VORRICHTUNG ZUR ENERGIEEINSPARUNG BEI HYDRAULISCH BETÄTIGBAREN ARBEITSGERÄTSCHAFTEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieeinsparung bei hydraulisch betätigbaren Arbeitsgerätschaften mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.

[0002] Durch die EP-A-0 897 480 sowie die DE-A-196 17 950 sind jeweils eine gattungsgemäße Energieeinspar- und -rückgewinnungsvorrichtung bekannt. Die über das Kopplungsteil miteinander zwangsgekoppelten Kolben des Kolbenspeichers ergeben in der einen Verfahrrichtung einen sich verkleinernden Vorspannraum innerhalb des Kolbenspeichers bei gleichzeitiger Erhöhung des.Gasinnendruckes, der im Sinne des Entspannens abnimmt, sobald die Kolben sich. in der anderen Verfahrrichtung mit einer Vergrößerung des Volumens des Vorspannraumes bewegen. Die im Vorspannraum eingeschlossene Gasmenge bildet eine Art Kraftspeicher vergleichbar einer mechanischen Feder aus und die durch die Verfahrbewegung in den Speicher eingebrachte Bewegungsenergie der Arbeitsgerätschaft läßt sich wieder abrufen.

[0003] Durch den Einsatz des vorbeschriebenen bekannten Doppelkolbenspeichers bei der Energieeinsparungsvorrichtung hat es sich gezeigt, daß es energiemäßig im Sinne einer Einsparung besonders günstig ist, eine mittlere Kolben- oder Auslegerstellung der hydraulisch betätigbaren Arbeitsgerätschaft einem hohen Gasinnendruck im Vorspannraum zuzuordnen, der sich aus dieser Mittellage unter Energieabgabe entspannt, sofern der Ausleger gegebenenfalls unter Last zu heben ist. Dabei braucht die angesprochene Energieeinsparungsvorrichtung nicht auf Arbeitsmaschinen, wie Bagger od.dgl., beschränkt zu sein, sondern kann gegebenenfalls auch in hydraulischen Bremsanlagen, in Fahrstühlen sowie bei Hydromotoren od.dgl. Verwendung finden. In diesen Fällen ist es günstig, zum Erzielen einer geringen Federkonstante ein großes Volumen für den Vorspannraum vorzusehen. Um dies zu erreichen, ist bei der bekannten Lösung bereits vorgeschlagen worden, den Vorspannraum an eine weitere Gasversorgungseinrichtüng, insbesondere in Form eines Stickstoffspeichers, als Puffer anzuschließen.

[0004] Bei den vorstehend beschriebenen Lösungen ist jedenfalls der Kolbenspeicher als zentraler Teil der Energieeinspar- und -rückgewinnungsvorrichtung permanent an die Arbeitsgerätschaft angeschlossen, so daß fortlaufend in Abhängigkeit von der Arbeitsbewegung der Arbeitsgerätschaft Energie in den Kolbenspeicher eingespeichert und von dort wieder abgerufen wird. Insbesondere bei Arbeitsmaschinen, wie Baggern od.dgl., hat sich jedoch die dahingehende permanent angeschlossene Energieeinspar- und - rückgewinnungsvorrichtung als nachteilig in gewissen Arbeitssituationen erwiesen, obwohl ansonsten die Energierückgewinnung von ihrem Wirkungsgrad her als sehr gut zu bewerten ist. So hat es sich bei der bekannten Vorrichtung gezeigt, daß bei besonderen Stellungen des Ausiegers, beispielsweise im vollständig angehobenen Bereich und mithin bei voller Aktivierung der Arbeitsgerätschaft, der permanent angeschlossene Kolbenspeicher wenig zur Effizienz beiträgt, was ebenso für den Fall gilt, sofern bei Arbeitsvorgängen ein hoher Druck auf die Kolbenseite der Arbeitsgerätschaft auszuüben ist, beispielsweise wenn über den Ausleger der Arbeitsgerätschaft in Form einer Baggerschaufel od.dgl. Einrüttelvorgänge vorgenommen werden oder, sofern sich die Arbeitsmaschine festgefahren hat, diese über den Ausleger aus dieser festgefahrenen Position herausgehoben wird. In dahingehenden Fällen nimmt der Kolbenspeicher für die Energierückgewinnung einen Teil der Arbeitsenergie weg, die dann für diese Vorgänge der Arbeitsmaschine nicht mehr zur Verfügung steht.

[0005] Aus der US-A-4 541 241 ist es bekannt, einen Hydrospeicher mittels einer Steuerungseinrichtung bezüglich eines Fluidkreises einer Arbeitsgerätschaft zuschaltbar und wieder abschaltbar auszuführen sowie die Systemzustände der Arbeitsgerätschaft und/oder des Kolbenspeichers durch eine der Steuerungseinrichtung zugeordnete Überwachungseinrichtung zu erfassen. Die dahingehend bekannte Lösung betrifft eine hydraulische Steuerungsanordnung für hin- und herbewegbare, d.h. zyklisch zu beschleunigende und wieder abzubremsende Massen (Arbeitsgerätschaften), die über einen Zahnstangentrieb an einen hydraulischen Rotationskolbenmotor gekoppelt sind.

[0006] Für eine Energieeinsparung während des Betriebes der hydraulischen Steuerungsanordnung weist diese als Energiespeicherelemente Hydrospeicher auf, die mittels der Steuerungseinrichtung in den Fluidkreislauf der Arbeitsgerätschaft zuschaltbar und wieder abschaltbar sind. Mittels der Überwachungseinrichtung wird das Beschleunigungsverhalten des Rotationskolbenmotors erfaßt sowie die Fluiddruckverhältnisse in dessen Arbeitskammern. Ebenso wie bei der eingangs erwähnten Lösung ist im wesentlichen nur ein Dauer- oder Permanentbetrieb möglich mit der Gefahr von Schädigungen der bekannten Anordnung, sofern arbeitsbedingt erhöhte Druckbelastungen im System auftreten. In dahingehenden Fällen der Überbeanspruchung besteht dem Grunde nach bei der bekannten Lösung nur die Möglichkeit des Abschaltens der Anlage.

[0007] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die jeweils bekannte Vorrichtung dahingehend weiter zu verbessern, daß sie dann im Einsatz ist, wenn eine Betätigung der Arbeitsgerätschaft im normalen Arbeitsbetrieb dies geboten erscheinen läßt und daß Sonderarbeitsvorgänge mit der Arbeitsmaschine, bei denen die Arbeitsgerätschaft vollständig entlastet oder sehr stark belastet ist, durch die Energieeinsparungsvorrichtung nicht behindert wird. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

[0008] Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Steuerungseinrichtung für die dahingehenden Schaltvorgänge eine Überwachungseinrichtung aufweist, die zumindest Systemzustände der Arbeitsgerätschaft und des Kolbenspeichers erfaßt und daß die Überwachungseinrichtung hierfür die Endlagenstellung der Kolben des Kolbenspeichers überwacht sowie die Arbeitsstellung der Arbeitsgerätschaft, ist es möglich, in Abhängigkeit der Arbeitsstellung des Auslegers und mithin der Arbeitsgerätschaft sowie im Hinblick auf besondere Einsatzfälle, wie Rütteln oder Ausheben mit dem Ausleger, die dann nicht benötigte und gegebenenfalls sogar störende Energieeinspar- und -rückgewinnungsvorrichtung von dem Fluidkreis mit der Arbeitsgerätschaft abzukoppeln und ohne diesen den speziellen. Arbeitsbetrieb durchzuführen. Die dahingehenden Zu- und Abschaltvorgänge für die Energieeinspar- und -rückgewinnungsvorrichtung lassen sich von Hand durch eine Bedienperson der Arbeitsmaschine durchführen, vorzugsweise erfolgt dies jedoch automatisch, indem die Überwachungseinrichtung den Systemzustand der Arbeitsgerätschaft und des Kolbenspeichers erfaßt und entsprechend über die Fluidsteuerung mit der Steuerungseinrichtung den Kolbenspeicher als Energieeinspar- und Rückgewinnungsvorrichtung ansteuert.

[0009] Auch läßt sich mit der Fluidsteuerung und der Steuerungseinrichtung sowie der Überwachungseinrichtung die Auslegung für die Energieeinsparung und die Energierückgewinnung für einen vorgebbaren Teilarbeitsbereich der Arbeitsmaschine auslegen, die beispielsweise den höchsten Druck für einen Arbeitsvorgang für die Arbeitsgerätschaft erfordert. Ein weiterer Vorteil ist, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Baugröße sehr klein ausgelegt werden kann und daß bereits bestehende Arbeitsmaschinen mit der dahingehenden Energieeinspar- und -rückgewinnungsvorrichtung nachrüstbar sind. Die dahingehende Nachrüstung kann unabhängig von der Zylindergröße der Arbeitszylinder der Arbeitsgerätschaft erfolgen. Somit ist auch eine Seriennachrüstung von Arbeitsmaschinen verschiedener Größe ohne weiteres möglich.

[0010] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Steuerungseinrichtung ein ansteuerbares Schaltventil auf, das in dem Fluidkreis zwischen Kolbenspeicher und einem Maschinensteuerteil als Teil der Fluidsteuerung angeordnet ist. Über das dahingehende Maschinensteuerteil ist insbesondere ein manuelles Zu- und Abschalten des Doppelkolbenspeichers möglich, wenn er bei besonderen Arbeitsaufgaben stört; beispielsweise bei Arbeitsvorgängen, die einen hohen Druck auf die Kolbenseite der Arbeitsgerätschaft benötigen. Letzteres ist der Fall, wenn, wie bereits angesprochen, mit der Arbeitsmaschine Rüttelvorgänge über den Ausleger durchzuführen sind oder ein Aushebevorgang für die gesamte Arbeitsmaschine, wenn sich diese beispielsweise im Erdreich festgefahren hat.

[0011] Sofern das Maschinensteuerteil der Motor-Pumpeneinheit nachgeschaltet ist, die den Fluidkreis aus dem Tank mit Hydraulikfluid versorgt, sind aufgrund der Steuerungseinrichtungen verschiedene Steuerungskonzepte bei Einsatz von Regelpumpen als Hydropumpen möglich. So läßt sich bei gleicher Motordrehzahl eine Geschwindigkeitssteigerung erzielen, wobei die Hydropumpe nicht den Volumenstrom abzuregeln braucht. Ferner kann bei geringer Motordrehzahl als Antrieb für die Hydropumpe und gleicher Arbeitsgeschwindigkeit mit der Arbeitsgerätschaft eine Maschinengeräuschreduzierung erreicht werden, was bei den ständig steigenden Lärmschutzerfordernissen zusehends eine Rolle spielt.

[0012] Für die Überwachung der Arbeitsstellung der Arbeitsgerätschaft dienen entweder ein Wegmeßsystem und/oder ein Winkelmeßgeber und/oder eine Druckerfassungseinrichtung im Fluidkreis. Die dahingehende Überwachungseinrichtung ist kostengünstig realisierbar und funktionssicher im Betrieb.

[0013] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung trennt die Trennwand des Kolbenspeichers einen Fluidraum von einem Gasraum, wobei im Fluidraum ein Kolben diesen in zwei Fluidteilräume unterteilt und wobei im Gasraum der andere Kolben diesen wiederum in zwei Gasteilräume separiert. Insbesondere in Verbindung mit der Steuerungseinrichtung läßt sich dann für den Kolbenspeicher eine kompakte Bauweise erzielen, weil zum Ansteuern der Arbeitsgerätschaft nur eine geringe Fluidmenge aufgenommen werden muß und weil die Hauptversorgung über den Fluidkreis mit dem Maschinensteuerteil über die antreibbare Hydropumpe erfolgt. Demgemäß kann auch wegen des kleineren Druckarbeitsbereichs der angesprochene Gasraum kleiner ausgelegt werden, was wiederum der angesprochenen kompakten Bauweise zugute kommt. Ferner läßt sich im Hinblick auf die beschriebene Ausgestaltung ein besserer Wirkungsgrad erreichen, da der Vorspanndruck im Gasraum höher gewählt werden kann und somit im Bereich der hohen Drücke im Zylinderbodenraum die Druck-Volumenkennlinie des Speichers günstiger ausfällt, weil sie im flachen Bereich der dahingehenden Kennlinie liegt.

[0014] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der eine Gasteilraum an eine Gasversorgungseinrichtung anschließbar, wobei der andere Gasteilraum vakuumisiert oder Umgebungsluft aufweist. Aufgrund der anschließbaren Gasversorgungseinrichtung ist es möglich, den Vorspannraum in der Art eines Puffers zu vergrößern, sofern eine geringere Federkonstante sich als günstig erweisen sollte. Sofern vorzugsweise der Gasteilraum mit der Umgebungsluft versehen und an den Tank der Arbeitsmaschine angeschlossen ist, läßt sich ein eventuell im Tank herrschender Tankdruck über die bevorratete Umgebungsluft in den Kolbenspeicher einbringen und derart weiter den Vorspanndruck erhöhen, was wiederum dem Wirkungsgrad bei der Energiespeicherung zugute kommt.

[0015] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

[0016] Im folgenden wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Energieeinsparung- und -rückgewinnung anhand der Zeichnung näher erläutert.

[0017] Es zeigt in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die einzige Figur eine Schaltdarstellung der beanspruchten Vorrichtung.

[0018] Die in der Figur gezeigte Vorrichtung als Schaltplandarstellung dient der Energieeinsparung- sowie -rückgewinnung bei hydraulisch betätigbaren Arbeitsgerätschaften, die als Ganzes mit 10 bezeichnet sind. Die Vorrichtung weist des weiteren einen Kolbenspeicher 12 auf, der in der Art eines Doppelkolbenspeichers ausgebildet ist und.ein Gehäuse 14 aufweist. In dem Gehäuse 14 sind mindestens zwei längsverfahrbare Kolben 16,18 angeordnet. Diese sind mit dem jeweils benachbart gegenüberliegenden Kolben 18 bzw. 16 über ein stangenartiges Kopplungsteil 20 miteinander fest verbunden. Das Kopplungsteil 20 selbst ist längsverfahrbar in etwa mittig in einer Trennwand 22 des Gehäuses 14 geführt. Die Trennwand 22 begrenzt mit den beiden benachbart gegenüberliegenden Kolben 16,18 einen Fluidraum 24 sowie einen Gasraum 26 mit im wesentlichen gleichen Volumina. Der in Blickrichtung auf die Figur gesehen linke Kolben 18 begrenzt wiederum mit dem sonstigen Gehäuse 14 einen als Vorspannraum dienenden Gasteilraum 28, der mit einem vorgebbaren Gasinnendruck, der dem Vorspanndruck entspricht, versehen ist.

[0019] Der nähere Aufbau eines dahingehenden Kolbenspeichers ist vom grundsätzlichen Aufbau her in der EP 0 897 480 beschrieben, so daß an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird.

[0020] Die Vorrichtung weist des weiteren eine als Ganzes mit 30 bezeichnete Fluidsteuerung auf, die an eine als Ganzes mit 32 bezeichneten Fluidversorgung der Arbeitsmaschine angeschlossen ist. Mit der genannten Fluidsteuerung 30 sowie der Fluidversorgung 32 läßt sich die Arbeitsgerätschaft 10 über einen insbesondere geschlossenen Fluidkreis 34 für den jeweiligen Arbeitsvorgang ansteuern. Hierfür weist die Fluidsteuerung 30 des weiteren eine Steuerungseinrichtung 36 auf, mittels der der Kolbenspeicher 12 in den Fluidkreis 34 der Arbeitsgerätschaft 10 zu- oder abschaltbar ist. Die Steuerungseinrichtung 36 weist dabei für die dahingehenden Schaltvorgänge eine als Ganzes mit 38 bezeichnete Überwachungseinrichtung auf, die zumindest die Systemzustände der Arbeitsgerätschaft 10 und des Kolbenspeichers 12 erfaßt.

[0021] Die Steuerungseinrichtung 36 weist ein ansteuerbares Schaltventil 40 auf, insbesondere in Form eines elektrisch betätigbaren 2/2-Wege-Schaltventils, das federbelastet in seine in der Schaltdarstellung gezeigte Ausgangslage von selbst zurückkehrt. Das angesprochene Schaltventil 40 ist in dem Fluidkreis 34 zwischen Kolbenspeicher 12 und einem Maschinensteuerteil 42 als Teil der Fluidsteuerung 30 angeordnet. Das Maschinensteuerteil 42 weist wiederum Eingänge für zwei Druckschalter 44 auf, die jeweils beispielsweise von Hand über sog. Joysticks (mechanisch-hydraulische Anbindung) betätigt das manuelle Auf- und Absenken des Auslegers (nicht dargestellt) der Arbeitsgerätschaft 10 ermöglichen. Ferner ist das Maschinensteuerteil 42 eingangsseitig an die Fluidversörgung angeschlossen, die insbesondere einen Tank 46 aufweist sowie eine Motor-Hydropumpeneinheit 48. Die Hydropumpe kann dabei als Regelpumpe ausgebildet sein. Die Zu- und Ablaufleitungen zwischen Tank 46 und Maschinensteuerteil 42 sind Teil des Fluidkreises 34.

[0022] Die bereits angesprochene Überwachungseinrichtung 38 überwacht unter anderem die Endlagenstellung der Kolben 16,18 des Kolbenspeichers 12 sowie die jeweilige Arbeitsstellung der Arbeitsgerätschaft 10. Für die Überwachung der Endlagenstellung der Kolben 16,18 des Kolbenspeichers 12 ist dieser gehäuseendseitig mit Endlagenschaltern 50 versehen, die ein elektrisches Signal abgeben, sobald die Kolben 16 oder 18 in ihrer jeweiligen möglichen Endverfahrstellung angelangt sind. Die elektrische Signalweiterleitung ist in der Prinzipdarstellung nach der Figur über die teilweise dargestellten elektrischen Leitungen aufgezeigt. Für die Überwachung der Arbeitsstellung der Arbeitsgerätschaft 10 dient ein Wegmeßsystem 52 sowie ein Winkelmeßgeber 54 und eine Druckerfassungseinrichtung 56, die einen Druckschalter aufweist, der in den Fluidkreis 34 zwischen Ausgangsseite des Schaltventils 40 und Eingangsseite der Arbeitsgerätschaft 10 in einem Nebenzweig angeordnet ist. Die Druckschalter zeigen dabei die Bewegungsrichtung (Auf/Ab) des Speichers an. Das Wegmeßsystem 52, der Winkelmeßgeber 54 sowie die Druckerfassungseinrichtung 56 lassen sich kombiniert einsetzen, wie in der Schaltdarstellung wiedergegeben, oder in Abhängigkeit von den Anforderungen an die Steuerung und deren Komfort nur einzeln verwenden. Letztendlich geben sie jedoch allesamt eine Aussage über den Bewegungs- und Arbeitszustand für die Arbeitsgerätschaft 10.

[0023] Der Fluidraum 24 ist durch den Kolben 16 in zwei Fluidteilräume 24a,b unterteilt; ebenso gilt dies für den Gasraum 26, der durch den anderen Kolben 28 in zwei Gasteilräume 26a,b unterteilt ist. Dabei ist der eine Gasteilraum 26a gleich dem Vorspannraum 28 mit vorgegebenem Gasinnendruck. An den Gasteilraum 26a bzw. an den Vorspannraum 28 ist über eine Ventileinrichtung 58 eine Gasversorgungseinrichtung 60, insbesondere mit Stickstoff gefüllt, anschließbar. Der andere Gasteilraum 26b ist entweder vakuumisiert oder, wie dargestellt, über eine Anschlußeinrichtung 62 verbindbar und weist derart Umgebungsluft auf. Bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, den Gasteilraum 26b mit dem Tank 46 zu verbinden. Sofern der Tank 46 dann einen erhöhten Arbeitsdruck aufweist, läßt sich der dahingehende Vorspanndruck an den Gasteilraum 26b weitergeben. Zur Schaltung nach der Figur ist weiter zu sagen, daß die Arbeitsgerätschaft 10 zwei Hydraulik-Arbeitszylinder 64 aufweist, die für dahingehende Arbeitsmaschinen üblich sind. Die beiden Arbeitszylinder 64 sind sowohl auf der Stangenseite 66 als auch auf der Kolbenseite 68 über entsprechende Fluidleitungen fluidführend miteinander verbunden.

[0024] Die Stangenseite 66 wiederum ist fluidführend an das Maschinensteuerteil 42 angeschlossen und die Kolbenseite 68 ist fluidführend in Verbindung mit der Steuerungseinrichtung 36 mit Schaltventil 40. Ferner ist die Steuerungseinrichtung 36 fluidführend an den Kolbenspeicher 12 und an das Maschinensteuerteil 42 angeschlossen, insbesondere über das Schaltventil 40 an die beiden Fluidteilräume 24a, 24b. Gemäß der Schaltdarstellung ist'das Schaltventil 40 im unbetätigten Zustand gezeigt, wobei die Fluidführung von Maschinensteuerteil 42 zum Kolbenspeicher 12 gesperrt ist, jedoch zur Kolbenseite 68 der Arbeitsgerätschaft 10 hergestellt. In der betätigten Schaltstellung ist dann eine Fluidführung gegeben von Maschinensteuerteil 42 zum Kolbenspeicher 12, insbesondere zum Fluidteilraum 24a, und des weiteren ist die Kolbenseite 68 der Arbeitsgerätschaft 10 in fluidführender Verbindung mit dem Fluidteilraum 24b des Kolbenspeichers. An der fluidführenden Verbindung zwischen Maschinensteuerteil 42 und Stangenseite 66 der beiden Arbeitszylinder 64 hingegen ändert sich nichts.

[0025] Des besseren Verständnisses wegen wird nun die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand ihrer Funktion näher erläutert.
Ist das Schaltventil 40 gemäß der gezeigten Schaltdarstellung unbetätigt in seinem Ausgangszustand, versorgt das Maschinensteuerteil 42 über die Fluidversorgung 32 die Kolbenseite 68 der beiden Arbeitszylinder 64 und die Arbeitsgerätschaft 10 mit ihrem Ausleger fährt aus, wird also in Blickrichtung auf die Schaltdarstellung gesehen nach oben bewegt. Das verdrängte Fluid aus den stangenseitigen Fluidräumen der beiden Arbeitszylinder 64 wird dann unter Umgehung des Schaltventils 40 direkt zum Maschinensteuerteil 42 zurückgeführt und von dort in den Tank 46. Findet nun schwerkraftunterstützt eine Abwärtsbewegung des Auslegers und mithin der Arbeitsgerätschaft 10 statt, wird dies von der Überwachungseinrichtung 38 mit ihren Einzelsensoren erfaßt und der Kolbenspeicher 12 als Energieeinspar- und -rückgewinnungsvorrichtung in den Fluidkreis 34 zugeschaltet. Bei der dahingehenden Abwärtsbewegung wird im energetisch sinnvollen Bereich das Schaltventil 40 über die Steuerungseinrichtung 36 zugeschaltet und nimmt in Blickrichtung auf die Schaltdarstellung gesehen ihre rechte Schaltstellung mit überkreuzten Fluidwegen ein. Das kolbenseitig ausgeschobene Fluid aus den Arbeitszylindern 64 wird dann über die Kreuzfluidführung des Schaltventils 40 in den Fluidteilraum 24b weitergeleitet und unter der Einwirkung des Fluiddruckes verschiebt sich die Kolbenanordnung 16,18 in Blickrichtung auf die Figur gesehen nach links und erhöht den Vorspanndruck im Vorspannraum 28 bzw. im Gasteilraum 26a bei gleichzeitiger Volumenvergrößerung des Gasteilraumes 26b.

[0026] Die bei der Bewegung des Kolbens 16 von rechts nach links verdrängte Fluidmenge im Fluidteilraum 24a wird über die zugeordnete Fluidleitung und das Schaltventil 40 in Richtung des Maschinensteuerteils 42 und zum Tank 46 hin verdrängt. Erreicht der Kolben 18 seinen ihm zugeordneten Endlagenschalter 50, läßt sich die dahingehende Aufnahmearbeit des Kolbenspeichers 12 auch abschalten. Soll der Ausleger 10 nun wieder für einen Arbeitsvorgang angehoben werden, läßt sich bei betätigtem Schaltventil 40 über das Maschinensteuerteil 42 die Fluidmenge der Fluidversorgung 32 in den Teilraum 24a bringen und das vorgespannte Gasvolumen im Vorspannraum 28 bzw. Gasteilraum 26a entspannt sich mit der Folge, daß die derart vorher eingebrachte Energie nunmehr bei der Rückstellbewegung des Kolbens 16 von links nach rechts abgerufen wird und die aus dem Fluidteilraum 24b ausgeschobene Fluidmenge gelangt wiederum über das Schaltventil 40 in gekreuzter Schaltstellung zum Kolbenraum der Auslegezylinder 64 und unterstützt derart den Anhebevorgang der Arbeitsgerätschaft 10. Das auf der Stangenseite 66 hierbei ausgeschobene Fluid gelangt wiederum über die zugeordnete Fluidleitung und über das Maschinensteuerteil 42 in den Tank 46. Die dahingehende Ausschiebe-Verfahrbewegung der Kolbenanordnung 16,18 läßt sich beispielsweise über den zugeordneten Endschalter 50 zum Kolben 16 und unter Einschalten der Steuerungseinrichtung 36 dann abschalten.

[0027] Die vorstehend bezeichnete Ausführungsform läßt sich auch dahingehend modifizieren, daß anstelle von zwei Arbeitszylindern 64 nur ein Arbeitszylinder eingesetzt wird oder gegebenenfalls mehr als zwei. Die vorstehend bezeichnete Vorrichtung hat sich auch als energetisch günstig erwiesen, sofern der Ausleger eine statische Lage einnimmt oder im endseitigen Verfahrbereich betrieben wird.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Energieeinsparung bei hydraulisch betätigbaren Arbeitsgerätschaften (10) mit einem Kolbenspeicher (12), mit einem Gehäuse (14), in dem mindestens zwei längsverfahrbare Kolben (16,18) angeordnet sind, die jeweils mit einem benachbart gegenüberliegenden Kolben (18,16) über ein Kopplungsteil (20) miteinander verbunden sind, das längsverfahrbar in einer Trennwand (22) des Gehäuses (14) geführt ist, die mit den beiden benachbart gegenüberliegenden Kolben (16,18) Räume (24,26) begrenzt, wobei mindestens einer der Kolben (18) einen Vorspannraum (28) mit einem vorgebbaren Gasinnendruck zumindest teilweise begrenzt, und mit einer Fluidsteuerung (30), die an eine Fluidversorgung (32) angeschlossen ist und mittels der die Arbeitsgerätschaft (10) über einen Fluidkreis (34) für einen Arbeitsvorgang ansteuerbar ist, wobei die Fluidsteuerung (30) eine Steuerungseinrichtung (36) aufweist, mittels der der Kolbenspeicher (12) in den Fluidkreis (34) der Arbeitsgerätschaft (10) zu- oder abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung (36) für die dahingehenden Schaltvorgänge eine Überwachungseinrichtung (38) aufweist, die zumindest Systemzustände der Arbeitsgerätschaft (10) und des Kolbenspeichers (12) erfaßt und daß die Überwachungseinrichtung (38) hierfür die Endlagenstellung der Kolben (16,18) des Kolbenspeichers (12) überwacht sowie die Arbeitsstellung der Arbeitsgerätschaft (10).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung (36) ein ansteuerbares Schaltventil (40) aufweist, das in dem Fluidkreis (34) zwischen Kolbenspeicher (12) und einem Maschinensteuerteil (42) als Teil der Fluidsteuerung (30) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Überwachung der Endlagenstellung der Kolben (16,18) des Kolbenspeichers (12) dieser mit Endlagenschaltern (50) versehen ist und daß für die Überwachung der Arbeitsstellung der Arbeitsgerätschaft (10) ein Wegmeßsystem (52) und/oder ein Winkelmeßgeber (54) und/oder eine Druckerfassungseinrichtung (56) im Fluidkreis (34) dient.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (22) des Kolbenspeichers (12) einen Fluidraum (24) von einem Gasraum (26) trennt, daß im Fluidraum (24) ein Kolben (16) diesen in zwei Fluidteilräume (24a,b) unterteilt und daß im Gasraum (26) der andere Kolben (28) diesen in zwei Gasteilräume (26a,b) unterteilt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Gasteilraum (26a) an eine Gasversorgungseinrichtung (60) anschließbar ist und daß der andere Gasteilraum (26b) vakuumisiert oder Umgebungsluft aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasteilraum (26b) mit der Umgebungsluft über eine Anschlußeinrichtung (62) verbindbar ist oder an dem Tank (46) der Fluidversorgung (32) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsgerätschaft (10) zwei Arbeitszylinder (64) aufweist, die sowohl kolben- als auch stangenseitig fluidführend miteinander verbunden sind und daß die Stangenseite (66) fluidführend an dem Maschinensteuerteil (42) und die Kolbenseite (68) fluidführend an die Steuerungseinrichtung (36) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung (36) des weiteren fluidführend an den Kolbenspeicher (12) und an das Maschinensteuerteil (42) angeschlossen ist, insbesondere an die beiden Fluidteilräume (24a,24b).

9. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (40) in unbetätigtem Zustand die Fluidführung von Maschinensteuerteil (42) zu Kolbenspeicher (12) sperrt und zur Kolbenseite (68) der Arbeitsgerätschaft (10) herstellt sowie im betätigten Zustand die Fluidführung von Maschinensteuerteil (42) zum Kolbenspeicher (12) und von diesem zur Kolbenseite (68) der Arbeitsgerätschaft (10) herstellt.

Claims

1. An energy saving device for hydraulically operated implements (10) with a piston accumulator (12) with a housing (14) in which at least two longitudinally movable pistons (16, 18) are arranged, each of them being connected together to an adjacent opposite piston (18, 16) via a coupling part (20) which is longitudinally movable in a partitioning wall (22) of the housing (14) which, together with the two adjacent opposite pistons (16, 18), delimits the chambers (24, 26), whereby at least one of the pistons (18) delimits a preloading chamber (28) at a specified inside gas pressure at least partly, and with a hydraulic control unit (30) which is connected to a hydraulic supply unit (32) and can be controlled by means of the implement (10) via a hydraulic circuit (34) to perform an operation, whereby the hydraulic control unit (30) has a control device (36) by means of which the piston accumulator (12) can be connected to or cut off from the hydraulic circuit (34) of the implement (10), characterised in that the control device (36) has a monitoring device (38) for the respective switching operations, which covers at least the system states of the implement (10) and of the piston accumulator (12), and that the monitoring device (38) monitors for this purpose the limit position of the pistons (16, 18) of the piston accumulator (12) and the operating position of the implement (10).

2. A device according to Claim 1, characterised in that the control device (36) has a biasable control valve (40) which is arranged in the hydraulic circuit (34) between the piston accumulator (12) and a machine control part (42) as part of the hydraulic control unit (30).

3. A device according to Claim 1 or 2, characterised in that to monitor the limit position of the pistons (16, 18) of the piston accumulator (12), the latter has limit switches (50) and that a displacement measurement system (52) and/or an angle measuring pick-up (54) and/or a pressure detecting device (56) within the hydraulic circuit (34) serves the purpose of monitoring the operating position of the implement (10).

4. A device according to one of the Claims 1 to 3, characterised in that the partitioning wall (22) of the piston accumulator (12) separates a hydraulic chamber (24) from a gas chamber (26), that a piston (16) in the hydraulic chamber (24) divides it into two hydraulic part chambers (24a, b) and that the other piston (28) in the gas chamber (26) divides it into two gas part chambers (26a, b).

5. A device according to Claim 4, characterised in that one gas part chamber (26a) can be connected to a gas supply device (60) and that the other gas part chamber (26b) is vacuated or contains ambient air.

6. A device according to Claim 5, characterised in that the gas part chamber (26b) is connectable to ambient air via a connecting device (62) or is connected to the tank (46) of the hydraulic supply unit (32).

7. A device according to Claim 5, characterised in that the implement (10) has two operating cylinders (64) which are connected together hydraulically at the piston end as well as the piston rod end and that the piston rod end (66) is hydraulically, connected to the machine control part (42) and the piston end (68) is hydraulically connected to the control device (36).

8. A device according to Claim 7, characterised in that the control device (36) is further connected hydraulically to the piston accumulator (12) and to the machine control part (42), especially to the two hydraulic part chambers (24a, 24b).

9. A device according to Claims 2 and 8, characterised in that the control valve (40) in its unoperated state blocks the hydraulic flow from the machine control part (42) to the piston accumulator (12) and restores it to the piston end (68) of the implement (10) and in its operated state restores the hydraulic flow from the machine control part (42) to the piston accumulator (12) and from it to the piston end (68) of the implement (10).

Revendications

1. Dispositif pour l'économie d'énergie dans des outillages à commande hydraulique (10) avec un accumulateur à pistons (12), avec un carter (14); dans lequel sont disposés au moins deux pistons (16, 18) déplaçables longitudinalement qui sont raccordés l'un à l'autre respectivement avec un piston opposé de manière adjacente (18, 16) par l'intermédiaire d'un élément d'accouplement (20) qui est guidé de manière à se déplacer longitudinalement dans une paroi de séparation (22) du carter (14) qui limite des compartiments avec les deux pistons opposés de manière adjacente (18, 16), moyennant quoi au moins l'un des pistons (18) limite au moins partiellement un compartiment de précontrainte (28) avec une pression intérieure de gaz prédéfinissable et avec une commande de fluide (30) qui est raccordée à une alimentation de fluide (32) et par l'intermédiaire de laquelle les outillages (10) peuvent être commandés par un circuit de fluide (34) pour une opération, moyennant quoi la commande de fluide (30) comporte un dispositif de commande (36) à l'aide duquel l'accumulateur à pistons (12) peut être mis en service ou hors service dans le circuit de fluide (34) des outillages (10), caractérisé en ce que le dispositif de commande (36) comporte un dispositif de surveillance (38) pour les opérations de commutation qui détecte au moins les états du système des outillages (10) et de l'accumulateur à pistons (12) et en ce que le dispositif de surveillance (38) surveille pour cela la position de fin de course des pistons (16, 18) de l'accumulateur à pistons (12) ainsi que la position de travail des outillages (10).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande (36) comporte une soupape de commande amorçable (40) qui est agencée dans le circuit de fluide (34) entre l'accumulateur à pistons (12) et un élément de commande de machine (42) comme élément de la commande de fluide (30).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour la surveillance de la position de fin de course des pistons (16, 18) de l'accumulateur à pistons (12), celui-ci est muni de commutateurs de fin de course (50) et en ce que, pour la surveillance de la position de travail des outillages (10), un système de mesure de position (52) et/ou un système de mesure d'angle (54) et/ou un dispositif de détection de pression est prévu dans le circuit de fluide (34).

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi de séparation (22) de l'accumulateur à pistons (12) sépare un compartiment de fluide (24) d'un compartiment de gaz (26), en ce que, dans le compartiment de fluide (24), un piston (16) divise celui-ci en deux compartiments de fluide partiels (24a,b) et en ce que, dans le compartiment de gaz (26), l'autre piston (18) divise celui-ci en deux compartiments de gaz partiels (26a,b).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'un des compartiments de gaz partiels (26a) est raccordable à un dispositif d'alimentation de gaz (60) et en ce que l'autre compartiment de gaz partiel (26b) est mis sous vide ou comporte de l'air ambiant.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le compartiment de gaz partiel (26b) est raccordable à l'air ambiant par un dispositif de raccordement (62) ou est raccordé au réservoir (46) de l'alimentation de fluide (32).

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les outillages (10) comportent deux vérins hydrauliques (64) qui sont raccordés l'un à l'autre de manière à guider le fluide aussi bien au côté du piston que du côté de la tige et en ce que le côté de la tige (66) est raccordé à l'élément de commande de machine (42) de manière à guider le fluide et le côté du piston (68) est raccordé au dispositif de commande (36) de manière à guider le fluide.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de commande (36) est, en outre, raccordé, de manière à guider le fluide, à l'accumulateur à pistons (12) et à l'élément de commande de machine (42), en particulier aux deux compartiments de fluide partiels (24a,24b).

9. Dispositif selon la revendication 2 et le revendication 8, caractérisé en ce que la soupape de commande (40), à l'état non actionné, verrouille le guidage du fluide entre l'élément de commande de machine (42) et l'accumulateur à pistons (12) et établit le guidage du fluide du côté du piston (68) des outillages (10) et, à l'état actionné, établit le guidage du fluide entre l'élément de commande de machine (42) et l'accumulateur à pistons (12) et, à partir de celui-ci, vers le côté du piston (68) des outillages (10).

Zeichnung