DE60307182T2 - Hydraulikkreis für Drehkrane auf Lastkraftwagen und Ausleger von Baggern und die zugehörige Methode - Google Patents

Hydraulikkreis für Drehkrane auf Lastkraftwagen und Ausleger von Baggern und die zugehörige Methode Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hydraulikkreis zum Drehen von Kranen auf Lastkraftwagen oder Auslegern von Baggern.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Drehen von Kranen auf Lastkraftwagen oder Auslegern von Baggern umfassend die in dem Oberbegriff von Anspruch 11 gezeigten Schritte.
  • Bekanntlich werden Krane bzw. Ausleger auf Lastkraftwagen oder Baggern normalerweise von öldynamischen Vorrichtungen angetrieben, in denen ein druckbeaufschlagtes Mittel fliesst, das hydraulischen Arbeitszylindern zugeführt wird und dessen Fluss von einer Vielzahl von Ventilen reguliert wird, die eine oder mehrere Abzweigungen von Zu- und Rücklaufkreisen sperren, durch die das Mittel strömt.
  • Die hydraulischen Arbeitszylinder umfassen normalerweise eine Zahnstange oder einen Drehsattel, die bzw. der kinematisch mit dem Kran oder Ausleger verbunden ist.
  • Die Geräte nach dem Stand der Technik umfassen einen Zulaufkreis, der von einem Regelventil der in der Technik als "Overcenter" bezeichneten Art gesperrt wird, das von dem hydraulischen Druck in der Abzweigung des Zulaufkreises betätigt wird.
  • Das Gerät weist eine Einheit zum Steuern und Verteilen des Hydraulikmittels auf, die normalerweise mindestens ein Mehrwegeventil, eine Pumpe und einen Vorratsbehälter zur Aufnahme des Mittels umfasst.
  • Da die Drehung des Krans oder Auslegers in beide Richtungen möglich ist, sind die Zu- und Rücklaufkreise austauschbar, d.h. sie arbeiten beide jeweils als Zu- und Rücklaufkreis.
  • Hierbei ist der hydraulische Arbeitszylinder unabhängig davon, ob es sich um eine Zahnstange oder einen Drehsattel handelt, symmetrisch ausgebildet, d.h. er weist ein Paar Kammern auf, die in Bezug auf einen beweglichen Schieber auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet und jeweils mit dem Zu- und Rücklaufkreis verbunden sind. Jede dieser Kammern ist sowohl als Kammer zum Beschicken des druckbeaufschlagten Mittels als auch als Kammer zum Ablassen des Mittels einsetzbar, so dass der Arbeitszylinder sowohl in die eine als auch in die andere Richtung bewegbar ist.
  • Das Regelventil des Zulaufes wird von dem in dem Zulaufkreis herrschenden Druck geöffnet, der sich infolge des Zulaufs des Mittels aufbaut, der über das von dem Bediener gesteuerten Wegeventil erfolgt.
  • Der stromaufwärts des Regelventils in der Abzweigung des Zulaufkreises herrschende Druck stellt ferner den Antriebsdruck zur Steuerung der Öffnung des den Rücklaufkreis sperrenden Regelventils.
  • Natürlich bewirkt eine Umkehr der Zu- und Ablaufkreise auch eine Umkehr der Antriebsdrücke. Aus US 4,644,849 geht eine Vorrichtung zum Sperren eines hydraulischen Kreislaufs für eine träge Masse hervor, das eine Hydraulikpumpe, einen von der Hydraulikpumpe angetriebenen Arbeitszylinder zum Antrieb einer relativ voluminösen trägen Masse und ein Wegesteuerventil aufweist, welches in der die Hydraulikpumpe mit dem Arbeitszylinder verbindenden Leitung eingebaut ist. Zwischen dem Arbeitszylinder und der Hydraulikpumpe ist ein Ein-/Ausschalter zum Öffnen oder Sperren der Leitung angeordnet, ferner ist ein Sensor vorgesehen, der den Entladezustand der Hydraulikpumpe erfasst. Der Sensor erzeugt ein Signal zum Betätigen des Ein-/Ausschalters.
  • Aus JP 11269937 geht ein Schwingungsdämpfer für Arbeitsmaschinen hervor, der dazu dient, Schwingungen zu dämpfen und gleichzeitig durch Einstellung geeigneter Feedback Gains zur Abstimmung der Wirkung auf den Schalthebel die notwendige Reaktionsfreudigkeit zu gewährleisten.
  • Es werden die Wirkung auf den Schalthebel R und die Drehgeschwindigkeit N erfasst und der Unterschied zwischen dem Eingangsdruck und dem Ausgangsdruck eines drehenden Motors 2 über ein Differenzdruckregelelement 17 festgesetzt, so dass die Abweichung der erfassten Drehgeschwindigkeit N von einer erwünschten Drehgeschwindigkeit Nr aufgehoben wird, welche von dem Regelelement 16 für die erwünschte Drehgeschwindigkeit einer Hauptsteuereinrichtung 14 festgesetzt wird und der Wirkung auf den Schalthebel R entspricht. Strömungsventile 6, 6 werden so gesteuert, dass der eingestellte Differenzdruck erhalten wird. An dem Differenzdruckregelelement 17 können Feedback Gains je nach Wirkung auf den Schalthebel R verändert werden und in einem Bereich, in dem die Wirkung auf den Schalthebel R klein ist, wird der eingestellte Differenzdruck zur Gewährleistung der Reaktionsfreudigkeit erhöht; in einem Bereich, in dem die Wirkung auf den Schalthebel gross ist, werden die Gains reduziert, um eine zu starke Reaktion zur Dämpfung von Schwingungen zu vermeiden.
  • Die oben in groben Zügen beschriebenen öldynamischen Vorrichtungen weisen einen grossen Nachteil auf. Da der Druck des Zulaufkreises Schwankungen unterworfen ist, öffnet und schliesst das von dem in dem Zulaufkreis herrschenden Druck betätigte Regelventil des Rücklaufkreises intermittierend, wodurch ein ruckartiges Drehen des Krans oder Auslegers entsteht.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den oben genannten Nachteil zu beseitigen, indem ein Hydraulikkreis zum Drehen von Kranen auf Lastkraftwagen oder Auslegern von Baggern und ein Verfahren zur Verfügung gestellt wird, mit dem diese Drehung kontinuierlich und fortschreitend durchgeführt werden kann.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hydraulikkreis anzugeben, der sicher ist und einfach herstellbar.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hydraulikkreis zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist, eventuelle Druckspitzen aufzunehmen, indem diese zwischen den Zu- und Rücklaufkreisen verteilt werden.
  • Diese Aufgaben werden durch den erfindungsgemässen Hydraulikkreis zum Drehen von Kranen auf Lastkraftwagen oder Auslegern von Baggern und durch das entsprechende Verfahren gelöst, welche durch die unten aufgeführten Ansprüche gekennzeichnet sind.
  • Diese und weitere Aufgaben gehen aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausbildung anhand eines nicht beschränkenden, in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Beispiels näher hervor, es zeigen:
  • 1 ein Funktionsschema einer ersten Ausbildungsform eines erfindungsgemässen Hydraulikkreises;
  • 2 ein Funktionsschema einer zweiten Ausbildungsform eines erfindungsgemässen Hydraulikkreises.
  • In den Figuren ist der betreffende Hydraulikkreis insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet und umfasst eine erste hydraulische Zulauf-/Rücklaufleitung 2 zum Zuführen eines druckbeaufschlagten Mittels und einen hydraulischen Arbeitszylinder 3. Die Zulauf-/Rücklaufleitung 2 umfasst ein Ventil 4 zur Durchflussregelung des Mittels, welches Ventil zwischen mindestens einer Betriebsstellung, in der es den Durchfluss des Mittels zulässt, und einer Betriebsstellung, in der es diesen sperrt, beweglich ist.
  • Der Hydraulikkreis 1 umfasst eine hydraulische Zulauf-/Rücklaufleitung 5 zum Rückführen des Mittels von dem Arbeitszylinder 3. Diese Rücklaufleitung 5 umfasst ebenfalls ein Regelventil 6, das zwischen mindestens einer Betriebsstellung, in der es den Durchfluss des Mittels zulässt, und einer Betriebsstellung, in der es diesen sperrt, beweglich ist. In den dargestellten Beispielen befinden sich beide Durchflussregelventile 4, 6 normalerweise in der sperrenden Stellung.
  • Da der Kran oder Ausleger in beide Richtungen drehbar ist, sind die Zulauf-/Rücklaufleitung 2 und die Zulauf-/Rücklaufleitung 5 austauschbar, d.h. beide dienen jeweils als Zulauf- und Rücklaufkreis.
  • Die dem Zulauf-/Rücklaufkreis 2 zugeordneten Teile sind daher identisch mit den dem Zulauf-/Rücklaufkreis 5 zugeordneten Teilen.
  • Der Hydraulikkreis 1 umfasst eine Einheit 7 zum Steuern und Verteilen des druckbeaufschlagten Mittels, die der Zulaufleitung 2 und der Rücklaufleitung 5 zugeordnet ist. Insbesondere umfasst die genannte Einheit 7 mindestens einen Vorratsbehälter 7a, eine Pumpe 7b und ein Wegeventil 7c, das von einem Bediener manuell oder fernbedient wird.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf 1 umfasst der hydraulische Arbeitszylinder 3 eine Zahnstange, die aus einem Zylinder 3a besteht, in dem ein Kolben 3b gleitet. Bei seiner Bewegung in dem Zylinder begrenzt der Kolben ein Paar Kammern 3c, 3d von veränderlicher Grösse aus, die gegenüber dem Kolben an gegenüberliegenden Stellungen angeordnet sind; diese Kammern sind jeweils mit der Zulaufleitung 2 und der Rücklaufleitung 5 verbunden und können beide als Kammer zum Lader des druckbeaufschlagten Mittels bzw. als Kammer zum Ablassen des Mittels dienen, wodurch der Kolben sowohl in die eine als auch in die andere Richtung beweglich ist.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf die in 2 dargestellte Ausbildungsform umfasst der hydraulische Arbeitszylinder 3 einen Drehsattel.
  • Der Hydraulikkreis 1 umfasst auf neuartige Weise ein Wechselventil 8, das bei Betätigung auf beide Ventile 4, 6 einwirkt, um den Durchfluss in der Zulaufleitung 2 und der Rücklaufleitung 5 zu regeln, wodurch die gleichzeitige Öffnung dieser Ventile beim Drehen des Krans oder des Auslegers ermöglicht wird.
  • Insbesondere ist das Wechselventil 8 mit der Zulaufleitung 2 und der Rücklaufleitung 5 wirkverbunden, so dass es von dem Druck des Mittels betätigt werden kann, welches in den Abzweigungen 2a, 5a der oben genannten Kreisläufe herrscht, insbesondere zwischen den Regelventilen 4, 6 und der Steuer- und Verteilungseinheit 7.
  • Der Hydraulikkreis 1 umfasst ferner Mittel zum Steuern der Drehgeschwindigkeit des Krans und des Auslegers.
  • In den dargestellten Beispielen umfassen die genannten Mittel zumindest ein Einwegeventil 9, das mindestens einem Ventil 10 mit vorbestimmter und veränderlicher Drosselung zugeordnet ist. Diese Ventile sind an den Abzweigungen der Zulaufleitung 2 und der Rücklaufleitung 5 zwischen dem Durchflussregelventil und dem hydraulischen Arbeitszylinder zum Drehen angeordnet.
  • Der Hydraulikkreis 1 weist ferner ein Paar Ventile zur Begrenzung des maximalen Drucks 11, 12 auf, welches jeweils an einer entsprechenden Abzweigung 11a, 12a in ableitender Verbindung mit der Zulaufleitung 2 und der Rücklaufleitung 5 angeordnet sind.
  • Die Druckbegrenzungsventile 11, 12 werden bei Auftreten von Druckspitzen in einer Kammer des hydraulischen Arbeitszylinders 3 aktiv, wobei sie das Mittel auf die beiden Kammern des Arbeitszylinders verteilen.
  • Der hydraulische Arbeitszylinder 3 weist unabhängig davon, ob er aus einer Zahnstange oder einem Drehsattel besteht, ein Paar Kammern auf, welche in Bezug auf einen beweglichen Schieber in gegenüberliegenden Stellungen angeordnet sind und jeweils mit der Zulaufleitung und der Rücklaufleitung verbunden sind.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst folgende Schritte:
    • – Versorgen eines hydraulischen Arbeitszylinders zum Drehen mit druckbeaufschlagtem Mittel mithilfe einer ersten hydraulischen Zulauf-/Rücklaufleitung;
    • – Rückgewinnen des von dem hydraulischen Arbeitszylinder rückströmenden druckbeaufschlagten Mittels mithilfe einer zweiten hydraulischen Zulauf-/Rücklaufleitung.
  • Das Verfahren umfasst auf neuartige Weise einen Schritt zum gleichzeitigen Öffnen zumindest eines Ventilpaars zur Durchflussregulierung. Diese Ventile sind an entsprechenden Zulauf-/Rücklaufleitungen angeordnet und zwischen mindestens einer Betriebsstellung, in der sie den Durchfluss des Mittels zulassen, und einer Betriebsstellung, in der sie diesen versperren, beweglich.
  • Die Erfindung arbeitet folgendermassen.
  • Ein Bediener betätigt, manuell oder per Fernbedienung, die Einheit zum Steuern und Verteilen des Mittels 7, welche der Zulaufleitung, zum Beispiel der Hydraulikleitung 2, druckbeaufschlagtes Mittel zuführt.
  • Sobald das Mittel die Abzweigung 2a der Zulaufleitung 2 erreicht, wird dem Wechselventil 8 ein Drucksignal zugeführt, das dessen Öffnung bewirkt.
  • Danach sendet das Wechselventil 8 ein Drucksignal an die Regelventile 4, 6, um diese in die Betriebsstellung zu bringen, welche den Durchfluss des Mittels in dem Kreislauf zulässt.
  • Danach strömt das Mittel in die Zulaufleitung 2 zu dem hydraulischen Arbeitszylinder 3, welcher die Drehung des Krans oder Auslegers bewirkt.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf 1, tritt das Mittel in die Kammer 3c des Zylinders 3a ein, wobei es den Kolben 3b in Richtung auf die andere Kammer 3d des Zylinders bewegt, aus dem das Mittel austritt, das in der Rücklaufleitung gesammelt wird.
  • Danach strömt das Mittel durch das Drosselventil 10, das die Drehgeschwindigkeit des Krans oder Auslegers über Druckminderungen steuert. Insbesondere wird der typische Nachteil nach dem Stand der Technik, d.h. ein ruckartiges Drehen des Krans oder Auslegers beseitigt.
  • Mit der Erfindung werden wichtige Vorteile erzielt.
  • In erster Linie können durch das Wechselventil 8 beide Regelventile 4, 6 gleichzeitig in die Freigabestellung verbracht werden, wodurch eine kontinuierliche und fortschreitende Drehung des Krans bzw. Auslegers gewährleistet wird.
  • Daneben erhöhen die Druckbegrenzungsventile 11, 12 die Sicherheit des Gerätes, da durch diese eventuelle Druckspitzen ausgeglichen werden können, welche zu Brüchen in den Zulauf- und Rücklaufleitungen 5 führen können.

Claims (10)

  1. Hydraulikkreis (1) für Drehkrane auf Lastkraftwagen oder Ausleger von Baggern umfassend: einen hydraulischen Arbeitszylinder (3) zum Drehen des Krans oder Auslegers und eine Druckmittelquelle (7b); mindestens eine erste Zulauf-/Rücklaufleitung (2), die an einer ersten Seite des Arbeitszylinders (2) anschliessbar ist, ein erstes, mit der genannten ersten hydraulischen Zulauf-/Rücklaufleitung (2) verbundenes Regelventil (4), wobei das erste Regelventil (4) zwischen mindestens einer Betriebsstellung, in der es den Durchfluss eines Mittels zulässt, und einer Betriebsstellung, in der es diesen sperrt, verfahrbar ist; mindestens eine zweite hydraulische Zulauf-/Rücklaufleitung (5), die an einer zweiten Seite des Arbeitszylinders (2) anschliessbar ist, ein mit der genannten zweiten hydraulischen Zulauf-/Rücklaufleitung (5) verbundenes zweites Regelventil (6), welches zweite Regelventil (6) zwischen mindestens einer Betriebsstellung, in der es den Durchfluss eines Mittels zulässt, und einer Betriebsstellung, in der es diesen sperrt, verfahrbar ist; mindestens eine Einheit (7), welche das von der genannten Quelle kommende druckbeaufschlagte Mittel steuert und auf zugeordnete erste und zweite hydraulische Zulauf-/Rücklaufleitungen (2, 5) verteilt, wobei der Hydraulikkreis ferner ein Wechselventil (8) umfasst, das mit der ersten hydraulischen Zulauf-/Rücklaufleitung (2) und der zweiten hydraulischen Zulauf-/Rücklaufleitung (5) verbunden ist, und der Durchflussregulierung in den genannten ersten und zweiten hydraulischen Zulauf-/und Rücklaufleitungen (2, 5) dient, wobei das Wechselventil (8) gleichzeitig die genannten Regelventile (4, 6) antreibt, um den Durchfluss durch dieselben freizugeben, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkreis ferner Mittel (9, 10) zum Steuern der Drehgeschwindigkeit des Krans oder Auslegers umfasst, welche an Abzweigungen der ersten Zulauf-/Rücklaufleitung (2) und der zweiten Zulauf-/Rücklaufleitung (5) zwischen dem ersten und zweiten Ventil (4; 6) zur Durchflussregulierung und dem hydraulischen Arbeitszylinder zum Drehen (3) angeordnet sind.
  2. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselventil (8) mit der ersten Zulauf-/Rücklaufleitung (2) und der zweiten Zulauf-/Rücklaufleitung (5) wirkverbunden ist, so dass es durch den Druck des in den genannten Leitungen enthaltenen Mittels angetrieben wird.
  3. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Steuern der Drehgeschwindigkeit mindestens ein Einwegeventil (9) umfassen, das mindestens einem Ventil (10) mit vorbestimmter und veränderlicher Drosselung zugeordnet ist.
  4. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest ein Paar Ventile zur Begrenzung des maximalen Druckes (11; 12) umfasst, welche jeweils an einer entsprechenden Abzweigung (11a; 12a) in ableitender Verbindung mit der ersten Zulauf-/Rücklaufleitung (2) und der zweiten Zulauf-/Rücklaufleitung (5) angeordnet sind.
  5. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Arbeitszylinder zum Drehen (3) eine Zahnstange umfasst.
  6. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Arbeitszylinder zum Drehen (3) einen Drehsattel umfasst.
  7. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Regelventile (4; 6) der ersten Zulauf-/Rücklaufleitung (2) und der zweiten Zulauf-/Rücklaufleitung (5) normalerweise in der sperrenden Betriebsstellung befinden.
  8. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zulauf-/Rücklaufleitung (2) und die zweite Zulauf-/Rücklaufleitung (5) austauschbar sind.
  9. Lastkraftwagen bzw. Bagger, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Hydraulikkreis (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  10. Verfahren zum Drehen von Kranen auf Lastkraftwagen bzw. Auslegern von Baggern der Art umfassend folgende Schritte: Versorgen eines hydraulischen Arbeitszylinders zum Drehen (3) mit druckbeaufschlagtem Mittel mithilfe einer ersten hydraulischen Zulauf-/Rücklaufleitung (2); Rückgewinnen des von dem hydraulischen Arbeitszylinders (3) rückströmenden druckbeaufschlagten Mittels mithilfe einer zweiten hydraulischen Zulauf-/Rücklaufleitung (5), gleichzeitiges Öffnen zumindest eines Ventilpaars (4; 6) zur Durchflussregulierung, wobei die genannten Ventile (4; 6) an der ersten Zulauf-/Rücklaufleitung (2) und der zweiten Zulauf-/Rücklaufleitung (5) angeordnet sind und zwischen mindestens einer Betriebsstellung, in der sie den Durchfluss des Mittels zulassen, und einer Betriebsstellung, in der sie diesen versperren, verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Schritt zum Überwachen der Drehgeschwindigkeit des Krans oder Auslegers mithilfe von Mitteln (9; 10) umfasst, die an Abzweigungen der ersten Zulauf-/Rücklaufleitung (2) und zweiten Zulauf-/Rücklaufleitung (5), zwischen den ersten und zweiten Durchflussregulierventilen (4, 6) und dem hydraulischen Arbeitszylinder (3) angeordnet sind.
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