Zwei Konzepte für Hebe- und Senkfunktionen in Staplern

Eine wichtige Kernaufgabe der Hydraulik ist das Heben und Senken von Lasten. Nicht nur bei Gabelstaplern, sondern auch bei Hubarbeitsbühnen, Kranen, Aufzügen, Winden und so weiter. Konzentrieren wir uns auf den Gabelstapler. Bei modernen Konzepten auf kleinen und mittleren Flurförderzeugen wird die Hebegeschwindigkeit in der Regel direkt über die Pumpendrehzahl gesteuert. Hiermit wird eine weitgehende Lastunabhängigkeit erreicht.

Für das Senken der Last ist die Lastunabhängigkeit noch wichtiger als für das Heben. Der Hersteller des Gabelstaplers muss sicherstellen, dass eine maximale Geschwindigkeit unter keinen Umständen (also auch nicht bei maximaler Zuladung) überschritten wird. Auf der anderen Seite will man auch bei leerer Gabel möglichst diese Grenzgeschwindigkeit erreichen, um eine hohe Produktivität des Gerätes sicherzustellen. Eine weitere Anforderung ist eine gute Auflösung im Bereich kleiner Geschwindigkeiten. Diese ist erforderlich, um Lasten feinfühlig abzusetzen und zielgenau aufzunehmen.

Für diese Zwecke gibt es verschiedene Konzepte. Das erste basiert auf proportionalen Stromregelventilen. Dabei kommt ein 2/2-Wege-Sitzventil zum Einsatz, welches ausschließlich die Aufgabe hat, die Last leckagefrei zu halten. Das eigentliche Absenken der Last erfolgt über ein per Elektromagnet proportional verstelltes Drossel- oder zwei-Wege-Stromregelventil.

Bei kleineren Staplern mit Senkgeschwindigkeiten von 25 Liter pro Minute sind die Drosselventile und die Stromregelventile in Größen M22 die richtige Wahl. Im Gegensatz zu den reinen Drosselventilen haben die Stromregelventile eine integrierte Druckwaage. Diese bewirkt eine konstante Durchflussmenge (Senkgeschwindigkeit) und dies unabhängig von der Last.

Bei größeren Staplern werden M33-Ventile mit bis zu 80 Litern pro Minute eingesetzt. Gerade bei Schubmaststaplern mit mehreren Zylindern ist die Abstimmung der Ventile zum System sehr wichtig. Eine große Last soll in einigen Metern Höhe praktisch im freien Fall optimal kontrolliert werden können.

Wenn das Proportionalventil die Lastwechsel nicht kontrollieren kann, dann kommt es zu einem ungewollten Schwingen während der Senkbewegung. Die Hersteller sprechen vom sogenannten Bouncing-Effekt. Je nach Anzahl und Größe der Zylinder, der Schlauchlänge und der restlichen hydraulischen Elemente sind die Proportionalventile anzupassen. Ist beim ersten Fahrzeugtyp beispielsweise ein Proportionaldrosselventil DNPPM33 von Wandfluh gut geeignet, so ist es beim anderen Stapler das Stromregelventil QNPPM33 mit zusätzlich internen Dämpfsystemen.

Ein anderes Konzept basiert auf einem All-in-One-Ansatz, was im Detail bedeutet:

• Sitzdicht: im stromlosen Zustand schließt das Ventil leckagefrei ab.
• Proportional: Proportional zum Steuerstrom wird das Ventil feinfühlig geöffnet und somit die Ölmenge geregelt.
• Lastkompensiert: Unabhängig von der Last ist die Geschwindigkeit des Zylinders konstant.

Je nach Staplergröße stehen verschiedene All-in-One-Ventile zur Verfügung. Zwei Beispiele: Das kleinere Ventil (QSPPU10) mit einer UNF10-Senkung kann Ölmengen von rund 35 Liter pro Minute kontrollieren, während das größere Ventil (QSPPM33) mehr als 100 Liter pro Minute feinfühlig beherrscht.

Da solche Ventile drei Funktionen in einem Ventil vereinen, müssen keine zusätzlichen Ventile montiert werden. Das zusätzliche Lasthalteventil wie auch das Geschwindigkeitsbegrenzungsventil entfallen. Das wirkt sich positiv auf die Kosten aus, aber auch auf die Funktion. Weniger Elemente im System, bewirken eine bessere Bewegungskontrolle und weniger „Bouncing“. Zudem ist mit einer flexiblen elektrischen Ventilansteuerung eine weitere Optimierungsmöglichkeit gegeben.

Die elektrische Ansteuerung erfolgt über eine marktübliche Proportionalelektronik mit PWM-Stromregelung. Die Stromregelung stellt dabei sicher, dass das Ventil unabhängig von der Temperatur immer gleich funktioniert.

Bedingt durch die verschiedensten hydraulischen Systeme der Hebe- und Senkfunktionen sind die unterschiedlichsten Ventile wählbar, von einfachen Drosselventilen über gedämpfte Stromregelventile bis hin zu lastkompensierten, sitzdichten Stromregelventilen. Die Variationsbreite in der spezialisierten Proportionaltechnik kann die richtige Wahl des Proportional-Hydraulikventils gewährleisten, damit ein feinfühliges Heben und Senken in allen Betriebsarten erzielt wird. do