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Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung zweier an einem
Mehrzweekschaufellader
parallel angreifender Hydraulik-
antriebe
Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und die dazu-
gehörige Vorrichtung zur Steuerung
eines Mehrzweekschaufelladers mit Hilfe eines Hydraulikantriebs,
der an eine Hydraulikmittelquelle angeschlossen und durch Stellorgane
gesteuert wird.
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Diese bekannten Hydraulikantriebe. weisen gewöhnlich einen
Arbeitszylinder
auf, mit dem sowohl die Schaufel selbst als auch
der vor der Schaufel angeordnete
Greifer des Mehrzweekschaufelladers eingestellt werden können und dessen
Hauptaufgabe darin
besteht, den Deladungs- bzw. Entladungsvorgang der
Schaufel zu
steuern. Da diese letztgenannten Vorgänge gewöhnlich
eine sehr
hohe Arbeitsleistung erfordern, ist das ganze Hydrauliksysten
entsprechend stark ausgelegt und so beschaffen, daß der Hydraulik-
zylinder
verhältnismäßig langsame Schaufelbeladungs- bzw.
Entladungsbewegungen
ausführt. Dieser geringen Bewegungs-geschwindigkeit unterliegen auch die zu dem
Mehrzweckschau-
fellader gehörenden anderen Beladungs- bzw. Entladungselemente,
wie
Greifer und Ausstoßplatten. Die geringe Verstellgeschwindigkeit der letztgenannten
Elemente, die eingestellt sein müssen, bevor die Schaufel be- oder entladen werden
kann, führt zu unerwünscht langen, unproduktiven Zeiten dieser Erdbewegungswaschinen.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein hydraulisches
Steuerverfahren zu schaffen, mit den die Einstellvorgänge der
,neben der
Schaufel vorhandenen Beladungs- und Entladungselemente sehr viel schneller
vorgenommen werden können als der
eigentliche Beladungs-
bzw. Entladungsvorgang des Gerätes. Dies
wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß zur schnellen Ein-
stellung des Greifers des
Mehrzweckschaufelladers zunächst
ein erster Arbeitszylinder des Hydraulikantriebs
mit der Hydraulikmittelmenge beaufachlagt wird, und daß, sobald der Druck
an
der Hydrauliknittelquelle einen bestimmten wert erreicht,
zur
Durchführung des Ladungsvorgangs über ein Stellorgan ein
paralleler
und auf die gleiche Antriebswelle arbeitender, zweiter Arbeitszylinder
zusätzlich beaufschlagt wird.
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- Die erfindungegeaäße Verfahrensweise stellt
nicht nur eine
in bezug auf die Betriebezeit sondern auch in bezug
auf die -eingesetzten Mittel zur Erreichung verschiedener wecke wirtschaftlichere
Verfahrensweise dar. Durch sie wird also erreicht,
daß
in den Fällen, in denen nur verhältnismäßig kleine Kräfte zur Einstellung der verschiedenen
Arbeitselemente des Mehrzweck-,schaufelladers erforderlich sind, die gesamte von
der Hydraulikquelle bzw. der angeschlossenen Förderpumpe gelieferte Hydraulikmittelmenge
nur an einen Arbeitszylinder abgegeben wird, der diese Verstellungen durchführt.
Dieser Arbeitszylinder verschiebt sich infolgedessen sehr viel schneller; als wenn
die Verstellung durch beide in den Hydraulikmittelkreis eingebauten Arbeitszylinder
erfolgen würde, da sich dann das hydraulikmittel auf beide Zylinder gleichmäßig
verteilt. Eine derartige Verteilung ist nur dann zweckmäßig und wird erfindungsgemäß
vorgenommen, wenn die Maschine eine möglichst große Kraft entwickeln soll, damit
die Schaufel be- und entladen bzw. im beladenen Zustand gehoben und gesenkt werden
kann.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
schematisch dargestellt. In der Zeichnung zeigen: Fig. i ein Schaubild des hydraulischen,
mit zwei parallelen Arbeitszylindern versehenen Steuersystems und Fig. 2 eine Draufsicht
auf die Schaufel und den Greifer eines Mehrzweckschaufelladers, bei dem das hydraulische
Steuersystem verwendet wird.
Die in Fig. 1 gezeigten parallelen
Arbeitszylinder 43 steuern die Winkelstellung der yuerwelle 28 und damit
eines an dieser Welle befestigten Greifers 39 und einer Ausstoßplatte 29. Die Arbeitszylinder
43 werden von einer Pumpe 66 mit llydraulikmittel versorgt, die mit einer Hydraulikmittelquelle
67 in Verbindung steht. Bei der Mehrzahl aller Betriebsvorgänge werden nur verhältnismäßig
kleine Kräfte zum Drehen der yuerw:elle 28 und der an ihr angeschlossenen Mechanik
verlangt. Deshalb wird zum Zwecke einer schnelleren Winkeleinstellung der querwelle
2ö als sie sonst möglich wäre, wenn die Pumpe 66 das Hydraulikmittel an beide Arbeitszylinder
43 gleichzeitig abgeben würde, das ganze Hydraulikmittel von der Pumpe 66 ausschließlich
dem ersten Arbeitszylinder 43a zugeführt. Sobald der Greifer 39 einen aufzunehmenden
Körper erfaßt, oder die-Ausstoßplatte 29 sich gegen das in der Schaufel befindliche
Material schiebt, wirkt auf das von der Pumpe 66 gelieferte Hydraulikmittel
am Arbeitszylinder 43a eine größere Kraft ein, die den Hydraulikmitteldruck
ansteigen läßt. Wenn er an der Pumpe 66 einen festgelegten Wert erreicht, so schaltet
das System in der unten beschriebenen Weise den Hydraulikmittelfluß so um, daß nun
beide Arbeitszylinder 43a und 43b gemeinsam beaufschlagt werden. Damit sinleine
gleichmäßigere Kraftverteilung und ein langsamerer Betrieb gewährleistet, die für
die richtige Durchführung des Betriebs bei schwerer Last erwünscht sind.
Da
das Erfassen eines Körpers mit dem Greifer 39 ein Aus-
strecken der Arbeitszylinder
43 und das Ausstoßen von Material
aus der Schaufel ein Einziehen der Arbeitszylinder
43 erfordern,
ist die oben geschilderte Betriebsfolge bezüglich des Bewegungs-
ablaufes
der beiden Arbeitszylinder für beide Betriebsvorgänge
vorgesehen. Die hydraulische
Steuerung enthält somit Einrichtungen,
die bewirken, daß nur der erste
Arbeitszylinder43a mit Hydraulik-
mittel besufschlagt wird, wenn
der gewünschte Druck unter einem
bestimmten Wert liegt, beispielsweise unter
etwa 100 kp/cm2. Überschreitet der von der Pumpe 66 gelieferte Druck
diesen Wert,
so wird das Hydraulikmittel in gleicher Weise auf beide
Arbeits-
zylinder 43a, b so lange geliefert, wie der höhere Gegendruck
anhält.
Die gesamte hydraulische Steuerung erfolgt normalerweise
selbsttätig mit Ausnahme
des handbetätigten Steuerschiebers 68,
J
mit dem festgelegt wird, ob
das hydraulische System die Ar-
beitszylinder einzieht, ausstreckt oder in
einer fixen Lage
hält.
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Sobald sich die Arbeitszylinder 43 ausstrecken sollen, wird der
Steuerschieber 68 in die Stellung "ausstrecken" gestellt, in der er-eine
Verbindung zwischen der Leitung 69, in der sich
die Pumpe 66 befindet,
und der Leitung 71 herstellt, die zum Kopfende des Arbeitszylinders 43a
führt. Wenn der Kolben des
Arbeitszylinders 43a in Abhängigkeit
von Hydraulikmitteldsuck nach rechts wandert, wird das Hydrauliknittel
aus der rechten . Zylinderhälfte heraus und über eine Rückführleitung
73 in einen
Sumpf 72 zurückgeführt. Die Leitung 73 steht mit des Sumpf
72,
in Verbindung, wenn der Schieber 6#j sich in der Stellung
,., "ausstrecken" befindet. Der in der Leitung 71 herrschende Druck tritt auch in
der Leitung 74 auf, da diese beiden Leitungen verbunden sind. Eine Leitung 76 stellt
eine Verbindung zwischen der Leitung 74 und einem Pendelschieber 77 her. Der Druck
in der Leitung 74 wird demnach auf die Leitung 76 übertragen, wo er über
die Leitung 78 den hydraulischen Einstellmechanismus des Pendelschiebers 77 so betätigt,
daß eine Verbindung zwischen der Leitung 76 und einer Leitung 79 hergestellt
wird.
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Die sich an den Pendelschieber 77 anschließende Leitung 79 steht sät
einen Reihenschieber dl und über eine Leitung d2 mit dem Einstellmechanismus
des Reihenschiebers in Verbindung.
Während der Pendelschieber 77 in der
gezeigten Weise rechts
steht, wenn die Leitung 71 unter Druck steht, kennzeichnet
sich
der Reihenschieber 81 dadurch, daß sein hydraulischer
Einstellmechanismus
nur dann anspricht, wenn der Druck eine
obere Grenze übersteigt.
His dieser Druck auftritt, wird der
in der Leitung 71 herrschende Druck
nur bis zur Leitung 79
weitergegeben und infolgedessen
wird der Arbeitszylinder 43a
mit der gesamten Fördermenge
der Pumpe-66 beaufschlagt.
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Obgleich der Arbeitszylinder 43b kein Hydraulikaittel
von der Pumpe 66 empfängt, folgt sein Kolben aufgrund der
mechanischen
Verbindung zwischen den beiden Arbeitszylindern
durch die Querwelle
2t3 don Kolben des Arbeitszylinders 43a, so daß durch die Leitung 83 in das Kopfende
des ArbeiLszylinders 43b llydräulikmt,tel eindringt ui d durch die Leitung 84 aus
dem I'uUende verdrängt wird, wenn sich der Arbeitszylinder ausstreckt. hie Leitungen
b3 und 84 stehen über einen Auswahlschieber 66 mit den Leitungen 87 b:zw. bb in,Verbindung,
wenn der in- d:er Leitung 71 herrschende Druck ,geringer als der festgesetzte Druck
ist. Be:ide.Leitungen 87 und ö8 stehe.n.über eine gemeinsame Leitung 91 mit einem
Sumpf 89 in Verbindung.
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Wenn sich der festgelegte Druck in der Leitung 71 über die Leitungen
74, 7b und 79 bis zu dem Reihenschieber öl
fortgepflanzt hat, bewirkt der
in der Leitung 82 herrschende Druck eine Bewegung des Schiebers 81 nach rechts,
so daß eine Verbindung zwischen der Leitung 89 und einer Leitung '92 zustande
kommt, die zu der hydraulischen Steuerung des Auswahlschiebers 86 führt.
Der in der Leitung 92 herrschende Druck betätigt die hydraulische Steuerung des
Auswahlschiebers 36 in der Weise, daß sie sich nach rechts verstellt und zwischen
der Leitung 74 und der Leitung 83 einerseits und der Leitung 84 und einer-Leitüng
93 andererseits eine Verbindung schafft. Die Leitung 93 ist mit der Leitung 73 verbunden,
die zum Sumpf 72 zurückführt. Wenn demnach der Richtungssteuerschieber 68 in der
Stellung "ausstrecken" steht, und der in der Leitung 71 herrschende Druck den festgelegten
Wert übersteigt, so schließt sieh .h@die: Verbindung zur Leitung 74 am. Kopfende
des Arbeitszylinders 43b, so daß das Kopfende dieses Zylinders unter
dem
gleichen Druck steht, der am Kopfende des Arbeitszylinders 43a herrscht.
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Wenn der Auswahlschieber 86 sich so verschiebt, daß eine Verbindung
zwischen der Pumpe 66 und dem Arbeitszylinder 43b zustande kommt, fällt der Druck
in der Leitung 71 auf den halben Wert ab. Der Reihenschieber 81 ist jedoch so gebaut,
daß ihn seine hydraulische Steuerung in der Verbindungsstellung so lange festhält,
wie der in der Leitung 82 herrschende Druck nicht wesentlich unter den halben Druckwert
absinkt, der nötig ist, um den Reihenschieber zur anfänglichen Verschiebung in die
Verbindungslage zu veranlassen. So bewegt sich beispielsweise der Reihenschieber
nicht zurück, bevor der Druck nicht unter etwa 40 kp/cm2 abfällt, wenn der festgelegte
anfängliche Verschiebungsdruck etwa 100 kp/em2 beträgt. Imdem der Reihenschieber
181 in der Verbindungsstellung gehalten wird, bleibt auch der Auswahlschieber 86
so stehen, daß eine Verbindung zwischen der Pumpe 66 und den Arbeitszylinder
43b vorhanden ist, bis der in der Leitung 71 herrschende Druck unter einen bestimmten
Wert absinkt.
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Sollen die Arbeitszylinder 43a, b zurückgezogen werden, was beispielsweise
geschehen muß, wenn eine Last aus der Schaufel ausgestoßen werden soll, so wird
der handbetätigte Steuer-schieber 68 nach links gestellt, so daß zwischen der
Leitung 71
und dem Sumpf 72 einerseits und den Leitungen-69 und 73 andererseits
eine
Verbindung entsteht. Das Hydraulikmittel wird dann
von der Pumpe 66
durch die Leitung 73 zum Kolbenstangenende .des Arbeitszylinders 43a gefördert
und drückt den Kolben zurück,
so daß Hydraulikmedius am Kopfende durch
die Leitung 71 zum
Sumpf 72 zurückfließt.
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Solange der in der Leitung 73 herrschende Druck unter dem festgelegten
Verschiebungsdruck liegt, stehen die Reihenschieber 81 und der Auswahlschieber
86 in der aus Fig. i ersichtlichen
Stellung, in der sie das Kolbenstangenende
des Arbeitszylinders
43b von der Pumpe 66 trennen. Obwohl demnach
der in der Leitung
73 vorhandene Druck auch'in der Leitung 93 herrscht,
kann er
nicht über den Auswahlschieber 86 hinaus übertragen werden,yDer
in der-Leitung 93 herrschende Druck wird über die Leitung 94
auf den Pendelschieber
77 und über die Leitung 96 auf dessen
hydraulische Steuerung übertragen. Aufgrund
des Druckes in der
Leitung 96 wird der Pendelschieber 77 durch seine hydraulische
Steuerung
nach links gerückt, so daß eine Verbindung zwischen
den Leitungen 94 und 79
zustande kost. Sobald der in der Leitung
73 herrschende
Druck den festgesetzten Vereohiebedruok erreicht,
wird der Reihenschieber
81 aufgrund des in der Leitung 94 herrsohenden und von dort
an die Leitungen 79 und 82 Übertragenen Druckes nach rechte verschoben. Dies
wiederum verursacht eine
Verschiebung des Auswahlschiebers
86 nach rechts in der oben
beschriebenen weine. Hatte der Schieber
86 die Verbindung her-
gestellt, so wird aus der Leitung 73 den Arbeitszylindern
43a
und 43b in derselben Weise Hydraulikmittel
zugeführt, wie
dies im Zusammenhang mit der Betriebsweise bei der
Stellung
"ausstrecken" beschrieben wurde.
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Die hydraulische Steuervorrichtung ist mit einem Druck- speicher
97 ausgerüstet, dessen Ladedruck höher liegt als der festgelegte, zur Verschiebung
des Reihenschiebers 81 ge- forderte Druck, und der über einen handbetätigten
Schieber 98
und eine Leitung 99 mit der Leitung 71 verbunden ist. Sobald
der
Greifer 39 einen Gegenstand umfaßt und an Kopfende der
beiden Arbeitszylinder
43a, b ein Druck auftritt, der den
Speicherladedruck übersteigt, und sobald
der Richtungssteuer-
schieber 68 von der Ausstreck-
zur Haltestellung
verschoben
ist, stellt der Druckspeicher 97 eine zusätzliche Druekquile
für das Kopfende der beiden Arbeitszylinder für den Fall
zur
Verfügung,
daß ein leichtes Absinken des Leitungsdruckes
ein-
treten sollte.
Der Druckspeicher 97 hält somit den Greifer 39
in festen Eingriff
mit der Last. Obwohl der Druckspeicher 97
die beiden Arbeitszylinder
bewegt, um
eine sich verschiebende
Last durch den Greiser
sicher zu erfassen, wird die Geschwindig-
keit des Hydranliknittelsustritts
aus den Kolbenstangenende
de=
beiden Arbeitszylinder
durch die Undichtigkeit
des Systems
be-
stimmt.
Daher
kaut
den Riehtungsateuersysten
68 eine gewünschte "Druckspeicher-Halt"-Stellung
erteilt
werden, so-daß
das Hydraulikmittel
aus den ]Kolbeaistangenende
der beiden Arbeitszylinder
zum Abflug 72 sbünen
kann. Diese
*Druckspeicher-Halt*-Siellung ermöglicht
den Arbeitszylindern ein schnelleres
Ausstrecken
in Abhängigkeit
von der Lastverschiebung. Unter bestimmten
Voraussetzungen
kann der Druckspeicher 9? das System in unerwünschter Weise elastisch machen. In
diesem Fall kann der hand-
betätigte Schieber 98nach
rechts geschoben werden,
wodurch der
Druckspeicher von dem Hydrauliksystem abgetrennt wird.
oder ein verdrilltes Rohr und speichert Energie wie eine. Feder, wenn während des
Greifens ein Widerstand auftritt. Infolgedessen kann die in der Querwelle auftretende
Torsionsspannung bei leichten Lastverschiebungen im Greifer jedes einsetzende Lösen
des Greifers ausgleichen. Diese Torsionswirkung ergänzt deshalb die Wirkung des
oben erwähnten Druckspeichers bzw. kann diese bis zu einem gewissen Grad ersetzen.
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Die Rückschlagventile 101 ehützen zusammen mit den
Sicher-
heitsventilen 102 und 103 die Arbeitszylinderleitungen und die Pumpe
vor Überlastung. Wenn keine Überlastung zu erwarten ist, können die Ventile 101,
102 und 103 aus dem hydraulischen System herausgenommen werden.
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Wie bereits erwähnt wurde, besteht ein wesentliches Kenn-zeichen
der neuartigen hydraulischen Steuervorrichtung und der
sich auf sie gründenden
Verfahrensweise in der Anpassungsfähigkeit an sich ändernde Belastungsfälle. Wenn
die Querwelle 28
gedreht wird, u4 den Greifer und/oder die Ausstoßplatte des
Universalsehaufelladers in eine gewünschte Betriebsstellung
zu
bringen, ohne daß eine Beladung der Schaufel stattfindet, so wird dieser Vorgang
durch Beaufschlagung des einen Arbeitszylinders mit der gesamten von der Pumpe gelieferten
Hydraulikmittelnenge durchgeführt, während bei stärkerer Belastung, wie sie dann
beim Beladen und Verschwenken der Schaufel auf den Arbeitszylinder einwirkt, automatisch
der zweite Arbeitszylinder zugeschaltet wird, so daß sich dann die Stellkraft gleichmäßig
auf beide Arbeitszylinder verteilt.