WO2012122581A1 - Vorrichtung zum laden mit teleskopierbarer ladeeinrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum laden mit teleskopierbarer ladeeinrichtung Download PDF

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WO2012122581A1
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boom
telescopic
pivot
telescopic drive
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Josef Erlinger
Hans Heinrich Schmidt
Harald THUMFART
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Wacker Neuson Linz GmbH
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Wacker Neuson Linz GmbH
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    • B66F9/0655—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks non-masted with a telescopic boom
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    • B66F9/22—Hydraulic devices or systems

Definitions

  • the invention relates to a device for loading with telescoping loading device, in particular a loading vehicle (1), with at least one teleskoppable equipped with telescopic boom, the rear, vehicle-side boom end is pivotally hinged to a frame and the free end of the boom with a loading tool can be coupled, wherein the boom is additionally displaced with a pivot drive between a lower and an upper working position.
  • a loading vehicle (1) with at least one teleskoppable equipped with telescopic boom, the rear, vehicle-side boom end is pivotally hinged to a frame and the free end of the boom with a loading tool can be coupled, wherein the boom is additionally displaced with a pivot drive between a lower and an upper working position.
  • Loading vehicles especially telescopic loaders, generally have a tool holder that can be equipped with different attachment tools to perform a variety of jobs.
  • the tool holder on a telescopic loader is usually arranged at the free end of the boom and can be pivoted about a free end of the boom mounted kinematics about an axis extending transversely to the longitudinal axis of the telescopic loader, whereby, inter alia, an approximate parallel guidance of a tool between lower and upper working position can be guaranteed ,
  • Such loading vehicles lift a tool along an arc around the vehicle-side articulation point of the boom, wherein the tool within a Hub Schles moved away from the loader vehicle forward and is moved back to the loader vehicle after exceeding the maximum distance to the loader vehicle. This arcuate movement can be superimposed by a linear movement by telescoping the boom accordingly.
  • telehandlers In operation, telehandlers should be able to lift, lower and relocate heavy loads in short periods of time. High demands are placed on the driver with regard to the simultaneity of the control of the individual drives, which can cause hazardous situations, in particular tilting of the loader, if the machine malfunctions. For this reason, telehandlers are equipped with an automatic overload protection, as known for example from DE 10 2009 018072 A1. In the solutions presented so far, for example, the hydraulic connection between the pump and hazardous consumers is switched off in case of overload. So that the vehicle remains stable due to the then acting braking acceleration and in particular does not tip over, the lowering speed of the work equipment is generally or depending on suitable sensor signals reduced, but this increases the time duration of the work cycles.
  • the present invention seeks to provide a charging system, a method for driving a mobile machine and a mobile machine, in particular a telescopic loader, lifted with the high loads in shortened periods, lowered and can be offset.
  • a movement which is as fast as possible along a vertical over at least one stroke range should also be possible over shorter periods of time.
  • the invention achieves this object by the fact that the boom length in connection with the boom pivoting position is limited by a control associated with the telescopic drive and the pivot drive to a region which does not project beyond a virtual, vertical plane perpendicular to the boom pivot axis in the region of the free boom end, wherein the normal distance of the plane to the boom pivot axis is smaller than the largest boom length.
  • the functions according to the invention can only be provided for lowering or lifting functions or for lowering and lifting functions.
  • a manual overlay of the lifting function with the telescoping function of the controller can remain possible.
  • the Austeleskopierfunktion When lifting vertically, the Austeleskopierfunktion can be switched off when it comes to a load magnifying moment in the longitudinal direction of the machine which would cause a risk situation in size.
  • the movement When lowering, the movement can also be allowed by overlaying the Austeleskopierfunktion. As soon as the stability of the machine is in the limit range, only the lowering movement in the vertical movement according to the invention can take place automatically.
  • a telescoping with the function is in any case not critical and can be allowed in any case.
  • vertical stroke is understood to mean that a load or a tool is displaced along or behind a vertical which is related to the vehicle coordinate system and is displaced synchronously with the vehicle, in particular during the movement of the vehicle.
  • a load along a straight line can be displaced as well as from a circular or arcuate path, which does not leave the permitted range.
  • telescopic drive and the rotary actuator for the realization of the vertical stroke according to the invention can be automatically controlled by only one control specification.
  • an operator who, for example, removes a heavy load from a shelf can automatically lower the load by the controller immediately after being released, without fear of tipping the vehicle.
  • the load is preferably lowered vertically or partially vertically, for which purpose the telescopic cylinder of the boom is retracted parallel to its lowering movement.
  • In a vertical displacement does not increase the load torque and the machine can not tilt, so the overload shutdown can be made relatively simple.
  • the duration of the work cycles can sometimes be increased compared to prior art machines.
  • the invention can be realized in various ways.
  • a hydraulic or electro-hydraulic telescopic drive and rotary actuator will be provided for the charging system.
  • the Vertikalhubfunktion can be made switchable, so if necessary, the machine optionally realize free working cycles in the context of the prior art or can perform lifting and lowering movements in Vertikalhub.
  • an oil volume flow for example, initially supplied to the pivot drive for raising / lowering the boom.
  • the displaced in the rotary actuator or displaced oil flow for example, on the opposite side of the piston of a hydraulic cylinder displaced volume flow is thereby fed to the telescopic drive.
  • the in turn displaced in the telescopic drive volume flow is preferably discharged to the tank.
  • the area ratios of the hydraulic actuators must be matched to the desired Vertikalhubterrorism for these simple conditions.
  • one or the other volume flow can still be supplied or withdrawn from hydraulic fluid, for example also as a function of the respective pivoting angle of the arm.
  • logic functions can be routed into the controller to achieve load independent lift ratios.
  • system variables such as lengths, angles of rotation, forces, accelerations u. Like. Be returned from the system in the controller.
  • the control can also be supplemented by a control. In the control is further provided that the lifting or lowering movement is continued unimpaired when completely off or retracted telescopic cylinder.
  • corresponding elements can be added to realize safety-related shutdown paths of the system.
  • the swivel drive can be assigned a compensation drive connected in parallel with the swivel drive, which is connected in series with the telescopic drive, wherein the volume flow displaced in the compensation drive or telescope drive drives the telescopic drive or compensating drive.
  • Pivoting drive and telescopic drive realized by a compensation drive preferably in conjunction with a logic element.
  • the compensation drive is for this purpose, for example, connected to the mast and thus directly mechanically coupled to the pivot drive for lifting / lowering.
  • oil quantity is shifted in the compensating drive.
  • This is fed to the telescopic drive.
  • the telescopic movement for the lowering / lifting movement can be adjusted such that the articulation point for the tool or the tool itself is moved at least almost in the vertical stroke.
  • the logic element may include required safety functions as well as allowing normal pivotal movement when a drive is in its end position. For this purpose, it is possible to conduct additional volume flows via the logic element. It is also possible to supply a volume flow for compensating for shortfalls caused by superimposed telescoping movements.
  • the compensating drive may exceed a dead center when the boom is displaced between the lower and the upper working positions in order to achieve a movement path of the free arm end extending at least almost along a vertical.
  • the vertical stroke can also be realized in the lower stroke range of the device by reversing the conveying direction in the compensation drive when passing through the dead center position.
  • the telescopic drive and the pivot drive are connected in parallel, wherein in at least one supply line to the drives a flow divider is provided.
  • the forced coupling between the telescopic drive and rotary actuator is realized on actuation of the lifting / lowering function on the control by a quantity sharing of the flow flowing to the telescopic drive and rotary actuator flow.
  • the amount of division is independent of the load in an adjustable ratio.
  • This telescopic drive and rotary actuator are supplied in parallel and the desired movement is implemented. If a drive is moved to an end position, the circuit ensures that the other drive can continue to be moved without restriction. For example, so always lowering movements are possible even with full Einteleskop réelle the boom.
  • the logic can override the Telescopic movement on the vertical stroke in a particularly simple manner, but only insofar as no unallowed high tipping moment can be effective.
  • a flow divider may be provided in at least one supply line between telescopic drive and rotary drive, the excess fluid preferably returns to a tank.
  • the forced coupling between telescopic drive and rotary actuator is achieved by operating the lift / lower function on the control by a serial circuit, but which extends the functionality of the pure serial interconnection.
  • the volume flow coming from the control part upon actuation of the lifting function is first directed to the telescopic drive, for example.
  • the flowing back from the other displacement of the telescopic drive volume flow is fed to a flow divider.
  • An adjustable amount of the volume flow now reaches the rotary actuator, whereby the desired lifting function can be realized. Excess amount is returned to the tank.
  • Fig. 10 shows a hydraulic circuit diagram with serial connection and compensation drive.
  • An inventive charging system for a telescopic loader 1 comprises a telescopic, equipped with a telescopic drive 2 boom 4, the lower, vehicle-side boom end is pivotally hinged to a frame 5 and the free end of the boom can be coupled with a loading tool 6, wherein the boom 4 additionally with a rotary actuator 7 is displaceable between a lower and an upper working position.
  • the control from the telescopic drive 2 and the pivot drive 7 takes place via a controller 8, the required energy being provided by a supply unit 9 and a switching logic 10.
  • the boom length L is dependent on the boom pivot position, in particular from the boom pivot angle a, of a control 8 associated with the telescopic drive 2 and the pivot drive 7 on one Area B limited, the virtual, perpendicular and perpendicular to the cantilever pivot axis 1 1 level E in the region of the free boom end 12 does not exceed, the normal distance N of the plane E to boom pivot axis 1 1 smaller than the largest boom length L G but greater than that smallest boom length L K is.
  • boom length L is specified as a function of the boom pivot position by the control 8 associated with the telescopic drive 2 and the pivot drive 7 in the sense of at least partially stopping or achieving an at least partially constant distance of the free boom end 12 to the plane E, a vertical displacement of a load can be achieved be made.
  • the maximum boom length L G is reached, a vertical movement of the load in or parallel to the plane E can be realized.
  • the invention is presented by means of block diagrams or circuit diagrams for a hydraulic or an electro-hydraulic telescopic drive 2 and rotary actuator 7.
  • the supply of telescopic drive 2 and rotary drive 7 takes place with energy via a switching logic 10 from the supply unit 9, an energy store, a pump or the like.
  • the control is the switching logic 10 while how much energy the respective drive is to supply to map the desired lifting function on the load.
  • a feedback of system variables to the controller 8 is indicated.
  • a control is thus optionally provided.
  • the supply unit 9 can also record a circuit part or parts of the controller.
  • the telescopic drive 2 and the pivot drive 7 are connected in series, wherein the volume flow displaced in the telescopic drive 2 or in the pivot drive 7 drives the pivot drive 7 or the telescopic drive 2.
  • the rotary actuator is driven to lift and is the in
  • Swivel drive on the opposite side displaced hydraulic fluid flow via the switching logic 10 to the telescopic drive 2 forwarded.
  • the telescopic drive 2 displaced liquid is returned, for example, to the supply unit, the control guide part 9 and possibly in the tank.
  • the pivot drive 7 is assigned a compensation drive 13 connected in parallel with the pivot drive 7, which is connected in series with the telescopic drive 2 via the control logic 10, wherein the volume flow displaced in the compensation drive 13 or telescopic drive 2 is the telescopic drive 2 or the compensation drive 13 drives, depending on whether the boom should be raised or lowered.
  • FIG. 5 shows a block diagram with serial connection of rotary actuator 7 and telescopic drive 2 with serial interconnection, wherein in the connecting line between telescopic drive 2 and rotary actuator 7, a flow divider 14 is provided, the excess fluid in a tank, which is part of the supply 9, for example, leads back.
  • a parallel connection with additional flow divider 14 is provided.
  • the following circuit diagrams show highly simplified hydraulic circuits that are suitable for realizing the invention.
  • the switching logic is again denoted by 10 and includes various, optionally controlled by the controller 8 switching or control valves.
  • Fig. 7 shows a direct coupling, namely a series connection between the telescopic drive 2 and pivot drive 7, wherein each displaced on an opposite piston surface amount of hydraulic fluid from a cylinder is used to control the other cylinder.
  • FIG. 8 A simplified circuit for a vertical lowering movement with serial connection and with additional flow divider 14 is shown in Fig. 8.
  • a lifting cylinder valve Upon actuation of a lifting cylinder valve, the volume flow from the supply device 9 of a pump, passed through valves 10 to the telescopic drive 2 and displaced on the bottom side of the telescopic cylinder oil is passed through the flow divider 14 to the pivot cylinder. Excess amount is returned from the flow divider into a tank.
  • a bypass line is provided in order to enable even after a complete extension / retraction of the telescopic drive 2 against the stop and an adjustment of the rotary actuator 7, in turn.
  • a circuit variant with compensation drive 13 is shown for example in FIG. 10. The operation is similar to the variant according to FIG. 7.
  • the defined division ratio between the movement speeds of telescopic drive 2 and pivot drive 7 is determined via the compensation drive 13.
  • the displaced during a pivoting movement of the boom in the compensation drive 13 amount of fluid can be used directly for the telescoping of the boom.
  • Safety circuits and functionally relevant valves complemented the structure again.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Laden mit teleskopierbarer Ladeanlage, insbesondere ein Ladefahrzeug (1), vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst einen teleskopierbaren, mit Teleskopantrieb (2) ausgestatteten Ausleger (4), der an einem Rahmen (5) schwenkbar angelenkt ist und dessen freies Auslegerende (12) mit einem Ladewerkzeug (6) koppelbar ist, wobei der Ausleger (4) zusätzlich mit einem Schwenkantrieb (7) zwischen einer unteren und einer oberen Arbeitsstellung verlagerbar ist. Um vorteilhafte Hubverhältnisse zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Auslegerlänge (L) in Verbindung mit der Auslegerschwenkstellung von einer dem Teleskopantrieb (2) und dem Schwenkantrieb (7) zugeordneten Steuerung (8) auf einen Bereich (B) begrenzt ist, der eine virtuelle, lotrechte und senkrecht auf die Auslegerschwenkachse (11) stehende Ebene (E) im Bereich des freien Auslegerendes (12) nicht oder nicht wesentlich überragt, wobei der Normalabstand (N) der Ebene (E) zur Auslegerschwenkachse (11) kleiner als die größte Auslegerlänge (Lg) ist.

Description

Vorrichtung zum Laden mit teleskopierbarer Ladeeinrichtung Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laden mit teleskopierbarer Ladeeinrichtung, insbesondere ein Ladefahrzeug (1 ), mit wenigstens einem telesko- pierbaren, mit Teleskopantrieb ausgestatteten Ausleger, dessen hinteres, fahr- zeugseitiges Auslegerende an einem Rahmen schwenkbar angelenkt ist und dessen freies Auslegerende mit einem Ladewerkzeug koppelbar ist, wobei der Ausleger zusätzlich mit einem Schwenkantrieb zwischen einer unteren und einer oberen Arbeitsstellung verlagerbar ist.
Stand der Technik
Ladefahrzeuge, insbesondere Teleskoplader, weisen im Allgemeinen eine Werkzeugaufnahme auf, die mit unterschiedlichen Anbauwerkzeugen bestückt werden kann, um verschiedenste Arbeiten zu verrichten. Die Werkzeugaufnahme an einem Teleskoplader ist in der Regel am freien Auslegerende angeordnet und kann über eine am freien Auslegerende installierte Kinematik um eine quer zur Längsachse des Teleskopladers verlaufende Achse verschwenkt werden, wodurch unter anderem eine annähernde Parallelführung eines Werkzeugs zwischen unterer und oberer Arbeitsstellung gewährleistet werden kann. Derartige Ladefahrzeuge heben ein Werkzeug längs eines Bogens um die fahrzeugseitige Anlenkstelle des Auslegers an, wobei das Werkzeug innerhalb eines Hubbereiches nach vorne vom Ladefahrzeug wegverlagert und nach einem Überschreiten des maximalen Abstandes zum Laderfahrzeug wieder in Richtung des Laderfahrzeuges zurückverlagert wird. Dieser bogenförmigen Bewegung kann eine Linearbewegung durch entsprechendes teleskopieren des Auslegers überlagert werden.
Im Betrieb sollen mit Teleskopladern hohe Lasten in kurzen Zeiträumen gehoben, gesenkt und versetzt werden könne. An den Fahrer werden dabei hohe Anforderungen hinsichtlich der Gleichzeitigkeit der Steuerung der einzelnen Antriebe gestellt, was bei Fehlbedienungen der Maschine Gefährdungssituationen, insbesondere ein Kippen des Laders, verursachen kann. Aus diesem Grund werden Teleskoplader mit einer automatischen Überlastsicherung ausgestattet, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2009 018072 A1 bekannt ist. Bei den bisher vorgestellten Lösungen wird bei Überlast beispielsweise die hydraulische Verbindung zwischen Pumpe und gefährdungserhöhenden Verbrauchern abgeschaltet. Damit das Fahrzeug durch die dann wirkende Bremsbeschleunigung stabil bleibt und insbesondere nicht kippt reduziert man generell oder in Abhängigkeit geeigneter Sensorsignale die Senkgeschwindigkeit der Arbeitsausrüstung, womit aber die zeitliche Dauer der Arbeitsspiele erhöht wird.
Zur Vereinfachung der Steuerung eines derartigen Ladesystems ist es bekannt (DE 10 2007 045 532 A1 ), eine elektronische Steuerungseinrichtung für eine teleskopierbare Ladeanlage vorzusehen, die einen Betriebsmodus zur Betätigung der Lastaufnahme in karthesischen Koordinaten und einen weiteren Betriebsmodus zur Betätigung der Lastaufnahme in Polarkoordinaten aufweist. Ein Kippen des Fahrzeugs kann allein durch diese Ansteuerung nicht unterbunden werden. Dazu sind gesonderte Sensoren vorzusehen. Zur koordinierten Steuerung eines Auslegers ist es außerdem bekannt (DE 100 12 431 A1 ), einen Positionssensor vorzusehen, der ein Positionssignal und Geschwindigkeitssignal liefert. Soll- und Ist-Geschwindigkeiten und Winkelgeschwindigkeiten werden aufeinander abgeglichen. Eine Steuerung modifiziert dazu die Soll- Winkelgeschwindigkeit und die Solllineargeschwindigkeit entsprechend der Abweichung zwischen den Ist- und Solllaufpfaden.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von einem Stand der Technik der eingangs geschilderten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ladesystem, ein Verfahren zum Ansteuern einer mobilen Arbeitsmaschine und eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere eine Teleskoplader, zu schaffen, mit dem hohe Lasten in verkürzten Zeiträumen gehoben, gesenkt und versetzt werden können. Nach einer vorteilhaften Ausbildung soll zudem eine möglichst rasche Bewegung entlang einer Vertikalen über wenigstens einen Hubbereich in verkürzten Zeiträumen realisierbar sein.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Auslegerlänge in Verbindung mit der Auslegerschwenkstellung von einer dem Teleskopantrieb und dem Schwenkantrieb zugeordneten Steuerung auf einen Bereich begrenzt ist, der eine virtuelle, lotrechte und senkrecht auf die Auslegerschwenkachse stehende Ebene im Bereich des freien Auslegerendes nicht überragt, wobei der Normalabstand der Ebene zur Auslegerschwenkachse kleiner als die größte Auslegerlänge ist.
Wesentlich ist, dass mit dem erfindungsgemäßen System Bereiche, die ein Kippen des Fahrzeuges zur Folge haben können von vorne herein automatisiert ausgespart werden können. Grundsätzlich sind alle die Bewegungen möglich, bei denen der Teleskopantrieb und der Schwenkantrieb über eine Steuervorgabe eine Hebe und Senkbewegung der Arbeitsausrüstung bewerkstelligen, die keine unerlaubte Vergrößerung des Lastmoments, insbesondere um die Fahrzeugvorderachse als Kippachse bewirkt. Durch diese Maßnahme können hohe Lasten in verkürzten Zeiträumen gehoben, gesenkt und versetzt werden. Hebe- und Senkvorgänge der Arbeitsausrüstung werden mit der Erfindung innerhalb der entsprechenden Kennlinien ausgeführt, wobei insbesondere der Normalabstand der den erlaubten Hebebereich begrenzenden Ebene zur Auslegerschwenkachse von der Steuerung Lastabhängig und unter Berücksichtigung entsprechender Sicherheiten vorgegeben bzw. berechnet werden kann. Die erfindungsgemäßen Funktionen können nur für Senk- oder Hubfunktionen bzw. für Senk- und Hubfunktionen vorgesehen sein. Eine manuelle Überlagerung der Hubfunktion mit der Teleskopierfunktion der Steuerung kann möglich bleiben. Beim vertikalen Heben kann die Austeleskopierfunktion dann abgeschaltet werden, wenn es zu einem Lastvergrößernden Moment in Längsrichtung der Maschine kommt welches in seiner Größe eine Gefährdungssituation bedingen würde. Beim Senken kann die Bewegung durch Überlagerung der Austeleskopierfunktion ebenfalls zugelassen werden. Sobald die Stabilität der Maschine im Grenzbereich ist kann automatisch nur noch die Senkbewegung in der erfindungsgemäßen Vertikalbewegung erfolgen. Eine Überlagerung mit der Funktion einteleskopieren ist in jedem Fall unkritisch und kann in jedem Fall zugelassen werden.
Wird die Auslegerlänge in Abhängigkeit von der Auslegerschwenkstellung von einer dem Teleskopantrieb und dem Schwenkantrieb zugeordneten Steuerung im Sinne eines zumindest bereichsweisen Abfahrens bzw. eines Erzielens eines zumindest bereichsweise konstanten Abstandes des freien Auslegerendes zur Ebene vorgegeben, kann in einfacher Weise ein annähernder Vertikalhub gewährleistet werden. Unter Vertikalhub wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass eine Last bzw. ein Werkzeug entlang oder hinter einer auf das Fahrzeugkoordinatensystem bezogenen Vertikalen verlagert wird, die insbesondere beim Verfahren des Fahrzeuges synchron mit dem Fahrzeug mitverlagert wird. So kann eine Last entlang einer Geraden ebenso verlagert werden, wie aus einer kreis- bzw. bogenförmigen Bahn, welche den erlaubten Bereich nicht verlässt. Innerhalb des erlaubten Bereichs können Teleskopantrieb und dem Schwenkantrieb zur Realisierung des erfindungsgemäßen Vertikalhubes automatisiert durch nur eine Steuervorgabe angesteuert werden. Während eines typischen Arbeitsprozesses kann ein Bediener, der beispielsweise eine schwere Last aus einem Regal entnimmt, die Last unmittelbar nach ihrer Freistellung automatisch mittels der Steuerung absenken, ohne ein Kippen des Fahrzeugs befürchten zu müssen. Die Last wird vorzugsweise senkrecht bzw. bereichsweise senkrecht abgesenkt, wozu der Teleskopzylinder des Auslegers parallel zu seiner Senkbewegung eingefahren wird. Analoges gilt für ein Anheben von Lasten. Bei einer vertikalen Verlagerung wirkt kein vergrößerndes Lastmoment und die Maschine kann nicht kippen, weshalb die Überlastabschaltung verhältnismäßig einfach gestaltet werden kann. Die Zeitdauer für die Arbeitsspiele kann mitunter im Vergleich zu Maschinen nach dem Stand der Technik sogar erhöht werden.
Die Erfindung kann auf verschiedene Arten realisiert werden. Vorzugsweise wird für das Ladesystem ein hydraulischer bzw. elektrohydraulischer Teleskopantrieb und Schwenkantrieb vorgesehen sein. Alternativ oder in Kombination besteht aber auch die Möglichkeit einen elektrischen Teleskopantrieb und Schwenkantrieb vorzusehen bzw. den Teleskopantrieb und den Schwenkantrieb mechanisch zu koppeln. Die Vertikalhubfunktion kann zuschaltbar ausgeführt sein, womit die Maschine falls erforderlich wahlweise freie Arbeitsspiele im Sinne des Standes der Technik realisieren oder Hebe- und Senkbewegungen im Vertikalhub ausführen kann.
Besonders sichere Verhältnisse ergeben sich durch eine hydraulische Kopplung, wenn der Teleskopantrieb und der Schwenkantrieb seriell verschaltet sind und wenn der im Teleskopantrieb oder Schwenkantrieb verdrängte Volumenstrom den Schwenkantrieb oder Teleskopantrieb treibt.
Bei einer derartigen hydraulischen oder elektrohydraulischen Verschaltung wird ein Ölvolumenstrom beispielsweise zunächst dem Schwenkantrieb für ein Heben/Senken des Auslegers zugeleitet. Der im Schwenkantrieb verdrängte bzw. verschobene Ölvolumenstrom, beispielsweise der auf der dem Kolben gegenüberliegenden Seite eines Hydraulikzylinders verdrängte Volumenstrom, wird dabei dem Teleskopantrieb zugeleitet. Der wiederum im Teleskopantrieb verdrängte Volumenstrom wird vorzugsweise zum Tank hin abgeführt. Die Flächenverhältnisse der hydraulischen Aktuatoren müssen für diese einfachen Verhältnisse auf die gewünschte Vertikalhubbewegung abgestimmt sein. Zusätzlich kann dem einen oder anderen Volumenstrom aber noch Hydraulikfluid zugeführt oder entzogen werden, beispielsweise auch in Abhängigkeit des jeweiligen Schwenkwinkes des Auslegers.
Bei vorgesteuerten Systemen oder bei elektrohydraulischen Systemen können Logikfunktionen in die Steuerung verlegt werden, um lastunabhängige Hubverhältnisse zu erzielen. Um die Genauigkeit des Vertikalhubes zu erhöhen bzw. eine exakte vertikale Bewegung des Werkzeuges zu erreichen, können Systemgrößen wie beispielsweise Längen, Drehwinkel, Kräfte, Beschleunigungen u. dgl. aus dem System in die Steuerung zurückgeführt werden. Die Steuerung kann auch durch eine Regelung ergänzt werden. In der Steuerung ist weiterhin vorgesehen, dass die Hebe- bzw. Senkbewegung bei vollständig aus- bzw. eingefahrenem Teleskopzylinder unbeeinträchtigt fortgesetzt wird. Weiterhin können entsprechende Elemente ergänzt werden um sicherheitsbedingte Abschaltpfade der Anlage zu realisieren. Diese Ausführungen gelten für alle erfindungsgemäßen Ausgestaltungsvarianten.
Alternativ kann dem Schwenkantrieb ein zum Schwenkantrieb parallel geschalteter Ausgleichsantrieb zugeordnet sein, der mit dem Teleskopantrieb seriell verschaltet ist, wobei der im Ausgleichsantrieb oder Teleskopantrieb verdrängte Volumenstrom den Teleskopantrieb oder Ausgleichsantrieb treibt.
Bei dieser Variante wird eine automatische Zwangskopplung zwischen
Schwenkantrieb und Teleskopantrieb durch einen Ausgleichsantrieb vorzugsweise in Verbindung mit einem Logikelement realisiert. Der Ausgleichsantrieb ist dazu beispielsweise mit dem Hubgerüst verbunden und damit direkt mechanisch mit dem Schwenkantrieb für Heben/Senken gekoppelt. Bei Einleitung einer Hub- oder Senkbewegung wird im Ausgleichsantrieb Ölmenge verschoben. Diese wird dem Teleskopantrieb zugeführt. Über gewählte Flächenverhältnisse lässt sich die Teleskopbewegung zur Senk-/Hubbewegung derart einstellen, dass der Anlenkpunkt für das Werkzeug, bzw. das Werkzeug selbst, zumindest nahezu im Vertikalhub verfahren wird. Das Logikelement kann erforderliche Sicherheitsfunktionen beinhalten sowie eine normale Schwenkbewegung ermöglichen wenn ein Antrieb in seiner Endlage ist. Dazu besteht die Möglichkeit zusätzliche Volumenströme über das Logikelement zu leiten. Es kann auch ein Volumenstrom zum Ausgleich von Fehlmengen, die durch überlagerte Tele- skopierbewegungen entstehen, zugeführt werden.
Der Ausgleichsantrieb kann bei einer Verlagerung des Auslegers zwischen der unteren und der oberen Arbeitsstellung zwecks Erzielung einer zumindest nahezu entlang einer Vertikalen verlaufenden Bewegungsbahn des freien Auslegerendes eine Totpunktlage überschreiten. Mit einer solchen Anordnung ist der Vertikalhub auch im unteren Hubbereich des Gerätes dadurch realisierbar, dass die Förderrichtung im Ausgleichsantrieb beim Durchschreiten der Totpunktlage umgekehrt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der Teleskopantrieb und der Schwenkantrieb parallel verschaltet, wobei in wenigstens einer Versorgungsleitung zu den Antrieben ein Mengenteiler vorgesehen ist.
Bei dieser Variante wird die Zwangskopplung zwischen Teleskopantrieb und Schwenkantrieb bei Betätigung der Heben/Senken Funktion an der Steuerung durch eine Mengenteilung des zu Teleskopantrieb und Schwenkantrieb fließenden Volumenstromes realisiert. Die Mengenteilung erfolgt unabhängig von der Last in einem einstellbaren Verhältnis. Damit werden Teleskopantrieb und Schwenkantrieb parallel versorgt und wird die gewünschte Bewegung umgesetzt. Wird ein Antrieb in eine Endlage gefahren, wird durch die Schaltung dafür gesorgt, dass der andere Antrieb weiterhin ohne Einschränkung bewegt werden kann. Beispielsweise sind, so stets Senkbewegungen auch bei voller Einteleskopierung des Auslegers möglich. Die Logik lässt ein Übersteuern der Teleskopbewegung über die Vertikalhubbewegung in besonders einfacher Weise zu, allerdings nur insoweit, als kein unerlaubt hohes Kippmoment wirksam werden kann.
Ebenso kann in wenigstens einer Versorgungsleitung zwischen Teleskopantrieb und Schwenkantrieb ein Mengenteiler vorgesehen sein, der überschüssiges Fluid vorzugsweise in einen Tank rückleitet.
Bei dieser Variante wird die Zwangskopplung zwischen Teleskopantrieb und Schwenkantrieb bei Betätigung der Heben/Senken Funktion an der Steuerung durch eine serielle Schaltung erzielt, die aber die Funktionalität der reinen seriellen Verschaltung erweitert. Der bei Betätigung der Hubfunktion vom Steuerungsteil kommende Volumenstrom wird beispielsweise zunächst auf den Teleskopantrieb geleitet. Der aus dem anderen Verdrängerraum des Teleskopantriebs rückfließende Volumenstrom wird einem Mengenteiler zugeführt. Eine einstellbare Menge des Volumenstroms gelangt nunmehr zum Schwenkantrieb, womit die gewünschte Hubfunktion realisiert werden kann. Überschüssige Menge wird in den Tank rückgeführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Teleskoplader in Seitenansicht,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer einfachen erfindungsgemäßen Steuerung,
Fig. 3 ein Blockschaltbild mit serieller Verschaltung der Antriebe,
Fig. 4 ein Blockschaltbild mit serieller Verschaltung und Ausgleichsantrieb,
Fig. 5 ein Blockschaltbild mit serieller Verschaltung mit Mengenteiler,
Fig. 6 ein Blockschaltbild mit paralleler Verschaltung der Antriebe,
Fig. 7 einen Hydraulikschaltplan mit serieller Verschaltung der Antriebe,
Fig. 8 einen Hydraulikschaltplan mit serieller Verschaltung mit Mengenteiler, Fig. 9 einen Hydraulikschaltplan mit paralleler Verschaltung mit Mengenteiler und
Fig. 10 einen Hydraulikschaltplan mit serieller Verschaltung und Ausgleichsantrieb.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Ladesystem für einen Teleskoplader 1 umfasst einen teleskopierbaren, mit einem Teleskopantrieb 2 ausgestatteten Ausleger 4, dessen unteres, fahrzeugseitiges Auslegerende an einem Rahmen 5 schwenkbar angelenkt ist und dessen freies Auslegerende mit einem Ladewerkzeug 6 koppelbar ist, wobei der Ausleger 4 zusätzlich mit einem Schwenkantrieb 7 zwischen einer unteren und einer oberen Arbeitsstellung verlagerbar ist. Die An- steuerung vom Teleskopantrieb 2 und Schwenkantrieb 7 erfolgt über eine Steuerung 8, wobei die erforderliche Energie von einer Versorgungseinheit 9 und einer Schaltlogik 10 bereitgestellt wird.
Um Lasten möglichst rasch heben bzw. absenken zu können, ohne ein Kippen des Teleskopladers 1 fürchten zu müssen, ist die Auslegerlänge L in Abhängigkeit von der Auslegerschwenkstellung, insbesondere vom Auslegerschwenkwinkel a, von einer dem Teleskopantrieb 2 und dem Schwenkantrieb 7 zugeordneten Steuerung 8 auf einen Bereich B begrenzt, der eine virtuelle, lotrecht und senkrecht auf die Auslegerschwenkachse 1 1 stehende Ebene E im Bereich des freien Auslegerendes 12 nicht überragt, wobei der Normalabstand N der Ebene E zur Auslegerschwenkachse 1 1 kleiner als die größte Auslegerlänge LG aber größer als die kleinste Auslegerlänge LK ist. Mit einer derartigen Vorrichtung bzw. mit einem derartigen Ladesystem sind grundsätzlich alle Bewegungen in einem erlaubten Bereich B möglich, die keine unerlaubte Vergrößerung des Lastmomentes, insbesondere um die Fahrzeugvorderachse bewirken, welche Vergrößerung des Lastmomentes gegebenenfalls sogar ein Kippen des Fahrzeuges über die Fahrzeugvorderachse zur Folge haben könnte. Eine Überlagerung kann aber dennoch, beispielsweise nach bewusster Umgehung einer Sicherheitsschaltung, erlaubt sein
Wird die Auslegerlänge L in Abhängigkeit von der Auslegerschwenkstellung von der dem Teleskopantrieb 2 und dem Schwenkantrieb 7 zugeordneten Steuerung 8 im Sinne eines zumindest bereichsweisen Abfahrens bzw. eines Erzielens eines zumindest bereichsweise konstanten Abstands des freien Auslegerendes 12 zur Ebene E vorgegeben kann eine vertikale Verlagerung einer Last vorgenommen werden. Damit kann im Idealfall bis zum Erreichen der maximalen Auslegerlänge LG ein vertikales Verfahren der Last in der bzw. parallel zu der Ebene E realisiert werden. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Blockschaltbildern bzw. Schaltplänen für einen hydraulischen bzw. einen elekt- rohydraulischen Teleskopantrieb 2 und Schwenkantrieb 7 vorgestellt.
Im allgemeinsten Fall (Fig. 2) erfolgt die Versorgung von Teleskopantrieb 2 und Schwenkantrieb 7 mit Energie über eine Schaltlogik 10 von der Versorgungseinheit 9, einem Energiespeicher, einer Pumpe od. dgl. her. Die Steuerung gibt der Schaltlogik 10 dabei vor, mit wieviel Energie der jeweilige Antrieb zu versorgen ist, um die gewünschte Hebefunktion an der Last abzubilden. Um dabei Rückmeldungen von Systemgrößen berücksichtigen zu können, ist eine Rückführung von Systemgrößen zur Steuerung 8 hin angedeutet. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist somit gegebenenfalls eine Regelung vorgesehen. Die Versorgungseinheit 9 kann zudem einen Schaltungsteil bzw. Teile der Steuerung aufnehmen.
Gemäß Fig. 3 sind Teleskopantrieb 2 und Schwenkantrieb 7 seriell verschaltet, wobei der im Teleskopantrieb 2 oder im Schwenkantrieb 7 verdrängte Volumenstrom den Schwenkantrieb 7 oder den Teleskopantrieb 2 treibt. Beispielsweise wird der Schwenkantrieb zum Heben angesteuert und wird der im
Schwenkantrieb auf der Gegenseite verdrängte Hydraulikfluidstrom über die Schaltlogik 10 an den Teleskopantrieb 2 weitergeleitet. Die im Teleskopantrieb 2 verdrängte Flüssigkeit wird beispielsweise an die Versorgungseinheit, den Steuerführungsteil 9 und gegebenenfalls in den Tank zurückgeführt.
Im Blockschaltbild nach Fig. 4 ist dem Schwenkantrieb 7 ein zum Schwenkantrieb 7 parallel geschalteter Ausgleichsantrieb 13 zugeordnet, der mit dem Teleskopantrieb 2 über die Steuerlogik 10 seriell verschaltet ist, wobei der im Ausgleichsantrieb 13 oder Teleskopantrieb 2 verdrängte Volumenstrom den Teleskopantrieb 2 oder den Ausgleichsantrieb 13 treibt, je nachdem, ob der Ausleger gehoben oder gesenkt werden soll.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist ein Blockschaltbild mit serieller Ver- schaltung von Schwenkantrieb 7 und Teleskopantrieb 2 mit serieller Verschal- tung gezeigt, wobei in der Verbindungsleitung zwischen Teleskopantrieb 2 und Schwenkantrieb 7 ein Mengenteiler 14 vorgesehen ist, der überschüssiges Fluid in einen Tank, der beispielsweise Teil der Versorgung 9 ist, zurückleitet. Nach Fig. 6 ist beispielsweise eine parallele Verschaltung mit zusätzlichem Mengenteiler 14 vorgesehen.
Die folgenden Schaltpläne zeigen stark vereinfachte Hydraulikschaltungen, die zur Realisierung der Erfindung geeignet sind. Die Schaltlogik ist wiederum mit 10 gekennzeichnet und umfasst diverse, gegebenenfalls von der Steuerung 8 angesteuerte Schalt- bzw. Regelventile.
Fig. 7 zeigt eine Direktkopplung, nämlich eine Serienschaltung zwischen Teleskopantrieb 2 und Schwenkantrieb 7, wobei die jeweils auf einer gegenüberliegenden Kolbenfläche verdrängte Menge an Hydraulikfluid aus einem Zylinder zur Steuerung des anderen Zylinders genutzt wird. Mit dem Vorsehen einer entsprechenden Ventiltechnik zwischen Teleskopantrieb 2 und Schwenkantrieb 7 bzw. in deren Umfeld kann die gewünschte Vertikalhubfunktion eingestellt und genutzt werden. Infolge unterschiedlicher Antriebslängen kann es naturgemäß vorkommen, dass eine gleichzeitige Bewegung der Zylinder insbesondere im Bereich der Endlagen nicht mehr möglich ist. Für diese Fälle sind ent- sprechende Endschalter vorgesehen, die beispielsweise Bypasskanäle öffnen oder schließen.
Eine vereinfachte Schaltung für eine vertikale Senkbewegung mit serieller Verschaltung und mit zusätzlichem Mengenteiler 14 ist in Fig. 8 dargestellt. Bei einer Betätigung eines Hubzylinderventils wird der Volumenstrom von der Versorgungseinrichtung 9 einer Pumpe, über Ventile 10 an den Teleskopantrieb 2 geleitet und das an der Bodenseite des Teleskopzylinders verdrängte Öl wird durch den Mengenteiler 14 an den Schwenkzylinder weitergeleitet. Überschüssige Menge wird vom Mengenteiler in einen Tank rückgeführt. Um auch nach einem vollständigen Ausfahren/Einfahren des Teleskopantriebs 2 gegen den Anschlag auch eine Verstellung des Schwenkantriebs 7 ermöglichen zu können, ist wiederum eine Bypassleitung vorgesehen. Eine parallele Verschaltung vom Teleskopantrieb 2 und Schwenkantrieb 7 zeigt beispielsweise Fig. 9.
Eine Schaltungsvariante mit Ausgleichsantrieb 13 ist beispielsweise in Fig. 10 dargestellt. Die Funktionsweise ist ähnlich wie bei der Variante nach Fig. 7. Das definierte Teilungsverhältnis zwischen den Bewegungsgeschwindigkeiten von Teleskopantrieb 2 und Schwenkantrieb 7 wird über den Ausgleichsantrieb 13 festgelegt. Damit kann die bei einer Schwenkbewegung des Auslegers im Ausgleichsantrieb 13 verdrängte Fluidmenge direkt für den Teleskopiervorgang des Auslegers benützt werden. Sicherheitsschaltungen und funktionsrelevante Ventile ergänzten den Aufbau wiederum.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Vorrichtung zum Laden mit teleskopierbarer Ladeeinrichtung, insbesondere ein Ladefahrzeug (1 ), mit wenigstens einem teleskopierbaren, mit Teleskopantrieb (2) ausgestatteten Ausleger (4), dessen hinteres, fahrzeugseitiges Auslegerende an einem Rahmen (5) schwenkbar angelenkt ist und dessen freies Auslegerende (12) mit einem Ladewerkzeug (6) koppelbar ist, wobei der Ausleger (4) zusätzlich mit einem Schwenkantrieb (7) zwischen einer unteren und einer oberen Arbeitsstellung verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegerlänge (L) in Verbindung mit der Auslegerschwenkstellung von einer dem Teleskopantrieb (2) und dem Schwenkantrieb (7) zugeordneten Steuerung (8) auf einen Bereich (B) begrenzt ist, der eine virtuelle, lotrechte und senkrecht auf die Auslegerschwenkachse (1 1 ) stehende Ebene (E) im Bereich des freien Auslegerendes (12) nicht oder nicht wesentlich durchdringt, wobei der Normalabstand (N) der Ebene (E) zur Auslegerschwenkachse kleiner als die größte Auslegerlänge (Lg) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein einstellbares, Verhältnis der Arbeitsgeschwindigkeiten zwischen dem Teleskopantrieb und dem Schwenkantrieb gegeben ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein fixes Verhältnis der Arbeitsgeschwindigkeiten zwischen dem Teleskopantrieb und dem Schwenkantrieb gegeben ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubfunktion der Steuerung (8) von Teleskopantrieb (2) und Schwenkantrieb (7) manuell überlagerbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegerlänge in Abhängigkeit von der Auslegerschwenkstellung beim Heben und/oder Senken des Auslegers (4) von der dem Teleskopantrieb (2) und dem Schwenkantrieb (7) zugeordneten Steuerung (8) im Sinne eines zumindest bereichsweisen Abfahrens der Ebene (E) bzw. eines Erzielens eines zumindest bereichsweise konstanten Abstandes des freien Auslegerendes (12) zur Ebene (E) vorgegeben ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer bzw. elektrohydraulischer Teleskopantrieb (2) und Schwenkantrieb (7) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Teleskopantrieb (2) und Schwenkantrieb (7) vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teleskopantrieb (2) und der Schwenkantrieb (7) mechanisch gekoppelt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Teleskopantrieb (2) und Schwenkantrieb (7) seriell verschaltet sind, wobei der im Teleskopantrieb (2) oder Schwenkantrieb verdrängte Volumenstrom den Schwenkantrieb (7) oder Teleskopantrieb (2) treibt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schwenkantrieb (7) wenigstens ein zum Schwenkantrieb (7) parallel geschalteter Ausgleichsantrieb (13) zugeordnet ist, der mit dem Teleskopantrieb (2) seriell verschaltet ist, wobei der im Ausgleichsantrieb (13) oder Teleskopantrieb (2) verdrängte Volumenstrom den Teleskopantrieb (2) oder Ausgleichsantrieb (13) treibt.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausgleichsantrieb (13) bei einer Verlagerung des Auslegers (4) zwischen der unteren und der oberen Arbeitsstellung zwecks Erzielung einer zumindest nahezu entlang einer Vertikalen verlaufenden Bewegungsbahn des freien Auslegerendes (12) eine Totpunktlage überschreitet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Versorgungsleitung zwischen Teleskopantrieb (2) und
Schwenkantrieb (7) ein Mengenteiler (14), insbesondere Stromteiler in Zahnradbauweise oder Ventilbauweise, vorgesehen ist, der überschüssiges Fluid vorzugsweise in einen Tank rückleitet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Teleskopantrieb (2) und Schwenkantrieb (7) parallel verschaltet sind, wobei in wenigstens einer Versorgungsleitung von Teleskopantrieb (2) und Schwenkantrieb (7) ein Mengenteiler (14), insbesondere Stromteiler in Zahnradbauweise oder Ventilbauweise, vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Genauigkeit der Steuerung durch eine Rückführung von Systemgrößen an die Steuerung erhöht wird bzw. dass die Steuerung um eine Regelung ergänzt ist.
15. Mobile Arbeitsmaschine, insbesondere Ladefahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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