DE4427891C1 - Druckmittelbetätigter Greifer für Steine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten Greifer für Steine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannte Greifer dieser Art (DE-OS 32 40 420) sind in der Lage, mit Hilfe verschiedener, nacheinander zu betätigender Druckmittelantriebe - vor­ wiegend hydraulischer Stellglieder in Zylinder-Kolben-Anordnung - Steine la­ geweise zu versetzen, wenn der Greifer auf einen Steinstapel gesetzt wird und die oberste Lage von Steinen von zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit Greifbacken erfaßt, nachdem er zuvor an den beiden quer dazu verlaufen­ den Seiten mit Richtbacken ein Andrücken und Ausrichten vorgenommen hat. Der Greifer kann dann eine Steinlage als Ganzes abheben und versetzen, ins­ besondere im Zuge eines maschinellen Pflasterns an eine bereits teilweise frisch verlegte Pflasterung anschließend ablegen.

Die verschiedenen durch Druckmittelantriebe ausgeführten Funktionen des Greifers werden herkömmlich von einem Führerstand aus über Handhebel gesteuert, die einen Druckmittelantrieb - oder auch eine Gruppe zueinander parallel geschalteter Druckmittelantriebe - je nach Hebelstellung eine Bewe­ gungsrichtung bzw. Gegenrichtung, ein Blockieren der Absperrung der Druck­ leitungen oder auch einen Leerlauf durch Drucklosschaltung vermitteln. Dies setzt einen Führerstand voraus, der zur Steuerung der Greifer mit entspre­ chenden Bedienhebeln ausgestattet und mit dem Greifer über entsprechend viele funktionsweise getrennte Druckmittelleitungen verbunden ist. Dies läßt sich ohne weiteres verwirklichen, wenn der Führerstand und Greifer fester Bestandteil eines spezialisierten maschinellen Verlegesystems, etwa eines Verlegefahrzeugs sind.

Allerdings amortisieren sich Spezialfahrzeuge dieser Art nur dann, wenn sie ausreichend eingesetzt werden können. Bei völlig unzureichender Auslastung rechnet sich ein spezielles Verlegefahrzeug nicht, so daß dann häufig zu ei­ nem herkömmlichen Pflasterverlegen von Hand Zuflucht genommen wird. Für solche Fälle hat sich ein Interesse herausgestellt, Vielzweck-Baugeräte her­ kömmlicher Art mit einem Greifer zum lagenweisen Verlegen von Steinen aus­ rüsten zu können, so daß sich die Anschaffungskosten für gelegentliche Pfla­ sterungen auf den Greifer beschränken.

Mehrzweck-Baugeräte bzw. -Fahrzeuge stehen insbesondere in Form von Fahrzeugen vielfach zur Verfügung, die zum Heben von Lasten, zum Boden­ aushub, zum Ziehen oder zur Durchführung von Bodenbearbeitungen mit An­ baugeräten versehen werden können. Ähnliche Ausrüstungsmöglichkeiten gibt es für staplerartige Fahrzeuge und auch für Lader oder Bagger. Typischer­ weise steht dabei ein Ladegeschirr, Hubarm oder Hubwerk zur Verfügung und darüber hinaus ein - einzelner - Hydraulikanschluß für ein Paar von Hydraulik­ leitungen, die einen Druckkreislauf anzuschließen erlauben, der eine Druck­ versorgung in der einen ("Vorwärts-")Richtung, in der anderen ("Rückwärts-") Richtung eine Absperrung des Kreislaufes und ggf. auch noch eine Druck­ losschaltung erlaubt. Damit ist eine Steuerung der einzelnen nacheinander vorzusehenden Funktionen eines druckmittelbetätigten Greifers nicht verfüg­ bar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen druckmittelbetätigten Greifer der eingangs genannten Art zu schaffen, der an ein Mehrzweck-Fahrzeug, -Arbeitsgerät oder dergleichen Träger an­ schließbar ist, der nur einen einzigen Druckmittelanschluß benötigt, dabei leicht zu bedienen ist und eine schnelle und effek­ tive Arbeitsweise ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe von einem Greifer nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 ausgehend mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung macht von der Grunderkenntnis Gebrauch, daß beim Ausrichten der Steine, beim Greifen, ggf. auch beim Anheben und Absetzen in den Druckmittelantrieben ein reduzierter Innendruck eintritt, solange diese in Be­ wegung sind, der sich aber sofort erhöht, wenn die Bewegung zum Stillstand gekommen ist. Letzteres ist insbesondere der Fall, wenn die Druckmittelantrie­ be durch lastseitigen Widerstand angehalten werden, der sich aus einer Schließlage zugehöriger Ausrichtbacken oder Greifbacken ergibt. Dieser er­ höhte Druck wird einem darauf ansprechenden Ventil, insbesondere einem Druckfolgeventil, zugeleitet, um daraufhin einen als nächstes in Gang zu set­ zenden Druckmittelantrieb freizugeben.

Damit läßt sich mit den typischerweise vorhandenen Mitteln, d. h. einem einzi­ gen für mehrere Funktionen eines anzuschließenden Greifers zur Verfügung stehenden Druckmittelanschluß, eine Aufeinanderfolge in selbsttätiger interner, rein hydraulisch gesteuerter Funktion des Greifers erzielen. Es versteht sich, daß diese Aufeinanderfolge von zwei Funktionen wiederkehrend eingesetzt werden kann, um eine entsprechende Kette von Funktionen, soweit diese nötig oder wünschenswert ist, aufzubauen.

Vorzugsweise ist das Ventil so ausgelegt, daß es auf einen Ansprechwert schaltet, der relativ gering ist und zwischen etwa 10% und 50% eines vollen Sy­ stemdrucks liegt.

Grundsätzlich ist es zwar möglich, über ein nach Erreichen eines vorgegebe­ nen Ansprechdrucks durchgängig werdendes Ventil einen zweiten, nachfol­ gend arbeitenden Druckmittelantrieb direkt zu beaufschlagen, so daß die Zulei­ tung zu dem Ventil nicht nur Steuerleitung, sondern auch Druckleitung ist. Für eine verlustarme Versorgung der Druckmittelantriebe und insbesondere auch für eine Differenzierung der Steuerfunktionen wird aber vorzugsweise vorgese­ hen, daß das auf einen vorgegebenen Ansprechdruck ansprechende Ventil seinerseits erst ein Stellventil betätigt, welches darauf bedarfsweise zwischen verschiedenen Stellfunktionen wie Aufsteuern, Umsteuern oder Sperren von Zu- und Rückleitung umstellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend naher beschrieben. In der Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Eine vereinfachte Schrägansicht eines Greifers und

Fig. 2 Hydraulik-Schaltbild des Greifers nach Fig. 1.

Der in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnete Greifer wird mechanisch über eine mittige obere Anhängelasche 2 an dem Hubwerk eines Bau-Mehrzweck-Fahr­ zeugs angehängt, welches damit seinerseits in mechanischer Übertragung die Hubbewegungen des Greifers 1 bestimmt. Weitere Funktionen des Greifers 1 sind durch ein Paar von Greifbacken 3, 4 auszuführen, die durch teleskopartige Führungen 5, 6 und einen Druckmittelantrieb 7 miteinander verbunden sind. Letzterer ist über zwei Hydraulik-Zuleitungen 8, 9 mit einer Hydraulik­ steuerung 10 in einem gesonderten Gehäuse verbunden, wobei die Zu­ leitungen 8, 9 jeweils mit einer der beiden einander gegenüberliegenden Kammern bzw. Kolbenseiten des stellzylinderartigen Druckmittelantriebs 7 verbunden sind.

In Querrichtung zur Bewegungsrichtung der Greifbacken 3, 4 bewegen sich zwei Ausrichtbacken 11, 12 aufeinander zu bzw. voneinander weg, zwangsge­ führt durch teleskopartige Führungen 13, 14 und angetrieben durch einen Druckmittelantrieb 15, der gleichfalls über zwei, jeweils einer seiner Kolbensei­ ten zugeführten Hydraulik-Zuleitungen 16, 17 mit der Hydrauliksteuerung 10 verbunden ist.

Die Hydrauliksteuerung 10 ihrerseits ist nur über zwei Anschlußleitungen (Hydraulikleitungen) 18, 19 versorgt, da der hierfür vorgesehene Träger, etwa ein Mehrzweck-Baufahrzeug, nur über einen einfachen Hydraulikanschluß für zwei Hydraulikleitungen verfügt, die er mit einem trägerseitigen Hydrauliksy­ stem in der Weise verbindet, daß der Systemdruck auf den einen oder den anderen der Leitungs-Anschlüsse gegeben werden kann oder daß beide An­ schlüsse gesperrt werden, so daß an hydraulischen Stellbefehlen von einem Führerstand aus nur das Umsteuern des Drucks von einem auf den anderen Anschluß und das Sperren der Anschlüsse verfügbar sind.

In Fig. 2 ist mit einer strichpunktierten Umgrenzung das "Innenleben" der Hy­ drauliksteuerung 10 dargestellt, in die einerseits die Anschlußleitungen 18, 19 hineinführen und aus der auf der anderen Seite zu den Druckmittelantrieben 7 und 15 die Zuleitungen 8, 9 bzw. 16, 17 führen.

In der Hydrauliksteuerung 10 ist die Zuleitung 16 über eine Steuerleitung 20 mit einem Druckfolgeventil 21 verbunden, welches bei Erreichen eines vorge­ gebenen (Mindest-)Ansprechdrucks die Steuerleitung 20 zu einer Steuerlei­ tung 22 durchschaltet. Das Druckfolgeventil 21 ist intern mit einem Rück­ schlagventil 23 ausgestattet, so daß ein Druckgefälle in Gegenrichtung über den zugehörigen Bypass durchgelassen wird. Die Steuerleitung 22 führt auf einen hydraulischen Steuereingang eines Stellventils 24 (2/2-Wege-Ventil), welches einerseits über Zweigleitungen 25, 26 und Hauptleitungen 27, 28 mit den Anschlußleitungen 18, 19 unmittelbar verbunden ist, andererseits über Zweigleitungen 29, 30 mit den Zuleitungen 8, 9 zum Druckmittelantrieb 7 ange­ schlossen sind. Zwischen den Zweigleitungen 25 und 29 liegt eine Bypasslei­ tung 31 mit einem Rückschlagventil 32, welches einen Durchfluß durch die Bypassleitung 31 zum Druckmittelantrieb 7 hin sperrt. Ähnlich ist zwischen den Zweigleitungen 26 und 30 eine Bypassleitung 33 mit einem Rückschlagventil 34 eingeschaltet, welches in Gegenrichtung zum Rückschlagventil 32 gepolt ist, also einen Druckmittelfluß vom Druckmittelantrieb 7 hinweg in Richtung auf die Anschlußleitung 19 hin sperrt.

Die Zuleitung 8 weist gleichfalls ein Abzweigung in Form einer Steuerleitung 35 auf, die zu einem Druckfolgeventil 36 führt, das gleichfalls auf einen vorgege­ benen Ansprechdruck hin durchläßt, (wobei der Ansprechdruck gleich dem des Druckfolgeventils 21 vorgegeben sein kann) und das gleichfalls intern mit ei­ nem Rückschlagventil 37 ausgestattet ist, welches ein Druckgefälle in Ge­ genrichtung durchläßt.

Auch dem Druckfolgeventil 36 ist ein hydraulisch betätigtes Stellventil 38 (4/2- Wege-Ventil) nachgeschaltet, welches in einer (Ruhe)Stellung die Zuleitung 16 zur Hauptleitung 27 und damit zur Anschlußleitung 18, desgleichen die An­ schlußleitung 17 über die Hauptleitung 28 zur Anschlußleitung 19 durchver­ bindet. In einer hydraulisch über das Druckfolgeventil 36 betätigten aktivierten Stellung werden die Anschlüsse "umgesteuert", d. h., die Anschlußleitung 16 erhält Verbindung mit der Anschlußleitung 19 und die Anschlußleitung 17 er­ hält Anschluß an die Anschlußleitung 18.

Die Funktion der Steuerhydraulik sei im folgenden in zeitlichem Ablauf darge­ stellt, wobei im Auge behalten werden sollte, daß bei dem Greifer gemäß Fig. 1 zunächst die Ausrichtbacken 11, 12 mit Hilfe des Stellgliedes 15 zusammenzu­ fahren sind, bis sie eine Steinlage an den Schmalseiten ausgerichtet und an­ gedrückt haben, damit dann die Greifbacken 3, 4 mit Hilfe des Druckmittelan­ triebs 7 zusammengefahren werden, um die Steinlage von zwei Seiten zu er­ greifen, so daß danach die Ausrichtbacken 11, 12 wieder nach Umsteuerung des Druckmittelantriebs 15 auseinanderfahren sollen, um die Steinlage seitlich für ein nachfolgendes An- und Absetzen freizugeben. Beim Absetzen soll der Greifer auf ein Umsteuern der Anschlußleitungen 18,19 hin die Greifbacken 3, 4 lösen und auseinanderfahren, so daß diese die Steine freigeben und eine Ausgangsstellung zu einem Ergreifen einer weiteren Steinlage einnehmen.

In Fig. 2 sei aus einer Ausgangsstellung heraus, in der die beiden Anschlußlei­ tungen 18, 19 gesperrt und das Stellventil 38 sich in seiner Ruhestellung befin­ det, zur Einleitung eines Ausricht- und Greifvorgangs angenommen werden, daß vom Träger (-Fahrzeug) des Greifers 1 aus Druck auf die Anschluß­ leitung 18 (und Rücklaufdruck auf die Anschlußleitung 19) gegeben wird. Während sich das Stellventil 24 gleichfalls zunächst in Ruhestellung befinden soll, in der es jegliche Durchlaufverbindungen zwischen den Zweigleitungen 25, 26 einerseits und 29, 30 andererseits sperrt und während die Rückschlag­ ventile 32, 34 in den Bypassleitungen 31, 33 gleichfalls eine Druckbeauf­ schlagung des Druckmittelantriebs 7 verhindern, gelangt der Druck auf die Zuleitung 16 (und der Rücklaufdruck auf die Zuleitung 17), so daß der Druckmittelantrieb 15 die Ausrichtbacken zueinanderbewegt.

Sobald hierbei eine Blocklänge der Steinlage erreicht ist, stoppt die Bewegung des Druckmittelantriebs, was einen Druckanstieg in der Zuleitung 16 und in der Steuerleitung 20 zur Folge hat. Sobald dabei der vorgegebene Ansprechdruck überschritten ist, gibt das Druckfolgeventil 21 diesen Druck auf die Steuerlei­ tung 22 weiter, so daß das Stellventil 24 umschaltet und damit den Druckmit­ telkreislauf zum Druckmittelantrieb 7 hin freigibt. Dabei erhält die Zuleitung 8 den Druck von der Anschlußleitung 18 über die Leitungen 27, 25 und 29, wäh­ rend der Rücklauf von der Zuleitung 9 zur Anschlußleitung 19 über die Leitun­ gen 30 und 26 erfolgt.

Der Druckmittelantrieb 7 fährt die Greifbacken des Greifers 1 zusammen, bis die Steinlage seitlich fest gefaßt ist, wobei in der Zuleitung 8 und in der davon abzweigenden Steuerleitung 35 ein Druck aufgebaut wird, der von dem Druckfolgeventil 36, sobald er den vorgegebenen Ansprechwert überschritten hat, an das Stellventil 38 zu dessen Betätigung weitergegeben wird. Die Betä­ tigung des Stellventils 38 führt dazu, daß dies die Leitungsanschlüsse umsteu­ ert, so daß die Anschlußleitung 17 nunmehr mit der Anschlußleitung 18 ver­ bunden ist und den Druckmittelantrieb im Sinne eines Auseinanderfahrens der Ausrichtbacken 11, 12 aktiviert.

Die Zuleitung 16 ist dabei drucklos bzw. an einen so niedrigen Rücklaufdruck angeschlossen, daß das Druckfolgeventil 21 schließt und das Stellventil 24 in seine sperrende Ruhestellung zurückkehren läßt. Damit ist der Greifer in seiner Greifstellung arretiert. Es versteht sich, daß dann, wenn Leckverluste zu be­ sorgen sind, ein Druckspeicher in Verbindung mit der Anschlußleitung 8 vor­ gesehen werden kann.

Nach Durchführung der zum Aufnehmen der Steine erforderlichen Greifer­ funktionen bis hin zum Wiederöffnen der Ausrichtbacken werden die An­ schlüsse 18, 19 von Seiten des Trägers aus gesperrt. Sobald der Greifer mit der Lage Steine an einem vorgegebenen Ablageort angelangt ist, werden die Anschlußleitungen 18, 19 in einem umgesteuerten Sinne mit Druck beauf­ schlagt, d. h. die Anschlußleitung 19 erhält (Vorlauf-)Druck, während die An­ schlußleitung 18 drucklos geschaltet ist bzw. mit einem geringen Rücklauf- Druck beaufschlagt bleibt. In dieser Konstellation wird die Zuleitung 9 über das Rückschlagventil 34 mit Druck beaufschlagt, während die Zuleitung 8 über das Rückschlagventil 32 mit der Anschlußleitung 18 im Rücklaufsinn verbunden ist. Der Druckmittelantrieb 7 bewegt die Greifbacken 3, 4 auseinander und gibt die Steine frei.

Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß die (praktisch) drucklose Zuleitung 8 über die Steuerleitung 35 keinen zum Ansprechen ausreichenden Druck auf das Druckfolgeventil 36 bringt, so daß das Stellventil 38 in seiner Ruhestellung die Zuleitung 17 mit der druckbeaufschlagten Anschlußleitung 19 verbindet und, desgleichen die Anschlußleitung 16 mit der Anschlußleitung 18, nunmehr als Rücklauf, verbindet, so daß dabei der Druckmittelantrieb 15 die Aus­ richtbacken 11, 12 in der auseinandergefahrenen Position hält.

Es zeigt sich hiernach, daß durch eine greiferinterne hydraulische Steuerung ein Anschluß eines solchen Greifers auch an ein Trägersystem mit einem Einfach-Anschluß für Hydraulik möglich ist. Dies schafft Vereinfachungen und Verbilligungen insoweit, als für derartige Zwecke vielfach nur ein Greifer und nicht ein komplettes Verlegefahrzeug zu beschaffen ist. Ein Trägersystem, et­ wa ein Baufahrzeug, ein Bagger, ein Staplergerät oder dergleichen, wie es in vielen Fällen und Versionen in der Praxis bereitsteht, kann hierfür eingesetzt werden. Ein solches Trägersystem braucht auch nicht etwa ersatzweise elek­ trische oder elektronische Steuerleitungen oder zusätzliche Stellhebel zur Be­ tätigung zu erhalten.

Dabei zeigt sich auch, daß ein solches System sogar einfacher und schneller zu handhaben ist, als ein System mit einzeln von Hand gesteuerten Greifer­ funktionen. Der direkte, selbsttätige Ablauf der Greiferfunktionen entlastet die Bedienperson, so daß ermüdungsbedingte Leistungseinbrüche entfallen, es beschleunigt aber auch die Arbeitsfolge insbesondere weniger routinierter Bedienpersonen.

Es versteht sich, daß das in der vorliegenden Hydrauliksteuerung 10 bereits zweifach angewandte System der durch Überschreiten eines Ansprechdrucks ausgelösten Folgefunktion noch vermehrfacht angewandt werden kann, wenn z. B. auch das Anheben des Greifers durch einen greiferseitigen druckmittelbe­ tätigten Hubantrieb erfolgen müßte. Weiterhin versteht es sich, daß ein als Sensor dienendes Ventil, wie es die beiden Druckfolgeventile 21 und 36 tun, auch direkt einen Druckmittelantrieb mit Druck beaufschlagen können. Es hat sich aber als funktionell einfacher und leistungsmäßig günstiger herausgestellt, diesem Druckfolgeventil ein Stellventil nachzuschalten.

Claims (6)

1. Druckmittelbetätigter Greifer für Steine, die lagenweise auszurichten, zu greifen, zu fördern und abzusetzen sind, wobei mehrere Druckmittelantriebe in einer Reihenfolge zeitlich nacheinander arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei nacheinander arbeitende Druckmittelantriebe (7, 15) an einen gemeinsamen Druckmittelkreislauf (18, 19) angeschlossen sind und daß der zuerst arbeitende Druckmittelantrieb (15) druckseitig mit einem auf einen vorgegebenen Ansprechdruck ansprechenden Ventil (21) verbunden ist, wel­ ches den Arbeitsdruck auf einen nachfolgend arbeitenden Druckmittelantrieb (7) schaltet.

2. Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (21) ein Druckfolgeventil ist.

3. Greifer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ sprechdruck zwischen 10% und 50% eines vollen Systemdrucks liegt.

4. Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (21) ein Stellventil (24) steuert, das seinerseits direkt in einem Druckmittelweg zu dem nachfolgenden Druckmittelantrieb (7) liegt.

5. Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (21) mit einem Druckmittelantrieb (15) für ein Ausrichten der Steine verbunden und einem Druckmittelantrieb (7) für ein nachfolgendes Greifen vorgeschaltet ist.

6. Greifer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Druck­ mittelantrieb für das Greifen (7) ein weiterer, auf einen vorgegebenen An­ sprechdruck ansprechendes Ventil (36) verbunden ist, welches einen Druckmittelweg zu dem Druckmittelantrieb (15) für das Ausrichten umsteuert.