Technik

Nachrüstbare Hydrauliksteuerung für Wechselwerkzeuge

Viele Arbeitsmaschinen in der Baustoffbranche sind mit einer leistungsfähigen Hydraulikanlage ausgestattet. Das verbessert die Einsatzfähigkeit, da sich unterschiedliche Werkzeuge anbauen lassen. Allerdings unterscheiden sich die Betriebsdaten vieler Werkzeuge bei Druck und dem nötigen Volumenstrom oft drastisch, die serienmäßige Hydrauliksteuerung des Werkzeugträgers aber bietet meist nur begrenzte Steuerungsmöglichkeiten. So kann ein Werkzeug überlastet oder nur mit unzureichender Leistung betrieben werden. Eine leicht nachrüstbare Steuerung schafft Abhilfe. Sie erlaubt, unterschiedliche Werkzeuge mit den jeweils optimalen Werten für Druck und Volumenstrom einzuprogrammieren. Der Fahrer wählt per Knopfdruck das seinem Werkzeug entsprechende Programm aus. Er kann so das volle Potential nutzen und Überlastungen werden sicher vermieden.

Wechselwerkzeuge an mobilen hydraulischen Maschinen garantieren eine möglichst breite Einsatzpalette für das Grundgerät. Über Schnellwechselkupplungen lassen sich die Vorsätze schnell anschließen. Ein Schwachpunkt lag bisher in den unterschiedlichen Anforderungen, die die Werkzeuge an die Hydraulik stellen. Die serienmäßige Bord-Hydrauliksteuerung ist oft auf wenige Einstellmöglichkeiten beschränkt. Der Spezialist rund um die mobile Maschinenhydraulik, Wessel aus Wilhelmshaven, schafft nun Abhilfe. Mit seiner neuen Hydrauliksteuerung ToolControl plus können bis zu 16 Werkzeuge exakt nach Herstellerangaben an der Hydraulik betrieben werden. An einem Kettenbagger soll die Nachrüstmöglichkeit veranschaulicht werden.

Steuerung - Diagramm
Die neue Steuerung ToolControl plus kann bis zu 16 unterschiedliche hydraulische Anbauwerkzeuge steuern.

Bagger von Komatsu

Schnellwechsler mit Hydraulikkupplungen sind die Schnittstelle. Damit kann man zügig Werkzeuge wechseln. Allerdings lassen sich die Einstellungen der Hydraulik so noch nicht vornehmen. Bei einem Bagger beispielsweise werden häufig Hämmer, Verdichter, Rammen oder Fräsen abwechselnd betrieben. Jedes Vorsatzgerät hat einen spezifischen Betriebsbereich, sprich Druck und Volumenstrom müssen zwingend in einem exakt spezifizierten Bereich liegen. Kuhn, der Spezialist für Komatsu Baumaschinen, wollte daher für seine in Europa vertriebenen Bagger eine dem hiesigen Markt entsprechende Universallösung. Zusammen mit den Wilhelmshavener Spezialisten wurde ein Kettenbagger mit der neuen Steuerung ausgerüstet.

In der Grundausführung bot die Hydraulik des Baggers noch nicht die notwendigen Einstellmöglichkeiten. Zwei Druckbereiche ließen sich vorwählen und eine manuelle Verstellung des Volumenstromes war vorhanden. Nach Analyse der bestehenden Anlage wurde ein spezifisches Konzept erstellt, alle Komponenten zusammengestellt, fehlende eingebaut sowie die Steuerung programmiert und die Werkzeuge eingemessen. Die Kennlinien für Volumenstrom und Druck wurden aufgenommen. Nun ist per Knopfdruck der optimale Betrieb für die in diesem Fall acht Wechselwerkzeuge sichergestellt.

Beispiel einer Werkzeugliste mit Vorgaben für die Betriebsdaten.
Beispiel einer Werkzeugliste mit Vorgaben für die Betriebsdaten.

Serienmäßige Druckbegrenzung

Nach der ersten Ausführung des Systems lassen sich nun alle vergleichbaren Bagger aufrüsten. Das serienmäßig im Bagger verbaute schaltende Sekundärdruckbegrenzungsventil konnte beibehalten und per Vorsteuerventil zur proportionalen Steuerung weiter verwendet werden. Die Einbindung der Steuerung in die elektrischen Systeme des Baggers geschieht per vorkonfektioniertem Kabelbaum. Dabei verwendet das System weitgehend die serienmäßige Ausrüstung wie Fußpedal oder Joystick. Die Bedienelemente lassen sich wahlweise verwenden. Die ToolControl plus steuert dann mit ihren Ausgängen die vorhandenen oder im Einzelfall nachgerüsteten Ventile des Hydrauliksystems. Für die Installation unterstützen die Experten aus Norddeutschland den Nachrüster vor Ort.

Bei den Baggern wird die Steuerung des Sekundärdruckes in der Arbeitsleitung statt wie bisher in zwei Schaltstufen in einem weiten Bereich von 100 bis 320 bar variabel gesteuert.

Der Volumenstrom wird über Wechselventile entweder per Fußpedal, Taster oder Proportionalgeber vorgegeben. Die Steuerung sorgt dabei dafür, dass immer ein bestimmter Volumenstrom geliefert oder dieser auf einen vorgegebenen maximalen Wert begrenzt wird. Eine Freischaltung des Rücklaufs, bei dem der Volumenstrom direkt an der Hauptsteuerung vorbei in den Tank gelangt, schaltet die Steuerung über das serienmäßige Vorsteuerventil. Nach der Installation der Steuerung wurden für acht Werkzeuge die Betriebsparameter programmiert. Der Fahrer kann nun durch einfachen Knopfdruck die jeweils optimalen Werte für das gewählte Werkzeug abrufen. In diesem Fall liegen die baggerbedingten Werte für einen Hammer, vier unterschiedliche Verdichter, eine Fräse, eine Ramme und einen Sortiergreifer zwischen 70 und 200 Liter pro Minute und 140 bis 320 bar.

Die frei programmierbare ToolControl plus ist für alle Hydraulik- und Steuerungssysteme mit Bordspannung 12 oder 24 V geeignet. Je nach Aufgabenstellung wird sie mit Ventilen als separates System aufgebaut oder in die bestehende Vorsteuerung der Maschine integriert. Mit vier beliebig konfigurierbaren Ein- und sechs Ausgängen lassen sich bis zu 16 Werkzeuge individuell ansteuern. Die Abmessungen des Steuerungsgehäuses mit robuster, leicht zu reinigender Folientastatur betragen 130 x 135 x 50 mm. Ein Schnellverschluss an der Rückseite erlaubt einen schnellen Ausbau etwa für nachträgliche Werkzeugprogrammierung.

Die Bedienung des Baggers ist nun schnell und sicher: Die Steuerung schaltet sich mit der Zündung automatisch ein. Ein Selbsttest startet und wird per Tonsignal bestätigt. Danach kann mit dem letztgewählten Werkzeug sofort gearbeitet werden. Wünscht der Maschinist ein anderes Werkzeug, wählt er es per Pfeiltasten aus und bestätigt mit ENTER. Ab dann ist das neue Werkzeug einsatzbereit.

Diagramm der vorwählbaren Druckbegrenzung.
Diagramm der vorwählbaren Druckbegrenzung.
Diagramm der Volumenstromvorgabe.
Diagramm der Volumenstromvorgabe.
 
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