DE19710556C2 - Ausfahrbare Mastkonstruktion für einen Hubwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ausfahrbare Mastkonstruktion für einen Hubwa­ gen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Mastkonstruktion weisen üblicherweise einen feststehenden bzw. wagen­ festen Mast auf sowie mindestens einen beweglichen Mast der so montiert ist, daß er in bezug auf den feststehenden Mast auf und ab bewegbar ist. Ein Lasttragmittel, bei­ spielsweise ein eine Gabel aufweisender Tragschlitten, ist am beweglichen Mast auf und ab bewegbar. Eine Hebeeinrichtung sorgt dafür, daß sowohl der bewegliche Mast als auch das Lasttragmittel angehoben werden können. Hierzu werden üblicherweise Hubzylinder eingesetzt. Ein erster Hubzylinder dient zum Anheben des Lasttragmit­ tels am beweglichen Mast und ein zweiter zum Ausfahren des beweglichen Mastes.

Normalerweise ist die Reihenfolge des Anhebens vorgegeben, da der bewegliche Mast erst dann ausgefahren werden soll, wenn der Hub des Lasttragmittels nicht ausreicht, die gewünschte Anfahrhöhe zu erzielen. Zu diesem Zweck weisen die Hubzylinder unterschiedliche Querschnittsflächen auf. Werden beide Hubzylinder parallel von der gleichen Druckquelle versorgt, wird zunächst der erste Hubzylinder ausgefahren, wenn er mit einer größeren Arbeitsquerschnittsfläche versehen ist. Dadurch wird zu­ nächst das Lastaufnahmemittel mit Hilfe des ersten Zylinders (Freihubzylinder) gegen einen oberen Anschlag des inneren oder zweiten Mastes gefahren (Freihub). Von da ab vergrößert sich der Arbeitsdruck, der nunmehr ausreicht, auch den zweiten Hubzy­ linder auszufahren.

Im Übergang zwischen erstem und zweiten Hub entsteht im Bewegungsablauf eine Unstetigkeit, die durch die Beschleunigung der zusätzlichen Massen (teleskopierender Mast- und den Wechsel vom Freihub des Lasttragmittels auf den Masthub des beweg­ lichen Mastes verursacht wird. Sie hat zum einen eine ungewollte Verzögerung bzw. Beschleunigung der Last zur Folge und verursacht zum anderen unangenehme und störende Geräusche.

Aus DE 43 05 192 A1 ist bekannt, bei einer speziellen Mastkonstruktion bei dem Wechsel vom ersten in den zweiten Hub dadurch einen im wesentlichen ununterbro­ chenen Fluß der Bewegungen zu erreichen, daß der Masthubzylinder vor dem Ende des Arbeitshubes des Freihubzylinders mit dem Ausfahren beginnt. Zu diesem Zweck ist der Freihubzylinder fest mit einem ausfahrbaren mittleren Mast verbunden und be­ sitzt einen Anschlag am feststehenden äußeren Mast vor dem Ende des Hubes. In ei­ nem Übergangsbereich fahren dadurch sowohl der Freihubzylinder als auch der Mast­ hubzylinder mit jeweils halber maximaler Geschwindigkeit gleichzeitig aus. Durch die überlappende Funktionsweise der Hubzylinder wird der Übergang vom ersten in den zweiten Hub in zwei halbe Teilschritte zerlegt, und die Unstetigkeit der Bewegung wird deutlich reduziert. Die Geräusche am Anschlag werden dadurch gedämpft, daß Kunststoffmaterial verwendet wird.

Die bekannte Verfahrensweise ist nicht bei beliebigen teleskopierenden Mastkon­ struktionen anwendbar. Außerdem erfordert sie eine spezielle Anordnung des Frei­ hubzylinders mit einem über eine lange Strecke geführten Zugmittel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ausfahrbare Mastkonstruktion mit Freihub zu schaffen, die unabhängig vom Aufbau eine Übergangssteuerung verwirk­ licht, welche Unstetigkeiten der Bewegung des Lasttragmittels weitgehend vermeidet oder zumindest stark vermindert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der Erfindung ist der Freihubzylinder in spezieller Weise aufgebaut und ausgelegt. Üblicherweise wird der Arbeitsdruck schlagartig erhöht, wenn der Freihubzylinder sein Hubende erreicht. Der erfindungsgemäße Freihubzylinder ist so ausgebildet, daß bereits vor dem Ende seines Ausfahrhubs ein allmählich ansteigender hydraulischer Gegendruck aufgebaut wird, der so bemessen ist, daß die dadurch bewirkte Erhöhung des Arbeitsdrucks an den Hubzylindern ausreicht, den Masthubzylinder auszufahren, bevor der Freihubzylinder sein Hubende erreicht.

Da bei der Erfindung der überlappende Betrieb von Freihub- und Masthubzylinder durch eine spezielle Ausbildung des Freihubzylinders erreicht wird, ist die Erfindung nicht abhängig von der speziellen Ausbildung der ausfahrbaren Mastkonstruktion. In jedem Fall wird eine Verstetigung der Betriebsweise beider Zylinder erreicht, nämlich beim Freihubzylinder nahe seines Ausfahrhubendes und beim Masthubzylinder zu Beginn des Ausfahrhubs. Unerwünschte Belastungen aufgrund von Unstetigkeiten und Geräusche werden auf diese Weise vermieden bzw. vermindert. Der Aufwand für die Modifizierung des Freihubzylinders gegenüber herkömmlichen Konstruktionen hält sich in Grenzen.

Es sind verschiedene konstruktive Möglichkeiten denkbar, den Freihubzylinder zu dem beschriebenen Betrieb zu veranlassen. Eine sieht erfindungsgemäß vor, daß der Kolben des Freihubzylinders als Stufenkolben ausgebildet ist und an seinem dem ge­ schlossenen Ende des Zylinders zugewandten Abschnitt dichtend mit der Zylinder­ wandung zusammenwirkt, während der abgewandte Abschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist. Nahe dem offenen Ende weist der Freihubzylinder einen Füh­ rungsabschnitt kleineren Durchmessers auf, der dichtend mit dem abgewandten Ab­ schnitt des Kolbens zusammenwirkt. Im Kolben ist ein erster Kanal vorgesehen, der die Druckseite des Kolbens über eine erste Querbohrung mit der Außenseite des im Durchmesser kleineren Teils des Kolbens verbindet. Ein zweiter Kanal verbindet die Druckseite des Kolbens über eine zweite Querbohrung mit der Außenseite des Kol­ bens. Die erste Bohrung ist im Querschnitt größer als die zweite und liegt näher dem offenen Ende des Freihubzylinders. Auf diese Weise ist im Freihubzylinder ein Ring­ raum gebildet, der im eingefahrenen Zustand des Freihubzylinders maximales Volu­ men hat und zunehmend verkleinert wird, wenn der Kolben ausgefahren wird. Über den ersten Kanal kann Medium aus dem Ringraum entweichen, so daß ein nennens­ werter Gegendruck nicht aufgebaut wird. Sobald die erste Querbohrung in den Zylin­ derabschnitt mit dem kleineren Durchmesser gelangt, welcher nahe dem offenen Ende des Freihubzylinders liegt, wird die erste Querbohrung abgesperrt, und es besteht nur noch eine Verbindung mit der Druckseite des Kolbens über die im Querschnitt viel kleinere, zweite Querbohrung (Drosselbohrung). Diese ist so bemessen, daß bei fort­ gesetztem Ausfahrhub der Druck im Ringraum stetig zunimmt. Der Verlauf des Ge­ gendrucks führt naturgemäß zu einem Ansteigen des Arbeitsdruckes. Der Anstieg des Arbeitsdruckes bewirkt, daß der zweite Hubzylinder ebenfalls ausfährt. Der Freihub­ zylinder nähert sich seinem Hubende mit verzögerter Geschwindigkeit, während der Masthubzylinder beschleunigt. Vorzugsweise erreicht der Freihubzylinder sein Hub­ ende zu einem Zeitpunkt, an dem der Masthubzylinder bereits auf maximale Ge­ schwindigkeit beschleunigt hat.

Durch Abstimmung des Verzögerungsweges über die Geometrie des Freihubzylin­ ders, wie Durchmesser und Lage der zweiten Querbohrung auf die Geschwindigkeits- und Massenverhältnisse, läßt sich ein stetiger und fast geräuschloser Übergang vom Freihub auf den Masthub erreichen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt perspektivisch eine ausfahrbare Mastkonstruktion herkömmlicher Art.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Freihubzylinder der Mastkonstruktion nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt ein Geschwindigkeitszeitdiagramm für herkömmliche Mastkonstruktio­ nen.

Fig. 4 zeigt das Zeitdiagramm für die Mastkonstruktion nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine ausfahrbare Mastkonstruktion 10 gezeigt, die auf einem nicht ge­ zeigten Hubwagen anbringbar ist. Sie weist einen hubwagenfesten Außenmast 12 auf, dessen beabstandete Säulen 14, 16 über eine obere Traverse 18 und eine untere Tra­ verse 20 verbunden sind. Ein ausfahrbarer Innenmast 22 ist in bekannter Weise vom Außenmast geführt (nicht gezeigt). Am Innenmast 22 ist ein Lasttragmittel 24 auf und ab bewegbar geführt, was im einzelnen ebenfalls nicht dargestellt ist. Hierbei handelt es sich ebenso wie bei der Mastkonstruktion um konventionelle konstruktive Merk­ male.

Ein erster oder Freihubzylinder 26 ist fest mit dem Innenmast 22 verbunden. Sein Kolben 28 lagert am oberen Ende ein Kettenrad für eine Kette 30, die an einem Ende am Lasttragmittel 24 und am anderen Ende bei 32 am Innenmast 22 angeschlagen ist.

Zwei Masthubzylinder 34, 36 sind jeweils an den Säulen 14, 16 des Außenmastes 12 angebracht. Ihre Kolben 37, 38 sind mit der oberen Traverse 40 des Innenmastes 22 verbunden. Die hydraulische Versorgung von einer nicht gezeigten Hydraulikquelle für die Masthubzylinder 34, 36 erfolgt über einen Anschluß 42, der zu beiden Mast­ hubzylindern 34, 36 geführt ist. Die Versorgung des Freihubzylinders 26 (nicht ge­ zeigt) ist parallel zum Anschluß 42. Der Arbeitsquerschnitt der Masthubzylinder 34, 36 ist kleiner als der Arbeitsquerschnitt des Freihubzylinders 26. Auch dies ist an sich bekannt.

Würden besondere Maßnahmen nicht vorgesehen, führt der Freihubzylinder 26 bei Druckbeaufschlagung zunächst den sogenannten Freihub aus, d. h. das Lasttragmittel 24 wird entlang des Innenmastes 22 nach oben gefahren, bis der Freihubzylinder 26 am Ende seines Hubweges anlangt. Bei der erfindungsgemäßen Mastkonstruktion er­ folgt eine entsprechende Druckerhöhung in den Masthubzylindern 34, 36, die nunmehr ebenfalls ausführen und den Innenmast 22 teleskopieren, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, bevor das Lasttragmittel vollständig angehoben ist.

In Fig. 3 ist ein entsprechendes Geschwindigkeitszeitdiagramm für den Stand der Technik dargestellt für die beiden nacheinander ausgeführten Hübe von Freihubzylin­ der 26 und Masthubzylinder 34, 36. Man erkennt, daß in dem Bewegungsablauf eine Unstetigkeit beim Wechsel vom Freihubzylinder auf den Masthubzylinder verursacht ist. Dies ist bei 50 angedeutet.

In Fig. 2 ist der Aufbau des Freihubzylinders 26 nach Anspruch 2 dargestellt. Er weist bekannterweise einen Zylindermantel 52 auf, der am unteren Ende bei 54 verschlossen ist bis auf einen Anschlußstutzen 56 für hydraulisches Medium, in dem sich ein nicht näher beschriebenes Sicherheitsventil 58 befindet. Auf das obere Ende des Zylinder­ mantels 52 ist in Form einer Überwurfmutter eine Hülse 60 geschraubt, die mit einer inneren Schulter 62 gegen das freie Ende des Zylindermantels 52 anschlägt. Der mit entsprechend kleinerem Innendurchmesser versehene Abschnitt 64 der Hülse 60 ent­ hält zwei Dichtringe 66, 68 für den Abschnitt 70 geringeren Durchmessers des Kol­ bens 28, der sich über die größte Länge des Kolbens 28 erstreckt. In einer kleinen Aufbohrung im oberen Bereich des Zylindermantels 52 ist ein Führungsabschnitt 72 (Führungshülse) eingesetzt, der ebenfalls gegen die Schulter 62 anschlägt. Der Füh­ rungsabschnitt 72 hat einen Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Ab­ schnitts 70 kleineren Durchmessers des Kolbens 28 entspricht.

Der Kolben 28 weist nahe seiner Druckseite einen Abschnitt 74 größeren Durchmes­ sers auf, der am Umfang eine Dichtung 76 und ein Führungsband 77 enthält. Sie wir­ ken dichtend mit der Innenwandung des Zylindermantels 52 zusammen. Der Abschnitt 74 größeren Durchmessers ist als getrenntes Teil ausgebildet, der mit einem zapfenar­ tigen Abschnitt 78 in eine entsprechende Innengewindebohrung 80 des Abschnitts 70 kleineren Durchmessers des Kolbens 28 eingeschraubt ist unter Belassung eines schei­ benförmigen Hohlraums 82. Der Abschnitt 74 größeren Durchmessers weist eine axiale Bohrung 84 auf, die mit dem Anschlußstutzen 56 in Verbindung steht sowie mit dem Hohlraum 82.

Die gewählte Kolbenkonstruktion ergibt mithin einen Ringraum 86 zwischen Zylin­ dermantel 52 und Abschnitt 70 kleineren Durchmessers. Der Hohlraum 82 steht über eine erste Querbohrung 88 mit dem Ringraum 86 in Verbindung. Der axiale Kanal 84 steht über eine zweite Querbohrung 90 ebenfalls mit dem Ring 86 in Verbindung. Die Querbohrung 90, die einen deutlich kleineren Querschnitt aufweist als die Querboh­ rung 88, liegt näher zur Druckseite des Kolbens 28.

Wird auf den Freihubzylinder 26 ein Arbeitsdruck aufgebracht, wird der Kolben 28 nach oben ausgefahren. Das aufgrund des sich naturgemäß verkleinernden Volumens des Ringraums 86 verdrängte Medium kann über die Querbohrung 88 und den Kanal 84 entweichen, was zu einer gewissen, jedoch kleinen Erhöhung des Arbeitsdruckes am Kolben 28 führt. Nahe des Hubendes gelangt die erste Querbohrung 88 in den Be­ reich des Führungsabschnitts 72 (Führungshülse) und wird dadurch verschlossen. Eine weitere Bewegung des Kolbens 28 führt daher zu einer erheblichen Druckerhöhung im Ringraum 86, da Medium nur noch gedrosselt über die zweite, kleinere Querbohrung 90 abfließen kann. Diese Erhöhung des Gegendruckes führt naturgemäß auch zu ei­ nem Anheben des Arbeitsdruckes im Gesamtsystem. Dieser erhöhte Arbeitsdruck reicht aus, die Masthubzylinder 34, 36 auszufahren. Diese beschleunigen mithin den Innenmast 22 zu einem Zeitpunkt an dem der Freihubzylinder 26 noch nicht das obere Hubende erreicht hat. Das Erreichen des Hubendes findet beim Freihubzylinder 26 aufgrund der geschilderten Vorgänge verzögert statt. Dies läßt sich aus dem Dia­ gramm nach Fig. 4 entnehmen. Für den Freihubzylinder 26 findet zum Zeitpunkt 92 bereits eine Verzögerung statt, und seine Bewegung wird allmählich bis zum Hubende weiterhin verzögert, wobei das Erreichen des Hubendes zum Zeitpunkt 94 erfolgt. Die Beschleunigung der Masthubzylinder 34, 36 beginnt bereits zum Zeitpunkt 92 und ist annähernd zum Zeitpunkt 94 abgeschlossen.

Claims (6)

1. Ausfahrbare Mastkonstruktion für einen Hubwagen mit einem wagenfesten Mast einem beweglichen Mast, der relativ zum wagenfesten Mast auf und ab bewegbar gelagert ist, einem Lasttragmittel das am beweglichen Mast auf und ab bewegbar gelagert ist, einem Freihubzylinder, der an einem Ende am beweglichen Mast und am anderen Ende über Zugmittel mit dem Lasttragmittel gekoppelt ist, mindestens einem Masthubzylinder zum Ausfahren des bewegbaren Mastes, wobei Freihub- und Masthubzylinder parallel an eine gemeinsame hydraulische Versorgung ange­ schlossen sind und ihre Arbeitsquerschnitte so gewählt sind, daß Freihubzylinder und Masthubzylinder ihre Ausfahrbewegungen nacheinander beginnen und vor Ende der Ausfahrbewegung des Freihubzylinders der mindestens eine Masthubzy­ linder seine Ausfahrbewegung beginnt, dadurch gekennzeichnet, daß der Freihub­ zylinder (26) so ausgebildet ist, daß vor dem Ende seiner Ausfahrbewegung ein allmählich ansteigender hydraulischer Gegendruck in der gemeinsamen hydrauli­ schen Versorgung aufgebaut wird.

2. Ausfahrbare Mastkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (28) des Freihubzylinders (26) als Stufenkolben ausgebildet ist und an sei­ nem dem geschlossenen Ende des Freihubzylinders (26) zugewandten Abschnitt (74) größeren Durchmessers dichtend mit der Zylinderwandung zusammenwirkt, während der abgewandte Abschnitt (70) kleineren Durchmessers des Kolbens (28) nahe dem offenen Ende des Freihubzylinders (26) mit einem darin angeordneten Führungsabschnitt (72) kleineren Innendurchmessers dichtend zusammenwirkt, so daß ein Ringraum (86) veränderbaren Volumens gegeben ist, im Kolben (28) ein erster Kanal (84, 82) vorgesehen ist, der die Druckseite des Kolbens (28) über eine erste Querbohrung (88) mit der Außenseite des abgewandten Abschnitts (70) klei­ neren Durchmessers des Kolbens (28) und damit den Ringraum (86) verbindet und ein zweiter Kanal (84) vorgesehen ist, der die Druckseite des Kolbens (28) über eine zweite Querbohrung (90) ebenfalls mit dem Ringraum (86) verbindet, wobei die erste Querbohrung (88) im Querschnitt größer ist und näher am offenen Ende des Zylinders (26) liegt als die zweite Querbohrung (90).

3. Ausfahrbare Mastkonstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (28) eine einzige zur Druckseite hin geführte axiale Bohrung (84) auf­ weist, mit der die Querbohrungen (88, 90) verbunden sind.

4. Ausfahrbare Mastkonstruktion nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (74) größeren Durchmessers des Kolbens (28) als separates Teil geformt ist, das über eine Schraubverbindung mit dem Abschnitt (70) kleineren Durchmessers des Kolbens (28) verbunden ist.

5. Ausfahrbare Mastkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bohrung (84) und die zweite Querbohrung (90) im Abschnitt (74) geformt sind.

6. Ausfahrbare Mastkonstruktion nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Führungsabschnitt (72) von einer dünnwandigen Buchse gebildet ist, die an einem Ende gegen eine Schulter eines als Überwurfmutter ge­ formten Endteils (60) des Zylinders (26) anliegt, das eine Dichtungsanordnung (66, 68) aufweist für den dichtenden Eingriff mit dem Abschnitt (70) kleineren Durchmessers des Kolbens (28).