DE3134064A1

DE3134064A1 - Steuervorrichtung fuer einen hydraulisch betaetigten bagger

Info

Publication number: DE3134064A1
Application number: DE19813134064
Authority: DE
Inventors: Martin 7051 Waiblingen-Neustadt Mader; Rudolf Ing.(grad.) 7151 Affalterbach Menrad; Peter 8770 Lohr/Main Reinhardt
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1981-08-28
Filing date: 1981-08-28
Publication date: 1983-03-10
Also published as: FR2512085A1; IT8223022A0; JPS5847833A; IT1153567B; FR2512085B3; DE3134064C2

Description

Steuervorrichtung für einen hydraulisch betätigten Bagger

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen hydraulisch betätigten Bagger mit einem von einem Hebezylinder betätigten Hauptarm, einem an dem Hauptarm angelenkten, von einem Knickzylinder betätigten Knickarm und einem an den Knickarm angelenkten, von einem Löffelzylinder betätigbaren Arbeitsgerät, insbesondere Löffel, wobei in den Druckmittelwegen zu allen Zylindern jeweils handbetätigte MehrWegeventile angeordnet sind.

Soll mit solch einem Bagger die Abtragung des Erdreichs in einer ziehend-schälenden Bewegung erfolgen, so muß das Arbeitsgerät im Arbeitsbereich längs einer Geraden geführt werden. Da der das Arbeitsgerät tragende Knickarm um den Hauptarm eine Schwenkbewegung ausführt, wird das Arbeitsgerät keine geradlinige, sondern eine kreisbogenförmige Bewegung ausführen. Um trotzdem eine geradlinige Bewegung zu erhalten, muß während der Schwenkbewegung des Knickarms der Hauptarm gehoben, also steiler gestellt werden, um den Anlenkpunkt des Knickarms entsprechend seiner Kreisbogenbewegung nach oben zu verlagern, und muß ferner das Arbeitsgerät mittels des Löffelzylinders nachgestellt werden.

Zur Ausführung der beschriebenen Arbeitsbewegung des Baggers ist also von Seiten des Baggerführers die gleichzeitige Betätigung von drei Steuerventilen erforderlich.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Ausführung einer geradlinigen Bewegung bei dem Bagger der eingangs geschilderten Art zu automatisieren.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Ausführen einer Bewegung des Arbeitsgerätes längs einer

Geraden während der Schwenkbewegung des Knickarms eine Gebervorrichtung für den Löffelzylinder vorgesehen ist, die den Anstellwinkel des Arbeitsgerätes gegenüber der gewünschten Geraden konstant hält und daß für den Hebezylinder eine Drucksteuervorrichtung vorgesehen ist, die den Druck im Hebezylinder konstant hält.

Der der Erfindung zugrundeliegende Grundgedanke besteht somit darin, daß selbsttätig der Anstellwinkel des Arbeitsge-

rätes gegenüber der gewünschten Geraden konstant

gehalten wird, so daß während der gesamten Arbeitsstrecke der von dem Arbeitsgerät ausgeübte Abstützdruck auf den Boden als etwa konstant angenommen werden kann. Dieser Druck wirkt über den Knickarm auf den Hauptarm zurück, dessen Hebezylinder ein ebenfalls konstanter Druck vorgegeben ν ^: *d. Sobald demnach beim Durchfahren der Arbeitsstrecke infolge der Schwenkbewegung des Knickarms der auf den Hauptarm ausgeübte Druck ansteigt, hält die Drucksteuervorrichtung den Druck im Hebezylinder konstant, so daß der Hauptarm ausweicht und damit das Arbeitsgerät auf der gewünschten geradlinigen Bahn gehalten wird. Es läßt sich also mittels einer verhältnismäßig einfachen Vorrichtung die Ausführung der geschilderten geradlinigen Bewegung automatisieren, indem von der normalen Baggersteuerung auf den automatischen Bewegungsablauf umgeschaltet wird. Diese Umschaltung kann hydraulisch erfolgen oder vorzugsweise elektrisch, da es sich in der Regel um magnetgesteuerte Ventile handelt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. So kann der Anstellwinkel des Arbeitsgerätes von einem lageabhängigen Stellungsgeber, vorzugsweise von einem Pendelfühler erfaßt werden. Der Stellungsgeber gibt ein elektrisches Signal ab, das den Istwert der Drehstellung des Arbeitsgerätes darstellt. Das elektrische Signal wird mit einem von Hand einstellbaren Sollwertsignal verglichen. Hieraus wird eine Regelgröße

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gebildet, die über eine Treiberschaltung und ein Magnetventil den Löffelzylinder so verstellt, daß der Anstellwinkel konstant gehalten wird.

In einer anderen Ausführungsform kann aber auch abhängig von den Abmessungen und dem Drehwinkel unter Berücksichtigung der Drehgeschwindigkeit des Knickarms eine Funktion errechnet werden, die abhängig vom zurückgelegten Weg des Arbeitsgerätes den zu dieser Arbeitsstrecke gehörenden An-Stellwinkel angibt. Entsprechend wird der Löffelzylinder angesteuert, dessen Ausfahr stellung erfaßt werden muß". Da s-icfewährend der Schwenkbewegung des Knickarms auch der Hauptarm verstellt wird, um die geradlinige Bewegung zu erhalten, kann auch die Schwenkbewegung des Hauptarms erfaßt werden, um über die Verstellung des Löffelzylinders den Anstellwinkel des Arbeitsgerätes konstant zu halten. Die aus den Abmessungen und der Bewegungsgeometrie errechneten Daten für die vorgenannte Funktion stellen somit die Sollwerte zur Verstellung des Löffelzylinders und damit des Arbeitsgerätes dar, während die Gebervorrichtung beispielsweise an der Kolbenstange des Löffelzylinders die dazugehörigen Istwerte liefert.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung wird der Druck im Hebezylinder des Hauptarms durch ein Druckbegrenzungsventil konstant gehalten, das als Steuerventil für die Schwimmstellung des Hebezylinders geschaltet ist und beim Anstieg des Druckes im Hebezylinder über den eingestellten Höchstdruck zum Tank öffnet und damit den Druck im Hebezylinder konstant hält, so daß der Hauptarm zur Erzielung der gewünschten geradlinigen Bewegung nach oben ausweichen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines hydraulischen Löffelbaggers und

Figur 2 ein Schaltschema der elektrisch-hydraulischen Steuerung für den automatischen Ablauf einer

geradlinigen Bewegung des Löffels»

In Figur 1 ist ein bekannter Löffelbagger dargestellt, bei dem ein Löffel 10 an einem Knickarm 11 schwenkbar befestigt ist, der seinerseits an einem Hauptarm 12 drehbar angelenkt ist, der wiederum an dem Kasten 13 des Baggers schwenkbar angeordnet ist.

Die Verstellung des Hauptarms 12 um die Drehachse 14 erfolgt durch den Hebezylinder 15, die Verschwenkung de· .Knickarms 11 um die Anlenkung 16 mittels des Knickzylinders 17 und das Schwenken des Löffels 10 um das Gelenk 18 erfolgt mittels des Löffelzylinders 19.

Die Abtragung des Bodens soll längs einer Geraden 20 in einer ziehend-schälenden Bewegung erfolgen. Da der Knickarm 11 im Schwenken um das Gelenk 16 einen Kreisbogen ausführt, muß während der gewünschten geradlinigen Arbeitsbewegung der Hauptarm 12 steiler gestellt und der Löffel nachgestellt werden. Die Gerade 20 liegt in dem gewählten Ausführungsbexspxel waagerecht. Die Gerade kann aber auch schräg liegen, wenn eine Böschung abgearbeitet werden soll.

In Figur 2 ist der Hebezylinder 15 für den Hauptarm 12 über die Druckmittelwege 15a und 15b mit einem üblichen Mehrwegeventil 15c verbunden, mit dem der Baggerführer den Hebe= zylinder 15 von Hand betätigen und damit den Hauptarm 12 in jede gewünschte Lage schwenken kann- In ähnlicher Weise ist an den Löffelzylinder 19 über die Druckmittelwege 19a und 19b ein Mehrwegeventil 19c angeschlossen. Auch der„_

17c

Knickzylinder 17 wird von einem solchen Mehrwegeventil be-

tätigt.

. Die Zusatz schal· tung zur Ausführung der geradiinigen Bewegung beinhaitet einen Pendeiful^er 25, der am Löffel· angeordnet ist. Der Arm des Pendelftihlers wirkt mechanisch auf den Abgriff eines Potentiometers 26, so daß abhängig vom Anste^winkel· «^ des Löffel·s, al·so abhängig von der Drehiage des Löffel·s ein eiektrisches Signal· im Potentiometer 26 erzeugt wird, das ais Istwert einer Vergieichstufe 27 zugeführt wird. Der zweite Eingang der Vergieichstufe 27 ist mit einem Signal· bel·egt, das mitteis des Potentiometers 28 von Hand einste^bar ist. Über das Potentiometer 28 wird somit der gewünschte Anste^winkel· des Löffel·s 10 al·s So^wert vorgegeben. Durch den So^- wert-Istwertvergl·eich in der Vergieichstufe 27 wird auf der Leitung 29 eine Regeigröße erzeugt, die der Treiberscha^ung 30 zugeführt wird. Die Treiberschaitung ist an ein magnetisch angesteuertes Proportionaiventii 31 angeschlossen, das para^el· zu dem Mehrwegeventil· 19c ^egt.

Nach Maßgabe der Regeigröße wird über das Proportional·- ventil· 31 der Löffel·zyl·inder 19 so betätigt, daß der Anstel·l·winkel· ^ des Löffel·s gegenüber der gewünschten auszuführenden Geraden stets konstant gehauen wird.

Parabel· zum Mehrwegeventil· 15c des Hebezyiinders 15 iiegt ein Druckventil· 33, dessen Ausgang 34 einerseits mit dem Tank 35 und andererseits über ein Rückschlagventil· 36 mit dem Druckmitteiweg 15b verbunden ist. Über das Druckventil· 33 ist somit der Koiben des HebeZyMnders 15 in Schwimmsteilung gehalten. Das Rückschlagventil· dient zum Nachsaugen von Druckmittel·. Ferner ist das Druckventil· 33 auf einen vorbestimmten Druck eingesteht. Wird dieser überschritten, so öffnet das Druckventil zum Tank 35, bis der eingestelPte Druck wieder erreicht ist.

Die Einste^ung des Druckventiis 33 auf den vorbestimmten Druck erfoigt über ein Potentiometer 37, dessen Spannung

einer Treiberschaltung 38 zugeführt wird. Über das Potentiometer 37 kann jeder gewünschte Anpreßdruck des Löffels vorgegeben werden, der naturgemäß von der Bodenbeschaffenheit abhängig ist.

Zur Ausführung der automatischen Bewegung wird vom Baggerführer über das Mehrwegeventil 17c der Knickzylinder 17 betätigt. Wird dabei durch die Kreisbogenbewegung des Knickarms der von dem Löffel auf den Boden ausgeübte Abstützdruck, also der vom Druckventil 33 eingestellte Druck, überschritten, so öffnet das Druckventil 33, bis der eingestellte Druck wieder erreicht ist, so daß der Hauptarm ausweichen kann. Da durch das Konstanthalten des Anstellwinkels des Löffels während der Ausführung der Bewegung der Abstützdruck des

-c Löffels im wesentlichen konstant ist, erfolgt eine im wesentlichen geradlinige Bewegung des Löffels 10. Dabei j.st auch zu berücksichtigen, daß mit fortschreitender Bewegung das Gelenk 16 durch das Ausweichen des Hauptarms 12 zum Ende der Arbeitsstrecke 20 hin verschoben wird. Auf diese Weise

-Q wird die geradlinige Bewegung in sehr guter Annäherung erreicht.

In Figur 2 sind ferner noch relaisbetätigte Schalter 40a, 40b und 40c vorgesehen, mit denen die automatische Regele lung ein- bzw. ausgeschaltet werden kann, wenn die Betätigung der Zylinder wieder über die üblichen Mehrwegeventile 15c bzw. 19c von Hand erfolgen soll.

Claims

9« (V 1» » * Q O * «· η se« PATENTANS PRÜC HE

1. Steuervorrichtung für einen hydraulisch betätigten Bagger mit einem von mindestens einem Hebezylinder betätigten Hauptarm, einem an dem Hauptarm angelenkten, von einem Knickzylinder betätigten Knickarm und einem an dem Knickarm angelenkten, von einem Löffelzylinder betätigbaren Arbeitsgerät, insbesondere Löffel, wobei in den Druckmittelwegen aller Zylinder handbetätigte Mehrwegeventile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausführen einer Bewegung des Arbeitsgerätes längs einer Geraden während der Schwenkbewegung des Knickarms eine Gebervorrichtung für den Löf·*' -!zylinder (19) vorgesehen ist, die den Anstellwinkel des Arbeitsgerätes gegenüber der gewünschten Geraden (20) konstant hält und daß für den Hebezylinder (15) eine Drucksteuervorrichtung vorgesehen ist, die den Druck im Hebezylinder konstant hält.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebervorrichtung zum Konstanthalten des Anstellwinkels ein an dem Arbeitsgerät angeordneter lageabhängiger Stellungsgeber ist.

"3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsgeber ein Pendelfühler (25) ist»

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pendelfühler (25) als Istwertgeber an einen elektrischen Schaltkreis angeschlossen ist und daß der Sollwert des Anstellwinkels an einem Potentiometer (28) einstellbar ist.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Soll-Istwertvergleich in einer Vergleichstufe (27) eine Regelgröße gebildet wird, die einem magnetisch gesteuerten Mehrwegeventil zugeführt wird, das die Druckmittelwege zu dem Löffelzylinder (19) steuert.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwegeventil ein Proportionalventil

(31) ist.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Gebervorrichtung zum Konstanthalten des Anstellwinkels ein mit dem Löffelzylinder (19) verbundener wegabhängiger Geber ist und daß die Bewegung des Löffelzylinders abhängig von der vom Arbeitsgerät längs der gewünschten Geraden zurückgelegten Wegstrecke geregelt wird.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Löffelzylinder abhängig von der Schwenkung des Knickarms (11) betätigbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Löffelzylinder abhängig von der Schwenkung des Knickarms (11) und des Hauptarms (12) betätigbar ist.

10. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebezylinder (15) über ein Druckventil (33) in Schwimmstellung gehalten ist und das Druckventil auf einen vorbestimmten Höchstdruck einstellbar ist.

11. Steuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (33) ein elektronisch geregeltes Druckventil ist, dessen Höchstdruck von einem Potentiometer (37) einstellbar ist.

12. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (33) und das Proportionalventil (31) parallel zu den Mehrwegeventilen (15c,19c) der Baggersteuerung geschaltet sind und die elektrische Schaltung zur Ansteuerung des Druckventils und des Proportionalventils mittels Relaisschalter (40a,40b,40c) aktivierbar ist.