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Die
Erfindung betrifft eine Steueranordnung für ein mobiles Arbeitsgerät, insbesondere
einen Radlader oder einen Baggerlader, nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Bei
Radladern oder Baggerladern ist ein Ausleger schwenkbar an einem
Rahmen angelenkt. Der Ausleger ist mittels eines sich am Rahmen
abstützenden
Auslegerzylinder verschwenkbar. An dem vom Rahmen entfernt liegenden
Endabschnitt des Auslegers ist eine Schaufel gelagert, die über einen Schaufelzylinder
verschwenkbar ist. Beide Zylinder sind als Differentialzylinder
ausgeführt
und werden zum Ein- und Ausfahren über je ein Vorsteuergerät mit einem
zugeordneten Proportionalventil mit einer Verstellpumpe oder mit
einem Tank verbunden.
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Zum
Absenken des Auslegers oder zur Überführung des
Auslegers in einen Schwimmzustand, in dem die Schaufel zum Planieren
auf dem Untergrund aufliegt, sind bei einer bekannten Lösung der
Ausleger und die Schaufel jeweils über die Betätigung eines Steuerhebels ihres
Vorsteuergeräts
getrennt voneinander anzusteuern. Dabei werden die Steuerhebel der
Vorsteuergeräte
in ihrer Endlage verriegelt, so dass die Schaufel eine vorbestimmte
Relativausrichtung einnimmt.
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Nachteilig
an dieser Lösung
ist, dass der Fahrer beide Vorsteuergeräte zu bedienen hat, um die
Verriegelung vorzunehmen bzw. die Verriegelung zu lösen, um
den Ausleger wieder anzuheben. Des Weiteren ist nachteilig, dass
beide Steuerhebel mit Verriegelungen ausgeführt sein müssen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Steueranordnung für ein Arbeitsgerät, insbesondere
einen Radlader oder einen Baggerlager zu schaffen, die eine vereinfachte
Ansteuerung der Schaufel zum Überführen in
ihre Sollposition ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Steueranordnung mit den Merkmalen nach dem
Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß hat die
Steueranordnung eine Ventilanordnung, die mit einer Steuerleitung
einer Auslegersteuereinheit und mit einer Signalleitung einer Schaufelsteuereinheit
verbunden ist, so dass die Schaufel über einen in Richtung eines
Absenkens des Auslegers wirksamen Steuerdruck der Auslegersteuereinheit
in eine Sollposition überführbar ist.
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Durch
die Ventilanordnung kann somit der Steuerdruck zum Absenken des
Auslegers an die Schaufelsteuereinheit weitergeleitet werden, so
dass ein Vorsteuergerät
der Schaufelsteuereinheit nicht von Hand betätigt werden muss. Die Ansteuerung
eines Proportionalventils der Schaufelsteuereinheit erfolgt dann über den
von der Auslegersteuereinheit abgegebenen Steuerdruck. Somit bleibt
ein Steuerhebel des Vorsteuergeräts
der Schaufelsteuereinheit in seiner Neutrallage und wird nicht in
seiner entsprechenden Endlage verriegelt.
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Über ein
Wechselventil wird der höhere
der Steuerdrücke
in der Signalleitung oder der Steuerleitung an das Proportionalventil
der Schaufelsteuereinheit geführt.
Das Wechselventil hat zwei Eingänge zum
Anschluss der Signalleitung und der Steuerleitung und einen Ausgang,
der mit einem Steuerraum des Proportionalventils der Schaufelsteuereinheit
in Verbindung steht.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
hat die Ventilanordnung ein in Grundstellung federvorgespanntes
Schaltventil. Mittels eines Schaltmagneten, der über einen Aktivierungsschalter
in einem Stromkreis bestrombar ist, ist das Schaltventil in eine Schaltstellung überführbar.
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Vorteilhafterweise
ist im Stromkreis ein Positionsschalter angeordnet, der diesen unterbricht,
sobald die Schaufel ihre Sollposition eingenommen hat. Durch diese
Unterbrechung wird das Schaltventil wieder in seine Grundstellung
zurückgeführt, so
dass der in Absenkrichtung wirksame Steuerdruck der Auslegersteuereinheit
nicht weiter an die Schaufelsteuereinheit geleitet wird.
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Bei
einer Ausführungsform
ist eine Endlageverriegelung zum Verriegeln eines Steuerhebels des Vorsteuergeräts der Auslegersteuereinheit
in seinen Endlagen vorgesehen.
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Sonstige
vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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Im
Folgenden erfolgt eine ausführliche
Erläuterung
einer bevorzugten Ausführungsform
anhand schematischer Darstellungen. Es zeigen
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1 ein
Schaubild einer erfindungsgemäßen Steueranordnung
mit einem vereinfacht dargestellten Arbeitsgerät und
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2 die
erfindungsgemäße Steueranordnung
nach 1 in Einzelansicht.
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1 zeigt
ein Schaubild einer Steueranordnung eines mobilen Arbeitsgerätes, bspw.
eines Radladers oder eines Baggerladers. Dieser hat einen Ausleger 2,
der mit einem Endabschnitt an einem Rahmen 4 gelenkig gelagert
ist. An dem von dem Rahmen 4 entfernt liegenden Endabschnitt
des Auslegers 2 ist eine Schaufel 6 verschwenkbar
gelagert. Der Ausleger 2 und die Schaufel 6 können über einen Auslegerzylinder 8 bzw.
einen Schaufelzylinder 10 verschwenkt werden. Der Auslegerzylinder 8 stützt sich
am Rahmen 4 ab und greift mit einer Kolbenstange 32 am
Ausleger 2 an. Der Schaufelzylinder 10 stützt sich
am Ausleger 2 ab und greift mit einer Kolbenstange 34 an
der Schaufel 6 an. Beide Zylinder 8, 10 sind
als doppelwirkende Zylinder ausgeführt.
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Die
Druckmittelversorgung der Zylinder 8, 10 erfolgt über jeweils
eine Steuereinheit 12, 14. Die Steuereinheiten 12, 14 sind ähnlich aufgebaut
und haben jeweils ein Vorsteuergerät 16, 18 mit
einem Steuerhebel 20, 22, das über Steuerleitungen 38, 40 bzw.
Signalleitungen 42, 44 mit Steuerräumen 46, 48 bzw. 50, 52 eines
Proportionalventils 24, 26 in Verbindung steht.
Die Proportionalventile 24, 26 sind in Richtung
einer Neutralstellung federvorgespannt, in der sämtliche Anschlüsse der
Steuereinheiten 12, 14 gegenüber einer Förderpumpe oder einem Tank abgesperrt
sind. Durch Betätigung
der Steuerhebel 20, 22 wird ein von einer Steuerölpumpe bereitgestellter Steueröldruck zu
einem Steuerdruck reduziert an die Proportionalventile 24, 26 geleitet,
die entsprechend der Betätigung
der Steuerhebel aus ihrer Neutralstellung verschoben werden und
somit der Ausleger 2 bzw. die Schaufel 6 entsprechend
angesteuert werden.
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Die
Zylinder 8, 10, Steuereinheiten 12, 14, Vorsteuergeräte 16, 18,
Steuerhebel 20, 22 und Proportionalventile 24, 26 werden
im Folgenden nach ihrer Ausleger- oder Schaufelzuordnung Auslegerzylinder 8,
Schaufelzylinder 10, Auslegersteuereinheit 12, Schaufelsteuereinheit 14,
Auslegervorsteuergerät 16,
Schaufelvorsteuergerät 18,
Auslegersteuerhebel 20, Schaufelsteuerhebel 22,
Auslegerproportionalventil 24 und Schaufelproportionalventil 26 genannt.
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Das
Auslegerproportionalventil 24 kann vier Stellungen zum
Bewegen des Auslegers 2 in einen entsprechenden Betriebszustand
einnehmen. Die möglichen
Stellungen sind Anheben (Lift), Absenken (Low), Schwimmen (Float)
und Halten (Neutral). In der Anhebestellung fährt die Kolbenstange 32 des Auslegerzylinders 8 aus
und der Ausleger 2 wird gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt.
In der Absenkstellung fährt
die Kolbenstange 32 ein und der Ausleger 2 wird
im Uhrzeigersinn verschwenkt. In der Schwimmstellung fährt die
Kolbenstange 32 ebenfalls ein, jedoch sind dabei die Druckräume des
Auslegerzylinders 8 mit dem Tank verbunden, so dass der
Ausleger 2 in einen Schwimmzustand überführt ist, in dem er quasi frei
schwingbar auf dem Untergrund aufliegt. Eine derartiger Schwimmzustand
des Auslegers 2 wird zum Beispiel zum Planieren des Untergrundes
eingestellt, bei dem die Schaufel beim Fahren des Arbeitsgerätes über den
Boden gezogen oder geschoben wird und somit Unebenheiten beseitigt
werden können.
In der Neutralstellung kann der Ausleger 2 in einer bestimmten
Relativausrichtung zum Rahmen 4 gehalten werden.
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Das
Schaufelproportionalventil 24 kann drei Stellungen zum
Bewegen der Schaufel 6 in einen entsprechenden Betriebszustand
einnehmen. Die möglichen
Stellungen sind Kippen (Dump), Aufnehmen (Crowd) und Halten (Neutral).
In der Kippstellung fährt
die Kolbenstange 34 des Schaufelzylinders 10 aus,
so dass die Schaufel 6 eine Verschwenkung im Uhrzeigersinn
ausführt
und aufgenommene Sachen auskippen kann. In der Aufnahmestellung
fährt die
Kolbenstange 34 ein, so dass die Schaufel eine Verschwenkung
gegen den Uhrzeigersinn durchführt und
Sachen aufnehmen kann. In der Neutralstellung kann die Schaufel 6 in
einer bestimmten Relativausrichtung zum Ausleger 2 gehalten
werden.
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Während des
Schwimmzustandes des Auslegers 2 ist die Schaufel 6 vorzugsweise
in eine Sollposition überführt, in
der sie in einer bestimmten Winkellage zum Ausleger 6 angestellt
ist. In dieser Sollposition ist die Schaufel 6 mit ihrer
Schaufelkante 36 vom Untergrund beabstandet, um ein Aufreizen
des Untergrundes zu vermeiden. Somit entspricht diese Sollposition
vornehmlich einer Position der Schaufel 6, in der diese
gegen den Uhrzeigersinn eingeschwenkt ist.
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Die
Auslegersteuereinheit 12 und die Schaufelsteuereinheit 14 stehen über eine
erfindungsgemäße Ventilanordnung 28 miteinander
in Verbindung, so dass ein in Richtung eines Absenken wirkendes
Steuersignal der Auslegersteuereinheit 12 an das Schaufelproportionalventil 26 geführt werden kann.
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Gemäß 2 hat
die Ventilanordnung 28 ein Schaltventil 54, das
zwischen einer Auslegerverbindungsleitung 30 und einer
Schaufelverbindungsleitung 58 angeordnet ist. Die Auslegerverbindungsleitung 30 ist
andererseits mit der Steuerleitung 40 verbunden, die in
Richtung des Absenkens des Ausleger 2 wirksam ist. Die
Schaufelverbindungsleitung 58 erstreckt sich in Richtung
der Signalleitung 44, die in Richtung der Sollposition der
Schaufel 6 wirksam ist. Dabei sind die Schaufelverbindungsleitung 58 und die
Signalleitung 44 an Eingängen eines Wechselventils 60 angeschlossen,
dessen Ausgang mit dem Steuerraum 52 in Verbindung steht.
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In
der federvorgespannten Grundstellung des Schaltventils 54 sind
die beiden Verbindungsleitungen 30, 58 gegeneinander
abgesperrt, so dass kein Steuerdruck von der Auslegersteuereinheit 12 an
die Schaufelsteuereinheit 14 geführt werden kann, wobei die
Schaufelverbindungsleitung 58 mit dem Tank verbunden ist.
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Zum Überführen des
Schaltventils 54 in seine Schaltstellung, in der der Steuerdruck
in der Steuerleitung 40 über das Wechselventil 60 auf
das Schaufelproportionalventil 26 wirken kann, hat die Ventilanordnung 28 des
Weiteren einen Stromkreis 62, über den ein Schaltmagnet 56 des
Schaltventils 54 bestromt werden kann. In dem Stromkreis 62 ist eine
Stromquelle 64, ein Aktivierungsschalter 66 und ein
Positionsgeber 68 angeordnet. Der Aktivierungsschalter 66 und
der Positionsgeber 68 sind in Öffnungsrichtung federvorgespannt
und in Reihe geschaltet, so dass der Schaltmagnet 54 nur
bestromt und die Federkraft der Vorspannfeder des Schaltventil 54 überwunden
werden kann, wenn der Aktivierungsschalter 66 und der Positionsgeber 68 gleichzeitig
geschlossen bzw. betätigt
sind.
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Der
Aktivierungsschalter 66 wird von dem Fahrer betätigt, wenn
die Schaufel 6 in ihre Sollposition überführt werden soll. Vorzugsweise
ist er derart ausgeführt,
dass er aus seiner vom Fahrer veranlasste geschlossene Betätigungsstellung
in seine offene Stellung zurückkehrt,
sobald der Stromkreis 64 unterbrochen wird. Ein manuelles
Zurücksetzen
des Aktivierungsschalters 66 ist jedoch ebenso vorstellbar.
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Der
Positionsgeber 68 wird mittel- oder unmittelbar von der
Schaufel 6 in Abhängigkeit
ihrer momentanen Verschwenkung bzw. Relativausrichtung zum Ausleger 6 betätigt. Er
ist solange geschlossen, bis die Schaufel 6 ihre Sollposition
eingenommen hat. Ist die Sollposition erreicht, öffnet der Positionsgeber 68 und
der Stromkreis 62 wird unterbrochen. Der Stromkreis 62 wird
wieder geschlossen, wenn sich die Schaufel 6 aus dieser
Sollposition herausbewegt.
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2 ist
ferner zu entnehmen, dass das Auslegervorsteuergerät 12 eine
Endlageverriegelung 70 mit einem Elektromagneten 72 und
einem Halteelement 74 hat. Bei Überführung des Auslegersteuerhebels 20 in
eine seiner Endlagen wird das Halteelement 74 über eine
magnetische Kraft an dem Elektromagneten 72 gehalten, so
dass der Auslegersteuerhebel 20 in seiner Lage gesichert
ist. Die Entriegelung kann automatisch durch Ausschalten des Elektromagneten 72 erfolgen.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise dieser erfindungsgemäßen Steueranordnung
erläutert.
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Es
sei angenommen, dass sich die Schaufel 6 nicht in ihrer
Sollposition befindet. Der Positionsgeber 68 ist geschlossen.
Folglich ist der Stromkreis 62 unterbrochen und das Schaltventil 54 befindet
sich in seiner Grundstellung, in der die beiden Verbindungsleitungen 30, 58 gegeneinander
abgesperrt sind und somit keine Verbindung zwischen der Auslegersteuereinheit 12 und
der Schaufelsteuereinheit 14 hergestellt ist.
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Soll
nun der Ausleger 2 in seinen Schwimmzustand überführt werden,
so ist die Schaufel 6 in ihre entsprechende Sollposition
zu bringen. Dies bedeutet, dass die Schaufel 6 gegen den
Uhrzeigersinn einzuschwenken ist, so dass bei Berührung des
Untergrundes mit der Schaufel 6 die Schaufelkante 36 von diesem
beabstandet ist und ein Eingraben der Schaufel 2 verhindert
wird.
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Der
Fahrer betätigt
den Aktivierungsschalter 66 und der Stromkreis 62 wird
geschlossen, so dass der Schaltmagnet 56 bestromt wird
und das Schaltventil 54 aus seiner Grundstellung in seine
Schaltstellung gebracht wird. Die Auslegerverbindungsleitung 30 und
die Schaufelverbindungsleitung 58 sind miteinander verbunden
und ein in Richtung des Absenkens wirksamer Steuerdruck der Auslegersteuereinheit 12 kann
zum Schaufelproportionalventil 26 geführt werden.
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Dieser
Steuerdruck wird über
eine entsprechende Verschwenkung des Auslegersteuerhebel 20 durch
den Fahrer erzeugt. Gemäß dieser
Verschwenkung des Auslegersteuerhebels 20 wird vom Auslegervorsteuergerät 16 ein
hydraulisches Steuersignal generiert, so dass die Steuerräume 46, 48 mit einer
entsprechenden Steuerdruckdifferenz beaufschlagt werden. Durch diese
Steuerdruckdifferenz wird das Auslegerproportionalventil 24 aus
seiner Neutralstellung in seine rechte Stellung gebracht, so dass
der Ausleger 2 im Uhrzeigersinn verschwenkt und in seinen
Schwimmzustand gebracht wird. Dabei wird der Auslegersteuerhebel 20 in
seiner Endlage durch die Endlageverriegelung 70 verriegelt.
Gleichzeitig wird dieser Steuerdruck über die Verbindungsleitungen 30, 58 und
das Wechselventil 60 in den Steuerraum 52 des
Schaufelproportionalventils 26 geführt, so dass zwischen den Steuerräumen 50, 52 eine
Steuerdruckdifferenz generiert wird, durch die das Schaufelproportionalventil 26 nach
links in seine Aufnahmestellung bewegt wird. Der Schaufelsteuerhebel 22 bleibt
während
des gesamten Prozesses unbetätigt.
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Sobald
die Schaufel 6 ihre Sollposition eingenommen hat, öffnet der
Positionsgeber 68 und der Stromkreis 62 wird unterbrochen.
Der Schaltmagnet 56 wird nicht mehr bestromt und das Schaltventil 54 wird über die
Federkraft seiner Vorspannfeder zurück in seine Grundstellung bewegt,
in der die Verbindungsleitungen 30, 58 wieder
gegeneinander abgesperrt sind. Außerdem öffnet aufgrund der Unterbrechung
des Stromkreises 62 der Aktivierungsschalter 66 wieder
bzw. wird manuell durch den Fahrer zurückgesetzt. Aufgrund des Zurücksetzens
des Schaltventils 54 in seine Grundstellung kann der in Richtung
des Einschwenkens der Schaufel 6 wirksame Steuerdruck der
Auslegersteuereinheit 12 nicht mehr zum Schaufelproportionalventil 26 geführt werden.
Der zuvor mit dem Steuerdruck beaufschlagt Steuerraum 52 ist über die
Schaufelverbindungsleitung 58, das Wechselventil 60 und
das Schaltventil 54 zum Tank druckentlastet und somit die
Steuerdruckdifferenz zwischen den Steuerräumen 50, 52 aufgehoben,
wodurch das Schaufelproportionalventil 26 wieder seine
federvorgespannte Neutralstellung einnimmt.
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Somit
ist die Schaufel 6 in ihre Sollposition überführt.
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Um
die Schaufel 6 aus dieser Sollposition in einen Kippzustand
zu bewegen, d.h. um die Schaufel 6 im Uhrzeigersinn auszuschwenken,
betätigt
der Fahrer den Schaufelsteuerhebel 22 derart, dass das Schaufelvorsteuergerät 18 ein
Steuersignal erzeugt, so dass die Steuerräume 50, 52 des
Schaufelproportionalventil 26 mit einer Steuerdruckdifferenz
beaufschlagt werden und dieses aus seiner Neutralstellung nach rechts
verschoben wird. Dabei wird automatisch, sobald die Schaufel 6 ihre
Sollposition verlässt,
der Positionsgeber 68 geschlossen, so dass der oben beschriebene
Prozess quasi erneut beginnen kann.
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Auch
wenn oben die Überführung der
Schaufel 6 in ihre Sollposition im Bezug auf den Schwimmzustand
des Auslegers 2 beschrieben wird, so ist das Funktionsprinzip
ebenfalls im Bezug auf eine allgemeine Absenkbewegung des Auslegers 2 anwendbar.
Generell gilt, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Steueranordnung ein in
Richtung einer Absenkbewegung des Auslegers 2 wirksames
Steuersignal der Auslegersteuereinheit 12 an die Schaufelsteuereinheit 14 weitergeleitet
wird, so dass die Schaufel 6 in eine entsprechende Sollposition überführt wird.
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Offenbart
ist eine Steueranordnung für
ein Arbeitsgerät,
insbesondere einen Radlader oder einen Baggerlader, der an einem
Ausleger eine Schaufel gelenkig gelagert hat, wobei die Steueranordnung eine
Ansteuerung der Schaufel mittels eines Steuerdrucks einer Auslegersteuereinheit
ermöglicht,
so dass diese beim Absenken des Auslegers oder beim Überführen des
Auslegers in einen Schwimmzustand in eine Sollposition gebracht
werden kann.
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- 2
- Ausleger
- 4
- Rahmen
- 6
- Schaufel
- 8
- Auslegerzylinder
- 10
- Schaufelzylinder
- 12
- Auslegersteuereinheit
- 14
- Schaufelsteuereinheit
- 16
- Auslegervorsteuergerät
- 18
- Schaufelvorsteuergerät
- 20
- Auslegersteuerhebel
- 22
- Schaufelsteuerhebel
- 24
- Auslegerproportionalventil
- 26
- Schaufelproportionalventil
- 28
- Ventilanordnung
- 30
- Auslegerverbindungsleitung
- 32
- Auslegerkolbenstange
- 34
- Schaufelkolbenstange
- 36
- Schaufelkante
- 38
- Steuerleitung
- 40
- Steuerleitung
- 42
- Signalleitung
- 44
- Signalleitung
- 46
- Steuerraum
- 48
- Steuerraum
- 50
- Steuerraum
- 52
- Steuerraum
- 54
- Schaltventil
- 56
- Schaltmagneten
- 58
- Schaufelverbindungsleitung
- 60
- Wechselventil
- 62
- Stromkreis
- 64
- Stromquelle
- 66
- Aktivierungsschalter
- 68
Positionsgeber
-
- 70
- Endlageverriegelung
- 72
- Elektromagneten
- 74
- Halteelement