DE29506195U1 - Steuerung für die Schaufelklappe einer Baumaschine - Google Patents

Description

Steuerung für die Schaufelklappe*ernet*Baumaschin*e ** ***

Die Neuerung betrifft eine Steuerung für die Schaufelklappe einer Baumaschine, insbesondere eines Baggers.

Zur Ansteuerung der Schaufelklappe, die in der Regel mittels eines oder mehrerer Hydraulikzylinder betätigt wird, kamen bisher Fußpedale zur Anwendung. Nachteilig ist hierbei festzustellen, daß infolge des manuell zu bedienenden Fußpedals keine sensible Betätigung der Hydraulikzylinder und demzufolge auch der Klappe gegeben ist, so daß die Schaufeiklappe vielfach ungedämpft in ihren Endpositionen zur Anlage kommt. Somit liegt es im Erfahrungsbereich des Baumaschinenführers, wie lange er das Pedal betätigt, um unerwünschte Schläge in den Endlagen der Schaufelklappe zu vermeiden.

Ziel des Neuerungsgegenstandes ist es, eine Steuerung für die Schaufelklappe einer Baumaschine, insbesondere eines Baggers, zu konzipieren, durch welche einerseits ein einfach wirkendes Steuerungsschema erreicht wird und andererseits Schäden im Bereich der Hydraulik und/oder Schaufelklappe beim Einfahren in den jeweiligen Anschlag sicher vermieden werden.

Dieses Ziel wird bei einer Steuerung für die Schaufelklappe einer Baumaschine, insbesondere eines Baggers, erreicht mit mindestens einem mit mindestens einem Hydraulikzylinder zusammenwirkenden Steuerschieber, der über mindestens ein von mindestens einer Steuerungseinrichtung elektrisch betätigbares Ventil mit einem hydraulischen Steuerdruck beaufschlagbar ist, indem bei Auslösung eines Betätigungselementes die damit elektrisch zusammenwirkende Steuerungseinrichtung das Ventil und über dieses hydraulisch der Steuerschieber und der Zylinder mittels einer zeitlich vorgebbaren Stromrampe betätigt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Neuerungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Funktion des Fußhebels wird somit durch eine halbintelligente bzw. intelligente Steuerung ersetzt. Im Bereich der Fahrerkabine, vorzugsweise im Bereich mindestens eines dort vorgesehenen Handhebels, wird mindestens ein Taster vorgesehen, der elektrisch mit einem Mikroprozessor (Steuerungseinrichtung) verbunden ist. Bei Betätigung des Tasters gibt der Mikroprozessor eine vorgebbare zeitabhängige Stromrampe aus, die elektrisch auf den Magneten mindestens eines Proportionaiventiis und anschließend hydraulisch auf den Steuerschieber und somit auf den Klappenzylinder einwirkt. Da die Schaufelklappe in zwei Richtungen zu bewegen ist, können entweder zwei Proportionalventiie oder aber ein Proportionalventil in Verbindung mit einem Wechselventi! zum Einsatz gelangen. Dies ist auf den jeweiligen Anwendungsfall

abzustimmen. Der Fußschalter kann beibehalieh*we*rUen, uffi ein Säubetfi de'r^Schaufel zwischendurch durch schlagartiges Öffnen und Schließen der Klappe zu ermöglichen. Dies insbesondere bei der Handhabung von zum Kleben neigenden Materialien.

Bei Bedarf kann in der jeweiligen Endposition ein Druckschalter vorgesehen werden, damit die Steuerung die Endposition erkennt und ein gedämpfter Betriebszustand eingeleitet werden kann. Sämtliche Parameter, wie Zeit, Weg, Endlagendämpfung oder dgl., können in die Steuerung einprogrammiert werden, um auf diese Art und Weise eine problemlose Ansteuerung der Schaufelklappe herbeizuführen und unnötige Beschädigungen, insbesondere beim Einlaufen der Schaufeiklappe in den jeweiligen Endbereich, zu vermeiden.

Der Neuerungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

Figuren 1 bis 3 - Verschiedene Ausführungsformen einer Steuerung zur Betätigung

der Schaufelklappe einer Baumaschine

Figur 1 zeigt als Prinzipskizze die erfindungsgemäße Steuerung für die Schaufeiklappe 1 einer nicht weiter dargestellten Baumaschine, insbesondere eines Baggers. Die Schaufelklappe 1 ist gelenkig um den Anlenkpunkt 2 der Klappschaufel 3 schwenkbar, wobei die Betätigung mittels eines hier nur schematisch angedeuteten Hydraulikzylinders 4 erfolgt, der im rückwärtigen Bereich 5 der Schaufelklappe 1 über seine Kolbenstange 6 angelenkt ist. Der Öffnungs- bzw. Schließweg ist mit s angedeutet, während der Schwenkwinkel mit dem Bezugszeichen alpha versehen ist. Der Hydraulikzylinder 4 wirkt über Hydraulikleitungen 7,8 mit einem Steuerschieber 9 zusammen, der über Proportionalventile 10,11 je nach Bewegungsrichtung (Öffnen bzw. Schließen) mit Hydraulikmedium beaufschlagbar ist. Jedes Proportionalventil 10,11 ist mit einem Magneten 12,13 ausgestattet, der wiederum von einer elektronischen Steuerungseinrichtung 14 (Mikroprozessor) elektrisch betätigbar ist.

Die Schaufelklappe 1 wird nun wie folgt betätigt:

Über eine Batterie 15 wird eine Spannung (z.B. 24 V) erzeugt. Bei Betätigung eines beispielsweise in einem in der Fahrerkabine 29 vorgesehenen Handhebel 16 vorgesehenen Tasters 16', wird der Stromkreis geschlossen und ein Signal an die elektronische Steuerungseinrichtung 14 weitergeleitet (Pfeilrichtung). Gleichzeitig wird ein Signal an ein Stromstoßrelais 17 mit Wechselkontakt 18 abgegeben, mittels welchem der elektrische Signalweg für den jeweiligen Magneten 12 oder 13 des zugehörigen Ventils 10 bzw. 11 eingestellt wird. Über entsprechende Rückkopplungsleitungen 19,20 wird der elektronischen Steuerungseinrichtung 14 mitgeteilt, daß die

Aktivierung des entsprechenden Elektromagneten I2*bzw. T3 nurimehr ftiöglicTi ist. Bei evtl. Fehlschaltungen wird in der Fahrerkabine 29 ein entsprechendes Signal erzeugt. Bei korrekter Signalführung ist in diesem Beispiel der Weg nunmehr frei, von der elektronischen Steuerungseinrichtung 14 über die Signalführung 21 und den Wechselkontakt 18 zum Elektromagneten 12. In diesem Zustand wird durch die elektronische Steuerungseinrichtung 14 eine sogenannte Stromrampe 22 generiert, wie sie in dem Schaubild dargestellt ist. Über der Zeit ist der Strom eingezeichnet, wobei die Stromrampe 22 eine Anstiegsrampe a, eine Konstantphase b sowie eine Abfallrampe c beinhaltet. Die bei der Generierung der Stromrampe 22 zu berücksichtigenden Parameter sind dem jeweiligen Anwendungsfall anzupassen. In diesem Beispiel steigt die Anstiegsrampe a steiler an als die Abfallrampe b abfällt, wobei dies natürlich auch in Abhängigkeit vom Anwendungsfall anders ausgeführt werden kann. Über diese Stromrampe wird nun der Elektromagnet 12 betätigt, der das Proportionalventil 10 ansteuert, über welches nun ein Hydraulikmedium proportional zum Ansteuerstrom des Elektromagneten 12 über die Druckleitung 23 freigegeben wird. Mit dem Proportionalventil 10 wird der zugehörige Steuerschieber 9 angesteuert, der wiederum über die Druckleitung 7 den Hydraulikzylinder 4 beaufschlagt, und so eine entsprechende Verstellung der Schaufelklappe 1 bewirkt.

In umgekehrter Weise wird über den gestrichelt dargestellten Wechselkontakt 18 der Elektromagnet 13 und somit das Proportionalventil 11 betätigt, wobei über die Leitung 24 der Steuerschieber 9 und weiterhin über die Leitung 8 der Hydraulikzylinder 4 betätigt wird.

Da es bei der Handhabung von insbesondere zum Kleben neigenden Materialien manchmal notwendig ist, ein gewolltes schlagartiges Öffnen bzw. Schließen der Schaufeiklappe 1 zu realisieren, um daran anbackendes Material zu entfernen, ist mittels eines Fußschalters 25 eine manuelle Übersteuerung der Stromrampe 22 möglich, indem der Fußschalter 25 unmittelbar, z.B. mechanisch-hydraulisch über die Leitung 26,26' in die Leitung 23 bzw. in die Leitung 24 eingreifen kann. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird sichergestellt, daß die Schaufelklappe 1 nicht ungewollt und ungebremst in ihre Endlagen 27 bzw. 28 einfallen kann. Somit werden vermeidbare Schäden an der Schaufelklappe 1 sowie der Schaufei 3 und dem Hydraulikzylinder 4 vermieden. Bei Bedarf können in diesem Beispiel nicht weiter dargestellte Druckschalter im Bereich der Endiagen 27,28 vorgesehen werden, die wiederum mit der elektronischen Steuerungseinrichtung 14 verbindbar sind, um somit noch ein gewisses Dämpfungsverhalten beim Einfahren in den jeweiligen Endbereich 27 bzw. 28 zu bewirken.

Eine Servopumpe 30 sorgt in diesem Beispiel für die Erzeugung des notwendigen Steuerdrukkes von z.B. 40 bar zur Betätigung des Steuerschiebers 9, während eine Arbeitspumpe 31 den entsprechenden hohen Druck, z.B. 400 bar, zur Beaufschlagung des Hydraulikzylinders 4 bereitstellt. Damit keine Probleme bei der Übersteuerung der Stromrampe 22 durch Betätigung

des Fußpedales 25 auftreten, ist in die Leitung*23 sowie die'Leitung 24 eTn entsprechendes Rückschlagventil 32,33 eingesetzt. Mit 43 ist die impulsleitung, auch als Triggerleitung bekannt, angedeutet, die dem Mikroprozessor 14 angibt, daß er die Zeitrampe 22 innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls generieren kann.

Das Ausführungsbeispiel 2 ist etwa analog zu dem der Figur 1 aufgebaut, so daß gleichen Bauteilen auch gleiche Bezugszeichen zugeordnet sind. Unterschiedlich zu Figur 1 ist, daß anstelle der zwei Proportionalventile nunmehr lediglich eines, nämlich das Proportionalventil zum Einsatz gelangt, das mit einem Wechselventil 35 zusammenwirkt. Wird über den in der Fahrerkabine 29 vorgesehenen Taster 16' der Stromfluß aktiviert, wird auch hier ein Stromstoßrelais 17 mit Wechselkontakt 18 betätigt und gleichzeitig über die Triggerleitung 43 ein Impuls an die Steuerungseinrichtung 14 abgesetzt, mit der Maßgabe, die Stromrampe 22 innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalle aufzubauen. Die Steuerungseinrichtung 14 ist über eine Signalleitung 36 mit dem Magneten 37 des Proportionalventils 34 verbunden. Der über die Servopumpe 30 zur Verfügung gestellte Steuerdruck wird proportional zur Ansteuerung des Magneten 37 dem Wechselventil 35 zur Verfügung gestellt, das zwischenzeitlich - betätigt durch den Kontaktschluß des Wechselkontaktes 18 und die Leitung 38 - seine korrekte Stellung eingenommen hat, so daß der Ölstrom über die Leitung 24 den Steuerschieber 9 erreicht. Dieser wird durch den anstehenden Steuerdruck in eine dementsprechende Position geführt, so daß der durch die Arbeitspumpe 31 erzeugte Hochdruck über die Leitung 8 an den Zylinder weitergeleitet wird. Auch hier ist ein Rückschlagventil 33 analog zu Figur 1 vorgesehen.

Figur 3 zeigt eine weitere Alternative zur Steuerung der Schaufelklappe 1 einer Klappschaufel 3. Auch hier sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Abweichend von den Figuren 1 und 2 sind in der Fahrerkabine 29 zwei Hebel 39,40 mit zugehörigen Tastern 39',40' vorgesehen. Da diesen Tastern 39',40' die Funktionen „Öffnen" und „Schließen" der Schaufelklappe 1 zugeordnet sind, können das Stromstoßrelais sowie der Wechselkontakt gemäß Figur 2 entfallen. Die Signale der Taster 39',40' können somit über die Leitungen 41,42 einerseits der Steuerungseinrichtung 14 und andererseits dem Wechselventil 35 zur Verfügung gestellt werden. Der weitere Signalverlauf sowie die Ansteuerung der nachgeschalteten Komponenten erfolgt analog zu Figur 2.

Claims (14)

Schutzansprüche * "

1. Steuerung für die Schaufelklappe einer Baumaschine, insbesondere eines Baggers, mit mindestens einem mit mindestens einem Hydraulikzylinder (4) zusammenwirkenden Steuerschieber (9), der über mindestens ein von mindestens einer Steuerungseinrichtung (14) elektrisch betätigbares Ventil (10 oder 11, 34) mit einem hydraulischen Steuerdruck beaufschlagbar ist, indem bei Auslösung eines Betätigungselementes (16',39',4O¹) die damit elektrisch zusammenwirkende Steuerungseinrichtung (14) das Ventil (10 oder 11,34) und über dieses hydraulisch der Steuerschieber (9) und der Hydraulikzylinder (4) mittels einer zeitlich vorgebbaren Stromrampe (22) betätigt wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei als Proportionalventile ausgebildete Ventile (10,11) zur Ansteuerung der Funktionen Schaufelklappe (1) öffnen und Schaufelklappe (1) schließen, wobei die Öffnungs- und die Schließzeit der Schaufelklappe (1) proportional zu dem von ihr zurückgelegten Weg (s) ist.

3. Steuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Auslösung des Betätigungselementes (16') das jeweilige Ventil (10 oder 11) vor dem Aufbau der Stromrampe (22) mittels eines Betätigungsgliedes (17,18) angesteuert wird.

4. Steuerung nach den Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied ein Stromstoßrelais (17) mit Wechselkontakt (18) ist.

5. Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbau der Stromrampe (22) der Steuerungseinrichtung (14) die Betätigung des Stromstoßrelais (17) über eine weitere Signalleitung (19 oder 20) gemeldet wird.

6. Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Proportionalventil (34), das in Wirkverbindung mit einem die Funktionen Schaufelklappe (1) Öffnen und Schaufelklappe (1) Schließen auslösenden Wechselventil (35) steht, wobei die Betätigung des Wechselventils (35) über das Stromstoßrelais (17) mit Wechselkontakt (18) erfolgt.

7. Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zwei Betätigungselemente (39',4O¹), denen die Funktionen Schaufelklappe (1) Öffnen sowie Schaufelklappe (1) Schließen zugeordnet sind, und die über entsprechende Signalleitungen (41,42) unmittelbar mit der Steuereinrichtung (14) verbunden sind.

8. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch geTeYinYeichnel" daß'die Befatigühgselemente (39',4O¹) mit den beiden Eingängen des Wechselventils (35) verbunden sind.

9. Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalverlauf beim Öffnen und Schließen der Schaufelklappe (1) in die Bereiche Anstiegsrampe (a), Konstantphase (b) und Abfallrampe (c) unterteilt ist.

10. Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerungsfunktionen Schaufelklappe (1) öffnen und Schaufelklappe (1) schließen gleiche Stromrampen (22) vorgegeben sind.

11. Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerungsfunktionen Schaufelklappe (1) öffnen und Schaufelklappe (1) schließen verschiedene Stromrampen (22) vorgegeben sind.

12. Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromrampe (22) manuell, insbesondere durch die Betätigung eines Fußschalters (25) hydraulisch übersteuerbar ist.

13. Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (16',39',40') insbesondere im Bereich eines in der Fahrerkabine der Baumaschine vorhandenen Handhebels (16,39,40) angeordnet ist.

14. Steuerung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (16',39',4O¹) ein Taster ist.