EP2266913B1

EP2266913B1 - Horizontal mittels Hydraulik verstell-, verriegel- und verspannbares Lastaufnahmemittel

Info

Publication number: EP2266913B1
Application number: EP10006613A
Authority: EP
Inventors: Conrad MÜLLER; Armin Kluth
Original assignee: Noell Mobile Systems GmbH
Current assignee: Noell Mobile Systems GmbH
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: DE102009030812A1; ATE547374T1; DE102009030812B4; US20100329810A1; EP2266913A1; CN101934972B; NZ586181A; CN101934972A; AU2010202468A1; US8079792B2

Description

Die Erfindung betrifft ein horizontal mittels Hydraulik verspannbares Lastaufnahmemittel entsprechend den Merkmalen des ersten Patentanspruches.
Das horizontal mittels Hydraulik verstell-, verriegel- und verspannbare Lastaufnahmemittel ist überall dort einsetzbar, wo Spreader vorhanden und diese verstellt und verriegelt werden müssen. Das Einsatzgebiet ist aber nicht auf diese Lastaufnahmemittel begrenzt, sondern sollte überall dort möglich sein, wo hydraulische Arbeitsglieder oder Lastaufnahmemittel verstellt, verriegelt und verspannt werden müssen.
Frachtcontainer werden mit speziellen Lastaufnahmemitteln, den sogenannten Spreadern, umgeschlagen.
Da es verschiedene, gerasterte Längen dieser Frachtcontainer gibt, ist es notwendig, dass das Lastaufnahmemittel sich dieser geänderten Länge anpassen kann.
Üblicherweise geschieht dies heute in so genannten Teleskopspreadern, welche so gebaut sind, dass der Spreader den Abstand seiner Lastaufnahmepunkte - den Drehverschlüssen - in den Rasterlängen der Container ändern kann.
Dies wird dadurch erreicht, dass zwei gegenläufig in Containerlängsachse angeordnete Ausschubbalken in einem am Tragmittel hängenden Grundrahmen horizontal verschiebbar laufen und formschlüssig in einer Stellung entsprechend der Containerlänge im Grundrahmen verriegelt werden.
Dazu wird jeder Ausschubbalken durch einen Hydraulikzylinder horizontal verschoben und in Stellung gebracht. Dies geschieht dadurch, dass einer der Arbeitsräume - je nach gewünschter Bewegungsrichtung - mit Öldruck beaufschlagt und bei Erreichen der gewünschten Teleskopstellung drucklos geschaltet wird.
Die obengenannte Verriegelung besteht je Ausschubbalken aus einem senkrecht zur Containerlängsachse angeordneten hydraulisch betätigten und mit einer Feder vorgespannten Bolzen, welcher im drucklosen Zustand in ein Schloß am Ausschubbalken einfällt und so Die Ausschubeinrichtung in der gewünschten Stellung verriegelt.
Üblicherweise wird mit Hilfe des Hydraulikzylinders im druckbeaufschlagten Zustand der Bolzen aus dem Schloß herausgezogen. Somit ist der Ausschubbalken für die Horizontalbewegung freigegeben.
Durch den Torschluß ist das System als sehr starr anzusehen; im Falle von Kollisionen des Ausschubbalkens mit stehenden Containern oder anderen Hindernissen auf der Umschlaganlage wirken große Kräfte auf den Ausschubbalken, welche zu einer Zerstörung der Verriegelung führen können.
Auch bewirkt das unvermeidliche Spiel im Schloß bei horizontalen Bewegungen der Arbeitsmaschine Beschleunigungs- und Bremskräfte und Schläge auf den Spreader und auf die Lastaufhängung, was insbesondere bei einer Lastführung, wie zum Beispiel in Portalstaplern üblich, zu einer starken Beanspruchung aller beteiligten Baugruppen führt. Letztendlich verlangt die Verriegelung als eigenständige Baugruppe auch nach einer eigenen Ansteuerung, was, außer den direkten Kosten für die Baugruppe, indirekte Kosten zur Folge hat.
DE 29 40 117 A1 beschreibt eine Spreader beschreibt eine Spreaderanordnung, bestehend aus einem Basisabschnitt und wenigstens einem mittels einer Kolben/Zylindereinheit aus- und einfahrbaren Abschnitt, bei dem eine Hydraulikschaltung mit einem Reservoir und einer Quelle für ein hydraulisches Druckmedium sowie Leitungen vorgesehen sind, die das Reservoir und die Quelle mit der Kolben/Zylindereinheit und mit einem in den Leitungen angeordneten Magnetventil verbinden. Weiterhin ist eine elektrische Steuerschaltung für das Magnetventil vorgesehen, die eine Stromquelle, Solenoide für die Betätigung des Magnetventil, einen manuell betätigbaren Wählschalter zur wahlweisen Erregung eines der Solenoide, Haltemittel zur Aufrechterhaltung der Erregung eines Solenoids, wenn der Wahlschalter in einer neutralen Stellung zurückbewegt wird und zur Verhinderung der gleichzeitigen Erregung beider Solenoide. Weiterhin ist ein Positionskontrollmittel zur Abschaltung eines der Solenoide vorgesehen, wenn der ausfahrbare Abschnitt eine vorgegebene Stelle in bezug auf den Basisabschnitt erreicht. Bei dem System entfallen jegliche mechanische Verriegelungen in Form von Stiften oder dergleichen, um die einzelnen Abschnitte gegeneinander zu verriegeln, wenn eine vorgegebene Position erreicht worden ist. Das Dokument zeigt weiterhin ein elektrisches und hydraulisches Steuersystem auf, mit dem die Spreader-Abschnitte genau auf die unterschiedlichen Container-Längen eingestellt werden können. Das Steuersystem kann auf die verschiedenen Container mit zahlreichen unterschiedlichen Längen mit nur einer minimalen Modifikation umgestellt werden.
DE 44 27 891 C1 beschreibt einen druckmittelbetätigten Greifer für Steine, die lagenweise auszurichten, zu fördern und abzusetzen sind, wobei mehrere Druckmittelantriebe in einer Reihenfolge zeitlich nacheinander arbeiten. Es sind mindestens zwei nacheinander arbeitende Druckmittelantriebe an einem gemeinsamen Druckmittelkreislauf angeschlossen, wobei der zuerst arbeitende Druckmittelantrieb druckseitig mit einem auf einen vorgegebenen Ansprechdruck ansprechenden Ventil verbunden ist, welches den Arbeitsdruck auf einem nachfolgend arbeitenden Druckmittelantrieb schaltet.
In DE 195 03 866 C1 ist ein Spreader für die Vierpunktaufhängung von mit Eckbeschlägen versehenen Containern bekannt, der eine Hydraulikvorrichtung aufweist mit der der Spreader verstellbar ist. Eine Versperrmöglichkeit für die Hydraulikeinrichtung oder für den Spreader wird nicht beschrieben.
DE 600 20 371 C1 beschreibt eine Containerhandhabungsvorrichtung, bestehend aus einem Spreader mit zwei Teleskopgabeln, die gegeneinander verschiebbar sind, wobei das Verstellen des Spreaders mit Seilen erfolgt, die aber nicht vorgespannt sind.
Aus der JP 57-151375 U ist ein hydraulisch betriebener Spreader mit zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen bekannt.
Die DE 84 15 844 U1 offenbart eine Trageinrichtung für Container mit einer hydraulischen Einrichtung zur Veränderung der Spannweite. Die Trageinrichtung ist mittels Zugorganen an ein Tragglied eines Hebezeugs anhängbar.
Nachteilig an diesen Lösungen sind formschlüssige Verriegelungen, höhere Kosten durch Verschleiß, Beschädigungen durch Aufprall des Ausschubbalkens auf Hindernisse, die den Ausfall des Lastaufnahmemittels und Stillstandzeiten zur Folge haben. Weiterhin kommt es durch Stoßbelastung auf eine Übertragung auf die Arbeitsmaschine, beispielsweise die Hebe- oder Flurtörderzeuge.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu entwickeln, die zu geringen Kosten herstellbar ist, ein Spiel in der Verriegelung der Ausschubeinrichtung nicht mehr vorhanden ist, Schäden im Fall eines Aufpralls des Ausschubbalkens auf ein Hindernis vermeidet und bei der Kollision des Spreaders mit Hindernissen Belastungen und Beschädigungen der Arbeitsmaschine vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch ein verstell-, verriegel- und verspannbares Lastaufnahmemittel nach den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.
Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein mittels Hydraulik verstell-, verriegel- und verspannbares Lastaufnahmemittel mit der Ausschubeinrichtung zur Längsverstellung gelöst, die aus folgenden Teilen besteht:

Zwei tragende Teile, welche relativ zueinander bewegbar sind, dem hydraulischen Arbeitsglied mit zwei Arbeitskammern, welches mit einem der tragenden Teile fest verbunden ist, sich im anderen tragenden Teil abstützt und beide tragenden Teile durch seine Bewegung relativ zueinander verstellt. Die tragenden Teile können ein Ausschubbalken und ein Grundrahmen eines Spreaders darstellen. Das hydraulische Arbeitsglied kann einen Hydraulikzylinder mit einem Kolben und einer oder zwei Kolbenstangen darstellen. Möglich ist aber auch ein Hydromotor, ein Schwenkmotor, oder ein anderes hydraulisches Arbeitsglied mit zwei Arbeitskammer oder auch Gruppen von Arbeitskammern, deren Arbeitsflächen gegeneinander wirken, welche zwecks Betreiben mit Fluid gefüllt sind und sich durch unterschiedliche große Wirkungen des Fluids auf die Arbeitsflächen der Arbeitskammern (zum Beispiel unterschiedliche Drücke oder unterschiedlich große Arbeitsflächen) in Bewegung setzen lassen. Im Falle eines Differentialzylinders bilden die Arbeitskammern den Kolbenboden- und den Kolbenstangenraum. Weiterhin gehören zu der Erfindung die Druck- und die Tankleitung, wobei die Tankleitung in einen Tank münden kann und die Druckleitung an eine Druckquelle, beispielsweise eine Pumpe, einen Druckspeicher oder ein anderes Aggregat, welches geeignet ist, einen entsprechenden Druck für das System zu erzeugen, angeschlossen wird.

Weiterhin ist eine Steuerung vorhanden, welche das mit den beiden Arbeitskammern des Arbeitsgliedes verbundene Stellglied schaltet. Die Steuerung kann eine elektrische oder elektronische oder mechanische oder hydraulische Steuerung darstellen. Weiterhin ist ein Stellglied mit zwei Fluideingängen, welche fest jeweils mit der Druck- und der Tankleitung verbunden sind, und zwei Fluidausgängen, welche fest an jeweils eine der Arbeitskammern angeschlossen sind, vorhanden. Durch dieses Stellglied kann die jeweilige Arbeitskammer wahlweise entweder mit der Druck- oder der Tankleitung verbunden werden oder der Abfluß von Fluid aus der betreffenden Arbeitskammer gesperrt und durch die Steuerung verstellt werden. Das Stellglied kann im Aufbau unterschiedlich ausgeführt sein, da es entsprechend den Ausführungsvarianten unterschiedliche Stellaufgaben erfüllt.
Weiterhin ist am hydraulischen Arbeitsglied oder an der Ausschubeinrichtung ein Meßfühler angeordnet, welcher die Lage des Arbeitsgliedes bzw. der beiden tragenden Teile zueinander erfaßt. Der Meßfühler ist mit der Steuerung verbunden und setzt bei Erreichen einer vorgegebenen Lage der tragenden Teile zueinander oder des Arbeitsgliedes der Steuerung ein Signal ab, welche daraufhin das Stellglied verstellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht weiterhin aus einer Einrichtung welche bei Erreichen eines gegebenen Druckes ein Signal an die Steuerung absetzt, welche daraufhin den Zufluß von Fluid zum Arbeitsglied unterbricht oder auf Leckagestrom begrenzt. Diese kann ein Druckmeßsystem sein, das mit einer oder beiden Arbeitskammern oder der Druckleitung verbunden ist.
Eine andere Ausführung stellt ein Zeitglied dar, das bei Erreichen eines gegebenen Druckes ein Signal an die Steuerung absetzt.
Durch diese Teile der Erfindung und ihr Zusammenwirken kann zum Verfahren des Arbeitsgliedes die Steuerung das Stellglied so stellen, dass jene Arbeitskammer, aus welcher zwecks Verfahren des Arbeitsgliedes in die gewünschte Richtung Fluid ausfließt, mit der Tankleitung, und jene Arbeitskammer, in welche zwecks Verfahren des Arbeitsgliedes in die gewünscht Richtung Fluid eingebracht wird, mit der Druckleitung verbunden wird.
Das Vorspannen des Arbeitsgliedes und somit der Ausschubeinrichtung erfolgt, nachdem der Meßfühler bei oder kurz vor Erreichen der gewünschten Lage des hydraulischen Arbeitsgliedes bzw. der tragenden Teile zueinander ein Signal an die Steuerung überträgt, welche das Stellglied so stellt, dass es den Abfluß von Fluid aus jener Arbeitskammer, aus welcher während des vorangegangenen Verfahrens der Ausschubeinrichtung Fluid abgeflossen ist, sperrt, während die andere Arbeitskammer noch mit der Druckleitung verbunden ist und somit der Druck in beiden Arbeitskammern erhöht wird.
Für den Fall, dass ein Druckmeßsystem vorhanden ist wird diese Druckerhöhung gemessen.
Dem Vorspannen der erfindungsgemäßen Vorrichtung folgt der vorgespannte Zustand des hydraulischen Arbeitsgliedes und damit der Ausschubeinrichtung. Sobald im System ein vorgegebener Druck, der Vorspanndruck, in einer oder beiden Arbeitskammern oder der Druckleitung erreicht ist, gibt das Druckmeßsystem ein Signal an die Steuerung ab, welche das Stellglied so stellt, dass auch der Abfluß von Fluid aus jener Arbeitskammer, welche während des vorangegangenen Verfahrens des Arbeitsgliedes Fluid aufgenommen hat, gesperrt ist, so dass sich in beiden Arbeitskammern des Arbeitsgliedes druckbeaufschlagtes Fluid befindet, welches sich in dem mit der jeweiligen Arbeitskammer verbundenen Stellglied abstützt. Damit ist die Vorrichtung verspannt.
Für den Fall, dass ein Druckmeßsystem nicht vorhanden ist sondern ein Zeitglied, gibt dieses ein Signal an die Steuerung ab welche das Stellglied so stellt, dass der Abfluß von Fluid aus jeder Arbeitskammer gesperrt ist.
Zum Entspannen des Arbeitsgliedes oder der Ausschubvorrichtung stellt die Steuerung das Stellglied so, dass mindestens eine Arbeitskammer mit der Tankleitung verbunden ist, so dass Fluid in den Tank abfließen kann.
Betriebszustände mit zu hohen Drücken bergen Gefahren für das Personal des Betreibers und für die Anlage. Diese Betriebszustände können zum Beispiel durch eine unvorhergesehene Kollision des Lastaufnahmemittels mit einem Hindernis oder durch unsachgemäße Bedienung eintreten.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dem Druckmeßsystem, können derartige Betriebszustände erkannt werden (aktiver Anlagenschutz). Hierfür meldet das Druckmeßsystem an die Steuerung den erfaßten Fluiddruck in Echtzeit. Die Steuerung vergleicht den gemessenen Druck mit einem für die betreffende Arbeitskammer beziehungsweise die Druckleitung vorgegebenen Druckwert (Überwachungsdruck) und schaltet bei Überschreitung die Druckquelle ab oder stellt das Stellglied so, dass sich die Bewegung des Arbeitsgliedes umkehrt und/oder zeigt diesen Betriebszustand an.
Diese Funktion kann in vorteilhafter Weise kombiniert werden mit einer Ausführung der Ausschubvorrichtung, bei welcher im Falle von zu hohen Drücken alleinstehend oder zusätzlich zur Drucküberwachung bei Überschreiten eines Druckes, welcher höher als der Überwachungsdruck, jedoch gering genug ist, die Anlage nicht zu beschädigen, Druckbegrenzungsventile das unter zu hohem Druck stehende Fluid aus der Druckleitung und/oder aus mindestens einer Arbeitskammer in die Tankleitung abführen (passiver Anlagenschutz).
Da im Falle eines äußeren Stoßes auf die Ausschubeinrichtung in Wirkrichtung des Arbeitsgliedes die überschüssige Fluidmenge in kurzer Zeit abgeführt werden muß, steigt der abzuführende Volumenstrom stark an. Um den Nachteil einer langen Tankleitung (zusätzlicher Druckanstieg durch sehr hohen Leitungswiderstand) zu umgehen, kann zusätzlich an die Tankleitung ein Druckspeicher, zweckmäßigerweise in der Nähe des Arbeitsgliedes, angeschlossen werden.
Vorteilhaft ist es, wenn das Stellglied an den Arbeitskammern des Arbeitsgliedes aus zwei Sperrventilen und einem Wegeventil besteht.
Alternativ dazu kann die Vorrichtung auch aus einem Stellglied an den Arbeitskammern des Arbeitsgliedes bestehen, welche zwei 3/3-Wegeventile darstellen, deren Eingänge an die Druck- bzw. Tankleitung und deren Ausgänge jeweils an eine der Arbeitskammern des hydraulischen Arbeitsgliedes angeschlossen sind.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Steuerung der Vorrichtung das Stellglied so schaltet, dass nur bei stromlosen Ventilen bzw. abgeschalteter Druckquelle oder nur bei bestromten Ventilen bzw. eingeschalteter Druckquelle die Ausschubvorrichtung verspannt bleibt.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das hydraulische Arbeitsglied, welches einen Hydraulikzylinder, Hydromotor, Schwenkmotor oder ein anderes hydraulisches Arbeitsglied mit zwei Arbeitskammern oder Gruppen von Arbeitskammern, deren Arbeitsflächen gegeneinander wirken, und welche zwecks Betreiben mit Fluid gefüllt sind und durch unterschiedlich große Wirkungen des Fluid auf die Arbeitsflächen den Abtrieb des Arbeitsgliedes in Bewegung setzen, darstellen kann. Bei den Wirkungen kann es sich um unterschiedliche hohe Drücke und/oder unterschiedlich große Arbeitsflächen handeln.
Für den Fall, dass ein Hydromotor die Antriebsmaschine darstellt, ist es vorteilhaft, diesem ein Getriebe nachzuschalten.
Das Wegeventil kann als muskelkraft-, mechanisch, hydraulisch oder elektrisch betätigtes feder- oder druckzentriertes 3/4- bzw. 3/3-Wegeventil ausgeführt sein. Weiterhin kann das Wegeventil, welches mit den Sperrventilen zusammenwirkt, als muskelkraft-, mechanisch, hydraulisch oder elektrisch betätigtes feder- oder druckrückgestelltes 2/4-Wegeventil ausgeführt sein.
Vorteilhafterweise kann das 3/4-Wegeventil weiterhin so ausgeführt sein, dass alle Anschlüsse in Mittelstellung gesperrt sind. Es sind aber auch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Wegeventils möglich. So kann das 3/4-Wegeventil in Mittelstellung zum Tank entlastete Ausgänge aufweisen.
Für den Fall, dass die gegeneinander wirkenden Arbeitsflächen des Arbeitsgliedes unterschiedlich groß sind, zum Beispiel bei Verwendung eines Differentialzylinders, kann das Wegeventil vorteilhafterweise in einer betätigten Stellung eine Schaltung aufweisen, welche beide Ausgänge mit der Druckleitung verbindet. Weiterhin ist es vorteilhaft, das Wegeventil als 2/4-Wegeventil auszuführen, wobei in einer Stellung die eine Arbeitskammer mit der Tank- oder die andere Arbeitskammer mit der Druckleitung verbunden ist, oder aber in den anderen Stellung die Tankleitung gesperrt und die beiden Ausgänge mit der Druckleitung verbunden sind.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Sperrventile als elektrisch oder hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile auszuführen.
Vorteilhaft ist es weiterhin, die Sperrventile als Senk-Brems-Ventile auszuführen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind die Sperrventile entweder als stromlos bzw. drucklos oder als bestromt bzw. druckbeaufschlagt entsperrbare Rückschlagventile ausgeführt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, die Sperrventile so auszuführen, dass sie in Sperrstellung in beide Richtungen sperren und elektrisch oder hydraulisch verstellbar sind.
Weiterhin ist eine hydraulisch oder elektrisch ausgelöste Druckabschaltung bzw. - abscheidung vorteilhaft.
Weiterhin ist es vorteilhaft als Überlastungsschutz ein Druckbegrenzungsventil oder einen Druckspeicher anzuordnen oder den Überlastungsschutz an der Tankleitung anzuordnen.
Im Folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und neunzehn Figuren erläutert. Die Figuren zeigen lediglich eine elektrische Steuerung. Eine hydraulische Steuerung, auf die sich die Erfindung in gleicher Weise bezieht, ist in analoger Weise aufgebaut.
Die Figuren zeigen:

Figur 1:: Verspannbares Lastaufnahmemittel in Prinzipdarstellung und Draufsicht, geschnitten.
Figur 2:: Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schaltzustand "Verfahren des Arbeitsgliedes" in Richtung nach rechts.
Figur 3:: Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schaltzustand "Vorspannen des Arbeitsgliedes".
Figur 4:: Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schaltzustand "Verspanntes Arbeitsglied".
Figur 5:: Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schaltzustand "Entspannen des Arbeitsgliedes".
Figur 6:: Detaildarstellung des Stellgliedes mit zwei Sperrventilen und einem Wegeventil.
Figur 7:: Detaildarstellung des Stellgliedes mit zwei 3/3-Wegeventilen.
Figur 8 bis 11:: Ausführungsbeispiele für Wegeventile.
Figur 12:: Wegeventil zum Steuern eines Differentialzylinders.
Figur 13:: Detaildarstellung eines 2/4-Wegeventils.
Figur 14:: Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Druckbegrenzungsventil.
Figur 15:: Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Druckspeicher.
Figur 16:: Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schaltzustand "Verfahren des Arbeitsgliedes" in Richtung nach rechts mit einem Zeitglied.
Figur 17:: Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schaltzustand "Vorspannen des Arbeitsgliedes" mit einem Zeitglied.
Figur 18:: Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schaltzustand "Verspanntes Arbeitsglied" mit einem Zeitglied.
Figur 19:: Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schaltzustand "Entspannen des Arbeitsgliedes" mit einem Zeitglied.

Die Figur 1 zeigt ein verspannbares Lastaufnahmemittel, bestehend aus drei tragenden Teilen 1, bestehend aus den Ausschubbalken eines Spreaders in einem Grundrahmen. An den Ausschubbalken sind Kopfträger 2 angeordnet, an denen sich Twistlocks befinden können. Die tragenden Teile 1 (Grundrahmen und Ausschubbalken) sind relativ zueinander bewegbar, indem die hydraulischen Arbeitsglieder 3 mit jeweils zwei Arbeitskammer 4, 5, die den Kolbenboden- und Kolbenstangenraum darstellen, mit einem Fluid, im vorliegenden Fall Öl, gefüllt sind und welches wechselweise mit Druck beaufschlagt werden kann. Die tragenden Teile 1 sind mit den hydraulischen Arbeitsgliedern 3 fest verbunden. Zwischen den hydraulischen Arbeitsglieder 3 und den tragenden Teilen 1 sind Meßfühler 6 angeordnet, welche bei oder kurz vor Erreichen der gewünschten Lage des jeweiligen hydraulischen Arbeitsgliedes 3 oder der jeweiligen tragenden Teile 1 zueinander ein Signal an die Steuerung 7 übertragen.
Die Figuren 2 bis 5 zeigen ein Arbeitsglied 3 mit den Arbeitskammern 4, 5, die über das Stellglied 8 mit der Druck- 9 oder Tankleitung 10 verbunden werden.
In dem in Figur 2 dargestellten Schaltzustand "Ausfahren" sind sowohl die Druck- 9 als auch die Tankleitung 10 durch das Stellglied 8 mit den Arbeitskammern 4, 5 verbunden, so dass das Fluid durch die Druckleitung 9 in die linke Arbeitskammer 4 fließt und dadurch den Abtrieb des Arbeitsgliedes 3, beispielsweise den Kolben eines Hydraulikzylinders, in die Bewegungsrichtung 11 nach rechts verschiebt. Das Maß, um welches das hydraulische Arbeitsglied 3 verschoben wird, wird durch einen Meßfühler 6 registriert, der kurz vor oder bei Erreichen einer vorbestimmten Lage des Arbeitsgliedes 3 oder der tragenden Teile 1 zueinander ein Signal an die Steuerung 7 gibt, die dann das Stellglied 8 verstellt. Weiterhin ist in den Verbindungsleitungen zwischen den Arbeitskammern des Arbeitsgliedes 3 und dem Stellglied 8 oder in der Druckleitung 9 das Druckmeßsystem 12 angeordnet.
Sobald oder kurz bevor das Arbeitsglied 3 und damit die tragenden Teile 1 die vorgesehene Position zueinander erreicht haben (Figur 2), schaltet die Steuerung 7 das Stellglied 8 so, dass die Tankleitung 10 gesperrt ist und nur noch Fluid durch die Druckleitung 9 in die Arbeitskammer 4 befördert wird, so dass der Druck in beiden Arbeitskammern 4, 5 steigt und die Vorrichtung bzw. das Arbeitsglied 3 vorgespannt wird (Figur 3). Dieses Vorspannen erfolgt so lange, bis ein bestimmter Vorspanndruck in einer oder beiden Arbeitskammern 4, 5 erreicht ist. Das wird mittels Druckmeßsystem 12 gemessen werden, welches bei Erreichen eines vorgegebenen Druckes ein Signal an die Steuerung 7 absetzt. Das Druckmeßsystem 12 kann im Falle einer elektrischen oder elektronischen Steuerung aus einem bekannten Druckschalter oder einem bekannten analogen Druckfühler bestehen. Je nach Art des Signales, welches vom Druckmeßsystem 12 ausgeht (analog oder Schaltzustände), wird dieses in der Steuerung unterschiedlich verarbeitet.
Ausgelöst durch das Signal des Druckmeßsystems 12 an die Steuerung 7 stellt diese das Stellglied 8 so, dass auch die Druckleitung 9 gesperrt ist, sich beide Fluidvolumina in den Arbeitskammern 4, 5, im Stellglied 8 abstützen und das Arbeitsglied 3 verspannt ist. Diese Arbeitsstellung des Stellgliedes 8 ist in Figur 4 gezeigt.
Die Figur 5 zeigt die Stellung des Stellgliedes 8 bei Entspannen des Arbeitsgliedes, wobei eine oder beide Arbeitskammern 4, 5, des Arbeitsgliedes 3 mit der Tankleitung 10 verbunden sind, so dass sich das Fluid in den Arbeitskammern 4, 5, entspannt, indem das Fluid durch die Tankleitung 10 in den Tank abfließt.
Das Stellglied 8 besteht in einer vorteilhaften Ausführungsvariante, wie sie in Figur 6 gezeigt ist, aus zwei Sperrventilen 17, 18, die mit ihren Ausgängen fest mit den Arbeitskammern 4, 5, und mit ihren Eingängen fest mit den Ausgängen eines Wegeventils 16 verbunden sind, welches wiederum mit seinen Eingängen fest mit Druck- und Tankleitung 9, 10, verbunden ist. In geeignetes 2/4-Wegeventil 16 ist in Figur 13 gezeigt, was angewendet werden kann, wenn der Vorspanndruck nicht durch den in der Anlage auftretenden Arbeitsdruck überschritten wird.
Die Figur 7 zeigt als Alternative zu Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsvariante, bei der das Stellglied 8 durch zwei 3/3-Wegeventile 13 gebildet wird.
Beide Varianten erlauben ein Erreichen der genannten Schaltzustände auf unterschiedlichen Wegen. Die Wegeventile 16 können unterschiedlich ausgeführt sein, wie das die Figuren 8 bis 11 zeigen.
Die Figur 8 zeigt das Wegeventil 16 in einer Ausführung als 3/4-Wegeventil, die Figur 9 das Wegeventil 16 als 3/4-Wegeventil mit Sperrung aller Anschlüsse in Mittelstellung.
Die Figur 10 zeigt das Wegeventil 16 als 3/4-Wegeventil in der Ausführung, bei der in Mittelstellung die Ausgänge zum Tank hin entlastet sind.
Die Figur 11 zeigt das Wegeventil 16 als 3/4-Wegeventil, welches in Mittelstellung die Arbeitskammern 4, 5, verbindet und Druckleitung 9 und Tankleitung 10 sperrt.
Die Figur 12 zeigt das Wegeventil 16 in einer Ausführung, welche angewendet werden kann, wenn das hydraulische Arbeitsglied 3 einen Differentialzylinder darstellt, Das Wegeventil 16 ist im vorliegenden Fall so ausgeführt, dass es in einer betätigten Stellung alle beiden Ausgänge mit der Druckleitung 9 verbindet.
Die Figur 13 zeigt ein Wegeventil 16, welches in einem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 Anwendung findet.
Die Figur 14 zeigt die Ausführung der Ausschubvorrichtung, bei welcher im Falle von zu hohen Drücken bei Überschreiten eines Druckes, welcher höher als der Überwachungsdruck, jedoch gering genug ist, die Anlage nicht zu beschädigen, zwei Druckbegrenzungsventile 15, das unter zu hohem Druck stehende Fluid aus der Druckleitung 9 und/oder aus mindestens einer Arbeitskammer 4, 5, in die Tankleitung 10 abführen (passiver Anlagenschutz).
Da im Falle eines äußeren Stoßes auf die Ausschubeinrichtung in Wirkrichtung des Arbeitsgliedes 3 die überschüssige Fluidmenge in kurzer Zeit abgeführt werden muß, steigt der abzuführende Volumenstrom stark an. Um den Nachteil einer langen Tankleitung 10 (zusätzlicher Druckanstieg durch sehr hohen Leitungswiderstand) zu umgehen, ist zusätzlich an die Tankleitung 10 ein Druckspeicher 14 zweckmäßigerweise in der Nähe des Arbeitsgliedes 3, angeschlossen.
Die Figur 15 zeigt die gleiche Schaltung wie die Figur 14, wobei zusätzlich der Druckspeicher 14 an der Tankleitung 10 angeordnet ist, in dem Fluid abfließen kann.
Die vorgeschlagene Lösung hat den Vorteil, dass bei stromloser, bzw. druckloser oder bestromter, druckbespannter Anlage, die Ausschubeinrichtung verspannt bleibt, ohne dass eine Baugruppe mit formschlüssiger Verriegelung vorhanden ist, wobei geringe Kosten für den Bau, die Wartung, die Instandhaltung der Vorrichtung benötigt werden, Beschädigungen im Fall eines Aufpralls der tragenden Teile auf ein Hindernis gering sind, wodurch keine Stillstandszeiten zu erwarten sind, und Stoßbelastungen auf das Arbeitsglied, die durch eine Bolzenvorrichtung übertragen werden, durch das Hydrauliksystem vermieden werden.
Die Figuren 16 bis 19 zeigen analog zu den Figuren 2 bis 5 Prinzipdarstellungen mit einem Zeitglied 19, statt mit einem Druckmeßsystem 12. In analoger Weise treffen diese Änderungen auch auf die Figuren 14 und 15 zu.

Claims

Horizontal mittels Hydraulik verstell-, verriegel- und verspannbares Lastaufnahmemittel mit einer Ausschubeinrichtung zur Längenverstellung, bestehend aus
- zwei tragenden Teilen (1), welche relativ zueinander bewegbar sind, dem hydraulischen Arbeitsglied (3) mit zwei Arbeitskammern (4, 5), welches mit einem der tragenden Teile (1) fest verbunden ist, sich in dem anderen tragenden Teil (1) abstützt und diese durch seine Bewegung relativ zueinander verstellt;

- einer Druck- (9) und einer Tankleitung (10);

- einer Steuerung (7), welche ein mit den beiden Arbeitskammern (4, 5) des Arbeitsgliedes (3) verbundenes Stellglied (8) schaltet; dem Stellglied (8) mit zwei Fluid-Eingängen, welche fest jeweils mit der Druck- und Tankleitung (9, 10) verbunden sind, und zwei Fluid-Ausgängen, welche fest an jeweils eine der Arbeitskammern (4, 5) angeschlossen sind und welches die jeweilige Arbeitskammer (4, 5) wahlweise entweder mit der Druck- oder der Tankleitung (9, 10) verbindet oder den Abfluß von Fluid aus der betreffenden Arbeitskammer (4,5) sperrt und welches durch die Steuerung (7) gestellt wird;

- einem am hydraulischen Arbeitsglied (3) oder an der Ausschubeinrichtung angeordneten Meßfühler (6), welcher die Lage des Arbeitsgliedes (3) und der beiden tragenden Teile (1) zueinander erfaßt;

- einer Einrichtung, welche bei Erreichen eines gegebenen Druckes ein Signal an die Steuerung (7) absetzt, die daraufhin den Zufluß von Fluid zum Arbeitsglied (3) unterbricht oder auf Leckagestrom begrenzt,
wobei
- das Stellglied (8) mittels der Steuerung (7) derart einstellbar ist, dass zum Verfahren des Arbeitsgliedes (3) jene Arbeitskammer (4, 5), aus welcher zwecks Verfahren des Arbeitsgliedes (3) in die gewünschte Richtung Fluid ausfließt, mit der Tankleitung (10), und jene Arbeitskammer (4, 5), in welche zwecks Verfahren des Arbeitsgliedes in die gewünschte Richtung Fluid eingebracht wird, mit der Druckleitung (9) verbunden ist;

- das Stellglied (8) mittels der Steuerung (7) derart einstellbar ist, dass zum Vorspannen des Arbeitsgliedes (3) und damit der tragenden Teile (1) zueinander der Abfluß von Fluid aus jener Arbeitskammer (4, 5), aus welcher während des vorangegangenen Verfahrens der Ausschubeinrichtung Fluid abgeflossen ist, gesperrt ist, während die andere Arbeitskammer (4, 5) noch mit der Druckleitung (9) verbunden ist und somit der Druck in beiden Arbeitskammern (4, 5) erhöht wird, wobei die Steuerung (7) mittels eines vom Meßfühler (6) bei oder kurz vor Erreichen der gewünschten Lage des hydraulischen Arbeitsgliedes (3) und der tragenden Teile (1) zueinander übertragenen Signals das Stellglied (8) stellt;

- das Stellglied (8) mittels der Steuerung (7) derart einstellbar ist, dass zum Erreichen eines dem Vorspannen folgend vorgespannten Zustands des hydraulischen Arbeitsgliedes (3) und damit der Ausschubeinrichtung der Abfluß von Fluid aus jener Arbeitskammer (4, 5), welche während des vorangegangenen Verfahrens des Arbeitsgliedes Fluid aufgenommen hat, gesperrt ist, so dass sich in beiden Arbeitskammern (4, 5) des Arbeitsgliedes (3) druckbeaufschlagtes Fluid befindet, welches sich in dem mit der jeweiligen Arbeitskammer (4, 5) verbundenen Stellglied (8) abstützt, wobei die Steuerung (7) mittels eines von der Einrichtung abgesetzten Signals das Stellglied (8) stellt, sobald ein vorgegebener Vorspanndruck in einer oder beiden Arbeitskammern (4, 5) erreicht wird;

- das Stellglied (8) mittels der Steuerung (7) derart einstellbar ist, dass zum Entspannen der Ausschubvorrichtung mindestens eine Arbeitskammer (4, 5) mit der Tankleitung (10) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Stellglied (8) aus zwei Sperrventilen (17, 18) und einem Wegeventil (16) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass das Stellglied (8) aus zwei 3/3-Wegeventilen (13) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erfassen eines gegebenen Druckes Ein Druckmeßsystem (12) darstellt, welches mit einer oder mehreren Arbeitskammern (4,5) oder der Druckleitung (9) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung, welche bei Erreichen eines gegebenen Druckes ein Signal an die Steuerung (7) absetzt, ein Zeitglied (19) darstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (8) mittels der Steuerung (7) derart schaltbar ist, dass nur bei stromlosem Stellglied (8) oder abgeschalteter Druckquelle oder nur bei bestromtem Stellglied (8) oder eingeschalteter Druckquelle die Ausschubeinrichtung verspannt bleibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass das das hydraulische Arbeitsglied (3) einen Hydraulikzylinder, Hydromotor oder Schwenkmotor darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 7 gekennzeichnet dadurch, dass dem Hydromotor ein Getriebe nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (16) als 3/4-Wegeventil ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (16) als 2/4-Wegeventil ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Ausführung des Wegeventils (16) mit gesperrten Anschlüssen in Mittelstellung.
Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Ausführung des Wegeventils (16) mit in Mittelstellung zum Tank entlasteten Ausgängen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Ausführung des Wegeventils (16) mit in Mittelstellung verbundnen Ausgängen und gesperrter Tankleitung (10).
Vorrichtung nach den Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (16) in einer betätigten Stellung die beiden Ausgänge mit der Druckleitung (9) verbindet und die Tankleitung (10) sperrt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegeventil (16) in einer Stellung die eine Arbeitskammer (4) mit der Tank- (10) und die andere Arbeitskammer (5) mit der Druckleitung (9) und in der anderen Stellung die Tankleitung (10) sperrt und beide Ausgänge mit der Druckleitung (9) verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das die Sperrventile (17,18) als entsperrbare Rückschlagventile ausgeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrventile (17, 18) als Senk-Brems-Ventile ausgeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrventile (17, 18) entweder als stromlos oder drucklos oder bestromt oder druckbeaufschlagt entsperrbare Rückschlagventile ausgeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2 gekennzeichnet dadurch, dass die Sperrventile (17, 18) so ausgeführt sind, dass sie in Sperrstellung in beide Richtungen sperren und elektrisch oder hydraulisch verstellbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass als Überlastungsschutz ein Druckbegrenzungsventil (15) angeordnet ist.