 11, dem darauf aufgeschobenen Lagerkopf 13 sowie dem vormontierten Kolben 12. Die Kolbenstange 11 umfasst endseitig das entsprechende Auge zur Montage an der Maschinenstruktur einer Arbeitsmaschine. Hierfür wird in das Auge eine entsprechende Stahlbuchse 1 eingesetzt, die Radialbohrung dient zur Aufnahme eines Schmiernippels, insbesondere Kegelschmiernippels 20, der für die ausreichende Schmierung des Auges dient. Der Schmiernippel kann ebenfalls im Einbausatz enthalten sein.
Die Kolbenstange 11 umfasst endseitig ein Gewinde, auf dieser der passende Kolben 12 aufsetzbar ist. Der Kolben 12 wird endseitig mit einer Mutter 4 und dem Sicherungsring 25 auf der Kolbenstange 11 fixiert. Der Kolben 12 trägt Dichtungsringe, die bereits montiert mit dem Einbausatz geliefert werden. Der Lagerkopf 13 lässt sich mittels der Sechskantschrauben 21 mit dem Öffnungsrand des Zylindergehäuses 10 verschrauben. Auch der Lagerkopf ist werkseitig bereits mit dem entsprechenden Dichtungspaket versehen. Genauso gut können auch die Schskantschrauben 21 im Einbausatz enthalten sein. Anstelle der zuvorgenannten Verschraubung des Lagerkopfes 13 mit Sechskantschrauben kann der Lagerkopf 13 auch mit einem Aussengewinde versehen sein. Ein solcher, hier nicht dargestellter Lagerkopf kann über ein passendes Gegengewinde im Bereich der Zylinderöffnung in den Zylinder 10 eingeschraubt werden.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die gesamte Baugruppe A als Ersatzteil vertrieben und kann vor Ort einfach als Gesamteinheit in einen zu reparierenden Zylinder 10 eingesetzt werden. Hierzu wird die defekte Baugruppe aus dem Zylinder 10 ausgebaut, indem die Verbolzung des Auges mit der Maschinenstruktur gelöst und die Sechskantenschrauben 21 des Lagerkopfes herausgeschraubt werden. Die gesamte Baugruppe kann dann aus dem Zylinder 10 herausgezogen werden. Der Einbau der Ersatzbaugruppe erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, d.h. die Baugruppe wird mit dem vormontierten Kolben 12 voran in den Zylinder 10 eingeschoben und der Lagerkopf 13 an die entsprechende Position der Zylinderöffnung gebracht, bis die Schrauben 21 eingeschraubt werden können. Zuletzt wird das Auge der Kolbenstange 11 mit der Maschinenstruktur verbunden. Der gesamte Reparaturvorgang lässt sich erfahrungsgemäß in etwa 15min ausführen.
Eine etwas alternative Ausführung des Einbausatzes ist in der 2 dargestellt, wobei auch für diesen Einbausatz gilt, dass die gesamte Baugruppe A' vormontiert geliefert und im Ganzen in den Zylinder 10 eingebaut wird.
Durch das Anbieten der komplett vormontierten Kolbenstangenbaugruppe mit aufgeschobenem Lagerkopf und montiertem Kolben als Baugruppe ergeben sich mehrere Vorteile:

1. Faktor Zeit:
- Mithilfe des Einbausatzes lassen sich Demontage- und Montagezeit deutlich reduzieren (auf ca. 15min). Es muss lediglich der Lagerkopf an der zu reparierenden Kolben-Zylinder-Einheit gelöst werden, anschließend kann das komplette Paket aus dem Zylinderrohr herausgenommen und das neue Paket wieder eingesetzt werden. Hierzu werden keine speziellen Werkzeuge mehr benötigt, wodurch die Zylinderreparatur auch vor Ort auf der Baustelle erfolgen kann.
2. Faktor Kosten:
- Mithilfe des Einbausatzes steht im Schadensfall ein Ersatz ähnlich schnell wie bei Vorhandensein eines neuen Hydraulik-Zylinders zur Verfügung. Ein solcher Bausatz ist jedoch eine wesentlich wirtschaftlichere Lösung als ein komplett neuer Hydraulik-Zylinder.
3. Faktor Qualität:
- Durch die vormontierte Kolbenstangenbaugruppe sind keine speziellen Werkzeuge, die in den einzelnen Reparaturbetrieben oftmals fehlen, mehr erforderlich. Da die Montage der Baugruppe im Herstellerwerk erfolgt, kann somit die Gefahr von Fehlern oder Beschädigungen bei der Demontage bzw. Montage minimiert werden und es wird darüber hinaus sichergestellt, dass ausschließlich Originalersatzteile verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dort sinnvoll einsetzbar, wo kleinere Hydraulik-Zylinder im Bereich von Arbeitsmaschinen eingesetzt werden, so z.B. bei Anbauwerkzeugen oder kleineren Erdbewegungswerkzeugen in Baggern, Radladern oder Planierraupen. Es spricht jedoch nichts dagegen, die erfindungsgemäße Idee auch für größere Hydraulik-Zylinder punktuell einzusetzen.

Claims

Verfahren zur Reparatur einer Kolben-Zylinder-Einheit innerhalb einer Arbeitsmaschine bzw. innerhalb eines Anbaugerätes, wobei eine Verbindung der Kolbenstange mit der Maschinen- oder Gerätestruktur gelöst wird und die Kolbenstange, der Kolben und wenigstens ein Lagerkopf als Baugruppe gemeinsam aus dem Zylindergehäuse entnommen und durch eine vormontierte Ersatzbaugruppe aus Kolbenstange, Kolben und wenigstens einem Lagerkopf ersetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder während der Verfahrensausführung an der Maschinen- bzw. Gerätestruktur montiert bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ersatzbaugruppe eine Kolbenstange mit darauf aufgeschobenen Lagerkopf und montiertem Kolben ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Demontage der Baugruppe nur eine Befestigung des Lagerkopfes an der Zylinderöffnung gelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschraubung des Lagerkopfes mit dem Zylindergehäuse gelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kolben und/oder Lagerkopf der Ersatzbaugruppe mit dem passenden Dichtsatz versehen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Arbeitsmaschine um eine Baumaschine, Kran oder eine Arbeitsmaschine zum Materialumschlag handelt bzw. das Anbaugerät ein Greifer und die zu reparierende Kolben-Zylindereinheit ein Greiferzylinder des Greifers ist.
Einbausatz umfassend eine vormontierte Ersatzbaugruppe bestehend aus einer Kolbenstange mit auf die Kolbenstange aufgeschobenen Lagerkopf und vormontiertem Kolben zur Reparatur einer Arbeitsmaschine bzw. Anbaugerätes gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.