DE2436942A1

DE2436942A1 - Steuervorrichtung fuer eine hydraulische spannvorrichtung

Info

Publication number: DE2436942A1
Application number: DE2436942A
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Iijima; Katsumasa Jomen
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1973-08-24
Filing date: 1974-07-31
Publication date: 1975-03-20
Also published as: GB1436649A; US3980000A; DE2436942C2; JPS5044384A; JPS5226311B2

Description

"Steuervorrichtung für eine hydraulische Spannvorrichtung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine hydraulische Spannvorrichtung und betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine Steuervorrichtung für die hydraulische Spann- oder Klemmvorrichtung einer Baumaschine, speziell bei einem von der Seite her aufschiebbaren Löffelbagger o.dgl.

Bei einem bekannten hydraulischen Steuerkreis für einen von der Seite her aufschiebbaren Löffelbagger mit einer hydraulischen Spann- oder Klemmvorrichtung sind im allgemeinen Vorkehrungen zur Verhinderung eines Entweichens von Drucköl aus

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einem Spannzylinder unter Verwendung eines Rückschlagventils getroffen. Wenn das Drucköl aus dem Spannzylinder abgelassen werden soll, wird das Rückschlagventil durch einen Steuerkolben., einen Stift o.dgl. geöffnet. Ein dieser bekannten Anordnung anhaftender Nachteil besteht jedoch darin, daß ein Betätigungshebel ständig festgehalten werden muß, wobei die zur Betätigung dieses Hebels erforderliche Kraft ziemlich groß ist.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Steuervorrichtung für eine hydraulische Spann- oder Klemmvorrichtung der genannten Art zu schaffen, welche diese Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird bei einer Steuervorrichtung für eine hydraulische Spannvorrichtung, die mit einer Hydraulik-Druckmittelquelle und mit einer hydraulisch betätigten Spanneinrichtung verbindbar ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie einen Strömungsweg zur Zufuhr von Druckfluidum zur und von der Spanneinrichtung, ein in diesen Strömungsweg eingeschaltetes Rückschlagventil, einen hydraulisch betätigbaren Steuerkolben, der zwischen einer nicht-betätigenden und einer betätigenden Stellung, in welcher er das Rückschlagventil in die Offenstellung drängt, verschiebbar ist, eine Einrichtung, um den Steuerkolben in der Betätigungsstellung und dabei das Rückschlagventil offen zu halten, und eine Umschalteinrichtung zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zum und vom Steuerkolben aufweist, und daß die Umsehalteinrichtung eine Neutralstellung, eine Stellung, in welcher Druckfluidum zum Steuerkolben zugeführt wird, um ihn zum öffnen des Rückschlagventils in die Betätigungsstellung zu drängen, sowie eine Stellung einzunehmen vermag, in welcher der Steuerkolben mit Druckmittel beaufschlagt wird, um ihn in die nicht-betätigende Stellung zurückzuführen und mit-

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hin das Rückschlagventil sich schließen zu lassen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene schematische Darstellung eines hydraulischen Steuerkreises für einen Löffelbagger mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 bis 4 Schnittansichten längs der Linie A-A in Fig. 1 über denen Schnittansichten einer hydraulischen Spann- oder Klemmvorrichtung und unter denen Schaltbilder des zugeordneten Hydraulikkreises dargestellt sind und welche drei verschiedene Betriebszustände veranschaulichen, nämlich einen Neutralzustand in Fig. 2, einen Auslösezustand in Fig. 3 und einen Rückstellzustand in Fig. 4, und

Fig. 5 bis 7 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in drei verschiedenen Betriebszuständen entsprechend den Fig. 2 bis 4, d.h. in einem Neutralzustand gemäß Fig. 5, einem Auslösezustand gemäß Fig. 6 und einem Rückstellzustand gemäß Fig. 7.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen ölbehälter 1, einen Antriebsmotor 2, eine Pumpe 3, ein Druckablaß- bzw. überdruckventil Ί zur Regelung des Öldrucks im Hydraulikkreis und ein Strömungsrichtung -Steuer- oder -Schieberventil 5 zur Steuerung der Betätigung eines Steuerkolbens 8 in einem hydraulischen Spann- oder Klemmkreis auf. Ein Gehäuse 6 weist einen Unterteil, der Steuerschieber 7a, 7b, 7c und 7d sowie den Körper 17 eines Sicherheitsventils enthält, und einen Oberteil auf, welcher den Steuerkolben 8, einen Körper IM eines Rück-

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schlagventils, einen Auslösekolben 9, eine zwischen dem Steuerkolben 8 und dem Auslösekolben 9 angeordnete Feder 10, Kugeln 11 und eine Sitzplatte 12 für die Kugeln enthält. Bei ist ein schieberbetätigtes Rückschlagventil dargestellt, das mit einer in seinem Gehäuse oder Körper 14 vorgesehenen Feder 16 zusammenwirkt, und unter dem Rückschlagventil-Körper 1*1 ist ein Sicherheitsventil 18 vorgesehen, das mit einer in seinem Körper 17 innerhalb des Gehäuses 6 angeordneten Druckregelfeder 19 zusammenwirkt. Eine Druckölkammer 20 kommuniziert mit Leitungen 21 und 22, wenn sich das Schieberventil 5 in seiner Neutralstellung befindet. Außerdem kommuniziert die Druckölkammer 20 im Oberteil des Gehäuses mit einem Hydraulikpfad oder -durchlaß 29 und im Unterteil des Gehäuses über zentrale Hydraulik-Umgehungsdurchlässe 38, 39, 40 und 41 mit dem ölbehälter 1 (vergl. Fig. 1). Eine Leitung 23 verbindet einen Zulaß 25 des Schieberventils 5 mit einem Zulaß 27 eines in das Gehäuse 6 eingeschraubten Stopfens 13. Eine weitere Leitung 24 verbindet einen Zulaß 26 des Schieberventils 5 mit einem Zulaß 28 des Gehäuses 6. Hydraulik-Rückströmpfade sind bei 30 und 34 dargestellt. Ein Zulaß 31 ist über einen Hydraulikpfad 33 mit Druckölzulässen 35a und 35b für Kolben 36a bzw. 36b verbunden.

Bei 32 ist eine Druckölkammer angedeutet, deren Innendruck in Abhängigkeit von der Umschaltbewegung des Steuerkolbens 8 variiert und die mit dem Durchlaß 29 in Verbindung steht, wenn sich die Vorrichtung im Zustand gemäß Fig. 2 befindet. Weiterhin ist ein verschiebbarer Rahmen 37 eines Löffelbaggers vorgesehen, der einen Schwingmotor 42 aufweist und der weiterhin mit einem Auslegerzylinder 43, einem Löffelstieloder -armzylinder 44 und einem Löffelzylinder 45 versehen ist.

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Wenn sich das Schieberventil 5 in der Neutralstellung gemäß Fig. 1 befindet und die anderen Steuerschieber 7a - Jd in ihren Neutralstellungen stehen, wird das Drucköl aus dem ölbehälter 1 mittels der durch den Motor 2 angetriebenen Pumpe über die Leitungen 21 und 22 zur Druckölkammer 20 gefördert. Das Drucköl strömt dabei über die zentralen Umgehungsdurchlässe 38-41 und wird dann gemäß Pig. 1 zum ölbehälter 1 zurückgeführt. Wenn der Steuerschieber 7a nach innen, d.h. gemäß Fig. 1 nach rechts gedrückt wird, während das Schieberventil 5 in seiner Neutralstellung (Fig. 1 oder 2) bleibt, wird der Schwirigmotor 42 - wie dargestellt - im Uhrzeigersinn in Drehung versetzt. Gleichzeitig damit steigt der Hydraulikdruck im Durchlaß 29 sowie in der Druckölkammer 32 des mit der Druckölkammer 20 kommunizierenden Steuerkolbens 8 auf den Wert des Hydraulikdrucks an der Hochdruckseite des Schwingmotors 42 an. Dabei ist das Rückschlagventil 15 bestrebt, sich unter diesem Druck zu öffnen, wodurch das Drucköl über den Durchlaß 31 zu den Zulassen 35a und 35b geleitet wird, so daß die Kolben 36a und 36b zum Verklemmen oder Verspannen des bewegbaren Rahmens 37 ausgefahren werden. Wenn nach dieser Betätigung des Schwingmotors 42 der Steuerschieber 7a in seine Neutralstellung zurückgeführt und der Steuerschieber 7b aus seiner Stellung gemäß Fig. 1 und 2 nach innen, d.h. nach rechts gedrückt wird, wird der Auslegerzylinder 43 ausgefahren. Obgleich dabei die Druckölkammer 20 wie beim vorher beschriebenen Vorgang mit den Durchlässen 29 und 32 in Verbindung steht, öffnet sich das Rückschlagventil 15 nur dann, wenn der Hydraulikdruck des dem Auslegerzylinder 43 zugeführten Drucköls den maximalen Hydraulikdruck übersteigt, der bei der Beschickung des Schwingmotors 42 mit Drucköl erzeugt wurde. Mit anderen Worten: Das Rückschlagventil 15 öffnet nur dann, wenn der in der Kammer 32 herrschende Hydraulikdruck den Spann-Hydraulikdruck übersteigt, der während der vorher beschriebenen Betätigung des Schwingmotors 42 erzeugt wurde und der durch das

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Rückschlagventil 15 aufrechterhalten wird. An diesem Punkt ist der bei offenem Rückschlagventil 15 die Kolben 36a und 36b beaufschlagende Hydraulikdruck gleich dem den Auslegerzylinder 43 beaufschlagenden Druck. Infolgedessen kann die Spann- oder Klemmwirkung der Kolben 36a und 36b mit dem maximalen Hydraulikdruck erfolgen, der während der Betätigung der durch die Steuerschieber 7a - 7d gesteuerten Arbeitszylinder 42 - 45 erzeugt wird.

Wenn auf die Kolben 36a und 36b eine große äußere Kraft ausgeübt .wird, so daß an den Spannzylinder-Zulässen 35a, 35b ein übergroßer Hydraulikdruck hervorgerufen wird, verlagert das Hydrauliköl im Zulaß 31 und in dem mit den Zylinder-Zulassen 35a, 35b in Verbindung stehenden Strömungsweg 33 das Sicherheitsventil 18 gegen die geregelte Belastung durch die Feder 19» so daß der Strömungsweg 33 mit einer hydraulischen Rückleitung 34 in Verbindung gelangt. Bei dieser Vorrichtung sind somit Vorkehrungen getroffen, um die Beaufschlagung der Spannzylinder-Zulasse 35a, 35b mit übergroßen Drücken zu verhindern. Wenn das Schieberventil 5 gemäß Fig. 3 nach links verschoben ist, sind die Leitungen 21 und 22 voneinander getrennt, wobei das von der Pumpe 3 geförderte Drucköl über die Leitung 21, den Zulaß 25 und die Leitung 23 zum Zulaß oder Durchlaß 27 des Stopfens 13 geführt wird. Das Drucköl verlagert den Steuerkolben 8 gegen die Kraft der Feder 10 nach links, so daß die im Steuerkolben 8 ausgebildete Druckölkamner 32 vom Durchlaß oder Zulaß 29 getrennt und mit dem Rücklauf 30 verbunden wird. Außerdem verlagert das linke Ende des Steuerkolbens 8 das Rückschlagventil 15 gegen die Kraft der Feder 16 nach links, so daß die mit dem Rücklauf 30 kommunizierende Druckölkammer 32 mit dem mit den Zylinder-Zulässen 35a, 35b kommunizierenden Zulaß 31 verbunden wird; infolgedessen wird der Hydraulikdruck in den Zylinder-Zulassen 35a, 35b gesenkt, so daß die Klemm- oder

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Spannwirkung am verschiebbaren Rahmen 17 aufgehoben wird. Gleichzeitig hat die Linksverschiebung des Steuerkolbens 8 zur Folge, daß die Kugeln 11 in eine Nut in der Umfangsfläche des Steuerkolbens 8 eintreten. In dieser Nut wirken die Kugeln mit einer konischen oder Kegelfläche des Auslösekolbens 9 und einer lotrechten Fläche der Sitzplatte 12 zusammen, so daß sie eine Einrichtung zum Festhalten des Steuerkolbens 8 bilden. Da die den Steuerkolben 8 in Eingriff mit der Halteeinrichtung hältende Kraft größer ist als die Federkraft der Federn 10 und 16, welche den Steuerkolben 8 nach reehts zurückzuführen bestrebt sind, kann dann die hergestellte Auslösekonfiguration, in welcher die Spannwirkung aufgehoben wird, beliebig lange aufrechterhalten werden.

Zur Wiederherstellung des Spannzustands wird das Schieberventil 5 gemäß Fig. 4 nach reehts geschoben. Bei in dieser Position befindlichem Schieberventil 5 wird Drucköl über die Leitung 21, den Zulaß 26 und die Leitung 24 zum Zulaß geleitet, wodurch der Auslösekolben 9» der an die Kugeln 11 andrückt, nach rechts verschoben wird und sich dabei fester an die Feder 10 anlegt, so daß die durch den Auslösekolben auf die Kugeln 11 ausgeübte Kraft aufgehoben wird. Der Steuerkolben 8 wird nunmehr durch die Kraft der Feder 10 nach reehts verlagert, da der Zulaß 27 über den Zulaß 25 mit dem ölbehälter 1 in Verbindung steht, so daß der in Fig. 4 dargestellte Zustand erreicht wird. Durch Rückführung des Schieberventils 5 in seine Neutralstellung wird dann wieder der Zustand gemäß Fig. 2 hergestellt, in welchem die Steuervorrichtung für die Betätigung zum Verspannen des verschiebbaren Rahmens bereitsteht. Auf diese Weise kann die hydraulische Spannoder Klemmvorrichtung durch ein Fernsteuersystem gtsteuert werden, das einfach durch das Schieberventil 5 betätigt wird.

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In den Pig. 5 bis 7 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Aufbau dieser abgewandelten Vorrichtung entspricht im wesentlichen demjenigen der vorher beschriebenen Ausführungsform, weshalb im folgenden nur die Unterschiede zwischen beiden Ausführungsformen näher erläutert sind. Genauer gesagt, ist bei dieser abgewandelten Ausführungsform die Konstruktion so ausgeführt, daß der Zulaß 30 und der Zulaß 26 des Schieberventils 5 über eine Leitung 24 miteinander gekoppelt sind, während der bei der vorher beschriebenen Ausführungsform vorhandene Zulaß 28 weggelassen ist.

Wenn sich das Schieberventil 5 gemäß Fig. 5 in der Neutralstellung befindet, wird das Drucköl aus dem ölbehälter 1 über die Strömungswege 21 und 22 durch die vom Motor 2 angetriebene Pumpe 3 zur Druckölkammer 20 gefördert und nach dem Durchlauf durch die zentralen Umgehungsdurchlässe 38-41 der Ventile der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zum ölbehälter 1 zurückgeleitet. Wenn dann die Steuerschieber 7a - 7d bei in Neutralstellung gehaltenem Schieberventil 5 willkürlich betätigt werden, können die Kolben 36a und 36b auf ähnliche Weise, wie in Verbindung mit der vorher beschriebenen Ausführungsform erläutert, mit den maximalen Hydraulikdrücken beaufschlagt werden, die im Betrieb der Arbeitszylinder 42 - 45 erzeugt werden.

Wenn das Schieberventil 5 gemäß Fig. 6 nach links verschoben wird, sind die Leitungen 21 und 22 voneinander getrennt, wobei das durch die Pumpe 3 geförderte Drucköl durch die Leitung 21 über den Zulaß 25 und die Leitung 23 zum Zulaß oder Durchlaß 27 im Stopfen 13 geleitet wird. Durch die Beaufschlagung mit dem Drucköl wird der Steuerkolben 8 gegen die Kraft der Feder 10 nach links verschoben, so daß die Druckölkammer 32 im Steuerkolben 8 vom Strömungsweg 29 getrennt wird und stattdes-

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sen über den Zulaß 30 mit der Leitung 24 in Verbindung gelangt, die ihrerseits über den Zulaß 26 mit dem ölbehälter verbunden ist. Das linke Ende des Steuerkolbens 8 stößt am Rückschlagventil 15 an und öffnet dieses, so daß der an den Zylinder-Zulässen 35 anliegende Hydraulikdruck abfällt und mithin der verschiebbare Rahmen 37 freigegeben wird. Die Ventilkonfiguration, in welcher die Verspannwirkung aufgehoben ist, wird durch die aus dem Auslösekolben 9 und den Kugeln 11 bestehende Halteeinrichtung aufrechterhalten. Anschließend wird zur Wiederherstellung des Spannzustandes das Schieberventil 5 nach innen, d.h. gemäß Fig. 7 nach rechts verschoben. In dieser Position kommuniziert die Leitung 21 über den Zulaß 26 mit der Leitung 24, wobei das Drucköl zum Zulaß 30 geleitet wird. Wenn sich der Steuerkolben 8 in der Stellung gemäß Fig. 6 befindet, wird das Drucköl über die Druckkammer 32 zu den Zylinder-Zulässen 35a, 35b geleitet, während es gleichzeitig eine den Steuerkolben 8 nach rechts verlagernde Schubkraft erzeugt. Diese Schubkraft überwindet die Haltekraft, die durch die aus dem Auslösekolben 9 und den Kugeln 11 bestehende Halteeinrichtuhg ausgeübt wird, und bewirkt eine Verschiebung des Steuerkolbens 8 in seine am weitesten rechts befindliche Stellung, wobei die Konfiguration gemäß Fig. 7 erreicht wird. Anschließend kann durch Rückstellung des Schieberventils 5 in seine Neutralstellung die Konfiguration gemäß Fig. 5 wieder eingestellt werden, in welcher die Spann-Steuervorrichtung wieder für die Betätigung zum Verspannen oder Verklemmen des verschiebbaren Rahmens bereitsteht.

Da bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung der Hydraulikspannkreis mit einem schieberbetätigten.Rückschlagventil mit einem Steuerkolben versehen ist, der - wie erwähnt - sowohl eine Halteeinrichtung als auch eine Strömungsweg-Umschalteinrichtung bildet, ergeben sich die Vorteile, daß

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-ιοί, das Verspannen und Freigeben oder Auslösen der Spannvorrichtung durchgeführt werden kann, ohne daß ein Steuerhebel ständig festgehalten zu werden braucht, daß

2. die Betätigungskraft für die Vorrichtung klein gehalten werden kann und daß

3. eine Fernsteuerung möglich ist.

Da zudem in den Spannzylinderkreis ein eine überlastung verhinderndes Sicherheitsventil eingeschaltet ist, können die Baggerarbeiten unter optimalen Spannbedingungen des Bagger-Anbaugeräts durchgeführt werden.

Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit bevorzugten Ausfuhrungsformen dargestellt und beschrieben ist, soll sie keinesfalls auf diese speziellen Ausführungsformen beschränkt sein, da selbstverständlich gewisse Abwandlungen und Änderungen möglich sind, ohne daß vom Rahmen und Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Steuervorrichtung für eine hydraulische Spannvorrichtung, die mit einer Hydraulik-Druckmittelquelle und mit einer hydraulisch betätigten Spanneinrichtung verbindbar ist, ' dadurch gekennzeichnet , daß sie einen Strömungsweg zur Zufuhr von Druckfluidum zur und von der Spanneinrichtung, ein in diesen Strömungsweg eingeschaltetes Rückschlagventil (15)» einen hydraulisch betätigbaren Steuerkolben (8), der zwischen einer nichtbetätigenden und einer betätigenden Stellung, in welcher er das Rückschlagventil in die Offenstellung drängt, verschiebbar ist, eine Einrichtung, um den Steuerkolben in der Betätigungsstellung und dabei das Rückschlagventil offen zu halten, und eine Umschalteinrichtung zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zum und vom Steuerkolben aufweist, und daß die Umschalteinrichtung eine Neutralstellung, eine Stellung, in welcher Druckfluidum zum Steuerkolben zugeführt wird, um ihn zum öffnen des Rückschlagventils in die.Betätigungsstellung zu drängen, sowie eine Stellung einzunehmen vermag, in welcher der Steuerkolben mit Druckmittel beaufschlagt wird, um ihn in die nicht-betätigende Stellung zurückzuführen und mithin das Rückschlagventil sich schließen zu lassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Festhalten des Steuerkolbens (8) eine Kugel (11) aufweist, die in

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eine Vertiefung in der Umfangsfläche des .Steuerkolbens eintritt, wenn sich dieser in der Betätigungsstellung befindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kugel (11) durch eine Kegelfläche gegen ein den Steuerkolben (8) umgebendes Auslöseglied (9) haltbar ist.

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