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Steuerung für hydraulische Antriebe mit einem Steuerventil oder -schieber
mit einer Arretierung Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für hydraulische
Antriebe an Arbeitsmaschinen mit einem Steuerventil oder -schieber, der durch eine
Feder in Neutralstellung gehalten wird und in Arbeitsstellung zur Betätigung des
Antriebes in einer Arretierung ruht, die durch den Druck einer vom hydraulischen
Arbeitsmittel getrennten Flüssigkeit entsperrt wird.
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Bei vielen bekannten Steuerventilen oder -schiebern, die einen derartigen
Arretierungsmechanismus aufweisen, mußte bisher die Arretierung durch die Bedienungsperson
nach Beendigung des gewünschten Arbeitsvorganges wieder ausgelöst werden. Es ist
jedoch auch schon bekannt, diese Arretierung selbsttätig durch ein Druckmittel zu
lösen.
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Eine derartige Auslösung der Arretierung ist in vielen Fällen unerwünscht,
da eine zusätzliche Druckerhöhung erforderlich ist. Diese wird meist dadurch erzeugt,
daß das Arbeitsgerät von dem durch das Ventil gesteuerten Kolben gegen einen Anschlag
gedrückt wird. Offensichtlich ist so etwas nur in Endlagen der Arbeitskräfte möglich
und mit einer hohen Druckbeanspruchung des gesamten hydraulischen Kreises, aber
auch der mechanischen Elemente, insbesondere der Lagerungen der Arbeitsgeräte verbunden.
Außerdem ist eine Auslösung der Arretierung in einer beliebig wählbaren Mittelstellung
nicht möglich. Man könnte nun daran denken, eine mechanische Kopplung zwischen dem
Steuerventil und dem Arbeitsgerät herzustellen, durch die das Steuerventil in einer
bestimmten Lage des Arbeitsgerätes ausgelöst wird. Eine solche Kopplung ist jedoch
bei hydraulisch angetriebenen Arbeitsmaschinen, insbesondere bei Baggern, Kränen,
Frontladern und Planiergeräten praktisch nicht anwendbar, da die Arbeitsgeräte solcher
Maschinen eine sehr vielfältige Bewegung in den verschiedensten Richtungen auszuführen
haben. Mechanische Kopplungen zwischen den Arbeitsmitteln und den Steuerventilen
scheiden daher zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe aus.
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Es ist auch bekannt, den Druckmittelkreis für die Betätigung eines
Steuerventils von dem Flüssigkeitskreis zu trennen, der durch das Steuerventil gesteuert
wird. Eine solche Trennung hat man vor allem immer dann vorgenommen, wenn das zu
steuernde Druckmittel gefährliche Eigenschaften aufweist.
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Ferner ist es bekannt, den Hebel zur Betätigung eines Steuerventils
für druckluftbetätigte Wechselgetriebe mit Hilfe eines zweiten Hilfskreises zu arretieren,
in dem ein anderes Druckmittel wirksam ist als in dem Hauptkreis. Die Erfindung
zeigt einen neuen Weg für die Auslösung der Arretierung eines Steuerventils, die
die Aufgabe löst, die Lage des durch das Ventil gesteuerten Arbeitsgerätes, in der
die Arretierung gelöst und die Bewegung des Arbeitsgerätes beendet werden soll,
leicht einzustellen. Außerdem kann eine erfindungsgemäße Einrichtung auch bei komplizierten
Arbeitsmaschinen mit Geräten, die in sehr vielen Richtungen bewegt werden können,
in einfacher Weise angewendet werden.
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Die Erfmdung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Fühler eines mit
der Flüssigkeit gefüllten Druckgebers, der mit dem Steuerventil oder -schieber über
eine Leitung hydraulisch verbunden ist, auf einer vom Stehzustand der Arbeitsmaschine
zwangsgeführten Nockenscheibe mit Nocken anliegt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung
in einer Ausführungsform beispielhaft erläutert. Es zeigt F i g. 1 schematisch eine
Ansicht eines Frontladers od. dgl. mit einer Steuerung nach der Erfindung, F i g.
2 eine Ansicht ähnlich der F i g. 1 in einer anderen Stellung, F i g. 3 einen abgebrochenen
Längsschnitt einer Arretierung, F i g. 4 einen Längsschnitt durch einen Druckgeber,
F i g. 5 eine Zusammenstellung der Arretierung und des Druckgebers.
In
den F i g. 1 und 2 hat ein Frontlader 1 od. dgl. einen Ausleger 2 mit im
wesentlichen parallelen Tragarmen 3 und 4, die mit ihren rückwärtigen
Enden bei 5 und 6 gelenkig an Böcken od. dgl. befestigt sind, die auf einem nicht
dargestellten Traktor angeordnet sind. Die vorderen Enden der Tragarme 3 und 4 sind
bei 7 und 8 gelenkig mit dem sich nach oben erstreckenden Tragarm 9 der Ladeschaufel
oder des Baggerlöffels 10 befestigt. Auf diese Weise bilden die Tragarme 3 und 4
des Auslegers sowie die Gelenkpunkte 5, 6, 7 und 8 im wesentlichen ein Parallelogrammgestänge,
welches dazu dient, die Ladeschaufel oder den Baggerlöffel 10 in jeder beliebigen
Lage des Auslegers 2 in Entlade-, Anheb- oder Beladestellungen zu halten.
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Der Ausleger 2 wird durch den doppeltwirkenden hydraulischen Zylinder
11 angehoben oder gesenkt. Das Zylinderende ist bei 12 am Traktor angelenkt,
während das Kolbenstangenende bei 14 gelenkig mit dem Haupttragarm 3 des Auslegers
2 verbunden ist.
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Ein weiterer doppeltwirkender hydraulischer Zylinder 17 ist bei 7
und 15 angelenkt, so daß er zwischen dem Ausleger 2 und dem sich nach rückwärts
erstreckenden Arm 16 der Ladeschaufel oder des Baggerlöffels 10 wirksam werden
kann. Wie in F i g. 2 mit ausgezogenen Linien dargestellt, wird die Ladeschaufel
10, wenn der diese betätigende Zylinder 17 eingezogen wird, in Entladestellung
gekippt. Wenn der Zylinder 17 ausgefahren wird, wie in F i g. 1 strichpunktiert
dargestellt, wird die Ladeschaufel 10 nach rückwärts in eine Last-Anhebe-Stellung
gekippt. Befindet sich der Zylinder 17 in einer Zwischenstellung, so nimmt die Ladeschaufel
10 eine Arbeitsstellung ein, in welcher sie in die anzuhebende Last hineingestoßen
werden kann, wie dies in F i g. 1 mit ausgezogenen Linien und in F i g. 2 mit strichpunktierten
Linien dargestellt ist.
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In Arbeitsmaschinen dieser Art sind Steuerventile oder -schieber
18 und 19 für die Zylinder 11 und 17 vorgesehen, die in einem gemeinsamen
Gehäuse 20
angeordnet sind. Das Gehäuse 20 ist mit einer Dnickeinlaßöffnung
21 versehen, mit welcher die Auslaßöffnung der Pumpe 23 durch eine Leitung
24 verbunden ist. Das Gehäuse 20 ist ferner mit einer Rückströmöffnung 25 versehen,
durch welche die Flüssigkeit über die Leitung 26 in den Vorratsbehälter
27 zurückfließen kann. Dabei ist, wenn beide Steuerventile sich in einer
neutralen Ruhestellung befinden, in welcher sie die Verbraucheranschlüsse
28 und 29 blockieren, in dem Gehäuse 20 eine Umleitung vorgesehen,
durch welche die von der Pumpe 23 geförderte Flüssigkeit frei durch das Gehäuse
20 über die Leitung 26 in den Vorratsbehälter 27 strömen kann. Die
Verbraucheranschlüsse 28, 28 des Auslegersteuerventils 18 sind über Leitungen 30,
30 mit den gegenüberliegenden Enden des den Ausleger betätigenden Zylinders
11 verbunden, und die Verbraucheranschlüsse 29 des Ladeschaufelsteuerventils
19 sind über Leitungen 31, 31 mit den Enden des die Ladeschaufel betätigten
Zylinder 17 verbunden.
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Die auszuführenden Steuervorgänge sind wie üblich.
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In F i g. 3 ist eine Arretierung 40 dargestellt, welche mit jedem
der Steuerventile oder -schieber 18 und 19 Verwendung finden kann,
wobei der Verschlußteil 18a, hier ein Kolben, in der mittleren, neutralen
Ruhestellung dargestellt ist, in welcher er durch die Feder 41 nachgiebig gehalten
ist, die zwischen dem Arretierungsgehäuse 42 und dem Ventilgehäuse 20 zusammengepreßt
ist.
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In das obere Ende des Schieberkolbens 18a ist eine rohrförmige Verlängerung
46 eingeschraubt, welche mit axial voneinander entfernt gehaltenen, inneren Ringnuten
47 und 48 versehen ist, die in ihrem Abstand den beiden Arbeitsstellungen des Schieberkolbens
18 auf beiden Seiten der Mittelstellung entsprechen.
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Am oberen Ende des Arretierungsgehäuses 42 ist ein Stopfen
49 mit Schraubgewinde befestigt, welcher mit radialen Öffnungen für die Arretierungsmittel,
z. B. Kugeln 50, ausgebildet ist, wobei diese Kugeln 50 in der Mitte zwischen den
Ringnuten 47 und 48 angeordnet sind, wenn sich der Schieberkolben 18 a in der neutralen
oder Mittelstellung befindet.
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Die Arretierungskugeln 50 sind mit Hilfe des unter Federeinwirkung
stehenden Nockens 52 nachgiebig radial nach außen gezwungen. Der Nocken 52 weist
eine kegelstumpfförmige Fläche auf und ist mit der Stange 51 an einem Kolben 57
befestigt, der in einem zylindrischen Teil 58 des Stopfens beweglich ist. Die Feder
53 ist an einer Kappe 54 abgestützt, welche im Stopfen 49 mit Hilfe eines Sprengringes
56 gehalten wird.
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Die auf den Nocken 52 wirkende Feder 53 wird, wenn der Schieberkolben
18 a nach oben bewegt wird, die Arretierungskugeln 50 nach außen in Eingriff mit
der Nut 48 bringen. Ein solcher Eingriff ist genügend stark, um den Schieberkolben
18a trotz des entgegenwirkenden Einflusses der Feder 41 in der oberen Stellung zu
halten. Ähnlich befindet sich, wenn der Schieberkolben 18a aus der Stellung in F
i g. 3 nach unten bewegt wird, die obere Nut 47 in Höhe der Arretierungskugeln 50,
so daß die Feder 53 durch den Nocken 52 die Arretierungskugeln 50 in die Nut 47
drücken wird.
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Eine unter Druck befindliche Flüssigkeit, welche auf den Kolben 57
wirkt, kann dazu benutzt werden, den Nocken 52 nach unten und die Feder 53 zusammenzudrücken,
so daß die Arretierungskugeln 50 frei werden, um durch die geneigte Wand der Nuten
47 und 48 unter dem Einfluß der Feder 41 nach innen gedrückt zu werden, so daß,
wie auch immer der Nocken 52 bewegt wird, der Schieberkolben 18a für die Rückkehr
in die neutrale oder Mittelstellung freigegeben wird.
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Wie aus den F i g. 4 und 5 ersichtlich, weist der Druckgeber 59 ein
Gehäuse 60 auf, welches mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 61 sowie mit einem
Zylinder 62 versehen ist, in welchem ein von einem Nocken bewegter, durch eine Rückholfeder
beaufschlagter Kolben 63 hin und her bewegbar ist. Das Gehäuse 60 ist ferner mit
einer Auslaßöffnung 64 versehen, welche über die Leitung 65 mit dem Einlaß
66 des Stopfens 49 in Verbindung steht. Zwischen dem Zylinder 62 und dem Vorratsbehälter
61 ist ein Überdruckventil 67 vorgesehen, um den Aufbau eines übermäßigen Flüssigkeitsdruckes
im Arretierungskreislauf zu verhindern. Ferner ist ein Ansaugventil 68 vorgesehen,
welches es gestattet, Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 61 in den Zylinder 62
anzusaugen. Ein Ansaugrohr 69 (vgl. F i g. 5) reicht unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
in den Vorratsbehälter 61.
Im Falle des Auslegerkreislaufes ist
der Druckgeber 59 justierbar an einem geeigneten Platz des Traktors angeordnet,
so daß der Nocken 70 auf dem Ausleger 2 den Kolben 63 im Zylinder 62 zu geeigneter
Zeit bewegen wird. Im Falle des die Ladeschaufel bewegenden Zylinders 17 ist der
Druckgeber in justierter Stellung auf dem Traktor montiert, und der Zylinder
17 ist mit einem Nocken 71
versehen, welcher seinen Kolben 63 in gleicher
Weise betätigt.
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Wenn die Kolben 63 der Druckgeber 59 durch die zugehörigen Nocken
70 und 71 betätigt werden, wird die Flüssigkeit aus den Zylindern 62 in die Zylinder
58 gedrückt, so daß die Kolben 57 und die Nockenglieder 52 in eine Richtung gezwungen
werden, in welcher sie die Arretierungskugeln 50 aus den Ringnuten
47 bzw. 48 lösen.
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Falls die Bedienungsperson den Ausleger 2 anzuheben wünscht,
wird sie das Steuerventil 18 in seine »Ausleger-Hebe«-Stellung schieben, in welcher
es durch die zugeordnete Arretierung gehalten wird. Die Flüssigkeit, welche durch
den Kolben 57 weggeschoben wird, wenn dieses sich im Zylinder 58
bewegt, um
die Arretierungskugeln 50 in die Nut 48 zu zwingen, wird durch die nun einander
gegenüberliegenden kleinen Öffnungen 72 und 73 in der Wandung des Kolbens 63 bzw.
des Zylinders 62 zum Vorratsbehälter 61 zurückgeführt. Die Bedienungsperson
braucht dem Ausleger-Anhebe-Vorgang keine weitere Aufmerksamkeit zu schenken, da
der Nocken 70,- wenn der Ausleger 2 angehoben ist, den Kolben 63 des Druckgebers
in den Zylinder 62 hineingezwungen haben wird, um erstens die kleinen Öffnungen
72 und 73 aus ihrer Gegenüberlage herauszubringen und zum anderen um die Flüssigkeit
durch die Leitung 65 zu verdrängen und dadurch gleichzeitig den Nocken 52 in eine
Richtung zu bewegen, in welcher die Arretierungskugeln 50 gelöst werden, so daß
die Feder 41 den Schieberkolben 18a in seine neutrale Stellung zurückführt. Wenn
angenommen wird, daß sich die Ladeschaufel 10 in ihrer Entladestellung befindet,
wie es in F i g. 2 mit ausgezogenen Linien dargestellt ist, d. h., daß sich der
Zylinder 17 in seiner eingezogenen Stellung befindet, und wird weiter angenommen,
daß die Bedienungsperson wünscht, die Ladeschaufel 10 automatisch in die
Grabe- oder Stoßstellung zu bewegen, wie sie mit ausgezogenen Linien in F i g. 1
dargestellt ist, so ist in gleicher Weise alles, was sie zu tun hat, das Steuerventil
19 in die zugehörige Stellung zu bewegen, woraufhin es nachgiebig in dieser
Stellung durch die zugeordnete Arretierung 40 gehalten wird. Wenn die Ladeschaufel
10 die gewünschte Stellung erreicht, wird der Nocken 71 den Kolben 63 seines
Druckgebers 59 eindrücken und dadurch die Flüssigkeit in den Zylinder 58 verdrängen,
so daß der Nocken 52 zu einer Verschiebung gezwungen wird und infolgedessen
die Arretierungskugeln 50 freigegeben werden. Wenn die Ladeschaufel 10 nach
hinten gekippt werden soll, wie es strichpunktiert in F i g. 1 dargestellt ist,
wird die Bedienungsperson das Steuerventil 19 in dieselbe Richtung bewegen
wie vorher, jedoch wird sie das Ventil 19 zu halten haben, bis die Ladeschaufel
10 ihre gekippte Last-Halte-Stellung erreicht hat, da die Arretierung während
des Gleichgewichtes des Kolbenhubes des Zylinders 17 in Lösestellung gehalten ist.
Während im beschriebenen Ausführungsbeispiel jeder Kreislauf lediglich mit einem
Nocken 70 oder 71 verbunden ist, um das zugehörige Steuerventil
18 oder 19 aus nur einer seiner Arbeits-Stellungen zu lösen, versteht es
sich von selbst, daß ähnliche Nocken vorgesehen werden können, um die entsprechenden
Ventile aus anderen Stellungen zu lösen.