DE2501753A1 - Steuereinrichtung fuer hydraulischbetaetigte kraene - Google Patents

Description

• Steuereinrichtung für hydraulischbetätigte Krane.
• Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für hydraulischbetätigte Kräne, insbesondere fiir auf Lastkraftwagen montierte Ladekräne, mit im Raum veränderlichen Kranarmen, deren Bewegungen von Wegeventilen steuerbar sind, die wahlweise manuell mittels Handhebel oder aus der Ferne mittels eines über ein elektrisches Kabel, das mit der Steuereinheit und dem tragbaren Handschaltkasten verbunden, betätigbar sind.
• Eine derartige Steuereinrichtung ist bereits aus der DT-PS 1 102 364 bekanntgeworden. Bei dieser Einrichtung können die Bewegungen des Kranarmes entweder jiber eine erste Gruppe von mAnuell 1 betät;igbsrer Ventilen oder über eine zweite Gruppe von fernsteuerbaren Magnetventilen gesteuert werden. Jeder Bewegungsart, z.B. Heben, Senken, Schwenken rechts usw. sind somit jeweils zwei Ventile zugeordnet, so daß sich nicht allein durch die doppelte Anzahl der Ventile, sondern auch die Verdoppelung der hydraulischen Leitungen von und zu den Ventilen ein nicht unerheb1.icher Aufwand ergibt.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinri chtung der eingangsgenannten Art so zu verbessern, daß die hydraulischen Bauteile verringert werden können und daß bei einer Unterbrechung der Stromversorgung für die Fernsteuerung, z.B. durch Beschädigung der Kabelverbindung, die Kranbewegungen automatisch stillsetzbar sind.
• Diese Aufgabe wird erfindungEgemr-sß dadurch gelöst, daß an jedem Handhebel eines jeden Wegeventils eine Schub- und Zugstange angelenkt ist, die über eine vom Handschaltkasten elektrisch verriegeihare und lösbare Kupplung und einem Untersetzungsgetriebe mit einem vom Handschaltkasten steuerbaren Elektromotor verbunden ist und daß die Handhebel in die der Sperrstellung der Wegeventile entsprechende Stellung federbelastet sind.
• Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß gegenüber der bekannten Steuereinrichtung für jede Bewegungsart des Kranes, sowohl fir manuellen.
• als für fernbetätigten Betrieb nur ein Wegeventil erforderlich ist.
• Es sind somit im hydraulischen Teil der Steuereinrichtung nur soviel Teile erforderlich, wie sie bei Steuereinrichtungen vorgesehen sind, die nur für manuellen Betrieb eingerichtet sind. Damit ergibt sich aber die Möglichkeit, daß Steuereinrichtungen mit der Fernsteuerung gemäß der Erfindung nachgerüstet werden können. Zugleich wird aber auch durch die von der Schub- und Zugstange lösbare Kupplung und dadurch1 daß die Handhebel in Sperrstellung der Wegeventile federbelastet sind, gewährleistet, daß bei einem Ausfall oder einer Unterbrechung der Stromversorgung jede Kranbewegung sofort und selbsttätig angehalten wird. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die vom Elektromagnet erzeugte haltekraft zwischen dem Kupplungsglied und der Schub- und Zugstange größer ist als die auf den Handhebel wirkende Federkraft und kleiner als die von der Bedienungsperson am Handhebel aufbringbare Kraft. Dadurch wird erreicht, daß die Verbindung zwischen dem Kupplungsglied und der Schub-und Zugstange im Notfall von Hand übersteuert werden kann.
• Ferner ist eine sehr feinfühlige Steuerbarkeit, die eine exakte Fiihrl1ng des Kranarmes zuläßt, dadurch erreicht, daß der Elektromotor 10 in Abhängigkeit von der Differenz eines am Hndschaltkasten B einstellbaren Widerstandswert entsprechenden Sollwertes und eines einem vom Untersetzungsgetriebe9, 17 einstellbaren Widerstand entsprechenden Istwertes über eine vergleichende Regelelektronik 4 steuerbar ist. Die Einstellung der den Istwerten entsprechenden Widerstandswerte an den veränderlichen Widerständen wird vorteilhafterweise über mit Drucktasten 12, 13 des Handschaltkasten verbundenen Zahnstangengetriebe verstellbar sind. (siehe Fig. 5).
• Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, die der Erhöhung der Sicherheit dient, besteht darin, daß am Zahnrad 9 ein Anschlagnocken 21 angeordnet ist, der beim Verdrehen des Zahnrades 9 über ein bestimmtes Maß einen von zwei Endschaltern 19, 20 öffnet und den Stromkreis zum Elektromagneten 5 und zur Regelelektronik 4- unterbricht. Dadurch wird erreicht, daß bei einem fehlerhaften arbeiten der Regelelektronik, die zu einer Verstellung des Zahnrades und damit der Schub- und Zugstange über ein bestimmes Maß führen kann, die Kuppl.ung gelöst wird und das Wegeventil in die Sperrstellung zurückgefiihrt wird. Die Kranbewegung wird damit sofort angehalten.
• Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Die Erfindung ist in den Zeichnungen anhand eines Ausftihrungsbeispiels dargestellt, das im folgenden erläutert wird.
• Es zeigen: Fig. 1. eine Übersichtsdarstellung einer Steuereinrichtung für einen hydraulischbetätigten Ladekran für Lastkraftwagen, dessen hydraulische Steuerventile wahlweise manuell oder fernsteiierbar sind.
• Fig. 2. eine schematische Darstelbing der Fernsteuerung.
• In Fig. 1 ist ein hydraulischbetätigter Ladekran D dargestellt, der auf einem Lastkraftwagen montiert ist. Für die verschiedenen Bewegungsarten des hydraulischbetätigten Ladekrans D, z.B. Heben, Senken, teleskopisch Aus- und Einfahren des Auslegers, Schwenken rechts usw., sind am Chassis mehrere, der Anzahl der Bewegungsarten entsprechende hydraulische Wegeventile F angeordnet, die zu einem Block C zusammengefaß sind.
• Jedes Wegeventil F ist entweder manuell, mittels eines Handhebels E, oder über eine an jedem Handhebel E angelenkte Schub-und Zugstange 8, die jeweils mit einem elektromotorischen Antrieb verbunden ist, betätigbar. (siehe Fig. 1, 2 und 3).
• Fig. 3. eine perspektivische Darstellung einea Steuerventilblocks mit Handhebeln und Getriebeksten für den fernsteuerbaren Antrieb der Ventile.
• Fig. 4. eine perspektivische Darstellung eines Handschaltkasten fiir die Fernsteuerung.
• Fig. 5 einen Schnitt durch zwei der auf dem Handschaltkasten angeordneten Drucktasten.
• Die elektromotorischen Antriebe. sind in einem gegen Feuchtigkeit, Vrschmutzung und Beschädigung schitzenden Getriebekasten A untergebracht und über eine Kabelverbindung G mit einem Handscbaltkasten B verbunden.
• Wie aus Fig. 4 ersichtlich sind an dem IIandschaltkasten zwei Reihen von Drucktasten 12, 13 angeordnet, wobei zwei einander gegeniiberliegende Drucktasten 12, 13 einem elektromotorischen Antrieb und damit einem Wegeventil F zugeordnet sind. Die Betätigung der Drucktaste 12 eines jeden Antriebs löst dabei eine Verstellung des Wegeventils F in der einen Richtung und die Betätigung der Drucktaste 13 eine Verstellung in der anderen Richtung aus. Ferner sind an dem Schaltkasten ein Umschalter 1 und zwei Kontrolleuchten 2, 2a angeordnet, deren Bedeutung nachfolgend erläutert wird.
• In der Fig. 2 ist ein Schaltkasten der Fernsteuerung dargestellt.
• Das Prinzip der Funktionsweise dieser Fernsteuerung soll für nur ein Wegeventil F mit zugehörigem Antrieb und Drucktasten 12, 13 erläutert werden, da die Schaltschemen fiir die weiteren Antriebe gleichen Aufbau aufweisen. Der elektromotorische Antrieb besteht aus einem Elektromotor 10, einem Untersetzungsgetriebe 9, 11 und einer Kupplung 5, 6, 7, die eine lösbare Verbindung zwischen dem Elektromotor 10 und der Schub- und Zugstange 8 herstellt. Auf der Welle des Elektromotors 10 ist ein Ritzel 11 befestigt, das im Eingriff mit einem im Durchmesser größerem Zahnrad 9 steht. Uber eine waagrecht angeordnete Verbindungsstange 14 ist das Zahnrad 9 mit einem Kuppiungsgehäuse 6 in der Weise gelenkig verbunden, daß beim Verdrehen des Zahnrades 9 das Kupplungsgehä.use 6 in vertikaler Richtung verstellbar ist. Das Kupplungsgehäuse 6 ist in Längsrichtung auf der im Querschnitt rechteckigen oder runden Schub- und Zugstange 8 verschieblich gefiihrt. Innerhalb des Kupplungsgeha.uses 6 ist ein Kupplungsglied 7 senkrecht zur Längsrichtung der Schub- und Zugstange 8 verschieblich gelagert und kann mittels eines Elektromagneten 5 mit der Schub- und Zugstange 8 in form- oder kraftschliirisigen Eingriff gebracht werden, so daß eine Verbindung zwischen dem Elektromotor 10 und dem Handhebel E für die Steuerung des Ventils F herstellbar ist. Zu diesem Zweck sind die Schub- und Zugstange 8 und das Kupplungsglied 7 mit gleichartigen Zahnungen versehen, die ineinandergreifen, wenn der Elektromagnet 5 unter.Strom steht und so die formschliißfiige Verbindung herstellen.
• Die dem Kupplungsglied 7 gegeniiberliegende Fläche der Schub- und -stange 8 kann aber auch eine aufgerauhte Oberfläche aufweisen und dos Kupplungsglied 7 kann mit einem Reibbelag versehen sein. Der Handhebel E ist durch nicht dargestellte Federn so vorbelastet, daß er. sich in eine Mittellage einstellt, wenn auf ihn keine äußeren Kräfte, also keine manuellen Bedienungekrafte oder Verstellkräfte vom Elektromotor 10 über die Schub- und- Zugstange 8, einwirken. Diese Mittellage des Handhebels E entßpricht der Neutralstellung des Wegeventils F, in der der Druckmittelfluß zu den hydraulischen Verstellmotoren des Ladekrans D gesperrt ist.
• Wenn der Ladekran vom IIandschaltkasten B betätigt werden soll muß die Kabelverbindung G durch einen nicht dargestellten Stecker am Lastkraftwagen mit dem elektromotorischen Antrieb verbunden werden. In der Kabelverbindung führt eine elektrische Leitung 15 von einer elektrischen Energiequelle 16, z.B. einer Fahrzeugbatterie iiber eine Sicherung 17 zu dem Umschalter 1. In der ersten Schaltsteilung des Umschalters 1 ist die Energiequelle 16 über eine rote Kontrollleuchte 2a mit Masse verbunden. Das Aufleuchten der Kontrolleuchte 2a zeigt der Bedienungsperson an, daß von der Energiequelle 16 elektrischer Strom geliefert wird. In der zweiten Schalterstellung des Umschalters 1 fließt der elektrische Strom von der Leitung 15 über eine grüne Kontrollleuchte 2 und einer Leitung 15a zu einem Relais 3, das unter elektrischer Spannung einen Schalter 3a schließt. Der geschlossene Schalter 3a stellt eine Verbindung zwischen der von der Batterie kommenden Leitung 15 und einer Leitung 18 her, die einerseits zum Elektromagneten 5 und andererseits zu einer Regelelektronik 4 führt. In der Leitung 18 sind noch zwei Endschalter 19, 20 angeordnet, die im normalen Betrieb geschlossen sind und von einem Anschlagnocken 21 am Zahnrad 9 geöffnet werden, wenn dieses in der einen oder anderen Richtung iiber ein bestimmtes Mnß hi1laus vom Elektromotor 10 verstellt wird. Der Strom fließt also iber die Leitung 18 zum Elektromagneten 5, der das Kupplungsgiied 7 in Eingriff mit der Schub- und Zugstange 8 bringt. Die Fernbedienung ist nrin in einem betriebsbereiten Zustand, der durch die grüne Kontrolleuchte 2 angezeigt wird.
• Von der Regelelektronik führt je eine stromfiShrende Leitung 22, 23 zu zwei veränderlichen Widerständen 28 und 29, die über ein Zahns tangengetriebe von den Drucktasten 12, 13 verstellbar sind. (vergl. Fig. 5).
• Von den Widerständen 28, 29 führt eine Leitung 24 zurück zur Regelelektronik 4. Auf die gleiche Weise sind zwei veränderliche Widerstl-inde-30 und 31 über Leitungen 25, 26 und eine Rückführleitung 27 mit dr Regelelektronik 4 verbunden. Die Verstellung der veränderLichen Widerstände 30 und 31 erfolgt in Abhängigkeit von der Bewegung des Zahnrades 9 über ein Hebelgetriebe 32. Schließlich führen von der Regelelektronik noch zwei elektrische Leitungen 33, 34 zum Elektromotor 10.
• In der Regelelektronik 4 werden nun die Größen der durch die Widerstände 30 und 31 fließenden Ströme, die Ist-Werte darstellen, mit denen der durch die Widerstände 28, 29 fließenden Ströme, die Soll-Werte darstellen, verglichen. Die Widerstände 28, 29 und 30, 51 sind dabei so abgestimmt, daß in den Leitungen 22, 23, 24 und 25, 26, 27 gleich große Ströme fließen, wenn die Drucktasten 12, 13 nicht gedrückt und damit die Widerstände 28, 29 nicht verstellt sind. Durch Drücken einer Drucktaste 12 oder 13 wird der zugehörige Widerstand 28 oder 29 verändert und es entsteht eine Differenz in den Größen der Ströme in den Leitungen 22, 23, 24 und in den Leitungen 25, 26, 27.
• Entsprechend dieser Stromdifferenz wird dem Elektromotor 10 über die Leitungen 33 und 34 elektrischer Strom zugefiihrt. Der Elektromotor treibt nun das Zahnrad 9 an und verstellt di Widerstände 30, 31 iiber das Hebelgetriebe 32 solange, bis Stromgleichheit in den Leitungen 22, 23, 24 einerseits und in den Leitungen 25, 26, 27 vorliegt. Ist dies der Fall, bleibt der Elektromotor 10 stehen und heilt die eingestellte Lage des Zahnrades 9. Zugleich mit der Verstellung des Hebelgetriebes 32, wird aber auch die Schub- und Zugstange 8 verstellt, weil sie über das Kupplungsglied 7 mit dem Kupplungsr'ehk'use 6 verbunden ist. Diese Verstellung bewirkt über den Handhebel E ein Öffnen des Wegeventils F und damit ein Verstellen des zugeordneten hydraulischen Motors in einer Richtung. Läßt man die Drucktaste 12 oder 13 wieder los, so läuft der Elektromotor 10 in der entgegengesetzten Richtung in seine Ausgangslage zurück, die Schub- und Zugstange 8 nimmt ihre Mittellage wieder ein, das Wegeventil F wird geschlossen, und die Kranbewegung kommt zum Stillstand. Eine Kranbewegung, z.B. Heben wird solange fortgesetzt, solange eine Druck~ taste z.B. 13 niedergedrückt wird. Beim Loslassen der Drucktaste 13 kommt die Hubbewegung zum Stillstand. Durch die gegenüberliegende Drucktaste 12 wird die entgegengesetzte Bewegung, nämlich "Senken" gesteuert. Wird nun die Stromversorgung plötzlich unterbrochen z.B.
• durch eine Beschädigung der Kabelverbindung, so wird ein durch den elektromotorischen Antrieb gerade geöffnetes Wegeventil F in seiner Offenstellung festgehalten, was zu einer unkontrollierten Kranbewegung führen würde, sondern das Ventil wird sofort geschlossen.
• Infolge des Stromausfalls wird nämlich das Relais 3 stromlos und öffnet den Kontakt 3a und unterbricht die Stromzufuhr zum Slektromagneten 5. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Kupplungsglied 7 und der Schub- und Zugstange 8 freigegeben und der Handhebel E kehrt aufgrund der auf ihn einwirkenden Federkräfte in seine Mittellage zurück, in der das Wegeventil F geschlossen ist. Die Verbindung zwischen dem Kupplungsglied 7 und der Schub- und Zugstange 8 kann im Notfall auch von Hand durch einen kräftigen Schlag auf den Handhebel E gelöst werden. Dies ist sowohl bei einer Zahnkupplung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, als auch bei einer Reibkupplung möglich. Im Normalfall kann ein selbsttätiges Lösen nicht eintreten, da die Haltekraft des Elektromagneten 5 um ein Vielfaches größer ist, als die Vorspannfeder des Handhebels E.
• Ein sofortiger Stillstand des Ladekran D kann auch dadurch bewirkt werden, daß der Umschalter 1 von der ersten auf die zweite Stellung umgelegt wird, in der die rote Kontrolleuchte 2a aufleuchtet. Durch wird die Stromzufuhr zum Relais 3 unterbrochen, so daß sich der gleSc11e Wirkungsablauf vollzieht, wie er oben bereits fiir die gewaltsame Unterbrechung der Stromzuflihrung durch Kabelbruch geschildert ist. Nimmt man nun an, daß bei einer Beschädigung der Kabelverbindung G nicht die Leitungen 15 und 15a der Stromzuführung, wohl aber die Leitungen 22, 23, 24 zu und von den Widerständen 28 und 29 unterbrochen werden, so käme dies einem Sollwert gleich, der durch einen unendlich großen Widerstandswert erzeugt würde. Da aber Angleichung von Ist- und Sollwert in diesem Fall nicht möglich ist, würde der Elektromotor 10 solange mit Strom versorgt werden bis im elektromechanischen oder hydraulischen Teil ein Gewaltbruch einträte. Eine derartige SelbstzerstEir1lng wird aber durch die beiden Endschalter 19, 20 verhindert, die den elektrischen Strom zum Elektromagneten 5 unterbrechen, wenn das Zhnrad 9 über ein bestimmtes Maß verstellt worden ist. Dadurch wird der Elektromagnet 5 stromlos, die Kupplung 5, 6, 7 wird gelöst und der Handhebel E kann sich in seine Mittelstellung einstellen.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Steuereinrichtung für hydraulischbetätigte Kräne, insbesondere für auf Lastkraftwagen montierte Ladekran, mit im Raum veränderlichen Kranarmen, deren Bewegungen von Wegeventilen steuerbar sind, die wahlweise manuell mittels Handhebel oder aus der Ferne mittels eines über eine elektrische Kabelverbindung verbundenen, tragbaren Handschal.tkastens betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Handhebel E eines jeden Wegeventils F eine Schub- und Zugstange 8 angelenkt ist, die über eine vom Handschaltkasten B elektrisch verriegelbare und lösbare Kupplung 5, 6, 7 und einem Untersetzungsgetriebe 9, 11 mit einem vom Ilandeschaltkasten B steuerbaren Elektromotor 10 verbunden ist, und daß die Handhebel E in die der Sperrstellung der Wegeventile F entsprechende Stellung federbelastet sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung 5, 6, 7 aus einem Kupplungsgehäuse 6, das in einer Führung die Schub- und Zugstange 8 längsverschieblich aufn;immt, einem im Kupplungsgehäuse 6 quer zur Längsrichtung der Schub- nnd Zugstange 8 verschieblichen, mit diesem zusammenwirkenden Kupplungsglied 7 und einem das Kupplungsglied 7 betätigenden Elektromagneten 5 besteht.

3. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Kupplungsglied 7 und Schub- und Zugstange 8 formschlüssig oder kraftschlüssig ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied 7 und die Schub- und Zugstange 8 jeweils mit einer gleichartigen Verzahnung mit zur Lingarichtung der Schub- und Zugstange 8 geneigten Zahnflanken versehen sind.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schub- und Zugstange 8 an ihrer dem Kupplungsglied 7 gegenüberliegenden Fläche aufgerauht ist und das Kupplungsglied 7 einen Reibbelag trägt.

6. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Elektromagnet 5 erzeugte Haltekraft zwischen Kupplungsglied 7 und Schub- und Zugstange 8 größer ist als die auf den Handhebel E wirkende Federkraft und kleiner als die von der Bedienungsperson am Handhebel E aufbringbare Kraft.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, oder 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Schub- und Zugstange 8 einen runden oder rechteckigen Querschnitt hat.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Untersetzungsgetriebe 9, 11 aus einem mit dem Elektromotor 10 drehfest verbundenem Ritzel 11 und einem im Durchmesser größerem Zahnrad 9 besteht, das über einen radial mit dem Zahnrad 9 verbundenen Hebel 14 gelenkig mit dem Kupplungsgehäuse 6 verbunden ist.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor 10 in Abhängigkeit von der Differenz eines am Handschaltkasten B einstellbaren Widerstandswert entsprechenden Sollwertes und eines einem vom IJnter6etzungngetrielze 9, 11 einstellbaren Widerstand entsprechenden Istwertes über eine vergleichende Regelelektronik 4 steuerbar ist.

10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Widerstandswert entsprechende Istwert an veränderlichen Widerständen 30, 31 über mit dem Zahnrad 9 des Getriebes 9, 11 verbundenen Hebelgetriebe 32 einstellbar ist.

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem SoLlwert entsprechenden Widerstandswerte über mit Drucktasten 12, 13 des Handschaltkastens verbundenen Zahnstangengetriebe verstellbar sind. (siehe Fig. 5).

12. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Zahnrad 9 ein Anschlagnocken 21 angeordnet list, der beim Verdrehen des Zahnrades 9 über ein bestimmtes Naß einen von zwei Endschaltern 19, 20 öffnet und den Stromkreis zum EleLctromagneten 5 und zur Regelelektronik 4 unterbricht.

13. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energieversorgung von einer fahrzeugeigenen Batterie erfolgt.