DE2342942A1

DE2342942A1 - Hydraulisch betaetigter frontladerbagger

Info

Publication number: DE2342942A1
Application number: DE19732342942
Authority: DE
Inventors: Stephen H Gill; Harvey A Knell; Iii Joseph M Tucker
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1972-08-24
Filing date: 1973-08-23
Publication date: 1974-03-07
Also published as: JPS60102432A; BR7306368D0; CA1011687A; DE2342942C2; JPS4952404A; US3862697A; JPS5991236A; BE803529A

Description

Hydraulisch betätigter Frontlader-Bagger

Die Erfindung betrifft einen hydraulisch betätigten Frontlader-Bagger, der ein bewegbares Fahrgestell mit einem darauf drehbar aufgesetzten Fahrzeugoberteil und einem am Fahrzeugoberteil um eine horizontale Achse drehbar angebrachten Auslegerarm mit einer drehbaren Baggerschaufel sowie hydraulische Betätigungselemente hierfür umfaßt.

Der Gebrauch von hydraulisch betätigten Baggern ist wegen ihrer vielseitigen Verwendbarkeit in der Bau-Industrie weit verbreitet. Bei· vielen Anwendungsgebieten ist es wünschenswert, daß die Bagger-

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schaufel, wenn sie in den. Boden einschneidet oder im Zustand angehoben wird, einen vorgewählten Winkel in Bezug aux" den Boden einhält»

Dies trifft besonders dann zu, wenn der Bagger als ein Lader betrieben wird, bei den die Schaufel sich nach vorn öffnet,d.h. bei einem Frontlader-Bagger.

Beim Bagger wird die Schaufel bein Einschneiden in den Boden oder ähnlichen Operationen gewöhnlich nur durch die Betätigung der die Schaufel tragenden Hebelelemente bewegt, wobei das Bag-. gerfahrzeug normalerweise auf einer Stel—3 verbleibt. Im Gegensatz hierzu wird bei dem üblichen Lader die Schaufel zum Ladevorgang dadurch betätigt, daß sich das die Schaufel tragende Fahrzeug selbst über den Boden hin-und herbewegt» Mit anderen Yiorten, die Baggerschaufel wird durch hydraulisch betätigt, Hebelelemente gehandhabt, während die Kraft auf die Ladersch.aufel mit Hilfe der Antriebsräder des Laderfahrzeuge aufgebracht wird. D.H. also, daß die Schaufelbewegung beim Bagger bei ihren Arbeitsvorgängen durch eine entsprechende Handhabung des sie tragenden Hebelsyotenis gesteuert werden muß.

Die Kraftübertragung auf die Schaufel durch das Hebelsystem erfordert eine sorgfältige und genaue Steuerung des Eeoelsysiems selbst, um die richtige Handhabung; der Schaufel fertig zu bringen, üblicherweise wird beim Bagger eine scherenartige Kabelanordnung benutzt, die aus einem mit seinem einen Ende an Fahrzeug angelenkten, inneren Auslegerarmteil und einem mit seinem einer. Ende am äußeren Ende des inneren Teils angelenkten, äußeren Auzlegerarmteil sowie einer am äußeren Ende des äußeren Arnteils

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abgelenkten Baggerschaufel besteht. Aus Zylinder und Kolben zusammen gesetzte Kydraulikuotoren stehen in Viirkverbindung nit den Armteilen und der Schaufel und sind jeder mit einem eigenen Steuerventil versehen, mit dem der Baggerführer die Hydrauiikmotoren steuern kann. TJm Verrichtungen auszuführen, wie sie bei einen im wesentlichen waagerechten Einschnitt in den Boden nötig sind, müssen alle drei Ventile von den Baggerführer gleichzeitig betätigt werden. Das erfordert Geschicklichkeit, Erfahrung und Aufmerksamkeit; die dauernde Anspannung führt zu einer schnellen Ermüdung und nachlassender Leistungsfähigkeit_β

Eine andere Schwierigkeit bei den bekannten, .baggertypen hängt mit der Geometrie des Hebelwerks zusaacen, durch welches sich die Stellung oder der Winkel der Schaufel laufend ändert, wenn der Ausleger bewegt wird« Um zu verhindern, daß die Ladung der Schaufel nach hinten verschüttet wird, muß der Baggerführer darum, während des ganzen Arbeitszyklus ständig die Schaufelstellung korrigieren, was zusätzliche Arbeit und Aufmerksamkeit erfordert.

Beispiele für den Stand der Technik für die Steuerung der Schaufelstellung bei der Füll-Bewegung der Baggerschaufel bieten die folgenden Schutzschriften: US-3,i6o,2o5 , ϋ5-3,251,^9ο , US-3,327,S8o und GB-I,2oo,133.

Beispiele für den Stand der Technik für die Steuerung der Schaufelstellung bei den üblichen Ladersystemen sind zu entnehmen aus: US-2,ö2o,555 , US-3,o28,o26 ,· ÜS-3,22o,5ö1 und AÜ-242 31o.

Während die offenbarten Konstruktionen im allgemeinen annehmbare Lösungsvorschläge für die Steuerung der Schaufelstellung bei einer

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Bewegung entweder des äußeren oder, des inneren Ariateils bieten, v/erden jedoch keine Vorschläge gemacht, wie die Schaufelstellung zu steuern sei, wenn beide Armteile zusammen bewegt werden. Es gibt auch keine einzige Lösung für die Steuerung der Schaufelstellung, die frei der Bewegung sowohl des inneren als auch des äußeren Auslegerteils zu brauchen wäre.

Die vorliegende Erfindung b'ezweckt die Schaffung einer hydraulisch betätigten Bagger-Hebel-Anordnung, mit der man den eingestellten Schaufelwinkel während der Vorwärts- oder Ladebewegung des die Schaufel tragenden, äußeren Auslegerarmteils automatisch einhalten kann.

Die Erfindung bezweckt weiter, die Schaffung von Hebel- und Steuerelementen für einen Bagger, mit denen man den eingestellten Winkel während der Bewegung des inneren Auslegerteils automatisch einhalten kann.

Schließlich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bagger-Hebel- und Steuer-Anordnung zu schaffen, mit der man die Schaufelstellung_automatisch einhalten kann, wenn sich sowohl der eine der Armteile allein als auch beide Armteile gleichzeitig bewegen.

Erfindungsgemäß ist ein hydraulisch betätigter Bagger mit einem Hebelsystem, das eine Front-Lade-Einrichtung vorsieht, bei der die Schaufel sich nach der vom Fahrzeug abgewandten Seite öffnet« Das Hebelsystem ist derart eingerichtet, daß man damit eine in Bezug auf den inneren Auslegerarmteil im wesentlichen feste, vorgegebene Stellung der Schaufel bei einer Bewegung des äußeren Armteils

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um dessen Gelenkverbindungspunkt rr.it dem inneren Armteil einhal-' ten kann« Weiter sind Steuerelenente vorgesehen, mit denen man eine in Bezug auf eine feste Ebene vorgegebene Schaufelstellung bei einer Bewegung des inneren Auslegerarm^ einhalten kann_o

Weitere Vorzüge und i^erlcmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in denen die Erfindung ausführlich erläutert und dargestellt ist.
Es zeigen:

Figo 1 eine schematische Seitenansicht eines Baggers, der das Hebelsystem und die Steuerelemente der vorliegenden Erfindung umfaßt, wobei eine Stellung gezeigt ist, in der das Hebelsystem vollständig zurückgezogen ist.

Fig. 2 eine Seitenansicht wie Fig. 1, wobei eine Stellung gezeigt ist, in der das Eebelsystem vollständig ausgestreckt ist.
Fig. 3 eine Ansicht im allgemeinen entlang der Linie III...III

der Fig. 2

Fig. h ein Schema des hydraulischen Steuerungs-System der vorliegenden Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Kebel-Betätigung für eine Schaufel allgemein mit 1o bezeichnet. Das Hebelsystem 1o ist an einem entsprechenden Fahrzeug 12 angebracht und wird von dem Fahrzeug aus so betrieben, daß ein hydraulisch betätigter Bagger entsteht, welcher außerdem ein oberes Gehäuse oder. Plattform 14 für den Baggerführer umfaßt, das drehbar auf einem Kettenfahrzeuggestell 16 vermittels passender Lagerelemente 18 aufgesetzt ist.

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Zu dem die Schaufel betätigenden Hobelsystei*.: gehört ein in.-.eror Ausiegerarmteil 2o, welcher mit seines" einen Ende ar.: Gehäuse '.%■ bei 22 drehbar angelenkt ist, wobei zwischen der.i Gehäuse Is- u„d dem Armteil 2o ein Paar hydraulische Hiss-ader Kobe-Elerz-ente 2*r derart in Wirkverbindung mit ihnen angebracht sind, daß ir.an damit die Hebeldrehung des Armteils 2o un den Drehpunkt 22 steuern kann» Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie die Eydraulikeleri.er.te 2·τ einzeln für sich, einander gegenüberliegend zu beiden Seiten dos Arciteils 2o angebracht sind. Diese und später erwähnte Hydraulikelemente sind die bekannten aus Zylinder und Kolben zusa^r.en--e- setzten, linear arbeitenden Hydraulikmotoren·

Das Hebelwerk für die Schaufel umfaßt außerdem einen äußeren «uclegerarmteil 2o, der Eiit seinen einen Ende an einem Drehpunkt 2o am äußeren Ende des Armteils 2o angelenkt ist und mit Hilfe eines Hydraulikelementes 3o, das an Drehpunkten 32 bzw. 3"+ an den Anstellen 2o bzw. 26 angebracht ist, un den Drehpunkt 28 bewegt werden kann· Dieses Lade- oder Grab-Element 3o ist unterhalb des Armteils 2o angelenkt aber, wie Fig. 3 zeigt, derart aus der Mitte nach einer Seite verschoben, daß noch für ein später zu besprechendes Hydraulik-Element Platz bleibt.

Am äußeren Ende des äußeren Armteils 26 ist bei J>ü eine Schaufel 3c drehbar angebracht. Ihre Drehbewegung um den Drehpunkt 38 wird von einem Paar einzeln auf jeder Seite des äußeren Armteils 26 befindlichen, an einem Drehpunkt -+2 des inneren Arniteils 2o angelenkten Hydraulikelementen ^o gesteuert. Der Drehpunkt kz hat von äußeren Ende des Armteils 2o einen derartigen Abstand, daß er zwischen den Drehpunkten 22 und 28 gelegen ist. Die Kolbenstangen der Schaufelst euer -Elemente ko stehen an einer: Drehpunkt hh in 7/irkverbindung

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mit den Hebelgliedern eines Schauielgelenks ^6«, Die Glieder des Gelenks k6 sind i^it k'o bzw. fjo bezeichnet und bei 52 ^axl äer Schaufel 56 bzw. bei 52 am Ar^teil 26 angelenkt.

Die Schaufel-Steuer-Slemente *fo und der äußere Auslegerarmteil 26 bilden gegenüberliegende Seiten einer im wesentlichen parallelogramartigen Flächenanordnung. Das Schaufelgelenkglied kG und das zwischen den Drehpunkten 28 und 42 gelegene Stück des Arrateils 2o bilden die dritte bzw_e vierte Seite des Parallelograms. Diese Ilebelanordnung ist jedoch nicht immer ein richtiges Parallelogram, da die durch das Hydraulik-Element ^o gebildete Seite sich in der Länge ändern kann. Das Gelenkglied 5° darf-ebenfalls langer sein als die Entfernung zwischen den Drehpunkten 28 und ^-2, um einen angemessenen Hebelarm für die Schaufel zu bilden. Diese Anordnung, bei der die Schaufel-Steuer-Elenente ko am inneren Arateil 2o angelenkt sind, vergrößern die Fähigkeit zur Kraftanwendung, beim Graben und Füllen um 3° /ό verglichen mit den bekannten Anord^ngen, bei denen die entsprechenden Steuerelemente am äußeren Armteil angeordnet sind, wie man bei einer Aufstellung und einem Vergleich der entsprechenden Kräftepläne leicht ersehen kann.

Ein Hydraulikelement oder Hauptzylinder 56 ist einerseits an einem Drehpunkt 58 am Fahrzeugteil Ik und andererseits an einem Drehpunkt 60 am Armteil 2o angelenkt„ Der Hauptzylinder 56 ist, wie Fig. 3 zeigt, unterhalb des Armteils 2o und neben dem Hebe-Element 3o angebracht.

Obwohl der Ausdruck "Haupt-Zylinder" nicht ganz treffend gewählt sein mag, tritt durch diese Bezeichnung die Rolle dieses Bauteils als aktives Element in der erfindungsgemäßen Anordnung besser

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hervor. Der Hauptzylinder 56 kann nämlich als in £er Funktion einer Pumpe befindlich angenommen werden, wobei die in ihm vorhandene Flüssigkeitsmenge von den beiden'Seiten des Kolbens abwechselnd zu den.entsprechend abwechselnden Seiten der.Kolben der Schaufel-Steuer-Elemente ho gedruckt wird. Dies geschieht durch die Wirkung der Bewegung des Armteils 2o, wobei dieser die Kraft für die Betätigung des Hydraulik-Elementes 56 aufbringt.

Wie in dem Hydraulik-Schema der Fig. h dargestellt, sind das Kopf-Ende des Hauptzylinders 56 mit den Kopf-Enden der Schaufel-Steuer-Zylinder ho und das Kolbenstangen-Ende des Hauptzylinders 56 mit den Kolben-Stangen-Enden der Zylinder ho durch Hydraulik-Leitungen verbunden« Die Schaufel-Steuer-Elemente ho werden hauptsächlich über ein Hydraulik-Ventil 62 bedient, welches gestattet, die Druckflüssigkeit von einer Pumpe 64 über Leitungen 66 und 68 wahlweise zu der einen oder anderen Kolbenseitö der Elemente 4o und von dort zu einem Sammelbehälter 7o zu fördern. Der Hauptzylinder 56 und die Steuerelemente ko müssen derart zu einander passend ausgewählt werden, daß sie das richtige Volumen für die gewünschte relative Bewegung haben.

Zu Beginn des Grabvorgangs befinden sich die Schaufel 36 und das sie betätigende Hebelwerk 1o in der in Fig. 1 in ausgezogenen Linien gezeichneten Stellung. Das Grabelement J>o wird dann ausgestreckt, dreht den äußeren Armteil 26 um den Drehpunkt 28 und bevregt die Schaufel 36 nach vorwärts in die in gestrichelten Linien gezeichnete Stellung der Fig. 1. Die Schaufel-Steuer-Elemente 4o bewegen sich in dieser Phase als im wesentlichen in der Länge unveränderliche Hebel-Glieder und veranlassen die Schaufel, sich im Uhrzeigersinne um den Drehpunkt 38 zu drehen, so daß die Schaufel im wesentlichen auf dem gleichen Niveau bleibt.

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Um beim Einschneiden in den Boden auf diesem gleichen Niveau zu bleiben, werden die Hebe-Elemente Zh₁ durch den Baggerführer gesteuert, zu Beginn des Einschneide-Vorgangs ein wenig ausgestreckt und dann zusammengezogen, um den inneren Armteil 2o während desEnd-Abschnitts des Einschneide—Vorgangs zu senken. Da der Hauptzylinder 56 ebenfalls zusammengeschoben wird, vrenn der Armteil 2o gesenkt wird, fließt die Druckflüssigkeit vom Kopf-Ende des Haupt-Zylinders 56 zu den Kopf-Enden der Steuer-Elemente ho und veranlaßt diese, sich etwas auszustrecken. Das in Fig. h dargestellte Steuer-Ventil $2 ist in der Schließstellung gezeichnet. Jedoch gleicht die Geometrie der aus den Steuer-Eleniertten ^o, deei Ärra-" teil 26, dem Schaufelgelenkglied ho und defl. Armteilstück zwischen

den Drehpunkten 28 und hZ gebildeten parallelogramartigen Hebelanordnung diese Streckung der Steuer-Elemente ho derart aus, daß die Schaufel 36 ihre Stellung bezüglich des Niveaus beibehält.

Am Ende des Füll-Vorgangs werden dann die Schaufel-Steuer-Elemente ho derart gestreckt, daß sich die Schaufel 3d im Gegenzeigersinne um den Drehpunkt 38 i*¹ die in Fig. 2 in ausgezogenen Linien gezeichnete Trage-Stellung dreht. Dann werden die Hebe-Elemente Zh gestreckt und drehen den inneren Armteil 2o un den Drehpunkt 22, wodurch die Schaufel 3o in die in Fig. 2 in gestrichelten Linien gezeichnete Hoch-Stellung emporgebracht wird. Das Anheben des Armteils 2o veranlaßt aber die Streckung des Hauptzylinders 56 und sorgt dafür, daß die Druckflüssigkeit vom Kolbenstangen-Ende des Zylinders 56 zu den Kolbenstangen-Enden der Steuer-Elemente ho der Schaufel 36 fließt. Das veranlaßt wiederum diese Steuer-Elemente A-o, sich zusammen, zu ziehen und, infolgedessen, die Schaufel 36 sich um den Drehpunkt 38 zu dre-

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-lohen mit der Folge, daß die Schaufel ~j>6 ihre Stellung in Bezug auf das Grundniveau beibehält, wenn sie angehoben wird.

Die Schaufel 36 wird abgekippt, dadurch daß die Steuer-Sleraente ho zusammengezogen werden. Danach werden Schaufel und Ausleger in die Ausgangsstellung für die Wiederholung des Zyklus zurückgebracht·

Man ersieht aus der vorstehenden Beschreibung, daß hiermit eine Verbindung eines Hebelsystems und zugehöriger Steuerelemente für die Schaufel eines Baggers offenbart wird, mit welchen man eine vorgegebene Schaufelstellung sowohl während des Grabe- oder 3elade-Vorgangs als auch während des Anhebe-Vorgangs beibehalten kann.

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Claims

AIISPRU CKE

■).) Hydraulisch betätigter Frontlader-Bagger, umfassend ein . bewegbares Fahrgestell mit einem darauf drehbar aufgesetzten Fährzeugoberteil und einem am Fahrzeugoberteil um eine horizontale Achse drehbar angebrachten Auslegerarm mit einer drehbaren Baggerschaufel sowie hydraulischen Betätigungselementen hierfür, dadurch gekennzeichnet, daß außer den für die Betätigung der den Auslegerarm bildenden Armteile (2o, 26) und der Schaufel (36) vorgesehenen Betätigungselementen (2^, 3o, ho) weitere Hydraulikelemente (56» 66, 68) vorhanden sind, welche unter Beeinflussung durch die Bewegung des dem Fahrzeugoberteil (14) zunächst befindlichen Armteils (2o) ihrerseits ein an diesem Armteil angebrachtes, die Schaufel (36) betätigendes Eydraulikelement (ko) beeinflussen, wodurch die Schaufel (36) in einer vorgewählten Stellung im wesentlichen unverändert gehalten wird. *
2. Frontlader-Bagger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß "das für die Betätigung der Schaufel (36) vorgesehene Eydraulikelement (^o ) und der die Schaufel (36) tragende:. Armteil (26) gegenüberliegende Seiten einer im wesentlichen paralelogramartigen Flächenanordnung bilden, wobei das Hydraulikelement (*K>) drehbar an dem Armteil (2o) angelenkt ist, welcher einerseits am Fahrzeugteil (14) angebracht und andererseits mit dem die Schaufel (36) tragenden-Armteil (26) verbunden ist·

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3. · Frontlader-Bagger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt (h2) des genannten Hydraulikelementes (ko) mit dem am Fahrzeug (lh)-angebrachten Armteil (2o) mit Abstand von dem Gelenk-Verbindungspunkt (28) der beiden Armteile (2o, 26) angeordnet ist.
h. Frontlader-Bagger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikelemente, die unter Beeinflussung durch die Bewegung "des genannten Armteils (2o) ihrerseits das die Schaufel (36) betätigende Hydraulikelement (ho) beeinflussen, aus einem Zylinder (56) mit Kolben und Kolbenstange sowie Verbindungsleitungen (.66, 68) zu dem Schäufel-Hydraulikelement (ho) bestehen, wobei das aktive Element mit dem Zylinder (56) einerseits an einem Punkt (58) des Fahrzeugteils (lh) und andererseits an einem Punkt (60) des Arm- ' teils (2o) drehbar angelenkt ist und die Leitungen (66, 68) . derart in direkter Verbindung mit dem Hydraulik-Element (ho) stehen, daß durch eine Betätigung des aktiven Hydraulikelementes (56) bei einer Bewegung des Armteils (2o) Drucköl zur Beeinflussung des Elementes (ho) zu diesem hingeführt wird. -
5. Frontlader-Bagger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfende des aktiven Zylinders (56) über eine Leitung (66) mit dem Kopfende des Schaufel-Hydraulikelementes und das Kolbenstangenende des aktiven Zylinders (36) über eine andere Leitung (68) mit dem golbenstangenende des Hydraulikelementes (ho) in Verbindung stehen.
6. Frontlader-Bagger nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (36) sich nach der vom Fahr

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