DE4139379A1 - Arbeitsmaschine fuer abbruch-, lade- und grabearbeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mobile Arbeitsmaschine mit der Abbruch-, Lade- und Grabearbeiten verrichtet werden, die bei kleiner Transportabmessung einen großen Arbeitsbereich aufweist, so daß sie durch kleine Türen transportiert werden kann und dadurch auch innerhalb von Gebäuden einsetzbar ist und mit einem tragbaren Bedienpult mittels Fernbedienung gesteuert werden soll.

Eine solche Arbeitsmaschine besteht aus einem Fahrwerk, das ein um die vertikale Achse drehbares Obergestell trägt, an dem der Ausleger in vertikaler Ebene schwenkbar angeordnet ist und der an seinem Ende mit einem schwenkbar angeordneten Geräteträger verbunden ist, an dem verschiedene Arbeitsgeräte befestigt werden.

Um bei geringer Transportabmessung eine große Reichweite mit den Arbeitsgeräten zu erzielen, besteht der Ausleger aus drei Teilstücken mit unterschiedlichen Längen.

Der erste kurze Auslegerteil ist am Obergestell mittels Schwenklager befestigt und läßt sich gegenüber einer vertikalen Achse in einer Ebene nach beiden Richtungen um etwa den gleichen Winkel schwenken. Der zweite längere Auslegerteil ist mittels Schwenklager mit den ersten und dem dritten Auslegerteil verbunden. Die Längsabmessung des zweiten und dritten Auslegerteiles bestimmen im wesentlichen die Reichweite des Auslegers. Am dritten Auslegerteil ist ein schwenkbarer Geräteträger angeordnet, an dem die unterschiedlichen Arbeitsgeräte, wie hydraulischer Aufbruchhammer, Ladeschaufel, Tieflöffel, u. a. befestigt werden. Jeder Auslegerteil und der Geräteträger wird durch je einen Hydraulikzylinder bewegt. Das Obergestell mit dem Ausleger wird durch einen Hydraulikmotor bewegt. Um ein feinfühliges Arbeiten zu gewährleisten, werden die Hydraulikzylinder und der Hydraulikmotor über Proportionalventile gesteuert. Da die Fernbedienung über ein tragbares Bedienpult erfolgen soll, stehen für das stetige Steuern des Auslegers, des Arbeitsgerätes und der Drehbewegung des Obergestelles durch den Einsatz von zwei Fernbedienhebel im allgemeinen vier proportional arbeitende Signalgeber und zwei Umschalter zur Verfügung, mit denen vier Proportionalventile gleichzeitig angesteuert werden können. Mit vier Proportionalventilen müssen vier Hydraulikzylinder und ein Hydraulikmotor gesteuert werden.

Bekannt ist eine derartige Arbeitsmaschine mit einem dreiteiligen Ausleger aus der Europäischen Offenlegung 00 36 850. Die Bewegung des dreigliedrigen Auslegers erfolgt durch drei Hydraulikzylinder, die über zwei Proportionalventile, einem Wegeventil und einem Stromteiler gesteuert werden. Der erste Hydraulikzylinder zum Schwenken des ersten Auslegerteiles ist am Obergestell und am ersten Auslegerteil befestigt. Der zweite Hydraulikzylinder zum Schwenken des zweiten Auslegerteiles ist am ersten und am zweiten Auslegerteil befestigt. Die beiden Hydraulikzylinder sind in ihren Abmessungen gleich ausgeführt. Der dritte Hydraulikzylinder zum Schwenken des dritten Auslegerteils ist am zweiten und dritten Auslegerteil befestigt.

Wird der zweite Auslegerteil durch den dritten Auslegerteil mit seinem Werkzeug belastet, so erzeugt der zweite Hydraulikzylinder eine Reaktionskraft, die das Zusammenklappen des zweiten mit dem ersten Auslegerteil verhindert. Diese Reaktionskraft stützt sich auf den im Obergestell drehbar gelagerten ersten Auslegerteil ab. Das aus den beiden Auslegerteilen und dem zweiten Hydraulikzylinder gebildete starre Gelenkdreieck ist auf dem Obergestell schwenkbar befestigt und der erste Hydraulikzylinder erzeugt eine Reaktionskraft, die das Drehen des Gelenkdreieckes verhindert. Die Anordnung der Zylinder bewirkt, daß die Belastung des Auslegers nicht auf den ersten und zweiten Hydraulikzylinder aufgeteilt wird, sondern jeder Zylinder wird so belastet, als ob der andere nicht vorhanden sei. Die erforderliche Energie für die Bewegung des Auslegers beim Aus- bzw. Einfahren ist relativ hoch.

Die Ansteuerung der beiden Hydraulikzylinder erfolgt durch ein Proportionalventil, dem ein Stromteiler und ein Wegeventil nachgeschaltet ist. Der vom Proportionalventil gelieferte Ölstrom wird über den Stromteiler in zwei gleiche Ölströme aufgeteilt und über das Wegeventil in der einen Ventilstellung je einem Zylinder zugeführt, so daß der erste und der zweite Hydraulikzylinder mit gleicher Geschwindigkeit arbeiten und in der anderen Ventilstellung werden die beiden Ölströme wieder zusammengeführt und nur dem zweiten Hydraulikzylinder zugeführt, der dann gegenüber der ersten Wegeventilstellung mit doppelter Geschwindigkeit arbeitet. Das Umschalten des Wegeventils kann durch den Umschalter realisiert werden, der am Fernbedienhebel vorhanden ist.

Das gleichzeitige Betreiben der beiden Hydraulikzylinder bewirkt das Ausfahren oder Einziehen des Auslegers, wobei das Arbeitsgerät einer etwa parallel zur Fahrwerksebene verlaufende leicht gekrümmte Bewegung ausführt. Der erste Hydraulikzylinder läßt sich nur gemeinsam mit dem zweiten Hydraulikzylinder betreiben.

Bei Grabe- und Ladearbeiten bringt die Ausfahr- und Einziehbewegung des Auslegers einen großen Anteil am Arbeitsspiel. Die Verringerung der Arbeitsgeschwindigkeit der beiden Hydraulikzylinder im Parallelbetrieb verlängert die Zeit für ein Arbeitsspiel und die erforderliche Energie für das Aus- und Einfahren des belasteten Auslegers ist infolge der Hydraulikzylinderanordnung hoch.

Beim Einsatz der Arbeitsmaschine für Lade- und Grabearbeiten erfordert die Steuerung des Bewegungsablaufes des Auslegers mit dem Fernbedienhebel eine hohe Konzentration, da beim Ausfahren des Auslegers mit betätigtem Umschalter beim Loslassen desselben der zweite Auslegerteil angehoben wird, aber die Arbeitsbewegung ein Senken erforderlich macht. Zur Realisierung des Senkens muß der Fernbedienhebel über die Nullstellung in die andere Richtung bewegt werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, für eine mobile fernbedienbare Arbeitsmaschine mit der Abbruch-, Lade- und Grabearbeiten auch in Gebäuden ausgeführt werden können, die aus einem Fahrwerk, einem um die vertikale Achse drehbaren Obergestell, einem dreiteiligen Ausleger, der in der vertikalen Ebene schwenkbar am Obergestell befestigt ist und einem Geräteträger, der schwenkbar am Ausleger befestigt ist, besteht, eine Anordnung der Hydraulikzylinder mit dazugehöriger Steuerung für das Bewegen des dreiteiligen Auslegers zu entwickeln, mit der beim Einsatz der Arbeitsmaschine für Lade- und Grabearbeiten eine Verkürzung der Zeit für ein Arbeitsspiel erreicht und der Wirkungsgrad beim Bewegen des Auslegers verbessert wird.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß der erste Hydraulikzylinder am Obergestell und am ersten kurzen Auslegerteil so befestigt ist, daß er beim Aus- und Einfahren seiner Kolbenstange den kurzen Auslegerteil in beiden Richtungen zu einer vertikalen Achse schwenkt, die durch den Drehpunkt seiner Lagerstelle im Obergestell geht. Der zweite Hydraulikzylinder ist am zweiten langen Auslegerteil und ebenfalls am Obergestell befestigt, dabei haben die Achsabstände der Lagerstellen für den ersten Auslegerteil und dem zweiten Hydraulikzylinder am Obergestell und am zweiten Auslegerteil die gleiche Größe. Der zweite Hydraulikzylinder ist mit Schwenkzapfen ausgeführt und mit einem Signalgeber ausgerüstet, der ein digitales Signal erzeugt, welches dann umgeschaltet wird, wenn beim Aus- oder Einfahren der Kolbenstange die Hublänge l - Abstand von der Schwenkzapfenachse zur Gelenklagerachse der Kolbenstange - die Größe des Achsabstandes der beiden Schwenklager im ersten Auslegerteil erreicht. Die hydraulische Steuerung für die beiden Hydraulikzylinder besteht aus einem Proportionalventil, zwei Wegeventile und zwei entsperrbare Doppelrückschlagventile. Der Anschluß A vom Proportionalventil ist über das erste Doppelrückschlagventil mit dem Anschluß der Kolbenseite des ersten Hydraulikzylinders und dem P-Anschluß eines ersten Wegeventiles verbunden. Der B-Anschluß vom Proportionalventil ist über das zweite Doppelrückschlagventil mit dem Anschluß der Kolbenseite des zweiten Hydraulikzylinders und dem T-Anschluß des ersten Wegeventiles verbunden. Der Anschluß der Kolbenstangenseite des ersten Hydraulikzylinders ist über das erste Doppelrückschlagventil mit dem P-Anschluß des zweiten Wegeventiles, der Anschluß der Kolbenstangenseite des zweiten Hydraulikzylinders ist über das zweite Doppelrückschlagventil mit den B-Anschlüssen beider Wegeventile und die A-Anschlüsse beider Wegeventile sind miteinander verbunden.

Im Ruhezustand der Wegeventile ist beim ersten Wegeventil der A-Anschluß mit dem T-Anschluß verbunden, die Anschlüsse P und B sind gesperrt und beim zweiten Wegeventil ist der P-Anschluß mit dem A-Anschluß verbunden und die Anschlüsse B und T sind gesperrt.

Im geschalteten Zustand der Wegeventile ist beim ersten Wegeventil der P-Anschluß mit dem B-Anschluß verbunden, die Anschlüsse T und B sind gesperrt, und beim zweiten Wegeventil ist der P-Anschluß mit dem B-Anschluß verbunden und die Anschlüsse T und A sind gesperrt.

Soll nur der zweite Auslegerteil gehoben oder gesenkt werden, so wird das erste Wegeventil eingeschaltet wenn der zugeordnete Fernbedienhebel betätigt wird und mit dem Proportionalventil wird nur der zweite Hydraulikzylinder angesteuert.

Soll der Ausleger aus- oder eingefahren werden, so wird mit dem Umschalter am Fernbedienhebel ein Signal ausgegeben, das mit dem Gebersignal für die Hublänge l des zweiten Hydraulikzylinders und dem Ansteuersignal für das Proportionalventil in einer Logikschaltung verarbeitet wird und die Ansteuerung des zweiten Wegeventils bewirkt.

Beim Ausfahren des Auslegers wird, wenn die Hublänge l des zweiten Hydraulikzylinders größer als der Achsabstand a₀ vom ersten Auslegerteil ist, das zweite Wegeventil eingeschaltet. In diesem Schaltzustand sind die Anschlüsse der Kolbenstangenseiten beider Zylinder miteinander verbunden, so daß der erste Hydraulikzylinder ausgefahren und der zweite eingefahren wird. Erreicht der zweite Hydraulikzylinder eine Hublänge l mit der Größe des Achsabstandes a₀, dann wird das zweite Wegeventil abgeschaltet und nur der erste Hydraulikzylinder wird noch betätigt. Der erste Auslegerteil bildet mit dem zweiten Hydraulikzylinder bei einer Hublänge l=a₀ ein Viergelenk mit parallelen Seiten. Bei Betätigen des ersten Zylinder behält der zweite Auslegerteil seine parallele Lage zum Fahrgestell.

Beim Einfahren des Auslegers, wenn die Hublänge l des zweiten Hydraulikzylinders kleiner als der Achsabstand a vom ersten Auslegerteil ist, wird das zweite Wegeventil eingeschaltet und beide Zylinder werden wieder gleichzeitig betrieben, bis die Hublänge l die Größe des Achsabstandes a₀ erreicht und das zweite Wegeventil wieder ausgeschaltet wird.

Die Arbeitsgeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung des Auslegers wird durch proportionales Auslenken des Fernbedienhebels nach zwei Richtungen gesteuert und mittels eines Umschalters am Fernbedienhebel wird die entsprechende Ansteuerung der beiden Wegeventile ausgelöst. Durch die gegenläufige Ansteuerung der beiden Hydraulikzylinder durch das Proportionalventil und dem ersten Wegeventil ist mit Einsatz des Umschalters eine gute Steuerung der Auslegerbewegung gegeben, die einfach zu handhaben ist.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 die Arbeitsmaschine mit einem Aufbruchhammer als Werkzeug in Arbeitsstellung mit ausgefahrenem Ausleger,

Fig. 2 die Arbeitsmaschine mit einer Schaufel als Werkzeug in Transportstellung,

Fig. 3 die hydraulische Steuerung für die beiden Hydraulikzylinder zum Aus- und Einfahren des Auslegers.

Die mobile fernbedienbare Arbeitsmaschine nach Fig. 1, mit der Abbruch-, Lade- und Grabearbeiten ausgeführt werden können, besteht aus dem Fahrwerk 1, dem um die vertikale Achse drehbar gelagerten Obergestell 2, dem Ausleger mit den drei Auslegerteilen 3, 4, 5, dem Geräteträger 6, einem Arbeitsgerät 7 oder 8, den drei Hydraulikzylindern 9, 10, 11 zum Bewegen des Auslegers und einem Hydraulikzylinder 12 für die Schwenkbewegung des Geräteträgers. Der erste kurze Auslegerteil 3 ist im Obergestell 2 mittels Schwenklager 13 befestigt, der zweite lange Auslegerteil 4 ist durch das Schwenklager 14 mit dem ersten und durch das Schwenklager 15 mit dem dritten Auslegerteil 5 verbunden.

Der Geräteträger 6 ist am Ende des dritten Auslegerteiles 5 schwenkbar befestigt und wird durch den Hydraulikzylinder 12 betätigt.

Der erste Hydraulikzylinder 9 ist mittels Lager 16 am Obergestell 2 und mittels Gelenklager 17 am ersten Auslegerteil 3 befestigt. Der zweite Hydraulikzylinder 10 ist mittels Schwenkzapfen 18 am Obergestell 4 und mittels Gelenklager 19 der Kolbenstange am zweiten Auslegerteil 4 befestigt. Der Achsabstand der Lagerstellen 13, 18 im Obergestell 2 vom ersten Auslegerteiles und vom zweiten Hydraulikzylinders und der Achsabstand der Lagerstellen 14, 19 beider im zweiten Auslegerteil 4 sind gleichgroß. Die Kolben- und Kolbenstangendurchmesser der beiden Hydraulikzylinder 9, 10 sind gleich ausgeführt. Das Verhältnis der Hubgrößen des ersten Hydraulikzylinders 9 zum zweiten Hydraulikzylinder 10 soll den Wert 0,6 nicht unterschreiten. Der zweite Hydraulikzylinder 10 ist mit einem Signalgeber 20 ausgerüstet, der ein digitales Signal erzeugt, das dann umgeschaltet wird, wenn beim Aus- oder Einfahren der Kolbenstange die Hublänge l als Abstand vom Schwenkzapfen 18 zum Gelenklager 19 gleich den Achsabstand a₀ der Schwenklager 13, 14 wird.

Die hydraulische Steuerung für die beiden Hydraulikzylinder 9, 10 zum Aus- und Einfahren des Auslegers, ist in Fig. 3 dargestellt. Sie besteht aus dem Proportionalventil 21, dem ersten Wegeventil 22, den zweiten Wegeventil 23 und den beiden entsperrbaren Doppelrückschlagventilen 24, 25.

Soll nur der zweite Auslegerteil 4 bewegt werden, so wird das erste Wegeventil 21 in die Schaltstellung a geschaltet. Mit dem Proportionalventil wird in der Schaltstellung a das Ausfahren und in der Schaltstellung b das Einfahren des zweiten Hydraulikzylinders 10 gesteuert.

Soll der Ausleger aus- oder eingefahren werden, so wird über den Umschalter am Fernbedienungshebel ein Signal ausgegeben, das in einer Logikschaltung mit dem Signal des Gebers 20 und des Ansteuersignales für das Proportionalventil 21 verarbeitet wird.

Beim Ausfahren des Auslegers wird das Proportionalventil 21 in die Schaltstellung b geschaltet. Ist die Hublänge l des zweiten Hydraulikzylinders 10 größer als der Achsabstand a₀, wird das zweite Wegeventil 23 in Stellung a geschaltet. Damit wird der erste Hydraulikzylinder 9 ausgefahren der den ersten Auslegerteil nach vorn bewegt und gleichzeitig wird der zweite Hydraulikzylinder 10 eingefahren der den zweiten Ausleger 4 nach unten schwenkt.

Erreicht die Hublänge l des zweiten Hydraulikzylinders 10 die Größe des Achsabstandes a₀, so hat der zweite Ausleger 4 eine parallele Lage zum Fahrwerk 1 eingenommen und das zweite Wegeventil 23 wird in die Schaltstellung 0 geschaltet. Damit wird nur noch der erste Hydraulikzylinder 9 ausgefahren und der zweite Auslegerteil 4 wird in paralleler Lage weiter nach vorn bewegt.

Wird der Umschalter am Fernbedienhebel losgelassen, so wird das erste Wegeventil 22 in die Schaltstellung a geschaltet und bei Beibehaltung der Schaltstellung b des Proportionalventils 21 wird der zweite Hydraulikzylinder eingefahren und der zweite Ausleger 4 nach unten geschwenkt.

Beim Einfahren des Auslegers wird das Proportionalventil 21 in die Schaltstellung a geschaltet. Ist die Hublänge l des zweiten Hydraulikzylinder 10 kleiner als der Achsabstand a₀, wird das zweite Wegeventil 23 in die Schaltstellung a geschaltet, der zweite Hydraulikzylinder 10 ausgefahren und damit der zweite Auslegerteil 4 nach oben bewegt und gleichzeitig wird der erste Hydraulikzylinder 9 eingefahren und der erste Auslegerteil 3 nach hinten geschwenkt. Erreicht die Hublänge l des zweiten Hydraulikzylinders die Größe des Achsabstandes a₀, dann hat der zweite Auslegerteil 4 seine parallele Lage zum Fahrwerk 1 wieder erreicht und das zweite Wegeventil 23 wird wieder in die Schaltstellung 0 geschaltet. Damit wird nur noch der erste Hydraulikzylinder 9 eingefahren und der zweite Auslegerteil wird parallel nach hinten bewegt. Wird der Umschalter am Fernbedienhebel losgelassen, so wird das erste Wegeventil 22 in die Schaltstellung a geschaltet. Bei Beibehaltung der Schaltstellung a des Proportionalventiles 21 wird der zweite Hydraulikzylinder 10 ausgefahren und der zweite Auslegerteil 4 wird nach oben bewegt. In der Schaltstellung a des zweiten Wegeventiles 23 sind die beiden Hydraulikzylinder 9, 10 mit den beiden Anschlüssen der Kolbenstangenseite verbunden und beide Kolbenstangen bewegen sich mit gleicher Geschwindigkeit. Je größer das Hubgrößenverhältnis des ersten zum zweiten Hydraulikzylinder ist, je schneller wird beim Aus- oder Einfahren des Auslegers die parallele Lage des zweiten Auslegerteiles 4 erreicht.

Claims (3)

1. Mobile Arbeitsmaschine für Abbruch-, Lade und Grabearbeiten bestehend aus Fahrwerk (1), einem um die vertikale Achse drehbarem Obergestell (2), einem dreiteiligen Ausleger (3, 4, 5), der in vertikaler Ebene schwenkbar am Obergestell (2) befestigt ist und einem Geräteträger (6), der am dritten Auslegerteil (5) schwenkbar befestigt ist, wobei der dritte Auslegerteil (5) durch einen am zweiten Auslegerteil (4) befestigten Hydraulikzylinder (11) und der Geräteträger (6) durch einen am dritten Auslegerteil (5) befestigten Hydraulikzylinder (12) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hydraulikzylinder (9) am Obergestell (2) und am ersten Auslegerteil (3) und der zweite Hydraulikzylinder (10) am Obergestell (2) und am zweiten Auslegerteil (4) schwenkbar befestigt ist, daß der Achsabstand der Lagerstellen (13, 18) im Obergestell (2) ersten Auslegerteil (3) und dem zweiten Hydraulikzylinder (10) und der Achsabstand der Lagerstellen (14, 19) im zweiten Auslegerteil (4) vom ersten Auslegerteil (3) und zweitem Hydraulikzylinder (10) die gleiche Größe haben und daß die hydraulische Steuerung für die beiden Hydraulikzylinder (9, 10) aus einem Proportionalventil (21), zwei Wegeventile (22, 23) und zwei entsperrbare Doppelrückschlagventile (24, 25) besteht.

2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der A-Anschluß vom Proportionalventil (21) über ein Doppelrückschlagventil (24) mit dem Anschluß der Kolbenseite des ersten Hydraulikzylinders (9) und den P-Anschluß eines ersten Wegeventils (22) verbunden ist, daß der B-Anschluß vom Proportionalventil über das zweite Doppelrückschlagventil (25) mit der Kolbenseite des zweiten Hydraulikzylinders (10) und dem T-Anschluß des ersten Wegeventiles (22) verbunden ist, daß der Anschluß der Kolbenstangenseite des ersten Hydraulikzylinders (9) über das erste Doppelrückschlagventil (24) mit dem P-Anschluß des zweiten Wegeventils (23), der Anschluß der Kolbenstangenseite des zweiten Hydraulikzylinders (10) über das zweite Doppelrückschlagventil (25) mit den B-Anschlüssen beider Wegeventile (22, 23) und die A-Anschlüsse beider Wegeventile (22, 23) miteinander verbunden sind und der T-Anschluß des zweiten Wegeventils (23) gesperrt ist, wobei das erste Wegeventil (22) so ausgeführt ist, daß im Ruhezustand die Anschlüsse A und T und im geschalteten Zustand die Anschlüsse P und B miteinander verbunden sind und beim zweiten Wegeventil (23) im Ruhezustand die Anschlüsse P und A und im geschalteten Zustand die Anschlüsse P und B miteinander verbunden sind.

3. Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Kolben und der Kolbenstange der beiden Hydraulikzylinder (9, 10) gleich sind.