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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsanordnung für einen Tiltrotator einer Baumaschine, mit dem ein mit dem Tiltrotator verbindbares Werkzeug um zwei Achsen schwenk- und/oder drehbar ist, umfassend:
- - einen ersten Aktuator zum Schwenken und/oder Drehen des Werkzeugs um eine erste Achse und einen zweiten Aktuator zum Schwenken und/oder Drehen des Werkzeugs um eine zweite Achse,
- - eine mit dem ersten Aktuator verbundene erste Hydraulikleitung, die beim Schwenken und/oder Drehen des Werkzeugs in einer ersten Richtung als Zulaufleitung und beim Schwenken und/oder Drehen des Werkzeugs in einer zweiten Richtung als Rücklaufleitung dient, und eine mit dem ersten Aktuator verbundene zweite Hydraulikleitung, die beim Schwenken und/oder Drehen des Werkzeugs in der zweiten Richtung als Zulaufleitung und beim Schwenken und/oder Drehen des Werkzeugs in der ersten Richtung als Rücklaufleitung dient,
- - eine mit dem zweiten Aktuator verbundene dritte Hydraulikleitung, die beim Schwenken und/oder Drehen des Werkzeugs in einer ersten Richtung als Zulaufleitung und beim Schwenken und/oder Drehen des Werkzeugs in einer zweiten Richtung als Rücklaufleitung dient, und eine mit dem zweiten Aktuator verbundene vierte Hydraulikleitung, die beim Schwenken und/oder Drehen des Werkzeugs in der zweiten Richtung als Zulaufleitung und beim Schwenken und/oder Drehen des Werkzeugs in der ersten Richtung als Rücklaufleitung dient.
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An Baggern und ähnlichen Geräten werden am Ausleger sogenannte Tiltrotatoren eingesetzt, mit denen einem damit verbundenen Werkzeug zusätzliche Freiheitsgrade gegeben werden können. Der Tiltrotator wird an dem Ausleger und zwischen dem Ausleger und einem Werkzeug montiert und erlaubt einerseits ein Drehen des Werkzeugs um eine erste Achse und andererseits ein Schwenken des Werkzeugs um eine zweite Achse. Die Drehachse und die Schwenkachse können zum Beispiel in einem Winkel von 90° zueinander stehen. Als Aktuatoren zum Drehen und Schwenken können zum Beispiel hydraulische Aktuatoren, wie hydraulische Zylinder oder hydraulische Motoren zum Einsatz kommen.
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Kräfte, die von außen auf das Werkzeug einwirken, zum Beispiel eine Gewichtskraft bei Beladung eines Werkzeugs, wie einer Hubgabel, üben dabei sowohl auf die Drehachse als auch auf die Schwenkachse Kräfte aus. Die Höhe der auf einen Aktuator ausgeübten Kraft kann sich dabei durch das Verstellen des anderen Aktuators verändern. Beispielsweise eine Hubgabel wird in der Regel parallel zum Boden eingesetzt. Die Gewichtskraft einer beladenen Gabel wirkt dann senkrecht zur Hubgabel in Richtung Erdmittelpunkt. Mit dem Drehen des Werkzeugs um die Drehachse verändert sich das auf die Schwenkachse wirkende Moment. Je nach Drehstellung der Hubgabel muss sie eine höhere oder eine niedrigere Kraft aufnehmen. Kreuzen sich die Kraftlinien der Last- und der Schwenkachse, entsteht kein Moment. Im rechten Winkel dazu entsteht das maximale Moment. In der Praxis kann also der Fall auftreten, dass eine Last aufgenommen wird, ohne dass auf die Schwenkachse ein Moment wirkt. Wird die Last dann gedreht, steigt das Moment an und kann sogar die maximal zulässige Kraft auf den Schwenkaktuator überschreiten. Im Stand der Technik wird diese durch Druckbegrenzungsventile, die mit einer der Arbeitsleitungen des Tiltrotators verbunden sind, begrenzt. Öffnet ein Druckbegrenzungsventil, gibt der Tiltrotator nach. Dies kann zu einem ungewollten und unkontrollierten Herabfallen der Last führen, was wiederum zu Arbeitsunfällen führen kann.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in einfacher Weise die Arbeitssicherheit beim Einsatz von Tiltrotatoren jederzeit sichergestellt.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Für eine hydraulische Schaltungsanordnung der eingangsgenannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch,
- - dass in der ersten Hydraulikleitung ein erstes Steuerventil und in der zweiten Hydraulikleitung ein zweites Steuerventil angeordnet ist, wobei das erste Steuerventil und das zweite Steuerventil jeweils zwischen einer Freigabestellung, in der ein Durchfluss eines Hydraulikfluids zugelassen ist, und einer Sperrstellung, in der ein Durchfluss eines Hydraulikfluids gesperrt ist, schaltbar ist, und
- - dass der in der dritten Hydraulikleitung und/oder der in der vierten Hydraulikleitung vorliegende Arbeitsdruck an einem Steuereingang des ersten Steuerventils und/oder einem Steuereingang des zweiten Steuerventils anliegt, so dass das erste Steuerventil und/oder das zweite Steuerventil in die Sperrstellung geschaltet wird, wenn der Arbeitsdruck einen vorgegebenen Grenzdruck überschreitet.
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Bei der Baumaschine kann es sich zum Beispiel um einen Bagger oder Ähnliches handeln. Der Tiltrotator wird in an sich bekannter Weise beispielsweise an einem Ausleger der Baumaschine angebracht und das Werkzeug an dem Tiltrotator, so dass sich dieser zwischen dem Ausleger und dem Werkzeug befindet. Ein erster und zweiter Aktuator zum Schwenken und/oder Drehen des Werkzeugs sind vorgesehen, insbesondere ein Rotationsaktuator zum Drehen des Werkzeugs und ein Tiltaktuator zum Schwenken des Werkzeugs. Der erste und zweite Aktuator sind insbesondere hydraulische Antriebe. Zum Beispiel kann es sich um hydraulische Zylinder oder hydraulische Motoren handeln. Ein hydraulischer Motor kann zum Beispiel zum Drehen des Werkzeugs um eine erste Achse vorgesehen sein. Hydraulische Zylinder können zum Beispiel zum Schwenken des Werkzeugs um eine zweite Achse vorgesehen. Die erste und zweite Achse stehen zueinander in einem Winkel ≠0. Sie können zum Beispiel in einem Winkel von 90° zueinanderstehen. Mit dem Rotationsaktuator kann zum Beispiel eine Drehung des Werkzeugs um bis zu 360° möglich sein. Das Schwenken mit dem Tiltaktuator ist in der Regel prinzipbedingt auf einen geringeren Winkelbereich eingeschränkt, zum Beispiel auf etwa 100°.
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Der erste Aktuator ist mit einer ersten Hydraulikleitung und einer zweiten Hydraulikleitung verbunden. Die erste und zweite Hydraulikleitungen sind mit einem Hauptsteuerventil verbunden, das wiederum mit einer Pumpe und einem Tank für Hydraulikfluid verbunden ist. Je nach Schaltstellung des Hauptsteuerventils wird entweder die erste Hydraulikleitung mit der Pumpe verbunden und die zweite Hydraulikleitung mit dem Tank oder die zweite Hydraulikleitung mit der Pumpe verbunden und die erste Hydraulikleitung mit dem Tank. Je nach Schaltstellung des Hauptsteuerventils ist damit ein Schwenken und/oder Drehen um die erste Achse in beiden Richtungen möglich. Je nach Schaltstellung des Hauptsteuerventils dient dabei die erste Hydraulikleitung als Zulaufleitung und die zweite Hydraulikleitung als Rücklaufleitung oder umgekehrt. In entsprechender Weise ist der zweite Aktuator mit einer dritten Hydraulikleitung und einer vierten Hydraulikleitung verbunden, die ebenfalls mit einem Hauptsteuerventil verbunden sind. Dieses Hauptsteuerventil ist wiederum ebenfalls mit einem Tank und einer Pumpe für Hydraulikfluid verbunden und verbindet je nach Schaltstellung die dritte Hydraulikleitung mit der Pumpe und die vierte Hydraulikleitung mit dem Tank oder umgekehrt. Auf diese Weise ist auch mit dem zweiten Aktuator ein Schwenken und/oder Drehen um die zweite Achse in beiden Richtungen möglich. Entsprechend dient wiederum die dritte Hydraulikleitung als Zulaufleitung und die vierte Hydraulikleitung als Rücklaufleitung oder umgekehrt. Es ist dabei möglich, dass die erste und zweite Hydraulikleitung sowie die dritte und vierte Hydraulikleitung über ihre jeweiligen Hauptsteuerventile über die gleiche Pumpe versorgt werden und die gleiche Tankverbindung nutzen. Dies ist aber nicht zwingend.
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Bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltungsanordnung sind in der ersten Hydraulikleitung ein erstes Steuerventil und in der zweiten Hydraulikleitung ein zweites Steuerventil angeordnet. Die Steuerventile sind jeweils zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrstellung schaltbar. In der Freigabestellung lassen sie einen Durchfluss von Hydraulikfluid durch die jeweilige Hydraulikleitung zu. In der Sperrstellung sperren sie die jeweilige Hydraulikleitung gegen einen solchen Durchfluss. Zum Schalten des ersten bzw. zweiten Steuerventils wird der Arbeitsdruck in der dritten Hydraulikleitung und/oder in der vierten Hydraulikleitung genutzt. Dazu liegt dieser Arbeitsdruck an einem Steuereingang des ersten Steuerventils und/oder einem Steuereingang des zweiten Steuerventils an. Das erste und zweite Steuerventil können in die Freigabestellung vorgespannt sein, beispielsweise durch eine Vorspannungsfeder. Der an dem Steuereingang des jeweiligen Steuerventils anliegende Arbeitsdruck aus der dritten bzw. vierten Hydraulikleitung arbeitet dann gegen diese Vorspannung. Übersteigt der Arbeitsdruck einen vorgegebenen Grenzdruck, wird das jeweilige Steuerventil durch den an dem Steuereingang anliegenden Arbeitsdruck gegen die Vorspannung in die Sperrstellung geschaltet. In der Sperrstellung ist ein Durchfluss von Hydraulikfluid durch das gesperrte Steuerventil nicht mehr möglich. Befindet sich das gesperrte Steuerventil beispielsweise in der zum Drehen und/oder Schwenken des Werkzeugs in einer ersten Richtung als Zulaufleitung dienenden Hydraulikleitung, wird durch das gesperrte Steuerventil somit ein Weiterdrehen bzw. Weiterschwenken des Werkzeugs in diese Richtung unterbunden. Auf diese Weise kann ein durch das Drehen bzw. Schwenken des Werkzeugs in der dritten bzw. vierten Hydraulikleitung und damit im zweiten Aktuator ansteigender Druck aufgrund einer Erhöhung eines beispielsweise durch eine Last ausgeübten Moments bzw. einer von der Last ausgeübten Kraft bei Überschreiten des Grenzdrucks verhindert werden, um eine unzulässige Belastung des zweiten Aktuators und damit beispielsweise ein ungewolltes Öffnen eines Druckbegrenzungsventils zu verhindern. Der Druck im zweiten Aktuator bzw. der dritten bzw. vierten Hydraulikleitung wird also als Signal verwendet, um die durch den ersten Aktuator erzeugte Bewegung bei Überschreiten des Grenzdrucks zu stoppen. Das Weiterbewegen in der für den zweiten Aktuator druckerhöhenden Richtung wird unterbunden. Diese Sicherheitsfunktionen erfolgt hydraulisch und unter unmittelbarer Berücksichtigung des im zweiten Aktuator auftretenden Drucks. Sie ist damit jederzeit zuverlässig und fehlerunanfällig. Gleichzeitig wird die Arbeitssicherheit in konstruktiv einfacher Weise jederzeit sichergestellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass parallel zu dem ersten Steuerventil ein erstes Rückschlagventil angeordnet ist, das bei in der Sperrstellung befindlichem ersten Steuerventil einen Durchfluss von Hydraulikfluid als Rücklauf von dem ersten Aktuator zulässt, und/oder dass parallel zu dem zweiten Steuerventil ein zweites Rückschlagventil angeordnet ist, das bei dem in der Sperrstellung befindlichem zweiten Steuerventil einen Durchfluss von Hydraulikfluid als Rücklauf von dem ersten Aktuator zulässt. Die Rückschlagventile sind jeweils in einer parallel zu den Steuerventilen verlaufenden Bypassleitung angeordnet. Die Bypassleitungen zweigen vor dem jeweiligen Steuerventil von der ersten bzw. zweiten Hydraulikleitung ab und münden hinter dem jeweiligen Steuerventil wieder in die erste bzw. zweite Hydraulikleitung. Die Rückschlagventile erlauben bei gesperrtem Steuerventil jeweils einen Rückfluss von Hydraulikfluid in einer entgegengesetzten Richtung zu der Hydraulikfluidrichtung, die zum Sperren des jeweiligen Steuerventils geführt hat. Es ist folglich bei einer während des Fließens von Hydraulikfluid in einer ersten Richtung auftretenden Sperrung eines Steuerventils bei noch gesperrtem Steuerventil ein Fluss von Hydraulikfluid in entgegengesetzter Richtung möglich. Durch Schalten des Hauptsteuerventils kann also der erste Aktuator in umgedrehter Richtung betrieben werden. Der Hydraulikfluidfluss erfolgt dabei über das Rückschlagventil an dem gesperrten Steuerventil vorbei. Ist also durch ein Schwenken bzw. Drehen durch den ersten Aktuator der Grenzdruck im zweiten Aktuator überschritten worden und dadurch ein Steuerventil gesperrt worden, ist ein Zurückschwenken bzw. Zurückdrehen des ersten Aktuators zur Verringerung der auf den zweiten Aktuator wirkenden Kräfte möglich. Das System kann also in einen sicheren Zustand zurückgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der jeweils höhere von in der dritten und vierten Hydraulikleitung vorliegendem Arbeitsdruck an dem Steuereingang des ersten Steuerventils und/oder dem Steuereingang des zweiten Steuerventils anliegt. Hierzu kann zwischen der dritten und vierten Hydraulikleitung einerseits und dem Steuereingang des ersten Steuerventils und/oder dem Steuereingang des zweiten Steuerventils andererseits ein Wechselventil angeordnet sein, das den jeweils höheren von in der dritten und vierten Hydraulikleitung vorliegendem Arbeitsdruck weitergibt. Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass nur der höhere der beiden Drücke, und damit der für den Vergleich mit dem Grenzdruck relevante Druck aus der dritten oder vierten Hydraulikleitung als Signal für das Sperren eines Steuerventils verwendet wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der in der dritten Hydraulikleitung und/oder der in der vierten Hydraulikleitung vorliegende Arbeitsdruck über ein Druckbegrenzungsventil an dem Steuereingang des ersten Steuerventils und/oder dem Steuereingang des zweiten Steuerventils anliegt, wobei das Druckbegrenzungsventil bei Überschreiten des Grenzdrucks öffnet. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Druckbegrenzungsventil nach einem Öffnungsvorgang erst wieder schließt, wenn der Arbeitsdruck den Grenzdruck um einen vorgegebenen Schließdruck unterschreitet. Das Druckbegrenzungsventil besitzt eine erste Wirkfläche, auf die der aus der dritten bzw. vierten Hydraulikleitung weitergegebene Arbeitsdruck wirkt. Dabei kann die erste Wirkfläche so ausgestaltet sein, dass das Druckbegrenzungsventil bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzdrucks öffnet, so dass der Arbeitsdruck nun weiter auf den Steuereingang des ersten bzw. zweiten Steuerventils wirken kann. Um zu erreichen, dass das Druckbegrenzungsventil nicht sofort wieder schließt, wenn der Grenzdruck wieder erreicht bzw. nur minimal unterschritten wird, sondern erst wenn der Arbeitsdruck den Grenzdruck um einen vorgegebenen Schließdruck unterschreitet, kann das Druckbegrenzungsventil eine zweite Wirkfläche besitzen, auf die der durch das Druckbegrenzungsventil weitergegebene Signaldruck bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil ebenfalls wirkt. Die zweite Wirkfläche kann zum Beispiel größer sein als die erste Wirkfläche. Auf diese Weise wird das Druckbegrenzungsventil zunächst auch bei abfallendem Druck offen gehalten bis der Arbeitsdruck den Grenzdruck um den vorgegebenen Schließdruck unterschreitet. Der Schließdruck kann beispielsweise 50 bar betragen. Beträgt der Grenzdruck zum Beispiel 200 bar, schließt das Druckbegrenzungsventil also erst wieder, wenn der Arbeitsdruck 150 bar erreicht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der in der dritten Hydraulikleitung und/oder der in der vierten Hydraulikleitung vorliegende Arbeitsdruck (nur) an dem Steuereingang des jeweils in der als Zulaufleitung dienenden ersten oder zweiten Hydraulikleitung angeordneten ersten oder zweiten Steuerventils anliegt. Bei dieser Ausgestaltung wird also nur das Steuerventil mit dem Arbeitsdruck aus der dritten bzw. vierten Hydraulikleitung an seinem Steuereingang beaufschlagt, das bei der jeweiligen Schwenk- bzw. Drehrichtung in der als Zulaufleitung dienenden Hydraulikleitung angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung wird bei Überschreiten des Grenzdrucks im zweiten Aktuator nur eines der Steuerventile gesperrt, so dass bei einem Zurückbewegen des ersten Aktuators zum Vermindern des Arbeitsdrucks im zweiten Aktuator das jeweils andere, nicht gesperrte Steuerventil den Durchfluss von Hydraulikfluid zulässt.
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Nach einer diesbezüglichen weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Druckbegrenzungsventil und den Steuereingängen von erstem und zweitem Steuerventil ein drittes Steuerventil angeordnet ist, das den Ausgang des Druckbegrenzungsventils mit dem Steuereingang des jeweils in der als Zulaufleitung dienenden ersten oder zweiten Hydraulikleitung angeordneten ersten oder zweiten Steuerventils verbindet. Das dritte Steuerventil dient zum Beaufschlagen (insbesondere nur) des jeweils in der als Zulaufleitung dienenden ersten oder zweiten Hydraulikleitung angeordneten Steuerventils mit dem Arbeitsdruck vom zweiten Aktuator. Dazu kann das dritte Steuerventil zwischen insbesondere zwei Schaltstellungen geschaltet werden. Bei dem dritten Steuerventil kann es sich um ein Logikventil handeln, das in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsdruck vom zweiten Aktuator mit dem Steuerventil in der ersten Hydraulikleitung und in einer zweiten Schaltstellung mit dem Steuerventil in der zweiten Hydraulikleitung verbindet.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Zulaufdruck in der als Zulaufleitung dienenden ersten oder zweiten Hydraulikleitung an einem Steuereingang des dritten Steuerventils anliegen, so dass das dritte Steuerventil den Ausgang des Druckbegrenzungsventils mit dem Steuereingang des in der als Zulaufleitung dienenden ersten oder zweiten Hydraulikleitung angeordneten ersten oder zweiten Steuerventils verbindet. Dadurch wird eine besonders praxisgemäße Lösung realisiert.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der in der dritten Hydraulikleitung und/oder der in der vierten Hydraulikleitung vorliegende Arbeitsdruck bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil ebenfalls an dem Steuereingang des dritten Steuerventils anliegen. Dadurch wird auch bei einer Richtungsumkehr des ersten Aktuators sichergestellt, dass das dritte Steuerelement in der zuvor eingenommenen Schaltstellung verbleibt.
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Wie bereits erläutert, können das erste Steuerventil und das zweite Steuerventil jeweils in die Freigabestellung vorgespannt sein, vorzugsweise federvorgespannt. Das erste und zweite Steuerventil können gemäß einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung jeweils einen einem an ihrem Steuereingang anliegenden Druck entgegenwirkenden Vorspannungsfederraum aufweisen, wobei an dem Vorspannungsfederraum jeweils Tankdruck anliegt. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Steuerventile jeweils gegen den Niederdruck schalten, insbesondere jeweils nur gegen den Tankdruck und den Vorspannungsdruck der Vorspannungsfeder.
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Der erste Aktuator kann ein Rotationsaktuator zum Drehen des Werkzeugs um eine erste Achse und der zweite Aktuator kann ein Tiltaktuator zum Schwenken des Werkzeugs um eine zweite Achse sein. In der Praxis ist insbesondere eine Überlastung des Tiltaktuators durch ein Drehen einer Last mittels des Rotationsaktuators kritisch. Es ist aber grundsätzlich auch die umgekehrte Anordnung denkbar, bei der der erste Aktuator der Tiltaktuator und der zweite Aktuator der Rotationsaktuator ist.
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Die Erfindung betrifft auch einen Tiltrotator einer Baumaschine, mit dem ein mit dem Tiltrotator verwendbares Werkzeug um zwei Achsen schwenk- und/oder drehbar ist, umfassend eine erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung. Der Tiltrotator kann auch das Werkzeug umfassen. Die Erfindung betrifft außerdem eine Baumaschine mit einem erfindungsgemäßen Tiltrotator.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung.
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Die in der Figur gezeigte hydraulische Schaltungsanordnung ist für einen Tiltrotator einer Baumaschine, wie einem Bagger oder ähnlichem, vorgesehen. Der Tiltrotator wird beispielsweise an einem Ausleger der Baumaschine und ein Werkzeug an dem Tiltrotator befestigt. Die hydraulische Schaltungsanordnung umfasst einen ersten Aktuator 10, vorliegend einen hydraulischen Motor 10, zum Drehen des Werkzeugs um einen Drehwinkel von bis zu 360° um eine erste Achse. Die Schaltungsanordnung umfasst darüber hinaus einen zweiten Aktuator 12, vorliegend umfassend zwei hydraulische Zylinder 12 zum Schwenken des Werkzeugs um einen Winkel von bis zu beispielsweise 100° um eine zweite Achse. Die Achsen können beispielsweise unter einem Winkel von 90° zueinander stehen. Mit dem ersten Aktuator 10 ist eine erste Hydraulikleitung 14 und eine zweite Hydraulikleitung 16 verbunden. Die erste und zweite Hydraulikleitung 14, 16 sind mit einem ersten Hauptsteuerventil 18 verbunden, das mit einer nicht näher dargestellten Pumpe und einem nicht näher dargestellten Tank für Hydraulikfluid verbunden ist. Der zweite Aktuator 12 ist mit einer dritten Hydraulikleitung 20 und einer vierten Hydraulikleitung 22 verbunden, die mit einem zweiten Hauptsteuerventil 24 verbunden sind. Auch das zweite Hauptsteuerventil 24 ist mit einem nicht näher dargestellten Tank und einer nicht näher dargestellten Pumpe für Hydraulikfluid verbunden. In der Figur sind die Hauptsteuerventile 18, 24 in einer Neutralstellung gezeigt, in der sie die Hydraulikleitungen 14, 16, 20, 22 von dem Tank und der Pumpe trennen. Über ihre beiden Steuereingänge können die Hauptsteuerventile 18, 24 ausgehend von der Neutralstellung jeweils in zwei Schaltstellungen geschaltet werden. In einer ersten Schaltstellung verbinden die Hauptsteuerventile 18, 24 beispielsweise die erste Hydraulikleitung 14 und die dritte Hydraulikleitung 20 mit der Pumpe und die zweite Hydraulikleitung 16 und die vierte Hydraulikleitung 22 mit dem Tank. In der anderen der beiden aus der Neutralstellung einzunehmen Schaltstellungen verbinden die Hauptsteuerventile 18, 24 die zweite Hydraulikleitung 16 und die vierte Hydraulikleitung 22 mit der Pumpe und die erste Hydraulikleitung 14 und die dritte Hydraulikleitung 20 mit dem Tank. Je nach Schaltstellung der Hauptsteuerventile 18, 24 können die Hydraulikleitungen 14, 16, 20, 22 also entweder als Zulauf oder als Rücklauf zu bzw. von den Aktuatoren 10, 12 dienen. Je nach Schaltstellung kann das Werkzeug auf diese Weise durch den ersten Aktuator 10 in zwei Richtungen um die erste Achse gedreht werden und durch den zweiten Aktuator 12 in zwei Richtungen um die zweite Achse geschwenkt werden.
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Über eine erste Signalleitung 26 und eine zweite Signalleitung 28 liegt der in der dritten Hydraulikleitung 20 und der in der vierten Hydraulikleitung 24 anliegende Arbeitsdruck an einem Wechselventil 30 an, das den höheren der beiden Arbeitsdrücke über eine dritte Signalleitung 32 an ein Druckbegrenzungsventil 34 weitergibt, das in eine geschlossene Stellung vorgespannt ist. Der in der dritten Signalleitung 32 anliegende Arbeitsdruck liegt bei geschlossenem Druckbegrenzungsventil 34 an einer ersten, kleineren Wirkfläche 36 an. Überschreitet der anliegende Arbeitsdruck einen Grenzdruck, öffnet das Druckbegrenzungsventil 34 und der Arbeitsdruck wird über eine vierte Signalleitung 38 weitergegeben an ein drittes Steuerventil 40. Im geöffneten Zustand des Druckbegrenzungsventils 34 liegt der weitergegebene Signaldruck auch an einer zweiten größeren Wirkfläche 42 des Druckbegrenzungsventils 34 an, so dass dieses auch bei einem Abfall des Arbeitsdrucks unter den Grenzdruck offen bleibt bis der Arbeitsdruck den Grenzdruck um einen vorgegebenen Schließdruck von beispielsweise 50 bar unterschreitet. Der Grenzdruck kann zum Beispiel 200 bar betragen.
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In der ersten Hydraulikleitung 14 ist ein erstes Steuerventil 44, vorliegend ein 2/2-Wegeventil 44, angeordnet, welches durch Federvorspannmittel 46 in die in der Figur gezeigte Freigabestellung vorgespannt ist, in der es einen Durchfluss von Hydraulikfluid zwischen dem Hauptsteuerventil 18 und dem ersten Aktuator 10 über die erste Hydraulikleitung 14 zulässt. In der zweiten Hydraulikleitung 16 ist ein zweites Steuerventil 48, ebenfalls in Form eines 2/2-Wegeventils, angeordnet, das ebenfalls durch Federvorspannmittel 49 in die in der Figur gezeigte Freigabestellung vorgespannt ist, in der es einen Durchfluss von Hydraulikfluid zwischen dem ersten Aktuator 10 und dem Hauptsteuerventil 18 über die zweite Hydraulikleitung 16 zulässt. Die Steuerventile 44, 48 sollen immer gegen den Niederdruck schalten. Dies wird erreicht, indem in der Schaltungsanordnung eine Niederdruckleitung 50 definiert ist, indem diese jeweils über ein Rückschlagventil 52, 54 mit den Hydraulikleitungen 14, 16 verbunden ist. In der Niederdruckleitung 50 wird sich also immer der niedrigere Druck der beiden Hydraulikleitungen 14, 16 einstellen. Die Federvorspannmittel 46, 49 sind dabei unmittelbar über Verbindungsleitungen 56, 57 mit der Niederdruckleitung 50 verbunden.
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Wie bereits erläutert, wird der Arbeitsdruck aus der dritten bzw. vierten Hydraulikleitung 20, 22, je nachdem welche den höheren Arbeitsdruck besitzt, bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil 34 über die dritte Signalleitung 38 an das dritte Steuerventil 40 weitergegeben. Das dritte Steuerventil 40 ist vorliegend als Logikventil mit zwei Schaltstellungen ausgebildet. In der in der Figur gezeigten ersten Schaltstellung verbindet es den Arbeitsdruck in der dritten Signalleitung 38 mit dem Steuereingang 60 des zweiten Steuerventils 48. In der zweiten Schaltstellung verbindet es dagegen den Arbeitsdruck in der dritten Signalleitung mit dem Steuereingang 58 des ersten Steuerventils 44. Je nachdem, welches der Steuerventile 44, 48 mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt wird, wird dieses Steuerventil 44, 48 in seine Sperrstellung geschaltet, in der es einen Durchfluss von Hydraulikfluid durch die erste bzw. zweite Hydraulikleitung 14, 16 sperrt. In dem in der Figur gezeigten Schaltzustand des dritten Steuerventils 40 wird das zweite Steuerventil 48 in seine Sperrstellung geschaltet.
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Damit dasjenige Steuerventil 44, 48 in seine Sperrstellung geschaltet wird, das sich in der gerade als Zulaufleitung dienenden Hydraulikleitung 14, 16 befindet, muss das dritte Steuerventil 40 über seine beiden Steuereingänge 62, 64 in die entsprechende Stellung gebracht werden. Liegt der hohe Zulaufdruck beispielsweise in der ersten Hydraulikleitung 14 an, wird dieser über eine Düse 66 in eine erste Verbindungsleitung 68 geführt, die über ein Wechselventil 70 mit dem ersten Steuereingang 62 des dritten Steuerventils 40 verbunden ist. Die erste Verbindungsleitung 68 ist zudem über eine Düse 72 mit der Niederdruckleitung 50 verbunden, so dass sich in der Verbindungsleitung 68 ein Druck zwischen Hoch- und Niederdruck einstellt. Dieser schaltet das dritte Steuerelement 40 in die gewollte Stellung. Dementsprechend ist die zweite Hydraulikleitung 16 über eine Düse 74 mit einer zweiten Verbindungsleitung 76 verbunden, die über ein Wechselventil 78 mit dem zweiten Steuereingang 64 des dritten Steuerelements 40 verbunden ist. Über eine weitere Düse 80 ist zudem auch die zweite Verbindungsleitung 76 mit der Niederdruckleitung 50 verbunden, so dass bei Vorliegen des hohen Zulaufdrucks in der zweiten Hydraulikleitung 16 das dritte Steuerelement 40 wiederum in die gewollte Stellung geschaltet wird. Außerdem liegen die durch das dritte Steuerelement 40 und die fünften Signalleitungen 82, 84 an jeweils einem der Steuereingänge 58, 60 des ersten bzw. zweiten Steuerelements 44, 48 anliegenden Signaldrücke über jeweils eines der Wechselventile 70 bzw. 78 ebenfalls an dem jeweiligen Steuereingang 62, 64 des dritten Steuerelements 40 an. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das dritte Steuerventil 40 auch bei einer Richtungsumkehr des ersten Aktuators 10 nach einem Sperren eines der Steuerventile 44, 48 zuverlässig in der zuvor eingenommenen Schaltstellung verbleibt.
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Eine Umkehr der Drehrichtung des ersten Aktuators 10 nach Sperren eines der Steuerventile 44, 48 ist möglich, da bei der Schaltungsanordnung parallel zu dem ersten Steuerventil 44 ein erstes Rückschlagventil 86 und parallel zu dem zweiten Steuerventil 48 ein zweites Rückschlagventil 88 angeordnet ist. Die Rückschlagventile 86, 88 sind jeweils in einer mit der ersten bzw. zweiten Hydraulikleitung 14, 16 verbundenen, das erste bzw. zweite Steuerventil 44, 48 überbrückenden Bypassleitung 90 bzw. 92 angeordnet. Die Rückschlagventile 86, 88 lassen bei gesperrtem Steuerventil 44 bzw. 48 einen Rücklauf von Hydraulikfluid an dem gesperrten Steuerventil 44 bzw. 48 vorbei vom ersten Aktuator 10 zurück zum ersten Hauptsteuerventil 18 zu. Auf diese Weise kann bei aufgrund eines unzulässig hohen Arbeitsdrucks im zweiten Aktuator 12 erfolgten Sperrens eines der Steuerventile 44 bzw. 48, und einer dadurch unterbundenen Weiterdrehung des ersten Aktuators 10 in seiner vorherigen Drehrichtung ein Drehen des Aktuators 10 in der umgekehrten Drehrichtung erfolgen, indem das erste Hauptsteuerventil 18 umgeschaltet wird. Mit dem Zurückdrehen des ersten Aktuators 10 reduziert sich der Arbeitsdruck in der dritten bzw. vierten Hydraulikleitung 20, 22. Unterschreitet der Arbeitsdruck den Grenzdruck um den vorgegebenen Schließdruck, schließt das Druckbegrenzungsventil 34 und stellt gleichzeitig eine Verbindung der dritten Signalleitung 38 zur Niederdruckleitung 50 her. Der Betätigungsdruck für das in der Sperrstellung befindliche zweite Steuerventil 48 reduziert sich wieder auf den Niederdruck, so dass das zweite Steuerventil 48 durch seine Federvorspannmittel 50 wieder in seine Freigabestellung geöffnet wird. Die Schaltungsanordnung befindet sich nunmehr wieder im sicheren Zustand und es kann eine Betätigung der Aktuatoren 10 bzw. 12 in beiden Richtungen erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erster Aktuator
- 12
- zweiter Aktuator
- 14
- erste Hydraulikleitung
- 16
- zweite Hydraulikleitung
- 18
- erstes Hauptsteuerventil
- 20
- dritte Hydraulikleitung
- 22
- vierte Hydraulikleitung
- 24
- zweites Hauptsteuerventil
- 26
- erste Signalleitung
- 28
- zweite Signalleitung
- 30
- Wechselventil
- 32
- dritte Signalleitung
- 34
- Druckbegrenzungsventil
- 36
- erste Wirkfläche
- 38
- vierte Signalleitung
- 40
- drittes Steuerventil
- 42
- zweite Wirkfläche
- 44
- erstes Steuerventil
- 46, 49
- Federvorspannmittel
- 48
- zweites Steuerventil
- 50
- Niederdruckleitung
- 52, 54, 86, 88
- Rückschlagventil
- 56, 57, 68, 76
- Verbindungsleitung
- 58, 60, 62, 64
- Steuereingang
- 66, 72, 74, 80
- Düse
- 70, 78
- Wechselventil
- 82, 84
- fünfte Signalleitung
- 90,92
- Bypassleitung
