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Vorrichtung zur automatischen Parallelführung des Löffels eines
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Hydraulikbaggers Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen
Parallelführung des Löffels eines Hydraulikbaggers gemäß Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Konventionelle Hydraulikbagger dieser Gattung weisen zwei getrennt
steuerbare Hydrauliksysteme auf, eines für die Hubbewegung des Auslegers und eines
für die Knickbewegung des Knickarmes. Diese zwei Bewegungen werden während des Arbeitens
vom Baggerführer gesteuert.
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Schwierigkeiten bereitet bei diesen bekannten Hydraulikbaggern das
Anlegen planer Flächen, wie es z. B. bei Planierarbeiten, beim Anlegen von Böschungen
usw. erforderlich ist. Da sich bei der Knickbewegung des Knickarmes der Löffel in
Bezug auf den Anlenkungspunkt des Knickarmes auf einer Kreisbahn bewegt, ändert
sich der Anstellwinkel und damit der Schnittwinkel des Löffels in Bezug auf die
anzulegende ebene Fläche ständig. Um eine solche Änderung des Schnittwinkels zu
verhindern und den Löffel parallel zu führen, muß der Baggerführer die Löffelstellung
ständig durch Nachsteuern korrigieren. Da eine solche dritte Steuerbewegung vom
Baggerführer nicht gleichzeitig ausgeführt werden kann, ist ein schnelles und genaues
Anlegen von ebenen Flächen nicht möglich.
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Eine automatische Parallelführung des Löffels, die ein solches Nachsteuern
durch den Baggerführer überflüssig macht, ist für Teleskop-Bagger bekannt. Diese
Bagger sind jedoch, weil sie über keinen Knickarm verfügen, für normale und schwere
Baggerarbeiten wenig geeignet.
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Bei Hydraulikbaggern mit Knickarm ist eine mechanische Vorrichtung
zur automatischen Parallelführung des Löffels bekannt, bei welcher der eingestellte
Schnittwinkel des Löffels dadurch beibehalten wird, daß der Löffelkippzylinder nicht
am Knickarm sondern am Ausleger angelenkt ist. Die Befestigung des Löffelkippzylinders
am Ausleger hat den Nachteil, daß eine größere Länge des Knickarms nur durch aufwendige
Sonderkonstruktionen möglich ist. Außerdem ist auch das Umrüsten eines herkömmlichen
Hydraulikbaggers auf diese Art der Parallelführung des Löffels nicht oder nur mit
enormen Aufwand möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur automatischen
Parallelführung des Löffels für einen herkömmlichen Hydraulikbagger zu schaffen,
die einfach aufgebaut und damit preisgünstig ist, die von der Länge des Knickarmes
unabhängig einsetzbar ist und ein einfaches Nachrüsten zuläßt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Erfindungsgemäß wird die automatische Parallelführung des Löffels
und damit die Beibehaltung des eingestellten Schnittwinkels in Bezug auf die anzulegende
plane Fläche dadurch erreicht, daß zwischen den Ausleger und den Knickarm zusätzlich
ein hydraulischer Steuerzylinder eingesetzt wird. Die Arbeitsräume dieses Steuerzylinders
sind mit den entsprechenden Arbeitsräumen des Löffelkippzylinders verbunden. Bei
der Knickbewegung des Knickarmes wird der Steuerzylinder betätigt, wobei er gleichsam
als Pumpe wirkend die Hydraulikflüssigkeit in einen der Arbeitsräume des Löffelkippzylinders
pumpt und aus dem anderen Arbeitsraum absaugt. Der Steuerzylinder betätigt auf diese
Weise den Löffelkippzylinder, so daß der Löffel der Knickbewegung des Knickarmes
entgegengesetzt bewegt und die Änderung des Schnittwinkels des Löffels kompensiert
wird.
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Diese hydraulisch arbeitende Parallelführung erfordert nur einen außerordentlich
geringen Aufwand, der im wesentlichen aus dem einen (oder eventuell zwei) Steuerzylinder
besteht.
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Die automatische Parallelführung beeinflußt den Preis des
Hydraulikbaggers
daher nur unerheblich.
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Der Löffelkippzylinder bleibt durch die automatische Parallelführung
völlig unverändert und wird nur durch zusätzliche Hydraulikleitungen mit dem Steuerzylinder
verbunden. Der Löffelkippzylinder kann daher in herkömmlicher Weise zwischen Knickarm
und Löffel angeordnet sein, so daß die Länge des Knickarms frei wählbar ist.
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Außerdem ist ein einfaches Nachrüsten eines herkömmlichen Hydraulikbaggers
mit der erfindungsgemäßen automatischen Parallelführung des Löffels möglich. Es
ist dazu nur notwendig, den Steuerzylinder zusätzlich anzubringen und die erforderlichen
Hydraulikleitungen zu verlegen.
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Zum Anlegen planer Flächen muß der Baggerführer zunächst den Schnittwinkel
bzw. Anstellwinkel des Löffels entsprechend der Neigung der anzulegenden Fläche
einstellen. Dann schaltet er die automatische Paralleführung ein und muß nur noch
die Hubbewegung des Auslegers und die Knickbewegung des Knickarms steuern. Der eingestellte
Schnittwinkel des Löffels wird durch die Parallelführung automatisch eingehalten.
Auch bei eingeschalteter Parallelführung kann der Baggerführer jederzeit den Anstellwinkel
des Löffels über den Löffelkippzylinder willkürlich beeinflussen und ändern oder
nachsteuern.
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Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 : einen Hydraulikbagger
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit gestrecktem Knickarm, Fig. 2 : eine Fig.
1 entsprechende Darstellung des Hydraulikbaggers mit abgeknicktem Knickarm, Fig.
3 : in schematischer Darstellung Ausleger, Knickarm und Löffel des Baggers mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 4 : den Hydraulikplan der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Fig. 1 und 2 zeigen in Seitenansicht einen Hydraulikbagger beim Anlegen
einer waagerechten planen Fläche.
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Der Hydraulikbagger weist einen Ausleger 10 auf, dessen Hubbewegung
gesteuert durch einen hydraulischen Zylinder 12 bewirkt wird. Um einen Anlenkpunkt
14 schwenkbar ist am vorderen Ende des Auslegers 10 ein Knickarm 16 angebracht.
Die Knickbewegung des Knickarms 16 wird durch einen (oder mehrere) Knickzylinder
18 bewirkt, der mit einem Ende an dem Ausleger 10 angelenkt ist und mit dem anderen
Ende an einem über den Anlenkpunkt 14 hinausragenden Ende des Knickarms 16 angreift.
Am vorderen Ende des Knickarms 16 ist ein Löffel 20 schwenkbar angebracht. Ein Löffelkippzylinder
22 ist mit einem Ende an dem Knickarm 16 angelenkt und greift mit seinem anderen
Ende über Hebel 24 an dem Löffel 20 an, um diesen um seinen Anlenkpunkt an dem Knickarm
16 zu verschwenken. Insoweit ist der in der Zeichnung dargestellte Hydraulikb agger
herkömmlicher Art.
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Zum Anlegen einer planen Fläche werden der Ausleger 10 und der Knickarm
16 durch den Baggerführer gesteuert zunächst in die in Fig. 1 gezeigte maximal gestreckte
Stellung gebracht.
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Der Löffel 20 wird nun ebenfalls vom Baggerführer gesteuert in den
Anstellwinkel o' gegenüber der anzulegenden ebenen Fläche gebracht.
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Dann wird vom Baggerführer gesteuert der Knickarm 16 angeknickt, wobei
ebenfalls vom Baggerführer gesteuert der Ausleger 10 eine Hubbewegung durchführt,
damit der Löffel 20 sich nicht auf einer Kreisbahn sondern auf einer Geraden in
der anzulegenden ebenen Fläche bewegt. Der Ausleger 10 und der Knickarm 16 gelangen
dabei in die in Fig. 2 gezeigte Stellung. Würde bei dieser Bewegung der Löffel 20
nicht verschwenkt, so würde er die in Fig. 2 gestrichelt angedeutete Stellung einnehmen.
Der Löffel 20 muß daher entgegengesetzt zur Knickbewegung des Knickarms 16 verschwenkt
werden, damit er während der gesamten Bewegung den für einen optimalen Schnitt notwendigen
Anstellwinkeloc gegenüber der anzulegenden ebenen Fläche beibehält, wie dies in
Fig. 2 ausgezogen gezeigt ist.
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Um diese Parallelführung des Löffels 20 automatisch zu bewirken, ist
ein hydraulischer Steuerzylinder 26 vorgesehen.
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Der Steuerzylinder 26 ist mit einem Ende an dem Ausleger 10 angelenkt
und greift mit seinem anderen Ende an dem über den Anlenkpunkt 14 hinausragenden,
dem Löffel 20 entgegengesetzten Ende des Auslegers 16 an. Der Anlenkungspunkt des
Steuerzylinders 26 an dem Knickarm 16 kann mit dem Anlenkungspunkt des Knickzylinders
18 zusammenfallen, was die Konstruktion vereinfacht.
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Die in den Fig. 1-3 nicht dargestellten Hydraulikleitungen werden
anhand der schematischen Darstellung der Fig. 4 erläutert.
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Der Löffelkippzylinder 22 ist einerseits in herkömmlicher Weise über
Hydraulikleitungen 28 und 30 mit einem Steuerventil 32 verbunden. Mittels des Steuerventils
32 wird der Löffelkippzylinder 22 und damit die Kippbewegung des Löffels 20 willkürlich
durch den Baggerführer betätigt.
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Dabei wird entweder über die Hydraulikleitung 28 dem von der Kolben
stange durchsetzten kleineren Arbeitsraum 34 oder über die Hydraulikleitung 30 dem
größeren Arbeitsraum 36 des Löffelkippzylinders 22 Hydraulikfluid zugeführt, während
das durch den Kolben 38 verdrängte Hydraulikfluid über die jeweils andere Hydraulikleitung
30 bzw. 28 abgeführt wird.
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Andererseits steht der kleinere Arbeitsraum 34 des Löffelkippzylinders
22 mit einer Hydraulikleitung 40 und der größere Arbeitsraum 36 des Löffelkippzylinders
22 mit einer Hydraulikleitung 42 in Verbindung. Die Hydraulikleitungen 40 und 42
führen zu einem Schaltventil 44.
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Der von der Kolben stange durchsetzte kleinere Arbeitsraum 46 des
Steuerzylinders 26 steht über eine Hydraulikleitung 50 und der größere Arbeitsraum
48 des Steuerzylinders 26 steht über eine Hydraulikleitung 52 mit dem Schaltventil
44 in Verbindung.
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Weiter steht das Schaltventil 44 über eine Hydraulikleitung 54 mit
einem Hydrauliktank 56 in Verbindung, der ein Pufferreservoir für das Hydraulikfluid
bildet.
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Das Schaltventil 44 ist mittels eines pneumatischen Zylinders 58 durch
den Baggerführer zwischen zwei Schaltstellungen umschaltbar. In der in Fig. 4 ?rgestellten
einen Schaltstellung verbindet das Schaltventil~~44 die von dem Steuerzylinder kommenden
Hydraulikleitungen 50 und 52 mit den zum Löffelkippzylinder 22 führenden Hydraulikleitungen
40 und 42. In der anderen in Fig. 4 nicht dargestellten Schaltstellung verbindet
das Schaltventil 44 die von dem Steuerzylinder 26 kommenden Hydraulikleitungen 50
und 52 mit der zu dem Hydrauliktank 56 führenden Hydraulikleitung 54. Die in den
beiden Schaltstellungen jeweils nicht verbundenen Hydraulikleitungen sind blind
geschlossen.
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Die automatische Parallelführung arbeitet in folgender Weise: Zunächst
wird die automatische Parallelführung außer Betrieb gesetzt, indem das Schaltventil
44 in die in Fig. 4 nicht dargestellte Schaltstellung gebracht wird;Lnwelcher der
Steuerzylinder 26 mit dem Hydrauliktank 56 verbunden ist. Das Steuerventil 32 wird
in die Schaltstellung gebracht, in welcher dem Löffelkippzylinder 22 über die Hydraulikleitungen
28 und 30 Hydraulikfluid zugeführt werden kann. Über das Steuerventil 32 wird nun
vom Baggerführer gesteuert Hydraulikfluid dem Arbeitsraum 34 oder dem Arbeitsraum
36 des Löffelkippzylinders 22 zugeführt, so daß der Kolben 38 verschoben und über
die Kolbenstange der Löffel 20 verschwenkt wird, bis der Löffel 20 den gewünschten
AnstellwinkelCZ einnimmt.
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Dann wird das Steuerventil 32 in die in Fig. 4 dargestellte Schaltstellung
gebracht, in welcher die Hydraulikleitungen 28 und 30 blind geschlossen sind. Das
Schaltventil 44 wird in die in Fig. 4 dargestellte Schaltstellung gebracht, in welcher
die Hydraulikleitung 50 mit der Hydraulikleitung 40 und die Hydraulikleitung 52
mit der Hydraulikleitung 42 verbunden sind. Der Baggerführer beginnt nun mit der
Planierarbeit, indem er gesteuert die Knickbewegung des Knickarms 16 und die Hubbewegung
des Auslegers 10 durchführt.
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Die Knickbewegung des Knickarms 16 hat dabei zur Folge, daß der Kolben
60 des Steuerzylinders 26 durch die an dem Knickarm 16 angelenkte Kolbenstange verschoben
wird.Wird der Knickarm 16 aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung in die in Fig. 2
gezeigte Stellung angewinkelt, so wird die Kolbenstange aus dem Zylinderrohr des
Steuerzylinders 26 herausgezogen. Das Hydraulikfluid wird dabei aus dem kleineren
Arbeitsraum 46 des Steuerzylinders 26 über die Hydraulikleitungen 50 und 40 in den
kleineren Arbeitsraum 34 des Löffelkippzylinders 22 gepreßt. Ebenso wird das Hydraulikfluid
aus dem größeren Arbeitsraum 36 des Löffelkippzylinders 22 über die Hydraulikleitungen
42 und 52 in den größeren Arbeitsraum 48 des Steuerzylinders 26 gesaugt. Die Kolbenstange
des Löffelkippzylinders 22 wird daher zurückgezogen und der an dieser Kolbenstange
angelenkte Löffel 20 wird entgegen der Knickbewegung des Knickarmes 16 verschwenkt,
so daß der AnstellwinkeloC des Löffels 20 konstant gehalten wird.
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Wird der Knickarm 16 umgekehrt wieder in die in Fig. 1 dargestellte
gestreckte Stellung zurückgeschwenkt, so läuft der Vorgang umgekehrt ab, d. h. das
Hydraulikfluid wird aus dem größeren Arbeitsraum 48 des Steuerzylinders 26 in den
größeren Arbeitsraum 36 des Löffelkippzylinders 22 gepreßt, während das Hydraulikfluid
aus dem kleineren Arbeitsraum 34 des Löffelkippzylinders 22 in den kleineren Arbeitsraum
46 des Steuerzylinders 26 gesaugt wird. Die Schwenkbewegung des Löffels 20
erfolgt
daher in entgegengesetzter Richtung und der Anstellwinkell wird ebenfalls festgehalten.
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Der Querschnitt der Arbeitsräume des Steuerzylinders 26 im Verhältnis
zu dem Querschnitt der Arbeitsräume des Löffelkippzylinders 22 wird so gewählt,
daß die Verschiebungswege der Kolben 38 und 60 dem Hebelarmverhältnis angepaßt sind,
mit welchem der Steuerzylinder 26 an dem Knickarm 16 bzw. der Löffelkippzylinder
22 an dem Löffel 20 angreifen. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Löffel 20
stets um denselben Winkel wie der Knickarm 16, jedoch in entgegengesetzter Richtung
verschwenkt wird.
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Selbstverständlich kann der Steuerzylinder 26 auch durch zwei parallel
geschaltete Steuerzylinder entsprechend kleineren Querschnitts ersetzt werden, falls
dies konstruktive Vorteile bietet.
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Während des Betriebs mit eingeschalteter automatischer Parallelsteuerung,
d. h. wenn sich das Schaltventil 44 in der in Fig. 4 dargestellten Stellung befindet,
kann außerdem jederzeit das Steuerventil 32 wieder in seine Betriebsstellung gebracht
werden, so daß über die Hydraulikleitungen 28 und 30 die Stellung des Kolbens 38
des Löffelkippzylinders 22 und damit der Anstellwinkel < des Löffels 20 willkürlich
geändert oder nachgesteuert werden kann. Diese neue Winkelstellung des Löffels 20
wird dann automatisch festgehalten, sobald das Steuerventil 32 wieder in die in
Fig. 4 dargestellte Stellung gebracht wird.
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Wird der Hydraulikbagger im normalen Arbeitsbetrieb ohne automatische
Parallelführung verwendet, so wird das Schaltventil 44 in die in Fig. 4 nicht dargestellte
Schaltstellung gebracht. Die Hydraulikleitungen 40 und 42 sind dann durch das Schaltventil
44 blind geschlossen. Der Löffelkippzylinder 22 kann nur noch über das Steuerventil
32 betätigt werden.
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Der Löffel 20 behält daher seinen Schwenkwinkel in Bezug auf den Knickarm
16 bei oder dieser Schwenkwinkel wird willkürlich durch den Baggerführer über das
Steuerventil 32 gesteuert.
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Da der Kolben 60 des Steuerzylinders 26 bei der Knickbewegung des
Knickarms 16 jedoch ständig verschoben wird, sind die Arbeitsräume 46 und 48 des
Steuerzylinders 26 über die Hydraulikleitungen 50 und 52 und das Schaltventil 44
mit der Hydraulikleitung 54 und damit dem Hydrauliktank 56 verbunden.
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Je nach Verschiebungsrichtung des Kolbens 60 wird daher Hydraulikfluid
aus den Arbeitsräumen 46 und 48 in den Hydrauliktank 56 gepumpt bzw. aus diesem
angesaugt. Der Kolben 60 des Steuerzylinders 26 ist daher praktisch frei verschiebbar
und der Steuerzylinder 26 behindert die Knickbewegung des Knickarms 16 nicht.
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L e e r s e i t e