DE60200027T2

DE60200027T2 - Steuerkreis für eine Arbeitsmachine

Info

Publication number: DE60200027T2
Application number: DE60200027T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hiroshima-shi Shimokakiuchi; Hisashi Hiroshima-shi Kadowaki
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-01-29
Also published as: EP1236834A1; KR100479141B1; KR20020069142A; DE60200027D1; US20020116921A1; JP2002250053A; ATE249554T1; JP3661596B2; EP1236834B1; US6598394B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(BEREICH DER ERFINDUNG)
Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuerkreis für eine Baumaschine zum Betätigen einer Vielzahl von Aktuatoren.
(BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK)
Herkömmlicherweise ist ein hydraulischer Bagger bekannt, der mit einem Auslegerschwenkgerät ausgestattet ist, um einen kleinen Bereich in der Ecke auszuheben, indem ein Ausleger rechts und links um eine vertikale Achse geschwenkt wird. Als Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines Auslegerschwenkzylinders, ist eine Betätigungseinrichtung vorhanden, in der ein Fußpedal verwendet wird. Solch eine Ausrüstung mit einem Schneidewerkzeug (Nibbler) oder einem Brecher (Breaker) als eine Option erhöht die Anzahl der Pedale und macht deren Betätigung kompliziert.
Aus diesem Grund kann ein mehrfunktionaler Hebel verwendet werden, der zusammen die Betätigung von dem Auslegerschwenkzylinder und die Betätigung von einem Aktuator ausführt, der zum Beispiel ein Drehmotor ist, welcher nicht in Kombination mit dem Auslegerschwenkzylinder betätigt wird, so wie in US-A-5125232 offenbart.
Falls in diesem Fall nach dem Schalten von Drehen zu Schwenken, die Schaltbetätigung nicht erkannt wird, besteht das Problem, dass Fehlbetätigung auftreten kann, nämlich dass sich das Drehen aus einer Betätigung ableitet, die zum Zwecke des Auslegerschwenkens ausgeführt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Steuerkreis für eine Baumaschine bereit zu stellen, die in der Lage ist, fehlerhafte Betätigung in einem Fall zu verhindern, bei dem eine Vielzahl von Aktuatoren mittels eines einzigen Steuerhebels betätigt werden.
Der Steuerkreis für eine Baumaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die Merkmale aus Anspruch 1 definiert.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung das Steuerelement betätigt wird, schaltet das Schaltventil eine Vorsteuerdruckzuführposition, an die der Vorsteuerdruck vom Fernsteuerventil des Steuerhebels ausgegeben wird, von dem ersten Aktuator zu dem zweiten Aktuator und dann erfasst der Meßwertgeber den Vorsteuerdruck und zwar ob Vorsteuerdruck in einer Vorsteuerleitung mittels der Betätigung des Steuerhebels auftritt. Die Schaltsteuereinrichtung hält das Schaltventil in der Stellung für den zweiten Aktuator, wenn das Schaltsignal von dem Steuerelement ausgegeben wird und wenn die Vorsteuerdruckabgabe durch den Meßwertgeber erfasst wird. Dabei erfolgt die Umschaltung vom ersten Aktuator auf den zweiten Aktuator nicht, solange das Steuerelement nicht betätigt wird. Ferner, wenn der Steuerhebel in einen Zustand betätigt wird, in dem das Steuerelement betätigt wird, um die Schaltstellung zum zweiten Aktuator zu schalten, kann die Stellung nicht zu dem ersten Aktuator geschaltet werden, selbst wenn das Steuerelement aus ist, solange wie der Steuerhebel nicht in die Neutralstellung zurückgesetzt wird. Deshalb kann falsches Betätigen beim Schalten verhindert werden. Außerdem selbst wenn während der Betätigung ein Finger vom Steuerelement genommen wird, kann eine ungewünschte Situation, bei der die Schaltstellung zu einem anderen Aktuator geschaltet wird, verhindert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das einen Steuerkreis für eine Baumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2a ist eine Draufsicht der Baumaschine zum Erklären des Auslegerschwenkbetriebs und 2b ist dessen Seitenansicht;
3 ist ein Steuerkreisdiagramm, das den Aufbau eines Schaltsteuerkreises darstellt, der in 1 gezeigt ist; und
4 ist eine schematische Ansicht, welche die Betätigungen eines Steuerhebels zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nun wird die vorliegende Erfindung auf der Basis der Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, erklärt. Diese Ausführungsbeispiele sind nur bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese begrenzt.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel von einem Steuerkreis für eine Baumaschine gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 1 werden eine Hydraulikpumpe 2 mit variabler Kapazität und eine Vorsteuerpumpe 3 jeweils durch Antrieb eines Motors 1 betrieben, mit dem ein unterer Drehkörper der Baumaschine ausgestattet ist.
Hydrauliköl, das von der Hydraulikpumpe 2 abgeführt wird, wird zugeführt an ein Steuerventil für das rechte Laufwerk 4, ein Auslegersteuerventil 5, ein Schaufelsteuerventil 6, ein Auslegerschwenksteuerventil 7 und ein Steuerventil 8 für einen Brecher (Breaker) als optionales Gerät, die in einer Umleitungszentralleitung LC links in 1 angeordnet sind. Das Hydrauliköl wird auch an ein Steuerventil für ein linkes Laufwerk 9, ein Drehsteuerventil 10 und ein Auslegersteuerventil 11 zugeführt, die in einer Umleitungszentralleitung RC rechts in 1 angeordnet sind. Das von der Vorsteuerpumpe 3 abgeführte Hydrauliköl wird als eine Druckquelle für verschiedene Steuerungen verwendet.
Ein Ventil 12 für Geradeausfahrt des Laufwerks, das stromaufwärts von den Steuerventilen für das Laufwerk 4, 9 vorgesehen ist und von Stellung a nach b schalten kann, wird normalerweise in der Stellung a gehalten.
In der Stellung a, wird das Hydrauliköl von der Hydraulikpumpe 2 unabhängig an die linke Umleitungszentralleitung LC und die rechte Umleitungszentralleitung RC zugeführt. Wenn in einem Zustand, bei dem der rechte und linke Laufwerkhebel in die gleiche Position betätigt werden, zum Beispiel der Ausleger oder der Stiel betätigt werden, dann wird das Ventil 12 für Geradeausfahrt des Laufwerks von der Stellung a in die Stellung b geschaltet. Dementsprechend strömt das Hydrauliköl von der Hydraulikpumpe 2 parallel zur linken Umleitungszentralleitung LC und zur rechten Umleitungszentralleitung RC. Zur selben Zeit, selbst wenn Kombinationsbetrieb ausgeführt wird, so wie der Ausleger angehoben und abgesenkt wird während ein Laufwerkmotor 16 angetrieben wird, wird das Hydrauliköl von der Hydraulikpumpe 2 in gleicher Weise an den linken und den rechten Laufwerkmotor zugeführt. Dadurch kann ein gerades Fahren aufrechterhalten werden. Ferner, in der Zeichnung ist 13 ein Zuflussventil zum Steigern der Geschwindigkeit der Auslegeranhebebewegung und 14 ist ein Absperrventil zum Bewirken, dass das Hydrauliköl in die linke Umleitungszentralleitung LC strömt.
Als nächstes wird die Schaltbetätigung von dem Steuerhebel unter Bezugnahme auf 4 erklärt. Wie in 4 dargestellt, wird durch Betätigung eines Schalters 51, der am oberen Griffteil eines linken Steuerhebels 50 vorgesehen ist, das Drehen eines oberen Drehkörpers und das Schwenken des Auslegers geschaltet. Das heißt mittels Drehbetrieb wird die Betätigung in Richtung (1) zur Rechtsdrehung und die Betätigung in Richtung (2) zur Linksdrehung. Wenn der Schalter 51 gedrückt wird, führt die Betätigung in Richtung (1) zum Rechtsschwenken des Auslegers und die Betätigung in Richtung (2) führt zum Linksschwenken des Auslegers. Zur Bezugnahme sind die Betätigungen zum Stielentlasten und -ausheben, Auslegeranheben und -absenken oder Schaufelausheben und – entlasten in 4 beispielhaft veranschaulicht. Das heißt beim linken Steuerhebel, (1) kennzeichnet die Rechtsdrehung, (2) kennzeichnet die Linksdrehung, (3) kennzeichnet das Stielentlasten und (4) kennzeichnet das Stielausheben. Beim rechten Steuerhebel kennzeichnet außerdem (5) das Auslegerabsenken, (6) kennzeichnet das Auslegeranheben, (7) kennzeichnet das Schaufelausheben und (8) kennzeichnet das Schaufelentlasten.
Ferner, für den Fall, dass der Schalter 51 ein Wechselschalter, ein Kippschalter oder dergleichen ist, ist der Schalter entweder im Auslegerschwenken oder im Drehen arretiert, wann immer der Schalter 51 betätigt wird. Ferner, für den Fall, dass der Schalter 51 ein automatischer Rückstelldrückknopf ist, wird nur zum Auslegerschwenken geschalten, wenn er mit dem Finger gedrückt wird. Hierbei ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Schaltmodus des Steuerhebels wie vorstehend beschrieben begrenzt.
Nun wird ein Steuerkreis für den Schaltbetrieb des Drehmotors (als erster Aktuator) und des Auslegerschwenkzylinders (als zweiter Aktuator) bezüglich der vorliegenden Erfindung erklärt. Die Erklärung zur Betätigung der Aktuatoren außer diesen wird zur Vereinfachung weggelassen.
Der Auslegerschwenkzylinder 15 ist an das Auslegersteuerventil 7 angeschlossen. Wenn das Steuerventil von der Neutralstellung in die Stellung c geschaltet wird, wird das Hydrauliköl an eine Stirnseite des Auslegerschwenkzylinders 15 zugeführt. Zur selben Zeit, wie in 2a und 2b dargestellt, kann der Ausleger 30 zum Beispiel rechts um eine vertikale Achse VA geschwenkt werden (Richtung e in der Zeichnung). Wenn das Steuerventil in die Stellung d geschaltet wird, wird das Hydrauliköl an die Stangenseite des Auslegerschwenkzylinders 15 zugeführt. Zur selben Zeit, kann der Ausleger 30 links um eine vertikale Achse VA geschwenkt werden (Richtung f in der Zeichnung).
Der Drehmotor 16 ist an das Drehsteuerventil 10 angeschlossen. Wenn es von der Neutralstellung in eine Stellung e geschaltet wird, wird der Drehmotor 16 in eine Richtung g gedreht, um den oberen Drehkörper 31 zum Beispiel nach rechts zu drehen (siehe 2b). Ferner, wenn in eine Stellung f geschaltet wird, kann der obere Drehkörper nach links gedreht werden.
Die Vorsteuerleitung des Auslegersteuerventils 7 und die Vorsteuerleitung des Drehsteuerventils 10 sind jeweils an den Auslassanschluss des Schaltventils 17 angeschlossen.
Dieses Schaltventil 17 ist normalerweise in der Stellung i positioniert und ist an den Steueranschluss des Drehsteuerventils 10 angeschlossen. Wenn Schaltsignale von dem Schaltsteuerkreis 18 empfangen werden, der als Schaltsteuerung fungiert, wird das Schaltventil 17 mittels einem Hydrauliksignal, das über das Elektromagnetventil 17a gesendet wird, in die Stellung j geschaltet. Dementsprechend wird der Vorsteuerdruck an den Steueranschluss des Auslegerschwenkzylinders 15 zugeführt.
Der Einlassanschluss von Schaltventil 17 ist an ein Fernsteuerventil 19 des linken Steuerhebels 50 angeschlossen (siehe 4). Wenn der linke Steuerhebel 50 in Richtung (1) geschoben wird, wird der Vorsteuerdruck vom Fernsteuerventil 19a abgeleitet. Außerdem wenn der Hebel in die Richtung (2) geschoben wird, wird der Vorsteuerdruck von dem Fernsteuerventil 19b abgeleitet. Diese Vorsteuerdrücke strömen durch die jeweiligen Vorsteuerleitungen 20a und 20b zum Einlassanschluss des Schaltventils 17.
Diese Vorsteuerleitungen 20a und 20b sind jeweils mit Druckschaltern 21a und 21b als Meßwertgeber versehen. Wenn in einer der Vorsteuerleitungen 20a und 20b ein Vorsteuerdruck erfasst wird, wird das Signal an den Schaltsteuerkreis 18 ausgegeben.
Deshalb ist in der vorliegenden Erfindung der Meßwertgeber aus Druckschaltern aufgebaut, die in den Vorsteuerleitungen vorgesehen sind, welche vom Fernsteuerventil zum Schaltventil reichen. Da in diesem Fall der Meßwertgeber mit einem herkömmlichen Druckschalter zum Ermitteln des zum Betrieb erforderlichen Drucks des Fernsteuerventils aufgebaut ist, kann der Steuerkreis der vorliegenden Erfindung ohne dass ein neuer Sensor erforderlich ist übernommen werden.
Als nächstes wird der Aufbau des Schaltsteuerkreises 18 unter Bezugnahme auf 3 erklärt.
Als erstes wenn der Druckknopf-Schalter (Steuerelement) 51, der in einem Griff des linken Steuerhebels 50 vorgesehen ist, gedrückt wird, wird eine Elektromagnetspule R₃ eines Relais 180 angeregt. Infolgedessen wird der Kontaktpunkt R_3–a geschlossen. Dabei wird die Magnetspule des Elektromagnetventils 17a eingeschaltet und das Elektromagnetventil 17a wird von der Unterbrech-Stellung k in die Einschalt-Stellung oder Leit-Stellung 1 geschaltet.
Wenn das hydraulische Signal über das Elektromagnetventil 17a an den Steueranschluss des Schaltventils 17 angeschlossen wird, wird das Schaltventil 17 in die Stellung j geschaltet. Infolgedessen werden die Vorsteuerleitungen 20a und 20b an den Steueranschluss der Auslegerschwenksteuerventil 7 angeschlossen. Dementsprechend funktionieren die Betätigungen (1) und (2) durch den linken Steuerhebel 50 als Auslegerschwenkbetätigungen.
Wenn der Kontaktpunkt R_3–a geschlossen ist, fließt Strom durch die Steuerleitung 180a zu dem Relais 181. Infolgedessen wird die Elektromagnetspule R₂ angeregt und der Kontaktpunkt R_2–a geschlossen. In diesem Zustand, wenn der linke Steuerhebel 50 in eine der Richtungen (1) und (2) geschoben wird, wird der Druckschalter 21a oder 21b geschlossen, um Elektrizität anzuschalten und den Stromfluss zu aktivieren. Dieser Strom fließt über den Kontaktpunkt R_2–a und eine Diode 182 zur Elektromagnetspule R₃. Infolgedessen hält sich das Relais 180 selbst. Das heißt, selbst wenn die Finger von dem Schalter 51 weggenommen werden, wird das Schaltventil 17 in der Stellung j gehalten. Dementsprechend wird der Auslegerschwenkbetrieb weitergeführt.
Ferner wenn der Drehbetrieb ausgeführt wird, wenn der Schalter 51 nicht gedrückt wird, wird die Elektromagnetspule R₁ von dem Relais angeregt, den Kontaktpunkt R_1–a zu öffnen. Infolgedessen, selbst wenn der Schalter 51 gedrückt wird, funktionieren die Relais 180 und 181 nicht und das Schaltventil 17 wird nie zum Auslegerschwenksteuerventil 7 geschaltet. Das heißt, wenn der Schalter 51 nicht gedrückt wird, ist der Betriebsmodus immer im Drehbetrieb arretiert. Nur wenn der Schalter 51 gedrückt wird, wird der Betriebsmodus zum Auslegerschwenkbetrieb geschaltet.
In der vorliegenden Erfindung ist ein Relais zwischen dem Steuerelement und dem Schaltventil vorgesehen, wobei das Relais so aufgebaut ist, dass es mit einer Signalausgabe vom Meßwertgeber selbsthaltend ist. In diesem Fall kann der Steuerkreis der vorliegenden Erfindung mit einem einfachen Aufbau so ausgeführt werden, dass ein Relaiskreis hinzugefügt wird.
Wie oben beschrieben, wird in dem Steuerkreis des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Betriebsmodus nicht zum Auslegerschwenkbetrieb geschaltet solange der Schalter 51 nicht gedrückt wird. Darüber hinaus nachdem der Betriebsmodus zum Auslegerschwenkbetrieb geschaltet wird, wird der Auslegerschwenkbetrieb fortgeführt solange wie der linke Steuerhebel 50 nicht in die Neutralstellung zurückgebracht wurde. Infolgedessen kann der Drehbetrieb und der Auslegerschwenkbetrieb bestimmt und sicher geschaltet werden. Ferner, selbst wenn die Finger während dem Auslegerschwenkbetrieb von dem Schalter 51 genommen werden wird der Betriebsmodus nie zum Drehbetrieb geschaltet.
Darüber hinaus, obwohl das Relais verwendet wird, um den Ablauf im vorstehend genannten Ausführungsbeispiel zu steuern, ist die Schaltsteuereinrichtung der vorliegenden Erfindung nicht darauf begrenzt und ein Mikrocomputer kann verwendet werden, um per Computerprogramm zu steuern.
Außerdem ist in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der erste Aktuator und der zweite Aktuator in der vorliegenden Erfindung aus einem Drehmotor zum Drehen des oberen Drehkörpers und ein Auslegerschwenkzylinder zum Schwenken des Auslegers jeweils nach links und rechts um die vertikale Achse aufgebaut. Zusätzlich kann der erste Aktuator der Drehmotor sein und der zweite Aktuator kann ein Verstellzylinder zum Versetzen des Auslegers in der Querrichtung der maschinenzugewandten Seite.
Wenn in diesem Fall die Drehbetätigung und die Auslegerschwenkbetätigung mittels nur einem Steuerhebel ausgeführt werden, kann die Drehbetätigung des oberen Drehkörpers ausgeführt werden, während das Steuerelement nicht betätigt wird. Ferner kann nur wenn die Betätigung von dem Steuerelement ausgeführt wird, der Auslegerschwenkbetrieb ausgeführt werden. Selbst wenn die Betätigung von dem Steuerelement während dem Auslegerschwenkbetrieb gelöst wird, kann der Auslegerschwenkbetrieb weitergeführt werden, solange der Steuerhebel nicht in die Neutralstellung zurücksetzt wird. Infolgedessen kann das Problem, dass der obere Drehkörper durch falsche Betätigung schnell dreht, verhindert werden.
Kurzum, wenn es eine Kombination von Aktuatoren ohne Kombinationbetrieb ist, kann zum Beispiel jede Hebelbetätigung im Standardbetriebsmodus, der mit ISO vorgeschrieben ist, sowie Hebelbetätigung von optionalen Geräten kombiniert werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist obwohl ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbart ist, der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht darauf begrenzt.
Die vorliegende Erfindung ist ein Steuerkreis für eine Baumaschine zur Verwendung eines Steuerhebels gemeinsam zum Drehen und Auslegerschwenken und zum Schalten des Vorsteuerdrucks über ein Schaltventil, das folgende Elemente aufweist: einen Schalter zum Eingeben eines Schaltsignals an das Schaltventil; ein Druckmeßwertgeber zum Ermitteln, ob der Vorsteuerdruck von dem Fernsteuerventil abgegeben wird oder nicht; ein Schaltsteuerkreis zum Schalten einer Schaltstellung in eine Stellung für einen Auslegerschwenkzylinder, wenn das Schaltsignal von dem Schalter abgegeben wird und zum Halten der Schalterstellung in der Stellung für den Auslegerschwenkzylinder, wenn der Vorsteuerdruck durch den Druckschalter erfasst wurde, um dadurch falschen Schaltbetrieb zu verhindern.

Claims

Steuerkreis für eine Baumaschine, die folgende Elemente aufweist: einen Steuerhebel (50) zum Einleiten von Betätigungen von sowohl einem ersten Aktuator (16) als auch einem zweiten Aktuator (15); ein Schaltventil (17) zum Zuführen eines Steuerdrucks abgegeben von einem Fernsteuerventil (19) mittels Betätigung des Steuerhebels (50) an einen Steueranschluss (10, 7) von entweder dem ersten (16) oder dem zweiten (15) Aktuator; ein Steuerelement (51) zum Zuführen eines Schaltsignals an das Schaltventil (17); dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkreis weiter folgende Elemente aufweist: einen Meßwertgeber (21a, 21b) zum Erfassen des Steuerdrucks in der Abgabeleitung (20a, 20b) des Fernsteuerventils (19); und eine Schaltsteuerung (18), die das Schaltventil (17) von einer ersten Stellung (i), in welcher der Steuerdruck an den Steueranschluss (10) des ersten Aktuators (16) zugeführt wird, in eine zweite Stellung (j) schaltet, in welcher der Steuerdruck an den Steueranschluss (7) des zweiten Aktuators (15) zugeführt wird, wenn das Schaltsignal vom Steuerelement (51) abgegeben wird und die die zweite Stellung (j) selbst beim Nichtvorhandensein des Steuersignals beibehält, wenn der Steuerdruck vom Meßwertgeber (21a, 21b) erfasst wird.
Steuerkreis gemäß Anspruch 1, der weiter folgende Elemente aufweist: ein Relais, das zwischen dem Steuerelement und dem Schaltventil vorgesehen ist, wobei das Relais mit einer Signalabgabe vom Meßwertgeber selbsthaltend ist.
Steuerkreis gemäß Anspruch 1, wobei der erste Aktuator ein Drehmotor zum Drehen eines oberen Drehkörpers ist und der zweite Aktuator ein Auslegerschwenkzylinder ist zum Schwenken eines Auslegers nach links und rechts um eine vertikale Achse oder ein Versatzzylinder zum Versetzen des Auslegers in der Richtung der Maschinenbreite.
Steuerkreis gemäß Anspruch 1, wobei der Meßwertgeber einen Druckschalter hat, der in einer Steuerleitung vorgesehen ist, die vom Fernsteuerventil zum Schaltventil führt.