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WO2001014648A1 - Verfahren und arbeitsmaschine zur herstellung von bodenflächen - Google Patents

Verfahren und arbeitsmaschine zur herstellung von bodenflächen Download PDF

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Publication number
WO2001014648A1
WO2001014648A1 PCT/EP2000/006660 EP0006660W WO0114648A1 WO 2001014648 A1 WO2001014648 A1 WO 2001014648A1 EP 0006660 W EP0006660 W EP 0006660W WO 0114648 A1 WO0114648 A1 WO 0114648A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
pump
lifting cylinder
lifting
excavator
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/006660
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Pletzer
Joachim Waegner
Heinrich Lackenberg
Original Assignee
O & K Orenstein & Koppel Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by O & K Orenstein & Koppel Aktiengesellschaft filed Critical O & K Orenstein & Koppel Aktiengesellschaft
Priority to BR0013479-1A priority Critical patent/BR0013479A/pt
Priority to US10/049,925 priority patent/US7490421B1/en
Priority to EP00947983A priority patent/EP1204800B1/de
Priority to DE50002380T priority patent/DE50002380D1/de
Publication of WO2001014648A1 publication Critical patent/WO2001014648A1/de

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    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/76—Control of force or torque of the output member

Definitions

  • the invention relates to a method for producing floor surfaces by means of a working machine, in particular a hydraulic excavator, with a one-piece or multi-part excavator equipment with a bucket that can be attached to the floor surface and a lifting cylinder for lifting and lowering the excavator equipment, the lifting cylinder of the excavator equipment being provided by the driver operable control device is operatively connected to at least one working pump, the lifting cylinder being raised, lowered or blocked depending on the switching position of the control device.
  • the invention relates to a working machine, in particular a hydraulic excavator, for producing floor surfaces with a one-piece or multi-part excavator equipment with a bucket that can be attached to the floor surface and a lifting cylinder for lifting and lowering the excavator equipment, the lifting cylinder of the excavator equipment being operated by a control device that can be actuated by the driver is operatively connected to at least one working pump, the lifting cylinder being able to be raised, lowered or blocked depending on the switching position of the control device.
  • a working machine in particular a hydraulic excavator, for producing floor surfaces with a one-piece or multi-part excavator equipment with a bucket that can be attached to the floor surface and a lifting cylinder for lifting and lowering the excavator equipment
  • the lifting cylinder of the excavator equipment being operated by a control device that can be actuated by the driver is operatively connected to at least one working pump, the lifting cylinder being able to be raised, lowered or blocked depending
  • Hydraulic excavators are often used to create flat floor surfaces.
  • the spoon or the spoon cutting edge can be guided over the floor surface to be produced with little or no contact force, since different contact forces can lead to waves in the floor surface.
  • No. 5,855,159 shows a further system in which a pressure control valve is provided in the lower line of the lifting cylinder, which can be switched from normal working pressure to a selectable low pressure. The switching is done by control pressure from an auxiliary pump, which acts on the adjustment of the pressure control valve.
  • the system causes the bucket to dodge in the lifting direction due to digging forces because the hydraulic oil flows out of the piston rod-side cylinder chamber at low pressure via the pressure control valve. Since no hydraulic oil is supplied on the stroke side of the cylinder, the weight of the excavator equipment rests on the bucket.
  • the object of the invention is therefore to provide a solution with which floor surfaces which are as flat as possible can be created in a simpler and faster manner with the aid of working machines, in particular hydraulic excavators.
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned at the outset in that, for weight compensation of the excavator equipment and for setting an approximately constant bearing force of the bucket on the ground surface during the working movement of the excavator equipment, the lifting side of the lifting cylinder after triggering an actuating element is automatically supplied or discharged of a hydraulic medium with an adjustable compensation pressure.
  • the contact force of the spoon on the ground is thus reduced, in particular kept very low and as constant as possible, the control of the contact force taking place automatically to relieve the driver.
  • a suitable hydraulic medium such as pressure oil
  • This procedure relieves the driver considerably, since the control of the boom does not have to be carried out during the work process.
  • This relief and the automatic control means that the bucket can be moved across the floor area much faster and increases efficiency.
  • Another advantage is that the risk of damage to cables and pipes is reduced.
  • the compensation pressure required for weight compensation can be provided in different ways. So it can be generated either by an additional pump or by the work pump itself.
  • the method can be further improved by monitoring the center of gravity of the excavator equipment and automatically adjusting the compensation pressure when the center of gravity is shifted.
  • a generic work machine in particular a hydraulic excavator, which is characterized in that the lifting side of the lifting side of the excavator equipment for weight compensation and for setting an approximately constant bearing force on the floor surface during the working movement of the excavator equipment Lift cylinder is connected via a switchable actuating element to a hydraulic medium supply and discharge device for the application of a constant, adjustable compensation pressure.
  • the hydraulic medium supply and discharge device has a valve arranged in parallel to the control device designed as a control slide, an auxiliary pump and a tank, the valve directing the compensation pressure generated by the auxiliary pump to the stroke side of the lifting cylinder and connects the lower side of the lifting cylinder to the tank, the pressure of the auxiliary pump being adjustable.
  • valve for example, a 4/2-way valve is set by the driver to the "Pia-" kidneys ", which can be done either permanently via a switch or briefly via a button
  • the 4/2-way valve directs the pressure of the auxiliary pump into the lifting line of the lifting cylinder between the spool and lifting cylinder.
  • the lowering line of the cylinder is Directional control valve connected to the tank The control spool remains closed during this process.
  • the pressure of the auxiliary pump is adjustable via a pressure control valve.
  • This pressure control valve can be set to different pressures using a selector switch.
  • the driver uses the selector switch to set such a pressure that almost completely compensates for the weight of the excavator equipment.
  • the control spool When the control spool is in the zero position - the boom lifting cylinder does not need to be controlled when leveling - the leveling takes place and the auxiliary pump including pressure control valve ensure that the excavator equipment is always supported on the bucket with the selected contact force on the ground surface. Moving the arm and the bucket changes the center of gravity of the excavator equipment so that there may be changes in the bucket's bearing force, but these changes are small.
  • the auxiliary pump is designed as an adjustable pressure-controlled variable displacement pump in order to replace the pressure control valve and to avoid energy losses.
  • the pressure control valve or the pressure-controlled variable pump can be switched to pressureless flow or zero delivery when the switches are switched off.
  • the hydraulic medium supply and discharge device is formed by the work pump and the control device, which is designed as a control slide and can be actuated by a manual control valve, can be separated from the manual control valve by a valve and into the lifting position by means of the constant pressure of a control pump is switchable, and that a pressure control valve is arranged in the line from the control slide to the stroke side of the lifting cylinder, in such a way that the compensation pressure can be provided by the working pump. If the excavator operator switches on the leveling process, the control spool is permanently switched to lifting via a valve.
  • a pressure control valve activated at the same time which is arranged in the lifting line between the control slide and the lifting side of the lifting cylinder, controls the pressure so that the weight of the excavator equipment is almost compensated.
  • the lower side of the lifting cylinder is connected to the tank via the control slide.
  • the work pump is switched to a predetermined reduced delivery rate by a pressure reducing valve arranged in the control line to the work pump.
  • a selector switch which can be actuated by the driver is provided.
  • a measuring device for determining the shift in the center of gravity of the excavator equipment e.g. a potentiometer, which detects the angular position of the stick, is provided, which delivers a modulated control signal to the pressure regulating valve or the pressure-controlled variable pump in order to change the compensation pressure in such a way that the contact force of the spoon remains constant during the working movement.
  • 1 is a first imple mentation form of a work machine according to the invention with auxiliary pump and pressure control valve,
  • FIG. 3 shows the embodiment of FIG. 2 with an additional measuring device to provide a constant bucket contact force
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the working machine without an auxiliary pump, in which the working pump provides the weight compensation.
  • a work machine namely a hydraulic excavator, is generally designated 1 in FIG. 1.
  • This hydraulic excavator 1 is equipped with excavator equipment consisting of a boom 2, a lifting cylinder 3, a stick cylinder 4, a stick 5, a bucket cylinder 6 and a bucket 7.
  • the lifting cylinder 3 is connected via lines 10, 11 to a control device designed as a control slide 8 with the control spool blocking the lifting cylinder 3 in position 0, lifting the excavator equipment in position 1 and lowering the excavator equipment in position 2.
  • a work pump 9 is provided, which is usually also used for other work functions of the hydraulic excavator 1.
  • the control slide 8 is actuated by the driver by means of a manual control valve 17, which is supplied by a control pump 37, via lines 21, 22.
  • a 4/2-way valve 12 is arranged parallel to the control slide 8 and blocks lines 23, 24 in the idle position (0) and connects an auxiliary pump 29 to the tank.
  • the valve 12 connects the auxiliary pump 29 via the line 23 and the line 11 to the lifting surface of the lifting cylinder 3, while the lower side of the lifting cylinder 3 is connected to the tank via line 10 and line 24.
  • the valve 12 is switched on by a voltage source 26 via a switch 18 or a button 16.
  • the pressure of the auxiliary pump 29 is adjustable via a pressure control valve 13, which can be controlled in a predetermined range by a selector switch 14.
  • a switch 15 is provided which interrupts the power supply as soon as the manual control valve 17 is actuated, which actuates the switch 15 via a shuttle valve 36 and via a line 25.
  • the weight compensation explained in more detail below is switched off when the manual control valve 17 is actuated and the pressure control valve 13 is set to pass through without pressure.
  • FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that a pressure-controlled variable displacement pump 27 is provided instead of the pressure control valve 13 and the auxiliary pump 29.
  • the pressure of the pressure-controlled variable displacement pump 27 is regulated via a line 31 by means of the selector switch 14 and the pump 27 is switched to zero delivery as soon as the switch 15 interrupts the power supply.
  • FIG. 3 shows the hydraulic excavator 1 according to FIG. 2 with an additional measuring device 32 which is inserted into a control line 31.
  • the measuring device 32 is designed, for example, as a potentiometer and measures the angular position between the arm 5 and the arm 2.
  • the signal for the pressure control valve 13 or the pressure-controlled variable displacement pump 27 is modulated by the measuring device 32 via a line 33, that the positional force of the spoon 7 on the floor surface can be kept constant.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a hydraulic excavator according to the invention, the same reference numerals as in the preceding figures being used, if the same parts are concerned.
  • the work pump 9 is provided in the hydraulic excavator 1 according to FIG. 4 as a pressure source for the weight compensation. Therefore, the pressure control valve 13 is connected to the line 11 to the stroke side of the lifting cylinder 3.
  • a 3/2-way valve 36 switches the line 22 of the manual control valve 17 off when the switches 16 or 18 are actuated and connects the constant pressure of the control pump 37 via a line 38 to the switching side of the control slide, which switches on the lifting process of the lifting cylinder 3 of the boom 2 ,
  • the signal of the switches 16, 18 also causes the activation of the pressure control valve 13 via a selector switch 14 and the reduction of the feed pump 9 by a pressure reducing valve 35, which modulates the signal of the pump control 34 so that a predetermined delivery rate of the working pump is available.
  • the weight compensation is switched off via a shuttle valve 36 and the line 25 with the switch 15 and the control of the control slide 8 is restored by means of the manual control valve 17.
  • the driver switches the switch 18 or, for short operations, the button 16 and thus the valve 12 into position (P) or the valve 36.
  • the driver selects the contact force of the bucket 7 by means of the selector switch 14.
  • the stroke side of the lifting cylinder 3 is now connected to the activated pressure control valve 13 or the pressure-controlled variable displacement pump 27 and supports the boom 2 to the extent selected.
  • the driver then only moves the stick 5 and the bucket 7, the boom 2 is automatically adjusted so that the weight compensation maintains the selected value.
  • the movement of the bucket 7 increases due to this movement.
  • a slight increase in the bearing force causes the boom 2 to be automatically raised immediately such a measure that the spoon 7 continues to rest on the floor surface with the selected low contact force.
  • the auxiliary pump 29 or the working pump 9 is permanently connected to the lifting surface of the lifting cylinder 3, the pressure oil required for lifting the boom 2 is always available. If the spoon 7 is moved on the floor surface in such a way that the boom 2 has to be lowered, it is automatically lowered as soon as the spoon 7 begins to lose contact with the ground and the set contact force gives the necessary lowering force.
  • the hydraulic oil then flows from the lifting side of the lifting cylinder 3 via the pressure control valve 13, while the lower side is connected to the tank and can suck up hydraulic oil.
  • the spoon 7 automatically follows the course of the floor surface with almost constant contact force.
  • the actual control slide 8 of the lifting cylinder 3 does not have to be actuated and can remain in the blocking position. If the driver is also switched on with the manual control valve 17 via line 22 with the weight compensation switched on, the control slide 8 is interrupted, the weight compensation is interrupted and the boom 2 can be controlled by the driver.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Bodenflächen mittels einer Arbeitsmaschine (1), insbesondere eines Hydraulikbaggers, mit einer ein- oder mehrteiligen Baggerausrüstung (2, 5, 7) mit einem auf die Bodenfläche aufbringbaren Löffel (7) und einem Hubzylinder (3) zum Heben und Senken der Baggerausrüstung, wobei der Hubzylinder (3) der Baggerausrüstung über eine vom Fahrer betätigbare Steuereinrichtung (17, 8) mit wenigstens einer Arbeitspumpe (9) wirkmäßig verbunden ist. Zur Gewichtskompensation der Baggerausrüstung (2, 5, 7) und zur Einstellung einer annähernd konstanten Auflagekraft des Löffels (7) auf die Bodenfläche, wird die Hubseite des Hubzylinders (3) nach Auslösung eines Betätigungselementes (16, 18) automatisch durch Zu- oder Ableitung des Hydraulikmediums mit dem einstellbaren Kompensationsdruck der Pumpe (29) beaufschlagt.

Description

"Verfahren und Arbeitsmaschine zur Herstellung von Bodenflächen"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bodenflächen mittels einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers, mit einer ein- oder mehrteiligen Baggerausrüstung mit einem auf die Bodenfläche aufbringbaren Löffel und einem Hubzylinder zum Heben und Senken der Baggerausrüstung, wobei der Hubzylinder der Baggerausrüstung über eine vom Fahrer betätigbare Steuereinrichtung mit wenigstens einer Arbeitspumpe wirkmäßig verbunden ist, wobei in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Steuereinrichtung der Hubzylinder angehoben, abgesenkt oder blockiert wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Arbeitsmaschine, insbesondere einen Hydraulikbagger, zur Herstellung von Bodenflächen mit einer ein- oder mehrteiligen Baggerausrüstung mit einem auf die Bodenfläche aufbringbaren Löffel und einem Hubzylinder zum Heben und Senken der Baggerausrüstung, wobei der Hubzylinder der Baggerausrüstung über eine vom Fahrer betätigbare Steuereinrichtung mit wenigstens einer Arbeitspumpe wirkmäßig verbunden ist, wobei in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Steuereinrichtung der Hubzylinder heb-, senk- oder blockierbar ist.
Hydraulikbagger werden häufig zum Herstellen von ebenen Bodenflächen eingesetzt. Zu diesem Zweck muß der Löffel bzw. die Löffelschneide ohne oder nur mit leichter Auflagekraft über die herzustellenden Bodenfläche geführt werden, da unterschiedliche Auflagekräfte zu Wellen in der Bodenfläche führen können.
Da das Führen des Löffels mit kontrollierter Auflagekraft über eine ebene Bodenfläche bei Hydraulikbaggern die gleichzeitige Bewegungen von drei Zylindern (Hubzylinder, Stielzylinder, Löffelzylinder ) erforderlich macht, ist eine außerordentliche Geschicklichkeit des Fahrers erforderlich, um diese Operation gut durchzuführen. Wird z.B. der Stiel der Baggerausrüstung bewegt, so muß gleichzeitig der gesamte Ausleger gehoben oder gesenkt werden, um die Löffelschneide auf der ebenen Bodenfläche zu halten. Werden gleichzeitig Stiel und Löffel bewegt, wird die Korrektur des Auslegers noch erheblich komplexer.
Daher sind verschiedene Konstruktionen bekannt geworden, die den Fahrer von Hydraulikbaggern bei der Herstellung von ebenen Bodenflächen unterstützen sollen. Neben mechanischen Führungen des Löffels mittels Parallelogramm-Kinematik oder mittels elektronisch bahngesteuerter Bewegung des Löffels sind weitere einfachere Unterstützungssysteme bekannt geworden.
So sind Ausführungen bekannt, bei denen die Hubzylinder in sogenannte Schwimmstellung geschaltet werden. Dabei werden beide Seiten der Hubzylinder mit dem Tank verbunden. Das Eigengewicht der Baggerausrüstung lastet auf dem Löffel und der Ausleger hebt und senkt sich dann, je nachdem wie der Untergrund beschaffen ist. Nachteilig ist, daß das Gewicht der gesamten Baggerausrüstung voll auf dem Löffel lastet und der Löffel dadurch die Tendenz hat, tiefer in den Boden einzudringen. Eine saubere ebene Bodenfläche ist damit nicht herzustellen.
In US 5,855,159 ist ein weiteres System dargestellt, bei dem in der Senkleitung des Hubzylinders ein Druckregelventil vorgesehen ist, das vom normalen Arbeitsdruck auf einen wählbaren niedrigen Druck geschaltet werden kann. Die Schaltung erfolgt durch Steuerdruck von einer Hilfspumpe, der auf die Verstellung des Druckregelventils wirkt. Das System bewirkt, daß der Löffel durch Grabkräfte in Hubrichtung ausweichen kann, weil das Hydrauliköl aus dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum unter niedrigem Druck über das Druckregelventil abfließt. Da auf die Hubseite des Zylinders kein Hydrauliköl nachgefördert wird, lastet das Gewicht der Baggerausrüstung auf dem Löffel.
Dieses System stellt somit keine Unterstützung des Fahrers zur Herstellung von ebenen Bodenflächen dar, da die Kraft zum Anheben der Baggerausrüstung aus dem Gewicht der Baggerausrüstung zzgl. der verbleibenden kolbenstan- genseitigen Zylinderkraft besteht. Diese Kräfte führen zum Eindringen des Löffels in den Boden.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lösung zu schaffen, mit der auf einfachere und schnellere Weise möglichst ebene Bodenflächen mit Hilfe von Arbeitsmaschinen, insbesondere Hydraulikbaggern, geschaffen werden können.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Gewichtskompensation der Baggerausrüstung und zur Einstellung einer annähernd konstanten Auflagekraft des Löffels auf die Bodenfläche während der Arbeitsbewegung der Baggerausrüstung die Hubseite des Hubzylinders nach Auslösung eines Betätigungselementes automatisch durch Zu- oder Ableitung eines Hydraulikmediums mit einem einstellbaren Kompensationsdruck beaufschlagt wird.
Erfindungsgemäß wird somit die Auflagekraft des Löffels auf den Boden reduziert, und zwar insbesondere sehr gering und möglichst konstant gehalten, wobei die Steuerung der Auflagekraft zur Entlastung des Fahrers automatisch erfolgt. Zu diesem Zweck wird die Kolbenseite des Hubzy- linders mit einem geeigneten Hydraulikmedium, z.B. Druck- öl, versorgt, welches das Gewicht der Baggerausrüstung weitgehend kompensiert und damit die Auflagekraft des Löffels auf der Bodenfläche auf einen niedrigen Wert bringt oder ganz eliminiert. Dieses Verfahren entlastet den Fahrer erheblich, da die Steuerung des Auslegers während des Arbeitsvorganges nicht vorgenommen werden muß. Durch diese Entlastung und die automatische Steuerung kann der Löffel wesentlich schneller über die Bodenfläche geführt werden und erhöht die Wirtschaftlichkeit. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Gefahr der Beschädigungen von Kabeln und Rohrleitungen vermindert wird.
Der zur Gewichtskompensation erforderliche Kompensationsdruck kann auf unterschiedliche Weise bereitgestellt werden. So kann er entweder von einer zusätzlichen Pumpe oder von der Arbeitspumpe selbst erzeugt werden.
Das Verfahren kann noch weiter dadurch verbessert werden, daß die Schwerpunktlage der Baggerausrüstung überwacht und bei Schwerpunktverlagerung der Kompensationsdruck automatisch angepaßt wird.
Um ggf. ein manuelles Eingreifen des Fahrers zu ermöglichen, ist weiterhin vorgesehen, daß bei Betätigung der Steuereinrichtung durch den Fahrer die Kompensations- druckbeaufschlagung beendet wird.
Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe sieht die Erfindung auch eine gattungsgemäße Arbeitsmaschine, insbesondere einen Hydraulikbagger, vor, die sich dadurch auszeichnet, daß zur Gewichtskompensation der Baggerausrüstung und zur Einstellung einer annähernd konstanten Auflagekraft des Löffels auf die Bodenfläche während der Arbeitsbewegung der Baggerausrüstung die Hubseite des Hubzylinders über ein schaltbares Betätigungselement mit einer Hydraulikmediumzu- und -abführeinrichtung zur Beaufschlagung mit einem konstanten einstellbaren Kompensationsdruck verbunden ist.
Bei einer ersten Ausgestaltung der Arbeitsmaschine ist vorgesehen, daß die Hydraulikmediumzu- und -abführein- richtung ein parallel zur als Steuerschieber ausgebildeten Steuereinrichtung angeordnetes Ventil, eine Hilfspumpe und einen Tank aufweist, wobei das Ventil den von der Hilfspumpe erzeugten Kompensationsdruck auf die Hubseite des Hubzylinders leitet und die Senkseite des Hubzylinders mit dem Tank verbindet, wobei der Druck der Hilfspumpe einstellbar ist.
Wird das Ventil beispielsweise ein 4/2-Wegeventil vom Fahrer über das Betätigungselement in die Position "Pia- nieren" geschaltet, was entweder dauerhaft über einen Schalter oder kurzzeitig über einen Taster geschehen kann, leitet das 4/2- Wegeventil den Druck der Hilfspumpe in die Hubleitung des Hubzylinders zwischen Steuerschieber und Hubzylinder. Die Senkleitung des Zylinders wird durch das 4/2-Wegeventil mit dem Tank verbunden. Der Steuerschieber bleibt während dieses Vorganges geschlossen .
Um den Kompensationsdruck einstellen zu können, ist vorteilhaft vorgesehen, daß der Druck der Hilfspumpe über ein Druckregelventil einstellbar ist. Dieses Druckregelventil kann über einen Wahlschalter auf verschiedene Drücke eingestellt werden. Der Fahrer stellt über den Wahlschalter einen solchen Druck ein, der das Gewicht der Baggerausrüstung fast vollständig kompensiert. In der Nullstellung des Steuerschiebers - der Hubzylinder des Auslegers braucht beim Planieren nicht gesteuert zu werden - findet das Planieren statt und die Hilfspumpe samt Druckregelventil sorgen dafür, daß sich die Baggerausrüstung über den Löffel immer mit der gewählten Auflagekraft auf der Bodenfläche abstützt. Durch das Bewegen des Stiels und des Löffels verändert sich zwar der Schwerpunkt der Baggerausrüstung, so daß es Veränderungen in der Auflagekraft des Löffels geben kann, diese Veränderungen sind jedoch klein. Anstelle einer Hilfspumpe mit Druckregelventil kann alternativ auch vorgesehen sein, daß die Hilfspumpe als einstellbare druckgeregelte Verstellpumpe ausgebildet ist, um das Druckregelventil zu ersetzen und Energieverluste zu vermeiden.
Zur Energieeinsparung kann das Druckregelventil bzw. die druckgeregelte Verstellpumpe bei ausgeschalteten Schaltern auf drucklosen Durchlauf bzw. auf Nullförderung geschaltet werden.
In einer zweiten Ausgestaltung der Arbeitsmaschine ist vorgesehen, daß die Hydraulikmediumzu- und -abführein- richtung von der Arbeitspumpe gebildet ist und die als Steuerschieber ausgebildete, von einem Handsteuerventil betätigbare Steuereinrichtung durch ein Ventil vom Handsteuerventil trennbar und über den konstanten Druck einer Steuerpumpe in die Hebeposition schaltbar ist, und daß in der Leitung vom Steuerschieber zur Hubseite des Hubzylinders ein Druckregelventil angeordnet ist, derart, daß der Kompensationsdruck von der Arbeitspumpe bereitstellbar ist. Schaltet der Baggerfahrer den Planiervorgang ein, so wird der Steuerschieber über ein Ventil dauerhaft auf Heben geschaltet. Ein gleichzeitig aktiviertes Druckregelventil, das in der Hubleitung zwischen dem Steuerschieber und der Hubseite des Hubzylinders angeordnet ist, steuert den Druck so, daß das Gewicht der Baggerausrüstung nahezu kompensiert wird. Die Senkseite des Hubzylinders ist über den Steuerschieber dabei mit dem Tank verbunden. Zeitgleich damit wird die Arbeitspumpe auf eine vorbestimmte reduzierte Fördermenge durch ein in der Steuerleitung zur Arbeitspumpe angeordnetes Druckreduzierventil geschaltet.
Um auf einfache Weise den Kompensationsdruck einstellen zu können, ist ein vom Fahrer betätigbarer Wahlschalter vorgesehen.
Die beim Planieren durch die Stielbewegung entstehende Schwerpunktsverlagerung verändert die Auflagekraft des Löffels. Um sie exakt konstant halten zu können, ist vorteilhaft vorgesehen, daß in einer Steuerleitung zum Druckregelventil oder zur druckgeregelten Verstellpumpe ein Meßgerät zur Ermittlung der Schwerpunktverlagerung der Baggerausrüstung, z.B. ein Potentiometer, das die Winkelstellung des Stiels feststellt, vorgesehen ist, welches an das Druckregelventil oder die druckgeregelte Verstellpumpe ein moduliertes Steuersignal liefert, um den Kompensationsdruck derart zu verändern, daß die Auf- lagekraft des Löffels während der Arbeitsbewegung konstant bleibt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei- spielhaft näher beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 eine erste Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine mit Hilfspumpe und Druckregelventil,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform mit druckgeregelter Verstellpumpe ,
Fig. 3 die Ausführungs form nach Fig. 2 mit einer zusätzlichen Meßeinrichtung zur Bereitstellung einer konstanten Löffelauflagekraft und
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Arbeitsmaschine ohne Hilfspumpe, bei der die Arbeitspumpe die Gewichtskompensation bereitstellt .
In Fig. 1 ist eine Arbeitsmaschine, nämlich ein Hydraulikbagger, allgemein mit 1 bezeichnet. Dieser Hydraulikbagger 1 ist mit einer Baggerausrüstung ausgestattet, die aus einem Ausleger 2, einem Hubzylinder 3, einem Stielzy- linder 4, einem Stiel 5, einem Löffelzylinder 6 und einem Löffel 7 besteht.
Der Hubzylinder 3 ist über Leitungen 10, 11 mit einer als Steuerschieber 8 ausgebildeten Steuereinrichtung verbun- den, wobei der Steuerschieber in Position 0 den Hubzylinder 3 blockiert, in der Position 1 die Baggerausrüstung anhebt und in der Position 2 die Baggerausrüstung absenkt .
Zur Versorgung des Steuerschiebers 8 mit einem Hydraulikmedium ist eine Arbeitspumpe 9 vorgesehen, die üblicherweise auch für weitere Arbeitsfunktionen des Hydraulikbaggers 1 eingesetzt wird. Der Steuerschieber 8 wird vom Fahrer mittels eines Handsteuerventils 17, das von einer Steuerpumpe 37 versorgt wird, über Leitungen 21, 22 betätigt .
Parallel zum Steuerschieber 8 ist ein 4/2-Wegeventil 12 angeordnet, das in Ruhestellung (0) Leitungen 23, 24 sperrt und eine Hilfspumpe 29 mit dem Tank verbindet. In geschalteter Stellung P verbindet das Ventil 12 die Hilfspumpe 29 über die Leitung 23 und die Leitung 11 mit der Hubfläche des Hubzylinders 3, während die Senkseite des Hubzylinders 3 über die Leitung 10 und die Leitung 24 mit dem Tank verbunden wird. Das Ventil 12 wird über einen Schalter 18 oder einen Taster 16 von einer Spannungsquelle 26 eingeschaltet. Der Druck der Hilfspumpe 29 ist über ein Druckregelventil 13 einstellbar, das durch einen Wahlschalter 14 in vorgegebenen Bereichen geregelt werden kann. Hinter den parallel geschalteten Schaltern 16, 18 ist ein Schalter 15 vorgesehen, der die Stromversorgung unterbricht, sobald das Handsteuerventil 17 betätigt wird, welches über ein Wechselventil 36 und über eine Leitung 25 den Schalter 15 betätigt. Damit wird die nachfolgend näher erläuterte Gewichtskompensation bei Betätigung des Handsteuerventils 17 ausgeschaltet und das Druckregelventil 13 auf drucklosen Durchlauf gestellt.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß anstelle des Druckregelventils 13 und der Hilfspumpe 29 eine druckgeregelte Verstellpumpe 27 vorgesehen ist. Der Druck der druckgeregelten Verstellpumpe 27 wird über eine Leitung 31 mittels des Wahlschalters 14 geregelt und die Pumpe 27 wird auf Nullförderung geschaltet, sobald der Schalter 15 die Stromversorgung unterbricht .
Fig. 3 zeigt den Hydraulikbagger 1 nach Fig. 2 mit einem zusätzlichen Meßgerät 32, das in eine Steuerleitung 31 eingefügt ist. Das Meßgerät 32 ist beispielsweise als Potentiometer ausgebildet und mißt die Winkelstellung zwischen dem Stiel 5 und dem Ausleger 2. Abhängig von der Stellung des Stiels 5 wird vom Meßgerät 32 das Signal für das Druckregelventil 13 oder die druckgeregelte Verstellpumpe 27 über eine Leitung 33 so moduliert, daß die Auf- lagekraft des Löffels 7 auf der Bodenfläche konstant gehalten werden kann.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hydraulikbaggers, wobei, sofern gleiche Teile betroffen sind, dieselben Bezugszeichen wie in den vorangehenden Figuren verwandt sind.
Im Unterschied zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen ist bei dem Hydraulikbagger 1 nach Fig. 4 als Druckquelle für die Gewichtskompensation die Arbeitspumpe 9 vorgesehen. Daher ist das Druckregelventil 13 an die Leitung 11 zur Hubseite des Hubzylinders 3 angeschlossen. Ein 3/2- Wegeventil 36 schaltet bei Betätigung der Schalter 16 oder 18 die Leitung 22 des Handsteuerventils 17 ab und verbindet den konstanten Druck der Steuerpumpe 37 über eine Leitung 38 mit der Schaltseite des Steuerschiebers, die den Hubvorgang des Hubzylinders 3 des Auslegers 2 einschaltet .
Das Signal der Schalter 16, 18 bewirkt ferner die Aktivierung des Druckregelventils 13 über einen Wahlschalter 14 sowie die Reduzierung der Förderpumpe 9 durch ein Druckreduzierventil 35, welches das Signal der Pumpensteuerung 34 so moduliert, daß eine vorgegebene Fördermenge der Arbeitspumpe zur Verfügung steht. Bei Betäti- gung des Handsteuerventils 17 wird über ein Wechselventil 36 und die Leitung 25 mit dem Schalter 15 die Gewichtskompensation ausgeschaltet und die Steuerung des Steuerschiebers 8 mittels des Handsteuerventils 17 wieder hergestellt .
Die Funktionsweise der vorbeschriebenen Hydraulikbagger 1 zur Herstellung einer annähernd ebenen Bodenfläche ist die folgende:
Soll der Hydraulikbagger 1 zum Planieren oder für ähnliche Arbeiten eingesetzt werden, schaltet der Fahrer den Schalter 18 oder für kurze Einsätze den Taster 16 und damit das Ventil 12 in Position (P) bzw. das Ventil 36. Gleichzeitig wählt er die Auflagekraft des Löffels 7 mittels des Wahlschalters 14 vor. Die Hubseite des Hubzylinders 3 ist jetzt mit dem aktivierten Druckregelventil 13 oder der druckgeregelten Verstellpumpe 27 verbunden und stützt den Ausleger 2 in dem gewählten Maß ab. Zum Planieren werden vom Fahrer dann nur der Stiel 5 und der Löffel 7 bewegt, der Ausleger 2 wird automatisch so verstellt, daß die Gewichtskompensation den gewählten Wert einhält .
Wird die Gewichtskompensation so gewählt, daß der Löffel 7 mit einer sehr geringen Kraft auf der ebenen Bodenflä- ehe aufliegt, ergeben sich durch das Verfahren folgende Abläufe:
Wird der Löffel 7 auf einer Bodenfläche so bewegt, daß der Ausleger 2 gehoben werden muß, um den Flächenverlauf zu folgen, so erhöht sich durch diese Bewegung die Auflagekraft des Löffels 7. Eine geringfügige Erhöhung der Auflagekraft bewirkt ein sofortiges automatisches Anheben des Auslegers 2 um ein solches Maß, daß der Löffel 7 weiterhin mit der gewählten geringen Auflagekraft auf der Bodenfläche aufliegt. Da die Hilfspumpe 29 bzw. die Arbeitspumpe 9 mit der Hubfläche des Hubzylinders 3 permanent verbunden ist, steht das erforderliche Drucköl zum Anheben des Auslegers 2 ständig zur Verfügung. Wird der Löffel 7 auf der Bodenfläche so bewegt, daß der Ausleger 2 gesenkt werden muß, wird dieser automatisch gesenkt, sobald der Löffel 7 beginnt, den Bodenkontakt zu verlieren und die eingestellte Auflagekraft die notwendige Senkkraft gibt. Das Hydrauliköl fließt dann von der Hubseite des Hubzylinders 3 über das Druckregelventil 13 ab, während die Senkseite mit dem Tank verbunden ist und Hydrauliköl nachsaugen kann.
Auf diese Weise folgt der Löffel 7 automatisch mit nahezu gleichbleibender Auflagekraft dem Bodenflächenverlauf. Während der vorstehend dargestellten Vorgänge muß der eigentliche Steuerschieber 8 des Hubzylinders 3 nicht betätigt werden und kann in der Blockierstellung verbleiben. Wird mit eingeschalteter Gewichtskompensation vom Fahrer zusätzlich mit Handsteuerventil 17 über die Leitung 22 der Steuerschieber 8 eingeschaltet, so wird die Gewichtskompensation unterbrochen und der Ausleger 2 kann vom Fahrer gesteuert werden.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Bodenflächen mittels einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers, mit einer ein- oder mehrteiligen Baggerausrüstung mit einem auf die Bodenfläche aufbringbaren Löffel und einem Hubzylinder zum Heben und Senken der Baggerausrüstung, wobei der Hubzylinder der Baggerausrüstung über eine vom Fahrer betätigbare Steuereinrichtung mit wenigstens einer Arbeitspumpe wirkmäßig verbunden ist, wobei in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Steuereinrichtung der Hubzylinder angehoben, abgesenkt oder blockiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewichtskompensation der Baggerausrüstung und zur Einstellung einer annähernd konstanten Auflagekraft des Löffels auf die Bodenfläche während der Arbeitsbewegung der Baggerausrüstung die Hubseite des Hubzylinders nach Auslösung eines Betätigungselementes automatisch durch Zu- oder Ableitung eines Hydraulikmediums mit einem einstellbaren Kompensationsdruck beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsdruck von einer zusätzlichen Pumpe erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsdruck von der Arbeitspumpe erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerpunktlage der Baggerausrüstung überwacht und bei Schwerpunktverlagerung der Kompensationsdruck automatisch angepaßt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung der Steuereinrichtung durch den Fahrer die Kompensationsdruckbeaufschlagung beendet wird.
6. Arbeitsmaschine, insbesondere Hydraulikbagger, zur Herstellung von Bodenflächen mit einer ein- oder mehrteiligen Baggerausrüstung mit einem auf die Bodenfläche aufbringbaren Löffel (7) und einem Hubzylinder (3) zum Heben und Senken der Baggerausrüstung, wobei der Hubzylinder (3) der Baggerausrüstung über eine vom Fahrer betätigbare Steuereinrichtung (8) mit wenigstens einer Arbeitspumpe (9) wirkmäßig verbunden ist, wobei in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Steuereinrichtung (8) der Hubzylinder (3) heb-, senk- oder blockierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewichtskompensation der Baggerausrüstung und zur Einstellung einer annähernd konstanten Auflagekraft des Löffels (7) auf die Bodenfläche während der Arbeitsbewegung der Baggerausrüstung die Hubseite des Hubzylinders (3) über ein schaltbares Betätigungselement (16,18) mit einer Hydraulikmediumzu- und -abführeinrichtung zur Beaufschlagung mit einem konstanten einstellbaren Kompensationsdruck verbunden ist.
7. Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikmediumzu- und -abführeinrichtung ein parallel zur als Steuerschieber (8) ausgebildeten Steuereinrichtung angeordnetes Ventil (12), eine Hilfspumpe (29) und einen Tank aufweist, wobei das Ventil (12) den von der Hilfspumpe (29) erzeugten Kompensationsdruck auf die Hubseite des Hubzylinders (3) leitet und die Senkseite des Hubzylinders (3) mit dem Tank verbindet, wobei der Druck der Hilfspumpe (29) einstellbar ist.
8. Arbeitsmaschine nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Hilfspumpe (29) über ein Druckregelventil (13) einstellbar ist.
9. Arbeitsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe als einstellbare druckgeregelte Verstellpumpe (27) ausgebildet ist.
10. Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikmediumzu- und -abführeinrichtung von der Arbeitspumpe (9) gebildet ist und die als Steuerschieber (8) ausgebildete, von einem Handsteuerventil (17) betätigbare Steuereinrichtung durch ein Ventil (36) vom Handsteuerventil (17) trennbar und über den konstanten Druck einer Steuerpumpe (37) in die Hebeposition schaltbar ist, und daß in der Leitung (11) vom Steuerschieber (8) zur Hubseite des Hubzylinders (3) ein Druckregelventil (13) angeordnet ist, derart, daß der Kompensationsdruck von der Arbeitspumpe (9) bereitstellbar ist.
11. Arbeitsmaschine nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wahlschalter (14) zur Einstellung des Kompensationsdruckes vorgesehen ist.
12. Arbeitsmaschine nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Steuerleitung (31) zum Druckregelventil (13) oder zur druckgeregelten Verstellpumpe (27) ein Meßgerät (32) zur Ermittlung der Schwerpunktverlagerung der Baggerausrüstung vorgesehen ist, welches an das Druckregelventil (13) oder die druckgeregelte Verstellpumpe (27) ein moduliertes Steuersignal liefert, um den Kompensationsdruck derart zu verändern, daß die Auflagekraft des Löffels (7) während der Arbeitsbewegung konstant bleibt.
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