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Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydraulik anlage mit mehreren
Arbeitsmotoren, insbesondere Arbeitszylindern, die wechselweise durch ein von einer
Druckpumpe geliefertes Arbeitsmedium über ein durch einen als hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung
ausgebildeten Steuermotor und eine Schrittschaltvorrichtung verstellbares, drehstellungsabhängig
arbeitendes Umschaltgerät antreibbar sind.
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Der Erfindungsgegenstand ist vornehmlich für Hydraulikanlagen in Fahrzeugen
wie Schleppern zum Betrieb mehrerer wechselweise antreibbarer Geräte wie einer Laderschwinge
und einer dieser zugeordneten Abschiebevorrichtung bestimmt. Bei an Ackerschleppern
vorgesehenen Anlagen dieser Art war es bisher erforderlich, jedem der genannten
Geräte eine eigene Steuervorrichtung zuzuordnen, obwohl die Arbeitsmotoren aufgabenbedingt
beim bestimmungsgemäßen Gebrauch jeweils nur wechselweise eingeschaltet werden.
Dies erfordert hohe Herstellungskosten. Außerdem sind bei unachtsamer Handhabung
Fehlschaltungen möglich.
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Es ist schon eine zentrale Steuerung für mehrere hydraulische Antriebe
an einer Werkzeugmaschine bekannt, die je von einer doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung
gebildet sind. Bei dieser Steuerung führt eine Druckpumpe fortlaufend einem einen
Drehschieber aufweisenden Umschaltgerät das Druckmedium zu. Der Drehschieber wird
über eine Schrittschaltvorrichtung gedreht, deren sich über den Umfang verteilende
Schrittzahl der Anzahl der zu steuernden Motoren entspricht. Zum Antrieb der Schrittschaltvorrichtung
dient ein als hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildeter Steuermotor mit
einem beidseitig beaufschlagten Kolben, an dem für den Arbeitshub ein sich aus der
Flächendifferenz der beiden Kolbenflächen ergebender Differenzdruck wirksam wird.
Der Steuermotor läuft stets selbsttätig an, sobald das jeweils eingeschaltete Arbeitsgerät
eine Anschlaglage erreicht hat, womit der Druck des Arbeitsmediums in dem System
ansteigt und gegen eine Federbelastung einen Schieber öffnet, der die Beaufschlagung
der größeren Kolbenfläche durch das Arbeitsmedium freigibt. Mit dem Weiterschalten
des Drehschiebers wird das Arbeitsmedium für den Antrieb des folgenden Arbeitsvorganges
der Werkzeugmaschine herangezogen und damit so weit entspannt, daß der Schieber
unter seiner Federbelastung in die Sperrlage zurückkehren kann, was auch den Kolben
des Steuermotors unter der Wirkung des seine kleinere Fläche belastenden Druckes
zurückkehren läßt. Bei Geräten dieser Art erfolgt die Weiterschaltung des den jeweils
arbeitenden Motor auswählenden Drehschiebers selbsttätig, und die Arbeitsfolge wiederholt-
sich, bis die Druckpumpe unwirksam gemacht wird.
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Ferner ist eine Steuerung für eine doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Anordnung
bekannt, an der mit Hilfe eines Drehschiebers die Zu- und Ableitungen vertauscht
werden. Der Drehschieber ist bedarfsweise über eine selbständige Druckmittelsteuerung
antreibbar. Er wird jeweils um 90° hin- und herdrehend verstellt. Beim selbsttätigen
Antrieb dient dazu ein schwenkbarer Doppelhebel mit Hubflächen, auf die wechselweise
eine durch einen gegen eine Federbelastung druckmittelbetätigten Kolben antreibbare
Koppel einwirkt.
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Weiterhin ist es bekannt, mehrere je doppeltwirkende hydraulische
Arbeitsmotoren durch ein erstes Steuergerät zu beeinflussen, dem das Arbeitsmedium
zugeführt wird und diesem Steuergerät ein weiteres Steuergerät nebenzuordnen, dem
das Arbeitsmedium wahlweise zuführbar ist und das nur auf einen Teil der Arbeitsmotoren
einwirkt. Mit dieser Anordnung wird es möglich, mit Sicherheit die Einschaltung
der allein mit dem ersten Steuerglied verbundenen Arbeitsmotoren zu verhindern,
wenn die Betriebsumstände dies erfordern.
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Es ist schließlich bekannt, in den Leitungen von mehrere Geräte umfassenden
hydraulischen Anlagen Absperrventile anzuordnen, die in vorgegebener Folge durch
eine drehbare Nockenwelle aushebbar sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikanlage der
eingangs umschriebenen Art insbesondere für die schon erwähnten Zwecke zu schaffen,
die nur eines beispielsweise bei mit einer Hydraulikanlage versehenen Fahrzeugen
ohnehin vorhandenen Steuergerätes bedarf, um mehrere Arbeitsmotoren wechselweise
je willkürlich zu betätigen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der über ein willkürlich
betätigbares Steuergerät an die Druckpumpe angeschlossene, gegen eine Federbelastung
arbeitende Steuermotor in der Ausgangslage den Eingang des Umschaltgerätes sperrt
und ihn mit dem Erreichen einer vorgegebenen Arbeitsstellung freigibt.
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Bei dieser Ausgestaltung wird das durch das Steuergerät dem Steuermotor
zugeleitete Druckmedium jeweils zunächst im Sinne einer Betätigung des Steuermotors
zum Weiterschalten des Umschaltgerätes wirksam, bevor diesem nach der Beendigung
des Umschaltvorganges das Arbeitsmedium für den durch das Umschaltgerät ausgewählten
Arbeitsmotor zugeleitet wird. Die Anlage arbeitet dabei unabhängig von der jeweiligen
Belastung der Arbeitsmotoren. überdies ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau. Außerdem
ist die Handhabung einfach und sinnfällig. Dabei wird selbsttätig eine vorgegebene
Reihenfolge der Motorschaltungen beibehalten. Dies verhindert Fehlbedienungen.
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Das durch den Steuermotor bei jedem Einschalten des Steuergerätes
für einen Schaltschritt angetriebene Umschaltgerät kann als Drehschieber ausgebildet
sein. Statt dessen kann der Steuermotor eine Nockenwalze schrittweise verstellen,
die Ventilglieder für die einzelnen Arbeitsmotoren steuert.
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Im Interesse einer kostensparenden Herstellung und eines übersichtlichen
Aufbaues ist es weiterhin zweckmäßig, den Kolben des hydraulischen Steuermotors
unmittelbar als längslagenabhängig den Eingang des Umschaltgerätes sperrenden bzw.
freigebenden Schieber auszuführen.
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Entsprechend der Art der jeweils verwandten Arbeitsmotoren und dem
für den bestimmungsgemäßen Gebrauch der Anlage zweckmäßigen Arbeitsablauf empfiehlt
es sich nach einem weiteren Merkmal der Erflndung, die dem Eingang des Umschaltgerätes
vorgeschaltete, durch den Steuermotor gesteuerte Sperrvorrichtung durch ein Rückschlagventil
zu überbrücken, das in Richtung auf das Umschaltgerät sperrt. Damit läßt sich insbesondere
bei einfach wirkenden, nach dem Trennen von dem Zufluß des Druckmediums unter Wirkung
des Eigengewichtes bzw. einer Federbelastung od. dgl. in die Ausgangslage rückkehrenden
Arbeitsmotoren eine eigene Rückleitung für das entspannte Arbeitsmedium einsparen.
Außerdem
wird der Aufbau des Umschaltgerätes vereinfacht.
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Sofern im Umschaltgerät eine drehbare Nockenwalze drehstellungsabhängig
Ventilglieder steuert, ergibt sich eine in der Regel besonders einfache und betriebssichere
Ausgestaltung, indem wenigstens ein Ventilglied als durch die Nockenwalze aushebbares
Rückschlagventil ausgebildet wird.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 schematisch unter Zugrundelegung eines einen hydraulischen
Kraftheber aufweisenden Ackerschleppers die Anordnung für eine hydraulisch betätigbare
Laderschwinge mit einer ebenfalls hydraulisch betätigbaren Abschiebevorrichtung,
F i g. 2 schematisch ein durch einen Steuermotor über ein Schrittschaltwerk betätigbares
Umschaltgerät, F i g. 3 in größerem Maßstabe einen Schnitt durch die Drehschieberanordnung
des Umschaltgerätes, F i g. 4 schematisch ein mit einer Nockenwalze arbeitendes
Umschaltgerät im Schnitt, bei dem die Ventilglieder als durch die Nockenwalze aushebbare
Rückschlagventile ausgeführt sind.
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Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung umfaßt eine das Arbeitsmedium
liefernde Druckpumpe 10, ein der Druckleitung zugeordnetes überdruckventil11 und
ein der Druckpumpe nachgeschaltetes Steuergerät 12, das in der Grundanordnung einem
hydraulischen Kraftheber 13 zugeordnet ist. Zum Betrieb einer über zwei parallel
geschaltete, je einfachwirkende hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen mit Kolben
14 antreibbaren Laderschwinge 15 und einer dieser zugeordneten Abschiebevorrichtung,
für die lediglich eine vorzugsweise gegen eine nicht gezeichnete Feder arbeitende,
einfachwirkende Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem Kolben 16 dargestellt isi, dient
eine Steuer- und Verteilvorrichtung, die in F i g. 1 mit 17 bezeichnet ist und eingangsseitig
über eine Leitung 18 mit dem Ausgang des Steuergerätes 12 verbunden ist. Von der
Steuer- und Verteilvorrichtung 17 führt je eine Leitung 19 bzw. 20 zu den Kolben-Zylinder-Anordnungen
der Laderschwinge einerseits und der Abschiebevorrichtung anderseits.
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Die Steuer- und Verteilvorrichtung 17 kann den aus F i g. 2 ersichtlichen
Aufbau haben, bei dem von dem Umschaltgerät der Einfachheit halber lediglich der
Rotor, nämlich ein Drehschieber, dargestellt ist. Das durch die Leitung 18 geführte
Arbeitsmedium gelangt in den Arbeitsraum 21 einer den Steuermotor bildenden Kolben-Zylinder-Anordnung
22, in der ein Kolben 23 als Schieber für das Arbeitsmedium ausgebildet ist, indem
sein Stirnende nach dem Durchlaufen eines vorgegebenen Arbeitshubes einen Ringkanal
24 freigibt, von dem aus durch eine Leitung 25 das Arbeitsmedium zu dem Eingang
26 des Drehschiebers 27 strömen kann, dessen Gehäuse in F i g. 3 mit 28 bezeichnet
ist. Der Kolben 23 ist durch eine Stange 29 mit einem Hebel 30 gekuppelt, der an
einer drehbar gelagerten Welle 31 sitzt. An einem Ansatz 32 des Hebels 30 greift
außerdem eine andernends gestellfest gehalterte vorgespannte Zugfeder 33 an, die
über den Hebel und die Stange 29 den Kolben 23 in die Ausgangsstellung rückführt,
wenn der Arbeitsraum 21 des Steuermotors 22 drucklos ist. Mit der Welle 31 ist drehfest
und axial verschiebbar ein Mitnehmerglied 34 verbunden, das über eine Schrittschaltanordnung
ergebende Sperrzahnung den schon erwähnten Drehschieber 27 antreibt. Den einzelnen
Schaltstellungen des Drehschiebers 27 mag eine Rastvorrichtung 35 zugeordnet sein.
Zwischen dem Arbeitsraum 21 des Steuermotors 22 und dem Eingang 26 des Drehschiebers
27 erstreckt sich außerdem eine Leitung 36, in der ein Rückschlagvendl 37 liegt,
das das Rückströmen des Arbeitsmediums aus dem Eingang 26 des Drehschiebers 27 zuläßt,
wenn der Arbeitsraum 21 durch das Steuergerät 12 mit dem drucklosen Raum verbunden
ist und weiterhin an dem Eingang 26 des Drehschiebers 27 ein höherer Druck vorhanden
ist.
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Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführung ist der über ein Schrittschaltwerk
antreibbare Drehschieber 27 durch eine schrittweise drehbare Nockenwalze 38 ersetzt,
die über Stößel 39 und 40 die Schließglieder 41 und 42 von Rückschlagventilen
steuert, welche den Leitungen 19 und 20 nach F i g. 1 zugeordnet sind. Die in F
i g. 4 gezeigte Zuleitung 43 entspricht der Leitung 44 nach F i g. 2, die den Ringkanal
24 sowie den Eingang des Rückschlagventils 37 mit dem Eingang 26 des Drehschiebers
27 verbindet. In F i g. 4 teilt sich die Leitung 43 in Zweigleitungen 45 und 46,
von denen die Leitung 45 in einen hinter dem Ventilglied 42 liegenden Raum 47 und
die Leitung 46 in einen vor dem Ventilglied 41 liegenden Raum 48 führt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung sei zunächst unter Zugrundelegung
der F i g. 1 bis 3 erläutert, wobei vorausgesetzt wird, daß der Kraftheber 13 in
an sich bekannter Weise durch eine Zurrvorrichtung in einer Endstellung festgehalten
ist, so daß er Verstellungen des Steuergerätes 12 nicht folgen kann. Wenn mit Hilfe
des Steuergerätes 12 Druckmedium in die Leitung 18 und damit den Arbeitsraum 21
des Steuermotors 22 gegeben wird, dann wird der Kolben 23 entgegen der auf ihn einwirkenden
Belastung durch die Feder 33 zurückgedrückt, so daß er über die Stange 29 und den
Hebel 30 mittels der Welle 31 das Mitnehmerglied 34 und den für diesen Drehsinn
mit ihm gekuppelten Drehschieber 27 um eine Schaltstufe weiterbewegt. Außerdem gibt
der Kolben 23 den Ringkanal 24 frei, so daß durch die Leitung 25 und die Leitung
44 das Arbeitsmedium zum Eingang 26 des Drehschiebers 27 strömt. Durch eine entsprechende
Bohrung im Gehäuse 28 wird dabei die Leitung 19 nach F i g.1 gespeist, d.
h. die Laderschwinge 15 hebt sich. Nach der Beendigung des Hubvorganges wird mittels
des Steuergerätes 12 die Leitung 18
kurzzeitig mit dem drucklosen Raum
verbunden und anschließend wieder mit dem unter Druck stehenden Arbeitsmedium gespeist.
Dabei kehrt der Kolben 23 unter Wirkung der Feder 33 kurzzeitig in die Ausgangsstellung
zurück. über das Rückschlagventil37 mag während der Entlastung der Leitung 18 aus
der Leitung 19 ein geringer Teil des Arbeitsmediums zurückströmen, doch ist dies
unbeachtlich, da die Leitung 18 wieder schnell unter Druck gesetzt wird. Dieser
neue Druckimpuls drückt wieder den Kolben 23 des Steuermotors 22 zurück, so daß
der Dreh-Schieber 27 um einen Schritt fortgeschaltet wird, d. h. nun mit der Leitung
44 die Leitung 20 der Abschiebevorrichtung verbindet. Ein RücksLirömen des in den
Zylindern 14 befindlichen Arbeitsmediums ist nicht möglich, da der Arbeitsraum 21
unter Druck steht und insbesondere der inzwischen verstellte Drehschieber eine Sperre
bildet. Das nun durch die Leitung 20 strömende Arbeitsmedium schiebt den Kolben
16 der Abschiebevorrichtung aus, um die Laderschwinge zu
entleeren.
Nach der Beendigung des Arbeitshubes des Kolbens 16 wird durch sinngemäße Betätigung
des Steuergerätes 12 die Leitung 18 wieder drucklos gemacht, so daß der Kolben 16
unter Wirkung der schon erwähnten, nicht gezeichneten Feder in die Ausgangsstellung
zurückkehren kann. Das dabei von ihm verdrängte Arbeitsmedium fließt über das Rückschlagventil
37 ab, da der Weg über die Leitung 25 durch den in die Ausgangsstellung zurückkehrenden
Kolben 23 gesperrt ist. Zum Absenken der Laderschwinge wird anschließend über das
Steuergerät 12 ein weiterer Druckimpuls in die Leitung 18 gegeben, so daß mittels
des Kolbens 23 der Drehschieber 27 erneut um einen Schritt weitergeschaltet wird.
Daher strömt nun durch die Leitung 44 und über das Rückschlagventil 37 das durch
die Kolben 14 der der Laderschwinge zugeordneten Kolben-Zylinder-Anordnungen
verdrängte Druckmedium in dem Maße ab, wie die Schwinge sich senkt. Nach der Beendigung
des Senkvorganges bedarf es eines weiteren kurzen Druckimpulses in der Leitung 18,
um die Anlage für ein erneutes Arbeitsspiel betriebsbereit zu machen.
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Die in F i g. 4 dargestellte abweichende Ausbildung des Umschaltgerätes
arbeitet sinngemäß, wobei die lediglich kraftschlüssige Steuerung der Ventilglieder
ein selbständiges Rückschlagventil37 überflüssig macht. Bei einem Gerät nach F i
g. 4 besteht im übrigen der Vorteil, daß der Rücklauf des Kolbens der Abschiebevorrichtung
16 einerseits und das Absenken der Laderschwinge 15 nebeneinander gleichzeitig erfolgen
können. Auch hier ist es nach der Beendigung der Absenkbewegung erforderlich, einen
kurzen Druckimpuls in die Leitung 43 zu geben, um die Anordnung zum erneuten Heben
der Laderschwinge betriebsbereit zu machen.
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Die dargestellten Ausführungen sind, wie schon erwähnt wurde, nur
beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung. Die Ausbildung nach den F i g. 2
und 4 ist speziell für die Steuerung einer hydraulisch hebbaren Laderschwinge mit
einer hydraulisch betätigten Abschiebevorrichtung bestimmt. Es ist ohne weiteres
ersichtlich, daß auch andere Arbeitsabläufe in der erfindungsgemäßen Art durch ein
Umschaltgerät steuerbar sind, das bei jedem Druckimpuls über einen Steuermotor fortgeschaltet
wird.