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Nachrüstbare Proportionalsteuerung

Neue Freiheitsgrade in der Bewegung möglich

Rototilt, Bagger und Lader, Kompaktmaschinen, Ausstattung & Zubehör

Problemfall ungleiche Lastverteilung, hier bleibt bei gleichzeitiger Bewegung oft der hoch belastete Antrieb stehen.

WILHELMSHAVEN (ABZ). - Moderne Kompaktbagger basieren auf ausgereiften Antriebskomponenten. Fahrwerk, Oberwagen und Ausleger sowie die hydraulische Antriebstechnik sind aufeinander abgestimmt. Mit ihren Haupt- und Nebenfunktionen können die üblichen Arbeiten effektiv erledigt werden. Für besondere Aufgaben gibt es jedoch eine große Zahl an Wechsel-Werkzeugen, die zusätzlich hydraulisch angetrieben und gesteuert werden müssen. In der Grundausstattung des Baggers fehlen häufig geeignete Anschlussmöglichkeiten.

Um z. B. einen Schwenk- und Drehantrieb – Tilt-Rotator genannt – betreiben zu können sind zwei doppeltwirkende proportionale Hydraulikfunktionen erforderlich, die mit einem kompakten Stromregelventil nachgerüstet werden können. Bedarfsgerecht zweigt es den benötigten Volumenstrom von der Hydraulik ab und dank Proportionalsteuerung können die Bewegungen mit seiner Hilfe feinfühlig und präzise ausgeführt werden.

Moderne Technik im Bagger bietet hohe Leistung bei geringem Kraftstoffverbrauch. Die Kraft muss sich aber auch gezielt dosieren lassen, damit die angeschlossenen Werkzeuge richtig in Position gebracht werden können. Eine sehr gute Möglichkeit bietet dafür ein Tilt-Rotator. Er entspricht sozusagen dem Handgelenk des Menschen mit erweiterten Fähigkeiten wie der mehrfachen 360°-Drehung. Um die komfortable Steuerung des Tilt-Rotators zu verbessern, entwickelte Wessel-Hydraulik GmbH aus Wilhelmshaven eine neuartige kompakte Ventilsteuerung. Leicht nachrüstbar verbessert sie die Leistungsfähigkeit und Flexibilität der so ausgestatteten Maschinen deutlich.

Herkömmliche Ausleger bei Baggern bieten nur eine beschränkte Beweglichkeit für das angebrachte Werkzeug. Für einfache Baggerarbeiten oder das Arbeiten mit Hämmern reicht das aus. Müssen aber Böschungen im passenden Winkel bearbeitet werden oder Gegenstände per Greifer transportiert und in bestimmter Lage abgelegt werden, stößt man schnell an die Grenzen des einfachen Auslegerkonzeptes. Gleiches gilt für Fräsköpfe oder Schrottscheren. Auch hier kommt es auf den richtigen Winkel an, mit dem das Werkzeug angreift. Dafür werden dann Tilt-Rotoren eingesetzt. Sie erweitern und optimieren den Einsatzbereich der Werkzeuge beträchtlich. Die Kombination aus Schwenk- und Drehantrieb ist aber nur so gut, wie die Ansteuerung es zulässt. Herkömmliche Konzepte setzen dabei meist auf einfache schaltende Ventile. Diese erlauben aber nur recht grobe, eher abgehackte Bewegungen. Unter Umständen muss der Baggerführer durch mehrmaliges kurzes Vor- und Zurückbewegen die exakte Position des Werkzeugs einstellen. Das kostet Zeit und Energie.

Eine weitere Schwierigkeit bei einfacher Ventilsteuerung liegt im Zusammenspiel der beiden Antriebe. Wie jedes Fluid sucht sich auch Hydrauliköl den Weg des geringsten Widerstandes. In der Praxis bedeutet dies, bei unterschiedlicher Last am Schwenk- und am Drehantrieb bleibt derjenige Antrieb stehen, der die höhere Last bewältigen muss. Das Öl nimmt stattdessen den einfacheren Weg durch den geringer belasteten Antrieb. Dies ist z. B. der Fall, wenn man einen Baumstamm an einem Ende greift und dann sowohl drehen als auch schwenken möchte. Da zum Schwenken der auskragenden Last ein hohes Moment nötig ist, zum Drehen um die Hochachse aber ein weit geringerer Krafteinsatz ausreicht, lässt sich das freie Ende des Stammes nicht weiter anheben. Beide Bewegungen gleichzeitig und fließend zu absolvieren war darum bisher nicht möglich. Die neue Ventilsteuerung der norddeutschen Hydraulikspezialisten funktioniert mit vier elektrischen Proportionalmagneten für insgesamt zwei doppelt wirkende Funktionen. So wird der Ölfluss für Motoren oder Zylinder stufenlos gesteuert. Es kann sowohl schnell grob verfahren als auch feinfühlig im engsten Bereich positioniert werden. Das spart Zeit und ist einfach zu bedienen.

Die elektrische Ansteuerung der Ventile übernimmt ein ebenfalls nachgerüstetes elektronisches Steuergerät, das seine Befehle von Bedienelementen der Joysticks erhält. Um die unabhängige Funktion der so angesteuerten Antriebe sicher zu gewährleisten, rüsteten die Ingenieure die Ventilsteuerung mit drei Druckwaagen aus.

Eine Druckwaage stellt den beiden Funktionen den insgesamt benötigten Volumenstrom zur Verfügung und die beiden anderen sorgen für die Lastunabhängigkeit der beiden Funktionen. Selbst wenn eine der beiden Funktionen sehr leicht läuft, bekommt die andere hoch belastete Funktion genau den gesteuerten Volumenstrom und bewegt sich mit der gewünschten Geschwindigkeit. In der Praxis bedeutet dies, dass sich sowohl der Schwenk- als auch der Drehantrieb von unbelastet bis zur jeweils maximalen Last gleichzeitig und dabei unbeeinflusst voneinander bewegen lassen. Wenn keine Bewegung erfolgt, schaltet die Ventilsteuerung zur Energieeinsparung auf drucklosen Umlauf.

Das neue Stromregelventil kann in beliebiger Einbaulage je nach Anforderungen und Platzangebot im Oberwagen oder am Ausleger befestigt werden. Die Hauptabmessungen sind mit 170 x 260 x 100 mm (B x L x H) sehr kompakt und es wiegt nur 10 kg. Somit lässt sich das Stromregelventil leicht nachrüsten. Der Maximaldruck beträgt 420 bar (6000 psi) bei max. 150 l/ min Zulaufstrom und bis zu 50 l/min (19 US.gal) Volumenstrom je Proportionalventil. Die Betriebsspannung der Magnetventile ist wahlweise 12 oder 24 VDC, die Einsatztemperatur darf zwischen –20 und + 80 °C betragen. Als Arbeitsmedium dient Mineralöl (HL HLP) nach DIN 51524 im Viskositätsbereich von 20 bis 500 mm²/s bei Filterung nach NAS 1638, Klasse 8. Die Anschlüsse der Ventile A/B sind in G 1/2 und Zu- bzw. Rücklauf in G 3/4 Zoll nach ISO 1179-1 ausgeführt. Für Load-Sensing (LS-Systeme) ist noch ein G 1?4-Zoll-Anschluss für die Rückmeldung des anstehenden Druckes an die Baggersteuerung vorhanden.

Bei Kompaktbaggern mit Tilt-Rotator erweitert das neue Stromregelventil durch die stufenlose proportionale Regelung das Einsatzszenario erheblich. Neben der präziseren und schnelleren Funktion spart das System gegenüber herkömmlichen Lösungen zudem Kraftstoff und ist komfortabel zu bedienen. Als kompakte leicht nachrüstbare Einheit ermöglicht sie älteren Maschinen oder auch neuen Baggern in preiswerter Grundausführung mit vergleichsweise geringen Mitteln neue Freiheitsgrade in ihrer Bewegung.

Problemfall ungleiche Lastverteilung, hier bleibt bei gleichzeitiger Bewegung oft der hoch belastete Antrieb stehen.

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