DE10007778A1 - Schnellkupplung für Baggerwerkzeuge - Google Patents
Schnellkupplung für BaggerwerkzeugeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schnellkupplung zum Ankuppeln eines Werkzeugs und einen Baggerausleger, mit zumindest einem Paar Verriegelungsbolzen, die fluchtend zueinander verschieblich geführt und von einem Antrieb aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, und in ihrer ausgefahrenen Verriegelungsstellung in fluchtende Verriegelungsbohrungen im Werkzeug eingreifen. Erfindungsgemäß sind Vorzentriermittel zur Vorzentrierung der eingefahrenen Verriegelungsbolzen mit den Verriegelungsbohrungen vorgesehen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnellkupplung zum Ankuppeln eines
Werkzeugs an einen Baggerausleger und dergleichen, insbesondere an einen Löf
felstiel und eine zugehörige Verbindungslasche, mit zumindest einem Paar Verrie
gelungsbolzen, die fluchtend zueinander verschieblich geführt und von einem An
trieb aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind und in ihrer -ausgefah
renen Verriegelungsstellung in fluchtende Verriegelungsbohrungen im Werkzeug
eingreifen.
Bagger werden für unterschiedliche Arbeiten eingesetzt, wobei das Bedürfnis be
steht, die an den Ausleger angelenkten Werkzeuge, die aus Grabgefäßen, Greifern,
Hydraulikhämmern, Abbruchstielen und dergleichen bestehen können, zur Ausfüh
rung unterschiedlicher Arbeiten schnell auswechseln zu können. Unter dem Begriff
Werkzeug sind in diesem Zusammenhang auch Werkzeugadapter, Löffelschwen
klager und dergleichen zu verstehen.
Zum Ankuppeln von Werkzeugen an Baggerausleger sind bereits verschiedene
Schnellkupplungen vorgeschlagen worden. So zeigt beispielsweise die DE-PS 25
11 819 eine Schnellkupplung, bei der das Werkzeug durch Paare von Verriege
lungsbolzen einerseits an das Ende des Löffelstiels und andererseits zur Ver
schwenkung an einer Verbindungslasche angelenkt wird, wobei letztere über einen
an dem Löffelstiel gelagerten Schwenkhebel durch einen Hydraulikzylinder zur Ver
schwenkung des Werkzeugs verfahrbar ist und die Verriegelungsbolzen die
Schwenkachsen für das Arbeitswerkzeug bilden. Zum Ein- und Ausfahren der Ver
riegelungsbolzen ist ein relativ komplizierter Kniehebelmechanismus mit einem
daran angelenkten Hydraulikzylinder vorgesehen, wodurch die Schnellkupplung
insgesamt verhältnismäßig aufwendig wird.
Ferner ist aus der DE-U-93 15 868 eine Schnellkupplung bekannt, die in einen
Werkzeugadapter integriert ist, um das entsprechende Werkzeug an den Werkzeu
gadapter anzukuppeln. Ein solcher Werkzeugadapter wirkt sich jedoch nachteilig
auf die maximale Nutzlast und die entstehenden Kosten aus, darüber hinaus sind
Veränderungen bei der Geometrie der Anlenkung des Werkzeugs nur bedingt mög
lich.
Die bekannten Schnellkupplungen sind hinsichtlich ihrer Handhabbarkeit verbesse
rungsbedürftig. Insbesondere ist das Ankuppeln des Werkzeugs mühsam, zumeist
muß von Hand nachgeholfen werden, um die Verriegelungsbolzen in ihre jeweilige
Verriegelungsstellung in die Verriegelungsbohrungen ausfahren zu können. Hier
durch begibt sich jedoch die entsprechende Person in den Gefahrenbereich des
Baggers.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Schnellkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Nachteile
bekannter Schnellkupplungen vermeidet. Insbesondere soll die Schnellkupplung
hinsichtlich ihrer Handhabbarkeit verbessert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Schnellkupplung der eingangs ge
nannten Art dadurch gelöst, daß Vorzentriermittel zur Vorzentrierung der eingefah
renen Verriegelungsbolzen mit den Verriegelungsbohrungen vorgesehen sind.
Es ist also eine automatische Ausrichtung der Verriegelungsbolzen zu den Verrie
gelungsbohrungen am Werkzeug zumindest soweit vorgesehen, daß ein Ausfahren
der Verriegelungsbolzen in ihre Verriegelungsstellung möglich ist. Die Vorzentrie
rung wird bei noch ganz zurückgezogenen Verriegelungsbolzen bewirkt, bevor die
se in der vorzentrierten Stellung ausgefahren werden. Ein vollständiges Zentrieren
kann beim Ausfahren der Verriegelungsbolzen bewirkt werden, beispielsweise
durch eine entsprechende Konizität der Verriegelungsbolzen oder trichterförmige
Einfuhrschrägen an den Verriegelungsbohrungen. Aufgrund der vorzentrierenden
Selbstausrichtung der Schnellkupplung durch eine Bewegung des Baggerauslegers
relativ zu dem anzukuppelnden Werkzeug ist kein Ausrichten von Hand erforder
lich. Hierdurch wird die Sicherheit wesentlich erhöht, da ein Hantieren im Arbeitsbe
reich des Baggers nicht erforderlich ist.
In Weiterbildung der Erfindung bilden die Vorzentriermittel einen Anschlag, gegen
den der Baggerausleger bei seiner Bewegung relativ zu dem Werkzeug beim An
kuppeln fahren kann. Sobald der Kupplungsabschnitt, in dem die Verriegelungsbol
zen aufgenommen sind, an den Anschlag angefahren ist, ist er in der Kupplungs
stellung, d. h. die Verriegelungsbolzen fluchten mit den Verriegelungsbohrungen.
Der Anschlag ist quer zur Bewegungsrichtung der Verriegelungsbolzen wirksam.
Beim Ankuppeln erfolgt die Bewegung des Baggerauslegers relativ zu dem Werk
zeug senkrecht zu der Ausfahrrichtung der Verriegelungsbolzen, so daß deren rich
tige, mit den Verriegelungsbohrungen fluchtende Stellung gefunden wird.
Insbesondere ist für den Kupplungsabschnitt, in dem die Verriegelungsbolzen an
geordnet sind, eine Führung zu den Verriegelungsbohrungen hin vorgesehen, wo
bei die Führung in vorteilhafter Weise zu den Verriegelungsbolzen hin senkenför
mig ausgebildet ist und für den Kupplungsabschnitt mit den Verriegelungsbolzen in
der genannten Kupplungsstellung einen Anschlag bildet. Beim Entlangfahren auf
der Führung durch eine Bewegung des Baggerauslegers relativ zu dem Werkzeug
ergibt sich in der Senke der Führung eine stabile Stellung, die der Kupplungsstel
lung entspricht, in der die Verriegelungsbolzen mit den Verriegelungsbohrungen
fluchten. Hierdurch kann in besonders einfacher Weise der Ausleger, insbesondere
das Ende des entsprechenden Löffelstiels bzw. der zugehörigen Verbindungsla
sche, auf die Führung gesetzt werden, wobei der Kupplungsabschnitt mit den Ver
riegelungsbolzen durch ein Hin- und Herfahren auf der Führung automatisch die
richtige Kupplungsstellung findet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Vorzentriermittel als
stegförmige Führungsvorsprünge, insbesondere Führungsleisten, ausgebildet, die
paarweise in einer Werkzeugaufnahme angeordnet sind, in die der die Verriege
lungsbolzen umgebende Kupplungsabschnitt beim Ankuppeln eintaucht. Die Füh
rungsvorsprünge springen vorzugsweise in Bewegungsrichtung der Verriegelungs
bolzen von der die Verriegelungsbohrungen umgebenden Fläche des Werkzeugs
vor. Um eine möglichst exakte Vorzentrierung zu erreichen, ist vorzugsweise jeder
der Verriegelungsbohrungen ein solcher Führungsvorsprung zugeordnet. Die Füh
rungsvorsprünge sind insbesondere um die Verriegelungsbohrungen herum sen
kenförmig ausgeprägt, so daß beim Niederdrücken des Kupplungsabschnitts mit
den Verriegelungsbolzen auf die Führungsvorsprünge dieser in die richtige Kupp
lungsstellung gleitet. Vorzugsweise erstrecken sich die Führungsvorsprünge bzw.
Tangenten hieran zueinander parallel.
Um das Einfahren des die Verriegelungsbolzen aufweisenden Kupplungsabschnitts
in die entsprechende Aufnahme am Werkzeug zu vereinfachen, sind in Weiterbil
dung der Erfindung an der Kupplungsaufnahme des Werkzeugs und/oder an dem
die Verriegelungsbolzen umgebenden Kupplungsabschnitt trichterartig wirkende
Einfuhrschrägen vorgesehen. Die Einfuhrschrägen, die beispielsweise als Phase an
den entsprechenden Kantenabschnitten ausgebildet sein können, verjüngen sich in
Einfuhrrichtung des Kupplungsabschnitts in die genannte Aufnahme an dem Werk
zeug.
Die Schnellkupplung kann grundsätzlich separat von dem Baggerausleger ausge
bildet, beispielsweise in einem Werkzeugadapter integriert sein, der mit dem Bag
gerausleger verbunden wird. Vorzugsweise jedoch ist die Schnellkupplung in den
Baggerausleger, insbesondere in dessen Löffelstiel und die zugehörige Verbin
dungslasche, integriert. Das entsprechende Werkzeug wird also ohne Zwischen
stücke unmittelbar an den Baggerausleger angekuppelt. Hierdurch ist kein Adapter
nötig, wodurch eine höhere maximale Nutzlast erreicht werden kann und sich der
Preis wesentlich reduziert. Ein weiterer Vorteil liegt auch in der Veränderungsmög
lichkeit der Geometrie der Ankupplung. Der Achsabstand der beiden Anlenkachsen
kann in einfacher Weise verändert und den kinematischen Erfordernissen wie bei
spielsweise einem geänderten Winkel oder einer erhöhten Kraft angepaßt werden.
Die Verriegelungsbolzen sind hierfür unmittelbar in einem Kupplungsabschnitt des
Baggerauslegers, insbesondere in den Endabschnitten des Löffelstiels und der zu
gehörigen Verbindungslasche, aufgenommen. Zweckmäßigerweise sind zwei zu
einander parallel angeordnete Verriegelungsbolzenpaare vorgesehen, die gleich
zeitig als Gelenkbolzen zweier paralleler Schwenkachsen für das anzukoppelnde
Werkzeug wirken. Insbesondere ist ein Bolzenpaar im Endabschnitt des Löffelstiels
und ein Bolzenpaar im Endabschnitt der zugehörigen Verbindungslasche angeord
net.
Der Antrieb für das Auseinander- und Einfahren der Verriegelungsbolzen kann ver
schiedenartig ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Verriegelungsbolzen in
Kupplungsbohrungen des entsprechenden Kupplungsabschnitts drehfest geführt
und mit links- und rechtsgängigen Gewinden versehen, in die eine die beiden Ver
riegelungsbolzen verbindende Spindel eingeschraubt ist. Die Spindel ist mit einem
Drehantrieb verbindbar, über den die Spindel betätigt werden kann. Vorzugsweise
kann auf die Spindel ein Handkurbel-Drehantrieb aufgesteckt werden. Gegebe
nenfalls kann auch ein motorischer Antrieb für die Spindel vorgesehen sein. Durch
die einfache und schlanke Ausbildung des Antriebs für die Verriegelungsbolzen
mittels einer Gewindespindel kann der Verriegelungsmechanismus problemlos in
den Löffelstiel und die zugehörige Verbindungslasche des Baggerauslegers inte
griert werden, ohne daß an diesem große Veränderungen notwendig wären oder
eine andere Dimensionierung dieser Bauteile erforderlich werden würde.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Verriegelungsbolzen und deren Antrieb aus
den diese aufnehmenden Kupplungsbohrungen entfernbar, insbesondere sind sie
als eine Einheit bildende, herausnehmbare Patrone ausgebildet. Die Verriege
lungsbohrungen am Werkzeug und die Kupplungsbohrungen, in denen die Verrie
gelungsbolzen geführt sind, sind kompatibel mit herkömmlichen Bolzen ausgebil
det. Dies bedeutet, daß anstelle der zuvor beschriebenen Schnellkupplung auch in
herkömmlicher Weise von außen her Bolzen zur Ankupplung des Werkzeugs ein
schlagbar sind. Diese Kompatibilität ermöglicht es, die Konstruktion so zu gestalten,
daß in der Serie sowohl die Verriegelungsbolzen der Schnellkupplung als auch her
kömmliche Bolzen eingebaut werden könne, und dies bei sehr geringen Mehrko
sten der Bauteile.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung besitzt die Verdreh
sicherung, durch welche die Verriegelungsbolzen in den Kupplungsbohrungen
drehfest geführt sind, Führungsmittel mit gegenüberliegenden Plattflächen, die in
eine Längsnut in den Verriegelungsbolzen eingreifen. Durch die Plattflächen be
steht zwischen der Verdrehsicherung und den Verriegelungsbolzen keine Linienbe
rührung. Die Führungsmittel liegen vielmehr flächig an der entsprechenden Wand
fläche der Führungsnut an. Hierdurch entsteht auch bei auf die Verriegelungsbol
zen wirkenden Verdrehkräften nur eine geringe Flächenpressung. Der Verschleiß
verringert sich wesentlich, eine Beschädigung bzw. ein Ausschlagen der Führungs
nut in den Verriegelungsbolzen ist verhindert. Die Verriegelungsbolzen sind in den
Verriegelungsbohrungen im Werkzeug verdrehbar geführt, sie bilden die Gelenk
bolzen für das Verschwenken des Werkzeuges. Hierdurch können die hohen Ver
drehkräfte auftreten, so daß die genannten Plattflächen besonders vorteilhaft sind.
In Weiterbildung der Erfindung sind als Verdrehsicherung Führungsbolzen und die
se ringförmig umgebende Führungsscheiben vorgesehen, wobei die Plattflächen an
diesen Führungsscheiben ausgebildet sind. Vorzugsweise sind in den Verriege
lungsbolzen jeweils zweistufige Nuten vorgesehen, die sich in Längsrichtung der
Verriegelungsbolzen auf deren Mantelfläche erstrecken. Die erste, radial außen
liegende Stufe der Führungsnut dient der Aufnahme der Führungsscheibe, während
die zweite, tiefer liegende Stufe der Führungsnut zur Aufnahme des über die
Scheibe überstehenden Abschnitts des Führungsbolzens vorgesehen ist. In Längs
richtung des Verriegelungsbolzens besitzt die tiefer liegende Nut für die Aufnahme
des Führungsbolzens eine geringere Ausdehnung. Sie bildet einen Längenan
schlag für das maximale Ausfahren des entsprechenden Verriegelungsbolzens. Die
Verdrehsicherung des Verriegelungsbolzens wird hingegen mittels der ersten Stufe
der Führungsnut über die Führungsscheibe bewirkt.
Die zweistufige Ausbildung der Führungsnut in den Verriegelungsbolzen besitzt
besondere Vorteile: zum einen läßt sich hierdurch eine kompaktere Anordnung er
reichen, da die für die Führungsscheibe vorgesehene zwangsläufig größere Nut
zum inneren Ende des Verriegelungsbolzens hin offen sein kann. Der Ausfahran
schlag wird von der schmäleren, kleineren zweiten Stufe der Führungsnut bewirkt.
Zum anderen kann der jeweilige Führungsbolzen trotz Einhaltung des notwendigen
Ausfahrweges für den Verriegelungsbolzen weiter von der Austrittsöffnung der
Kupplungsbohrung, in welcher der Verriegelungsbolzen aufgenommen ist, ange
ordnet sein. Hierdurch wird es möglich, am äußeren Ende der Kupplungsbohrung
eine Dichtung zur Abdichtung zwischen der Kupplungsbohrung und dem Verriege
lungsbolzen vorzusehen, ohne daß die Führungsnut im Verriegelungsbolzen diese
Dichtung beim Ausfahren des Bolzens überfahren würde.
In den Verriegelungsbolzen sind zweckmäßigerweise Durchgangsbohrungen vor
gesehen, die die in diese eingeschraubte Antriebsspindel von außen her zugänglich
machen, beispielsweise um eine Handkurbel auf die Antriebsspindel aufstecken zu
können. Zweckmäßigerweise sind diese Durchgangsbohrungen in den Verriege
lungsbohrungen zur Außenseite hin mit Dichtungspfropfen verschließbar, insbe
sondere verschraubbar. Hierdurch wird der Eintritt von Schmutz wirkungsvoll ver
hindert. Insbesondere sind die Dichtungspfropfen frei von O-Ringen oder anderen
blastomeren Dichtungsmitteln, um den Einsatz der Schnellkupplung auch bei sehr
hohen Temperaturen zu ermöglichen. Es können Kegelsitzflächen zur Abdichtung
an dem Dichtungspfropfen vorgesehen sein.
Um ein ungewolltes Einfahren der Verriegelungsbolzen beispielsweise in Folge von
Mikrostößen oder -schwingungen zu verhindern, ist gemäß einer weiteren bevor
zugten Ausführung der Erfindung eine mechanische Einfahrsicherung für die Ver
riegelungsbolzen vorgesehen. Die Einfahrsicherung verhindert das ungewollte
Einfahren der Bolzen formschlüssig. Grundsätzlich kann die Einfahrsicherung un
mittelbar mit den Verriegelungsbolzen zusammenwirken. Vorzugsweise jedoch ist
durch die Einfahrsicherung der Antrieb für die Verriegelungsbolzen in deren aus
gefahrener Stellung blockierbar, d. h. die Einfahrsicherung wirkt formschlüssig auf
den Antrieb ein. Hierdurch wirken nicht unmittelbar die Bolzenkräfte auf die Einfahr
sicherung, über die Blockierung des Antriebs kann eine wirkungsvolle Einfahrsiche
rung mit geringen Kräften bewirkt werden.
Die mechanische Einfahrsicherung bildet gleichzeitig eine Kontrolle dafür, daß die
Verriegelungsbolzen ganz ausgefahren sind. Vorzugsweise ist die Einfahrsicherung
hierfür derart ausgebildet, daß sie nur dann eingesetzt bzw. aktiviert werden kann,
wenn die Verriegelungsbolzen in ihrer ganz ausgefahrenen Stellung sind. Vorzugs
weise ist die Einfahrsicherung als Bolzen ausgebildet, der in eine der Durchgangs
bohrungen der Verriegelungsbolzen eingesetzt, insbesondere eingeschraubt wer
den kann. Der Sicherungsbolzen ist dabei bezüglich seiner Länge derart bemessen
und angeordnet, daß er ein Einschrauben der Antriebsspindel in den entsprechen
den Verriegelungsbolzen und damit ein Einfahren der Verriegelungsbolzen verhin
dert. Zweckmäßigerweise wird die Einfahrsicherung von dem zuvor beschriebenen
Dichtungspfropfen gebildet.
Um einen vorzeitigen Verschleiß der Verriegelungsbohrungen im anzukuppelnden
Werkzeug, insbesondere infolge der Drehbarkeit der Verriegelungsbolzen in die
sen, zu verhindern, sind in Weiterbildung der Erfindung in den Verriegelungsboh
rungen Buchsen vorgesehen.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der
nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen hervor, anhand
derer ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird. In
den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Baggerauslegers mit einem teleskopierbaren
Stiel im Teilschnitt und einer zugehörigen, mittels eines Hydraulikzylin
ders relativ zum Stiel schwenkbaren Verbindungslasche,
Fig. 2 eine Teilansicht eines Kupplungsabschnitts am vorderen Ende des Stiels
im Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Adapters, der als Werkzeug mit der
Schnellkupplung an den Baggerausleger gemäß Fig. 1, nämlich an des
sen Stiel und Verbindungslasche, ankuppelbar ist,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Adapters aus Fig. 3 in einem Schnitt durch seine
Mittelebene,
Fig. 5 eine Draufsicht auf den Werkzeugadapter aus den Fig. 3 und 4 im
Teilschnitt, der Verriegelungsbohrungen zeigt,
Fig. 6 eine Schnittansicht des Werkzeugadapters und des Auslegerstiels und
der Auslegerverbindungslasche im angekuppelten Zustand, wobei die
Schnellkupplung in ihrer verriegelten Stellung gezeigt ist,
Fig. 7 eine Schnittansicht der Schnellkupplung ähnlich Fig. 6, wobei die
Schnellkupplung in ihrer entriegelten Stellung mit eingefahrenen Verrie
gelungsbolzen gezeigt ist,
Fig. 8 eine Schnittansicht des Kupplungsabschnittes an dem Stiel des Bagger
auslegers, wobei die Verriegelungsbolzen in ihrer ausgefahrenen Verrie
gelungsstellung gezeigt sind,
Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung einer Verdrehsicherung für einen der Ver
riegelungsbolzen in einer Schnittansicht, wobei ein Führungsbolzen und
eine Führungsscheibe mit einer Längsnut im Verriegelungsbolzen in
Eingriff stehend gezeigt sind, und
Fig. 10 eine Draufsicht auf den Verriegelungsbolzen aus Fig. 9 im Bereich seiner
Längsnut, wobei der Führungsbolzen, der im Schnitt gezeigt ist, und die
Führungsscheibe in die Längsnut eingesetzt gezeigt sind.
Die gezeigte Schnellkupplung ist unmittelbar in den Ausleger 1 eines Baggers inte
griert, und zwar in dessen Stiel 2 und Verbindungslasche 3, die über einen Hydrau
likzylinder in der üblichen Weise und relativ zu dem Stiel verfahrbar ist. Die Enden
des Stiels 2 und der Verbindungslasche 3 sind jeweils als Kupplungsabschnitt 4
bzw. 5 ausgebildet, in denen jeweils ein Paar ein- und ausfahrbare Verriegelungs
bolzen aufgenommen sind (vgl. Fig. 1), wie noch näher erläutert werden wird.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Werkzeug ein Werkzeugadapter 6 gezeigt,
der an den Baggerausleger 1 mittels der Schnellkupplung angekuppelt werden
kann (vgl. Fig. 3). Der Werkzeugadapter 6 besitzt hierfür vier Verriegelungsbohrun
gen 7, die paarweise fluchtend entlang paralleler Achsen angeordnet sind. Wie Fig.
3 zeigt, sind die Verriegelungsbohrungen 7 in voneinander beabstandeten, sich im
wesentlichen in parallelen Ebenen erstreckenden plattenförmigen Haltestücken 8
ausgebildet, zwischen die der Baggerausleger 1 mit seinem Stiel 2 bzw. der Ver
bindungslasche 3 einfahren kann, um den Werkzeugadapter 6 anzukuppeln. Die
Haltestücke 8 bilden also eine Aufnahme für die Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 des
Baggerauslegers 1.
Wie Fig. 2 und Fig. 8 zeigen, sind die Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 des Stiels 2
bzw. der Verbindungslasche 3 im wesentlichen in ihrer Gesamtheit zylindrisch aus
gebildet. Quer zu der Längsrichtung des Stiels 2 bzw. der Verbindungslasche 3
sind in den Kupplungsabschnitten 4 bzw. 5 jeweils ein Paar Kupplungsbohrungen
10 vorgesehen, die miteinander fluchten und die Verriegelungsbolzen 9 verschieb
lich aufnehmen, so daß diese aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden
können. Die Kupplungsbohrungen 10 sind zweckmäßigerweise in Form einer
Durchgangsausnehmung ausgebildet. Im Bereich der Verriegelungsbolzen 9 sind in
die Kupplungsbohrungen 10 Buchsen 11 eingesetzt, in denen die Verriegelungs
bolzen 9 axial gleiten können.
Wie Fig. 8 zeigt, sind die Verriegelungsbolzen 9 eines Kupplungsabschnitts durch
eine Antriebsspindel 12 miteinander verbunden. Hierzu sind die Verriegelungsbol
zen 9 in Durchgangsausnehmungen 13 mit links- und rechtsgängigen Gewinden
versehen, in die die Antriebsspindel 12 eingeschraubt werden kann. Hierdurch be
wegen sich die Verriegelungsbolzen 9 aufeinander zu bzw. voneinander weg, wenn
die Spindel 12 gedreht wird. Bei geöffneten Durchgangsausnehmungen 13 kann
auf die Antriebsspindel 12 eine Handkurbel 14 aufgesteckt werden, wie Fig. 2 zeigt,
um die Verriegelungsbolzen 9 ein- und ausfahren zu können.
Die Durchgangsausnehmungen 13 sind nach außen hin durch einen Dichtungs
pfropfen 15 verschließbar, der von außen in die Verriegelungsbolzen 9 einschraub
bar ist (vgl. Fig. 8). Der Dichtungspfropfen 15 besitzt hierbei eine kegelige Dich
tungsfläche 16, die mit einer komplementär geformten Dichtungsfläche an dem ent
sprechenden Verriegelungsbolzen 9 zusammenwirkt, um das Innere der Verriege
lungsbolzen, insbesondere die Antriebsspindel 12, sicher gegen äußere Einwirkun
gen, insbesondere Schmutz und Staub, zu schützen.
Zweckmäßigerweise ist an den Dichtungspfropfen 15 auch eine Außendichtung 17
angeformt, die den Verriegelungsbolzen 9 gegenüber der Verriegelungsbohrung 7
in der verriegelten Stellung der Schnellkupplung dichtet. Als Außendichtung 17 ist
hierbei eine tellerförmig auskragende Dichtlippe vorgesehen, die radial elastisch
ausgebildet ist, so daß sich diese elastisch gegen die Wandung der Verriegelungs
bohrung 7 spannt. Der äußerste Rand der Dichtlippe ist hierbei geeignet ausgebil
det, insbesondere aus einem eine Dichtwirkung bewirkenden Material, vorzugswei
se kann ein O-Ring vorgesehen sein.
Die Außendichtung 17 ist an dem Dichtungspropfen 15 drehbar befestigt. Hierdurch
kann der Dichtungspropfen bei einer Verdrehung des Verriegelungsbolzens 9 in der
Verriegelungsbohrung 7 nicht gelockert oder gar gelöst werden. Zweckmäßigerwei
se ist zwischen Außendichtung 17 und Dichtungspropfen 15 eine Abdichtung, vor
zugsweise ein O-Ring vorgesehen. Für Einsätze unter hohen Temperaturen kann
anstelle der O-Ringe ein anderes geeigetes Dichtungsmittel vorgesehen sein.
Wie Fig. 8 verdeutlicht, dient der Dichtungspfropfen 15 gleichzeitig als mechanische
Einfahrsicherung für die Verriegelungsbolzen 9. Der Dichtungspfropfen 15 ist in
seiner Länge derart bemessen, daß er in die entsprechende Durchgangsausneh
mung 13 in dem Verriegelungsbolzen 9 nur dann einsetzbar ist, wenn die Verrie
gelungsbolzen 9 ganz ausgefahren sind und sich auf der Antriebsspindel 12 nach
außen bewegt haben, so daß die Durchgangsausnehmung 13 nur zum Teil von der
Antriebsspindel 12 belegt ist. Hierdurch wird die Schnellkupplung zuverlässig vor
einem unbeabsichtigten Entriegeln beispielsweise infolge von Mikrostößen ge
schützt. Der Dichtungspfropfen 15 blockiert die Antriebsspindel 12, so daß sich die
se nicht in die Verriegelungsbolzen 9 schrauben und diese einfahren kann. Gleich
zeitig bewirkt die beschriebene Ausbildung des Dichtungspfropfen 15 als mechani
sche Einfahrsicherung eine Kontrolle dafür, daß die Verriegelungsbolzen 9 beim
Ankuppeln stets ganz ausgefahren werden.
Die Verriegelungsbolzen 9 sind in den Kupplungsbohrungen 10 des jeweiligen
Kupplungsabschnitts 4 bzw. 5 zwar axial verschieblich, jedoch drehfest geführt. Als
Verdrehsicherung 18 ist für jeden Verriegelungsbolzen 9 ein Führungsbolzen 19
vorgesehen, der radial in den Kupplungsabschnitt einschraubbar ist, so daß er mit
seinem vorderen Ende in die Kupplungsbohrung 10 hineinragt (vgl. Fig. 8). In je
dem der Verriegelungsbolzen 9 ist eine Längsnut 20 in die Mantelfläche eingear
beitet, in die der Führungsbolzen 19 eingreift. Die Verdrehsicherung 18 weist ferner
eine Führungsscheibe 21 auf, die über den in die Verriegelungsbohrung 7 hineinra
genden Abschnitt des Führungsbolzens 19 gestreift und in der Längsnut 20 aufge
nommen ist. Der Führungsbolzen 19 nimmt eine Verdrehkraft des jeweiligen Ver
riegelungsbolzens 9 über die Führungsscheibe 21 auf.
Wie die Fig. 8 und 9 zeigen, ist die Längsnut 20 zweistufig ausgebildet. Ein er
ster, radial außen liegender Nutabschnitt 22 nimmt die Führungsscheibe 21 auf, ein
zweiter, tiefer liegender Nutabschnitt 23 nimmt den über die Führungsscheibe 21
hinausstehenden Abschnitt des Führungsbolzens 19 auf. Wie Fig. 10 zeigt, ist der
äußere Nutabschnitt 22 breiter und länger ausgebildet, insbesondere läuft er zum
innen liegenden Ende des Verriegelungsbolzens 9 hin offen aus. Der zweite tiefer
liegende Nutabschnitt 23 ist auf beiden Seiten geschlossen, er bewirkt über den in
ihn eingreifenden Endabschnitt des Führungsbolzens 19 einen Längenanschlag für
das Ein- und Ausfahren des Verriegelungsbolzens 9. Die auf den Verriegelungsbol
zen 9 wirkenden Torsionskräfte werden hingegen am äußeren Nutabschnitt 22 über
die Führungsscheibe 21 abgefangen. Die Führungsscheibe 21 besitzt diametral
gegenüberliegend zwei Plattflächen 24, die mit den Wandungen des äußeren Nut
abschnitts 22 zusammenwirken. Aufgrund der Plattflächen 24 ist zwischen der Ver
drehsicherung 18 und den Verriegelungsbolzen 9 eine Flächenberührung gegeben,
so daß auch bei hohen Verdrehkräften keine übermäßige Flächenpressung ent
steht. Hierdurch wird der Verschleiß wesentlich verringert, Beschädigungen des
Führungsbolzens 19 bzw. des Verriegelungsbolzens 9 werden vermieden.
Die zu einer Seite hin offene Ausbildung des äußeren Nutabschnitts 22 erlaubt eine
kompaktere Anordnung, insbesondere kann der Führungsbolzen 19 weiter zur In
nenseite der Kupplungsbohrungen 10 hin angeordnet sein, wodurch eine kleinst
mögliche Ausdehnung der Längsnut 20 zur Außenseite der Bolzen hin erreicht wird.
Dies erlaubt es, eine Abdichtung zwischen den Verriegelungsbolzen 9 und den
Kupplungsbohrungen 10 vorzusehen, ohne daß diese beim Ausfahren der Verrie
gelungsbolzen 9 von der Längsnut 20 überfahren werden würde. Wie Fig. 8 zeigt,
sind als Abdichtung im Endbereich der Kupplungsbohrungen 10, an dem die Ver
riegelungsbolzen 9 ausfahren, Dichtscheiben 25 in die Kupplungsbohrungen 10
eingesetzt. Hierdurch wird der Innenraum des Kupplungsabschnitts 4 bzw. 5, in
dem sich der Antrieb für die Verriegelungsbolzen 9 befindet, auch an der Außen
seite der Verriegelungsbolzen 9 abgedichtet.
Die gesamte im Kupplungsabschnitt 4 bzw. 5 aufgenommene Verriegelungseinheit,
die die Verriegelungsbolzen 9 und den Antrieb mit der Antriebsspindel 12 umfaßt,
kann nach Lösen der Verdrehsicherungen 18 als ganzes herausgenommen wer
den. Die Verriegelungseinheit ist also als herausnehmbare Patrone ausgebildet.
Die Kupplungsbohrungen 10 sowie die Verriegelungsbohrungen 7 im Werkzeu
gadapter 6 sind vorzugsweise kompatibel mit herkömmlichen Verriegelungsbolzen
ausgebildet, d. h. nach Herausnehmen der Schnellverriegelungseinheit können
auch herkömmliche Bolzen in der üblichen Weise von Hand von außen eingeschla
gen werden. Diese Kompatibilität ermöglicht es, die Konstruktion so zu gestalten,
daß in der Serie sowohl die Schnellverriegelung als auch herkömmliche Bolzen
eingebaut werden können, und das bei sehr geringen Mehrkosten der Bauteile.
Um das Ankuppeln zu erleichtern, umfaßt die Schnellkupplung ferner Vorzentrier
mittel zur Vorzentrierung der Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 bei noch eingefahrenen
Verriegelungsbolzen 9. Die Vorzentriermittel 26 umfassen am Werkzeugadapter 6
angeordnete stegförmige Führungsleisten 27, die in der von den Haltestücken 8
gebildeten Aufnahme des Werkzeugadapters 6 für die Kupplungsabschnitte 4 bzw.
5 quer zur Einfahrrichtung der Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 vorspringen (vgl.
Fig. 3, 4 und 5). Jeder der Verriegelungsbohrungen 7 ist eine solche Führungsleiste
27 zugeordnet. Die Führungsleisten 27 sind dabei im Bereich um die Verriege
lungsbohrungen 7 herum komplementär zur Außenkontur der Kupplungsabschnitte
4 bzw. 5 geformt, so daß sich die Führungsleisten 27 um die Kupplungsabschnitte
4 bzw. 5 herumschmiegen, wenn diese in der richtigen Kupplungsstellung sind. Von
diesen senkenförmigen Abschnitten um die Verriegelungsbohrungen 7 herum er
strecken sich die Führungsleisten 27 im wesentlichen geradlinig tangential weiter,
wie Fig. 4 zeigt, in etwa aufeinander zu. Die Führungsleisten 27 sind dabei derart
ausgebildet, daß die Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5, wenn sie zwischen den Verrie
gelungsbohrungen 7 zwischen die Haltestücke 8 eintauchen zwangsweise auf die
Führungsleisten 27 stoßen und von diesen gefangen werden, d. h. die Kupplungs
abschnitte 4 bzw. 5 können beim Eintauchen in die Aufnahme am Werkzeugadap
ter 6 nicht an den Führungsleisten 27 vorbeifahren. Wie Fig. 4 zeigt, wirken die
Führungsleisten 27 hierbei mit einem die beiden Haltestücke 8 verbindenden Ver
bindungsstück 28 zusammen. Die Führungsleisten 27 sind ferner senkenförmig
ausgebildet, so daß die Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 in die richtige Kupplungs
stellung geführt werden, wenn sie auf den Führungsleisten 27 hin- und hergefahren
werden.
Um das Einfädeln bzw. das Eintauchen der Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 des
Baggerauslegers 1 in die Aufnahme zwischen den Haltestücken 8 zu vereinfachen,
sind an den Haltestücken 8 Einfuhrschrägen 29 vorgesehen, die sich in Einfahr
richtung der Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 trichterförmig verjüngen. Wie insbeson
dere Fig. 5 zeigt, sind die Einfuhrschrägen 29 als Phasen an den Kanten der Hal
testücke 8 ausgebildet.
Nachfolgend wird die Funktion und Wirkungsweise der Schnellkupplung näher er
läutert.
Zum Ankuppeln des Werkzeugadapters 6 an den Baggerausleger 1 wird zunächst
der Stiel 2 mit seinem Kupplungsabschnitt 4 zwischen die Haltestücke 8 eingefah
ren, bis dieser auf die Führungsleisten 27 drückt. Durch Hin- und Herfahren auf den
Führungsleisten 27 wird der Kupplungsabschnitt 4 des Stiels 2 in seine Kupplungs
stellung gebracht, so daß die zugehörigen Verriegelungsbolzen 9 im Kupplungsab
schnitt 4 mit den zugeordneten Verriegelungsbohrungen 7 im Werkzeugadapter 6
fluchten. Zur Verriegelung wird durch die Verriegelungsbohrungen 7 hindurch die
Handkurbel 14 auf die Antriebsspindel 12 gesteckt und die Verriegelungsbolzen 9
in ihre Verriegelungsstellung ausgefahren.
Entsprechend wird mit dem Kupplungsabschnitt 5 der Verbindungslasche 3 verfah
ren. Dieser wird ebenfalls auf die Führungsleisten 27 gedrückt und auf diesen hin-
und hergefahren, bis die Kupplungsstellung gefunden ist. Durch Betätigung der An
triebsspindel 12 werden die Verriegelungsbolzen 9 ebenfalls ausgefahren, so daß
diese in die zugehörigen Verriegelungsbohrungen 7 am Werkzeugadapter 6 ein
greifen.
Nach dem Ausfahren der Verriegelungsbolzen 9 werden die Dichtungspfropfen 15
in die Durchgangsausnehmungen 13 der Verriegelungsbolzen 9 eingeschraubt. Die
Dichtungspfropfen 15 dichten dabei zum einen nach innen hin die Durchgangsaus
nehmungen 13 und zum anderen nach außen hin die Verriegelungsbohrungen 7
ab.
Die verriegelte Stellung der Schnellkupplung, in der die Verriegelungsbolzen 9 in
die zugehörigen Verriegelungsbohrungen 7 im Werkzeugadapter 6 eingreifen, ist in
Fig. 6 gezeigt. Fig. 7 zeigt hingegen die Schnellkupplung in ihrer vorzentrierten
Kupplungsstellung, bevor die Verriegelungsbolzen 9 ausgefahren sind.
Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, sind in die Verriegelungsbohrungen 7 Buchsen 30
eingesetzt. Hierdurch lassen sich Vorteile zum einen hinsichtlich der Herstellbarkeit,
insbesondere der Maßhaltigkeit, andererseits hinsichtlich des Verschleißes errei
chen.
Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, sind die Verriegelungsbohrungen 7 nur auf einer
Seite des Werkzeugadapters offen. Es können jedoch auch die jeweils zugehörigen
Verriegelungsbohrungen auf der gegenüberliegenden Seite des Werkzeugadapters
6 als Durchgangsausnehmungen ausgebildet sein. Hierdurch läßt sich, wie zuvor
beschrieben, die Kompatibilität mit herkömmlichen, einzuschlagenden Bolzen
leichter erreichen.
Durch die unmittelbare Integration der Schnellkupplung in den Baggerausleger 1
lassen sich höhere Nutzlasten erreichen und ein geringerer Preis erzielen. Darüber
hinaus kann die Geometrie der Ankupplung, d. h. der Achsabstand der Verriege
lungsbolzenpaare einfach an die Erfordernisse angepaßt werden.
Durch die Vorzentrierung ist ein Hantieren im Gefahrenbereich des Baggers beim
Ankuppeln, insbesondere beim Finden der fluchtenden Kupplungsstellung verhin
dert.
Claims (16)
1. Schnellkupplung zum Ankuppeln eines Werkzeugs an einen Baggerausleger,
mit zumindest einem Paar Verriegelungsbolzen, die fluchtend zueinander ver
schieblich geführt und von einem Antrieb aufeinander zu und voneinander
weg bewegbar sind, und in ihrer ausgefahrenen Verriegelungsstellung in
fluchtende Verriegelungsbohrungen im Werkzeug eingreifen, dadurch ge
kennzeichnet, daß Vorzentriermittel (26) zur Vorzentrierung der eingefahrenen
Verriegelungsbolzen (9) mit den Verriegelungsbohrungen (7) vorgesehen
sind.
2. Schnellkupplung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorzen
triermittel (26) einen Anschlag bilden, der eine Bewegung des Baggerausle
gers (1) relativ zu dem Werkzeug (6) beim Ankuppeln begrenzt.
3. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vor
zentriermittel (26) eine Führung (27) zu den Verriegelungsbohrungen (7) hin
aufweisen, wobei die Führung insbesondere zu den Verriegelungsbohrungen
hin senkenförmig ausgebildet ist und für einen Kupplungsabschnitt, in dem die
Verriegelungsbolzen (9) angeordnet sind, in einer Kupplungsstellung einen
Anschlag bildet.
4. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vor
zentriermittel (26) Führungsvorsprünge, insbesondere Führungsleisten (27),
aufweisen, die paarweise in einer Werkzeugaufnahme, in die der die Verrie
gelungsbolzen (9) umgebende Kupplungsabschnitt (4, 5) eintaucht, angeord
net sind und in Bewegungsrichtung der Verriegelungsbolzen (9) vorspringen,
wobei jedem der Verriegelungsbohrungen (7) ein solcher Führungsvorsprung
zugeordnet ist.
5. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der
Werkzeugaufnahme (8) und/oder an dem die Verriegelungsbolzen (9) umge
benden Kupplungsabschnitt (4, 5) Einfuhrschrägen (29) vorgesehen sind.
6. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine me
chanische Einfahrsicherung (15) für die Verriegelungsbolzen (9) vorgesehen
ist, durch die deren Antrieb in der ausgefahrenen Stellung der Verriegelungs
bolzen (9) blockierbar ist.
7. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ver
riegelungsbolzen (9) in den Verriegelungsbohrungen (7) im Werkzeug (6)
drehbar aufgenommen und in den sie verschieblich aufnehmenden Kupp
lungsbohrungen (10) durch eine Verdrehsicherung (18) drehfest geführt sind,
wobei die Verdrehsicherung (18) Führungsmittel (19, 21) mit gegenüberlie
genden Plattflächen (24) aufweist, die jeweils in eine Längsnut (20) in den
Verriegelungsbolzen eingreifen.
8. Schnellkupplung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Führungs
mittel Führungsbolzen (19) und diese ringförmig umgebende Führungsschei
ben (21) aufweisen, an denen die Plattflächen (24) ausgebildet sind, wobei
vorzugsweise in den Verriegelungsbolzen (9) jeweils eine zweistufige Nut vor
gesehen ist, deren erste Stufe (22) zur Aufnahme der Führungsscheibe und
deren zweite Stufe (23) zur Aufnahme des über die Scheibe überstehenden
Abschnitts des Führungsbolzens vorgesehen ist.
9. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den
Verriegelungsbolzen (9) Durchgangsausnehmungen (13) vorgesehen sind,
die zur Außenseite hin mit Dichtungspfropfen (15) verschließbar, insbesonde
re verschraubbar sind, wobei vorzugsweise Kegelsitzflächen (16) zur Abdich
tung an dem Dichtungspfropfen vorgesehen sind.
10. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Au
ßendichtung (17) zur Abdichtung zwischen den Verriegelungsbolzen (9) und
den Verriegelungsbohrungen (7) vorgesehen ist, wobei die Außendichtung
insbesondere verdrehbar gegenüber den Verriegelungsbolzen gehalten ist.
11. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den
Verriegelungsbohrungen (7) Buchsen (30) eingesetzt sind.
12. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei je eine
Abdichtung (25) zwischen den Verriegelungsbolzen (9) und den diese auf
nehmenden Kupplungsbohrungen (10) vorgesehen, insbesondere jeweils in
einem Randbereich der Kupplungsbohrungen, aus dem die Bolzen ausfahren,
angeordnet ist.
13. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ver
riegelungsbolzen (9) und deren Antrieb (12) aus den diese aufnehmenden
Kupplungsbohrungen (10) entfernbar, insbesondere als herausnehmbare Pa
trone ausgebildet sind.
14. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei zu
einander parallel angeordnete Verriegelungsbolzenpaare (9) vorgesehen sind,
die Gelenkbolzen zweier paralleler Schwenkachsen für das anzukuppelnde
Werkzeug (6) bilden.
15. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ver
riegelungsbolzen (9) in einen Kupplungsabschnitt (4, 5) des Baggerauslegers
(1), insbesondere in Endabschnitte eines Stiels (2) und einer zugehörigen
Verbindungslasche (3) des Baggerauslegers, integriert sind.
16. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
drehfest geführten Verriegelungsbolzen (9) mit links- und rechtsgängigen Ge
winden versehene Ausnehmungen (13) aufweisen, in die eine beide verbin
dende Spindel (12) eingeschraubt ist, die mit einem Drehantrieb (14) verbind
bar ist.
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