EP0663034B1 - Maschine für erdarbeiten mit drehturm und einstellbarem gegengewicht - Google Patents

Maschine für erdarbeiten mit drehturm und einstellbarem gegengewicht Download PDF

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EP0663034B1
EP0663034B1 EP93921901A EP93921901A EP0663034B1 EP 0663034 B1 EP0663034 B1 EP 0663034B1 EP 93921901 A EP93921901 A EP 93921901A EP 93921901 A EP93921901 A EP 93921901A EP 0663034 B1 EP0663034 B1 EP 0663034B1
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pivotable part
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pivotable
gravity
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O and K Mining GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/08—Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/0808—Improving mounting or assembling, e.g. frame elements, disposition of all the components on the superstructures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/18—Counterweights

Definitions

  • the invention relates to a machine for earthworks, such as cable excavators, hydraulic excavators, backhoe excavators, loading shovel excavators or the like.
  • DE-A 32 32 163 relates to a hydraulically driven excavator which has mechanical-hydraulic working elements, such as compression springs, leaf springs, tension springs or counterweights, by means of which the dead weight of the cantilever arm and equipment (bucket, gripper, chisel and others) is lifted based on force.
  • An extension can be attached to the boom suspension, to which a counterweight (counterweight) is attached, the weight of which depends on the size of the boom arm with equipment.
  • Equipment and counterweight are mounted on a common trestle on the superstructure, a hydraulic ram being provided between the superstructure and the equipment, which may interact with a spring.
  • the disadvantage here is that due to the geometric arrangement and the pivoting of the counterweight above the superstructure, the stability of the device with the counterweight raised is absolutely in question.
  • DE-B 19 17 434 relates to a machine for earthworks, for example excavators or the like, with a rotating device arranged on a chassis, which carries a rotating tower containing the implement and a counterweight.
  • a rotating device arranged on a chassis, which carries a rotating tower containing the implement and a counterweight.
  • a vertically aligned, adjustable parallelogram support which consists of two parallel arms articulated at one end to a platform located on the rotating device and at the other at the rotating tower.
  • a piston-cylinder device is arranged between one of the arms and the platform or the turret .
  • the parallelogram and thus the shifting of the counterweight or components of the superstructure are adapted to the respective work situation or the transport purpose, which ultimately results in a relatively large construction effort since there is no operative connection between equipment and counterweight.
  • CA-A 1 008 407 relates to a machine for earthworks, in particular a hydraulic excavator.
  • the excavator contains an undercarriage that can be moved on caterpillars, on which an upper carriage is rotatably mounted via a connecting element.
  • Work equipment consisting of a boom system and a shovel is pivotally attached to the superstructure.
  • a displaceable counterweight is arranged on the end of the superstructure facing away from the boom system and is connected to the boom system via lifting elements. The shifting of the counterweight serves the purpose of ensuring the stability of the excavator in the case of excessively long boom systems, the counterweight being shifted diametrically when the boom system is extended.
  • the aim of the subject matter of the invention is to develop a machine for earthworks in such a way that the potential energy of the respective work cycle is stored with simple constructive means in order to be able to use it sensibly again in the next cycle.
  • the subject of the invention can be used in a sensible manner in all machines for earthworks, in particular cable excavators, hydraulic excavators, backhoe and loading shovel excavators, the rocker depending on the particular device either being shifted to a support frame as a one-piece component or a division of the equipment and the swiveling part Part is made, each stored separately on a trestle and are connected to one another by corresponding connecting elements, such as ropes, chains or hydraulic cylinders.
  • FIGS. 1 and 2 show a schematic diagram of a hydraulic excavator 1 designed as a loading shovel excavator, which is essentially composed of the following components: an undercarriage 3 connected to a crawler chassis 2, a slewing ring 4, a stationary uppercarriage part 5 together with the driver's cab 6, the uppercarriage 5 being pivotable about the vertical axis 7 relative to the undercarriage 3.
  • a pivotable part 10 consisting of the components motor 8, counterweight 9 and the hydraulic system, not shown here, is connected to the work equipment 11, forming a kind of rocker, which carries the loading shovel 12 in the region of its free end.
  • the components 10 and 11 can thus be pivoted about a common horizontal axis 13, which is only indicated here, but at the same time can be rotated about the vertical axis 7 together with the stationary superstructure part 5.
  • the zero position of the pivotable part 10 is indicated by the dashed line 14 and the vertical distance between this zero position 14 and the upper edge 14 'of the undercarriage 3 is denoted by V.
  • V the vertical distance between this zero position 14 and the upper edge 14 'of the undercarriage 3
  • a swivel angle alpha of more than 45 ° can be achieved.
  • the division of the pivot angle alpha is approximately 1/2, ie the pivot angle of the pivotable part 10, based on the zero position 14, is twice as high as down.
  • the distance a from the center of gravity 15 of the pivotable part 10 to the tilting axis referred to in this illustration as the tipping point 35 forms the ratio to the distance b from the center of gravity 16 of the equipment 11 to the tipping point 35 a / b> 1.
  • FIGS. 3 and 4 show a schematic diagram of the uppercarriage area 17 of a backhoe excavator, the uppercarriage area 17 being formed from a stationary part 19 which can be rotated about an indicated vertical axis 20 and which is provided with two support brackets 21, 22.
  • the pivotable part 23, which is only indicated here, can be pivoted about the horizontal axis 24 of the support bracket 22 and the equipment 26 which interacts with the backhoe bucket 25 can be pivoted about the horizontal axis 27 of the support bracket 21.
  • an elevated area 28 is provided, which carries a deflection disk 29, around which a cable 32 attached to articulation points 30 and 31 on the one hand on the equipment 26 and on the other hand on the pivotable part 23 can be deflected.
  • the distance c from the center of gravity 36 of the pivotable part 23 to the tilt axis referred to in this illustration as the tipping point 37 forms the ratio to the distance d from the center of gravity 38 of the equipment 26 to the tipping point 37 c / d> 1.
  • FIG. 4 shows the undercarriage 34 equipped with a crawler chassis 33 in a hinted manner.

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Maschine für Erdarbeiten, wie Seilbagger, Hydraulikbagger, Tieflöffelbagger, Ladeschaufelbagger oder dgl., mit einem ggf. mit einem Fahrwerk (2) verbundenen Unterwagen (3) auf welchem ein ggf. um eine Vertikalachse schwenkbarer Oberwagen (5) gelagert ist, an welchem u.a. eine Arbeitsausrüstung (11) in Wirkverbindung mit einem Gegengewicht (9) vorgesehen sind, wobei der Oberwagen (5) in einen stationären, ggf. um die Vertikalachse (7) drehbaren, sowie einen um eine Horizontalachse (13) schwenkbaren Teil (10) aufgeteilt ist und der schwenkbare Teil (10) mittel- bzw. unmittelbar mit der Arbeitsausrüstung (11) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Maschine für Erdarbeiten, wie Seilbagger, Hydraulikbagger, Tieflöffelbagger, Ladeschaufelbagger oder dgl., mit einem Unterwagen, auf welchem ein Oberwagen gelagert ist, an welchem eine Arbeitsausrüstung in Wirkverbindung mit einem Gegengewicht vorgesehen ist.
  • Die DE-A 32 32 163 betrifft einen hydraulisch angetriebenen Bagger, der zum Zwecke der Leistungserhöhung bei Eigengewichtsneutralisierung mechanisch-hydraulische Arbeitselemente, wie Druckfedern, Blattfedern, Zugfedern oder Kontergewichte aufweist, durch welche das Eigengewicht des Auslegerarmes nebst Ausrüstung (Schaufel, Greifer, Meißel und andere) kraftbezogen aufgehoben wird. An die Auslegeraufhängung kann eine Verlängerung angesetzt werden, an welche ein Gegengewicht (Kontergewicht) angebracht wird, dessen Gewicht sich nach der Größe des Auslegerarmes mit Ausrüstung richtet. Durch die Neutralisierung des Auslegereigengewichtes ist der grundsätzlich notwendige Transport und die damit verbundene Aufbringung von Energie nun nicht mehr erforderlich. Zum einen werden dadurch zusätzliche Leistungskapazitäten frei und zum anderen können bei gleichbleibender Arbeit wesentliche Betreibungsenergieanteile eingespart werden.
  • Ausrüstung und Gegengewicht sind hierbei an einem gemeinsamen Stützbock auf dem Oberwagen gelagert, wobei ein Hydraulikstempel zwischen dem Oberwagen und der Ausrüstung vorgesehen ist, der ggf. mit einer Feder zusammenwirkt. Nachteilig ist hier festzustellen, daß infolge der geometrischen Anordnung sowie der Schwenkbarkeit des Gegengewichtes oberhalb des Oberwagens die Standsicherheit des Gerätes bei angehobenem Gegengewicht absolut in Frage gestellt ist.
  • Die DE-B 19 17 434 betrifft eine Maschine für Erdarbeiten, beispielsweise Bagger oder dgl., mit einer auf einem Fahrgestell angeordneten Dreheinrichtung, die einen das Arbeitsgerät und ein Gegengewicht enthaltenden Drehturm trägt. Zwischen der Dreheinrichtung und dem Drehturm ist eine vertikal ausgerichtete verstellbare Parallelogrammabstützung angeordnet, die aus zwei einenends an einer auf der Dreheinrichtung befindlichen Plattform und anderends an dem Drehturm gelenkig angeschlossen parallelen Armen besteht. Zwischen einem der Arme und der Plattform oder dem Drehturm ist eine Kolben-Zylinder-Vorrichtung angeordnet. Das Parallelogramm und somit die Verlagerung des Gegengewichtes bzw. Bauteilen des Oberwagens wird der jeweiligen Arbeitssituation bzw. dem Transportzweck jedesmal angepaßt, wodurch sich letztendlich, da keine Wirkverbindung zwischen Ausrüstung und Gegengewicht gegeben ist, ein verhältnismäßig großer Bauaufwand ergibt.
  • Die CA-A 1 008 407 betrifft eine Maschine für Erdarbeiten, insbesondere einen Hydraulikbagger. Der Bagger beinhaltet einen auf Raupen verfahrbaren Unterwagen, auf welchen ein Oberwagen über ein Verbindungselement drehbar gelagert ist. Am Oberwagen ist eine aus einem Auslegersystem und einer Schaufel bestehende Arbeitsausrüstung schwenkbar befestigt. Am dem Auslegersystem abgewandten Ende des Oberwagens ist ein verschiebbares Gegengewicht angeordnet, das über Hebeelemente mit dem Auslegersystem verbunden ist. Die Verschiebung des Gegengewichtes dient hierbei dem Zweck der Gewährleistung der Standsicherheit des Baggers bei überlangen Auslegersystemen, wobei das Gegengewicht beim Ausfahren des Auslegersystems diametral dazu verschoben wird.
  • Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, eine Maschine für Erdarbeiten dahingehend weiterzubilden, daß die potentielle Energie des jeweiligen Arbeitszyklus mit einfachen konstruktiven Mitteln gespeichert wird, um sie beim nächsten Zyklus wieder sinnvoll einsetzen zu können.
  • Dieses Ziel wird mit den Maßgaben des Kennzeichens des ersten Patentanspruches erreicht.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Der Erfindungsgegenstand läßt sich bei allen Maschinen für Erdarbeiten, insbesondere Seilbaggern, Hydraulikbaggern, Tieflöffel- und Ladeschaufelbaggern, sinnvoll einsetzen, wobei die Wippe in Abhängigkeit von dem jeweiligen Gerät entweder an einem Stützbock als einstückiges Bauteil verlagert ist oder aber eine Aufteilung der Ausrüstung und des schwenkbaren Teiles vorgenommen wird, die jede für sich an einem Stützbock gelagert und durch entsprechende Verbindungselemente, wie Seile, Ketten oder Hydraulikzylinder, untereinander verbunden werden.
  • Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
    • Figuren 1 und 2 -
    Ladeschaufelbagger mit verschiedenen Stellungen der Ausrüstung als Prinzipskizze
    Figuren 3 und 4 -
    Prinzipskizze eines Tieflöffelbaggers mit verschiedenen Stellungen der Ausrüstung
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen als Prinzipskizze einen als Ladeschaufelbagger ausgebildeten Hydraulikbagger 1, der im wesentlichen aus folgenden Komponenten aufgebaut ist:
    einem mit einem Raupenfahrwerk 2 verbundenen Unterwagen 3, einem Drehkranz 4, einem stationären Oberwagenteil 5 samt Fahrerhaus 6, wobei der Oberwagen 5 um die Vertikalachse 7 gegenüber dem Unterwagen 3 schwenkbar ist. Ein aus den Komponenten Motor 8, Gegengewicht 9 sowie die hier nicht dargestellte Hydraulik bestehender schwenkbarer Teil 10 ist eine Art Wippe bildend mit der Arbeitsausrüstung 11 verbunden, die im Bereich ihres freien Endes die Ladeschaufel 12 trägt. Die Bauteile 10 und 11 sind somit um eine hier nur angedeutete gemeinsame Horizontalachse 13 schwenkbar, gleichzeitig jedoch zusammen mit dem stationären Oberwagenteil 5 um die Vertikalachse 7 drehbar. Die Null-Lage des schwenkbaren Teiles 10 ist hierbei durch die gestrichelte Linie 14 angedeutet und der vertikale Abstand zwischen dieser Null-Lage 14 und der Oberkante 14' des Unterwagens 3 ist mit V bezeichnet. Infolge dieses vertikalen Abstandes kann ein Schwenkwinkel alpha von mehr als 45° erreicht werden.
  • Die Aufteilung des Schwenkwinkels alpha beträgt hierbei etwa 1/2, d.h. der Schwenkwinkel des schwenkbaren Teiles 10, bezogen auf die Null-Lage 14, nach oben ist doppelt so hoch wie nach unten. Der Abstand a des Schwerpunktes 15 des schwenkbaren Teiles 10 zur in dieser Darstellung als Kippunkt 35 bezeichneten Kippachse bildet zum Abstand b des Schwerpunktes 16 der Ausrüstung 11 zum Kippunkt 35 das Verhältnis a/b > 1.
    Figure imgb0001
     Das Höhen-Gewichtsverhältnis des schwenkbaren Teiles 10 zur Ausrüstung 11 entspricht in diesem Beispiel etwa dem Wert h a x m a / h b x m b = ca. 0,7.
    Figure imgb0002
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen als Prinzipskizze den Oberwagenbereich 17 eines Tieflöffelbaggers, wobei der Oberwagenbereich 17 gebildet wird aus einem stationären, um eine nur angedeutete Vertikalachse 20 drehbaren Teil 19, der mit zwei Stützböcken 21,22 versehen ist. Der hier nur angedeutete schwenkbare Teil 23 ist um die Horizontalachse 24 des Stützbockes 22 und die mit dem Tieflöffel 25 zusammenwirkende Ausrüstung 26 ist um die Horizontalachse 27 des Stützbockes 21 schwenkbar. Im Bereich des Stützbockes 22 ist ein erhöhter Bereich 28 vorgesehen, der eine Umlenkscheibe 29 trägt, um welche ein an Anlenkpunkten 30 sowie 31 einerseits an der Ausrüstung 26 und andererseits am schwenkbaren Teil 23 befestigtes Seil 32 umlenkbar ist. Der Abstand c des Schwerpunktes 36 des schwenkbaren Teiles 23 zur in dieser Darstellung als Kippunkt 37 bezeichneten Kippachse bildet zum Abstand d des Schwerpunktes 38 der Ausrüstung 26 zum Kippunkt 37 das Verhältnis c/d > 1.
    Figure imgb0003
     Auch hier beträgt das Höhen-Gewichtsverhältnis des schwenkbaren Teiles 23 zur Ausrüstung 26 h a x m a / h b x m b = ca. 0,7
    Figure imgb0004
     wobei der Schwenkwinkel alpha bei etwa 45° liegt.
  • Figur 4 zeigt noch in angedeuteter Weise den mit einem Raupenfahrwerk 33 ausgerüsteten Unterwagen 34.

Claims (12)

  1. Maschine für Erdarbeiten, wie Seilbagger, Hydraulikbagger, Tieflöffelbagger (18), Ladeschaufelbagger (1) mit einem Unterwagen (3, 34), auf welchem ein Oberwagen (5, 17) gelagert ist, an welchem eine Arbeitsausrüstung (11, 26) in Wirkverbindung mit einem Gegengewicht (9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberwagen aus zwei Baueinheiten (5, 17; 10, 23) besteht, welche durch eine Horizontalachse (13, 24) miteinander verbunden und zueinander um diese Achse beweglich sind und eine dieser Baueinheiten (10, 23) mindestens das Gegengewicht (9) umfasst und mit der Arbeitsaurüstung (11, 26) mechanisch gleichsinnig gekoppelt ist, wodurch diese Baueinheit in ihrer Höhenlage veränderbar ist.
  2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre Teil (5,17) im wesentlichen aus den Komponenten Drehkranz (4), einem Stützbock (21,22) sowie Fahrerhaus (6) gebildet ist.
  3. Maschine nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Teil (10,23) die Komponenten Motor (8), Hydraulikanlage und Gegengewicht (9) enthält.
  4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Teil (10,23) aus seiner horizontalen Null-Lage gegenüber dem Unter- (3,34) bzw. Oberwagen (5,17) um mindestens 45° schwenkbar ist.
  5. Maschine nach einem der Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung des Schwenkwinkels (α), bezogen auf die horizontale Null-Lage (14) des schwenkbaren Teiles (10,23) der Formel α1/α2 = 1/2
    Figure imgb0005
     genügt, worin
    α1 der Schwenkwinkel des schwenkbaren Teiles (10,23) nach oben und
    α2 der Schwenkwinkel des schwenkbaren Teiles (10,23) nach unten
    ist.
  6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ladeschaufelbagger (1) der Abstand (a) des Schwerpunktes (15) des schwenkbaren Teiles (10) zur Kippachse (35) des Baggers (1) mit dem Abstand (b) des Schwerpunktes (16) der Ausrüstung (11) zur Kippachse (35) im Verhältnis a/b >= 1
    Figure imgb0006
     steht.
  7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Tieflöffelbagger (18) der Abstand (c) des Schwerpunktes (36) des schwenkbaren Teiles (23) zur Kippachse (37) des Baggers (18) mit dem Abstand (d) des Schwerpunktes (38) der Ausrüstung (26) zur Kippachse (35) im Verhältnis c/d >= 1
    Figure imgb0007
     steht.
  8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Höhen-Gewichtsverhältnis des schwenkbaren Teiles (10,23) zur Ausrüstung (11,26) h a x m a / (h b x m b ) = ca. 0,7
    Figure imgb0008
     beträgt, worin
    ha der Abstand des Schwerpunktes (15) des schwenkbaren Teiles (10,23) in angehobener Stellung zur horizontalen Null-Lage (14) des schwenkbaren Teiles (10,23)
    ma das Gewicht des schwenkbaren Teiles (10,23)
    hb der Abstand des Schwerpunktes (16) der Ausrüstung (11,26) in Ruhestellung zum Schwerpunkt (16) in angehobener Stellung der Ausrüstung (11,26)
    mb das Gewicht der Ausrüstung (11,26) samt Ladegut
    sind.
  9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrüstung (26) mit dem schwenkbaren Teil (23), eine Art Wippe bildend, dergestalt mittelbar verbunden ist, daß sowohl die Ausrüstung (26) als auch der schwenkbare Teil (23) an getrennten Stützböcken (21,22) gelagert und mittels entsprechender Verbindungs-bzw. Übertragungselemente (32) untereinander verbunden sind.
  10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrüstung (11) mit dem schwenkbaren Teil (10), eine Art Wippe bildend, dergestalt unmittelbar verbunden ist, daß die horizontale Schwenkachse (13) im Bereich des gemeinsamen Stützbockes vorgesehen ist.
  11. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbdungs- bzw. Übertragungselemente durch mindestens ein Seil (32), eine Kette oder dgl. gebildet sind, die im Bereich eines der Stützböcke (21,22) umgelenkt sind und Anlenkpunkte (30,31) sowohl im Bereich der Ausrüstung (26) als auch im Bereich des schwenkbaren Teiles (23) aufweisen.
  12. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs- bzw. übertragungselemente durch mindestens einen Hydraulikzylinder gebildet sind, der im Bereich zwischen dem stationären Teil des Oberwagens (5,17) und dem schwenkbaren Teil (10,23) angeordnet ist und in Wirkverbindung mit dem die Ausrüstung (11,26) betätigenden Hydraulikstempel steht.
EP93921901A 1992-10-07 1993-10-01 Maschine für erdarbeiten mit drehturm und einstellbarem gegengewicht Expired - Lifetime EP0663034B1 (de)

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DE4233730A DE4233730C2 (de) 1992-10-07 1992-10-07 Maschine für Erdarbeiten
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EP0663034A1 EP0663034A1 (de) 1995-07-19
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