DE2203231B2 - Steuereinrichtung für Frontlader, Schaufellader oder Bagger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für mit hydraulisch betätigten Hubschwingen und mit einer diesen gegenüber lagenveränderlichen, hydraulisch betätigten Schaufel versehene Frontlader, Schaufellader oder Bagger, bei dem die Lage der Schaufel in bezug auf die Höhe über dem Erdboden und auf die Hubschwingenbewegung unter Verwendung von in einer elektrischen Ausgleichsbrücke hinsichtlich ihrer Ausgangswerte miteinander verglichenen Soll- und Ist-Wert-Gebern durch eine programmierte Steuerung bestimmt ist und zum Steuern des Arbeitsspiels der Schaufel und des Auslegers ein Steuerhebel vorgesehen ist

Bei Erdbewegungsfahrzeugen dieser Art, beispielsweise bei Schaufelladern, hat sich gezeigt, daß sich die Bedienungsvorgänge zum Verstellen des Auslegers und der Schaufel unter normalen Voraussetzungen nicht nur immer in der gleichen Reihenfolge, sondern auch in bestimmten voraussehbaren Zeitintervallen abspielen. Demgegenüber ändern sich in stärkerem Maße die für das Manövrieren des Fahrzeugs zwischen dem Beladeort und dem meist entfernt davon liegenden Entladeort notwendigen Handgriffe der Bedienungsperson. Zur Entlastung des Fahrzeugführers ist es eine wesentliche Erleichteiung, daß für die Bedienung des Auslegers und der Ladeschaufel nur ein einziger Steuerhebel vorgesehen ist

Bei einer der aus der FR-PS 1582 704 bekannten Steuereinrichtung der eingangs genannten Art für den Ausleger und die Schaufel eines Frontladers oder Bagge/s muß der einzige Steuerhebel aber so lange im Sinne eines Hebens oder Senkens der Arbeitswerkzeuge betätigt werden, wie kein elektrisches Gleichgewicht zwischen dem Istwert und dem vorgegebenen Sollwert erreiche ist. So lange also der Fahrzeugführer am Steuerhebel Hand anlegen muß, kann das Fahrzeug durch den Fahrzeugführer nicht ausreichend manövriert werden. In der Zeitspanne, in welcher beispielsweise die gerade beladene Schaufel bis zu einer vorbestimmten Höhe angehoben wird, könnte aber das Fahrzeug bereits einen Teil des Weges zum Entladeort zurückgelegt haben.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die regelmäßig während eines Arbeitszyklus sich wiederholenden Verstellvorgänge für Ausleger und Ladeschaufel, die in einer vorbestimmten Reihenfolge und Dauer programmiert ablau fen, durch kurzzeitiges Betätigen eines einzigen Schalters eingeleitet werden, der weitere Ablauf automatisch verläuft und der nächste Verstellvorgang durch Betätigen des gleichen Schalters abgerufen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindunysgemäß dadurch gelöst, daß der Steuerhebel als ein in mehreren Richtungen verschwenkbarer, in Richtung seiner Nullstellung federbelasteter mehrpoliger Relaisschalter ausgebildet ist, daß in jedem seiner Schaltwege ein Steuerstromkreis für einen Bereich der Bewegungsbahnen des Arbeitsspiels der Schaufel und des Auslegers einschaltbar ist und die jeweils manuell eingeleitete Schaltstellung durch einen jedem Steuerstromkreis zugeordneten Haltestromkreis bis zum Erreichen des Brückengleichgewichtes gespeichert wird.

Hierdurch wird erreicht, daß gewissermaßen durch Antippen des Relaisschalters der gewünschte Verstellvorgang eingeleitet wird. Der Fahrer kann hierdurch seine volle Aufmerksamkeit auf das Verfahren der Maschine, also auf Gasgeben, Lenken und Bremsen, richten und die hierfür notwendigen Handgriffe vornehmen, da der weitere Ablauf des Verstellvorganges durch den jeweils zugeordneten Haltestromkreis gesichert ist. Ist das Fahrzeug am neuen Verladeort angelangt, genügt ein kurzes Betätigen des Relaisschalters, um beispielsweise die Schaufel bei gleichbleibender Stellung des Auslegers in seiner vorbestimmten Entladehöhe zu entleeren.

Weitere Merkmale cer Erfindung sind Gegenstand

der Ansprüche 2 bis 5.

Ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Frontladers.

Fig.2 in einer perspektivischen Darstellung ein Schaltpult für die Verstellbewegungen des Frontladers.

F i g. 3 ein Blockschaltbild von Steuerstro.ukreisen und

F i g. -Λ und 4B sowie 5A und 5B elektrische Schaltbilder der Steuerstromkreise nach F i g. 3.

Wie die F i g. 1 zeigt, ist ein Schlepper 10 mit einer Schaufel 24 verseilen, die über die Arme 16 eines Auslegers 12 an einem Rahmen 14 des Schleppers 10 schwenkbar befestigt ist Die Arme 16 können mittels hydraulischer Zylinder 18 angehoben bzw. abgesenkt werden. Die Betätigung dieser hydraulischen Zylinder 18 erfolgt über Stromkreise, die mit eciem in Reichweite des Fahrers angeordneten Relaisschalter 20 über einen Bedienungshebel 19 geschaltet werden können. An der. Anlenkstellen der Arme 16 sind zwei Potentiometer 72 und 78 angeordnet, die als Istwert-Geber für die jeweilige Stellung des Auslegers 12 dienen. Ein weiteres Potentiometer 80 ist an dem gegenüberliegenden Ende des Armes 16 in der Schwenkachse der Schaufel 24 angeordnet und dient als Istwert-Geber für die jeweilige Stellung der Schaufel 24 in bezug auf den Aus leger 12. Sobald sich also die Winkellage der Schaufel 24 ändert, ändert sich entsprechend der Abgrif* des Potentiometers 80.

Das Kippen der Schaufel 24 wird durch zwei hydraulische Zylinder 26 bewirkt, die in Abhängigkeit von der Stellung der hydraulischen Zylinder 18 betätigt werden.

Die Kolbenstangen der Zylinder 26 für das Kippen der Schaufel 24 greifen jeweils an einem zweiarmigen Hebel 27 an, der mit seinem einen Ende am Arm 16 und mit seinem anderen Ende über eine Verbindungsstange 29 an der Schaufel 24 angelenkt ist. In der geschlossenen Transportstellung, d. h. bei eingezogener Kolbenstange, schlägt dieser zweiarmige Hebel 27 an einen Anschlag 21 am Arm 16 an.

Der Relaisschalter 20 und ein Handsteuerhebel 30 befinden sich in Griffnähe des Fahrersitzes, wo außerdem ein Schaltpult 28 vorgesehen ist. das drei Stellpotentiometer 32, 34 und 36 aufweist, mn denen die End- Stellungen für das Anheben und Absenken des Auslegers 12 und für das Abkippen der Schaufel 24 bis zu ihrer ganz offenen Entleerungsstellung eingestellt werden können. Das Stellpotentiometer 32 wird gleichzeitig dazu benutzt, um die maximale Entladehöhe vorzu- geben, bis zu der der Ausleger 12 automatisch angehoben wird.

Die Sollwert-Vorgabe erfolgt dadurch, daß der Fahrer an Hand beispielsweise einer Skala 31' die Potentiometerwelle 31 des Stellpotentiometers 32 verdreht. Jede Betätigung des Relaisschalters 20 im Sinne eines Anhebens des Auslegers 12 leitet dann das Anheben bis zu der vorbestimmten Endlage ein. Entsprechende Skalen 33', 35' sind an den Potentiometerwellen 33, 35 der Stellpotentiometer 34 und 36 vorgesehen. Am Schalt- t>° pult 28 ist schließlich ein Notschalter 38 vorgesehen, mit dem die Bedienungsperson jede Bewegung von Ausleger 12 und Schaufel 24 momentan anhalten kann.

Wie das Blockschaltbild der F i g. 3 zeigt, werden vier elektrische Steuerstromkreise 52, 54, 56, 58 durch den in Richtung zu seiner Null-Stellung federbelasteten, mehrpoligen Relaisschalter 20 eingeschaltet. Der Steuerstromkreis 52 regelt hierbei den Bewegungsablauf für die Transportstellur.g von Ausleger 12 und Schaufel 24. Der Steuerstromkreis 54 regelt das Anheben des Auslegers 12 und das ständige Ausrichten der Schaufel 24 in einer gleichbleibenden Lage. Der Steuerstromkreis 56 regelt das Entladen der Schaufel 24. Der Steuerstromkreis 58 regelt das Absenken des Auslegers 12 und das ständige Ausrichten der Schaufel 24 in einer gleichbleibenden Lage. Die Ausgänge der Steuerstromkreise 52,54 und 58 sind zusammengefaßt an den Eingang einer Betätigungseinrichtung 60 angeschaltet, welche die hydraulischen Zylinder 18 für das Verschwenken des Auslegers 12 steuert Sämtliche vier Ausgänge der elektrischen Steuerstromkreise 52,54,56 und 58 sind wiederum zusammengefaßt und an den Eingang einer Betätigungseinrichtung 62 angeschaltet welche die hydraulischen Zylinder 26 für das Kippen der Schaufel 24 steuert

Das Einschalten jedes der elektrischen Steuerstromkreise 52, 54, 56. 58 erfolgt dadurch, daß die jeweils zugeordneten Eingänge 64, 66, 68, 70 durch Kontaktbrücken 20a, 20ό, 20a 2Od kurzgeschlossen werden, wozu es lediglich des Antippens des Bedienungshebels 19 in Richtung der genannten Kontaktbrücken bedarf. Ein Schaltknopf des Bedienungshebels 19 ist in Richtung zu seiner Null-Stellung federbelastet, so daß er nach dem Betätigen in seine Null-Stellung zurückfällt.

Betätigt der Fahrer beispielsweise zum Anheben des Auslegers 12 den Bedienungshebel 19 in Richtung der in F i g. 2 durch einen Pfeil angedeuteten Kontaktbrükke 20a, so werden die Eingänge 64 des elektrischen Steuerstromkreises 54 kurzgeschlossen, der daraufhin eingeschaltet wird. Der Bedienungshebel 19 kann unmittelbar darauf losgelassen werden und fällt in seine Null-Stellung zurück. Da der Ausgang des Steuerstromkreises 54 sowohl an den Eingang der Betätigungseinrichtung 60 als auch an den Eingang der Betätigungseinrichtung 62 angeschlossen ist, werden auf Grund dieses Schaltvorganges sowohl die hydraulischen Zylinder 18 für den Ausleger 12 als auch die Zylinder 26 für das Kippen der Schaufel 24 betätigt Hierdurch wird die Schaufel 24 aus der in F i g. 1 mit vollen Linien dargestellten Schürfstellung im Gegenuhrzeigersinn in eine vertikale Stellung verschwenkt, bis der zweiarmige Hebel 27 am Anschlag 21 anliegt. Sodann wird der Ausleger 12 angehoben, und gleichzeitig wird die Schaufel 24 in ihrer aufrechten Stellung durch eine Gegenverschwenkung im Uhrzeigersinn ausgerichtet, so daß sie stets eine gleichbleibende Winkellage in bezug auf den Boden, aber eine sich stets ändernde Winkellage in bezug auf den Ausleger 12 hat Ausleger 12 und Ladeschaufel 24 werden so lange verstellt, bis die vom Fahrer am Stellpotentiometer 32 (F i g. 2) eingestellte Entladehöhe erreicht worden ist. In dieser Stellung unterbleibt die gegensinnige Verschwenkung der Schaufel 24, bis der Fahrer den Entladeort erreicht hat und den Relaisschalter 20 in Richtung der Kontaktbrücke 20b betätigt, wodurch die Eingänge 66 des Steuerstromkreises 56 kurzgeschlossen werden. Da der Ausgang dieses Steuerstromkreises 56 lediglich an die Betätigungseinrichtung 62 angeschlossen ist, wird lediglich das Kippen der Schaufel 24, nicht hingegen eine weitere Verstellbewegung des Auslegers 12 herbeigeführt. Die Schaufel 24 wird hierbei bis zu der voreingestellten Entleerungsstellung abgekippt, bleibt durch eine Zeilverzögerungsstufe eine vorbestimmte Zeit in dieser Stellung stehen und wird dann in die aufrechte Ausgangslage zurückgekippt.

Im Anschluß an diesen Teil des Arbeitszyklus betä-

tigt der Fahrer den Bedienungshebel 19 des Schalters 20 in Richtung der Kontaktbrücke 20c, wodurch die Eingänge 68 des Steuerstromkreises 58 kurzgeschlossen werden. Daraufhin werden unter Vermittlung der Betätigungseinrichtungen 60 und 62 sowohl Ausleger 12 als auch Ladeschaufel 24 in ihre Ausgangsposition zum Beladen zurückgeführt. Die Ausgangstage, wie sie in F i g. 1 in vollen Linien dargestellt ist, wird durch die an den Stellpotentiometern 34 und 36 eingestellten Sollwerte für die tiefste Lage des Auslegers 12 und für die Schürfstellung der Schaufel 24 bestimmt.

Sobald der Ausleger 12 und die Schaufel 24 diese Stellung erreicht haben, betätigt der Fahrer durch Bewegen des Bedienungshebels 19 in Richtung der Kontaktbrücke 2Od den Steuerstromkreis 52 durch Kurzschließen der zugehörigen Eingänge 70.

Der hierdurch eingeschaltete Steuerstromkreis 52 leitet die Transportstellung von Ausleger und Schaufel ein, in der der Fahrer das Erdbewegungsfahrzeug zurück zum Ladeort bewegt

Ausleger 12 und Schaufel 24 befinden sich auf einem voreingestellten Mindestabstand zum Boden, und es ist hierbei die Schaufel 24 bereits in ihre neue geöffnete Schürflage abgekippt Durch Ansteuern des Steuerstromkreises 54 beginnt der nächste Arbeitszyklus. Der Fahrer kann jedoch unabhängig davon jeden der vier Phasen innerhalb des Arbeitszyklus wiederholen und ist an die beschriebene Reihenfolge nicht gebunden.

F i g. 4A zeigt in Einzelheiten das Zusammenwirken der Steuerstromkreise 52, 54 und 58 und der zugehörigen Stellpotentiometer 32 und 34 mit der Betätigungseinrichtung 60 für die Beaufschlagung der hydraulischen Zylinder 18, mit denen der Ausleger 12 angehoben bzw. abgesenkt wird.

Fig.4B zeigt in einem entsprechenden Schaltbild das Zusammenwirken sämtlicher Steuerstromkreise SZ 54, 56, 58 und des zugehörigen Stellpotentiometers 36 mit der Betätigungseinrichtung 62 für die Beaufschlagung der hydraulischen Zylinder 26, mit denen die Schaufel 24 gekippt werden kann.

Diese gesteuerten Betätigungseinrichtungen 60 bzw. 62 umfassen als wesentliche Elemente je einen als Spatinungsvergleichsstufe wirkenden Differentialverstärker 76 bzw. 84, der durch die in einer Wheatstoneschen Brücke zusammengeschalteten Istwert-"und Sollwert-Geber ausgesteuert wird und dessen bei Abweichung vom Brückengleichgewicht auftretenden Ausgangsspannungen zwei Solenoid-Ventilen 106,108 bzw. 116,118 zugeführt werden. Diese Solenoid-Ventile betätigen je nach Durchflußrichtung ein Vorsteuerventii 94 bzw. 114, mit dem der Kolbenschieber 92 bzw. 112 eines hydraulischen Steuerventils 86 bzw. HO fest verbunden ist

Je nach Polarität der Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 76 bzw. 84 und der davon abhängigen Speisung des entsprechenden Solenoid-Ventils 106, 108 bzw. 116,118 und damit je nach Verschiebung des Steuerventils 86 bzw. UO und Stellung des Kolbenschiebers 92 bzw. 112 wird die eine oder die andere Seite oder keine der Seiten des Kolbens im hydraulischen Zylinder 18 bzw. 26 mit Druckflüssigkeit versorgt.

Der Betätigungseinrichtung 60 für das Verschwenken des Auslegers 12 ist das hydraulische Steuerventil 86 zugeordnet. Dieses Steuerventil, wie auch das Steuerventil UO der Betätigungseinrichtung 62 für das Kippen der Schaufel 24 ist von der Bauart eines in drei Stellungen verschiebbaren Zwci-Wegc-Ventils. Die von einer Pumpe Pgelieferte Druckflüssigkeit strömt durch eine Leitung 88 in Richtung des hydraulischen Steuerventils 86. In der mittleren Stellung dieses Ventils wird der PumpenzufluD über einen Kurzschlußkanal 90 zum Druckmittelbehälter 5 abgeleitet In den beiden anderen Stellungen des Steuerventils 86 wird die eine oder die andere Kolbenseite des Zylinders 18 bzw. 26 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt.

Die Verschiebung des Kolbenschiebers 92 in die eine

ίο der drei Stellungen erfolgt durch das im gleichen Gehäuse untergebrachte Vorsteuerventil 94 bzw. 114, dessen beidseitig beaut^hlagbarer Kolben 98 mit dem Kolbenschieber 92 bzw. 112 verbunden ist. Dieser Kolben 98 und damit der Kolbenschieber 92 bzw. 112 wird in die eine oder die andere Richtung verschoben, wenn durch beidseitig zum Kolben 98 einmündende Zuleitungen 100, 102 Druckflüssigkeit von einer Pumpe Pl geliefert wird. Der Pumpenzulauf !04 in dieser Pumpe Pl verzw cigt sich in Richtung der beiden Solenoid-Ventile 106,108 bzw. 116,118. Diese Solenoid-Ventile sind übliche Drei-Wege-Ventile, deren Auslässe entweder mit einer der Zuleitungen 100,102 oder mit dem Druckmittelbehälter 5 in Verbindung gebracht werden können. Die Umschaltung dieser in den beiden Zuleitungen 100 und 102 eingeschalteten Solenoid-Ventile 106, 108 ist abhängig von einer zwischen ihnen bestehenden elektrischen Spannungsdifferenz, die vom Differentialverstärker 76 bzw. 84 geliefert wird. Im Falle eines Brückengleichgewichts, d. h. bei fehlender Spannungs differenz, schalten beide Solenoid-Ventile 106, 108 in jeder Betätigungseinrichtung den Pumpenzulauf 104 zum Druckmittelbehälter S, so daß die zum Vorsteuerventil 94 bzw. 114 führenden Zuleitungen 100, 102 drucklos sind und der Kolben 98 sich in seiner Mittel stellung befindet. Damit befindet sich das hydraulische Steuerventil 86 in seiner Neutralstellung, in der der Druckmittelzulauf der Pumpe P ebenfalls zum Druckmittelbehälter 5 abgeleitet wird und der hydraulische Zylinder 18 bzw. 26 in seiner momentanen Stellung ver bleibt.

Eine Umschaltung des hydraulischen Steuerventils 86 bzw. 110 in eine der beiden anderen Stellungen erfolgt erst dann und solange, wenn eine Spannungsdifferenz am Ausgang des Differentialverstärkers 76 bzw. 84 auf tritt. Hierzu ist es Bedingung, daß das Brückengleichge wicht gestört ist d. h. wenn die in den beiden Zweigen der Brücke abgegriffenen Teilspannungen einen unterschiedlichen Wert voneinander aufweisen.

Im Falle der Betätigungseinrichtung 60 {F i g. 4A) bil-

det den einen Zweig der Brücke ein Potentiometer 74. dessen Abgriff 73 mechanisch mit dem Kolbenschieber 92 im Steuerventil 86 gekoppelt ist was durch die gestrichelte Linie 742 schematisch wiedergegeben ist, und der an den einen Eingang des Differentialverstärkers 76 gelegt ist. Die am Potentiometer 74 abgegriffene Teilspannung entspricht jeweils einem von drei möglichen, der Stellung des Kolbenschiebers 92 entsprechenden Spannungen.

Den anderen Zweig der Brücke bilden im Falle der

Betätigungseinrichtung 60 vier parallel geschaltete Potentiometer, und zwar die Stellpotentiometer jnd Potentiometer 32. 34, 72 und 126. deren Abgriffe zusammengeschaltet an den anderen Eingang des Differentialverstärkers 76 gelegt wird.

Das Potentiometer 72 ist der in der Schwenkachse des Auslegers 12 angeordnete Istwert-Geber für die jeweilige Stellung des Auslegers 12 Dieses Potentiomeicr 72 ist in Tandemanordnung mit einem Potentiome-

ter 78 gekoppelt, indem beiden eine gemeinsame Potentiometerwelle zugeordnet ist, was schematisch durch die gestrichelten Linien 72a und 72b in den F i g. 4A und 4B dargestellt ist. Die an dieser gemeinsamen Potentiometerwelle abgegriffene Teilspannung dieser Potentiometer 72 bzw. 78 entspricht somit der jeweiligen Schwenkstellung des Auslegers 12.

Sobald die am Potentiometer 74 im einen Zweig der Brücke abgegriffene Teilspannung von den am Potentiometer 72 und am Stellpotentiometer 32 des anderen Zweiges der Brücke abgegriffenen Teilspannu igen abweicht, bildet der Differentialverstärker 76 an seinem Ausgang eine Spannungsdifferenz.

Will beispielsweise der Fahrer die erste Pliase des Arbeitszyklus einleiten, d. h. will er den Ausleger 12 anheben und gleichzeitig die Schaufel 24 aufrichten und betätigt er den Relaisschalter 20 in der Weise, daß die Eingänge 64 des Steuerstromkreises 54 kurzjjeschlos· sen werden, so wird auf das Solenoid-Ventil 106 ein Impuls gegeben, der dieses Ventil in Durchlaßrichtung zur Zuleitung 100 schaltet, so daß der Kolben 98 des Vorsteuerventils 94 zusammen mit dem Kolbenschieber 92 nach unten verschoben wird. Dies hat zur Folge, daß auch der Abgriff 73 des Potentiometers 74 verstellt wird, wodurch die Brücke aus dem Gleichgewicht fällt. Infolge der Verschiebung des Kolbenschieber!. 92 nach unten, gelangt Druckflüssigkeit in den kopfseitigen Raum des Zylinders 18, wodurch die Kolbenstiinge herausgeschoben und der Ausleger 12 angehoben wird.

Während dieser Bewegung verdreht sich auch die Potentiometerwelle des Potentiometers 72, d. h, es verlagert sich der Abgriff 71 dieses Potentiometers 72. Diese Verlagerung des Abgriffes 71 ruft eine Serie von Zuständen hervor, in denen das Brückengleichgewicht vorhanden ist. Der für das Abschalten des Druckmittelzuflusses zum Zylinder 18 maßgebende zuletzt erreichte Gleichgewichtszustand wird von der Voreinstellung des Stellpotentiometers 32 bestimmt. Bei diesem Brükkengleichgewicht kehrt der Kolbenschieber 5i2 wieder in seine neutrale Stellung zurück, wodurch der Kolben im hydraulischen Zylinder 18 stehenbleibt und ein weiteres Anheben des Auslegers 12 aufhört.

Während des Anhebens des Auslegers 12 wird die Schaufel 24 ständig ausgerichtet, damit das Ladegut nicht herausfallen kann. Zu diesem Zweck sind die Potentiometer 72 und 78 mechanisch gekoppelt Der Ab griff 77 des Potentiometers 78 greift also eine dem Anstellwinkel des Auslegers 12 entsprechende Teilspannung ab. In bezug auf diesen sich beim Anht ben stets ändernden Anstellwinkel muß die relative Lage der Schaufel 24 nachgestellt werden, damit diese immer vertikal ausgerichtet ist.

Der Differentiaiverstärker 84 in der Betätigungseinrichtung 62 dient ausschließlich dazu, die Schaufel 24 während des Aushebevorganges des Auslegers 12 vertikal auszurichten und sie zum Entladen und Eleladen in diese Offenstellung abzukippen. Der hierzu verwendete hydraulische Zylinder 26 wird über das hydraulische Steuerventil 110 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, welches wiederum durch das identisch ausgebildete Steuerventil 86 geregelt wird.

Der Kolbenschieber 112 dieses Steuerventils 110 ist mechanisch mit der Welle 81 des Potentiometers 82 gekoppelt, was in F i g. 4B mit gestrichelten Linien 112a angedeutet ist. An diesem Potentiometer wird eine der Stellung des Kolbenschiebers 112 entsprechende Teil spannung abgegriffen.

Die momentane Stellung der Schaufel 24 viird durch das in der Schwenkachse der Schaufel angeordnete, als Istwert-Geber dienende Potentiometer 80 umgeformt. Die mechanische Kopplung zwischen dessen Welle 81 und dem hydraulischen Zylinder 26 ist in F i g. 4 B durch die gestrichelten Linien 80a angedeutet. Die Funktion des hydraulischen Steuerventils UO ist ähnlich wie die des Steuerventils 86 in F i g. 4A. Eine Verschiebung des Kolbenschiebers 112 wird durch das Vorsteuerventil 114 bei entsprechender Durchlaßrichtung eines der Solenoid-Ventile 116 bzw. 118 hervorgerufen. Die Solenoid-Ventile 116,118 öffnen je nach der Spannungsdifferenz am Ausgang des Differentialverstärkers 84.

Wenn beispielsweise der Fahrer den Relaisschalter 20 so betätigt, daß der Steuerstromkreis 54 anspricht, wodurch zunächst über die Betätigungseinrichtung 60 der Ausleger 12 angehoben wird und als Folge eine Differenzspannung am Potentiometer 78 auftritt, beginnt die Schaufel 24 zurückzukippen, und zwar stets in Richtung eines Brückengleichgewichtes, wobei jedesmal der Kolbenschieber 112 seine Neutral-Stellung einnimmt. Dieses Zurückkippen wird durch den mit dem Hebel 27 in Anlage kommenden Anschlag 21 begrenzt. Da aber währenddessen der Ausleger 12 weiter angehoben wird, wird durch die sich drehende Potentiometerwelle das Potentiometer 78 verstellt, wodurch wiederum das Brückengleichgewicht gestört wird. Dies hat zur Folge, daß eine Spannungsdifferenz am Ausgang des Differentialverstärkers 84 erzeugt wird, und zwar mit einer solchen Polarität, daß das Solenoid-Ventil 116 anspricht, so daß der Kolben 98 nach unten verschoben wird. Hierdurch wird der kolbenseitige Zylinderraum des Zylinders 26 beaufschlagt, und die Kolbenstange drückt den Hebel 27 im Uhrzeigersinn der F i g. 1 vom Anschlag 21 weg. Die Verschiebung des Kolbenschiebers 112 wirkt sich wiederum auf die Lage der Welle 81 des Potentiometers 80 aus, welches dem Brückengleichgewicht nacheilt und den Kolbenschieber 112 in seine Neutral-Stellung zu bringen sucht.

Nach dem anfänglichen Zurückkippen der Schaufel 24 in ihre aufrechte Lage wird sie somit ständig in bezug auf die momentane Stellung des Auslegers 12 ausgerichtet, bis der Ausleger 12 seine durch das Stellpotentiometer 32 vorbestimmte Entladestellung erreicht hat. Erst dann besteht ein endgültiges Brückengleichgewicht, und es fehlt jede Spannungsdifferenz am Ausgang sowohl des Differentialverstärkers 76 als auch des Differentialverstärkers 84. Ausleger 12 und Schaufel 24 kommen hierdurch in der in F i g. 1 gestrichelt dargestellten obersten Lage zum Stillstand.

Dies ist der Moment, in dem die gefüllte Schaufel 24 entladen werden kann. Zu diesem Zweck wird der Relaisschalter 20 betätigt, so daß die Eingänge 66 de; Steuerstromkreises 56 kurzgeschlossen sind. Die; bringt einen Brücken zustand in bezug auf den für die Schaufel 24 verantwortlichen Differentialverstärker 84 mit sich.

Damit für das Entladen der Schaufel 24 ausreichenc Zeit zur Verfügung steht, ist. wie F i g. 4B zeigt, in dei Brücke ein Zeit verzögerungsglied 120 einschaltbar. da< während einer vorbestimmten, für das Entladen dei Schaufel 24 ausreichenden Zeitdauer in Serie zu einen Potentiometer 82 angeordnete Kontakte 121 öffnet Durch das öffnen dieser Kontakte 121 fällt erneut dii Brücke außer Gleichgewicht, wodurch am Ausgang de!

'•5 Differentialverstärkers 84 eine Spannungsdifferenz auf tritt und wodurch die Kolbenstange des Zylinders 21 herausgestoßen und die Schaufel 24 im Uhrzeigersini in ihre völlig offene Entladestellung gekippt wird.

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Wiährend dieses Kippvorganges bleiben die für das Verschwenken des Auslegers 12 maßgebenden Steuerstromkreise wirkungslos, d. h., es besteht infolge des unverändert bleibenden Potentiometers 78 ein Brückengleichgewicht in bezug auf den Differentialverstärker 76. Lediglich das mit dem Kolbenschieber 112 des Steuerventils 110 gekoppelte Potentiometer 82 sucht das Brückengleichgewicht herzustellen, welches durch das Potentiometer 80 ständig verändert wird, solange die Schaufel 24 gekippt wird.

Nach dem Entladen der Schaufel 24 schließt das Zeitverzögerungsglied 120 wieder die Kontakte 121, wodurch das Brückengleichgewicht erneut gestört wird, wodurch jedoch diesmal eine solche Spannungsdifferenz am Ausgang des Differentialverstärkers 84 auftritt, daß die Kolbenstange des Zylinders 26 eingezogen und die Schaufel bis zu der Lage zurückgekippt wird, in der sie sich vor dem Entladen befand.

Nach dem Entladevorgang kann nun der I ahrer durch Betätigen des Relaisschalters 20 die Eingänge 68 kurzschließen. Hierdurch wird das Stellpotentiometer 34 für das Absenken des Auslegers 12 bis zu einer Mindesthöhe über dem Boden eingeschaltet welches während des Anhebens bis zur Entladehöhe und Abkippens der Schaufel 24 nicht beteiligt war, woraufhin nunmehr das Stellpotentiometer 32 abgeschaltet wird. Bis zu dem mittels des Stellpotentiometers 34 eingestellten Wert wird nun der Ausleger 12 abgesenkt, wobei sich die Schaufel 24 ständig ausrichtet. Im Hinblick auf das zuvor beschriebene Anheben von Ausleger und Schaufei besteht in dieser Phase jedoch der Unterschied, als ein mit den Armen 16 gekoppelter Schalter 124 durch öffnen einer in Serie mit dem Potentiometer 78 liegenden Kontaktbrücke diesen Istwert-Geber für die momentane Schwenkstellung des Auslegers 12 in bezug auf die Schaufel 24 ausschaltet und gleichzeitig das Stellpotentiometer 36 für das Abkippen der Schaufei 24 bis zu ihrer offenen Entladestellung einschaltet. Hierdurch entsteht eine neue Störung des Brückengleichgewichts in der Richtung, daß die Schaufel 24 aus ihrer geschlossenen aufrechten Stellung in ihre offene Entladestellung abkippt, bis sie die vom Fahrer mitteis des Stellpotentiometers 36 eingestellte Lage erreicht hat. Erst dann kommen die den Differentialverstärkern 76 und 84 zugeordneten Brücken ins endgültige Gleichgewicht, und der Ausleger und die Schaufel kommen zum Stillstand.

In der letzten Phase hat der Fahrer Ausleger 12 und Schaufel 24 in ihre Schwimmstellung für den Transport zu bringen, indem durch Betätigen des Relaisschalters 20 die Eingänge 70 kurzgeschlossen werden. Hierdurch wird ein gesteuerter Gleichrichter 132 in Duichlaßrichtung geschaltet, der den einen Eingang des Differentialverstärkers 76 an das Massepotential legt. Das Briikkengleichgewicht wird hierdurch so stark gestört daß unter Beaufschlagung des Solenoid-Ventils 106 der Kolbenschieber 92 des Steuerventils 86 in seine extreme Stellung verschoben wird, in der beide Zylinderseiten des hydraulischen Zylinders 18 drucklos und mit dem Druckmittelbehälter 5 verbunden sind. In dieser Schwimmstellung des hydraulischen Zylinders 18 fallen Ausleger 12 und Schaufel 24 auf den Boden ab und können Bodenünebenheiten folgen. Die Schwimmstellung wird erst dadurch aufgehoben und einer neuer Arbeitszyklus eingeleitet wenn der Fahrer durch Betati- ⁶S gen des Relaisschalters 20 wieder die Eingänge 64 des Steuerstromkreises 54 kurzschließt.

Es wurde bisher davon ausgegangen, daß durch ein-

faches Umlegen und wieder Loslassen des Relaisschalters 20 bzw. seines Betätigungshebels 19 der jeweils gewählte elektrische Steuerstromkreis angesteuert werden kann. Damit nach dem Loslassen des Betätigungshebels 19 des Relaisschalters 20 der angesteuerte Steuerstromkreis auch eingeschaltet bleibt, sind jedem Steuerstromkreis 52, 54, 56, 58 elektrische Haltestromkreise 164, 166, 168, 170 zugeordnet, die den Kurzschluß eines gewählten Einganges 64,66,68,70 so lange aufrechterhalten, bis der nächste Steuerstromkreis eingeschaltet wird.

In Fig.4B ist das Relais des Haltestromkreises 166 dargestellt, welches das Zeitverzögerungsglied 120 einschaltet, um die Kontakte 121 zu unterbrechen.

Durch Betätigen des Handsteuerhebels 30 werden sämtliche Haltestromkreise abgeschaltet. Hiervon ist lediglich derjenige Haltestromkreis nicht betroffen, der gerade eingeschaltet ist, wenn die Schaufel 24 handgesteuert ist, aber währenddessen vertikal ausgerichtet bleiben muß, oder wenn der Ausleger 12 sich unterhalb der durch den Schalter 124 bestimmten Höhe befindet.

In F i g. 4A und 4B befinden sich in dem einen Zweig der Brücke die zusätzlichen Potentiometer 126 und 128. Da jedoch ihre Einstellung unverändert bleibt, wirkt sich die an ihnen jeweils abgegriffene Teilspannung nicht aus. Diese bestimmt jedoch die Einstellung der Brücke für den Fall, daß der Handsteuerhebel 30 betätigt wird, so daß die Kolbenschieber 92 bzw. 112 entsprechend verstellt werden.

Die F i g. 5A und 5B zeigen in Verbindung mit den F1 g 4A und 4B ein vollständiges elektrisches Schaltbild der Steuereinrichtung.

Der Arbeitszyklus wird dadurch eingeleitet, daß durch Betätigen des Relaisschalters 20 und Kurzschließen der Eingänge 64 der Haltestromkreis 164 eingeschaltet wird. Hierbei werden Relais 3CR und 4CR er^reur o^{die nacheinand}er ihre zugehörigen Kontakte schließen. Es laufen sodann die zu F i g. 4A und 4B erläuterten Vorgänge ab mit dem Ergebnis, daß die Schaufel 24 zuerst aus ihrer abgekippten Stellung hochgekippt wird und der Ausleger 12 bis zu der vorgewählten Entladehöhe angehoben wird. Danach werden die Kolbenschieber 92 und 112 in ihre Neutral-Steilung verschoben, so daß eine weitere Bewegung von Ausleger 12 und Schaufel 24 aufhört. Die Schaufel 24 kann anschließend entladen werden.

Durch Kurzschließen der Eingänge 66 wird zu diesem Zweck der Haltestromkreis 166 ein- und der Haltestromkreis 164 ausgeschaltet. Ein Relais 2CR wird hierdurch erregt und schließt und öffnet die zugehörigen Kontakte. Das Relais 3CR bleibt währenddessen noch erregt.

Die angezogenen Relais 2CR und 3CR bestimmen die Zeitverzögerung für den Entladevorgang der äcnautel 24 und wirken auf einen hierzu verwendeten Schalter ein. Wie beschrieben, führt das Öffnen der Kontakte 121 zu einer Störung des Brückengleichgewichtes, wodurch die Schaufel 24 zum Entladen im Uhrzeigersinn abgekippt wird.

i*^^m-5ü^{de der Zeitverz}°gerung werden die Kontakte IZl wieder geschlossen, und die Schaufel 24 wird im oegenuhrzeigersinn in ihre Ausgangslage zuriickgekippt.

In der nächsten Phase des Arbeitszyklus wird durch Kurzschließen der Eingänge 68 der Haltestromkreis IH ein· und der Haltestromkreis 166 ausgeschaltet, wodurch d.e den Relais 3CR und 5CR zugeordneten Kontakte geschlossen werden. Dies hat, wie beschrie-

ben, zur Folge, daß der Ausleger 12 abgesenkt wird. Wie bereits beschrieben, wird bei diesem Absenken das Potentiometer 78 (Istwert-Geber) aus- und. das Stellpotentiometer 36 für das Abkippen der Schaufel bis zur offenen Entladesteilung eingeschaltet.

Sobald der Ausleger 12 den durch das Stellpotentiometer 34 vorbestimmten Wert erreicht hat, kommt auch die Schaufel 24 zum Stillstand. In diesem Moment kann der Fahrer auf Schwimmstellung umschalten, indem die Eingänge 70 kurzgeschlossen werden, wodurch die Relais 5CR und 3CR erregt werden, falls sie nicht schon erregt worden sind, was zur Folge hat, daß der Haltestromkreis 170 gebildet wird; sie sind bereits vorher erregt worden, wenn der Fahrer nach Erreichen der abgesenkten Stellung die Schwimmstellung eingeschaltet hat. Wenn jedoch diese Schwimmstellung aus einer der drei anderen Einstellbewegungen eingeschaltet wird, hätten zuvor die Eingänge 70 kurzgeschlossen werden müssen, damit die Relais 5CR und 3CR erregt werden.

Durch Schließen der Eingänge 70 wird auch ein Impuls an den gesteuerten Gleichrichter 132 gegeben, der daraufhin den einen Eingang des Differentialverstärkers 76 mit Masse durchschaltet, mit der Folge, daß der Kolbenschieber 92 in seine äußerste Stellung verschoben wird und der hydraulische Zylinder 18 drucklos ist.

Soll das Erdbewegungsfahrzeug handgesteuert werden und hierzu der Handsteuerhebel 30 betätigt werden, so kommt das mit dem Handsteuerhebel 30 ver bundene zusätzliche Potentiometer 126 zur Wirkung. Gleichzeitig öffnet ein Schalter 134 diejenigen Eingänge 64,68 oder 70, die gerade kurzgeschlossen sind, wodurch die zugehörigen Relais der Haltestromkreise abfallen.

Mit dem Potentiometer 126 wird nunmehr ein Brükkenzweig für den Differentialverstärker 76 gebildet, in dessen anderen Brückenzweig sich das mit dem Kolbenschieber 92 gekoppelte Potentiometer 74 befindet. Beide Potentiometer 126, 74 wirken auf jeden der beiden Eingänge des Differentialverstärkers 76, der je nach Einstellung des vom Handsteuerhebel 30 betätigten Potentiometers 126 den Ausleger 12 anhebt oder absenkt.

In ähnlicher Weise kann die Schaufel 24 handgesteuert werden, wozu in dem einen Eingang des Differentialverstärkers 84 das Potentiometer 128 liegt, das in gleicher Weise vom Handsteuerhebel 30 betätigt werden kann. In entsprechender Weise werden auch hierbei durch den Handsteuerhebel 30 sämtliche automatische Verstellbewegungen ausgeschaltet, die nicht zum Verschwenken der Schaufel 24 dienen. Auch das selbständige Ausrichten der Schaufel 24 während des Anhebens oder Absenkens des Auslegers 12 wird hierdurch ausgeschaltet.

Gleichzeitig wird ein Schalter 136 geöffnet, der mit dem Potentiometer 128 für die Handsteuerung der Schaufel 24 verbunden ist. Hierdurch wird mit dem Potentiometer 128 ein Brückenzweig für den Differentialverstärker 84 gebildet, in dessen anderen Brückenzweig sich das mit dem Kolbenschieber 112 gekoppelte Potentiometer 82 befindet. Beide Potentiometer 128,82 wirken auf jeden der beiden Eingänge des Differentialverstärkers 84, der je nach Einstellung des vom Handsteuerhebel 30 betätigten Potentiometers 128 die Schaufel 24 verschwenkt.

Um das Zurückkippen der gefüllten Schaufel 24 zu verhindern, ist bei Handsteuerung eine zusätzliche Sicherung eingebaut, die einen Differentialverstärker 138 umfaßt, dessen Ausgangssignal einem Relais CRE, dem Potentiometer 128 und einer Parallelschaltung aus den Potentiometern 78 und 80 zugeführt wird. Dieser Differentialverstärker 138 überwacht die Polarität zwischen den Potentiometern 78,80 und dem Potentiometer 128. Wenn im Falle unerwünschten Zurückkippens der Schaufel 24 eine negative Polarität auftritt, wird ein Ausgangssignal erzeugt, welches das Relais CRE schließt. Der hierdurch an einem Widerstand 139 auftretende Spannungsabfall steuert den Differentialverstärker 84 derart aus, daß das Potentiometer 128 abgeschaltet und der Kolbenschieber 112 zurückgezogen wird, um die Schaufel 24 bei fortgesetzter Betätigung des Handsteuerhebels 30 am weiteren Zurückkippen zu hindern, so daß das Ladegut nicht aus der Schaufel 24 herausfallen kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für mit hydraulisch betätigtem Ausleger und mit einer diesem gegenüber lagenveränderlichen, hydraulisch betätigten SchaafeJ versehene Frontlader, Schaufellader oder Bagger, bei dem die Lage der Schaufel in bezug auf die Höhe über dem Erdboden und auf die Auslegerbewegung unter Verwendung von in einer elektrisehen Ausgleichsbrücke hinsichtlich ihrer Ausgangswerte miteinander verglichenen Soll- und Ist-Wert-Gebern durch eine programmierte Steuerung bestimmt ist und zum Steuern des Arbeitsspiels der Schaufel und des Auslegers ein Steuerhebel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dtr Steuerhebel als ein in mehreren Richtungen verschwenkbarer, in Richtung seiner Nullstellung federbelasteter mehrpoliger Relaisschalter (20) ausgebildet ist, daß in jedem seiner Schaltwege ein Steuerstromkreis (52, 54, 56, 58) für einen Bereich der Bewegungsbahnen des Arbeitsspiels der Schaufel (24) und des Auslegers (12) einschaltbar ist und daß die jeweils manuell eingeleitete Schaltstellung durch einen jedem Steuerstromkreis (52, 54, 56, 58) zugeordneten Haltestromkreis (164, 166, 168, 170) bis zum Erreichen des Brückengleichgewichtes gespeichert wird.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Steuerstromkreise (52, 54, $6, 58) vorhanden sind, von denen ein Steuerstromkreis (54) zum Entladen der Schaufel (24) während einer vorbestimmten Zeitdauer und zum Zurückkippen in die Transportstellung und ein anderer Steuerstromkreis (58) zum Absenken von Ausleger (12) und Schaufel (24) auf den Boden bei Schwimmstellung der sie betätigenden hydraulischen Zylinder (18 bzw. 26) vorgesehen sind, wobei sämtliche vier Steuerstromkreise nacheinander einzeln mittels des Relaisschalters (20) einschaltbar sind.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Relaisschalter (20) eingeschalteten Steuerstromkreise durch einen Notschalter (38) unterbrechbar sind.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Relaisschalter (20) eingeschalteten Steuerstromkreise durch einen Handsteuerhebel (30) abschaltbar und übersteuerbar sind.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Ist-Wert-Gebern (Pontiometer 72, 78 bzw. 80) umgeformten elektrischen Größen zwei als Differentialverstärker (76, 64) geschalteten Spannungsvergleichsstufen zugeführt werden.