Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kuppeln und
Entkuppeln der Anschlussenden von Druckmittelleitungen,
insbesondere von Hydraulikleitungen, mit einer ortsfesten
und einer auf einem beweglichen Schlitten angebrachten
Kupplungshälfte, die durch eine Kolben-/Zylindereinheit
in Kuppel- und/oder Entkuppelstellung bewegbar ist, insbesondere
an Werkzeugschnellwechseleinrichtungen von Bauoder
Landmaschinen.
Eine solche Vorrichtung wird beispielsweise in der DE
33 11 502 C2 offenbart. Dort wird eine Vorrichtung zum
ferngesteuerten Verbinden oder Trennen zweier mit mechanischen
Formschlusselementen und mit Steuerleitungsanschlüssen
ausgerüsteter Kuppelteile beschrieben, deren
eine am Arbeitsgerät und deren andere am Stiel oder dgl.
eines Hydraulikbaggers vorgesehen ist, die durch eine hydraulisch-mechanische
Verriegelung kraftschlüssig verbindbar
sind, wobei sich die Vorrichtung dadurch auszeichnen
soll, dass Steuerleitungsanschlüsse gesondert
mittels eines hydraulischen Stellantriebes miteinander
verbindbar bzw. voneinander trennbar sind. Insbesondere
soll eine vom sich einstellenden Spiel der Formschlusselemente
unabhängig gute Verbindbarkeit der Steuerleitungsanschlüsse
sichergestellt werden. Dies wird dadurch
erreicht, dass die Steuerleitungsanschlüsse federnd gelagert
sind und sich in der Ebene senkrecht zu ihrer Öffnungs-
bzw. Schließrichtung bewegen können. Außerdem ist
der formschlüssige Bewegungsvorgang, bei dem die mechanische
Verbindung der jeweiligen Kuppelteile miteinander
erfolgt, unabhängig von dem Verbindungs- bzw. Trennvorgang
der Steuerleitungen. Dazu wirkt ein hydraulischer
Stellantrieb gegen eine Feder, die die beweglichen
Steuerleitungsanschlüsse gegen die dem bestehenden Teil
zugeordneten Steuerleitungsanschlüsse drückt.
Nachteilig an dieser Art der Vorrichtung ist insbesondere,
dass durch die horizontale Bewegungsfreiheit der jeweiligen
Steuerelemente nur eine unzureichende Führung
und Passgenauigkeit im Betrieb erreicht werden kann, wodurch
Verklemmungen und ähnliches auftreten können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine
robuste und dauerhafte Vorrichtung zum Kuppeln und Entkuppeln
der Anschlussenden von Druckmittelleitungen zu
schaffen, bei der insbesondere nach Abschluss des Kuppelvorganges
die Druckzufuhr zum Stellzylinder unterbrochen
werden kann, um hier eine aufwendige zusätzliche Druckversorgung
auch während des Betriebes zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass
der Schlitten in der Kuppelstellung durch eine selbsthaltende,
mechanische, durch den Druckkolben betätigbare
Verriegelung fixierbar ist.
Eine solche Verriegelung ermöglicht es, dass der Schlitten,
nachdem er in die Kuppelstellung bewegt worden ist
und damit die beiden Kupplungshälften miteinander verbunden
hat, mechanisch in seiner Position fixiert wird, so
dass er in dieser verbleibt, auch nachdem die Druckzufuhr
zu dem Stellzylinder unterbrochen wird oder sich beispielsweise
durch langsamen Druckabfall in der Hydraulikanlage
von selbst abbaut. Besonders vorteilhaft ist dabei,
dass die mechanische Verriegelung durch den Druckkolben
selbst betätigt wird und somit zusätzliche aktive
Elemente in dem Kupplungselement vermieden werden.
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einer Ausführung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Verriegelung in Form
federbeaufschlagter Verriegelungshebel mit Ausnehmungen
zum Eingriff in Nuten ausgebildet ist.
Diese Ausgestaltung der Verriegelung ermöglicht eine sichere
Fixierung des Schlittens und damit der Kupplungshälften
in gekuppelter Position. Es lassen sich große
Kräfte aufnehmen, auch wenn der Stellzylinder drucklos
wird.
Vorteilhaft ist es, dass die Verriegelung, insbesondere
mittels von Schiebehülsen betätigten Sperrkugeln, zum
Eingriff in Nuten ausgebildet ist.
Bei einer solchen Ausführung der Kupplungseinrichtung
verbleiben die beiden Kupplungshälften im gekuppelten Zustand
in ihrer Position. Die Verriegelung sorgt dafür,
dass auch im drucklosen Zustand des Stellzylinders eine
sichere Verbindung der beiden Kupplungshälften gewährleistet
ist. Zum Entkuppeln wird beispielsweise die
Schiebehülse vom Stellzylinder betätigt, so dass die
Kupplung entkoppelt wird und anschließend die beiden
Kupplungshälften voneinader getrennt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Arbeitslänge der Kolben-/Zylindereinheit
zur Bewirkung eines Leerhubes zur
Öffnung der Verriegelung vor der Bewegung des Schlittens
aus der Kuppelstellung und/oder zum Schließen der Verriegelung
nach der Bewegung des Schlittens in die Kuppelstellung
größer ist als der Stellweg des Schlittens.
Durch diesen Aufbau wird besonders einfach eine Möglichkeit
geschaffen, die Verriegelung zu betätigen und mit
derselben Kolben-/Zylindereinheit die Bewegung des
Schlittens in die Kuppelstellung hinein- oder aus ihr
herauszubewirken.
Eine besondere Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor,
dass der Schlitten in Bewegungsrichtung weisende, beidseitig
offene Gleitbuchsen aufweist.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Gleitbuchsen auf einseitig am
ortsfesten Teil befestigten Gleitzapfen, die eine Länge
größer als die Gleitbuchsen aufweisen, verschiebbar angeordnet
sind. Durch diese Art der Konstruktion und Lagerung
des Schlittens sind große Stabilität in Verbindung
mit einfachem Aufbau realisierbar.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Gleitzapfen am freien Ende die Quernuten zur Aufnahme
der am Schlitten angeordneten, schwenkbaren federbeaufschlagten
Verriegelungshebel aufweisen.
Nach der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die
Verriegelungshebel Kulissenflächen aufweisen und der Kolben
des Druckzylinders korrespondierende Kegelflächen
aufweist. In dieser Ausgestaltung ist eine besonders vorteilhafte
Verriegelung des Schlittens in gekuppeltem Zustand
möglich. Die Verriegelungshebel können durch den
Druckzylinder betätigt werden und damit ohne weitere aktive
Elemente für eine Fixierung des Schlittens in seiner
einen Endposition sorgen.
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, dass zwischen der Schlittenstirnseite
und einem Mitnehmer am freien Ende des Druckkolbens eine
Verzögerungsfeder vorgesehen ist. Hierdurch ist besonders
einfach gewährleistet, dass der Schlitten während des
Leerhubes des Druckkolbens bereits in der gekuppelten Position
verbleibt, bevor die mechanische Verriegelung betätigt
wird bzw. dass die Verriegelung geöffnet wird, bevor
sich der Schlitten aus der gekuppelten in die entkuppelte
Position bewegt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Kupplungshälften innerhalb
von ineinander verschiebbaren Schutzhülsen angeordnet
sind. Die Schutzhülsen dienen dem Zweck, die Kupplungshälften
vor Verschmutzungen und mechanischer Belastung
durch die rauhe Arbeitsumgebung, in der diese
Vorrichtungen üblicherweise benutzt werden, zu schützen.
Hierdurch wird einfach eine größtmögliche Abschirmung der
Kupplungsteile sowohl im gekuppelten als auch im entkuppelten
Zustand ermöglicht.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Kupplungshälften
und/oder die Schutzhülsen, insbesondere mittels Steckoder
Schraubverbindungen, auswechselbar am Schlitten befestigt
sind. Durch diese Ausgestaltungen können bei Verschleißerscheinungen
oder Änderungen an den Maschinen die
Einzelteile der Vorrichtung schnell gewechselt und den
jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie
anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
- Fig. 1a bis c
- eine Werkzeugschnellwechseleinrichtung mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei
Stadien des Kupplungsvorganges,
- Fig. 2a und b
- eine Seitenansicht der Vorrichtung,
teilweise im Schnitt im entkuppelten und im
gekuppelten Zustand,
- Fig. 3
- eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße
Vorrichtung im gekuppelten Zustand,
- Fig. 4a und b
- eine teilweise geschnittene Aufsicht der
Vorrichtung sowie in den
- Fig. 5 und 6
- eine Seitenansicht einer alternativen Ausführung
der Vorrichtung, teilweise im
Schnitt im entkuppelten und im gekuppelten
Zustand.
Insbesondere in den Figuren 1a bis 1c sind Bereiche eines
nicht näher dargestellten Baggerauslegers einerseits und
eines Werkzeuges, z.B. eines Löffels, wiedergegeben, die
mit der erfindungsgemäßen allgemein mit 1 bezeichneten
Vorrichtung ausgerüstet sind. Stiel und Baggerlöffel sind
mit Schnellwechselelementen, in Fig. 1a mit 4 und 5 bezeichnet,
ausgerüstet, an denen Elemente der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 angebracht sind, und zwar als Beispiel
am Element 5 des Baggerlöffels ein feststehendes
Teil 2 und am Element 4 am Baggerstiel ein bewegliches
Teil 3, jeweils ausgerüstet mit den zu verbindenden Hydraulikleitungen
6 und 7, die an ihren freien zu kuppelnden
Enden mit den entsprechenden Kupplungshälften, in den
Figuren mit 8 und 9 bezeichnet, ausgerüstet sind, wobei
die Kupplungshälften 8 und 9 von ineinander verschiebbaren
metallischen Schutzhülsen 10 und 11 umgeben sind.
Die zu bewegenden Kupplungshälften 8 sind auf einem
Schlitten 12 ggf. auswechselbar befestigt, was in den Figuren
nicht näher dargestellt ist, wobei der Schlitten
mittels einer Kolben-/Zylindereinheit 13, 14 von einer
Entkupplungsstellung (Fig. 2a, Fig. 4a) in eine Kupplungsstellung
(Fig. 2b, Fig. 4b) bewegbar sind. Der im
Druckzylinder 13 bewegbare Kolben 14 weist an seinem
freien, nach außen weisenden Ende eine Kegelfläche 15
auf, zur Beaufschlagung von zwei Verriegelungshebeln 16,
senkrecht zur Achse des Kolbens 14 angeordnet, die im gekuppelten
Zustand zur Verriegelung des Schlittens 12 dienen.
Der Kolben 14 des Druckzylinders 13 ist darüber hinaus
noch mit einem Mitnehmer 18 ausgerüstet, der seinerseits
mit einer Feder 17 bestückt ist, die sich einerseits am
Mitnehmer 18 und andererseits an der Stirnseite 12a des
Schlittens 12 abstützt. Der Schlitten 12 wird in den dargestellten
Beispielen von zwei Buchsen 19 gebildet, die
über ein die Stirnseite 12a des Schlittens 12 bildendes
Blech miteinander verbunden sind, wobei die Buchsen 19
auf Gleitzapfen 20 bewegbar geführt sind.
Die Länge der Gleitzapfen 20 ist dabei größer als die
Länge der Buchsen 19, derart, dass das freie Ende der
Gleitzapfen 20 in der Verriegelungslage (beispielsweise
Fig. 4b) das Stirnblech 12a des Schlittens überragt. Dieses
freie nach außen ragende Ende der Gleitzapfen 20 ist
mit einer Quernut 22 ausgestattet, in die einer der Verriegelungshebel
16 mit einem entsprechend geformten Ende
eingreifen kann, wenn die Kupplung geschlossen ist, wobei
die Verriegelungshebel 16 von Federn 21 in die Schließstellung
gezwungen werden.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist dabei die folgende:
Im entkuppelten Zustand befindet sich der Schlitten 12
entfernt vom festen Teil der Vorrichtung 2. Der Druckzylinder
13 zieht den Kolben 14 ein, der durch den Mitnehmer
18 über die Feder 17 den Schlitten auf den festen
Teil der Vorrichtung 2 zubewegt. In seiner Endposition
sind die beiden Schutzhülsen 10 und 11 ineinander eingeschoben
und die beiden Kupplungshälften 8 und 9 miteinander
dichtend verbunden. Der Druckzylinder 13 wird nun
weiter eingezogen, wodurch die Kulissenfläche der Verriegelungshebel
16 über die Kegelfläche 15 des Kolbens 14
abrutscht. Im komplett eingezogenen Zustand des Kolbens
14 sind die Verriegelungshebel 16 durch die Federn 21 in
ihre Endposition gedrückt worden, in der die Ausnehmungen
am Ende der Verriegelungshebel 16 in die Quernuten 22 der
Gleitzapfen 20 eingreifen.
Zum Entkuppeln fährt der Kolben 14 aus seiner zurückgezogenen
Stellung nach außen und schiebt mit der Kegelfläche
15 zunächst die Hebel 16 über ihre Kulissenflächen gegen
die Federkraft der Federn 21 von den Gleitzapfen 20 weg,
so dass die Ausnehmungen nicht mehr in die Quernuten 22
eingreifen. Hierbei wird durch die Feder 17 der Schlitten
weiterhin in der gekuppelten Position gehalten, bis die
Verriegelungshebel 16 völlig aus den Quernuten 22 herausbewegt
sind. Dann wird durch den Kolben 14 der Schlitten
12 aus seiner gekuppelten in die entkuppelte Stellung
verfahren und die beiden Kupplungshälften 8 und 9 getrennt,
so dass auch die Schutzhülsen 10 und 11 nicht
mehr ineinandergreifen.
Eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt, wobei
die funktionell gleichen Teile die gleichen Bezugsziffern
tragen, wie im Beispiel nach den Fig. 1 bis 4.
Die bewegliche Kupplungshälfte 8 ist auf dem durch eine
hier nicht dargestellte Kolben-/Zylindereinheit beweglichen
Schlitten 12 angebracht. Der Schlitten 12 ist auf
Gleitbuchsen 19 angeordnet, die auf Gleitzapfen 20 verschiebbar
gelagert sind.
Die nicht näher dargestellte hydraulische Kolben-/Zylinderanordnung
bewegt zum Kuppeln die bewegliche Kupplungshälfte
8 in Richtung der feststehenden Kupplungshälfte 9.
Eine in Verlängerung der Gleichbuchse 19 angeordneter
Zentrierzapfen 26 schiebt sich hierbei in die Zentrierbohrungen
27 an der feststehenden Kupplungshälfte 9, um
für eine hinreichend genaue Ausrichtung der beiden Kupplungshälften
8 und 9 zueinander zu sorgen.
Beim Zusammendrücken der beiden Kupplungshälften 8 und 9
wird die Schiebehülse 23 an der beweglichen Kupplungshälfte
8 auf die feststehende Kupplungshälfte 9 aufgeschoben,
so dass im Inneren der Schiebehülse angeordnete
Sperrkugeln 16' in eine umlaufende Ringnut 25 an der
feststehenden Kupplungshälfte 9, durch im Inneren angeordnete,
nicht näher dargestellte, Federelemente eingedrückt
werden. Hierdurch wird eine sichere Verbindung der
beiden Kupplungshälften in Zugrichtung gewährleistet,
auch wenn die Kolben-/Zylindereinheit 13, 14 drucklos
wird.
Zum Entkuppeln der Kupplungshälften 8 und 9 wird die hydraulische
Kolben-/Zylindereinheit 13, 14 zurückgezogen,
wodurch zunächst die Schiebehülse 23 von der feststehenden
Kupplungshälfte 9 abgezogen wird, so dass die Sperrkugeln
16' aus der umlaufenden Ringnut 25 austreten, wodurch
die beiden Kupplungshälften voneinander gelöst werden.
Im weiteren wird die bewegliche Kupplungshälfte 8
von der festen Kupplungshälfte 9 weggezogen und der Zentrierzapfen
26 aus den Zentrierbohrungen 27 entfernt, so
dass die beiden Kupplungselemente komplett voneinander
getrennt sind. Anschließend kann ein mechanisches Abkoppeln,
z.B. des Werkzeuges vom Baggerlöffel, erfolgen.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel
beschränkt. Insbesondere sind Anzahl und Ausgestaltung
der Kupplungselemente variierbar, so dass insbesondere
mehr als zwei Leitungen auf einmal miteinander verkuppelt
werden können. Außerdem ist es ebenfalls möglich,
nicht nur Hydraulik-, sondern auch andere Druckleitungen
miteinander zu verkuppeln oder auch elektrische Anschlüsse.