WO2024121656A1 - Drehantrieb zur drehpositionierung eines arbeitsgerätes an einer maschine oder einem bagger - Google Patents

Drehantrieb zur drehpositionierung eines arbeitsgerätes an einer maschine oder einem bagger Download PDF

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WO2024121656A1
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Felix HORNSTEIN
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Kiesel Technology Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a rotary drive for rotary positioning of a working device on a machine or an excavator.
  • DE 10 2013 206 574 A1 discloses a rotary drive for rotary positioning of a working unit on an excavator.
  • This rotary drive comprises a worm drive, which comprises a helical worm and a worm wheel that meshes with it.
  • hydraulic motors are connected to each end of the worm.
  • the hydraulic motors are controlled by means of a control circuit, whereby the second hydraulic motor can be optionally connected to the first hydraulic motor. This means that different torques and rotational speeds can be controlled without any additional handling effort.
  • the invention is based on the object of proposing a rotary drive for the rotary positioning of a working device on a machine or an excavator, by means of which increased safety is possible during a working process of the working device.
  • a rotary drive for the rotary positioning of a working device or an excavator, in which at least one pressure relief valve is provided between a first and a second supply inlet leading to the rotary drive, which opens when a working pressure of the hydraulic fluid in the supply line pressurized with hydraulic fluid increases, and in which the worm and/or worm wheel of the worm drive are designed with a thread pitch without self-locking.
  • the demolition tool is tilted or offset when the shears or gripper are placed on the closing movement and when the shears or gripper are closed, an excessive torque acts on the rotary drive.
  • the at least one pressure relief valve can open the working pressure in the supply line pressurized with hydraulic fluid to reduce the excessive working pressure and at the same time, due to the worm drive with a thread pitch that is not self-locking, the working tool can rotate relative to a stick of the excavator in order to be moved into an aligned working position to the gripping object.
  • This not only prevents excessive strain on the rotary drive, but also, for example, a possible tipping movement of the machine or excavator.
  • the work process can be continued immediately afterwards in the aligned working position or gripping position of the working tool.
  • At least one short-circuit line is provided between the first and the second supply line and that at least one pressure relief valve is arranged in the at least one short-circuit line. This enables a compact design of the control circuit.
  • a first and a second pressure relief valve are provided between the first and the second supply line, in particular in a short-circuit line each.
  • the pressure relief valves are aligned to act in opposite directions in the event of an increase in pressure of the hydraulic fluid. This means that an equal effect can be achieved when controlling a rotational movement of the rotary drive to the left or to the right and an increase in pressure can be prevented.
  • the at least one pressure relief valve is adjustable or controllable with regard to its opening pressure. This allows different load cases to be predetermined. This also makes it possible for This rotary drive with the control circuit can be used universally for light or heavy work processes or machines or excavators.
  • the first and second pressure relief valves are set to the same opening pressure. This ensures consistent working conditions regardless of the controlled rotary movement of the rotary drive.
  • the pressure relief valves are advantageously designed for an opening pressure between 10 and 600 bar, in particular between 40 and 380 bar.
  • the opening pressure of the at least one pressure relief valve can be electrically adjustable. Alternatively, this can also be controlled in stages or continuously. The operator of the machine or excavator can advantageously control this from his working position.
  • lubrication of the worm drive is preferably provided.
  • Such lubrication enables the setting of a defined frictional resistance between the worm wheel and the worm, which in turn can create defined working conditions with the adjustable opening pressure of the pressure relief valve.
  • a lubricant interface is advantageously provided on a housing of the worm wheel or a housing of the rotary drive in order to supply lubricant, for example oil or grease, in particular during maintenance intervals.
  • the control circuit advantageously comprises a 4/2-way valve. This allows a simple control of a left or right rotation of the rotary actuator as well as a neutral position without pressurizing one of the two supply lines. Furthermore, it is preferably provided that the at least one pressure relief valve is positioned in the housing of the rotary drive or close to the housing of the rotary drive on the consumer side between the changeover valve and the hydraulic motor.
  • This arrangement has the advantage that short paths from the worm wheel via the worm and the hydraulic motor to the pressure relief valve are provided in the event of an increase in pressure, so that the pressure relief valve responds immediately in the event of an increase in pressure and the resulting load peak can be broken. By positioning the pressure relief valve close to the hydraulic motor, a high level of sensitivity can be achieved. This can provide increased safety, in particular in the sense that the machine or excavator does not turn or tip towards the gripping object.
  • control circuit has at least one secondary valve on the working side between the changeover valve and the rotary drive, which is provided to protect against an absolute overload of a working pressure in the supply lines.
  • This at least one secondary valve forms a safeguard in the event of an absolute overload of the working pressure in the hydraulic drive.
  • This at least one secondary valve is preferably arranged away from the rotary drive or the hydraulic motor and the pressure relief valves assigned to them, so that this at least one secondary valve enables a quickly responding safety function of the control circuit before the overload is applied to the hydraulic motor.
  • the adjustable opening pressure of the at least one pressure relief valve is preferably lower than the opening pressure of the absolute overload of the at least one secondary valve.
  • Figure 1 is a schematic side view of an excavator with a working tool
  • FIG 2 is a perspective view of an attachment device for attachment to a boom of the excavator according to Figure 1,
  • FIG 3 is a schematic side view of the attachment device according to Figure 2
  • FIG 4 is a schematic view of a control circuit of a rotary drive of the attachment device according to Figure 2,
  • Figure 5 is a schematic sectional view of the rotary drive with a worm drive.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of an excavator 11.
  • the excavator 11 comprises a base machine 13 with a boom 12, which is articulated at the end to a stick 14.
  • the boom 12 is moved up and down with a lifting cylinder 19.
  • the boom 12 comprises at least one stick cylinder 18 for controlling a pivoting movement of the stick 14.
  • At least one pressure cylinder 16 is provided on the stick 14, by means of which an attachment device 21 provided on the stick 14 can be controlled.
  • the attachment device 21 is pivotally mounted in an attachment axis 17.
  • This attachment device 21 can comprise a rotating device 22 with a rotary drive 24 and a coupling, in particular a quick-change device 23.
  • the rotating device 22 comprises a drive housing 66.
  • the rotary drive 24 enables the quick-change device 23 to rotate relative to the drive housing 66 in a rotation axis 26.
  • a working tool 25 is provided in an interchangeable manner on the quick-change device 23.
  • the quick-change device 23 has a first changer half 41, which is provided on the working tool side, and a second changer half 42, which is provided on the rotary drive 24.
  • the second changer half 42 comprises at least one controllable latch 56. After positioning a latch receptacle 59 on the first latch bolt 55 of the first changer half 41, the latch 56 can engage behind the second latch bolt 55 of the first changer half 41 and connect and lock the first and second changer halves 41, 42.
  • Such a quick-change device is known, for example, from DE 20 2021 101 016 Ul.
  • a swivel kinematics 27 is provided to control a swivel movement of the attachment device 21.
  • This comprises a deflector 28, which is articulated to the handle 14 at one end on a deflector axis 29.
  • the swivel kinematics 27 also comprises a coupling 31, which is connected at one end to the deflector 28 via a common swivel axis 35. At the opposite end, the coupling 31 engages a coupling device 33.
  • This coupling device 33 is a component of the attachment device 21 or is mounted on the attachment device 21.
  • the drive housing 66 preferably has a cover surface which extends at least in sections and on which the coupling device 33 is provided.
  • the pressure cylinder 16, in particular a piston rod of the pressure cylinder 16 engages the swivel axis 35 of the swivel kinematics 27.
  • Figure 2 shows a perspective view of the attachment device 21.
  • Figure 3 shows a schematic side view of this attachment device 21 according to Figure 2.
  • the coupling device 33 consists of two cheeks 36 arranged at a distance from one another.
  • the cheeks 36 can be connected to at least one connection plate 34 which extends between the cheeks 36.
  • the at least one connection plate 34 can rest on an upper side of the rotating device 22 and can preferably be detachably fastened thereto.
  • Each cheek 36 comprises a coupling bearing point 37 and an attachment bearing point 38.
  • the coupling bearing point 37 and the attachment bearing point 38 are arranged offset in height from one another.
  • the attachment bearing point 38 is arranged recessed relative to the coupling bearing point 37.
  • the attachment bearing point 38 can also be offset in the direction of a rotation plane 39 of the rotating device 22 or lie in this rotation plane 39.
  • the attachment bearing point 38 is offset laterally outwards relative to the attachment device 21, in particular the rotating device 22, or is assigned to a front side of the rotating device 22.
  • the rotating device 22 further comprises a rotary feedthrough 71, through which hydraulic lines can be passed through the rotating device 22 in order to be coupled to a working device 25.
  • This can be used to control, for example, a pair of shears, a gripper or another drive such as a vibrating drive or the like.
  • FIG 4 shows a schematic of a control circuit 44 of the rotary drive 24 for controlling a rotary movement of the rotary device 22 or the working device 25.
  • a worm drive 46 is provided in a housing 45 of the rotary drive 24. This comprises a worm 47 which meshes with a worm wheel 48.
  • a hydraulic motor 49 is connected to one end of the worm 27.
  • the hydraulic motor can be, for example, an axial piston motor, radial piston motor or a gear piston pump motor.
  • This hydraulic motor 49 is controlled via a first supply inlet 51 and a second supply inlet 52.
  • These supply lines 51, 52 are connected to a changeover valve 53.
  • This changeover valve 53 is preferably a 4/2-way valve.
  • the changeover valve 53 is connected to a tank 57 via a hydraulic line 68.
  • a pump 54 supplies hydraulic fluid from the tank 57 through the hydraulic line 68 to the changeover valve 53.
  • a hydraulic line 69 is connected to the changeover valve 53, which opens into a tank 57 as a return line.
  • the control circuit 44 has a drive-side region that extends between the tank 57 and the changeover valve 53.
  • the control circuit 44 has a work-side region that extends between the hydraulic motor 49 and the changeover valve 53.
  • the first supply line 51 can be subjected to a working pressure of the hydraulic fluid.
  • a rotary movement of the rotary drive 24 is controlled in a first direction of rotation, for example a clockwise rotation.
  • the second supply line 52 serves to return the working fluid to the tank 57.
  • a change to controlling the supply line 52 with the working pressure can take place, so that the second supply line 52 is subjected to the working pressure and the hydraulic motor 49 is controlled in a second direction of rotation, for example a counterclockwise rotation.
  • both the first supply line 51 and the second supply line 52 can form an inlet to the hydraulic motor 49 or an outlet from the hydraulic motor 49.
  • At least one pressure relief valve 61, 62 is provided between the first and second supply lines 51, 52.
  • a first short-circuit line 63 with a first pressure relief valve 61 and a second short-circuit line 64 with a second pressure relief valve 62 are provided.
  • the first and second pressure relief valves 61, 62 are designed to act in opposite directions when the pressure of the hydraulic fluid increases.
  • the pressure relief valve 61, 62 can be opened quickly in order to avoid an increase in pressure on the rotary drive 24.
  • At least one secondary valve 60 is provided in the working side area of the control circuit 44. The at least one secondary valve 60 is directly assigned to the changeover valve 53.
  • the changeover valve 53 and the first secondary valve 60 are preferably positioned in the upper carriage of the excavator 11.
  • Each supply line 51, 52 is preferably connected to a secondary valve 60.
  • This secondary valve 60 serves to prevent an absolute overload of a working pressure in the supply lines 51, 52.
  • the hydraulic fluid is immediately returned to the tank 57 and pressure is reduced before the pressure is applied to the hydraulic motor 49.
  • the at least one pressure relief valve 61, 62 can be provided on the attachment device 21, preferably within the housing 45 of the rotary drive 24.
  • This at least one pressure relief valve 61, 62 can also be provided near the rotary drive 24.
  • the positioning can also be provided on a stem 14 adjacent to the coupling device 33.
  • the spatial proximity of the at least one pressure relief valve 61, 62 to the hydraulic motor 49 ensures that load peaks can be quickly reduced, thereby providing increased overload protection.
  • Figure 5 shows a schematic sectional view of the rotary drive 24.
  • the worm 47 is mounted in its respective ends.
  • the hydraulic motor 49 engages one of the ends of the worm 47.
  • the worm 47 drives the worm wheel 48, the axis of rotation of which lies in the axis of rotation 26 of the rotary device 22.
  • the rotary drive 24 described above with the control circuit 44 provides increased sensitivity when an overload occurs on the consumer side or the work side.
  • a setting range of the pressure relief valves 61, 62 for the drive-side overload for controlling the hydraulic motor 49 is below the absolute overload or borders on the absolute overload at which at least one secondary valve 60 opens. This can increase work safety.
  • the working device 25 is designed, for example, as a pair of scissors, in particular demolition shears. An open pair of scissors is positioned in a tilted or twisted orientation in relation to the gripping object. A closing movement of the scissors is then controlled, whereby, for example, the scissors cannot cut the gripping object due to the tilted position.
  • control circuit 44 makes it possible for one of the two pressure relief valves 61, 62 to open on the consumer side in the event of an increase in pressure compared to a preset working pressure, which is preferably below the absolute overload, so that the hydraulic motor 49 is then no longer supplied with hydraulic fluid to control a rotary movement. Due to the design of the worm drive 46 without self-locking, the scissors can align themselves with the gripping object. The machine or excavator 11 remains in a fixed position without turning towards the object to be gripped. The closing movement of the shears or the working device can then be controlled further in order to continue the work process.

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Abstract

Drehantrieb zur Drehpositionierung eines Arbeitsgerätes an einer Maschine oder einem Bagger Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb zur Drehpositionierung eines Ar- beitsgerätes (25) an einer Maschine oder einem Bagger (11), mit einem Schneckenantrieb (46), mit einem Hydraulikmotor (49) und mit einer Steuerschaltung (44), wobei zwischen einer ersten und einer zweiten Versorgungsleitung (51, 52) zumindest ein Druckbegrenzungsventil (61, 62) vorgesehen ist und die Schnecke (47) und/oder das Schneckenrad (48) mit einer Gewindesteigung ohne Selbsthemmung ausgebildet sind. (Hierzu Figur 4)

Description

Drehantrieb zur Drehpositionierung eines Arbeitsgerätes an einer Maschine oder einem Bagger
Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb zur Drehpositionierung eines Arbeitsgerätes an einer Maschine oder einem Bagger.
Aus der DE 10 2013 206 574 Al ist ein Drehantrieb zur Drehpositionierung einer Arbeitseinheit an einem Bagger bekannt. Dieser Drehantrieb umfasst einen Schneckenantrieb, der eine schraubenförmige Schnecke und ein damit kämmendes Schneckenrad umfasst. Zum Antrieb der Schnecke des Schneckenantriebes sind an jedem Ende der Schnecke Hydromotoren angeschlossen. Die Hydromotoren werden mittels einer Steuerschaltung angesteuert, wobei der zweite Hydromotor wahlweise zum ersten Hydromotor zuschaltbar ist. Dadurch können verschiedene Drehmomente und Drehgeschwindigkeit ohne einen weiteren Handhabungsaufwand angesteuert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehantrieb zur Drehpositionierung eines Arbeitsgerätes an einer Maschine oder einem Bagger vorzuschlagen, durch welchen eine erhöhte Sicherheit bei einem Arbeitsprozess des Arbeitsgerätes ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Drehantrieb zur Drehpositionierung eines Arbeitsgerätes oder eines Baggers gelöst, bei welchem zwischen einer ersten und einer zweiten Versorgungseinleitung, die zum Drehantrieb führen, zumindest ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, welches bei einer Drucküberhöhung eines Arbeitsdruckes der Hydraulikflüssigkeit in der mit Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagten Versorgungsleitung öffnet und bei dem die Schnecke und/oder Schneckenrad des Schneckenantriebes mit einer Gewindesteigung ohne Selbsthemmung ausgebildet sind.
Dies ermöglicht, dass beim Arbeiten mit dem Arbeitsgerät Überbelastungen auf den Drehantrieb vermieden werden können. Beispielsweise kann der Fall auftreten, dass bei einem als Abbruchwerkzeug ausgebildeten Arbeitsgerät das Abbruchwerkzeug verkippt oder versetzt zur Schließbewegung der Schere oder des Greifers aufgesetzt wird und bei Schließen der Schere oder des Greifers ein überhöhtes Drehmoment auf den Drehantrieb wirkt. Sobald ein vorbestimmter Arbeitsdruck in der Versorgungsleitung überschritten wird, kann durch das zumindest eine Druckbegrenzungsventil der Arbeitsdruck in der mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagten Versorgungsleitung zum Abbau des überhöhten Arbeitsdruckes öffnen und gleichzeitig kann aufgrund des Schneckenantriebes mit einer ohne Selbsthemmung ausgebildeten Gewindesteigung erzielt werden, dass sich das Arbeitswerkzeug gegenüber einem Stiel des Baggers verdreht, um in eine ausgerichtete Arbeitsposition zum Greifobjekt übergeführt zu werden. Dadurch kann nicht nur eine Überbeanspruchung auf den Drehantrieb vermieden werden, sondern auch beispielsweise eine mögliche Kippbewegung der Maschine oder des Baggers. In der ausgerichteten Arbeitsposition oder Greifposition des Arbeitswerkzeuges kann unmittelbar darauffolgend der Arbeitsprozess fortgeführt werden.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsleitung zumindest eine Kurzschlussleitung vorgesehen ist und in der zumindest einen Kurzschlussleitung dass zumindest eine Druckbegrenzungsventil angeordnet ist. Dies ermöglicht eine kompakte Ausgestaltung der Steuerschaltung.
Vorteilhafterweise sind zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsleitung ein erstes und ein zweites Druckbegrenzungsventil, insbesondere in jeweils einer Kurzschlussleitung, vorgesehen. Die Druckbegrenzungsventile sind in entgegengesetzter Richtung wirkend bei einer Drucküberhöhung der Hydraulikflüssigkeit ausgerichtet. Somit kann eine Gleichwirkung sowohl bei einer Ansteuerung eine Drehbewegung des Drehantriebes nach links oder nach rechts erzielt als auch eine Drucküberhöhung verhindert werden.
Das zumindest eine Druckbegrenzungsventil ist bezüglich dessen Öff- nungsdrucks einstellbar oder ansteuerbar. Dadurch können unterschiedliche Lastfälle vorbestimmt werden. Auch ist dadurch ermöglicht, dass dieser Drehantrieb mit der Steuerschaltung universell für leichte oder schwere Arbeitsprozesse bzw. Maschinen oder Bagger einsetzbar ist.
Vorteilhafterweise ist das erste und zweite Druckbegrenzungsventil auf denselben Öffnungsdruck eingestellt. Dadurch werden gleichbleibende Arbeitsverhältnisse unabhängig der angesteuerten Drehbewegung des Drehantriebes erzielt.
Die Druckbegrenzungsventile sind vorteilhafterweise auf einen Öffnungsdruck zwischen 10 bis 600 bar, insbesondere zwischen 40 und 380 bar ausgelegt.
Der Öffnungsdruck des zumindest einen Druckbegrenzungsventils kann gemäß einer ersten Ausführungsform elektrisch einstellbar sein. Alternativ kann dies auch in Stufen oder stufenlos ansteuerbar sein. Der Bediener der Maschine oder des Baggers kann dies vorteilhafterweise von seiner Arbeitsposition heraus ansteuern.
Zur Unterstützung einer Drehbewegung des Schneckenrades zur Schnecke, welche eine Gewindesteigung ohne Selbsthemmung aufweisen, ist bevorzugt eine Schmierung des Schneckenantriebs vorgesehen. Eine solche Schmierung ermöglicht die Einstellung eines definierten Reibwiderstandes zwischen dem Schneckenrad und der Schnecke, wodurch wiederum mit dem einstellbaren Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils definierte Arbeitsbedingungen geschaffen werden können. Vorteilhafterweise ist an einem Gehäuse des Schneckenrades oder einem Gehäuse des Drehantriebes eine Schmiermittelschnittstelle vorgesehen, um insbesondere in Wartungsintervallen Schmiermittel, beispielsweise Öl oder Fett, zuzuführen.
Die Steuerschaltung umfasst vorteilhafterweise ein 4/2-Wegeventil. Dadurch kann eine einfache Ansteuerung einer Linksdrehung oder Rechtsdrehung des Drehantriebes sowie eine neutrale Position ohne Druckbeaufschlagung einer der beiden Versorgungsleitungen angesteuert werden. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass das zumindest eine Druckbegrenzungsventil im Gehäuse des Drehantriebes oder nahe zum Gehäuse des Drehantriebes verbraucherseitig zwischen dem Umschaltventil und dem Hydraulikmotor positioniert ist. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass kurze Wege von dem Schneckenrad über die Schnecke und das Hydraulikmotors zum Druckbegrenzungsventil bei einer Drucküberhöhung gegeben sind, so dass das Druckbegrenzungsventil bei einer Drucküberhöhung unmittelbar anspricht und die auftretende Lastspitze gebrochen werden kann. Durch die Positionierung des Druckbegrenzungsventils nahe zum Hydraulikmotor kann eine hohe Empfindlichkeit erzielt werden. Dadurch kann eine erhöhte Sicherheit gegeben sein, insbesondere dahingehend, dass die Maschine oder der Bagger sich nicht zum Greifobjekt hindreht oder verkippt.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerschaltung arbeitsseitig zwischen dem Umschaltventil und dem Drehantrieb zumindest ein Sekundärventil aufweist, welches zur Sicherung einer absoluten Überlast eines Arbeitsdruckes in den Versorgungsleitungen vorgesehen ist. Dieses zumindest eine Sekundärventil, bildet eine Sicherung bei einer absoluten Überlast des Arbeitsdruckes im Hydraulikantrieb. Dieses zumindest eine Sekundärventil ist bevorzugt gegenüber dem Drehantrieb bzw. dem Hydraulikmotor und diesen zugeordneten Druckbegrenzungsventilen entfernt angeordnet, so dass dieses zumindest eine Sekundärventil eine schnell ansprechende Sicherheitsfunktion der Steuerschaltung ermöglicht, bevor die Überlast an dem Hydraulikmotor anliegt.
Der einstellbare Öffnungsdruck des zumindest einen Druckbegrenzungsventils ist bevorzugt niedriger als der Öffnungsdruck der absoluten Überlast des zumindest einen Sekundärventils.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines Baggers mit einem Arbeitsgerät,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer Anbauvorrichtung zum Anbinden an einen Stiel des Baggers gemäß Figur 1,
Figur 3 eine schematische Seitenansicht der Anbauvorrichtung gemäß Figur 2,
Figur 4 eine schematische Ansicht einer Steuerschaltung eines Drehantriebes der Anbauvorrichtung gemäß Figur 2,
Figur 5 eine schematische Schnittansicht des Drehantriebes mit einem Schneckenantrieb.
In Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Baggers 11 dargestellt. Der Bagger 11 umfasst eine Grundmaschine 13 mit einem Ausleger 12, der am Ende mit einem Stiel 14 gelenkig miteinander verbunden ist. Der Ausleger 12 wird mit einem Hubzylinder 19 auf- und ab bewegt. Der Ausleger 12 umfasst zumindest einen Stielzylinder 18 zur Ansteuerung einer Schwenkbewegung des Stiels 14. Am Stiel 14 ist zumindest ein Druckzylinder 16 vorgesehen, durch welchen eine am Stiel 14 vorgesehene Anbauvorrichtung 21 ansteuerbar ist. Am Ende des Stiels 14 ist in einer Anbauachse 17 die Anbauvorrichtung 21 schwenkbar gelagert. Diese Anbauvorrichtung 21 kann eine Dreheinrichtung 22 mit einem Drehantrieb 24 und eine Kupplung, insbesondere Schnellwechseleinrichtung 23, umfassen. Die Dreheinrichtung 22 umfasst ein Antriebsgehäuse 66. Durch den Drehantrieb 24 ist die Schnellwechseleinrichtung 23 relativ zum Antriebsgehäuse 66 in einer Rotationsachse 26 drehbar. An der Schnellwechseleinrichtung 23 ist auswechselbar ein Arbeitsgerät 25 vorgesehen. Die Schnellwechseleinrichtung 23 weist eine erste Wechslerhälfte 41 auf, die arbeitsgeräteseitig vorgesehen ist, sowie eine zweite Wechslerhälfte 42, welche an dem Drehantrieb 24 vorgesehen ist. Die zweite Wechslerhälfte 42 umfasst zumindest einen ansteuerbaren Riegel 56. Der Riegel 56 kann nach dem Positionieren einer Riegelaufnahme 59 an dem ersten Riegelbolzen 55 der ersten Wechslerhälfte 41 den zweiten Riegelbolzen 55 der ersten Wechslerhälfte 41 hintergreifen und die erste und zweite Wechslerhälfte 41, 42 verbinden und verriegeln. Eine solche Schnellwechseleinrichtung ist beispielsweise aus der DE 20 2021 101 016 Ul bekannt.
Zur Ansteuerung einer Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung 21 ist eine Schwenkkinematik 27 vorgesehen. Diese umfasst einen Umlenker 28, welcher an einem Ende an einer Umlenkerachse 29 gelenkig mit dem Stiel 14 verbunden ist. Des Weiteren umfasst die Schwenkkinematik 27 eine Koppel 31, welche an einem Ende mit dem Umlenker 28 über eine gemeinsame Schwenkachse 35 verbunden ist. Am gegenüberliegenden Ende greift die Koppel 31 an einer Koppeleinrichtung 33 an. Diese Koppeleinrichtung 33 ist eine Komponente der Anbauvorrichtung 21 oder an der Anbauvorrichtung 21 montiert. Bevorzugt weist das Antriebsgehäuse 66 eine sich zumindest abschnittsweise erstreckende Deckfläche auf, an der die Koppeleinrichtung 33 vorgesehen ist. An der Schwenkachse 35 der Schwenkkinematik 27 greift der Druckzylinder 16, insbesondere eine Kolbenstange des Druckzylinders 16, an.
In Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht der Anbauvorrichtung 21 dargestellt. Die Figur 3 zeigt eine schematische Seitensicht dieser Anbauvorrichtung 21 gemäß Figur 2.
Die Koppeleinrichtung 33 besteht aus zwei im Abstand zueinander angeordneten Wangen 36. Die Wangen 36 können mit zumindest einer Anschlussplatte 34, die sich zwischen den Wangen 36 erstreckt, verbunden sein. Die zumindest eine Anschlussplatte 34 kann an einer Oberseite der Dreheinrichtung 22 anliegen und daran vorzugsweise lösbar befestigt sein. Jede Wange 36 umfasst eine Koppellagerstelle 37 und eine Anbaulagerstelle 38. Die Koppellagerstelle 37 und die Anbaulagerstelle 38 sind in der Höhe versetzt zueinander angeordnet. Die Anbaulagerstelle 38 ist gegenüber der Koppellagerstelle 37 vertieft angeordnet. Die Anbaulagerstelle 38 kann auch in Richtung auf eine Rotationsebene 39 der Dreheinrichtung 22 versetzt sein oder in dieser Rotationsebene 39 liegen. Die Anbaulagerstelle 38 ist gegenüber der Anbauvorrichtung 21, insbesondere der Dreheinrichtung 22, seitlich nach außen versetzt oder einer Stirnseite der Dreheinrichtung 22 zugeordnet.
Die Dreheinrichtung 22 umfasst des Weiteren eine Drehdurchführung 71, durch welche hydraulische Leitungen durch die Dreheinrichtung 22 hindurchgeführt werden können, um mit einem Arbeitsgerät 25 gekoppelt zu werden. Dadurch kann beispielsweise eine Schere, ein Greifer oder ein sonstiger Antrieb wie beispielsweise ein Rüttelantrieb oder dergleichen angesteuert werden.
In Figur 4 ist schematisch eine Steuerschaltung 44 des Drehantriebes 24 zur Ansteuerung einer Drehbewegung der Dreheinrichtung 22 bzw. des Arbeitsgerätes 25 dargestellt. In einem Gehäuse 45 des Drehantriebes 24 ist ein Schneckenantrieb 46 vorgesehen. Dieser umfasst eine Schnecke 47, welche ein Schneckenrad 48 kämmt. An einem Ende der Schnecke 27 ist ein Hydraulikmotor 49 angeschlossen. Der Hydraulikmotor kann beispielsweise ein Axialkolbenmotor, Radialkolbenmotor oder ein Zahnradkolbenpumpenmotor sein. Dieser Hydraulikmotor 49 wird über eine erste Versorgungseinleitung 51 und eine zweite Versorgungseinleitung 52 angesteuert. Diese Versorgungsleitungen 51, 52 stehen mit einem Umschaltventil 53 in Verbindung. Bei diesem Umschaltventil 53 handelt es sich bevorzugt um ein 4/2-Wegeventil.
Das Umschaltventil 53 steht über eine Hydraulikleitung 68mit einem Tank 57 in Verbindung. Über eine Pumpe 54 wird Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 57 durch die Hydraulikleitung 68 dem Umschaltventil 53 zugeführt. Des Weiteren ist an dem Umschaltventil 53 eine Hydraulikleitung 69 angeschlossen, welche als Rückflussleitung in einem Tank 57 mündet.
Die Steuerschaltung 44 weist einen antriebsseitigen Bereich auf, der zwischen dem Tank 57 und dem Umschaltventil 53 sich erstreckt. Die Steuerschaltung 44 weist einen arbeitsseitigen Bereich auf, der sich zwischen dem Hydraulikmotor 49 und dem Umschaltventil 53 erstreckt.
In Abhängigkeit der Schaltposition des Umschaltventils 53 kann die erste Versorgungsleitung 51 mit einem Arbeitsdruck der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. In diesem Fall wird eine Drehbewegung des Drehantriebs 24 in eine erste Drehrichtung beispielsweise in eine Rechtsdrehung angesteuert. Die zweite Versorgungsleitung 52 dient zur Zurückführung der Arbeitsflüssigkeit in den Tank 57. Nach dem Umschalten des Umschaltventils 53 kann ein Wechsel zur Ansteuerung der Versorgungsleitung 52 mit dem Arbeitsdruck erfolgen, so dass die zweite Versorgungsleitung 52 mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt ist und der Hydraulikmotor 49 in eine zweite Drehrichtung beispielsweise Linksdrehung angesteuert wird. Somit kann sowohl die erste Versorgungsleitung 51 als auch die zweite Versorgungsleitung 52 einen Zulauf zum Hydraulikmotor 49 oder einen Ablauf vom Hydraulikmotor 49 bilden.
Zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsleitung 51, 52 ist zumindest ein Druckbegrenzungsventil 61, 62 vorgesehen. Beispielsweise ist eine erste Kurzschlussleitung 63 mit einem ersten Druckbegrenzungsventil 61 und eine zweite Kurzschlussleitung 64 mit einem zweiten Druckbegrenzungsventil 62 vorgesehen. Das erste und zweite Druckbegrenzungsventil 61, 62 sind in entgegengesetzter Richtung wirkend bei einer Drucküberhöhung der Hydraulikflüssigkeit ausgebildet. Somit kann bei einer Überhöhung eines Arbeitsdruckes in der Versorgungsleitung 51 als auch bei einer Überhöhung des Arbeitsdruckes in der Versorgungsleitung 52 jeweils ein schnelles Öffnen des Druckbegrenzungsventiles 61, 62 erfolgen, um eine Drucküberhöhung auf den Drehantrieb 24 zu vermeiden. In dem arbeitsseitigen Bereich der Steuerschaltung 44 ist zumindest ein Sekundärventil 60 vorgesehen. Das zumindest eine Sekundärventil 60 ist unmittelbar dem Umschaltventil 53 zugeordnet. Bevorzugt ist das Umschaltventil 53 und das zunächst eine Sekundärventil 60 im Oberwagen des Baggers 11 positioniert. Bevorzugt steht jede Versorgungsleitung 51, 52 mit einem Sekundärventil 60 in Verbindung. Dieses Sekundärventil 60 dient zur Vermeidung einer absoluten Überlast eines Arbeitsdruckes in den Versorgungsleitungen 51, 52. Im Fall einer absoluten Überlast wird die Hydraulikflüssigkeit in den Tank 57 unmittelbar zurückgeführt und Druck abgebaut, bevor der Druck an dem Hydraulikmotor 49 anliegt. Das zumindest eine Druckbegrenzungsventil 61, 62 kann an der Anbauvorrichtung 21, bevorzugt innerhalb dem Gehäuse 45 des Drehantriebes 24, vorgesehen sein. Dieses zumindest eine Druckbegrenzungsventil 61, 62 kann auch nahe dem Drehantrieb 24 vorgesehen sein. Die Positionierung kann auch an einem Stiel 14 an die Koppeleinrichtung 33 angrenzend vorgesehen sein. Durch die räumliche Nähe des zumindest einen Druckbegrenzungsventils 61, 62 zum Hydraulikmotor 49 wird erzielt, dass Lastspitzen schnell abgebaut werden können, wodurch ein erhöhter Überlastschutz gegeben ist.
In Figur 5 ist eine schematische Schnittansicht des Drehantriebes 24 dargestellt. Die Schnecke 47 ist in deren jeweiligen Enden gelagert. An einem der Enden der Schnecke 47 greift der Hydraulikmotor 49 an. Die Schnecke 47 treibt das Schneckenrad 48 an, wobei dessen Rotationsachse in der Rotationsachse 26 der Dreheinrichtung 22 liegt.
Durch den vorbeschriebenen Drehantrieb 24 mit der Steuerschaltung 44 ist eine erhöhte Empfindlichkeit beim Auftreten einer verbraucherseitigen bzw. arbeitsseitigen Überlast gegeben. Ein Einstellbereich der Druckbegrenzungsventile 61, 62 für die antriebsseitige Überlast zur Ansteuerung des Hydraulikmotors 49 liegt unterhalb der absoluten Überlast oder grenzt an die absolute Überlast an, bei der das zumindest eine Sekundärventil 60 öffnet. Dadurch kann die Arbeitssicherheit erhöht werden. Dies wird an dem nachfolgenden beispielhaft beschriebenen Anwendungsfall deutlich : Das Arbeitsgerät 25 ist beispielsweise als eine Schere, insbesondere Abbruchschere ausgebildet. Eine geöffnete Schere wird in einer gekippten oder verdrehten Ausrichtung zum Greifobjekt positioniert. Darauffolgend wird eine Schließbewegung der Schere angesteuert, wobei beispielsweise die Schere aufgrund der verkippten Position das Greifobjekt nicht zerteilen kann. Dies hätte jedoch zur Folge, dass aufgrund des Druckaufbaus über die Pumpe 54 es zu einer Drucküberhöhung in der Steuerschaltung 44, insbesondere verbraucherseitig, kommt, die bewirken könnte, dass die gesamte Maschine oder der Bagger 11 zum Greifobjekt hin kippt. Durch die Steuerschaltung 44 wird jedoch ermöglicht, dass bei einer Drucküberhöhung gegenüber einem voreingestellten Arbeitsdruck, welche vorzugsweise unterhalb der absoluten Überlast liegt, verbraucherseitig eines der beiden Druckbegrenzungsventile 61, 62 öffnet, so dass darauffolgend der Hydraulikmotor 49 nicht weiter mit Hydraulikflüssigkeit zur Ansteuerung einer Drehbewegung beaufschlagt wird. Aufgrund der Ausgestaltung des Schneckenantriebes 46 ohne Selbsthemmung kann die Schere sich zum Greifobjekt ausrichten. Die Maschine oder der Bagger 11 bleibt mit einem festen Stand, ohne dass diese sich zum Greifobjekt hindreht. Darauffolgend kann die Schließbewegung der Schere bzw. des Arbeitsgerätes weiter angesteuert werden, um den Arbeitsprozess fortzuführen.

Claims

Ansprüche Drehantrieb zur Drehpositionierung eines Arbeitsgerätes (25) an einer Maschine oder einem Bagger (11),
- mit einem Schneckenantrieb (46), der eine schraubenförmige Schnecke (47) und ein damit kämmendes Schneckenrad (48) umfasst,
- mit einem Hydraulikantrieb (50), der zumindest einen Hydraulikmotor (49) und eine daran angeschlossene Steuerschaltung (44) umfasst,
- wobei der Hydraulikmotor (49) an einem Wellenende der Schnecke (47) angreift,
- wobei die Steuerschaltung (44) ein Umschaltventil (53) umfasst, welches eine erste und zweite zu dem zumindest einen Hydraulikmotor (49) führende Versorgungsleitung (51, 52) ansteuert, wobei für die Ansteuerung einer ersten Drehrichtung des Drehantriebes (24) die erste Versorgungsleitung (51) mit einer Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt ist und für die Ansteuerung einer zweiten Drehrichtung des Drehantriebes (24) die zweite Versorgungsleitung (52) mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsleitung (51, 52) zumindest ein Druckbegrenzungsventil (61, 62) vorgesehen ist, welches bei einer Drucküberhöhung eines Arbeitsdruckes der Hydraulikflüssigkeit in der mit Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagten Versorgungsleitung (51, 52) öffnet, und dass die Schnecke (47) und/oder das Schneckenrad (48) mit einer Gewindesteigung ohne Selbsthemmung ausgebildet sind. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsleitung (51, 52) zumindest eine Kurzschlussleitung (63, 64) vorgesehen ist und in der zumindest einen Kurzschlussleitung (63, 64) das zumindest eine Druckbegrenzungsventil (61, 62) vorgesehen ist. Drehantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsleitung (51, 52) ein erstes Druckbegrenzungsventil (61) und ein zweites Druckbegrenzungsventil (62) angeschlossen sind, die in entgegengesetzter Richtung wirkend bei einer Drucküberhöhung der Hydraulikflüssigkeit in den Versorgungsleitungen (51, 52) öffnen. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungsdruck des zumindest einen Druckbegrenzungsventils (61, 62) einstellbar oder ansteuerbar ist. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Druckbegrenzungsventil (61, 62) auf demselben Öffnungsdruck einstellbar sind. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Druckbegrenzungsventil (61, 62) auf einen Öffnungsdruck zwischen 10 bar und 600 bar einstellbar ist. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck des zumindest einen Druckbegrenzungsventils (61, 62) elektrisch einstellbar ist oder in Stufen oder stufenlos schaltbar ist. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenantrieb (46) mit einer Schmierung versorgt ist. Drehantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmiermittel durch eine Schmiermittelschnittstelle von außen in ein Gehäuse (45) des Schneckenantriebes (46) zuführbar ist. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (53) als ein 4/2-Wege- ventil ausgebildet ist. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Druckbegrenzungsventil (61, 62) im Gehäuse (45) des Drehantriebes (24) oder nahe zum Gehäuse (45) des Drehantriebes (24) verbraucherseitig zwischen dem Umschaltventil (53) und dem Hydraulikmotor (49) positioniert ist. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (44) arbeitsseitig zwischen dem Umschaltventil (53) und dem Drehantrieb (24) zumindest ein Sekundärventil (60) aufweist, welche zur Sicherung einer, vorzugsweise einstellbaren, absoluten Überlast eines Arbeitsdruckes in den Versorgungsleitungen (51, 52) vorgesehen ist und bei Erreichen der absoluten Überlast öffnet. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der einstellbare Öffnungsdruck des zumindest einen Druckbegrenzungsventils (61, 62) kleiner als der Öffnungsdruck der absoluten Überlast des zumindest einen Sekundärventils (60) ist.
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