DE69014312T2

DE69014312T2 - Hydraulisches System für den Auslegerzylinder einer Konstruktionsmaschine.

Info

Publication number: DE69014312T2
Application number: DE69014312T
Authority: DE
Inventors: Toichi Hirata; Kazuhiro Sunamura; Osamu Tomikawa
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1990-01-05
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2010-01-06
Also published as: US5048296A; KR920007652B1; EP0378129B1; EP0378129A1; KR900011998A; DE69014312D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für einen Auslegerzylinder einer Arbeitsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Das verbesserte Hydrauliksystem gemäß der Erfindung ist zur Verwendung in Baumaschinen, wie beispielsweise Hydraulikbagger, geeignet, ist aber nicht auf diese Verwendung beschränkt.
Baumaschinen, beispielsweise Hydraulikbagger, sind auf die übliche Art und Weise angeordnet, um durch Aktivieren einer Arbeitsvorrichtung, die bewegbar auf dem Aufbau der Maschine angeordnet ist, eine gewünschte Arbeit auszuführen. Eine derartige Arbeitsvorrichtung hat generell eine hohe Trägheit, da sie solide gebaut ist, um schwere Arbeiten durchzuführen und große Lasten auszuhalten. Aus diesem Grunde schwingt oder schaukelt die Arbeitsvorrichtung infolge ihrer großen Trägheitskraft jedesmal, wenn sie betätigt und gestoppt wird. Die Schwing- oder Schwenkbewegung der Arbeitsvorrichtung beeinträchtigt die Arbeitsef fektivität und die Funktionsfähigkeit ebenso wie ein genaues Positionieren der Arbeitsvorrichtung. Darüberhinaus könen derartige Schwingungen einen Verschleiß der beweglichen Teile verursachen und die Betriebszeit der Baumaschine verringern.
Zur Unterdrückung der oben beschriebenen Schwingungen lehren zum Beispiel die japanischen ungeprüf ten Publikationen Nr. 61-138024 und 63-40026, daß ein Antriebssystem im Übereinstimmung mit der Betriebposition des Steuerhebels eines Hydraulikbaggers gesteuert wird, um einem Auslegerzylinder Hydraulikfluid in einer Richtung zuzuführen, in der Schwingungen des Auslegers verhindert werden. Jede der angegebenen Vorrichtungen zur Schwingungsunterdrückung ist so angeordnet, daß die obige Steuerung nur dann ausgeführt wird, wenn der Steuerhebel in eine Betriebstellung gebracht ist, die nicht unter einer vorgegebenen Referenzposition liegt, wodurch verhindert wird, daß die Arbeit infolge einer Diskrepanz zwischen den Arbeitsemfpindungen einer Bedienungsperson und der Arbeitsgeschwindigkeit der Arbeitsvorrichtung oder dem Verhalten der Arbeitsvorrichtung beim Anhalten behindert wird. Das heißt, die oben beschriebene Steuerung erfolgt nicht in einem Betriebsbereich, der im wesentlichen dem normalen Betrieb der Arbeitsvorrichtung entspricht.
JP-A-58-76620 zeigt ein Verfahren zum Betätigen einer Hydraulikschaufel, die derart ausgelegt ist, daß das Auftreten eines Stoßes oder eines Schürfdrucks in der Stange oder der Bodenseite der Hydraulikkammer des Zylinders, der einen Ausleger betätigt, verhindert wird. Dieser Stoßdruck entsteht dadurch, daß ein Richtungsschaltventil in seine Ruheposition zurückkehrt, um den Betrieb des Auslegers zu beenden, der sich wegen seiner Trägheitskraft weiterbewegen will. Gemäß dieser Publikation wird der Stoßdruck durch zeitweiliges Verringern des Ansprechdrucks (Maximaldurcks) eines Entlastungsventils reduziert. Das Entlastungsventil begrenzt nur den maximalen Wert des Drucks in der bodenseitigen Hydraulikkammer, so daß die Brechkraft der Bewegung des Auslegers entsprechend begrenzt ist, und die Schwingungsabdämpfung des Auslegers nicht ausreichend ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hydrauliksystem für den Auslegerzylinder einer Arbeitsvorrichtung anzugeben, das zur Verbesserung der Arbeitseffektivität und Verlängerung der Betriebszeit der Arbeitsvorrichtung die Schwingungen eines Auslegers zuverlässig verhindern kann.
Das erfindungsgemäße System ist des weiteren so ausgelegt, daß es die Schwingungen des Auslegers mit Hilfe einer einfachen Vorrichtung zuverlässig verhindern kann, so daß der Ausleger genau positioniert werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und weitere Entwicklungen der Erfindung.
Wie in einzelnen im folgenden beschrieben wird, beruht die vorliegende Erfindung auf dem Ergebnis einer Analyse des Verhaltens des Auslegers bei Schwingungen, wenn nämlich der Ausleger während einer nach unten gehenden Bewegung abrupt gestoppt wird, wird dadurch im Hydrauliksystem eine große Druckänderung wegen der Trägheitskraft der Arbeitsvorrichtung verursacht. Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die Schwingungen, des Auslegers durch Beseitigen einer derartigen Druckänderung zu verhindern.
Gemäß der Erfindung ist ein Hydrauliksystem für einen Auslegerzylinder in einer Arbeitsvorrichtung vorgesehen, der einen Ausleger umfaßt, der hinsichtlich des Aufbaus der Arbeitsvorrichtung verschwenkbar angeordnet ist. Das Hydrauliksystem weist ein Stellglied zum Bewegen des Auslegers nach oben und nach unten auf, und das Stellglied umfaßt eine Kolbenstange, die mit dem Ausleger verbunden ist, einen Zylinder, der eine stangenseitige Hydraulikkammer und eine bodenseitige Hydraulikkammer zum Vor- und Zurückschieben der Kolbenstange aufweist, und einen Hydraulikkreis mit einem Richtungsschaltventil sowie Leitungen zum entsprechenden Verbinden der stangenseitigen Hydraulikkammer und der bodenseitigen Hydraulikkammer mit dem Richtungsschaltventil, wobei dieses Ventil selektiv die Zufuhr und den Abfluß des unter Druck befindlichen Arbeitsfluids hinsichtlich der stangenseitigen Hydraulikkammer und der bodenseitigen Hydraulikkammer schaltet. Das Hydrauliksystem umfaßt des weiteren eine über den Hydraulikkreis mit der bodenseitigen Hydraulikkammer des Stellglieds verbundene Vorrichtung zur Entlastung des Drucks in der bodenseitigen Hydraulikkammer zur Niederdruckseite des Hydraulikkreises in dem Augenblick, in dem sich der Druck von Zunahme zu Abnahme ändert.
Wenn der Ausleger während der Abwärtsbewegung abrupt gestoppt wird, wird das Arbeitsfluid in der bodenseitigen Hydraulikkammer des Stellglieds zweitweilig wegen der Trägheit des Auslegers zusammengepreßt und bewegt den Ausleger zwangsläufig infolge der Druckkraft nach oben. Bei der obigen Anordnung wird in dem Augenblick, wenn sich der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer von Zunahme zu Abnahme ändert, wird der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer entlastet und daher abrupt vermindert. Infolgedessen wird der Ausleger angehalten und sein Schwingen wird wirksam verhindert.
Der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer kann in die Leitung abgelassen werden, die zur stangenseitigen Hydraulikkammer des Stellglieds führt, oder in einen zum Hydraulikkreis gehörenden Tank oder einen Druckspeicher.
Bevorzugt kann eine Vorrichtung zur Erfassung ob das Richtungsschaltventil in seine neutrale Stellung bzw. Ruhestellung geschaltet ist oder nicht, zur Druckentlastung vorgesehen sein, wenn das Richtungsschaltventil in die Ruhestellung zurückkehrt, und sich der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer von Zunahme zu Abnahme ändert.
Die Vorrichtung zur Druckentlastung der bodenseitigen Hydraulikkammer kann ein Ventil sein, daß so ausgelegt ist, daß es derart angeordnet ist, daß es einen Hydraulikkanal bildet, oder eine Kombinaton aus Magnetventil und Sensor zum Erfassen des Drucks in der bodenseitigen Hydraulikkammer. Alternativ dazu kann der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer durch Erfassen der Verschiebung des Auslegers entlastet werden, der den Druck der bodenseitigen Hydraulikkammer repräsentiert, der Betriebsstellung des Richtungsschaltventils oder dergleichen.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, die unter Bezug auf die beigefühgten Zeichnungen erfolgt.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems für einen Aulegerzylinder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Querschnitt des die Schwingungen verhindernden Ventils, das im System von Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein Ablaufplan der Ventilsteuerung, die durch eine Steuereinheit im System von Fig. 4 ausgeführt wird;
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist ein Ablaufplan der Ventilsteuerung, die durch eine Steuereinheit im System von Fig. 7 ausgeführt wird;
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist ein Ablaufplan der Ventilsteuerung, die durch eine Steuereinheit im System von Fig. 11 ausgeführt wird;
Fig. 13 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Erfassungssignal der Ruheposition für ein Richtungsschaltventil und einem Betriebssignal, das durch die Steuereinheit im System von Fig. 11 erzeugt wird;
Fig. 14 ist eine graphische Darstellung der üblichen Schwingungskennlinie einer Arbeitsvorrichtung;
Fig. 15 ist eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 ist eine schematische Darstellung einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 ist ein Ablaufplan der Ventilsteuerung, die durch eine Steuereinheit im System von Fig. 16 durchgeführt wird;
Fig. 18 ist eine schematische Darstellung einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 ist eine schematische Darstellung der gesamten Anordnung eines Hydraulikbaggers, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
Fig. 20 ist eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems des Auslegerzylinders einer Arbeitsvorrichtung im Hydraulikbagger von Fig. 19;
Fig. 21A und 21B sind graphische Darstellungen die die Druckänderung, die in der bodenseitigen Hydraulikkammer des Auslegerzylinders auftritt, bzw. die Verschiebung des Auslegerzylinders zeigen, wenn der Ausleger während seiner raschen Abwärtsbewegung gestoppt wird.
Vor der Erläuterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Gesamtanordnung eines Hydrauliksystems für den Auslegerzylinder einer Arbeitsvorrichtung, bei dem die Erfindung angewendet werden kann, unter Bezug auf die Fig. 19 bis 21B erläutert.
In den Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine untere Fahrvorrichtung oder ein Fahrwerk des Hydraulikbaggers und Bezugsgziffer 2 bezeichnet eine obere Schwenkvorrichtung oder ein Schwenkwerk, das auf dem oberen Fahrwerk 1 für eine Schwenkbewegung angeordnet ist. Das Schwenkwerk 2 bildet in Kombination mit dem Fahrwerk 1 den Körper bzw. Aufbau der Arbeitsmaschine. Das Schwenkwerk 2 ist mit einem Schwenkrahmen 2C ausgestattet, der in Kombination mit den in Fig. 20 gezeigten Stützen 2A und 2B ein Rahmentragwerk bildet. Im Schwenkwerk 2 sind ein Maschinenhaus 3, ein Gehäuse 4 und ein Gegengewicht 5 an bestimmten Positionen auf dem Schwenkrahmen 2C angeordnet.
Bezugsziffer 6 bezeichnet eine Arbeitsvorrichtung, die an der Vorderseite des Schwenkwerks 2 angeordnet ist, so daß sie nach oben und unten schwenken kann. Wie in Fig. 20 gezeigt, ist die Arbeitsvorrichtung 6 mit einem Ausleger versehen, der mit einem Stift mit der Stütze 2A verbunden ist, so daß er nach oben und unten schwenken kann, einen Arm 8, der drehbar mit dem vorderen Ende des Auslegers 7 verbunden ist und eine Schaufel 9, die mit dem vorderen Ende des Arms 8 über einen Stift verbunden ist, wobei die Schaufel 9 als Arbeitswerkzeug dient. Ein Auslegerzylinder 10 ist zum Schwenken des Auslegers 7 nach oben und nach unten drehbar zwischen dem Ausleger 7 und der Stütze 2B angeordnet. Wie in Fig. 20 gezeigt, ist der Auslegerzylinder 10 mit einer stangenseitigen Hydraulikkammer 10A und einer bodenseitigen Hydraulikkammer 10B ausgestattet. Die Arbeitsvorrichtung 6 umfaßt des weiteren einen Armzylinder 11 zum Drehen des Arms 8 und einen Schaufelzylinder 12 zum drehen der Schaufel 9.
Als nächstes wird weiter unten unter Bezug auf Fig. 20 ein Hydraulikkreis für den Auslegerzylinder 10 beschrieben.
In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 13 eine Hydraulikpumpe, die im Maschinenhaus 3 angeordnet ist und eine Hydraulikquelle bildet, der mit einem Tank 14 zusammenwirkt, und Bezugsziffer 15 bezeichnet ein Paar Hauptleitungen, die die Hydraulikpumpe 13, den Tank 14 und den Auslegerzylinder 10 miteinander verbinden. Die Hauptleitungen 15 umfassen eine stangenseitige Leitung 15A und eine bodenseitige Leitung 15B. Die stangenseitige Leitung 15A verbindet eine Öffnung des Richtungsschaltventils 16, das später im Zusammenhang mit der stangenseitigen Hydraulikkammer 10A des Auslegerzylinders 10 beschrieben wird, während die bodenseitige Leitung 15B eine andere Öffnung des Richtungsschaltventils 16 zur bodenseitigen Hydraulikkammer 10B verbindet.
Das Richtungsschaltventil 16 ist in der Mitte der Hauptleitungen 15 angeordnet. Durch manuelles Betätigen eines im Gehäuse 4 angeordneten Steuerhebels 16 wird das Richtungsschaltventil 16 aus seiner Ruheposition N nach links in die Stellung L oder nach rechts in die Stellung R geschaltet, um das Hydraulikfluid aus der Hydraulikpumpe 13 zur stangenseitigen Hydraulikkammer 10A und zur bodenseitigen Hydraulikkammer 10B des Auslegerzylinders 10 zu leiten bzw. es wieder abzuziehen. Bezugsziffer 7 bezeichnet eine Tankleitung, die von den oben angegebenen Leitungen 15A und 15B abzweigtr und mit dem Kreis auf der Seite des Tanks 14 verbunden ist, und die Bezugsziffern 18, 18 bezeichnen Absperrventile, die als Zusatzventile in der Mitte der Leitungen 15A bzw. 15B angeordnet sind. Wenn der Druck in jeder der Leitungen 17A und 17B unter den Tankdruck fällt, öffnet das entsprechende Absperrventil zur Zufuhr von Hydraulikfluid aus dem Tank 14 zu den Leitungen 15A oder 15B, wodurch verhindert wird, daß der Druck in den Leitungen 15A und 15B negativ wird.
In der in der oben beschriebenen Weise angeordneten Arbeitsvorrichtung wird, wenn der Steuerhebel 16A zum Schalten des Richtungsschaltventils 16 aus seiner Ruhestellung N in die linke Stellung L manuell betrieben wird, Hydraulikfluid aus der Hydraulikpumpe 13 zur stangenseitigen Hydraulikkammer 10A des Auslegerzylinders 10 zugeführt. Gleichzeitig wird das Hydraulikfluid in der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B in den Tank 14 abgelassen, so daß eine Stange 10C in den Auslegerzylinder 10 hineinbewegt wird, um den Ausleger 7 nach unten zu drehen. Wenn das Richtungsschaltventil 16 in die rechte Stellung R geschaltet wird, wird aus der Hydraulikpumpe 13 der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B Hydraulikfluid zugeführt. Gleichzeitig wird das Hydraulikfluid in der stangenseitigen Hydraulikkammer 10A in den Tank 14 abgelassen, so daß die Stange 10C aus dem Auslegerzylinder 10 herausgedreht wird, um den Ausleger 7 nach oben zu drehen. Wenn das Richtungsschaltventil 16 in die Nullstellung N zurückgeschaltet wird, wird die Zufuhr von Hydraulikfluid aus der Hydraulikpumpe 13 gestoppt, so daß der Auslegerzylinder 10, und somit auch der Ausleger 7 anhält.
Die folgenden Probleme wurden in der Arbeitsvorrichtung mit der oben beschriebenen Anordnung und Konstruktion festgestellt.
Bei der oben beschriebenen Arbeitsvorrichtung ist es so, daß wenn der Ausleger 7 durch die Betätigung des Auslegerzylinders 10 rasch nach unten bewegt wird, das Richtungsschaltventil 16 abrupt in die Nullstellung N zurückschaltet wird, um den Auslegerzylinder 10 zu stoppen. In einem derartigen Fall wirkt eine Trägheitskraft F, die aus dem Gesamtgewicht der Arbeitsvorrichtung 6 einschließlich des Arms 8, der Schaufel 9 usw. resultiert, in der durch den Pfeil F in Fig. 20 angezeigten Richtung auf den Ausleger 7. Daher wird das in der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B des Auslegerzylinders 10 vorhandene Hydraulikfluid infolge der Trägheitskraft F mit einem temporären Kompression beaufschlagt. Infolgedessen steigt der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B abrupt an, wie durch die Kennlinie 19 in Fig. 21A gezeigt ist. Die Stange 10C und ein Kolben 10D im Auslegerzylinder 10 werden durch den erhöhten Druck nach oben gepreßt, dadurch fällt dann der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B ab. Somit wird der Druck in den bodenseitigen Hydraulikkammer 10B allmählich abgeschwächt, wobei er, infolge des Einflusses des Gesamtgewichts der Arbeitsvorrichtung wiederholt steigt und fällt, wie durch die Kennlinie 19 gezeigt ist.
Wenn daher der Ausleger 7 während seiner raschen Bewegung nach unten gestoppt wird, schwingt er wiederholt nach oben und unten, wie die Kennlinie 20 in Fig. 21B zeigt, und Extraschwingungen werden dadurch auf den Ausleger 7, den Auslegerzylinder 10 usw. übertragen. Aus diesem Grunde hat die oben beschriebene Arbeitsvorrichtung die folgenden Probleme: Die Verbindungsstifte oder dergleichen verschleißen schnell, und da die Schaufel 9 oder dergleichen nicht rasch positioniert werden kann, verschlechtert sich die Arbeitseffektivität.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme ausgearbeitet, und mit ihrer Hilfe sollen die Auslegerschwingungen durch Enlasten des bodenseitigen Drucks, der die Auslegerschwingungen verursacht, zur Niederdruckseite hin verhindert werden.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezug auf die Fig. 1 bis 18 erläutert. In der folgenden Beschreibung der einzelnen Ausführungsformen werden zur Bezeichnung der gleichen Elemente wie in der Arbeitsvorrichtung, die in Verbindung mit den Fig. 19 und 20 erläutert wurde, die gleichen Bezugsziffern verwendet, und auf eine Erläuterung dieser Elemente wurde verzichtet.
Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie gezeigt, bezeichnet die Bezugsziffer 2 ein die Schwingungen verhinderndes Ventil, das über eine Leitung 22 mit einem Zwischenpunkt bzw. Abschnitt der bodenseitigen Leitung 15B verbunden ist, der die bodenseitige Hydraulikkammer 10B des Auslegerzylinders 10 und eine entsprechende Öffnung des Richtungsschaltventils 16 verbindet. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist das Schwingungen verhindernde Ventil 21 ein Gehäuse 23 auf, das mit einem Hohlraum zur Ventilanordnung 23C ausgestattet ist, der mit der Einlaßöffnung 23A und der Auslaßöffnung 23B in Verbindung steht, einen Ventilkörper 24, der in den Hohlraum zur Ventilanordnung 23C eingeschraubt, und der als gestufter Zylinder ausgebildet ist. Im Ventilkörper 24 sind ein Ventilglied 25 einer gestuften zylindrischen Anordnung und ein Deckel 27 angeordnet, der das proximale Ende des Ventilkörpers 24 schließt. Das Ventilglied 25 weist einen Abschnitt 25A mit einem kleinen Durchmesser auf, der gleitbar durch einen ringf6rmigen, gestuften Abschnitt 24A geführt ist, um einen Ölbehälter 26 zwischen dem ringf6rmigen, gestuften Abschnitt 24A und dem Ventilglied 25A zu bilden. Ein Druckkolben 28 ist ebenfalls gleitbar an einer Stelle zwischen dem Deckel 27 und dem Ventilglied 25 im Ventilkörper 24 angeordnet. Das distale Ende des Druckkolbens 28 ist zur Aufnahme des Ventilglieds 25 als Ventilsitz 28A ausgebildet, während der proximale Endabschnitt mit einer Bohrung 28C, durch den der Kolben gleitet, ausgestattet ist, die über einen Ölkanal 28B mit dem Inneren des Ventilsitzes 28A in Verbindung steht. Ein Pumpenkolben 30 bildet in Kooperation mit dem Hohlraum, in dem der Kolben gleitet 28C, eine Druckkammer 29, und das proximale Ende befindet sich neben dem Deckel 27. Eine Stellfeder 31 wird zwischen dem ringf6rmigen, gestuften Abschnitt 24A des Ventilkörpers 23 und dem Kolben 28 unter Kompression gehalten, um den Druckkolben 28 mit einem vorgegebenen sehr hoch eingestellten Druck fest gegen den Deckel 27 zu pressen. Ebenfalls wird eine schwache Feder 32 zwischen dem Ventil 25 und dem Boden des Hohlraums zur Ventilanordnung 23C des Gehäuses 23 unter Kompression gehalten, um das Ventilglied 25 fest gegen den Ventilsitz 28A des Druckkolbens 28 zu pressen. Eine axiale Bohrung 25B erstreckt sich durch das Ventilglied 25, und eine Ventilkugel 33 ist im Ventilsitz 28A des Druckkolbens 28 angeordnet, so daß sie zum entsprechenden Ende der axialen Bohrung 25B hin- und von dieser wegrollen kann. Die Ventilkugel 33 dient als Absperrventil, das es ermöglicht, daß Hydraulikfluid von der axialen Bohrung 25B zum Ölkanal 28B im Druckkolben 28 fließen kann, und daß einen Rückfluß des Öls verhindert.
Im Ventilkörper 24 ist der Abschnitt, der die Stellfeder 31 umfaßt, als eine Federkammer 34 ausgebildet. Die Federkammer 34 steht über eine Ölnut 28D, die am äußeren Umfang des Druckkolbens 28 ausgeführt ist, ständig mit einer Ölkaminer 35 in Verbindung, die zwischen dem Druckkolben 28 und dem Deckel 27 ausgebildet ist. Darüberhinaus steht die Federkammer 34 über einen Ölkanal 24B, der im ringförmigen, gestuften Abschnitt 24A ausgebildet ist, ständig mit der Öffnung 23B in Verbindung. Die Öffnung 23A ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, über die in Fig. 1 gezeigte Leitung 22 mit der bodenseitigen Leitung 15B verbunden, während die Öffnung 23B über eine Leitung 36 mit der stangenseitigen Leitung l5A verbunden ist. Die oben angegebene Druckkammer 29 ist so ausgeführt, daß sie eine wirksame Querschnittsfläche aufweist, die größer als der Abschnitt 25A des Ventilglieds 25 mit der kleinen Querschnittsfläche ist. Wenn daher der Druck des Hydraulikfluids, das von der Leitung 22 über die Axialbohrung 24B und den Ölkanal 28B in die Druckkammer 29 zugeführt wird, den eingestellten Druck der Stellfeder 31 übersteigt, wird der Pumpenkolben 30 durch diesen Druck gegen den Deckel 27 gepreßt. Die sich ergebende Reaktionskraft preßt den Druckkolben 28 und das Ventilglied 25 gegen die Kraft der Stellfeder 31 vorwärts zur Öffung 23A (nach links in Fig. 2).
Ein verengter Kanal 24C ist für eine Verbindung zwischen dem Hohlraum zur Ventilanordnung 23C und dem Ölbereservoir 26 im Ventilkörper 24 ausgebildet. Der verengte Kanal 24C dient zur Zufuhr von Hydraulikfluid von der Öffnung 23A zum Ölreservoir 26, wenn das Ventilglied 25 zur Öffnung 23A hin gleitet, wenn aber das Ventilglied 25 zum Druckkolben 28 hin gleitet, läßt der verengte Kanal 24C das Drucköl (Hydraulikfluid) aus dem Ölreservoir 26 zum Hohlraum zur Ventilanordnung 23C infolge seiner einengenden Auswirkung nach und nach ab. Auf diese Weise wird die Gleitbewegung des Ventilgliedes 25 in Bezug auf die Gleitbewegung des Druckkolbens 28 verzögert. Außerdem sind mehrere Umfangsnuten 30A um den Außenumfang des Pumpenkolbens 30 herum ausgebildet. Diese Umfangsnuten 30A nutzen einen Labyrintheffekt aus, um zu verhindern, daß das Hydraulikfluid von der Druckkammer 29 in die Ölkammer 35 ausläuft.
Der Hydraulikkreis für einen Auslegerzylinder gemäß der ersten Ausführungsform weist die oben beschriebene Anordnung und Konstruktion auf. Im folgenden wird die Aktion des die Schwingungen des Auslegers 7 verhindernden Ventils 21 beschrieben.
Während der Ausleger 7 durch Schalten des Richtungsschaltventils 16 in die Schaltstellung L rasch nach unten bewegt wird, wirkt, wenn das Richtungsschaltventil 16 abrupt in die Nullstellung N zurückkehrt, eine große Trägheitskraft F auf den Ausleger 7 ein, und, wie oben beschrieben, das in der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B des Auslegerzylinders 10 befindliche Hydraulikfluid wird infolge der Trägheitskraft F mit einer temporären Kompression beaufschlagt. Infolgedessen steigt der bodenseitige Druck in der bodenseitigen Leitung 15B abrupt zwischen den Punkten A und B, ähnlich wie bei dem Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B an. Dieser bodenseitige Druck wirkt auf den Druck in der Druckkammer 29 über die Leitung 22, die Öffnung 23A, die axiale Bohrung 25B und den Ölkanal 28B ein. Dadurch werden der Druckkolben 28 und das Ventilglied 25 veranlaßt, gegen die Beaufschlagungskraft der Stellfeder 31 zur Öffnung 23A hin zu gleiten (nach links in Fig. 2).
In dem Augenblick, in dem sich der bodenseitige Druck bei Punkt B in Fig. 21A von Anstieg zu Abfall ändert, fällt auch der auf die Druckkammer 29 einwirkende Druck ab. Daher wird der Druckkolben 28 durch die Beaufschlagungskraft der Stellfeder 31 abrupt zum Deckel 27 hin zurückgestoßen (nach rechts in Fig. 2). Da jedoch eine Zeitverzögerung entsteht, während das Hydraulikfluid im Ölreservoir 26 durch den verengten Kanal 24C ausfließt, kehrt das Ventilglied 25 nicht sofort zurück und wird durch die schwache Feder 32 beaufschlagt, sich nach und nach nach rechts zu bewegen. Das Ende des Abschnitts 25A des Ventilgleids 25 mit kleinem Durchmesser wird vom Ventilsitz 28A des Druckkolbens 28 getrennt. Dadurch wird der oben angegebene bodenseitige Druck über die Federkammer 34, die Ölkammer 24B, die Öffnung 23B und die Leitung 36 in die stangenseitige Leitung 15A auf der Niederdruckseite abgelassen. Mit anderen Worten stehen die bodenseitige Leitung 15B und die stangenseitige Leitung 15A miteinander über die Öffnung 23A, die axiale Bohrung 25B, die Federkammer 34, den Ölkanal 24B, die Öffnung 23B usw. im Schwingungen verhindernden Ventil 21 in Verbindung, wodurch die stangenseitige Hydraulikkammer 10A und die bodenseitige Hydraulikkammer 10B rasch den gleichen Druck erreichen.
Infolgedessen fällt, wie eine gestrichelte Linie 37 in Fig. 21A zeigt, der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B rapid zwischen den Punkten B und C ab. Wenn der bodenseitige und der stangenseitige Druck an der Stelle von Punkt C gleich geworden sind, wird das Ventilglied 25 im Schwingungen verhindernden Ventil 21 durch die schwache Feder 32 veranlaßt, nach oben zur gezeigten Stellung zu gleiten, bei der der Druckkolben 28 auf dem Ventilsitz 28A sitzt. In dieser Stellung sperrt das Ventilglied 25 wieder die Verbindung zwischen den Leitungen 22 und 36, das heißt, die Verbindung zwischen der bodenseitigen Leitung 15B und der stangenseitigen Leitung 15A. Auf diese Weise wird der bodenseitige Druck auf dem Pegel gehalten, der durch Punkt C angezeigt ist, und der Auslegerzylinder 10 wird rasch angehalten.
Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, ermöglicht es die erste Ausführungsform, den Ausleger 7 in einer stabilen Stellung auch dann zu halten, wie durch eine gestrichelte Kennlinie 38 in Fig. 21B gezeigt ist, wenn eine Bedienungsperson den Ausleger 7 abrupt während einer raschen Abwärtsbewegung anhält. Mit anderen Worten ist es möglich, zu verhindern, daß der Ausleger 7 mit wiederholten Schwingungen nach oben und unten schwingt, wie durch die Kennlinie 20 in Fig. 21B gezeigt. Somit kann die Schaufel 9 rasch positioniert werden, wodurch sich verschiedene Vorteile ergeben, beispielsweise eine verbesserte Arbeitseffektivität.
In der Erläuterung der ersten Ausführungsform wurde angegeben, daß die Öffnung 23B des Schwingungen verhindernden Ventils 21 über die Leitung 36 mit der stangenseitigen Leitung 15A verbunden ist. Alternativ dazu kann die Öffnung 23B beispielsweise über die Leitung 39 mit der Tankleitung 17 verbunden sein, wie in Fig. 1 mit der Zweipunkt-Strichlinie gezeigt ist. Auch mit dieser Anordnung lassen sich die Vorteile und Wirkungen der obigen Ausführungsform erreichen.
Als nächstes zeigt Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Merkmal der zweiten Ausführungsform ist es, daß die Öffnung 23B des Schwingungen verhindernden Ventils 21 über eine Leitung 42 mit einem Druckspeicher 41 verbunden ist, so daß der bodenseitige Druck in ein Ölreservoir 41A im Druckspeicher 41 abgelassen wird. Im Druckspeicher 41 werden das Ölreservoir 4lA und eine Gaskammer 41B durch eine flexible Unterteilung 41C, wie zum Beispiel eine Membran, gebildet, und die Gaskammer 41B ist mit einem Druckgas geladen. Das Ölreservoir 41A ist über eine Leitung 43 mit einer Stelle mit der bodenseitigen Leitung 15B verbunden, und die Leitung 43 weist an einer Stelle zwischen den Verbindungen mit den Leitungen 15B und 42 eine Verengung 44 auf.
Die zweite Ausführungsform mit der oben beschriebenen Anordnung und Konstruktion ermöglicht es ebenfalls, die Vorteile und Wirkungen der obigen Ausführungsform zu erreichen. Da darüberhinaus das Ölreservoir 41A des Druckspeichers 41 über die Leitung 43, die die Verengung 44 aufweist, mit der bodenseitigen Leitung 15B verbunden ist, ist es möglich, das Innere des Ölreservoirs 41A auf einem Druck zu halten, der niedriger als der bodenseitige Druck ist, das heißt, auf einem Druck nahe am Haltedruck, der für ein stabiles Anhalten des Auslegers 7 erforderlich ist. Infolgedessen können, wenn der bodenseitige Druck über die Leitung 42 durch den Betrieb des Schwingungen verhindernden Ventils 21 in das Ölreservoir 41A abgelassen ist, die bodenseitige Leitung 15B, die bodenseitige Hydraulikkammer 10B usw. auf einem Druck gehalten werden, der nahe am obengenannten Haltedruck liegt. Es ist daher möglich, den Ausleger 7 an einer stabileren Position zuverlässig anzuhalten bzw. zu halten.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Merkmal der dritten Ausführungsform ist es, daß der bodenseitige Druck durch die Verwendung eines Drucksensors erfaßt wird, und daß ein Magnetventil geöffnet wird, wenn der vom Drucksensor erfaßte Druck sich von Zunahme zu Abnahme ändert.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird ein Drucksensor 51 über eine Leitung 52 mit einem Zwischenabschnitt der bodenseitigen Leitung 15B verbunden. Der Drucksensor 51 erfaßt den bodenseitigen Druck des Auslegerzylinders 10 und gibt an eine Steuereinheit 55 ein Drucksignal P aus, was im folgenden beschrieben wird. Die Bezugsziffer 53 bezeichnet ein Magnetventil, das in der Mitte einer Leitung 54 angeordnet ist, die die stangenseitige Leitung 15A und die bodenseitige Leitung 15B verbindet. Das Magnetventil 53 wird in Abhängigkeit von einem Betriebssignal von der Steuereinheit 55 aus der geschlossenen Stellung S in die geöffnete Stellung O geschaltet. Wenn die Ausgabe des Betriebssignals beendet ist, kehrt das Magnetventil 53 durch die Beaufschlagungskraft einer Feder 53A in die geschlossene Stellung S zurück.
Die Steuereinheit 55 besteht aus einem Microcomputer und zugehörigen Elementen, und ihre Eingangsseite ist mit dem Drucksensor 51 und die Ausgangsseite ist mit dem Magnetventil 53 verbunden.
Die Steuereinheit 55 speichert das in Fig. 5 gezeigte Programm in ihrem Speicherkreis und führt die Steuerung des Betriebs des Magnetventils 53 durch. Auch das vorherige Drucksignal P' und das Drucksignal P, die vom Drucksensor 51 ausgegeben werden, werden in einem Speicherbereich im Speicherkreis der Steuereinheit 55 gespeichert, während die anderen Speicherbereiche einen vorgegebenen Haltedruck Po speichern, der dem Haltedruck zum stabilen Halten des Auslegers 7 entspricht.
Das Verfahren zum Steuern des Magnetventils 53, das die Steuereinheit 55 durchführt, wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 5 beschrieben.
Beim Start der Steuerung liest die Steuereinheit 55 im Schritt 1 aus dem Drucksensor 51 das Drucksignal P, und im Schritt 2 das vorhergehende Drucksignal P' aus. Im Schritt 3 bestimmt die Steuereinheit 55, ob das Drucksignal P einen niedrigeren Pegel als das Drucksignal P' aufweist. Wenn im Schritt 3 die Antwort "Nein" ist, bedeutet das, daß der Ausleger 7 während der raschen Abwärtsbewegung abrupt angehalten wird, und daß die bodenseitige Hydraulikkammer 10B wegen der Trägheitskraft F einer Kompression ausgesetzt ist. In diesem Fall nimmt der bodenseitige Druck zu. Wenn daher im Schritt 3 die Antwort "Nein" ist, geht die Verarbeitung zu Schritt 8 weiter, in dem die Steuereinheit 55 weiterhin das Betriebssignal an das Magnetventil 53 ausgibt und das Magnetventil 53, wie gezeigt, in der geschlossenen Stellung S hält. Im Schritt 7 ersetzt die Steuereinheit 55 das vorhergehende Drucksignal P', das im Speicherbereich gespeichert ist, durch das augenblickliche Drucksignal P und wiederholt, beginnend mit Schritt 1, die Folge der Schritte.
Wenn im Schritt 3 die Antwort "Ja" ist, bedeutet das, wie durch die Kennlinie 19 von Fig. 21A gezeigt, daß der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B von Punkt A zu Punkt B ansteigt. Bei Punkt B wechselt der bodenseitige Druck von Anstieg zu Abfall, und die Verarbeitung geht zu Schritt 4 über. Im Schritt 4 liest die Steuereinheit 55 den Haltedruck Po aus dem Speicherbereich aus und bestimmt im Schitt 5, ob der Druck P größer als der Haltedruck Po ist oder nicht. Wenn die Antwort im Schritt 5 "Ja" ist, geht die Verarbeitung zu Schritt 6 weiter, in dem die Steuereinheit 55 an das Magnetventil 53 ein Betriebssignal ausgibt, um das Magnetventil 53 in die geöffnete Stellung O zu schalten. Auf diese Weise veranlaßt das Magnetventil 53 in dem Augenblick, in dem der bodenseitige Druck von Anstieg zu Abfall wechselt, das heißt1 an dem in Fig. 21A gezeigten Punkt B, die Verbindung der bodenseitigen Leitung 15B über die Leitung 54 mit der stangenseitigen Leitung 15A, wodurch der bodenseitige Druck abrupt verringert wird.
Sodann geht die Verarbeitung zu Schritt 7 weiter, in dem die Steuereinheit 55 das vorhergehende Drucksignal P', das im Speicherbereich gespeichert ist, durch das augenblickliche Drucksignal P ersetzt und wiederholt, beginnend mit Schritt 1, die Folge der Schritte.
Wenn im Schritt 5 die Antwort "Nein" ist, bedeutet das, daß das Magnetventil 53 offen und das Drucksignal P aus dem Drucksensor 51 niedriger als der Haltedruck Po ist. In diesem Fall geht die Verarbeitung zu Schritt 8 weiter, in dem die Steuereinheit 55 die Ausgabe des Betriebssignal zum Magnetventil 53 aufhört und das Magnetventil 53 schließt, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Auf diese Weise wird der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B des Auslegerzylinders 10 gesteuert, wie durch die Kennlienie 37 in Fig. 24 gezeigt ist. Daher kann der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B auf einem Druckpegel gehalten werden, der dem Haltedruck entspricht, wie beispielsweise in Punkt C angegeben ist, und der Ausleger 7 kann auf eine stabile Weise gehalten werden, wie das durch die Kennlinie 38 in Fig. 21B angegeben ist.
Die dritte Ausführungsform mit der oben beschriebenen Anordnung und Konstruktion ermöglicht es, Vorteile und Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform zu erzielen.
Bei der Erläuterung der dritten Ausführungsform ist angegeben worden, daß das Magnetventil 53 offen ist, um den bodenseitigen Druck in die stangenseitige Leitung 15A zu entlasten. Alternativ dazu kann jedoch der bodenseitige Druck in die Tankleitung 17 oder, wie im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform erläutert, in den Druckspeicher 41 abgelassen werden.
Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Merkmal der vierten Ausführungsform ist, daß Winkelsensoren 61 und 62 an der Stiftverbindung des Auslegers 7 und der Stütze 2A bzw. an der Stiftverbindung des Auslegers 7 und dem Arm 8 vorgesehen sind, und daß eine Steuereinheit 63 mit den Winkelsensoren 61 und 62 verbunden ist. In dieser Ausführungsform geben die Winkelsensoren 61 und 62 Drehwinkelsignale aus, die die Drehwinkel des Auslegers 7 bzw. des Arms 8 anzeigen. Die Steuereinheit 63 berechnet den Haltedruck, der erforderlich ist, um den Ausleger 7 auf der Basis der Drehwinkelsignale des Auslegers 7 bzw. des Arms 8 zu halten. Die Steuereinheit 63 hält das Magnetventil 53 offen, bis das Drucksignal P vom Drucksensor 51 den Haltedruck Po erreicht, der dem obigen Haltedruck entspricht.
Die Steuereinheit 63 besteht aus einem Computer und zugehörigen Elementen, wie auch die Steuereinheit 55, die im Zusammenhang mit der dritten Ausführungsform erläutert wurde. Darüberhinaus berechnet die Steuereinheit 63 die Position des Schwerkraftzentrums G der gesamten, in Fig. 6 gezeigten Arbeitsvorrichtung 6, und die für den Auslegerzylinder 10 erforderliche Haltekraft FB zum Tragen des Gesamtgewichts W der Arbeitsvorrichtung 6, die auf das Schwerkraftzentrum G einwirkt. Die Steuereinheit 63 berechnet des weiteren den Haltedruck Po in der bodenseitigen Hydraulikkammer 1B des Auslegerzylinders 10, die zum Erzeugen der obigen Haltekraft FB erforderlich ist. Da sich die Position des Schwerkraftzentrums G je nach der Änderung der entsprechenden Drehwinkel des Auslegers 7 und des Arms 8 ändert, ändert sich auch die Haltekraft FB mit der Änderung des Schwerkraftzentrums G.
Die Steuereinheit berechnet aus den Drehwinkelsignalen von den entsprechenden Drehwinkelsensoren 61 und 62 aufeinanderfolgend die Position des Schwerkraf tzentrums G, die Haltekraft FB, den Haltedruck Po usw.. Die Steuereinheit aktualisiert somit auf der Basis der Drehwinkelsignale der entsprechenden Winkelsensoren 61 und 62 aufeinanderfolgend den Haltedruck Po, der in den Schritten 4 und 5 in Fig. 5 verwendet wird, die im Zusammenhang mit der dritten Ausführungsform erläutert wurde.
Die vierte Ausführungsform mit der oben beschriebenen Anordnung und Konstruktion ermöglicht es ebenfalls, die Vorteile und Wirkungen zu erreichen, wie sie die dritte Ausführungsform erreicht. Darüberhinaus wird in der vierten Ausführungsform der Haltedruck Po auf der Basis der ausgegebenen Signale von den entsprechenden Winkelsensoren 61 und 62 laufend aktualisiert. Auch wenn daher die Bedienungsperson den Ausleger 7 an einer beliebigen Stelle während seiner Drehung abrupt anhält, ist es möglich, einen optimalen Haltedruck Poin der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B des Auslegerzylinders 10 zu gewährleisten. Daher kann der Ausleger 7 auf eine stabilere Weise und stoßfreier während einer schnellen Abwärtsbewegung rasch angehalten werden.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Merkmal der fünften Ausführungsform ist, daß das Richtungsschaltventil 16 mit einem Erfassungsschalter 71 ausgestattet ist, der als Erfassungseinrichtung der neutralen Stellung bzw. Ruhestellung dient. Wenn das Richtungsschaltventil 16 in seine Ruhestellung N zurückkehrt, gibt der Erfassungsschalter 71 an eine Steuereinheit 72 ein Signal "Ein" aus.
Die Steuereinheit 72 weist die gleiche Anordnung, wie die Steuereinheit 55 auf, die im Zusammenhang mit der dritten Ausführungsform erläutert wurde. Darüberhinaus speichert der Steuerkreis der Steuereinheit 72 das in Fig. 8 gezeigte Programm, um das Steuerverfahren des Magnetventils 53 auszuführen.
Wie in Fig. 8 gezeigt ist, führt die Steuereinheit 72 das gleiche Programm aus, das unter Bezug auf die Schritte 1 bis 5 in Fig. 5 beschrieben wurde. Darüberhinaus liest im Schritt 6 die Steuereinheit 72 ein Signal aus, das vom Erfassungsschalter 71 ausgegeben wurde, und bestimmt im Schritt 7, ob dieses Signal ein Signal "Ein" ist, das heißt, ob das Richtungsschaltventil 16 in die Ruhestellung N zurückgekehrt ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" ist, geht die Verarbeitung zu Schritt 8 weiter, in dem das Magnetventil 53 geöffnet wird. Wenn die Antwort "Nein" ist, geht die Verarbeitung zu Schritt 10 weiter, in dem das Magnetventil 53 geschlossen und die Folge der auf Schritt 10 folgenden Schritte wiederholt wird.
Die fünfte Ausführungsform mit der oben beschriebenen Anordnung und Konstruktion ermöglicht es ebenfalls, die Vorteile und Wirkungen zu erreichen, wie sie die dritte Ausführungsform erreicht. Darüberhinaus ist die fünfte Ausführungsform derart ausgelegt, daß sie bestimmt, ob das Richtungsschaltventil 16 in die Ruhestellung N zurückgekehrt ist oder nicht. Dementsprechend ermöglicht es die fünfte Ausführungsform, verschiedene Vorteile zu erreichen, wie zum Beispiel, wenn das Richtungsschaltventil 16 nicht in die Ruhestellung N zurückgekehrt ist, das heißt, wenn der Ausleger 7 nicht angehalten werden muß, ist es möglich, zu verhindern, daß das Magnetventil 53 irrtümlich geöffnet wird.
In der dritten, vierten und fünften Ausführungsform ist der Drucksensor 51 über die Leitung 52 an einem Zwischenabschnitt mit der bodenseitigen Leitung 15B verbunden. Alternativ dazu kann der Drucksensor 51 beispielsweise in der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B des Auslegerzylinders 10 angeordnet sein.
Fig. 9 zeigt eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Merkmal der sechsten Ausführungsform ist, daß das Schwingungen verhindernde Ventil 21 und das Richtungsschaltventil 16 durch die Leitungen 81 und 82 verbunden sind, und daß die Leitungen 83A und 83B als Erfassungseinrichtungen der Ruhestellung in der Spindel des Richtungsschaltventils 16 oder dergleichen ausgebildet sind. Wenn das Richtungsschaltventil 16 in die Ruhestellung N geschaltet ist, bringen die Leitungen 83A und 83B die stangenseitige Leitung 15A und die bodenseitige Leitung 15B in Verbindung mit den Leitungen 81 bzw. 82, so daß die stangenseitige Leitung 15A und die bodenseitige Leitung 15B über die Leitungen 81 bzw. 82 mit den Auslaßöf fnungen 23A und 23B des Schwingungen verhindernden Ventils 21 verbunden sind.
Die sechste Ausführungsform mit der oben beschriebenen Anordnung und Konstruktion ermöglicht es ebenfalls, daß die gleichen Vorteile und Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform erreicht werden. Darüberhinaus sind die Hydraulikleitungen 83A und 83B an der Spindel oder dergleichen des Richtungsschaltventils 16 ausgebildet. Nur wenn das Richtungsschaltventil 16 in die Ruhestellung N zurückkehrt, werden die Leitungen 81 und 82 mit der stangenseitigen Leitung 15A bzw. der bodenseitigen Leitung 15B verbunden. Daher kann, nur wenn der Ausleger 7 angehalten wird, der bodenseitige Druck aus der bodenseitigen Leitung 15B über die Hydraulikleitung 83B und die Leitung 82 in das Schwingungen verhindernde Ventil 21 eingeleitet werden. Es ist daher möglich, zuverlässig zu verhindern, daß der bodenseitige Druck in die Leitung 81 entlassen wird, wenn der Ausleger nicht angehalten wird.
Fig. 10 zeigt eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Merkmal der siebten Ausführungsform ist, daß ein Richtungsschaltventil 91 in der Mitte jeder der Hauptleitungen 15 angeordnet ist, und daß ein Vorsteuerventil vom Druckreduziertyp 92 und ein Umschaltventil 93 vorgesehen sind. Das Vorsteuerventil vom Druckreduziertyp 92 dient zum Schalten des Betriebs des Richtungsschaltventils 91, und das Umschaltventil 93 dient zur Verbindung des Schwingungen verhindernden Ventils 21 mit der bodenseitigen Leitung 15B gemäß der Betriebsstellung des Vorsteuerventils 92. Das Umschaltventil 93 wird durch den durch das Vorsteuerventil 92 aufgebrachten Vorsteuerdruck aus seiner Ruhestellung N in seine Schaltstellung L oder R geschaltet. Erst dann, wenn der Steuerhebel 92A des Vorsteuerventils 92 in die Ruhestellung N zurückkehrt, wird das Umschaltventil 93 aus der geschlossenen Stellung S in die offene Stellung O geschaltet.
Das Vorsteuerventil 92 ist derart ausgelegt, daß es das von einer Hilfspumpe 94 zugeleitete Drucköl in Übereinstimmung mit dem Winkel, mit dem der Steuerhebel 92A betrieben wird, druckreduzierend steuert. Das druckreduzierte Öl wird den Hydraulikdruck-Vorsteuerabschnitten über die Vorsteuerleitungen 95A bzw. 95B als Vorsteuerdruck zugeführt. Zwischen den Vorsteuerleitungen 95A und 95B ist ein Wechselventil 97 angeordnet, das als Hochdruckwahlventil zum Anwählen eines höheren Drucks und zum Zuführen desselben zu einer Steuerleitung 96 dient. Das Hydraulikfluid vom Wechselventil 97 wird über eine Steuerleitung 96 einem Hydraulikdruck-Vorsteuerabschnitt 93A des Umschaltventils 93 zugeführt. Das Umschaltventil 93 ist in der Mitte einer Leitung 98 angeordnet, die die bodenseitige Leitung 15B und die Öffnung 23A des Schwingungen verhindernden Ventils 2l verbindet. Wenn der Steuerhebel 92A zum Erzeugen eines Vorsteuerdrucks betrieben wird, der höher als der Tankdruck in der Vorsteuerleitung 95A oder 95B ist, wird das Umschaltventil 93 von diesem Vorsteuerdruck in die geschlossene Stellung S geschaltet.
Wenn der Steuerhebel 92A in seine Ruhestellung N zurückgeschaltet wird, werden die Vorsteuerleitungen 95A und 95B mit dem Tank 14 verbunden, und der Druck in jeder der Vorsteuerleitungen 95A und 95B wird auf den Tankdruck eingestellt. Daher wird das Richtungsschaltventil 91 in seine Ruhestellung N zurückgeschaltet, und die Steuerleitung 96, die das Wechselventil 97 und den Druck im Hydraulikdruck-Vorsteuerabschnitt 93A des Umschaltventils 93 miteinander verbindet, wird auf den Tankdruck eingestellt. Daher wird das Umschaltventil 93 durch eine Feder 93B automatisch in seine geöffnete Stellung O geschaltet. Bei der obigen Anordnung bilden das Umschaltventil 93, das Wechselventil 97 und die Steuerleitung 96 die Erfassungseinrichtung zum Erfassen, ob das Richtungsschaltventil 91 in die Ruhestellung N eingestellt ist oder nicht.
Die siebte Ausführungsform mit der oben beschriebenen Anordnung und Konstruktion ermöglicht es ebenfalls, Vorteile und Wirkungen wie bei der sechsten Ausführungsform zu erzielen.
Im folgenden wird eine achte Ausführungsform unter Bezug auf Fig. 11 erläutert.
Wie dort gezeigt, bezeichnet die Bezugsziffer 101 einen Erfassungsschalter für die Ruhestellung, der beispielsweise an der proximalen Position des Steuerhebels 16A angeordnet ist. Wenn das Richtungsschaltventil 16, wie gezeigt, in die Ruhestellung N eingestellt ist, gibt der Erfassungsschalter 101 ein Signal "Ein" aus. Auch wenn der Steuerhebel 16A manuell betätigt wird, um das Richtungsschaltventil 16 aus der Ruhestellung N in die Schaltstellung L oder R zu schalten, gibt der Erfassungsschalter der Ruhestellung 101 als Erfassungssignal ein Signal "Aus" aus.
Ein Magnetventil 102 ist in der Mitte einer Leitung 103 angeordnet, die die stangenseitige Leitung 15A und die bodenseitige Leitung 15B verbindet. Das Magnetventil 102 wird in Abhängigkeit von dem von einer Steuereinheit 104 ausgegebenen Betriebssignal aus der geschlossenen Stellung S in die geöffnete Stellung O geschaltet. Die Steuereinheit 104 wird im folgenden beschrieben. Wenn die Steuereinheit 104 kein Betriebssignal ausgibt, kehrt das Magnetventil 102 automatisch in die geschlossene Stellung S zurück, wie gezeigt ist.
Die Steuereinheit 104 besteht aus einem Microcomputer und zugehörigen Elementen, und die Eingangsseite der Steuereinheit 104 ist mit dem Erfassungsschalter der Ruhestellung 101 und die Ausgangsseite ist mit dem Magnetventil 102 verbunden. Die Steuereinheit 104 speichert zur Durchführung der Steuerung des Magnetventils 102 im Speicherkreis beispielsweise einen Timer und das in Fig. 12 gezeigte Programm. Die Steuereinheit 104 speichert im Speicherkreis ebenfalls ein Meßzeitintervall, das einem vorgegebenen Zeitraum (t&sub1; Sekunden) entspricht, der die Zeit bestimmt, in der das Magnetventil 102 geschlossen ist, sowie ein Meßzeitintervall, das einem vorgegebenen Zeitraum (t&sub2; Sekunden) entspricht, der die Zeit bestimmt, in der das Magnetventil 102 geöffnet ist (s. Fig. 13).
Der Betätigungszeitraum und der Zeitraum, in dem das Magnetventil 102 offen ist, beruhen auf dem Zeitraum T der speziellen Frequenz der in Fig. 14 gezeigten Arbeitsvorrichtung. Dieser Zeitraum T wird auf eine Viertelperiode T/4 oder ungefähr T/4 eingestellt. Der Betätigungszeitraum t&sub1; Sekunde wird auf einen Zeitraum eingestellt, der annähernd der Viertelperiode T/4 entspricht, während der Öffnungszeitraum t&sub2; auf einen Zeitraum eingestellt wird, der ein wenig kürzer als die Viertelperiode T/4 ist. Übrigens entspricht Fig. 14 im wesentlichen der Kennlinie 20, die die Frequenz des Auslegers 7 repräsentiert, wenn der Ausleger 7 in einem Punkt A von Fig. 21B anzuhalten ist. Diese spezielle Frequenzkennlinie hängt nicht von Faktoren wie der Geschwindigkeit ab, mit der die Arbeitsvorrichtung 6 betrieben wird, sondern sie zeigt die spezielle Frequenzkennlinie, bei der die Arbeitsvorrichtung angehalten wird. Daher können der Betätigungszeitraum t&sub1; Sekunden und der Öffnungszeitraum t&sub2; Sekunden auf vorgegebene Zeiträume auf der Basis der Viertelperiode T/4 des Zeitraums T der speziellen Frequenz eingestellt werden. Daher kann der im folgenden beschriebene schwingungsverhindernde Effekt ermöglicht werden.
Das Hydrauliksystem für einen Auslegerzylinder gemäß einer achten Ausführungsform weist die oben beschriebene Konstruktion und Anordnung auf, und sein grundlegender Betrieb unterscheidet sich nicht wesentlich vom Betrieb der in den Fig. 19 und 20 gezeigten Anordnung.
Demgemäß wird die Steuerung der Steuereinheit 104 des Magnetventils 102 im folgenden unter Bezug auf Fig. 12 erläutert.
Wenn die Verarbeitung gestartet ist, liest die Steuereinheit 104 im Schritt 1 das ausgegebene Signal vom Erfassungsschalter der Ruhestellung 101 aus. Im Schritt 2 bestimmt die Steuereinheit 104, ob das Richtungsschaltventil 16 in seine Ruhestellung zurückgestellt wurde oder nicht. Wenn im Schritt 2 die Antwort "Nein" lautet, zeigt das, daß das vom Erfassungsschalter der Ruhestellung 101 ausgegebene Erfassungssignal "Aus" lautet (s. Fig. 13), und daß das Richtungsschaltventil 16 aus der Ruhestellung N in die Schaltstellung L oder R geschaltet wurde. Die Verarbeitung geht daher zu Schritt 3 weiter, in dem die Steuereinheit 104 weiter ein Betriebssignal an das Magnetventil 102 ausgibt, und dann die Folge der Schritte die mit Schritt 1 beginnt, wiederholt.
Wenn die Antwort im Schritt 2 "Ja" ist, bedeutet das, daß das Richtungsschaltventil 16 in die Ruhestellung N zurückgeschaltet wurde, und daß das vom Erfassungsschalter der Ruhestellung 101 ausgegebene Erfassungssignal "Ein" lautet. Daher geht die Verarbeitung zu Schritt 4 weiter, in dem ein Timer auf 0 gesetzt wird. Dann bestimmt im Schritt 5 die Steuereinheit 104 von dem Zeitpunkt an, als das Erfassungssignal vom Erfassungsschalter 101 "Ein" lautete, ob die vorgegebene Betätigungszeit t&sub1; Sekunde abgelaufen ist oder nicht. Wenn erfaßt wurde, daß t&sub1; Sekunde abgelaufen ist, geht die Verarbeitung zu Schritt 6 weiter. In diesem Fall gibt die Steuereinheit 104 an das Magnetventil 102 Betriebssignale nur für den vorgegebenen Zeitraum t&sub2; aus, wie in Fig. 13 gezeigt, und schaltet das Magnetventil 102 aus der geschlossenen Stellung S in die geöffnete Stellung O, in der das Magnetventil 102 nur t&sub2; Sekunden lang offen bleibt.
Auf diese Weise beispielsweise, wenn eine Bedienungsperson den Ausleger 7 während einer raschen Abwärtsbewegung abrupt anhalten muß, indem er das Richtungsschaltventil 16 aus der Schaltstellung L in die Ruhestellung N zurückschaltet, wird das Magnetventil 102 nur für den vorgegebenen Zeitraum von t&sub2; Sekunden geöffnet, nachdem t&sub1; Sekunde abgelaufen ist. Infolgedessen in dem Augenblick, in dem der bodenseitige Druck in der bodenseitigen Leitung 15B, die mit der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B des Auslegerzylinders 10 in Verbindung steht, sich von von Anstieg zu Abfall ändert, wie mit der Kennlinie 19, Punkt B, der Fig. 21A gezeigt ist, kann der bodenseitige Druck aus der bodenseitigen Leitung 15B über die Leitung 103 in die stangenseitige Leitung 15A abgelassen werden. Daher kann, wie mit der gestrichelten Linie 37 in Fig. 21A gezeigt ist, der bodenseitige Druck abrupt vermindert werden.
Im einzelnen sind die t&sub1; Sekunden, die der Betätigungszeitraum des Magnetventils 102 sind, als ein Zeitraum eingestellt, der der Viertelperiode T/4 des Zeitraums T der speziellen Frequenz der in Fig. 14 gezeigten Arbeitsvorrichtung entspricht. Daher können die Sekunden t&sub1; gleich dem Zeitraum sein, der von dem Zeitpunkt an abläuft, wenn das Richtungsschaltventil 16 in Punkt A der Fig. 21A in die Ruhestellung N zurückgeschaltet wird, bis Punkt B erreicht wird. Daher kann das Magnetventil 102 den bodenseitigen Druck zur Niederdruckseite hin ablassen, zum Beispiel in der stangenseitigen Leitung 15A bei Punkt B, wodurch der bodenseitige Druck abrupt abnimmt. Auch der Zeitraum "Offen" des Magnetventils 102 ist auf t&sub2; Sekunden eingestellt. Wenn daher der bodenseitige Druck, wie mit der gestrichelten Linie 37 in Fig. 21A gezeigt, auf den Druckpegel von Punkt C verringert wird, und die bodenseitige Leitung 15B und die stangenseitige Leitung 15A erreichen annähernd den gleichen Druck, kann das Magnetventil 102 wieder geschlossen werden (s. Schritt 3 von Fig. 21) . Es ist daher möglich, zu verhindern, daß der Ausleger 7 nach oben und unten schwingt, wie die Kennlinie 20 in Fig. 21B zeigt.
Übrigens, wenn die Bedienungsperson, um den Ausleger 7 während einer raschen Abwärtsbewegung anzuhalten, das Richtungsschaltventtil 16 aus der Schaltstellung R in die Ruhestellung N zurückschaltet, wird das Magnetventil in Schritt 6 geöffnet. In diesem Fall wird jedoch verhindert, weil das Magnetventil 102 ein Absperrventil 102B umfaßt, daß Hydraulikfluid von der stangenseitigen Leitung 15A rückwärts in die bodenseitige Leitung 15B fließt.
Wie aus den obigen Ausführungen zur achten Ausführungsform ersichtlich ist, wird, wenn die Bedienungsperson den Ausleger 7 während einer raschen Abwärtsbewegung durch Zurückschalten des Richtungsschaltventils 16 in die Ruhestellung N anhalten muß, das Magnetventil 102 nur für t&sub2; Sekunden offengehalten, um beispielsweise am Punkt B, an dem der vorgegebene Zeitraum von t&sub1; Sekunden von dem Zeitpunkt an abläuft, an dem das Richtungsschaltventil 16 in die Ruhestellung N zurückgeschaltet wird, den bodenseitigen Druck in die stangenseitige Leitung 15A zu entlassen. Daher kann der bodenseitige Druck zwischen den Punkten B und C, wie mit der Kennlinie 37 der Fig. 21A gezeigt ist, abrupt verringert werden, so daß der bodenseitige Druck auf dem Druckpegel des Punktes C aufrechterhalten werden kann. Somit kann der Ausleger 7 stabil angehalten werden, wie mit der gestrichelten Linie 38 in Fig. 21B gezeigt ist, und die Schaufel 9 kann rasch positioniert werden, wodurch sich verschiedene Vorteile ergeben, wie zum Beispiel eine verbesserte Arbeitseffektivität.
Fig. 15 zeigt eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Merkmal der neunten Ausführungsform ist, daß in der Mitte der Leitung 103 ein Stromsteuerventil 111 in Reihe mit dem Magnetventil 102 angeordnet ist. Das Stromsteuerventil 111 ist durch die Beaufschlagungskraft einer Feder 111A so eingestellt, daß es normalerweise offen ist. Wenn das Magnetventil 102 in die geöffnete Stellung O geschaltet wird, und eine große Menge Hydraulikfluid von der bodenseitigen Leitung 15B in die stangenseitige Leitung 15A durch die Leitung 103 strömt, wird das Stromsteuerventil 111 gegen die Beaufschlagungskraft der Feder 111A durch den Öldruck, der durch die Wirkung der Einengung 112 ansteigt, in seine geschlossene Stellung S geschaltet, wodurch das Stromsteuerventil 111 den Durchsatz des Drucköls steuert, das durch die Verengung 112 hindurchströmt.
Die neunte Ausführungsform mit der oben beschriebenen Anordnung und Konstruktion ermöglicht es, Vorteile und Wirkungen wie die achte Ausführungsform zu erzielen. Darüberhinaus ermöglicht es die neunte Ausführungsform, weil das Stromsteuerventil 111 in der Mitte der Leitung 103 angeordnet ist, zu verhindern, daß eine übermäßige Menge Hydraulikfluid von der bodenseitigen Leitung 15B in die stangenseitige Leitung 15A strömt, wenn das Magnetventil 102 geöffnet ist. Da verhindert wird, daß der Ausleger 7 sich übermäßig weit nach unten bewegt, werden verschiedene Vorteile erreicht, wie zum Beispiel eine verbesserte Arbeitssicherheit.
Die achte und die neune Ausführungsform sind unter Bezug auf die Anordnung erläutert worden, in der das Magnetventil 102 in der Mitte der Leitung 103 angeordnet ist, die die stangenseitige Leitung 15A und die bodenseitige Leitung 15B verbindet. Das Magnetventil 102 kann aber auch in der Mitte einer Leitung 127 angeordnet sein, die die bodenseitige Leitung 15B und die Tankleitung 17 verbindet, wie mit der Zweipunkt-Strichleitung in Fig. 11 gezeigt ist.
Das Stromsteuerventil 111 und die Verengung 112, die im Zusammenhang mit der neunten Ausführungsform erläutert wurden, können auch in Reihe mit dem Magnetventil 102 in der Mitte der Leitung 127 angeordnet sein. Auch wenn das Magnetventil 102 in der Leitung 127 angeordnet ist, oder auch wenn das Stromsteuerventil 111 usw. gemeinsam mit dem Magnetventil 102 angeordnet ist, kann der bodenseitige Druck zur Niederdruckseite hin, wie zum Beispiel zur Tankleitung 17 hin, abgelassen werden, und der Ausleger 7 kann stabil angehalten werden.
Der Erfassungsschalter der Ruhestellung 101 kann beispielsweise an einem Ende des Richtungsschaltventils 16 angeordnet sein.
Als nächstes ist in Fig. 16 eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Wie in Fig. 16 gezeigt, ist ein Erfassungszylinder 141, der als Verschiebungssensor dient, mit Hilfe eines Stiftes drehbar mit dem Ausleger 7 und dem Schwenkrahmen 2C verbunden. Der Erfassungszylinder 141 erfaßt die Verschiebung des Auslegers in Bezug auf den Schwenkrahmen 2C, wenn sich der Ausleger 7 nach oben und nach unten bewegt, und gibt ein Verschiebungssignal P an die Steuereinheit 142 aus, was in folgenden beschrieben wird. Das Magnetventil 53, das gleich dem in der Ausführungsform von Fig. 4 verwendeten Ventil ist, ist in der Mitte der Leitung 54 angeordnet, die die stangenseitige Leitung 15A und die bodenseitige Leitung 15B verbindet. Dieses Magnetventil 53 wird in Abhängigkeit von dem von der Steuereinheit 142 ausgegebenen Betriebssignal aus der geschlossenen Stellung S in die offene Stellung O geschaltet. Wenn die Steuereinheit 142 die Ausgabe des Betriebssignals beendet, wird das Magnetventil 53 automatisch in die geschlossene Stellung S zurückgeschaltet.
Das Richtungsschaltventil 16 ist, wie in der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform mit dem Erfassungsschalter der Ruhestellung 71 ausgestattet. Wenn sich das Richtungsschaltventil 16 in seiner Ruhestellung N befindet, gibt der Erfassungsschalter 71 an die Steuereinheit 142 ein Signal "Ein" aus. Wenn das Richtungsschaltventil 16 leicht aus der Ruhestellung N in die Schaltstellung L oder R verschoben ist, gibt der Erfassungsschalter 71 ein Signal "Aus" aus.
Die Steuereinheit 142 besteht aus einem Microcomputer und zugehörigen Elementen, und ihre Eingangsseite ist mit dem Erfassungszylinder 141 und die Ausgangsseite des Erfassungsschalters der Ruhestellung 71 ist mit dem Magnetventil 53 verbunden.
Die Steuereinheit 55 speichert das in Fig. 17 gezeigte Programm in ihren Speicherkreis und führt die Steuerung des Betriebs des Magnetventils 53 durch. Ebenfalls wird das vorherige Verschiebungssignal P' und das Verschiebungssignal P, die vom Erfassungszylinder 141 ausgegeben werden, in einem Speicherbereich des Speicherkreises der Steuereinheit 55 gespeichert. Jedesmal, wenn ein Programmzyklus beendet ist, wird das Verschiebungssignal P gegen das vorherige Verschiebungssignal P' ausgetauscht, wie im Schritt 7 von Fig. 17 gezeigt ist.
Unter Bezug auf Fig. 17 wird im folgenden die Steuerung des Betriebs des Magnetventils 53 durch die Steuereinheit 142 erläutert.
Wenn die Verarbeitung beginnt, liest die Steuereinheit 142 aus dem Erfassungszylinder 141 im Schritt 1 das Verschiebungssignal P aus. Im Schritt 2 liest die Steuereinheit 142 dann das vorhergehende Verschiebungssignal P' aus. Im Schritt 3 bestimmt die Steuereinheit 142, ob das Verschiebungssignal P größer als das Verschiebungssignal P' ist. Wenn die Antwort im Schritt 3 "Nein" ist, zeigt das an, daß die Größe des Verschiebungssignals P kleiner wird und sich der Ausleger 7 nach unten bewegt. Daher geht die Verarbeitung zu Schritt 8 weiter. Im Schritt 8 gibt die Steuereinheit 142 weiterhin ein Betriebssignal an das Magnetventil 53 aus, und hält damit das Magnetventil 53 in der geschlossenen Stellung S, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Im Schritt 7 wird das vorhergehende Verschiebungssignal P' durch das gegenwärtige Verschiebungssignal P ersetzt, das im Speicherbereich gespeichert ist, und die im Schritt 1 beginnende Verarbeitung wird als nächster Programmzyklus wieder aufgenommen.
Wenn die Anwort im Schritt 3 "Ja" lautet, bedeutet das, daß das Verschiebungssignal P größer als das vorherige Verschiebungssignal P' ist, und die Verarbeitung geht daher zu Schritt 4 weiter. Im Schritt 4 liest die Steuereinheit 142 das vom Erfassungsschalter der Ruhestellung 71 ausgegebene Signal aus, und im Schritt 5 bestimmt sie, ob das Richtungsschaltventil 16 in die Ruhestellung N zurückgeschaltet ist. Ist die Antwort im Schritt 5 "Ja", zeigt das, daß der Ausleger verschoben wurde, obwohl das Richtungsschaltventil 16 in die Ruhestellung N zurückgeschaltet ist. Eine derartige Entscheidung wird in dem Augenblick erhalten, wenn sich der Ausleger 7 von Punkt A zu Punkt B nach unten bewegt und von Abfallen zu Anstieg schaltet, wie beispielsweise mit der Kennlinie 20 im Punkt B in Fig. 21B gezeigt ist. Die Verarbeitung geht daher zu Schritt 6 weiter, in dem die Steuereinheit 141 ein Betriebssignal an das Magnetventil 53 ausgibt, um das Magnetventil 53 aus der geschlossenen Stellung S in die geöf fnete Stellung O zu schalten.
In dem Augenblick, in dem der bodenseitige Druck in der bodenseitigen Leitung 15B, die mit der bodenseitigen Hydraulikkammer 10B des Auslegerzylinders 10 in Verbindung steht, von Anstieg zu Abfall wechselt, wie mit der Kennlinie 19 der Fig. 21A gezeigt ist, entläßt das Magnetventil 53 den bodenseitigen Druck von der bodenseitigen Leitung 15B über die Leitung 54 in die stangenseitige Leitung 15A. Der bodenseitige Druck fällt abrupt, wie mit der gestrichelten Linie 37 in Fig. 21A gezeigt ist. Wenn der bodenseitige Druck auf den Druckpegel von Punkt C gefallen ist, erreichen die bodenseitige Leitung 15B und die stangenseitige Leitung 15A beinahe den gleichen Druck. Daher wird verhindert, daß der Ausleger 7 nach oben und unten schwingt, wie die Kennlinie 20 der Fig. 21B zeigt.
Wenn die Antwort im Schritt 5 "Nein" ist, zeigt das, daß das das Richtungsschaltventil 16 aus der Ruhestellung N in die Schaltstellung R geschaltet wurde, und der Ausleger 7 bewegt sich nach oben. Daher geht die Verarbeitung zu Schritt 7 über. Im Schritt 7 wird das augenblickliche Verschiebungssignal P gegen das vorherige Verschiebungssignal P' ausgetauscht, und die mit Schritt 1 beginnende Verarbeitung wird wiederholt.
Bei der zehnten Ausführungsform wird, wenn der Ausleger 7, wie beispielsweise bei Punkt B durch die Kennlinie 20 von Fig. 21B gezeigt ist, seine Bewegung von Abfallen zu Anstieg ändert, das Magnetventil 53 geöffnet, und der bodenseitige Druck wird in die stangenseitige Leitung 15A entlassen. Wie in den vorher beschriebenen Ausführungsformen schwingt daher der Ausleger 7 auch dann nicht, wenn eine Bedienungsperson den Ausleger 7 während einer raschen Bewegung nach unten anhält. Daher kann die Schaufel 9 rasch positioniert werden, wodurch sich verschiedene Vorteile ergeben, beispielsweise eine verbesserte Arbeitseffektivität.
Eine elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 18 gezeigt. Das Merkmal der elften Ausführungsform ist, daß ein Winkelsensor 151 als Verschiebungssensor zum Erfassen des Drehwinkels des Auslegers 7 an der Stiftverbindung des Auslegers 7 und der Stütze 2A angeordnet ist. Das Verschiebungssignal P wird als Drehwinkelsignal vom Winkelsensor 151 an eine Steuereinheit 152 ausgegeben, die als Steuervorrichtung dient. Die Steuereinheit 152 ist wie die Steuereinheit 142 angeordnet, die im Zusammenhang mit der zehnten Ausführungsform erläutert worden ist. Die Steuereinheit 152 steuert den Betrieb des Magnetventils 53 auf der Basis eines Programms, das dem in Fig. 17 gezeigten Programm gleicht.
Die zehnte und elfte Ausführungsform sind unter Bezug auf die Anordnung erläutert worden, in der der Erfassungsschalter der Ruhestellung 71 im Richtungsschaltventil 16 angeordnet ist. Ein derartiger Schalter kann aber beispielsweise auch am proximalen Ende des Steuerhebels 16A im Gehäuse 4 angeordnet sein, wie in Fig. 11 gezeigt ist.
Der Erfassungsschalter der Ruhestellung 71 muß nicht notwendigerweise eingebaut sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung derart angeordnet sein, daß nur in dem Falle, wenn die Bedienungsperson den Ausleger 7 während einer raschen Bewegung nach unten anhalten muß, die Steuereinheit 142 oder 152 die in Fig. 17 gezeigte Verarbeitung durch Betätigen eines manuellen Schalters ausführen kann. In dieser Anordnung können die Schritte 4 und 5 von Fig. 17 entfallen.
Die zehnte und elfte Ausführungsform sind unter Bezug auf die Anordnung erläutert worden, in der das Magnetventil 53 in der Mitte der Leitung 54 angeordnet ist, die die stangenseitige Leitung 15A und die bodenseitige Leitung 15B miteinander verbindet. Alternativ dazu kann das Magnetventil 53 auch in einer Leitung 168 angeordnet sein, die die bodenseitige Leitung 15B und die Tankleitung 17 miteinander verbindet, wie durch die Zweipunkt-Strichlinie in Fig. 16 gezeigt ist. Diese Anordnung ermöglicht es auch, den bodenseitigen Druck zur Niederdruckseite, wie beispielsweise die Tankleitung 17 hin zu abzulassen, wodurch ein stabiles Halten des Auslegers 7 ermöglicht wird.
Jede der oben beschriebenen Ausführungsformen wurde unter Bezug auf die Anordnung beschrieben, in der das Schwingungen verhindernde Ventil oder das Magnetventil in dem Augenblick geöffnet ist, in dem der Ausleger 7 seine Bewegung von Abfall zu Anstieg ändert und nach oben verschoben wird7 wie beispielsweise in Punkt B in Fig. 21A gezeigt ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die obige Anordnung beschränkt.
Beispielsweise kann, zumindest während der Ausleger 7 nach oben verschoben wird, beispielsweise bei Punkt B, wie durch die gestrichelte Linie 39 in Fig. 21A angegeben ist, das Schwingungen verhindernde Ventil oder das Magnetventil geöffnet werden, um den bodenseitigen Druck in eine Leitung auf der Niederdruckseite zu entlassen.
Obwohl die entsprechenden Ausführungsformen unter Bezug auf einen Hydraulikbagger erläutert wurden, ist der Umfang der Anmeldung der Erfindung nicht nur auf einen Hydraulikbagger beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann bespielsweise auch auf den Hydraulikkreis eines Auslegerzylinders des Typs angewendet werden, wie er in einer Arbeitsvorrichtung verwendet wird, das kann beispielsweise ein Hydraulikkran sein, der zum Bewegen eines Auslegers nach oben und unten mit Hilfe eines Auslegerzylinders dient.
Wie aus der obigen detaillierten Beschreibung ersichtlich ist, gibt die vorliegende Erfindung die Anordnung an, bei der, zumindest während der Ausleger nach oben verschoben wird, der bodenseitige Druck des Auslegerzylinders zur Niederdruckseite hin abgelassen wird. Auch wenn eine Bedienungsperson den Ausleger bei einer raschen Abwärtsbewegung anhält, schwingt der Ausleger daher nicht nach oben und unten und kann stabil gehalten werden. Weil darüberhinaus die Schaufel rasch positioniert werden kann, ist es möglich, verschiedene Vorteile zu erzielen, wie beispielsweise eine verbesserte Arbeitseffektivität.

Claims

1. Hydrauliksystem eines Auslegerzylinders (10) einer Arbeitsvorrichtung (2, 6) mit

- einem Ausleger (7), der verschwenkbar auf einem Körper (2C) der Arbeitsvorrichtung (2, 6) montiert ist und durch den Auslegerzylinder (10) betätigt wird, welcher eine Kolbenstange (10C), die mit dem Ausleger (7) verbunden ist, eine stangenseitige Hydraulikkammer (10A) und eine bodenseitige Hydraulikkammer (10B) aufweist,

und

- einer Hydraulikschaltung mit einem Richtungsschalt ventil (16) zum Steuern des Zuführens und des Abführens von Arbeitsfluid zu und von dem Auslegerzylinder (10) über Leitungen (15A, 15B), die mit der stangenseitigen und der bodenseitigen Hydraulikkammer (10A, 10B) und einem Ventil (21, 53, 102) zum Freigeben des Drucks in die bodenseitige Hydraulikkammer (10B) verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Ventil (21, 53, 102) den Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) auf ein Niveau (C) zum stabilen Halten des Auslegers (7) reduziert, wenn

(i) das Richtungsschaltventil (16) von einer Abwärtsbewegungsposition (L) für den Ausleger (7) auf eine neutrale Position (N) schaltet und

(ii) sich der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) von einem Ansteigen zu einem Fallen (B) ändert.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (21) mit einem Druckkolben (28) und einem Ventilteil (25) versehen ist, wobei der Druckkolben (28) und das Ventilteil (25) gemäß einem Druckanstieg in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) zusammenwirken und sich das Ventilteil (25) langsam weg von dem Druckkolben (28) unter Bildung eines Kanals zwischen dem Druckkolben (28) und dem Ventilteil (25) bewegt, wenn sich der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) von einem Ansteigen zu einem Fallen ändert, wodurch der Druck der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) freigesetzt wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Erfassungsmittel vorgesehen sind1zum Erfassen, ob sich das Richtungsschaltventil (16) in seiner neutralen Stellung (N) befindet oder nicht, wobei das Ventil (21) den Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) gemäß einem erfaßten Ausgang der Erfassungsmittel freisetzt, wenn das Richtungsschaltventil (16) zu der neutralen Stellung (N) zurückgeführt wird und sich der Druck von einem Ansteigen zu einem Fallen ändert.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel (2) in dem Richtungsschaltventil (16) ausgebildete Hydraulikkanäle (83A, 83B) und Leitungen (81, 82) enthalten, die jeweils einen entsprechenden Hydraulikkanal (83A, 83B) mit dem Ventil (21) verbinden, wobei die Hydraulikkanäle (83A, 83B) zum Vorsehen einer Verbindung zwischen der stangenseitigen Mydraulikkammer (10A) und der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) über das Ventil (21) ausgeformt sind, wenn sich das Richtungsschaltventil (16) in der neutralen Stellung (N) befindet.

5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikschaltung ein Steuerventil (92) zum Erzeugen eines Steuerhydraulikdrucks enthält, der zum Schalten des Richtungsschaltventils (16) erforderlich ist und die Erfassungsmittel ein zweites Umschaltventil (93) enthalten, das gemäß dem Steuerhydraulikdruck zum Vorsehen einer Verbindung zwischen dem Ventil (21) und der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) wirkt, wenn das Richtungsschaltventil (16) in die neutrale Position (N) gebracht wird.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel einen Drucksensor (51) zum Erfassen des Drucks in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) enthalten, weiterhin eine Steuereinheit (55, 63, 72) zum Bestimmen, ob sich der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) von einem Ansteigen zu einem Fallen ändert oder nicht, basierend auf dem erfaßten Ausgang des Drucksensors (51) und ein Magnetventil (53), das derart angeordnet ist, daß es unter der Steuerung der Steuereinheit (55, 63, 72) zum Vorsehen einer Verbindung zwischen der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) und der Niederdruckseite der Hydraulikschaltung wirkt.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (55) verursacht, daß das Magnetventil (53) betätigt wird, bis der durch den Drucksensor (51) erfaßte Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) einen voreingestellten Haltedruck (Po) erreicht, der zum Anhalten des Auslegers (7) erforderlich ist.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Winkelsensormittel (61, 62) vorgesehen sind, zum Erfassen einer Versetzung des Auslegers (7), wobei die Steuereinheit (55) den Haltedruck (Po) gemäß der Versetzung des Auslegers (7) erneuert, basierend auf einem erfaßten Ausgang der Winkelsensormittel (61, 62).

9. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein schalter (71) Erfassen, ob sich das Richtungsschaltventil (16) in der neutralen Stellung (N) befindet oder nicht, vorgesehen ist, wobei die Steuereinheit (72) verursacht, daß das Magnetventil (53) betätigt wird, wenn das Richtungsschaltventil (16) zurück zur neutralen Stellung (N) geführt wird und sich der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) von einem Ansteigen zu einem Fallen ändert, gemäß einem erfaßten Ausgang des Schalters (71).

10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Erfassungsmittel zum indirekten Erfassen einer Änderung des Hydraulikdrucks in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) vorgesehen sind, weiterhin eine Steuereinheit (104, 142, 152) vorgesehen ist, zum Bestimmen, ob sich der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) von einem Ansteigen zu einem Fallen ändert, basierend auf dem erfaßten Ausgang der Erfassungsmittel und ein Magnetventil (53, 10, 21) vorgesehen ist, das unter der Steuerung der Steuereinheit (104, 142, 152) betrieben wird, zum Vorsehen einer Verbindung zwischen der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) und der Niederdruckseite der Hydraulikschaltung.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel einen Schalter (101) enthalten zum Erfassen, ob sich das Richtungsschaltventil (16) in der neutralen Stellung (N) befindet oder nicht, wenn eine erste vorbestimmte Zeitdauer (t&sub1;) verstreicht, nachdem sich das Richtungsschaltventil (16) wieder in der neutralen Stellung (N) befindet, wobei die Steuereinheit (104) verursacht, daß das Magnetventil (102) für eine zweite vorbestimmte Zeitdauer (t&sub2;) betätigt wird, unmittelbar nach der ersten vorbestimmten Zeitdauer (t&sub1;).

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungszeitdauer und die Betriebszeitdauer des Magnetventils (102) jeweils auf einen Zeitraum gesetzt werden, der ungefähr einem Viertel der spezifischen Frequenzperiodendauer (T) der Arbeitsvorrichtung (6, 2) entspricht.

13. System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungssteuerventil (111) zum Beschränken der Menge der Arbeitsflüssigkeit vorgesehen ist, welche aus der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) durch das Magnetventil (102) freigesetzt wird.

14. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (71) vorgesehen ist zum Erfassen, ob sich das Richtungsschaltventil (16) in der neutralen Stellung (N) befindet oder nicht, wobei die Steuereinheit (142, 152) verursacht, daß das Magnetventil (53) gemäß einem erfaßten Ausgang des Schalters (71) betätigt wird, wenn das Richtungsschaltventil (16) zurück zu der neutralen Stellung (N) bewegt wird und der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) von einem Ansteigen zu einem Fallen geschaltet wird.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel einen Erfassungszylinder (141) enthalten, der derart angeordnet ist, daß er den Ausleger (7) und den Körper (2C) der Arbeitsvorrichtung (2, 6) im Betrieb derart verwendet, daß die Versetzung des Auslegers (7) erfaßt wird, wobei die Steuereinheit (142) das Magnetventil (53) betätigt, wenn die Versetzung des Auslegers (7) einen vorbestimmten erfaßten Wert (P') überschreitet.

16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel einen Winkelsensor (151) enthalten, der an einem Drehachsabschnitt des Auslegers (7) derart angeordnet ist, daß er die Versetzung des Auslegers (7) erfaßt, wobei die Steuereinheit (152) das Magnetventil (53) betätigt, wenn die Winkelversetzung des Auslegers (7) einen vorbestimmten erfaßten Wert übersteigt.

17. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsmittel den Druck der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) in die Leitung (15A) freisetzen, die mit der stangenseitigen Hydraulikkammer (10A) verbunden ist.

18. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikschaltung einen Tank (14) zum Speichern der der Hydraulikschaltung zuzuführenden Arbeitsflüssigkeit enthält, wobei das Ventil (21, 53, 102) den Druck der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) in den Tank (14) freisetzt.

19. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikschaltung einen Druckspeicher (41) enthält, wobei das Ventil (21, 53, 102) den Druck in der bodenseitigen Hydrau1ikkammer (10B) in den Druckspeicher (41) freisetzt.

20. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (71, 81-83B, 93, 101) vorgesehen sind1zum Erfassen, ob das Richtungsschaltventil (16) in der neutralen Stellung (N) angeordnet ist oder nicht, wobei das Ventil (21, 53, 102) basierend auf einem erfaßten Ausgang von dem Schalter (71) den Druck der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) freisetzt, wenn das Richtungsschaltventil (16) zu der neutralen Stellung (N) zurückgeführt wird und sich der Druck in der bodenseitigen Hydraulikkammer (10B) von einem Ansteigen zu einem Fallen ändert.