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Die
Erfindung betrifft eine nachrüstbare Schnellkupplung
für fernbetätigte Werkzeuge,
welche an den Ausleger einer Baumaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers,
anschließbar
sind, wobei am Ausleger ein erstes und am Werkzeug ein zweites Kuppelteil
befindlich ist, welche über
Verriegelungsachsen und mindestens ein Rastklauenpaar verfügen, weiterhin
mit einer Energiekreiskupplungs-Baugruppe, die ein auslegerseitiges
sowie ein werkzeugseitiges Kupplungsteil umfaßt, welche über Linearführungen in Bolzen-/Buchsenform
zueinander zentrierbar sind, gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
EP 1 239 087 A1 oder
der
DE 101 59 417
C2 ist eine Schnellkupplung zum Ankuppeln eines Werkzeugs
an den Ausleger eines Hydraulikbaggers mit einem auslegerseitigen
und einem werkzeugseitigen Schnellkupplungsteil vorbekannt. Die beiden
Schnellkupplungsteile sind über
ein Paar beabstandeter Verriegelungsachsen miteinander verbindbar
derart, daß nach
Verriegelung nur einer ersten der beiden Verriegelungsachsen die
beiden Schnellkupplungsteile um die erste Verriegelungsachse zusammen
schwenkbar sind und sodann die zweite Verriegelungsachse verriegelbar
ist.
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Weiterhin
verfügt
die bekannte Einrichtung über
eine Energiekreiskupplung, insbesondere eine Hydraulikkupplung,
zum automatischen Ankuppeln eines werkzeugseitigen Energieanschlusses
an einen auslegerseitigen Energieanschluß, wobei die Energiekreiskupplung
einen auslegerseitigen Energiekupplungsteil und einen werkzeugseitigen
Energiekupplungsteil besitzt, die an dem auslegerseitigen Schnellkupplungsteil
bzw. dem werkzeugseitigen Schnellkupplungsteil von der ersten Verriegelungsachse
beabstandet derart angeordnet sind, daß sie durch das Zusammenschwenken
der beiden Schnellkupplungsteile um die erste Verriegelungsachse
auf einer Kreisbahn um die erste Verriegelungsachse zusammen fahren
und dadurch miteinander automatisch kuppeln.
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Zumindest
eines der beiden vorerwähnten Energiekupplungsteile
ist um eine zur ersten Verriegelungsachse parallele Achse schwenkbar
und senkrecht zur ersten Verriegelungsachse beweglich gelagert.
Weiterhin ist der Energiekreiskupplung eine Linearführung zugeordnet,
die die Schwenkbewegung der beiden Energiekupplungsteile beim Zusammenschwenken
auf der Kreisbahn um die erste Verriegelungsachse kompensiert und
die beiden Energiekupplungsteile beim Ankuppeln zu einer reinen
Linearbewegung relativ zueinander entlang einer Geraden zwingt.
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Durch
die vorerwähnte
Linearführung
wird bei der vorbekannten Lösung
wirksam verhindert, daß eine
Beschädigung
der Energiekreiskupplungsteile eintritt. Voraussetzung für das Ineinandergreifen der
Elemente der Linearführung
ist jedoch, daß die Schnellkupplungsteile
exakt positioniert werden und in einer solchen Lage befindlich sind,
daß beim
Zufahren der Kupplung die Elemente der Linearführung auch exakt aufeinandertreffen.
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Es
hat sich jedoch gezeigt, daß das
Positionieren der Schnellkupplungsteile im Prozeß des Zueinanderbringens von
Werkzeug und Werkzeugmaschine problematisch ist mit der Folge, daß der Maschinenfahrer
entweder sehr viel Sorgfalt beim Kuppeln walten lassen muß oder eine
Hilfsperson zur Einweisung erforderlich ist. Beides ist jedoch dem Ziel
eines schnellen, unkomplizierten Werkzeugwechsels abträglich und
unter Baustellenbedingungen oftmals nicht realisierbar.
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Aus
der
DE 197 51 292
C1 ist eine hydraulische Schnellkupplungsvorrichtung vorbekannt,
welche im nicht gekuppelten und im gekuppelten Zustand einen größtmöglichen
Schutz gegen Eindringen von Wasser und Schmutz im Bereich der Kupplungsstellen
und der Verbindungsleitungen gewährleistet.
Hierfür
ist die Öffnung
eines beweglichen Kupplungsträgers
mit einem oder mehreren Kupplungselementen am Hauptgerät oder Trägergerät und die Öffnung eines
fest oder teilbeweglich installierten Kupplungsträgers mit
einem oder mehreren zu den Kupplungselementen passenden Gegenstücken am
Werkzeug durch im wesentlichen rohrförmige Umhüllungen geschützt. Diese
Umhüllungen
sind so gestaltet, daß ihre
Innenflächen
möglichst
unter minimaler Beabstandung zur Oberfläche der Kupplungsträger angeordnet
sind. Die Umhüllungen
können sich
um die Kupplungsträger
drehen und besitzen Öffnungen
derart, daß die
Kupplungselemente zur Herstellung von Schlauch- oder Kabelverbindungen freigegeben
oder verschlossen werden.
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Aus
dem älteren
Dokument
DE 10
2005 056 505 B3 ist eine gattungsgemäße nachrüstbare Schnellkupplung für fernbetätigte Werkzeuge
vorbekannt. Dort ist eine Zentrierscheibe vorhanden, die so ausgebildet
ist, dass deren äußere Begrenzungslinie unterschiedlich
weit vom Zentrum des Fangebolzens entfernt ist. Die Begrenzungslinie
kann gekrümmt, aber
auch eckig oder gerade sein. Mit einer derartigen Schnellkupplung
ist es allerdings nicht ausgeschlossen, dass es trotzdem zu Beschädigungen
der empfindlichen, insbesondere hydraulischen Kupplungselemente
kommt mit der Folge, dass womöglich Undichtigkeiten
auftreten.
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Aus
dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte,
auch nachrüstbare,
Schnellkupplung für
fernbetätigte
Werkzeuge, welche an den Ausleger einer Baumaschine, insbesondere
eines Hydraulikbaggers anschließbar
sind, anzugeben, wobei die Schnellkupplung unter allen Umständen auch
ohne zusätzliche Überwachungs- und
aufwendige Steuerungsmaßnahmen
sicherstellt, daß eine
Energiekreiskupplungs-Baugruppe, welche Bestandteil der Schnellkupplung
ist, exakt kuppelt, ohne daß die
Gefahr einer Beschädigung
der empfindlichen Kupplungsteile der Energiekreiskupplung besteht.
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Die
Lösung
der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination
nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen
darstellen.
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Die
Positionierung der Kuppelteile der Schnellkupplung erfolgt im Prozeß des Zueinanderbringens
von Werkzeug und Werkzeugmaschine bzw. Baumaschine durch ein Inanschlagkommen
einer Welle oder Achse am Werkzeugmaschinen kopf mit einer halbrunden,
nach oben offenen Ausnehmung in Form einer Klaue am werkzeugseitigen
Teil der Schnellwechseleinrichtung.
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Damit
die gewünschte
Endlageposition erreicht wird, ist beidseitig der vorerwähnten Achse oder
Welle eine Exzenterscheibe vorgesehen, deren Außenkontur mit einer Positionier-
oder Gleitschiene in Kontakt gelangt. Diese Positionier- oder Gleitschiene
befindet sich bevorzugt aufgeschweißt auf der Außenseite
des mechanischen Trägers
des Werkzeugs, d. h. des dortigen Kuppelteils.
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Die
mit der Primär-Verriegelungsachse,
z. B. durch Verschweißen,
stoffschlüssig
und starr jeweils verbundene exzentrische Führungsplatte befindet sich
bevorzugt an den Außenenden
der vorerwähnten
Verriegelungsachse des ersten Kupplungsteils.
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Am
zweiten Kupplungsteil ist die erwähnte Gleit- oder Positionierschiene
oder ein ähnlich
wirkender Positionieranschlag angeordnet, und zwar derart, daß bei Aufeinanderzuführen des
ersten Kupplungsteils auf das zweite Kupplungsteil die Primär-Verriegelungsachse
zunächst
in den Öffnungsbereich
des entsprechenden Rastklauenpaars gelangt, wobei mit Bewegungsfortgang
die Führungsplatten
in Kontakt mit den Flanken der Positionierschiene gelangen, wodurch
Führungsplattenform-bedingt
die Primär-Verriegelungsachse
selbsttätig
in die Sollendlage überführbar ist.
Hiernach gelangen die Kupplungsteile der Energiekreis-Baugruppe
in den gekuppelten Zustand, und zwar unter Zuhilfenahme an sich
bekannter Linearführungen
bevorzugt in Bolzen-/Buchsenform.
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Die
Führungsplatte
ist als exzentrische oder evolventische Scheibe ausgebildet, wobei
das jeweilige mit der Primär-Verriegelungsachse
verbundene Scheibenende eine im wesentlichen Kreisform mit einem
Durchmesser größer als
die Verriegelungsachse und das weitere Scheibenende eine Nasenform besitzt,
wobei der Übergang
vom Kreisformbereich zum Nasenformbereich kontinuierlich gestaltet
ist sowie der Nasenspitzenbereich einen Radius kleiner als der Kreisformbereich
aufweist.
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Zur
Befestigung der Positionierschiene ist an den Wangen des zweiten
Kupplungsteils eine Verstärkungsplatte
oder ein Verstärkungsabschnitt
befindlich bzw. ausgebildet.
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An
der Energiekreiskupplungs-Baugruppe ist erfindungsgemäß eine externe
Linearführung
vorgesehen, deren Führungsmittel
im Bereich zwischen der Primär-Verriegelungsachse
oder dem Rastklauenpaar einerseits und dem auslegerseitigen oder werkzeugseitigen
Kupplungsteil andererseits angeordnet sind.
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Auslegerseitig
weisen die Führungsmittel mindestens
zwei beabstandete Führungskörper, insbesondere
Führungsbolzen,
und werkzeugseitig komplementäre
Führungsaufnahmen,
insbesondere Führungsbuchsen,
auf.
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Die
Führungsaufnahmen
oder Führungsbuchsen
können
eine Einlaufschräge
aufweisen.
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Ergänzend besteht
die Möglichkeit,
daß die Führungsaufnahmen
oder Führungsbuchsen
einen Einlaufkonus besitzen und daß die zugehörigen Führungsbolzen ebenfalls konisch
ausgeführt
sind oder einen Rundungsabschnitt im Sinne einer Gleitfläche aufweisen.
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Die
Führungsaufnahmen
bzw. die Führungsbuchsen
können
eine elastische, widerstandsfähige Innenbeschichtung
oder ein derartiges, austauschbares Einsatzteil umfassen.
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Das
Einsatzteil kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen und z. B.
selbstschmierende Eigenschaften besitzen.
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Um
einerseits einen Toleranzausgleich der Kupplungsteile der Energiekreiskupplungs-Baugruppe
zu bewirken und andererseits ein Angleichen der Schwenkbewegung
auf das linear zueinander erfolgende Zuführen der Kupplungsteile zu
ermöglichen, ist
mindestens das werkzeugseitige Kupplungsteil nachgiebig, z. B. auf
einem feder- oder viskoelastischen Block gelagert.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter
Zuhilfenahme von Figuren näher
erläutert
werden.
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Hierbei
zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung der Führungsplatte
und der Positionierschiene der Schnellkupplung in Seitenansicht;
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2 eine
Darstellung ähnlich
derjenigen nach 1, jedoch mit einem Abschnitt
des Auslegers der Baumaschine und Energiekreiskupplungs-Baugruppe im Zustand
des Inkontaktkommens der externen Linearführung und
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3 eine
Darstellung analog derjenigen nach 2 im gekuppelten
Zustand und vollständiger
Verbindung zwischen auslegerseitigem und werkzeugseitigem Kupplungsteil
der Energiekreiskupplungs-Baugruppe.
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Das
erste Kupplungsteil 1 der Schnellkupplung, welches am Ausleger
einer Baumaschine befindlich ist, weist eine Primär-Verriegelungsachse 2 auf,
welche in den Aufnahme- und Öffnungsbereich eines
Rastklauenpaars 3 des Werkzeugs gelangt.
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An
den Außenenden
der Primär-Verriegelungsachse 2 ist
jeweils eine mit der Achse starr verbundene Führungsplatte 4 angebracht,
wobei am zweiten Kupplungsteil 5, das Bestandteil des Werkzeugs
ist, jeweils seitlich eine Positionierschiene 6 bevorzugt
durch Aufschweißen
befestigt ist.
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Wie
aus der Darstellung nach 1 ersichtlich, gelangt die Führungsplatte 4 mit
ihrem Nasenspitzenbereich 7 in Oberflächenkontakt mit der Positionierschiene 6.
Erfolgt nun eine weitere Bewegung des ersten Kupplungsteils 1 in
Pfeilrichtung nach unten, wird die Primär-Verriegelungsachse 2 in
ihre Sollposition innerhalb des Rastklauenpaars 3 zwangsgeführt hineinbewegt.
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Wie
in den 2 und 3 ersichtlich, wird durch diese
Zwangsführung,
bedingt durch die Führungsplatten 4 und
die Positionierschienen 6 eine Soll-Lage für die Energiekreiskupplungs-Baugruppe, umfassend
werkzeugseitiges Kupplungsteil 8 und auslegerseitiges Kupplungsteil 9,
erreicht.
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Beschädigungen
der Energiekreiskupplungs-Baugruppe sind daher ausgeschlossen und
es kann ein zügiger
Werkzeugwechsel auch unter extremen Baustellenbedingungen vorgenommen
werden.
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Die
Führungsplatte 4 ist
bevorzugt als Scheibe ausgebildet, wobei das jeweilige mit der Primär-Verriegelungsachse 2 verbundene
Scheibenende 10 eine Kreisform aufweist mit einem Durchmesser
größer als
derjenige der Verriegelungsachse 2. Das gegenüberliegende
Scheibenende besitzt eine Nasenform, wobei der Übergang vom Kreisformbereich
zum Nasenformbereich kontinuierlich gestaltet ist und der Nasenspitzenbereich 7 einen
Radius kleiner als der Kreisformbereich aufweist.
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Zur
Befestigung der jeweiligen Positionierschiene 6 ist an
den Wangen des zweiten Kupplungsteils 5 ein Verstärkungsabschnitt 11 angebracht.
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Die
Energiekreis-Baugruppe weist eine externe Linearführung auf,
deren Führungsmittel
im Bereich zwischen der Primär-Verriegelungsachse 2 oder
dem Rastklauenpaar 3 einerseits und dem auslegerseitigen
Kupplungsteil 9 bzw. dem werkzeugseitigen Kupplungsteil 8 andererseits
befindlich sind.
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Bei
einer bevorzugten Variante sind die Führungsmittel auslegerseitig
als Führungsbolzen 12 gestaltet
und es weisen die komplementären
Führungsaufnahmen
die Form von Führungsbuchsen 13 auf.
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Die
Führungsbuchsen 13 können eine
Einlaufschräge
(siehe 2) aufweisen.
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Das
jeweilige freie Ende des betreffenden Führungsbolzens 12 kann
eine Rundung oder einen konischen Abschnitt besitzen, um ein leichtes
Ineinandergleiten und Einführen
des jeweiligen Bolzens 12 in die zugehörige Buchse 13 zu
gewährleisten.
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Zur
Aufnahme von Toleranzen und zum Anpassen der symbolisch dargestellten
(Ringpfeil) Kreisbewegung in das lineare Aufeinanderzubewegen der
Teile der Energiekreiskupplungs-Baugruppe ist mindestens das werkzeugseitige
Kupplungsteil 8 über
einen elastischen Block 14 beweglich gelagert.
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- 1
- erstes
Kupplungsteil
- 2
- Primär-Verriegelungsachse
- 3
- Rastklauenpaar
- 4
- Führungsplatte
- 5
- zweites
Kupplungsteil
- 6
- Positionierschiene
- 7
- Nasenspitzenbereich
- 8
- werkzeugseitiges
Kupplungsteil
- 9
- auslegerseitiges
Kupplungsteil
- 10
- Scheibenende
- 11
- Verstärkungsabschnitt
- 12
- Führungsbolzen
- 13
- Führungsbuchse
- 14
- elastischer
Block