DE2313686A1 - LOAD MOUNTING FOR HYDRAULICALLY DRIVEN CRANES, LOADERS AND EXCAVATORS - Google Patents
LOAD MOUNTING FOR HYDRAULICALLY DRIVEN CRANES, LOADERS AND EXCAVATORSInfo
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Description
Laatmomentsicherung für hydraulisch angetriebene Krane, Lader und BaggerLaatmomentsicherung for hydraulically driven cranes, Loader and excavator
Die Erfindung betrifft eine lastmomentsicheruns für hydraulisch angetriebene Krane, Lader und Bagger zur Begrenzung des Lastmomentes an solchen Geräten, die mit zwei- oder mehrgliedrigem Ausleger versehen sind und die Last mangels eines Hubwerkes durch die Verstellung der einzelnen Auslegerteile bewegen»The invention relates to a load torque safeguard for hydraulics powered cranes, loaders and excavators to limit the load torque on devices that are equipped with two or multi-section boom are provided and the load is lacking move a hoist by adjusting the individual boom parts »
Es sind Einrichtungen mit Seilhubwerk bekannt, die nach Erreichen des maximal zulässigen Lastmomehtes Triebwerke so beeinflussen, daß Bewegungen, die lastmomentvergrößernd wirken, blockiert werden»Devices with a cable hoist are known which, after reaching the maximum permissible load torque, influence the engines in such a way that that movements that increase the load moment, to be blocked »
7/eioerhin sind Ausführungen bekannt, die außerdem der Bedienungsperson Informationen über den Auslastungsgrad der Maschine liefern, wie opxische und akustische Vorwarnung vor Erreichen des Grenzwertes, wie Ausladungs-, Traglast-und Auslast un^-7 / eioerhin designs are known that also the operator Provide information about the degree of utilization of the machine, such as optical and acoustic pre-warning before it is reached of the limit value, such as radius, load capacity and capacity un ^ -
Bei mehreren bekannten Ausführungen wird beispielsweise der Druck im Auslegerzylinder zur Erxidttlung der Auslastung des Kranes ausgewertet«, Auf Grund der Reibungsanteile an den ?ührungs- und Di exit element en im Zylinder entsteht ein erheblicher Meßfehler, der nur durch eine Verringerung der zulässigen Tragkraft ausgeglichen werden kann«In several known designs, for example, the pressure in the boom cylinder is used to determine the utilization of the Crane evaluated «, Due to the frictional components on the guide and exit elements in the cylinder, a considerable Measurement error that can only be compensated for by reducing the permissible load capacity «
Ferner sind Einrichtungen bekannt, die neben einer bestimmten Kraft bzw. eines bestimmten Druckes einen oder mehrere geometrische Parameter, wie die Winkelstellungen eines bzw» mehrerer Auslegerteil© oder den Ausfahrweg eines Teleskopausleger auswerten. Um bei dieser Einrichtung eine optimale Anpassung der Lastmomentsicherung an vorgegebene Abschaltkurven beliebiger Gestalt zu erreichen, ist jedoch ein hoher Aufwand erforderlich»Furthermore, devices are known which, in addition to a certain force or a certain pressure, one or more geometric parameters, such as the angular positions of one or more boom parts © or the extension path of a telescopic boom evaluate. In order to optimize the adjustment of the load torque protection to the given cut-off curves with this device to achieve any shape, however, a lot of effort is required »
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Bei einer weiteren Ausführung wird die Neigung des Kranes als Maß für dessen Auslastung mittels einer Dosenlibelle ausgewertet. Dabei entstehen durch die Bewegung der Maschine infolge dynamischer.Kräfte erhebliche Fehlermöglichkeiten·In a further embodiment, the inclination of the crane is as Measure for its utilization evaluated by means of a circular level. This results from the movement of the machine as a result more dynamic forces considerable potential for errors
Des weiteren ist eine andere Variante bekannt, bei der auf Grund der Anordnung des Meßwertaufnehmers eine Komponente der Kraft des AuslegerZylinders, welche dem Moment um den Auslegeranlenkpunkt unabhängig von der Stellung der Auslegerteile proportional ist, ausgewertet wird«, Infolge der lage des Auslegeranlenkpunktes innerhalb der Unterstützungsfläche wird der Kran bei kleiner Ausladung nicht ausgelastet» Dieser Nachteil wird bei einer weiteren Variante zum Teil dadurch wieder ausgeglichen, daß eine solche Komponente der Kraft 'am Ausleger zylinder ausgewertet wird«, die einem mit der" Ausladung linear abfallenden Moment um den Auslegeranlenkpunkt entspricht. ^er Anwendungsbereich dieses Systems wird beschränkt durch die Bedingung, daß der Anlenkpunkt des Auslegerzylinders am Oberwagen während jeder Stellung des Auslegers außerhalb des Thaieskreises über der Strecke zwischen Auslegerfußpunkt und Anlenkpunkt des Auslegerzylinders am Ausleger liegen muß·Furthermore, another variant is known in which on Due to the arrangement of the transducer, a component of the force of the boom cylinder, which is the moment around the The boom pivot point is proportional, regardless of the position of the boom parts, is evaluated «, as a result of the position of the boom pivot point within the support area the crane is not used to full capacity with a small radius »This disadvantage is partially eliminated in another variant compensated again that such a component of the force 'on the boom cylinder is evaluated «, the one with the" overhang corresponds to the linearly decreasing moment around the boom pivot point. The scope of this system is limited by the condition that the articulation point of the boom cylinder on the superstructure during every position of the boom outside the Thaieskreis over the distance between the boom base and the articulation point of the boom cylinder on Boom must be
Pur die Umsetzung des Abschaltsignals der laatmomentsicherung in eine Abschaltung aller lastmomentvergrößernd wirkenden Bewegungen der Triebwerke sind Einrichtungen bekannt, bei denen durch das Abschaltsignal die Steuerelemente der pneumatischen oder hydraul! oiien Stellssylinder betätigt werden, die die Bedienhebel der betreffenden Triebwerke in die Nullstellung zurückführen.Purely the implementation of the switch-off signal of the laatmomentsicherung into a shutdown of all load torque increasing effects Movements of the engines are known devices in which the control elements of the pneumatic or hydraul! oiien adjusting cylinders are actuated, which return the control levers of the engines concerned to the neutral position.
Bei einer weiteren Einrichtung wird die mechanische Verbindung zwischen Bedienhebel und hydraulischen V/egeventilen durch spezielle mechanische Elemente, die durch Elektromai,,-nete betätigt -werden, unterbrochen,· so daß die WegeventileAnother facility is the mechanical connection between the operating lever and the hydraulic flow control valves by special mechanical elements that are operated by electrical equipment operated -are interrupted, · so that the directional control valves
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durch ihre Rückstellfedern in die Nullstellung zurückgeführt werden»be returned to the zero position by their return springs »
Diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie durch ihren komplizierten Aufbau sehr aufwendig sind, und daß sie keine zeitliche Steuerung des Abschaltvorganges zulassen· These known devices have the disadvantage that they are very expensive due to their complicated structure, and that they do not allow time control of the shutdown process
Zweck der Erfindung ist es,' eine Lastmomentsicherung für' hydraulisch angetriebene Krane, Lader und Bagger mit mehr— gliedrigem Ausleger zu entwickeln, die in allen Stellungen des Auslegers eine optimale Auslastung des Gerätes zuläßt, ein Umkippen des Kranes, Laders bzw. Baggers ausschließt und eine Überlastung bestimmter Bauelemente verhindert·The purpose of the invention is to provide 'a load torque protection device for' hydraulically driven cranes, loaders and excavators with more To develop articulated boom that allows optimal utilization of the device in all positions of the boom, a tipping over of the crane, loader or excavator and prevents overloading of certain components
Ber Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Signal eines bekannten Abschaltgerätes so zu verarbeiten, daß in Abhängigkeit von der Ausrüstungsvariante des Auslegers und der Stellung der einzelnen Auslegerteile immer die Bewegungsrichtungen der Triebwerke blockiert werden, die eine Vergrößerung des LastmomentÄ hervorrufen» The invention is based on the object of processing the signal from a known disconnection device in such a way that, depending on the equipment variant of the boom and the position of the individual boom parts, the directions of movement of the engines are always blocked, which cause an increase in the load torqueÄ »
Außerdem soll eine Verbesserung der Auslastung der Krane, Lader und Bagger mit hohen Arbeitsgeschwindigkeiten durch eine Verringerung der dynamischen Zusatzlasten beim Abschaltvor— gang erreicht werden»In addition, the aim is to improve the utilization of cranes, loaders and excavators with high working speeds Reduction of the dynamic additional loads during the shutdown process can be achieved »
Jürfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Vorliegen eines Abschaltsignales am Ausgang eines bekannten Abschaltgerätes elektro-hydraulieche Abschaltventile im Vorsteuerkreis der Wegeventile umgeschaltet werden. Diese Abschal tv entile, die im Betriebsfall, wenn der Magnet angezogen hat, den Steuerölstrom zvd.sc.hen den Vorsteuerventilen und den Stelleinheiten der Wegeventile freigeben, bewirken im Überlastfall, wenn"der Magnet abgefallen ist, ein Absperren des üteuerölstromes und ein Anschließen der Stelleinheiten an die ölrücklaufleitung. Die Abcchaltventile sind im Vor-According to the invention, this object is achieved in that at Presence of a shutdown signal at the output of a known shutdown device electro-hydraulic shutoff valves in the The pilot circuit of the directional control valves can be switched over. This shawl tv valves which, when the solenoid has attracted, the pilot oil flow to the pilot control valves during operation and release the actuating units of the directional control valves, cause a shut-off in the event of an overload when the magnet has dropped out of the fuel oil flow and connecting the actuating units to the oil return line. The shut-off valves are
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3 teuer kr ei a der Wegeventile--der !triebwerke angeordnet, die ausladungsvergrößernd wirken bzw„ die dynamische Zusatzbeanspruchungen hervonufen» 3 expensive kr ei a of the directional control valves - the! Engines arranged, the act to enlarge the projection or "cause additional dynamic stresses"
Des v/eiteren ist an einem mehrgliedrigen Ausleger eine Kurvenscheibe befestigt, die bei ei.ner bestimmten Stellung des Auslegers zum Oberwagen einen Schalter betätigt» Bei Veränderung des Rüstzustandes des Auslegers wird der Umschaltpunkt des Schalters durch eine Verstellung der Kurvenscheibe verschoben bzw, es wird jeder Auslegervariante ein gesonderter: Schalter zugeordnet. Mittels eines Variantenschalters ist der der Ausrüstungsvariante des Auslegers entsprechende Schalter anwählbar.Another is a cam on a multi-section boom attached, which actuates a switch when the boom is in a certain position in relation to the superstructure of the set-up status of the boom, the switching point of the The switch is shifted by adjusting the cam or, each cantilever variant becomes a separate one: Assigned to the switch. A variant switch is used to set the switch that corresponds to the version of the boom selectable.
Zur zeitlichen Steuerung des Abschaltvorganges wird in die Rücklaufleitung der Abschaltventile ein Drosselventil eingeschaltet» A throttle valve is switched on in the return line of the shut-off valve to control the timing of the shutdown process »
Die erfindungsgemäße lösung gewährleistet eine Verbesserung der Auslastung von Kranen, Ladern und Baggern mit hohen Arbeitsgeschwindigkeiten und dementsprechend hohen dynamischen Beanspruchungen infolge der Verringerung der Arbeitsgeschwindigkeiten der !Triebwerke im Bereich hoher Auslastung durch Reduzierung des ülstromes der einzelnen Triebwerke, beispielsweise durch Reduzierung des Druckes im Steuerkreis der hydraulischen Wegeventile mittels eines Druckbegrenzungsventils, eines Schaltventils, dem ein Drosselventil vorgeschaltet ist und einem auf einen geringeren Druck als das erste Druckbegrenzungsventil eingestellten zweiten Druckbegrenzungsventil,The solution according to the invention ensures an improvement the utilization of cranes, loaders and excavators at high working speeds and correspondingly high dynamic loads as a result of the reduction in operating speeds the! engines in the area of high utilization by reducing the oil flow of the individual engines, for example by reducing the pressure in the control circuit of the hydraulic directional control valves by means of a pressure relief valve, a switching valve, which is preceded by a throttle valve and one to a lower pressure than the first pressure relief valve set second pressure relief valve,
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert werden.The invention is intended below using an exemplary embodiment will be explained in more detail.
In der zugehörigen"Zeichnung zeigen:In the corresponding "drawing show:
Pig, 1: den Meßwertaufnelimer und Umschalter, Pig« 2: de η hydraulischen Schaltplan für ein Triebwerk, Pig, 3: den elektrischen Schaltplan,Pig, 1: the measured value timer and switch, Pig «2: de η hydraulic circuit diagram for an engine, Pig, 3: the electrical circuit diagram,
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Die Lastinomentsicherung baut sich aus einem Meßwertaufnehmer, bestehend aus einer Schwinge 1 und einem Wandler 2, und einem Abschaltgerät 3 bekannter Bauweise sowie der elektro-hydraulischen Schaltanordnung auf. AIa Eingangssignal für das Abschaltgerät 3 wird eine Komponente der Kraft des Außlegeraylinders 4 mittels des" Wandlers 2 in ein elektrisches Signal umgeformt. Zu diesem Zweck ist, wie in Pig. 1 dargestellt, der Auslegerzylinder 4 auf bekannte V/eise in der Schwinge 1 auf dem Oberwagen 5 gelagert. Die Größe des Eingangssignals ist, unabhängig von der Stellung der einzelnen Auslegerteile 6, 7, der Auslastung des Kranes proportional. Dieses Eingangssignal wird in dem Abschaltgerät 3 so verarbeitet, daß dessen Ausgang 8 bei Erreichen einer voxigegebenen -auschaltkraft spannungslos wird·The load torque safeguard is made up of a transducer, consisting of a rocker arm 1 and a converter 2, and a switch-off device 3 of known construction, as well as the electro-hydraulic switching arrangement. As an input signal for the disconnection device 3, a component of the force of the boom axle 4 is converted into an electrical signal by means of the converter 2. For this purpose, as shown in Fig mounted on the superstructure 5. The size of the input signal is proportional to the capacity utilization of the crane, regardless of the position of the individual boom parts 6, 7. This input signal is processed in the disconnection device 3 so that its output 8 when a vox i given disconnection force is reached becomes tensionless
Am Au^legerteil 6 ist im Auslegeranlenkpunkt 3 eine Kurvenscheibe 1o befestigt, durch die beim Wippen des Auslegerteiles 6 ein Schalter 11 betätigt wird. Die Kurvenscheibe 1o wird so einjustiert, daß der Scheiter 11 dann umschaltet, wenn der Lastaufhängepunkt 12 das gleiche Niveau erreicht hat, wie der AuElegeranlenkpunkt 9. Da durch das Auslegerteil 7 ein zusätzlicher Freiheitsgrad <f 2 entsteht, der Umschaltpunkt des Schalters 11 aber nur vom Winkel iß + abhängig ist, kann durch, den dadurch entstehenden Schaltfehler im ungünstigsten Falle eine Ausladungsveränderung 4 Λ entstehen. Durch gleichmäßige Verteilung des Fehlers in den positiven und negativen Bereich kann dieser sehr klein gehalten v/erden· Bei Umrüstarbeiten am Ausleger macht sich in der Regel eine Korrektur des Schaltpunktes des Schalters 11 erforderlich· Dies wird durch eine Verdrehung der Kurvenscheibe 1o gegenüber dem Auslegerteil 6 oder durch mehrere versetzt angeordnete Schalter 11 verwirklicht, wobei jeder Schalter 11 einer Auslegerausrustung zugeordnet ist. Mit einem Variantenachalter 13 wird dann, wie in Fig. 3 dargestellt, von Hand der der jeweiligen Auelegerausrüstung entsprechende Schalter 11 angewählt. Im hydraulischen Steuerkreis ist, wie aus Pig. 2 ersichtlich, für jede abzuschaltende Bewegungsrichtung ein elektromagnetischA cam plate 1o is attached to the boom part 6 at the boom articulation point 3, through which a switch 11 is actuated when the boom part 6 is rocked. The cam 1o is so adjusted that the stake 11 then switches when the Lastaufhängepunkt 12 has reached the same level as the AuElegeranlenkpunkt 9. Since through the jib part 7 for an additional degree of freedom <2 arises, the switching point of the switch 11, but only from the Angle iß + is dependent, the resulting switching error can, in the worst case, result in a change in radius 4 Λ . By evenly distributing the error in the positive and negative range, it can be kept very small or realized by several staggered switches 11, each switch 11 being assigned to a boom equipment. With a variant after-switch 13, as shown in FIG. 3, the switch 11 corresponding to the respective trailer equipment is selected by hand. In the hydraulic control circuit, as from Pig. 2, one electromagnetic for each direction of movement to be switched off
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betätigtes Abschaltventil 14 angeordnet, durch welches. bei Spannungsabfall die Stelleinheit des Wegeventils 15 an den Rücklauf angeschlossen und der Zulauf des Steueröles vom Vorsteuerventil 16 unterbrochen wird. In der gemeinsamen Rücklaufleitung der Abschaltventile 14 ist zur Verringerung der dynamischen Kräfte beim Abschaltvorgang ein Drosselventil 17 angeordnet· Bei Überlast erfolgt eine Blockierung der nicht näher beschriebenen Triebwerke 18, wie des Fahrwerkes, des Drehwerkes,· des Auslegerzylinders und des Löffelstielzylinders in ausladungsvergrößernder Richtung·operated shut-off valve 14 arranged through which. at Voltage drop, the control unit of the directional valve 15 is connected to the return and the supply of the control oil from the pilot valve 16 is interrupted. In the common return line the shut-off valve 14 is equipped with a throttle valve 17 to reduce the dynamic forces during the shut-off process In the event of an overload, the drives 18, which are not described in more detail, are blocked, such as the landing gear, the slewing gear, of the boom cylinder and arm cylinder in extension Direction·
Mit Eintritt der Überlastung des Kranes wird der Ausgang 8 des Abschaltgerätes 3 spannungslos, das Relais 19 fällt, ab und die Magnete 2o, 21, 22, 23 werden stromlos« Dadurch öffnet das zugeordnete Abschaltventil 14, der Steuerdruck bricht zusammen9 das Steueröl fließt über das Drosselventil 17 in den Rücklauf und die Wegeventile 15 gehen unter der Wirkung ihrer Rückstellfedern in die Nullstellung zurück· Über den Variantenschalter 13 und einen durch die Kurvenscheibe 1o betätigten Schalter 11 bleibt je nach Stellung des Auslegerteiles 6 Magnet 24 oder Magnet 25 unter Spannung· Durch diese Schaltung wird erreicht, daß der mehrgliedrige Ausleger nach Eintritt einer Überlastung noch in ausladungsverringernder Richtung verstellt werden kann·Upon occurrence of the overload of the crane, the output 8 of the Abschaltgerätes 3-energized, the relay 19 drops, and the magnets 2o, 21, 22, 23 are de-energized "This opens the associated shut-off valve 14, the control pressure collapses 9, the control oil flows via the throttle valve 17 in the return and the directional control valves 15 return to the neutral position under the action of their return springs · Via the variant switch 13 and a switch 11 actuated by the cam disc 1o, magnet 24 or magnet 25 remains under voltage, depending on the position of the boom part 6 This switching is achieved so that the multi-section boom can still be adjusted in the direction that reduces the radius after an overload occurs.
Krane, lader und Bagger mit hydraulisch betätigten Auslegerteilen ohne Seilhubwerk zeichnen sich durch hohe Arbeitegeschwindigkeiten aus. In Verbindung mit kurzen Besöhleunigungs- und Verzögerungszeiten ergeben sich hohe dynamische Zusatzlasten, die in der Lastmomentsicherung durch entsprechend große Sicherheitsreserven bei der Festlegung der Abschaltlasten berücksichtigt werden müssen· Zur Verbesserung der Auslastung des Kranes bzw· Baggers ist die Lastmomentsicherung mit dem Abschaltgerät {3 ausgerüstet, womit zusätzlich zum Abschaltsignal ein Vorschaltsignal in der Form erzeugt wird, daß bereits vor Erreichen des maximal zulässigen Lastmomentes und dem damit vorhandenen Abfall der Spannung am Ausgang 8 des Abschaltgerätes 3 bei einer bestimmten Auslastung des Kranea an einem zweiten Ausgang 26 ebenfalls die Spannung abfällt.Cranes, loaders and excavators with hydraulically operated boom parts without cable hoist are characterized by high working speeds the end. In connection with short acceleration and deceleration times, there are high dynamic additional loads, those in load torque protection through correspondingly large safety reserves when determining the cut-off loads must be taken into account · To improve the utilization of the crane or excavator, the load torque protection is also the switch-off device {3, with which in addition to the switch-off signal an upstream signal is generated in the form that before reaching the maximum permissible load torque and the resulting drop in the voltage at the output 8 of the disconnection device 3 at a certain load on the Kranea the voltage also drops at a second output 26.
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Dieses Signal wird dazu benutzt, die Geschwindigkeit der Triebwerke 18 zu verringern. Dadurch lassen sich im Bereich großer Auslastung des Kranes die dynamischen Zusatzlasten entscheidend herabsetzen·'V/ie aus Pig« 2 zu ersehen ist, wird" die Geschwindigkeitsreduzierung beispielsweise dadurch erreicht, indem durch das Vorschaltsignal in der Porm des Spannungsabfalles am zweiten Ausgang 26 des Abschaltgerätes 3 der Magnet 27 des Schaltventils 28 stromlos wird. Vor Erreichen des VorsehaltBigaales ist das Schaltventil 28 geschlossen· Der Druck im Steuerkreis der Wegeventile 15 wird durch, das Druckbegrenzungsventil 29 bestimmt» Dieses wird auf dea lienasteuerdruck eingestellt. Bei Erreichen des Vorschaltsignales öffnet das Schaltventil 28« Der Druck im Steuerkreis wird jetzt durch das Druckbegrenzungsventil 3o bestimmt, das auf einen geringeren Druck als das Druckbegrenzungsventil 29 eingestellt ist. Dieser Druck reicht nicht mehr zur vollen Öffnung des Wegeventils 14 aus. Somit· kann durch das Druckbegrenzungsventil 3ο die Arbeitsgeschwindigkeit der Triebwerke 18 im Bereich zwischen Vorschalt- und Abschaltsignal beliebig reduziert werden» Damit wird erreicht, daß die last bei großer Auslastung des Kranes nur mit verminderter Geschwindigkeit bewegt werden kann. Zur Verminderung einer sprungartigen Änderung des Steuerdruckes ist vor dem Scheltventil 28 ein Drosselventil 31 angeordnet»This signal is used to measure the speed of the Engines 18 to decrease. In this way, the dynamic additional loads can be reduced in the area of high utilization of the crane decisively reduce · 'V / ie can be seen from Pig «2, will" the speed reduction is achieved, for example, by by using the ballast signal in the form of the voltage drop At the second output 26 of the switch-off device 3, the magnet 27 of the switching valve 28 is de-energized. Before reaching of the VorsehaltBigaales the switching valve 28 is closed The pressure in the control circuit of the directional control valves 15 is the pressure-limiting valve 29 determines “This is set to the dea liena control pressure. When the pre-switching signal is reached opens the switching valve 28 «The pressure in the control circuit is now determined by the pressure relief valve 3o, the is set to a lower pressure than the pressure relief valve 29. This pressure is no longer sufficient Opening of the directional control valve 14. Thus · can through the pressure relief valve 3ο the operating speed of the engines 18 in the range between the pre-switching and switch-off signal as desired can be reduced »This means that when the crane is heavily used, the load is only reduced at a reduced speed can be moved. In order to reduce a sudden change in the control pressure, there is an upstream of the switch valve 28 Throttle valve 31 arranged »
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