DE19930101A1 - Schaltvorrichtung für eine Arbeitsmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für eine Arbeitsmaschine, insbesondere Bagger, mit mindestens einem Versorgungs- und einem Nutzanschluß (P, P') und mit mindestens einem Hydrospeicher (10). Dadurch, daß zwischen dem Versorgungsanschluß (P) und dem Nutzanschluß (P') ein Schaltventil (12) angeordnet ist, das in einer seiner Schaltstellungen den Versorgungsanschluß (P) vom Nutzanschluß (P') zumindest teilweise trennt und die fluidseitige Ladung des Hydrospeichers (10) über den Versorgungsanschluß (P) gewährleistet, und daß in einer anderen Schaltstellung der Versorgungsanschluß (P) mit dem Nutzanschluß (P') verbunden ist, sind die bekannten Schaltungsvorrichtungen dahingehend verbessert, daß es mit ihnen möglich ist, eine Notfunktion schon dann sicherzustellen, bevor mit dem Arbeiten mit der Arbeitsmaschine begonnen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für eine Arbeitsmaschine, ins­ besondere Bagger, mit mindestens einem Versorgungs- und einem Nutzan­ schluß und mit mindestens einem Hydrospeicher.

Dahingehende Schaltvorrichtungen für Arbeitsmaschinen sind in einer Viel­ zahl von Ausführungsformen auf dem Markt frei erhältlich. Der Versor­ gungsanschluß dient dabei dem Anschluß einer Pumpeneinheit, beispiels­ weise in Form einer Hydropumpe, um den hydraulischen Arbeitskreis, der an den Nutzanschluß angeschlossen ist, mit unter Druck stehendem Hy­ drauliköl zu versorgen. Die dahingehenden hydraulischen Kreisläufe sind in der Regel in einen Hochdruckteil und in einen Niederdruckteil unterteilt, wobei an den Niederdruckteil die Betätigungseinrichtung für die Arbeitsma­ schine angeschlossen ist, über die eine Bedienperson, beispielsweise der Baggerführer, die Arbeitsgerätschaften des Hochdruckkreises entsprechend für Arbeitsvorgänge ansteuert. Der angesprochene Hydrospeicher dient dann dazu, bei einem Versorgungsausfall innerhalb des Hydraulikkreises die Hydraulikversorgung noch für einen gewissen Zeitraum sicherzustellen, um zu vermeiden, daß die Arbeitsgerätschaften, beispielsweise in Form ei­ ner Baggerschaufel, im angehobenen Zustand herunterfallen können od. dgl., was ein Sicherheitsrisiko darstellen würde.

Bei den bekannten Schaltvorrichtungen ist es nun so, daß zum Herstellen dieser Sicherheitsfunktion der Hydrospeicher erst geladen werden muß, der später die Notversorgung sicherstellt, so daß bei bekannten Arbeitsmaschi­ nen diese nicht sofort mit dem Arbeiten beginnen können, sondern viel­ mehr muß erst eine definierte Betätigungsfunktion durch den Baggerführer ausgeführt werden, beispielsweise durch Heben der Baggerschaufel, um sicherzustellen, daß der Speicher bei diesem Vorgang für die spätere Not­ funktion geladen ist. In der Regel ist der dahingehende Arbeitsvorgang in der Bedienungsanleitung der Arbeitsmaschine beschrieben und muß ent­ sprechend genau durchgeführt werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Schaltungsvorrichtungen dahingehend weiter zu verbessern, daß es mit ihnen möglich ist, eine Notfunktion schon dann si­ cherzustellen, bevor mit dem Arbeiten mit der Arbeitsmaschine begonnen wird. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Schaltungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 zwi­ schen dem Versorgungsanschluß und dem Nutzanschluß ein Schaltventil angeordnet ist, das in einer seiner Schaltstellungen den Versorgungsan­ schluß vom Nutzanschluß zumindest teilweise trennt und die fluidseitige Ladung des Hydrospeichers über den Versorgungsanschluß gewährleistet, und daß in einer anderen Schaltstellung der Versorgungsanschluß mit dem Nutzanschluß verbunden ist, ist der Hochdruckkreis beim Einschalten der Arbeitsmaschine vom Versorgungsanschluß und mithin vom Versorgungs­ kreis getrennt und mit Einschalten der Arbeitsmaschine wird der Hydrospei­ cher über den Versorgungsanschluß aufgeladen, bevor mit dem Arbeiten mit der Arbeitsmaschine begonnen wird. Somit steht unmittelbar nach Ein­ schalten des Antriebsaggregates und mithin der Hydropumpe die Notver­ sorgung zur Verfügung und die Bedienperson kann unmittelbar mit dem Arbeiten beginnen, ohne erst an die Notfunktion denken zu müssen. Dies dient der Sicherheit und erleichtert die Bedienung der Arbeitsmaschine und stellt deren sofortigen Arbeitseinsatz sicher. Die Trennung des Versorgungs­ anschlusses vom Nutzanschluß kann im Sinne einer Fluidabsperrung voll­ ständig sein. Vorzugsweise ist jedoch nur eine teilweise Trennung vorgese­ hen, beispielsweise mittels einer Drossel, die derart noch eine Teilversor­ gung des Hochdruckkreises für bestimmte Arbeitsfunktionen sicherstellen kann, wobei gleichzeitig die Notversorgung gewährleistet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvor­ richtung trennt das Schaltventil in seiner Ausgangsstellung den Versor­ gungsanschluß zumindest teilweise vom Nutzanschluß und zum Schalten des Schaltventils in seine den Versorgungsanschluß mit dem Nutzanschluß verbindenden Versorgungsstellung dient der in einer Nebenleitung anste­ hende Schaltdruck, der im wesentlichen dem fluidseitigen Speicherdruck entspricht. Im Gegensatz zu einer gegebenenfalls elektrischen Ansteuerung über einen Elektro-Schaltmagneten für das Schaltventil ist die Betätigung desselben druckgesteuert und damit funktionssicher.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist zwischen dem Schaltventil und der Nebenleitung ein Druckminderventil angeordnet, das innerhalb eines hydraulischen Kreislau­ fes einen Niederdruckteil von einem Hochdruckteil trennt, die beide über den Versorgungsanschluß versorgt sind. Auf diese Art und Weise kann über nur einen Versorgungsanschluß sowohl die Versorgung des Hochdrucktei­ les als auch des Niederdruckteiles sichergestellt werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist zwischen der Nebenleitung und dem Hydrospeicher ein in Richtung des Hydrospeichers öffnendes Rückschlagventil angeordnet, über das eine sichere Trennung bei Versorgungsausfall, insbesondere des Pumpenstromes, von Niederdruckteil zu Hochdruckteil sichergestellt ist. Vorzugsweise ist dabei der Hydrospeicher mit seiner Fluidseite an den Nie­ derdruckteil angeschlossen, der über ein weiteres Ventil, insbesondere ein Schieberventil, die Steuereinheit insbesondere mit einem Joystick versehen versorgt. Die Steuereinheit als Teil der Betätigungseinrichtung der Arbeits­ maschine ist somit über die Fluidseite des Hydrospeichers versorgt und kann über entsprechende Steuereinheiten den Niederdruckteil mit den an ihn angeschlossenen Arbeitsgerätschaften beeinflussen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung mündet die Nebenleitung in einen weiteren Nutzan­ schluß und auf der Niederdruckseite ist ein dritter Nutzanschluß vorhan­ den, der über ein drittes Ventil, insbesondere in Form eines weiteren Schie­ berventils, absperrbar ist. Auf diese Art und Weise stehen innerhalb der Schaltvorrichtung noch weitere Nutzanschlüsse für Ansteuervorgänge an der Arbeitsmaschine zur Verfügung. Dabei sind vorzugsweise die Schieber­ ventile sowie die Druckbegrenzungsventile und das Druckminderventil an einen Tankanschluß angeschlossen, der im wesentlichen Umgebungsdruck aufweist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist der Hydrospeicher ein Membranspeicher, wobei der Hydrospeicher sowie alle Ventile als Einschraubteile, insbesondere in Form von Einschraubpatronen, ausgebildet sind. Vorzugsweise ist dabei die Schaltvorrichtung in Blockbauweise ausgebildet, wobei der Schaltvorrich­ tungsblock außenumfangsseitig mit dem Versorgungsanschluß, den Nutzan­ schlüssen und dem Tankanschluß versehen ist sowie mit Anschlußstellen für die Aufnahme der Einschraubteile. Vorzugsweise verlaufen dabei im Inneren des Schaltvorrichtungsblockes die Verbindungsleitungen zwischen den Anschlüssen und den Anschlußstellen. Auf diese Art und Weise ist ein modularer Aufbau des Schaltvorrichtungskonzeptes verwirklicht, das kom­ pakt aufbauend wenig Bauraum innerhalb der Arbeitsmaschine benötigt. Des weiteren ist bei Versagen eines Bauteiles dieses einfach und kosten­ günstig gegen ein Ersatzteil austauschbar. Das Umschaltventil 12 sowie das Rückschlagventil RV sind vorzugsweise als Einbausätze ausgebildet.

Vorzugsweise weist dabei der Niederdruckteil mindestens einen Arbeits­ druck von 20 bar und der Hochdruckteil einen Arbeitsdruck von minde­ stens 200 bar auf.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung anhand einer Ausführungsform nach der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die Fig. 1 einen hydraulischen Schaltplan betreffend die Schaltvorrich­ tung;

Fig. 2 in der Art einer Explosionszeichnung die Schaltvorrichtung nach der Fig. 1.

Die Schaltvorrichtung nach der Zeichnung ist für eine Arbeitsmaschine, insbesondere für einen Bagger, vorgesehen und weist einen Versorgungsan­ schluß P sowie einen Nutzanschluß P' auf. Des weiteren ist ein als Mem­ branspeicher ausgebildeter Hydrospeicher 10 vorhanden. Wie des weiteren die Fig. 1 zeigt, ist zwischen dem Versorgungsanschluß P und dem Nutzan­ schluß P' ein als Umschaltventil dienendes Schaltventil 12 angeordnet, das in der gezeigten Schaltstellung nach der Fig. 1 den Versorgungsanschluß P vom Nutzanschluß P' trennt bzw. androsselt und die fluidseitige Ladung des Hydrospeichers 10 über den Versorgungsanschluß P gewährleistet. Die Gasseite des Hydrospeichers 10 ist mit einem Arbeitsgas, insbesondere in Form von Stickstoff, mit einem vorgebbaren Druck versehen. In der anderen Schaltstellung des Schaltventils 12 wäre dann der Versorgungsanschluß P mit dem Nutzanschluß P' fluidführend verbunden.

In seiner in der Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung trennt zumindest teil­ weise das Schaltventil 12 den Versorgungsanschluß P vom Nutzanschluß P' und zum Schalten des Schaltventils 12 in seine den Versorgungsanschluß P mit dem Nutzanschluß P' verbindenden Versorgungsstellung dient der in einer Nebenleitung 14 anstehende Schaltdruck, der im wesentlichen dem fluidseitigen Speicherdruck des Hydrospeichers 10 entspricht.

Zwischen dem angesprochenen Schaltventil 12 und der Nebenleitung 14 ist ein Druckminderventil DM angeordnet, das innerhalb des hydraulischen Arbeitskreislaufes einen Niederdruckteil 16 von einem Hochdruckteil 18 trennt, die beide über den Versorgungsanschluß P versorgt sind. Zwischen der Nebenleitung 14 und dem Hydrospeicher 10 ist ein in Richtung des Hydrospeichers 10 öffnendes Rückschlagventil RV angeordnet. Des weite­ ren ist der Hydrospeicher 10 mit seiner Fluidseite an den Niederdruckteil 16 angeschlossen, der über ein weiteres Ventil 20, insbesondere in Form eines Schieberventils, eine nicht näher dargestellte Steuereinheit zum Betä­ tigen der Arbeitsgerätschaft, insbesondere mit einem Joystick (nicht darge­ stellt) für die Bedienung durch eine Bedienperson versehen ist, versorgt. Der dahingehende Anschluß ist in der Fig. 1 mit Azg benannt.

In die Nebenleitung 14 mündet ein weiterer Nutzanschluß Ast, wobei auf der Niederdruckseite 16 ein dritter Nutzanschluß Ap vorhanden ist, der über ein drittes Ventil 22, insbesondere in Form eines weiteren Schieber­ ventils, absperrbar ist. Die beiden Schieberventile 20 und 22 sind federbe­ lSstet in ihrer in der Fig. 1 gezeigten Grundstellung gehalten und sind elek­ trisch über Schaltmagnete WK1, WK2 betätigbar. Dank der beiden weiteren Nutzanschlüsse Ap und Ast lassen sich auf der Niederdruckseite weitere Einheiten der Arbeitsmaschine hydraulisch an die Schaltvorrichtung an­ schließen. Des weiteren ist der Hochdruckteil 18 über ein Druckbegren­ zungsventil DB3 und der Niederdruckteil 16 über ein Druckbegrenzungs­ ventil DB4 abgesichert. Die beiden Schieberventile 20,22 sowie die beiden Druckbegrenzungsventile DB3 und DB4 und das Druckminderventil DM sind an einen Tankanschluß T, der im wesentlichen Umgebungsdruck auf­ weist, fluidführend angeschlossen.

Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, ist der Hydrospeicher 10 als Membran­ speicher ausgebildet, wobei der Hydrospeicher 10 sowie alle Ventile 12,20,22, DM, RV, DB3 und DB4 als Einschraubteile, insbesondere in Form von Einschraubpatronen, ausgebildet sind. Wie des weiteren die Fig. 2 zeigt, ist die Schaltvorrichtung in Blockbauweise ausgebildet, wobei der Schalt­ vorrichtungsblock 24 in der Art eines Würfels oder Quaders ausgebildet ist und außenumfangsseitig den Versorgungsanschluß P, die Nutzanschlüsse P', Ast und Ap aufweist sowie den Tankanschluß T. Des weiteren weist er den Anschluß Azg auf und entsprechende Anschlußstellen 26 für die Auf­ nahme der Einschraubteile. Im Inneren des Schaltvorrichtungsblockes 24 (nicht näher dargestellt) stellen dann entsprechende Verbindungsleitungen die Verbindungen zwischen den angesprochenen Anschlüssen und den Anschlußstellen 26 her.

Zur Verdeutlichung der beschriebenen Schaltvorrichtung wird diese anhand ihrer Funktion näher erläutert. Mit Einschalten der Arbeitsmaschine, insbe­ sondere in Form eines Baggers, läuft die Antriebseinheit, insbesondere in Form eines Dieselmotors, und treibt eine Hydropumpe (nicht dargestellt) an. Die Hydropumpe liefert dann an den Versorgungsanschluß P einen Fluid-Arbeitsdruck, beispielsweise in Höhe von 230 bar. Beim Anlaufen der Arbeitsmaschine befindet sich das Schaltventil 12 in seiner in der Fig. 1 dar­ gestellten verriegelten bzw. angedrosselten Schaltstellung und der Fluid­ druck des Hochdruckteils 18 wird über das Druckminderventil DM auf den Arbeitsdruck des Niederdruckteils 16 gebracht, beispielsweise indem das Druckminderventil auf einen Einstelldruck von 45 bar eingestellt ist. Das Rückschlagventil RV wird entgegen seiner Federkraft geöffnet und der Ver­ sorgungsanschluß P versorgt mit reduziertem Druck den Hydrospeicher 10 auf seiner Fluidseite.

Der Speicher wird nun fluidseitig entgegen dem Gasarbeitsdruck so lange befüllt bzw. geladen, bis der Druck in der Nebenleitung 14 ungefähr dem gewünschten Arbeitsdruck im Hydrospeicher 10 entspricht, also beispiels­ weise 35 bar bei einem Fördervolumen von 6,6 l/min. Ist im Nieder­ druckteil 16 ein Druckgleichgewicht hergestellt zwischen der Fluidseite des Hydrospeichers 10 und dem anstehenden Druck in der Nebenleitung 14, wobei die Schließkraft der Rückstellfeder des Rückschlagventils RV mit ein­ zubeziehen ist, wird das Schaltventil 12 in seine fluidführende Schaltstel­ lung gebracht und der Versorgungsanschluß P mit dem Nutzanschluß P' verbunden, so daß dann an den Arbeitsgerätschaften der Arbeitsmaschine, beispielsweise in Form von Hydraulikzylindern, der Arbeitsdruck des Hochdruckteils 18 der Schaltvorrichtung anstehen kann. Werden die Schie­ berventile 20,22 über die Elektromagneten WK2 bzw. WK1 geschaltet, steht der Druck im Niederdruckteil 16 an den Anschlüssen Azg und Ap an, die ansonsten zur Tankseite T hin fluidführend geschaltet sind. Über die Anschlüsse Azg und Ap läßt sich dann zum einen die Steuereinheit für die Arbeitsmaschine mit Niederdruck versorgen bzw. ein weiterer Hydraulik­ verbraucher des gesamten Hydraulikkreislaufs (nicht dargestellt).

Kommt es nun zu Funktionsstörungen, ist eine Notfunktion über den Hy­ drospeicher 10 sichergestellt, der dann über das Rückschlagventil RV ge­ genüber dem Hochdruckteil 18 abgesperrt eine Notversorgung über den jeweiligen Anschluß Azg und/oder Ap sicherstellt. Auf diese Art und Weise läßt sich beispielsweise eine angehobene Baggerschaufel bei Versagen der Hydraulikversorgung in ihrer Position halten oder definiert absenken. Ein weiterer Nutzanschluß für einen weiteren Hydraulikverbraucher auf der Niederdruckseite ist über den Nutzanschluß Ast gegeben. Mit der erfin­ dungsgemäßen Schaltvorrichtung ist also sichergestellt, daß vor dem eigent­ lichen Arbeitsbeginn mit der Arbeitsmaschine der Notspeicher in Form des Hydrospeichers 10 mit einem Fluidvorrat unter Druck befüllt ist, der dann später eine Notversorgung auf jeden Fall sicherstellen kann.

Für eine teilweise Trennung der Fluidversorgung für den Hochdruckkreis­ lauf kann eine Drossel DR vorgesehen sein, so daß das Schaltventil 12, wie in der Fig. 1 dargestellt, durch ein Schaltventil mit Drossel, wie dargestellt, ersetzt sein kann. Auf diese Art und Weise läßt sich die Notversorgung über den Hydrospeicher 10 sicherstellen und gleichzeitig läßt sich zumindest eine Arbeitsfunktion innerhalb des Hochdruckkreises erreichen.

Claims (10)

1. Schaltvorrichtung für eine Arbeitsmaschine, insbesondere Bagger, mit mindestens einem Versorgungs- und einem Nutzanschluß (P, P') und mit mindestens einem Hydrospeicher (10), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Versorgungsanschluß (P) und dem Nutzanschluß (P') ein Schaltventil (12) angeordnet ist, das in einer seiner Schaltstellungen den Versorgungsanschluß (P) vom Nutzanschluß (P') zumindest teilweise trennt und die fluidseitige Ladung des Hydrospeichers (10) über den Versorgungsanschluß (P) gewährleistet, und daß in einer anderen Schalt­ stellung der Versorgungsanschluß (P) mit dem Nutzanschluß (P') ver­ bunden ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (12) in seiner Ausgangsstellung den Versorgungsanschluß (P) vom Nutzanschluß (P') zumindest teilweise trennt und zum Schalten des Schaltventils (12) in seine den Versorgungsanschluß (P) mit dem Nutzanschluß (P') verbindenden Versorgungsstellung der in einer Ne­ benleitung (14) anstehende Schaltdruck dient, der im wesentlichem dem fluidseitigen Speicherdruck entspricht.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen dem Schaltventil (12) und der Nebenleitung (14) ein Druckmin­ derventil (DM) angeordnet ist, das innerhalb eines hydraulischen Kreis­ laufs einen Niederdruckteil (16) von einem Hochdruckteil (18) trennt, die beide über den Versorgungsanschluß (P) versorgt sind.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Nebenleitung (14) und dem Hydrospeicher (10) ein in Richtung des Hydrospeichers (10) öffnendes Rückschlagventil (RV) an­ geordnet ist.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydrospeicher (10) mit seiner Fluidseite an den Niederdruckteil (16) an­ geschlossen ist, der über ein weiteres Ventil (20), insbesondere ein Schieberventil, die Steuereinheit, insbesondere mit einem Joystick ver­ sehen, versorgt.

6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nebenleitung (14) in einen weiteren Nutzanschluß (Ast) mündet und daß auf der Niederdruckseite (16) ein dritter Nutzan­ schluß (Ap) vorhanden ist, der über ein drittes Ventil (22), insbesondere in Form eines weiteren Schieberventils, absperrbar ist.

7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckteil (18) und der Niederdruckteil (16) über Druckbegren­ zungsventile (DB3 bzw. DB4) abgesichert sind.

8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberventile (20,22) sowie die Druckbegrenzungsventile (DB3 und DB4) und das Druckminderventil (DM) an einen Tankanschluß (T) ange­ schlossen sind.

9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydrospeicher (10) ein Membranspeicher ist und daß der Hydrospei­ cher (10) sowie alle Ventile (12, 20, 22, RV, DM, DB3 und DB4) als Ein­ schraubteile, insbesondere in Form von Einschraubpatronen, ausgebildet sind.

10. Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die­ ser in Blockbauweise ausgebildet ist, daß der Schaltvorrichtungsblock (24) außenumfangsseitig mit dem Versorgungsanschluß (P), den Nutzan­ schlüssen (P', Azg, Ap, Ast) und dem Tankanschluß (T) versehen ist so­ wie mit Anschlußstellen (26) für die Aufnahme der Einschraubteile und daß im Inneren des Schaltvorrichtungsblockes (24) die Verbindungslei­ tungen zwischen den Nutzanschlüssen und den Anschlußstellen (26) verlaufen.