EP0530530B1 - Tilt actuator for shovel - Google Patents
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- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
- E02F3/432—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude
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- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
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- F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
- F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
Definitions
- the invention relates to a tilt cylinder for the loading shovel of a shovel loader device on a work vehicle, the cylinder base of which is articulated by means of a bearing eye on the loading frame above a pivotable lifting frame and the piston rod of which is articulated by means of a bearing eye on a rocker arm mounted on the lifting frame such that the loading shovel indirectly connected to the rocker arm at constant cylinder extension length during pivoting movements of the lifting frame remains in an upwardly open tilt position, the cylinder having a piston rod extension guided in a sealed bore in the cylinder bottom, the diameter of which corresponds at least to that of the piston rod and the length of which corresponds at least to that of the maximum piston stroke.
- the rocker arm is connected to the rocker arm at one end of the rocker arm, which in this case is mounted on the lifting frame between its ends, and the loading shovel is connected to the other end by means of a handlebar. Since the rocker arm reverses the cylinder movements, the full piston cross-section is available for tipping in the loading shovel and its differential area for tipping out.
- This favorable use of the cylinder force is offset by the disadvantage that the loading shovel or fork is not automatically kept parallel when the lifting frame is pivoted, but the tilting cylinder has to be readjusted several times.
- each piston rod carries an extension of larger cross-section which is screwed there and which, sealed by the cylinder base, projects into an extension tube flanged to the cylinder and connected to the loading frame by means of a bearing eye.
- the object of the invention is to design a tilting cylinder of the type specified at the outset in a parallelogram kinematics by cost-effective measures such that it executes the dumping movement of the loading shovel at least as quickly as the dumping movement and the design changes used for this are particularly simple, safe assembly and maintenance of the cylinder allow and increase its strength against buckling stress.
- the greater dumping speed of the loading shovel achieved in simple series cylinders due to the piston rod extension and the connecting member benefits from rational work, for example when loading trucks waiting at an excavation part.
- the connecting rod protecting the piston rod extension against external influences is welded to the cylinder base or otherwise forms a uniform component with it, an expensive flange connection which increases the diameter and space requirement is avoided, the safety of which is essential in the case of alternating tensile and compressive forces occurring in cylinder operation would depend on the care taken in fastening the flange screws.
- the resilience of the cylinder to pressure or buckling stresses is also ensured in that the piston rod is guided on both sides of the piston in the cylinder head and in the cylinder base.
- the laterally open access in the connecting element is advantageous in several respects by allowing problem-free assembly and maintenance of the guide, seals and wiper rings in the cylinder base, which are subject to normal wear and tear. Furthermore, the piston rod extension is visible through the laterally open access, so that the vehicle driver can recognize the pivoting position of the loading shovel at any time based on their respective position. In addition, the piston rod extension assume the function of an otherwise additionally arranged measuring rod and can be used for the automatic adjustment of the loading shovel using sensing and control devices.
- the connecting element together with the bearing eye can have the shape of a tuning fork, the fork legs being made of flat or profiled steel, which are connected to the bearing eye and the cylinder base, and between the fork legs the receptacle for the piston rod extension contain.
- the connecting element can be designed as a simple firing, forged or cast part and permanently welded to the cylinder end - and possibly also form an integral, uniform component with the cylinder bottom. No special requirements are placed on the connection element with regard to surface processing, nor on its receiving space, which surrounds the piston rod extension with play.
- the receiving space of the connecting member which is open at least on one side, is expediently provided with a detachable cover.
- a detachable cover In the case of the tuning fork shape, for example, at least one cover plate can then be detached and enables access to the guide and seals in the cylinder base.
- the piston rod extension can have a different diameter from the piston rod, and in the case of a piston rod that is smaller in diameter, it is either turned off by a single component or connected to the extension, e.g. is screwed. By suitable dimensioning of the diameter, the dumping speed can be increased as desired compared to the dumping speed of the loading shovel.
- the piston rod extension forms a displacement measuring element for a switchable electrohydraulic control, by means of which the cylinder actuating movement (pivoting of the loading shovel) is stopped in one and / or the other direction at a certain point, in particular its Pick-up position with bucket bottom that generally runs parallel to the timetable (having the scraper edge) corresponds.
- Embodiments of the electro-hydraulic control for a tilt cylinder according to the invention form the subject of claims 8 to 11.
- a lifting frame 3 which can be pivoted in the vertical plane by means of a lifting cylinder 3a, has its bearing 9 on the loader frame 2.
- a tilting cylinder 4 is at its rear end a bearing 10 on the loader frame 2 and at its front end at 4a connected to a rocker arm 5, which is connected at 5a on the lifting frame 3 at its other end by means of a link 6 to the loading shovel 7.
- 1b shows the loading shovel 7, the shovel bottom 8 of which is located in parallel on or above the timetable. In this receiving position, the piston rod of the tilt cylinder 4 is partially extended, approximately to a central position.
- 1c shows the lifting frame 3 actuated by the lifting cylinder 3a in two different pivot positions, in which the loading shovel 7 is pivoted into its tipping position when the tilt cylinder 4 is extended. In a comparison it can be seen that when the loading shovel 7 is tilted open at the top according to FIG. 1a, the tilt cylinder 4 extends approximately parallel with respect to an imaginary connecting line between the bearing point 5a of the rocker arm 5 on the lifting frame 3 and the bearing 9 of the lifting frame 3.
- the tilting cylinder used for the shovel loader device is shown in detail in FIGS. 2a to 2c. It comprises a cylinder tube 41 with a cylinder head 42 and usual seals.
- the cylinder head 42 is detachably connected to the cylinder tube 41, a cylinder bottom 43 is welded into the other end of the cylinder tube 41, which is preferably an integral part of a connecting element 49 provided with a bearing eye 50.
- Seals 44 and wiper rings 45 for sealing an extended piston rod section 46a and possibly a guide (not shown) are arranged in the cylinder base 43.
- piston rod 46 On the piston rod 46, which can form a unitary component with the piston rod extension 46a passed through the cylinder base 43, a piston 47 with piston seals is attached approximately in the middle.
- the piston rod end protruding through the cylinder head 42 carries a screwed-on or welded-on bearing eye 48, depending on whether the piston 47 is fixed or detachably connected to the piston rod 46.
- the free end of the piston rod extension 46a can have a run-up slope 46b described in more detail in connection with FIG. 3.
- the piston rod 46 and its extension 46a can have the same or different diameters.
- the actual hydraulic cylinder which is delimited by the cylinder head 42 and the cylinder base 43, contains hydraulic connections 11 and 12 at the end.
- the connecting member 49 which extends the cylinder 4 on the side of its cylinder base 43 serves to support the cylinder or the introduction of force into the loader frame 2 and at the same time forms a protection for the piston rod extension 46a.
- the fork-like connecting member 49 contains, at a distance between its parallel legs 52, 53, a receptacle 51 which surrounds the piston rod extension 46a, which is completely retracted according to FIG. 2a, at a distance. 2a, 2b, the receptacle 51 is open at least on one side, so that it is possible to assemble or replace the seal 44 and the scraper ring 45 in the cylinder base when the piston rod is disassembled through the open access to the receptacle 51.
- the connecting member 49 integral with the bearing eye 50 can have as a flat part approximately the shape of a tuning fork, so that the receptacle 51 is open on both sides and is closed by removable cover plates to protect the piston rod extension 46a and its guides and seals.
- the connecting member 49 which is designed as a burnished, forged or cast part, can also have another shape, for example that of a tube or a bottle, which is cut open or flattened on at least one side and there forms the lateral opening of the receptacle 51.
- the machined cylinder base 43 forms a unit with the legs 52, 53 by welding or other connection.
- the half-extended position of the tilting cylinder in FIG. 2b corresponds approximately to that in FIG. 1b, where the loading shovel 7 takes up its receiving position with the shovel bottom 8 resting on the timetable.
- the fully extended position of the piston rod 46 corresponds to that of the tilt cylinder in Fig. 1c, where the loading shovel assumes its tipping position.
- the cover 14 can serve as a receptacle for an electric button 13 described below, which projects into the path of the piston rod extension 46.
- the screwable cover 14 is longitudinally adjustable in a limited area via the elongated holes 19 indicated in FIG. 2c.
- a spring-loaded electric switch 13 with a front feeler roller 16 bears against the run-up slope 46b of the piston rod extension 46a, from which two further intermediate positions are indicated.
- the electric button is with a switchable contact tongue 17 of a two-pole switch 18 connected so that in the central position shown it leaves an electromagnetic switching valve 15 controlled by the switch 18 or its electromagnets 30, 31 unactuated.
- This electrohydraulic control of the tilting cylinder serves for the automatic return of the bucket to the receiving position (FIG. 1b) and is activated by a switch 20.
- the switching valve 15 assumes its central blocking position determined by springs 32, 33. If the automatic bucket return is activated at the switch 20 after the loading bucket has been dumped (FIG.
- the button 13 assumes its lower end position.
- the piston rod 46 extends until the piston rod extension 46a reaches the position shown in solid lines in FIG. 3. -
- the lifting cylinder 3a is actuated independently of the tilting cylinder 4 via an arbitrarily controlled valve. As long as the switch 20 is not actuated, the tilt cylinder can be controlled via the valve 15 or via a valve connected in parallel with it.
- two contactless proximity switches 25, 26 are arranged in the electrohydraulic control for automatic blade return into the receiving position on the connecting member 49 or on one or two opposing covers 14, which cooperate with a control edge 27 of the piston rod extension 46.
- the proximity switch 25 containing an opening contact 28 is offset by a small length in the direction of the cylinder base 43 with respect to the proximity switch 26 containing a closing contact 29.
- the normally open closing contact 29 of the proximity switch 26 is closed, so that the electromagnet 31 is energized and the switching valve 15 counteracts the action of the centering springs 32, 33 pulls to the right, the port 12 of the cylinder 4 being supplied with pressure oil until the control edge 27 has moved away from the area of the switch 26, the contact 29 of which opens, so that the switching valve 15 reaches the centered blocking position shown.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kippzylinder für die Ladeschaufel einer Schaufelladereinrichtung an einem Arbeitsfahrzeug, dessen Zylinderboden mittels eines Lagerauges am Ladegestell oberhalb eines schwenkbaren Hubrahmens und dessen Kolbenstange mittels eines Lagerauges an einem am Hubrahmen gelagerten Kipphebel so angelenkt sind, daß die mit dem Kipphebel mittelbar verbundene Ladeschaufel bei konstanter Zylinderausfahrlänge während Schwenkbewegungen des Hubrahmens in einer nach oben offenen Kippstellung verbleibt, wobei der Zylinder eine in einer abgedichteten Bohrung des Zylinderbodens geführte Kolbenstangenverlängerung aufweist, deren Durchmesser mindestens demjenigen der Kolbenstange und deren Länge mindestens derjenigen des maximalen Kolbenhubes entspricht.The invention relates to a tilt cylinder for the loading shovel of a shovel loader device on a work vehicle, the cylinder base of which is articulated by means of a bearing eye on the loading frame above a pivotable lifting frame and the piston rod of which is articulated by means of a bearing eye on a rocker arm mounted on the lifting frame such that the loading shovel indirectly connected to the rocker arm at constant cylinder extension length during pivoting movements of the lifting frame remains in an upwardly open tilt position, the cylinder having a piston rod extension guided in a sealed bore in the cylinder bottom, the diameter of which corresponds at least to that of the piston rod and the length of which corresponds at least to that of the maximum piston stroke.
Aus FR-A-2 050 169 ist bekannt, die Kippbewegungen einer Ladeschaufel mittels einer Parallelogrammkinematik zu steuern, in welcher der Kippzylinder, der Hubrahmen, das die Gelenkstellen dafür aufweisende Ladegestell und ein am Hubrahmen beweglicher Kipphebel bei mindestens einer Zylinderausfahrlänge ein Parallelogramm bilden. Der über einen Lenker mit der Ladeschaufel verbundene Kipphebel dient zur Vergrößerung des Kippwinkels der Ladeschaufel. Durch geeignete Bemessung des Parallelogramms verbleibt die Ladeschaufel über den gesamten Schwenkbereich des Hubrahmens in ihrer nach oben offenen Stellung. Auch bei Ersatz der Ladeschaufel durch eine Staplervorrichtung verbleibt das auf der Staplergabel ruhende Ladegut während der Schwenkbewegungen des Hubrahmens etwa parallel zu seiner Aufnahmestellung. Diese Parallelogrammkinematik ist insoweit unbefriedigend, als zum Aufwärts- oder Einkippen der Ladeschaufel z.B. beim Herausbrechen von aufzunehmenden Ladegut der Hydraulikdruck nur auf die Differenzfläche des Zylinderkolbens wirkt und außerdem die Auskippbewegung langsamer als die Einkippbewegung vor sich geht, weil zum Auskippen der gefüllten Ladeschaufel der Ölstrom den vollen Kolbenquerschnitt beaufschlagen muß.From FR-A-2 050 169 it is known to control the tilting movements of a loading shovel by means of parallelogram kinematics, in which the tilting cylinder, the lifting frame, the loading frame having the articulation points therefor and a rocking lever movable on the lifting frame form a parallelogram with at least one cylinder extension length. The rocker arm connected to the loading shovel via a handlebar serves to increase the tilt angle of the Loading shovel. By suitably dimensioning the parallelogram, the loading shovel remains in its open position over the entire swivel range of the lifting frame. Even when the loading shovel is replaced by a stacker device, the cargo resting on the stacker fork remains approximately parallel to its receiving position during the pivoting movements of the lifting frame. This parallelogram kinematics is unsatisfactory insofar as the hydraulic pressure only acts on the differential area of the cylinder piston for tipping up or tipping in the loading shovel, for example when the load to be picked up is broken out, and the tipping movement is also slower than the tipping movement because the oil flow causes the filled loading shovel to tip out full piston cross section must act.
Im Unterschied dazu ist bei einer sogenannten "Z"-Kinematik an einem Ende des in diesem Fall zwischen seinen Enden auf dem Hubrahmen gelagerten Kipphebels der Kippzylinder und am anderen Ende mittels eines Lenkers die Ladeschaufel angeschlossen. Da der Kipphebel die Zylinderbewegungen umkehrt, steht zum Einkippen der Ladeschaufel der volle Kolbenquerschnitt und zum Auskippen seine Differenzfläche zur Verfügung. Dieser günstigen Ausnutzung der Zylinderkraft steht der Nachteil gegenüber, daß die Ladeschaufel oder Staplergabel bei Schwenkbewegungen des Hubrahmens nicht selbsttätig parallel gehalten wird, sondern dazu der Kippzylinder mehrmals nachgesteuert werden muß.In contrast to this, in a so-called “Z” kinematics, the rocker arm is connected to the rocker arm at one end of the rocker arm, which in this case is mounted on the lifting frame between its ends, and the loading shovel is connected to the other end by means of a handlebar. Since the rocker arm reverses the cylinder movements, the full piston cross-section is available for tipping in the loading shovel and its differential area for tipping out. This favorable use of the cylinder force is offset by the disadvantage that the loading shovel or fork is not automatically kept parallel when the lifting frame is pivoted, but the tilting cylinder has to be readjusted several times.
Aus der US-A-3 308 976 ist eine Schaufelladereinrichtung bekannt, deren am Hubrahmen gelagerte Ladeschaufel ohne Kipphebel direkt von zwei gleichen parallelen Kippzylindern verstellt wird, deren freie Kolbenstangenenden mittels Lageraugen an die Ladeschaufel angeschlossen sind. Jede Kolbenstange trägt an ihrem sich durch den Kolben erstreckenden Ende eine dort aufgeschraubte Verlängerung von größerem Querschnitt, die abgedichtet durch den Zylinderboden in ein an den Zylinder angeflanschtes und mittels eines Lagerauges am Ladegestell angeschlossenes Verlängerungsrohr hineinragt. Durch diese Maßnahmen soll erreicht werden, daß über die Kippzylinder die Einkippbewegung der Ladeschaufel mit größerer Kraft und geringerer Geschwindigkeit und die Auskippbewegung der Ladeschaufel mit geringerer Kraft und größerer Geschwindigkeit vollzogen wird.From US-A-3 308 976 a shovel loader device is known, the loading shovel of which is mounted on the lifting frame without a rocker arm is directly adjusted by two identical parallel tilt cylinders, the free piston rod ends of which are connected to the loading shovel by means of bearing eyes. At its end extending through the piston, each piston rod carries an extension of larger cross-section which is screwed there and which, sealed by the cylinder base, projects into an extension tube flanged to the cylinder and connected to the loading frame by means of a bearing eye. These measures are intended to ensure that the tipping-in movement of the loading shovel is carried out with greater force and lower speed and the tipping-out movement of the loading shovel is carried out with less force and higher speed via the tilting cylinders.
Aufgabe der Erfindung ist, einen in einer Parallelogrammkinematik angewendeten Kippzylinder der eingangs angegebenen Art durch kostengünstige Maßnahmen dahingehend auszugestalten, daß er die Auskippbewegung der Ladeschaufel mindestens gleich schnell wie die Einkippbewegung ausführt und die dazu angewendeten konstruktiven Änderungen eine besonders einfache, sichere Montage und Wartung des Zylinders ermöglichen und seine Festigkeit gegenüber Knickbeanspruchung erhöhen.The object of the invention is to design a tilting cylinder of the type specified at the outset in a parallelogram kinematics by cost-effective measures such that it executes the dumping movement of the loading shovel at least as quickly as the dumping movement and the design changes used for this are particularly simple, safe assembly and maintenance of the cylinder allow and increase its strength against buckling stress.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
- daß das Lagerauge des Zylinders und der Zylinderboden durch ein sich über die größte Ausfahrlänge der Kolbenstangenverlängerung erstreckendes und gegenüber den Zylinderkräften zug- und druckfestes Anschlußglied integral miteinander verbunden sind,
- und daß ein im Anschlußglied zentrischer Aufnahmeraum für die Kolbenstangenverlängerung vorgesehen ist, der einen seitlich offenen Zugang zur Montage bzw. Austausch der Kolbenstangendichtungen im Zylinderboden enthält.
- that the bearing eye of the cylinder and the cylinder base are integrally connected to one another by a connecting member which extends over the greatest extension length of the piston rod extension and is tensile and pressure-resistant with respect to the cylinder forces,
- and that a central space in the connector for the Piston rod extension is provided, which contains a laterally open access for mounting or replacing the piston rod seals in the cylinder base.
Bei der vorgeschlagenen Bauform kommt die bei einfachen Serienzylindern aufgrund der Kolbenstangenverlängerung und des Anschlußgliedes erreichte größere Auskippgeschwindigkeit der Ladeschaufel einem rationellen Arbeitseinsatz zugute, beispielsweise beim Beladen von an einer Aushubsteile wartenden Lastkraftwagen. Da das die Kolbenstangenverlängerung gegen äußere Einwirkungen schützende Anschlußglied mit dem Zylinderboden verschweißt ist oder mit diesem auf andere Art ein einheitliches Bauteil bildet, wird eine den Durchmesser und Raumbedarf vergrößernde, teure Flanschverbindung vermieden, deren Sicherheit bei den im Zylinderbetrieb wechselnd auftretenden Zug- und Druckkräften wesentlich von der Sorgfalt der Befestigung der Flanschschrauben abhängig wäre. Die Belastbarkeit des Zylinders gegenüber Druck- oder Knickbeanspruchungen ist zudem dadurch gewährleistet, daß die Kolbenstange beiderseits des Kolbens im Zylinderkopf und im Zylinderboden geführt ist. - Der seitlich offene Zugang im Anschlußglied ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft, indem er eine problemfreie Montage und Wartung der dem normalen Verschleiß unterliegenden Führung, Dichtungen und Abstreifringe im Zylinderboden ermöglicht. Ferner ist durch den seitlich offenen Zugang die Kolbenstangenverlängerung sichtbar, so daß der Fahrzeugführer anhand ihrer jeweiligen Stellung jederzeit die Schwenkposition der Ladeschaufel erkennen kann. Darüberhinaus kann die Kolbenstangenverlängerung die Funktion eines sonst zusätzlich angeordneten Wegmeßgestänges übernehmen und unter Verwendung von Abfühl- und Steuereinrichtungen zur automatischen Verstellung der Ladeschaufel ausgenutzt werden.In the case of the proposed design, the greater dumping speed of the loading shovel achieved in simple series cylinders due to the piston rod extension and the connecting member benefits from rational work, for example when loading trucks waiting at an excavation part. Since the connecting rod protecting the piston rod extension against external influences is welded to the cylinder base or otherwise forms a uniform component with it, an expensive flange connection which increases the diameter and space requirement is avoided, the safety of which is essential in the case of alternating tensile and compressive forces occurring in cylinder operation would depend on the care taken in fastening the flange screws. The resilience of the cylinder to pressure or buckling stresses is also ensured in that the piston rod is guided on both sides of the piston in the cylinder head and in the cylinder base. - The laterally open access in the connecting element is advantageous in several respects by allowing problem-free assembly and maintenance of the guide, seals and wiper rings in the cylinder base, which are subject to normal wear and tear. Furthermore, the piston rod extension is visible through the laterally open access, so that the vehicle driver can recognize the pivoting position of the loading shovel at any time based on their respective position. In addition, the piston rod extension assume the function of an otherwise additionally arranged measuring rod and can be used for the automatic adjustment of the loading shovel using sensing and control devices.
Bei einer Ausführungsform kann das Anschlußglied zusammen mit dem Lagerauge die Form einer Stimmgabel haben, wobei die Gabelschenkel aus Flach- oder Profilstahl bestehen, die mit dem Lagerauge und dem Zylinderboden verbunden sind und zwischen den Gabelschenkeln die Aufnahme für die Kolbenstangenverlängerung enthalten. Bei einer anderen Bauform kann das Anschlußglied als einfaches Brenn-, Schmiede- oder Gußteil ausgeführt und mit dem Zylinderende bleibend verschweißt sein - und eventuell auch mit dem Zylinderboden ein integrales einheitliches Bauteil bilden. An das Anschlußglied werden keine besonderen Anforderungen hinsichtlich einer Oberflächenbearbeitung gestellt, auch nicht an seinen Aufnahmeraum, der die Kolbenstangenverlängerung mit Spiel umgibt.In one embodiment, the connecting element together with the bearing eye can have the shape of a tuning fork, the fork legs being made of flat or profiled steel, which are connected to the bearing eye and the cylinder base, and between the fork legs the receptacle for the piston rod extension contain. In another design, the connecting element can be designed as a simple firing, forged or cast part and permanently welded to the cylinder end - and possibly also form an integral, uniform component with the cylinder bottom. No special requirements are placed on the connection element with regard to surface processing, nor on its receiving space, which surrounds the piston rod extension with play.
Zweckmäßig ist der mindestens auf einer Seite offene Aufnahmeraum des Anschlußgliedes mit einer lösbaren Abdeckung versehen. Beispielsweise im Fall der Stimmgabelform ist dann wenigstens eine Abdeckplatte lösbar und ermöglicht den Zugang zu Führung und Dichtungen im Zylinderboden.The receiving space of the connecting member, which is open at least on one side, is expediently provided with a detachable cover. In the case of the tuning fork shape, for example, at least one cover plate can then be detached and enables access to the guide and seals in the cylinder base.
Die Kolbenstangenverlängerung kann einen von der Kolbenstange unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, wobei im Fall einer im Durchmesser kleineren Kolbenstange diese entweder von einem einheitlichen Bauteil abgedreht oder mit der Verlängerung verbunden, z.B. vergeschraubt ist. Durch geeignete Bemessung der Durchmesser läßt sich die Auskippgeschwindigkeit gegenüber der Einkippgeschwindigkeit der Ladeschaufel beliebig erhöhen.The piston rod extension can have a different diameter from the piston rod, and in the case of a piston rod that is smaller in diameter, it is either turned off by a single component or connected to the extension, e.g. is screwed. By suitable dimensioning of the diameter, the dumping speed can be increased as desired compared to the dumping speed of the loading shovel.
Gemäß einer Variante bildet die Kolbenstangenverlängerung ein Wegmessglied für eine zuschaltbare elektrohydraulische Steuerung, durch welche die Zylinderstellbewegung (Schwenkung der Ladeschaufel) in der einen und/oder der anderen Richtung an einer bestimmten Stelle angehalten wird, die insbesondere ihrer Aufnahmestellung mit zum Fahrplanum im allgemeinen parallel verlaufendem (die Schürfkante aufweisenden) Schaufelboden entspricht. Hiermit erhält der Fahrzeugführer die Möglichkeit, die elektrohydraulische Steuerung immer dann einzuschalten, wenn die Ladeschaufel von einer beliebigen Auskippstellung oder auch von einer nach oben eingekippten Stellung automatisch auf schnellstem Weg wieder in die regelmäßig wieder aufzusuchende Aufnahmestellung verschwenkt werden soll. - Ausführungsformen der elektrohydraulischen Steuerung für einen Kippzylinder nach der Erfindung bilden Gegenstände der Ansprüche 8 bis 11.According to a variant, the piston rod extension forms a displacement measuring element for a switchable electrohydraulic control, by means of which the cylinder actuating movement (pivoting of the loading shovel) is stopped in one and / or the other direction at a certain point, in particular its Pick-up position with bucket bottom that generally runs parallel to the timetable (having the scraper edge) corresponds. This gives the driver the opportunity to switch on the electrohydraulic control whenever the loading shovel is to be swiveled automatically from any dumping position or from an upward tilted position as quickly as possible into the receiving position that is to be visited again regularly. - Embodiments of the electro-hydraulic control for a tilt cylinder according to the invention form the subject of
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen, jeweils schematisch,
- Fig. 1a
- einen Schaufellader mit erfindungsgemäßem Kippzylinder bei eingekippter Ladeschaufel,
- Fig. 1b
- den Schaufellader nach Fig. 1a mit in Aufnahmestellung auf dem Fahrplanum verschwenkter Ladeschaufel,
- Fig. 1c
- eine Ladeschaufel in Auskippstellung bei in verschiedenen Höhen verschwenktem Hubrahmen,
- Fig. 2a
- einen teilweise geschnittenen Kippzylinder nach der Erfindung mit eingefahrener Kolbenstange,
- Fig. 2b
- den Kippzylinder nach Fig. 2a mit in eine Mittelstellung ausgefahrener Kolbenstange, die der Aufnahmestellung der Ladeschaufel in Fig. 1b entspricht,
- Fig. 2c
- den Kippzylinder mit voll ausgefahrener Kolbenstange entsprechend einer Auskippstellung der Ladeschaufel, wobei der seitliche Zugang im Anschlußglied durch eine Abdeckplatte verschlossen ist,
- Fig. 3
- ein elektrohydraulisches Schaltbild der automatischen Steuerung eines Kippzylinders unter Verwendung eines Elektrotasters und
- Fig. 4
- eine durch Näherungsschalter abgeänderte elektrohydraulische Steuerung für einen Kippzylinder.
- Fig. 1a
- a shovel loader with a tipping cylinder according to the invention with the loading shovel tipped in,
- Fig. 1b
- 1a with the loading shovel pivoted in the receiving position on the timetable,
- Fig. 1c
- a loading shovel in the tilted position with the lifting frame pivoted at different heights,
- Fig. 2a
- a partially cut tilt cylinder according to the invention with the piston rod retracted,
- Fig. 2b
- 2a with the piston rod extended into a central position, which corresponds to the receiving position of the loading shovel in FIG. 1b,
- Fig. 2c
- the tilt cylinder with the piston rod fully extended in accordance with a tilting position of the loading shovel, the lateral access in the connecting member being closed by a cover plate,
- Fig. 3
- an electro-hydraulic circuit diagram of the automatic control of a tilt cylinder using an electric button and
- Fig. 4
- an electro-hydraulic control for a tilt cylinder modified by proximity switches.
Entsprechend Fig. 1a bis 1c befindet sich auf dem Vorderwagen eines Schaufelladers 1 ein Ladergestell 2. Ein Hubrahmen 3, der mittels eines Hubzylinders 3a in vertikaler Ebene verschwenkbar ist, hat am Ladergestell 2 sein Lager 9. Ein Kippzylinder 4 ist mit seinem rückwärtigen Ende an ein Lager 10 am Ladergestell 2 und an seinem vorderen Ende bei 4a an einen Kipphebel 5 angeschlossen, der bei 5a am Hubrahmen 3 gelagert an seinem anderen Ende mittels eines Lenkers 6 an die Ladeschaufel 7 angeschlossen ist.1a to 1c, there is a
Fig. 1b zeigt die Ladeschaufel 7, deren Schaufelboden 8 sich parallel auf oder über dem Fahrplanum befindet. In dieser Aufnahmestellung ist die Kolbenstange des Kippzylinders 4 teilweise, etwa bis in eine Mittelstellung, ausgefahren. Fig. 1c zeigt den vom Hubzylinder 3a betätigten Hubrahmen 3 in zwei verschiedenen Schwenkstellungen, in denen die Ladeschaufel 7 bei ausgefahrenem Kippzylinder 4 in ihre Auskippstellung verschwenkt ist. Bei einem Vergleich erkennt man, daß bei eingekippter, oben offener Ladeschaufel 7 gemäß Fig. 1a der Kippzylinder 4 sich bezüglich einer gedachten Verbindungslinie zwischen der Lagerstelle 5a des Kipphebels 5 am Hubrahmen 3 und dem Lager 9 des Hubrahmens 3 etwa parallel erstreckt. Gleichzeitig verlaufen gedachte Verbindungslinien zwischen den Lagerstellen 9 und 10 und den Lagerstellen 4a und 5a im wesentlichen parallel zueinander, so daß aufgrund der vorbeschriebenen Parallelogrammbeziehung der eingekippte Zustand der Ladeschaufel 7 über den gesamten Schwenkbereich des Hubrahmens 3 aufrechterhalten wird. In den Schaufelstellungen nach Fig. 1b oder 1c ist diese Parallelogrammbeziehung nicht vorhanden, da in Fig. 1b die Richtung des Kippzylinders 4 von der Richtung des Hubrahmens abweicht oder gemäß Fig. 1c die Verbindungslinie 4a-5a eine andere Richtung als die Verbindungslinie 9-10 am Ladergestell 2 aufweist.1b shows the
Der für die Schaufelladereinrichtung angewendete Kippzylinder ist im einzelnen in Fig. 2a bis 2c dargestellt. Er umfaßt ein Zylinderrohr 41 mit einem Zylinderkopf 42 und üblichen Dichtungen. Der Zylinderkopf 42 ist mit dem Zylinderrohr 41 demontierbar verbunden in das anderen Ende des Zylinderrohres 41 ist ein Zylinderboden 43 eingeschweißt, der vorzugsweise fester Bestandteil eines mit einem Lagerauge 50 versehenen Anschlußgliedes 49 ist. Im Zylinderboden 43 sind Dichtungen 44 und Abstreifringe 45 zur Abdichtung eines verlängerten Kolbenstangenabschnittes 46a und eventuell eine nicht gezeigte Führung angeordnet.The tilting cylinder used for the shovel loader device is shown in detail in FIGS. 2a to 2c. It comprises a
An der Kolbenstange 46, die mit der durch den Zylinderboden 43 hindurchgeführten Kolbenstangenverlängerung 46a ein einheitliches Bauteil bilden kann, ist etwa in der Mitte ein Kolben 47 mit Kolbendichtungen angebracht. Das durch den Zylinderkopf 42 ragende Kolbenstangenende trägt ein aufgeschraubtes oder angeschweißtes Lagerauge 48, je nach dem, ob der Kolben 47 fest oder demontierbar mit der Kolbenstange 46 verbunden ist. Das freie Ende der Kolbenstangenverlängerung 46a kann eine im Zusammenhang mit Fig. 3 näher beschriebene Anlaufschräge 46b aufweisen. Die Kolbenstange 46 und ihre Verlängerung 46a können gleiche oder unterschiedliche Durchmesser haben. Der eigentliche Hydraulikzylinder, der durch den Zylinderkopf 42 und den Zylinderboden 43 begrenzt ist, enthält endseitige Hydraulikanschlüsse 11 und 12.On the
Das den Zylinder 4 an der Seite seines Zylinderbodens 43 verlängernde Anschlußglied 49 dient der Abstützung des Zylinders bzw. der Krafteinleitung in das Ladergestell 2 und bildet gleichzeitig einen Schutz für die Kolbenstangenverlängerung 46a. Zu diesem Zweck enthält das gabelartige Anschlußglied 49 im Abstand zwischen seinen parallelen Schenkeln 52, 53 eine Aufnahme 51, welche die gemäß Fig. 2a vollständig eingefahrene Kolbenstangenverlängerung 46a mit Abstand umgibt. Entsprechend Fig. 2a, 2b ist die Aufnahme 51 wenigstens auf einer Seite offen, so daß es möglich ist, bei demontierter Kolbenstange durch den offenen Zugang zur Aufnahme 51 die Dichtung 44 und den Abstreifring 45 im Zylinderboden zu montieren oder auszuwechseln. Das mit dem Lagerauge 50 integrale Anschlußglied 49 kann als Flachteil etwa die Form einer Stimmgabel haben, so daß die Aufnahme 51 nach beiden Seiten offen ist und durch lösbare Abdeckplatten zum Schutz der Kolbenstangenverlängerung 46a und deren Führungen und Dichtungen verschlossen wird. Das als Brenn-, Schmiede- oder Gußteil ausgeführte Anschlußglied 49 kann auch eine andere Form, z.B. die eines Rohres oder einer Flasche haben, die mindestens auf einer Seite aufgeschnitten bzw. abgeflacht ist und dort die seitliche Öffnung der Aufnahme 51 bildet. Vorzugsweise bildet, wie gezeigt, der bearbeitete Zylinderboden 43 mit den Schenkeln 52, 53 durch Schweißung oder andere Verbindung eine Einheit.The connecting
Die halb ausgefahrene Stellung des Kippzylinders in Fig. 2b enspricht etwa der in Fig. 1b, wo die Ladeschaufel 7 mit auf dem Fahrplanum aufliegenden Schaufelboden 8 ihre Aufnahmestellung einnimmt. In Fig. 2c entspricht die ganz ausgefahrene Stellung der Kolbenstange 46 derjenigen des Kippzylinders in Fig. 1c, wo die Ladeschaufel ihre Auskippstellung einnimmt. Die Abdeckung 14 kann als Aufnahme für einen weiter unten beschriebenen Elektrotaster 13 dienen, der in den Weg der Kolbenstangenverlängerung 46 hineinragt. Die verschraubbare Abdeckung 14 ist über die in Fig. 2c angedeuteten Langlöcher 19 in einem begrenzten Bereich längs-justierbar.The half-extended position of the tilting cylinder in FIG. 2b corresponds approximately to that in FIG. 1b, where the
Entsprechend Fig. 3 liegt ein federbelasteter Elektrotaster 13 mit einer vorderen Tastrolle 16 an der Anlaufschräge 46b der Kolbenstangenverlängerung 46a an, von der zwei weitere Zwischenstellungen angedeutet sind. Der Elektrotaster ist mit einer umschaltbaren Kontaktzunge 17 eines zweipoligen Schalters 18 so verbunden, daß er in der gezeigten Mittellage ein vom Schalter 18 gesteuertes elektromagnetisches Schaltventil 15 bzw. dessen Elektromagnete 30, 31 unbetätigt läßt. Diese elektrohydraulische Steuerung des Kippzylinders dient der selbsttätigen Schaufelrückführung in die Aufnahmestellung (Fig. 1b) und wird durch einen Schalter 20 aktiviert. Bei unterbrochener Stromzufuhr nimmt das Schaltventil 15 seine durch Federn 32, 33 bestimmte mittlere Sperrstellung ein. Wird am Schalter 20 die automatische Schaufelrückführung aktiviert, nachdem die Ladeschaufel ausgekippt (Fig. 1c, 2c) worden ist, nimmt der Taster 13 seine untere Endlage ein. Dadurch wird der Kontakt 21/22 geschlossen, der Magnet 30 erregt und das Schaltventil 15 in Fig. 3 nach links bewegt, so daß der Zylinderanschluß 11 mit Drucköl versorgt und die Kolbenstange 46 solange eingefahren wird, bis die Kolbenstangenverlängerung 46a die in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien gezeigte Position (= Zylinderzustand in Fig. 1b und 2b) erreicht, den Stromkreis unterbricht und den Kippzylinder 4 blockiert.According to FIG. 3, a spring-loaded
Bei voll eingefahrenem Kippzylinder entsprechend Fig. 1a schließt nach Betätigung des Schalters 20 der auf dem Umfang der Kolbenstangenverlängerung 46a aufliegende Elektrotaster 13 den Kontakt 21/23 und erregt den Elektromagnet 31, der am Ventil 15 die Druckölzufuhr auf den Anschluß 12 des Kippzylinders 4 umschaltet.With the tilting cylinder fully retracted in accordance with FIG.
Dadurch fährt dessen Kolbenstange 46 solange aus, bis die Kolbenstangenverlängerung 46a die in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien gezeigte Position erreicht. - Der Hubzylinder 3a wird unabhängig vom Kippzylinder 4 über ein beliebig gesteuertes Ventil betätigt. Der Kippzylinder kann, solange der Schalter 20 nicht betätigt ist, über das Ventil 15 oder über ein dazu parallel geschaltetes Ventil gesteuert werden.As a result, the
Entsprechend Fig. 4 sind bei der elektrohydraulischen Steuerung zur automatischen Schaufelrückführung in die Aufnahmestellung am Anschlußglied 49 oder an einer oder zwei gegenüberliegenden Abdeckungen 14 zwei berührungslose Näherungsschalter 25, 26 angeordnet, die mit einer Steuerkante 27 der Kolbenstangenverlängerung 46 zusammenwirken. Der einen Öffnungskontakt 28 enthaltende Näherungsschalter 25 ist bezüglich des einen Schließkontakt 29 enthaltenden Näherungsschalters 26 in Richtung des Zylinderbodens 43 um eine geringe Länge versetzt. Um die Schaufel entweder von der eingekippten Stellung gemäß Fig. 1a oder von der ausgekippten Stellung gemäß Fig. 1c automatisch in die Aufnahmestellung gemäß Fig. 1b zu überführen, wird die Steuerung durch Betätigung des Schalters 20 aktiviert.4, two contactless proximity switches 25, 26 are arranged in the electrohydraulic control for automatic blade return into the receiving position on the connecting
Befindet sich die Steuerkante 27 in der in Fig. 4 links angedeuteten Position, so wird der Elektromagnet 30 über den normalerweise geschlossenen Öffnungskontakt 28 des Schalters 25 erregt. Magnet 30 zieht das Schaltventil 15 entgegen der Wirkung seiner Zentrierfedern 32, 33 nach links, so daß der Anschluß 11 des Zylinders 4 solange mit Drucköl beaufschlagt wird, bis die Steuerkante 27 in der mit ausgezogenen Linien gezeigten Position (= Zylinderzustand Fig. 1b und 2b) am Schalter 25 durch den Öffnungskontakt 28 die Stromzufuhr unterbricht. - Bei der automatischen Rückführung der Kolbenstangenverlängerung 46a aus einer in Fig. 4 rechts angedeuteten Position ist der normalerweise offene Schließkontakt 29 des Näherungsschalters 26 geschlossen, so daß der Elektromagnet 31 erregt wird und das Schaltventil 15 entgegen der Wirkung der Zentrier-Federn 32, 33 nach rechts zieht, wobei dem Anschluß 12 des Zylinders 4 solange Drucköl zugeführt wird, bis die Steuerkante 27 sich aus dem Bereich des Schalters 26 entfernt hat, dessen Kontakt 29 öffnet, so daß das Schaltventil 15 in die gezeigte zentrierte Sperrstellung gelangt.If the
Claims (11)
- A scoop-and-dump jack for the loader shovel (7) of a shovel loader on a construction vehicle of which the jack's cylinder-bottom (43) hinges by a bearing eye (50) on the loader chassis (2) above a pivotable operational truss (3) and of which the piston rod (43) hinges by means of a bearing eye (48) on a rocker lever (5) resting in the operational truss, in such manner that the loader shovel (7) indirectly linked to the scoop-and-dump jack remains in an upwardly open pivoted position during the pivoting movements of the operational truss (3) while the extended length of the jack remains constant, whereby the jack (4) comprises a piston-rod extension (46a) guided inside a sealed borehole of the jack cylinder-bottom (43), the diameter of said extension corresponding at least to that of the piston rod (46) and of which the length corresponds at least to that of the maximum piston stroke,
characterized in that,- the jack bearing-eye (50) and the jack cylinder-bottom (43) are integrally connected by a connection member (49) extending across most of the length of advance of the piston-rod extension (46a) and tensionally and compressively resistant to the jack forces,- and a central receiving space (51) for the piston-rod extension (46a) being present in the connection member (49), which comprises a laterally open access for assembly or exchange of the piston-rod seals (44, 45) in the jack cylinder- bottom. - Scoop-and-dump jack as defined in claim 1, characterized in that the connection member (49) together with two of its parallel legs (52, 53) starting from its bearing eye (50) is shaped like a tuning fork and in that the receiving space (51) for the piston-rod extension (46a) is in the form of the gap between the legs of which the ends are welded to the jack clyinder-bottom (43).
- Scoop-and-dump jack as defined in claim 1 or 2, characterized in that the connection member (49) with the bearing is an integral roasted, forged or cast part.
- Scoop-and-dump jack as defined in one of the claims 1-3, characterized in that the receiving space (51) of the connection member (49) and open at least on one side between the jack cylinder-bottom (43) and the bearing eye (50) comprises a detachable cover (14).
- Scoop-and-dump jack as defined in one of the preceding claims, characterized in that the piston-rod extension (46a) evinces a larger diameter than the piston rod (46).
- Scoop-and-dump jack as defined in one of the preceding claims, characterized in that the connection member (49) is welded by its integral cylinder bottom (43) to the jack case (41).
- Scoop-and-dump jack as defined in one of the preceding claims, characterized in that the piston-rod extension (46a) forms a position sensor for an electrohydraulic control and initiates jack displacement for the loader-shovel's scooping and/or dumping motion and stops at a specific position preferably corresponding to the shovel scooping position with the shovel base (8) parallel to the plane of travel.
- Scoop-and-dump jack as defined in claim 7, characterized in that an electric sensor (13) of the connection member (49) projects at a predetermined location into the path of the piston-rod extension (46a), the fee end of said extension comprising a ride bevel (46b) holding the electric sensor in a central position and in that the electric sensor is so connected to a contact blade (17) of a two-pole switch (18) that it remains OFF in its center position but when in its two end positions will drive the scoop-and-dump jack (4) by means of an electric switching valve (15) into displacement in either of the mutually opposite directions.
- Scoop-and-dump jack as defined in claim 7, characterized in that one or more contactless proximity switches (25, 26) to reverse, as a function of displacement, a switching valve (15) controlling the scoop-and-dump jack are associated to the extended piston-rod segment (46a) along its displacement path in the connection member (49).
- Scoop-and-dump jack as defined in claim 9, characterized in that a control edge (27) of the piston-rod extension (46a) at the connection member (49) cooperates with a proximity switch (25) containing an opening contact (28) to control one of the two electromagnets of the switching valve (15) and further with a proximity switch (26) containing a closing contact (29) to control the other electromagnet, the proximity switches being slightly mutually offset in the direction of displacement of the control edge.
- Scoop-and-dump jack as defined in claim 7, characterized in that the position switches of the electro-hydraulic circuit are mounted on the cover means (14) of the connection member (49), the cover means being affixed in adjustable manner through longitudinally elongated slots (19).
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