EP2698477A2 - Schnellwechsler; Verfahren zum Betreiben eines Schnellwechslers und Schnellwechselvorrichtung - Google Patents
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- EP2698477A2 EP2698477A2 EP13180732.3A EP13180732A EP2698477A2 EP 2698477 A2 EP2698477 A2 EP 2698477A2 EP 13180732 A EP13180732 A EP 13180732A EP 2698477 A2 EP2698477 A2 EP 2698477A2
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- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
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- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/3604—Devices to connect tools to arms, booms or the like
- E02F3/3609—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat
- E02F3/3663—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat hydraulically-operated
Definitions
- the invention relates to a quick coupler according to the type specified in the preamble of claim 1, a method for operating a quick coupler according to the type specified in the preamble of claim 6 and a quick-change device according to claim 11.
- Quick-change systems include a quick coupler for coupling a tool provided with an adapter to a work machine to which the quick coupler can be arranged, and are known in different designs.
- quick couplers are operated purely mechanically by means of spring force, purely hydraulically by means of a double-acting hydraulic piston, or by a combination of mechanical locking and mechanical shut-off and with hydraulic unlocking by means of a single-acting hydraulic piston.
- the invention is based on the combined version of a quick coupler.
- This quick coupler is provided with a locking device for producing a mechanical connection between the machine and the tool.
- the locking device has at least one locking element, which is acted upon by a spring force in the direction of a locking position.
- a connected to the locking element hydraulic piston is provided, which is arranged displaceably in a hydraulic cylinder and divides the hydraulic cylinder interior into an opening chamber and a locking chamber.
- the opening chamber is connected to a hydraulic valve via a first hydraulic line to apply hydraulic pressure to the opening chamber and thus the hydraulic piston as needed so that the hydraulic piston and the locking member connected to the hydraulic piston are moved from the locking position to an opening position against the spring force.
- the object of the invention is therefore to provide a quick coupler according to the type specified in the preamble of claim 1, a method according to the type specified in the preamble of claim 6 and a quick-change device such that while avoiding the disadvantages mentioned the locking element in the locked position sure and even under extreme conditions of the quick coupler.
- the invention is based on the finding that the holding force in the locking position can be improved in a simple manner if in addition acts on the locking element, a hydraulic force and thereby the hydraulic piston and thus the locking element not only by the spring force, but also by a hydraulic force held and fixed in the locking position.
- the locking chamber is connected to a hydraulic valve via a second hydraulic line.
- the locking chamber is acted upon by hydraulic oil, if necessary, so that is fixed in the locking position of the hydraulic piston and thus the locking element in the locking position.
- a hydraulic control is provided for this, which switches a hydraulic valve so that corresponding hydraulic oil is present in the locking chamber as soon as the locking element is in the locking position.
- the hydraulic valve is switched so that the hydraulic oil can escape as soon as the locking element is moved from the locking position to the open position.
- the first hydraulic line and the second hydraulic line are connected to each other and connected via a hydraulic supply line to a common hydraulic valve.
- the hydraulic valve is a directional control valve, in particular a 4/2-way valve.
- the lock member is secured in the lock position, in which hydraulic oil is set in the lock chamber, whereby the hydraulic piston is fixed by a hydraulic force in the lock position.
- the opening movement against the spring force can then be carried out readily, wherein then sets hydraulic pressure in the opening chamber and the hydraulic oil is pushed out of the locking chamber again.
- a further valve is introduced into the second hydraulic line, wherein preferably then the first and second hydraulic line are short-circuited via a connecting line.
- the connecting line is connected to the second line between the supply line and the other valve. If the connecting region of the connecting line and the second hydraulic line is arranged just behind the further valve and the further valve as close as possible to the hydraulic cylinder with the hydraulic piston, rapid movement of the locking element from the locking position into the open position is made possible.
- the further valve is formed by a pilot-operated check valve.
- the non-return valve is connected by a control line connected to the first hydraulic line. With a pressure increase in the first hydraulic line and thus with the beginning of the opening movement, the non-return valve is opened, so turned on.
- the further valve can be formed by a safety valve, in particular by a proportional valve with a pressure-limiting function, such as a lowering-brake valve.
- the safety valve can relieve the hydraulic system briefly in case of impermissibly high loads between quick coupler on the one hand and adapter with tool on the other hand to avoid damage to the components of the quick coupler.
- a hydraulic counterforce acts in the opening direction on the locking element via the hydraulic piston, so that the locking element is locked in its two directions of movement.
- a hydraulic force acts on the hydraulic piston in the opening direction and thus on the locking element and against the spring force, so that the locking element is also fixed by the hydraulic force in the open position.
- Fig. 1 shows a quick-change device 10, via which a tool in the form of a spoon 12 is releasably attached to an excavator 14. For reasons of clarity, only the boom of the excavator 14 is shown here.
- the quick-change device 10 comprises a connected to the boom quick coupler 16 and an arranged on spoon 12 adapter 18.
- a later described in more detail locking device 32 is a mechanical coupling between the quick coupler 16 and adapter 18 produced so that a simple and quick tool change, for example, the shown spoons 12 and recording a hydraulic hammer or the like, is possible.
- FIG. 2 schematically the operation of the locking device 32 of the quick coupler 16 is shown.
- the quick coupler 16 two interconnected via a cross member 20 locking bolt 22 and 24 are shown.
- the cross strut 20 is fixedly connected via a hydraulic piston rod 26 with a hydraulic piston 28.
- the hydraulic piston 28 is displaceably mounted in a hydraulic cylinder 30.
- the locking bolts 22, 24 are part of the locking device 32 of the quick coupler 16.
- the locking bolts 22, 24 engage in the locking position in corresponding receptacles of the Fig. 2 not shown adapters 18 and lock the quick coupler 16 with the adapter 18 and thus with the spoon 12th
- the locking bolts 22, 24 act springs 34, 36 in the locking direction, which is represented by the arrow 38.
- the arrow 40 indicates the opening direction.
- the locking bolts 22, 24 are moved to connect / couple with the adapter 18 in the locking direction 38 and for uncoupling in the opening direction 40.
- the hydraulic piston 28 divides the hydraulic cylinder 30 into a lock chamber 42 and an opening chamber 44.
- the lock chamber 42 is connected to a supply line 48 via a second hydraulic line 46.
- the opening chamber 44 is also connected to the supply line 48 via a first hydraulic line 50.
- a pilot-operated check valve 52 is introduced in the second hydraulic line 46 .
- a connecting line 54 connects the first hydraulic line 50 to the second hydraulic line 46.
- the supply line 48 is connected to a switchable 4/2-way valve 56.
- the hydraulic valve 56 is usually connected to the hydraulic system, wherein one port 56a is connected to a hydraulic line 60 leading a hydraulic pump and the other port 56b is connected to a hydraulic line 58 leading to the hydraulic tank.
- a quick coupler 16 is provided with integrated shut-off function.
- a hydraulic pressure in the opening chamber 44 of the hydraulic cylinder 30 is established by corresponding switching of the 4/2-way valve 56.
- the check valve 52 is unlocked, whereby the hydraulic oil contained in the lock chamber 42 is successively supplied to the opening chamber 44 via the second hydraulic line 46, via the unlocked check valve 52, the connection line 54, the first hydraulic line 50.
- Hydraulic pressure px area A bar cross section > F must be spring .
- the quick coupler is unlocked by the locking bolts 22, 24 move in the opening direction in the open position.
- the pressure p in the opening chamber 44 is connected to the tank, so that the pressure drops.
- the force of the springs 34, 36 presses the locking bolts 22, 24 in the locking direction 38 and the clamp changer 16 is locked.
- the hydraulic oil is pushed out of the opening chamber 44.
- the volume in the hydraulic cylinder 30 of the lock chamber 42 increases, creating a suction effect.
- the hydraulic oil, which is pushed out of the opening chamber 44 flows against the usually in mobile hydraulic systems adjacent dynamic pressure first via the first hydraulic line 50 in the direction of the tank.
- the hydraulic oil flows from the first hydraulic line 50, through the connection line 54, through the check valve 52, the second hydraulic line 46 to the lock chamber 42 of the hydraulic cylinder 30 and completely fills the increasing space with hydraulic oil.
- the locking bolts 22, 24 loaded in the opening direction 40 with a force which exceeds the force of the springs 34, 36 closes the pilot operated check valve 52, the hydraulic oil in the locking chamber 42 of the hydraulic cylinder 30 and thereby blocks the locking device 32 hydraulically a far greater holding force of the locking device 32 of the quick coupler 16 is achieved than by the usual pure spring action by the springs 34, 36th
- the invention is thus distinguished from the prior art by a hydraulically operated quick-change device 10, in which the mechanical locking function is additionally supported hydraulically. All components required for this purpose can be integrated in a hydraulic block cylinder. Despite the double loading of the hydraulic cylinder 30, only one hydraulic connection 56c to the hydraulic valve 56 is required both for the movement in the opening direction 40 and for the movement in the locking direction 38, which significantly reduces the installation costs.
- the port 56c is connected to the supply line 48.
- the connection 56d is disabled.
- a safety valve of the hydraulic valve 56 for example, a proportional valve, such as a lowering-brake valve can be used. Through this valve, the hydraulic system can be temporarily relieved to avoid damage to the components of the quick coupler 16.
- a control 62 which switches the hydraulic valve 56 for locking and unlocking the quick coupler 16 via a line 64.
- the first hydraulic line 50 is connected to the check valve 52.
- the check valve 52 is opened, ie opened. Hydraulic oil may escape from the lock chamber 42 via the second hydraulic line 46 and the open check valve 52.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Schnellwechsler gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art, ein Verfahren zum Betreiben eines Schnellwechslers gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 6 angegebenen Art sowie eine Schnellwechselvorrichtung gemäß dem Anspruch 11.
- Schnellwechselsysteme umfassen einen Schnellwechsler zum Ankuppeln eines mit einem Adapter versehenen Werkzeugs an eine Arbeitsmaschine, an dem der Schnellwechsler anordbar ist, und sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Zum einen werden Schnellwechsler rein mechanisch mittels Federkraft, rein hydraulisch mittels doppelt wirkendem Hydraulikkolben, oder aus einer Kombination aus mechanischer Verriegelung und mechanischer Absperrung sowie mit hydraulischer Entriegelung mittels einfach wirkendem Hydraulikkolben betrieben.
- Die Erfindung geht von der kombinierten Version eines Schnellwechslers aus. Dieser Schnellwechsler ist mit einer Verriegelungseinrichtung zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen Arbeitsmaschine und Werkzeug versehen. Die Verriegelungseinrichtung weist hierfür zumindest ein Verriegelungselement auf, welches durch eine Federkraft in Richtung einer Verriegelungsposition beaufschlagt ist. Zudem ist ein mit dem Verriegelungselement verbundener Hydraulikkolben vorgesehen, der in einem Hydraulikzylinder verschiebbar angeordnet ist und der den Hydraulikzylinderinnenraum in eine Öffnungskammer und eine Verriegelungskammer teilt. Die Öffnungskammer ist mit einem Hydraulikventil über eine erste Hydraulikleitung verbunden, um die Öffnungskammer und somit den Hydraulikkolben bedarfsweise mit Hydraulikdruck so zu beaufschlagen, dass der Hydraulikkolben und das mit dem Hydraulikkolben verbundene Verriegelungselement aus der Verriegelungsposition in eine Öffnungsposition gegen die Federkraft verfahren wird.
- Problematisch bei diesen bekannten Schnellwechslern ist, dass die Haltekraft der Feder in der Verriegelungsposition begrenzt ist. Die Feder drückt das Verriegelungselement in die Verriegelungsposition. Mit zunehmendem Bewegen des Verriegelungselementes aus der Öffnungsposition in die Verriegelungsposition nimmt die Federkraft entsprechend ihrer Federkennlinie ab. Bei bestimmten Betriebsbedingungen, kann diese Federkraft nicht ausreichen, um die Verriegelungselemente in der Verriegelungsposition sicher zu halten. Zudem sind auch der Dimensionierung der Feder Grenzen gesetzt.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schnellwechsler gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art, ein Verfahren gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 6 angegebenen Art sowie eine Schnellwechselvorrichtung derart weiter zu bilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition sicher gehalten wird, und dies auch bei extremen Beanspruchungen des Schnellwechslers.
- Diese Aufgabe wird für den Schnellwechsler durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
- Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Haltekraft in der Verriegelungsposition auf einfache Weise dadurch verbessern lässt, wenn zusätzlich auf das Verriegelungselement eine Hydraulikkraft wirkt und dadurch der Hydraulikkolben und somit auch das Verriegelungselement nicht nur durch die Federkraft, sondern auch durch eine hydraulische Kraft gehalten und in der Verriegelungsposition fixiert wird.
- Nach der Erfindung ist daher die Verriegelungskammer mit einem Hydraulikventil über eine zweite Hydraulikleitung verbunden. Die Verriegelungskammer wird dabei mit Hydrauliköl bedarfsweise so beaufschlagt, dass in der Verriegelungsposition der Hydraulikkolben und somit das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition fixiert ist. Mit einfachen Mitteln wird damit die für Schnellwechsler für die Öffnungsbewegung sowieso schon vorhandene Hydraulik genutzt, um den Schnellwechsler in der Verriegelungsposition effektiv zu sichern.
- Vorzugsweise ist dafür eine hydraulische Steuerung vorgesehen, welche ein Hydraulikventil schaltet, damit entsprechendes Hydrauliköl in der Verriegelungskammer vorhanden ist, sobald sich das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition befindet. Zudem wird das Hydraulikventil so geschaltet, dass das Hydrauliköl entweichen kann, sobald das Verriegelungselement aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition verfahren wird. Durch einfaches Vorsehen von zumindest einem Hydraulikventil lässt sich jeweils der Hydraulikkolben und somit das Verriegelungselement entsprechend der Steuerung des Hydraulikventils sichern und wieder entsichern.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die erste Hydraulikleitung und die zweite Hydraulikleitung miteinander verbunden und über eine hydraulische Versorgungsleitung an ein gemeinsames Hydraulikventil angeschlossen. Vorzugsweise ist dabei das Hydraulikventil ein Wegeventil, insbesondere ein 4/2-Wegeventil. Durch einfaches Schalten dieses Hydraulikventils wird das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition gesichert, in dem Hydrauliköl sich in der Verriegelungskammer einstellt, wodurch der Hydraulikkolben durch eine Hydraulikkraft in der Verriegelungsposition fixiert wird. Durch weiteres Schalten des Hydraulikventils kann dann die Öffnungsbewegung gegen die Federkraft ohne weiteres erfolgen, wobei sich dann Hydraulikdruck in der Öffnungskammer einstellt und das Hydrauliköl aus der Verriegelungskammer wieder hinausgedrückt wird.
- Um insbesondere die Geschwindigkeit des Schnellwechslers beim Verriegeln und Entriegeln zu erhöhen, ist in die zweite Hydraulikleitung ein weiteres Ventil eingebracht, wobei vorzugsweise dann die erste und zweite Hydraulikleitung über eine Verbindungsleitung kurzgeschlossen sind. Dabei ist die Verbindungsleitung mit der zweiten Leitung zwischen der Versorgungsleitung und dem weiteren Ventil verbunden. Ist der Verbindungsbereich der Verbindungsleitung und der zweiten Hydraulikleitung kurz hinter dem weiteren Ventil und das weitere Ventil möglichst nah an dem Hydraulikzylinder mit dem Hydraulikkolben angeordnet, wird eine schnelle Bewegung des Verriegelungselements aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition ermöglicht.
- Vorzugsweise wird das weitere Ventil durch eine entsperrbare Rückschlagarmatur gebildet. Insbesondere ist die Rückschlagarmatur durch eine mit der ersten Hydraulikleitung verbundene Steuerleitung verbunden. Bei einem Druckanstieg in der ersten Hydraulikleitung und damit mit Beginn der Öffnungsbewegung wird die Rückschlagarmatur geöffnet, also aufgesteuert. Alternativ zu der entsperrbaren Rückschlagarmatur kann das weitere Ventil durch ein Sicherheitsventil gebildet werden, insbesondere durch ein Proportionalventil mit Druckbegrenzungsfunktion, wie ein Senk-Brems-Ventil. Vor allem bei Verwendung eines Sicherheitsventils anstelle einer entsperrbaren Rückschlagarmatur, kann bei unzulässig hohen Belastungen zwischen Schnellwechsler auf der einen Seite und Adapter mit Werkzeug auf der anderen Seite das Sicherheitsventil das Hydrauliksystem kurzzeitig entlasten, um Beschädigungen der Komponenten des Schnellwechslers zu vermeiden.
- Die oben angegebene Aufgabe wird für das Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 6 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
- Nach dem Verfahren zum Betreiben eines Schnellwechslers, bei dem ein Verriegelungselement mittels Federkraft in eine Verriegelungsposition verfahren wird und das Verriegelungselement mittels einer hydraulischen Kraft gegen die Federkraft aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition verfahren wird, hält mit der Erreichen der Verriegelungsposition neben der Federkraft zusätzlich auch eine hydraulische Kraft das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition effektiv gesichert. Dabei können bestehende halbhydraulische Systeme ohne weiteres einfach nachgerüstet werden.
- Vorzugsweise wirkt in der Verriegelungsposition auch eine hydraulische Gegenkraft in Öffnungsrichtung auf das Verriegelungselement über den Hydraulikkolben, so dass das Verriegelungselement in seine beiden Bewegungsrichtungen gesperrt ist.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens fliest während des Bewegens des Verriegelungselements und somit des Hydraulikkolbens aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition zumindest ein Teil des zuvor die hydraulische Kraft erzeugenden Hydrauliköls über eine mit einer Verriegelungskammer verbundene zweite Hydraulikleitung, über ein weiteres Ventil, über eine Verbindungsleitung und eine mit einer Öffnungskammer verbundene erste Hydraulikleitung zu der Öffnungskammer des Hydraulikzylinders. Hierdurch wird die Reaktionsgeschwindigkeit des Schnellwechslers auf einfache Weise erhöht.
- Gleiches gilt für die umgekehrte Bewegung: Dabei fliest vorzugsweise während des Bewegens aus der Öffnungsposition in die Verriegelungsposition zumindest ein Teil des zuvor die hydraulische Kraft in der Öffnungskammer erzeugenden Hydrauliköls über die mit der Öffnungskammer verbundene erste Hydraulikleitung, über die Verbindungsleitung, über das weitere Ventil und die mit der Verriegelungskammer verbundene zweite Hydraulikleitung zur der Verriegelungskammer.
- Vorzugsweise wirkt in der Öffnungsposition eine hydraulische Kraft auf den Hydraulikkolben in Öffnungsrichtung und somit auf das Verriegelungselement und gegen die Federkraft, so dass das Verriegelungselement durch die hydraulische Kraft in der Öffnungsposition auch fixiert wird.
- Die oben angegebene Aufgabe wird für die Schnellwechselvorrichtung durch die Merkmale der Anspruches 11 gelöst.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
- In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung einer Schnellwechselvorrichtung mit einem Schnellwechsler und einem Adapter, wobei der Schnellwechsler mit einem Bagger und der Adapter mit einem Löffel verbunden ist, und
- Fig. 2
- eine schematische hydraulische Schaltung.
-
Fig. 1 zeigt eine Schnellwechselvorrichtung 10, über die ein Werkzeug in Form eines Löffels 12 lösbar an einem Bagger 14 befestigt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist vorliegend lediglich der Ausleger des Baggers 14 dargestellt. - Die Schnellwechselvorrichtung 10 umfasst einen mit dem Ausleger verbundenen Schnellwechsler 16 und einen am Löffel 12 angeordneten Adapter 18. Über eine später näher beschriebene Verriegelungseinrichtung 32 ist eine mechanische Kopplung zwischen Schnellwechsler 16 und Adapter 18 herstellbar, so dass ein einfacher und schneller Werkzeugwechsel, beispielsweise Ablegen des dargestellten Löffels 12 und Aufnahme eines Hydraulikhammers oder dergleichen, ermöglicht ist.
- In
Fig. 2 ist schematisch die Wirkungsweise die Verriegelungseinrichtung 32 des Schnellwechslers 16 dargestellt. In dem Schnellwechsler 16 sind zwei über eine Querstrebe 20 miteinander verbundene Riegelbolzen 22 und 24 dargestellt. Die Querstrebe 20 ist über eine Hydraulikkolbenstange 26 mit einem Hydraulikkolben 28 fest verbunden. Der Hydraulikkolben 28 ist in einem Hydraulikzylinder 30 verschiebbar gelagert. - Die Riegelbolzen 22, 24 sind Teil der Verriegelungseinrichtung 32 des Schnellwechslers 16. Die Riegelbolzen 22, 24 greifen in der Verriegelungsposition in entsprechende Aufnahmen des in
Fig. 2 nicht dargestellten Adapters 18 ein und verriegeln den Schnellwechsler 16 mit dem Adapter 18 und somit mit dem Löffel 12. - Auf die beiden Riegelbolzen 22, 24 wirken Federn 34, 36 in Verriegelungsrichtung, welche durch den Pfeil 38 dargestellt ist. Der Pfeil 40 zeigt die Öffnungsrichtung an. Die Riegelbolzen 22, 24 werden zum Verbinden/Kuppeln mit dem Adapter 18 in Verriegelungsrichtung 38 und zum Entkuppeln in die Öffnungsrichtung 40 bewegt.
- Der Hydraulikkolben 28 teilt den Hydraulikzylinder 30 in eine Verriegelungskammer 42 und eine Öffnungskammer 44. Die Verriegelungskammer 42 ist über eine zweite Hydraulikleitung 46 mit einer Versorgungsleitung 48 verbunden. Die Öffnungskammer 44 ist über eine erste Hydraulikleitung 50 ebenfalls mit der Versorgungsleitung 48 verbunden. In die zweite Hydraulikleitung 46 ist ein entsperrbares Rückschlagventil 52 eingebracht. Zwischen Versorgungsleitung 48 und entsperrbaren Rückschlagventil 52 verbindet eine Verbindungsleitung 54 die erste Hydraulikleitung 50 mit der zweiten Hydraulikleitung 46.
- Die Versorgungsleitung 48 ist an ein schaltbares 4/2-Wegeventil 56 angeschlossen. Das Hydraulikventil 56 ist in üblicherweise an das Hydrauliksystem angeschlossen, wobei ein Anschluss 56a mit einer eine Hydraulikpumpe führenden Hydraulikleitung 60 und der andere Anschluss 56b mit einer zum Hydrauliktank führenden Hydraulikleitung 58 verbunden ist.
- Durch diese Anordnung wird ein Schnellwechsler 16 mit integrierter Absperrfunktion geschaffen. Beim Bewegen der Riegelbolzen 22, 24 aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition wird ein Hydraulikdruck in der Öffnungskammer 44 des Hydraulikzylinders 30 durch entsprechende Schaltung des 4/2-Wegeventils 56 aufgebaut. Zudem wird das Rückschlagventil 52 entsperrt, wodurch das in der Verriegelungskammer 42 befindliche Hydrauliköl sukzessive über die zweite Hydraulikleitung 46, über das entsperrte Rückschlagventil 52, die Verbindungsleitung 54, die erste Hydraulikleitung 50 der Öffnungskammer 44 zugeführt wird. Durch die unterschiedlichen Flächenverhältnisse des Hydraulikkolbens 28 - vollflächige Hydraulikkolbenfläche auf der einen Seite, Ringfläche auf der anderen Seite - ergibt sich auf den Hydraulikkolben 28 in der Öffnungskammer 44 eine Entriegelungskraft, welche größer ist als die Hydraulikkraft in der Verriegelungskammer zuzüglich die sich durch die Federn 34, 36 ergebende Federkraft. Dabei gilt, dass der
- Hydraulikdruck p x Fläche A Stangenquerschnitt > F Feder sein muss. Der Schnellwechsler wird entriegelt, indem die Riegelbolzen 22, 24 in Öffnungsrichtung in die Öffnungsposition verfahren.
- Beim Verriegelungsvorgang wird nach Umschalten des 4/2-Wegeventils 56 der Druck p in der Öffnungskammer 44 mit dem Tank verbunden, so dass der Druck abfällt. Die Kraft der Federn 34, 36 drückt die Riegelbolzen 22, 24 in Verriegelungsrichtung 38 und der Schellwechsler 16 verriegelt. Dabei wird das Hydrauliköl aus der Öffnungskammer 44 herausgedrückt. Das Volumen im Hydraulikzylinder 30 der Verriegelungskammer 42 vergrößert sich, wodurch eine Sogwirkung entsteht. Das Hydrauliköl, welches aus der Öffnungskammer 44 herausgedrückt wird, fließt gegen den in mobilen Hydraulikanlagen üblicherweise anliegenden Staudruck zunächst über die ersten Hydraulikleitung 50 in Richtung Tank. Durch die leichte Sogwirkung in der Verriegelungskammer 42 fließt das Hydrauliköl von der ersten Hydraulikleitung 50, durch die Verbindungsleitung 54, durch das Rückschlagventil 52, die zweite Hydraulikleitung 46 zu der Verriegelungskammer 42 des Hydraulikzylinders 30 und füllt den sich vergrößernden Raum gänzlich mit Hydrauliköl auf. Werden nun die Riegelbolzen 22, 24 in Öffnungsrichtung 40 mit einer Kraft belastet, welche die Kraft der Federn 34, 36 übersteigt, schließt das entsperrbare Rückschlagventil 52 das Hydrauliköl in der Verriegelungskammer 42 des Hydraulikzylinders 30 ein und blockiert dabei hydraulisch die Verriegelungseinrichtung 32. Damit wird eine weit größere Haltekraft der Verriegelungseinrichtung 32 des Schnellwechslers 16 erzielt, als durch die übliche reine Federbeaufschlagung durch die Federn 34, 36.
- Die Erfindung zeichnet sich somit gegenüber dem Stand der Technik durch eine hydraulisch betriebene Schnellwechselvorrichtung 10 aus, bei dem die mechanische Verriegelungsfunktion zusätzlich hydraulisch unterstützt wird. Alle hierfür erforderlichen Komponenten sind in einen hydraulischen Blockzylinder integrierbar. Trotz der Doppelbeaufschlagung des Hydraulikzylinders 30 wird sowohl für die Bewegung in Öffnungsrichtung 40 als auch für die Bewegung in Verriegelungsrichtung 38 nur ein hydraulischer Anschluss 56c an das Hydraulikventil 56 benötigt, was die Installationskosten deutlich senkt. Der Anschluss 56c ist mit der Versorgungsleitung 48 verbunden. Der Anschluss 56d ist gesperrt.
- Anstelle des entsperrbaren Rückschlagventils 52 kann auch ein Sicherheitsventil des Hydraulikventils 56, beispielsweise ein Proportionalventil, wie ein Senk-Brems-Ventil verwendet werden. Durch dieses Ventil kann das Hydrauliksystem kurzzeitig entlastet werden, um Beschädigungen der Komponenten des Schnellwechslers 16 zu vermeiden.
- Zudem ist eine Steuerung 62 vorgesehen, welche über eine Leitung 64 das Hydraulikventil 56 zum Verriegeln und Entriegeln des Schnellwechslers 16 schaltet. Über eine Steuerleitung 66 ist die erste Hydraulikleitung 50 mit dem Rückschlagventil 52 verbunden. Bei einem Druckanstieg in der ersten Hydraulikleitung 50 und damit einer Bewegung des Hydraulikkolbens 28 und somit der Riegelbolzen 22, 24 aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition wird das Rückschlagventil 52 aufgesteuert, also geöffnet. Hydrauliköl kann aus der Verriegelungskammer 42 über die zweite Hydraulikleitung 46 und das geöffnete Rückschlagventil 52 entweichen.
-
- 10
- Schnellwechselvorrichtung
- 12
- Löffel
- 14
- Bagger
- 16
- Schnellwechsler
- 18
- Adapter
- 20
- Querstrebe
- 22
- Riegelbolzen - oben
- 24
- Riegelbolzen - unten
- 26
- Hydraulikkolbenstange
- 28
- Hydraulikkolben
- 30
- Hydraulikzylinder
- 32
- Verriegelungseinrichtung
- 34
- Feder - oben
- 36
- Feder - unten
- 38
- Verriegelungsrichtung
- 40
- Öffnungsrichtung
- 42
- Verriegelungskammer
- 44
- Öffnungskammer
- 46
- zweite Hydraulikleitung
- 48
- Versorgungsleitung
- 50
- erste Hydraulikleitung
- 52
- entsperrbares Rückschlagventil
- 54
- Verbindungsleitung
- 56
- 4/2-Wegeventil
- 56a
- Anschluss an Hydraulikleitung 60 - links
- 56b
- Anschluss an Hydraulikleitung 58 - rechts
- 56c
- Anschluss an Versorgungsleitung 48
- 56d
- gesperrter Anschluss
- 58
- Hydraulikleitung - Tank
- 60
- Hydraulikleitung - Hydraulikpumpe
- 62
- Steuerung
- 64
- Steuerleitung
- 66
- Steuerleitung
Claims (11)
- Schnellwechsler (16) zum Ankuppeln eines mit einem Adapter (18) versehenen Werkzeugs (12) an eine Arbeitsmaschine (14), an dem der Schnellwechsler (16) anordbar ist, mit einer Verriegelungseinrichtung (32) zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen Arbeitsmaschine (14) und Werkzeug (12), wobei die Verriegelungseinrichtung (32) zumindest ein Verriegelungselement (22, 24) aufweist, welches durch eine Federkraft in Richtung einer Verriegelungsposition beaufschlagt ist, und einen mit dem Verriegelungselement (22, 24) verbundenen Hydraulikkolben (28), der in einem Zylinder (30) verschiebbar angeordnet ist und den Zylinderinnenraum in eine Öffnungskammer (44) und eine Verriegelungskammer (42) teilt, wobei die Öffnungskammer (44) mit einem Hydraulikventil (56) über eine erste Hydraulikleitung (50) verbunden ist, um die Öffnungskammer (44) und somit den Hydraulikkolben (28) bedarfsweise mit Hydraulikdruck so zu beaufschlagen, dass der Hydraulikkolben (28) und das mit dem Hydraulikkolben (28) verbundene Verriegelungselement (22, 24) aus der Verriegelungsposition in eine Öffnungsposition gegen die Federkraft verfahren wird, wobei die Verriegelungskammer (42) mit einer zweiten Hydraulikleitung (46) verbunden ist, und mit Hydrauliköl bedarfsweise beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hydraulikleitung (50) und die zweite Hydraulikleitung (46) über eine Verbindungsleitung (54) kurzgeschlossen sind und über eine einzige hydraulische Versorgungsleitung (48) an ein Hydraulikventil (56) angeschlossen sind, und dass in der zweiten Hydraulikleitung (46) ein den Rückfluss aus der Verriegelungskammer (42) sperrendes Ventil (52) angeordnet ist.
- Schnellwechsler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine hydraulische Steuerung (62), welche das Hydraulikventil (56) schaltet, damit Hydrauliköl in der Verriegelungskammer (42) vorhanden ist, sobald sich das Verriegelungselement (22, 24) in der Verriegelungsposition befindet, und welche das Hydraulikventil (56) schaltet, damit das Hydrauliköl entweicht, sobald das Verriegelungselement (22, 24) aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition verfahren wird.
- Schnellwechsler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (56) durch ein Wegeventil gebildet ist, insbesondere ein 4/2-Wegeventil.
- Schnellwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (52) durch eine entsperrbare Rückschlagarmatur gebildet ist, insbesondere die durch eine mit der ersten Hydraulikleitung (50) verbundene Steuerleitung (66) bei einem Druckanstieg in der ersten Hydraulikleitung (50) und damit der Öffnungsbewegung aufgesteuert ist.
- Schnellwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (52) durch ein Sicherheitsventil gebildet ist, insbesondere durch ein Proportionalventil mit Druckbegrenzungsfunktion, wie ein Senkbremsventil.
- Verfahren zum Betreiben eines Schnellwechslers (16), bei dem ein Verriegelungselement (22, 24) mittels Federkraft in eine Verriegelungsposition verfahren wird und das Verriegelungselement (22, 24) mittels einer hydraulischen Kraft gegen die Federkraft aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition verfahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit Erreichen der Verriegelungsposition neben der Federkraft zusätzlich auch eine hydraulische Kraft auf das Verriegelungselement (22, 24) aufgebracht wird, durch die das Verriegelungselement (22, 24) in der Verriegelungsposition gehalten wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verriegelungsposition eine hydraulische Gegenkraft auf das Verriegelungselement (22, 24) in Öffnungsrichtung (40) wirkt, so dass das Verriegelungselement (22, 24) in seine beiden Bewegungsrichtungen (38, 40) zumindest durch anliegende hydraulische Kräfte gesperrt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnungsposition eine hydraulische Kraft gegen die Federkraft auf das Verriegelungselement (22, 24) wirkt, so dass das Verriegelungselement (22, 24) durch die hydraulische Kraft in der Öffnungsposition gehalten wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bewegens aus der Öffnungsposition in die Verriegelungsposition das Verriegelungselement (22, 24) und somit ein mit dem Verriegelungselement (22, 24) verbundener, in einem Zylinder (30) verschiebbar angeordneter, den Zylinderraum in eine Öffnungskammer (44) und eine Verriegelungskammer (42) teilender Hydraulikkolben (28) verfahren wird und zumindest ein Teil des zuvor die hydraulische Kraft in der Öffnungskammer (44) erzeugenden Hydrauliköls über eine mit der Öffnungskammer (44) verbundene erste Hydraulikleitung (50), über eine Verbindungsleitung (54), über ein weiteres Ventil (52) und eine mit der Verriegelungskammer (42) verbundene zweite Hydraulikleitung (46) zu der Verriegelungskammer (42) befördert wird.
- Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bewegens des Verriegelungselements (22, 24) und somit des Hydraulikkolbens (28) aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition zumindest ein Teil des die hydraulische Kraft in der Verriegelungskammer (42) erzeugenden Hydrauliköls über die mit der Verriegelungskammer (42) verbundenen zweiten Hydraulikleitung (46), über das weitere Ventil (52), über die Verbindungsleitung (54) und die erste Hydraulikleitung (50) zu der Öffnungskammer (44) befördert wird.
- Schnellwechselvorrichtung (10) mit einem Schnellwechsler (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einem Adapter (18), der mit einem Werkzeug (12) verbindbar ist.
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