DE102006020871A1

DE102006020871A1 - Nachrüstbare Schnellkupplung für fernbetätigte Werkzeuge

Info

Publication number: DE102006020871A1
Application number: DE102006020871A
Authority: DE
Inventors: Matthias Sobiak; Gerhard Rudolph
Original assignee: Zeppelin Baumaschinen GmbH
Current assignee: Zeppelin Baumaschinen GmbH
Priority date: 2005-07-23
Filing date: 2006-05-04
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2026-05-05
Also published as: DE102006020871B4

Abstract

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. Erfindungsgemäß weist das erste Kupplungsteil an den Außenenden seiner Primär-Verriegelungsachse jeweils eine mit der Achse starr verbundene exzentrische Führungsplatte auf. Am zweiten Kupplungsteil ist jeweils eine Positionierschiene oder ein Positionieranschlag angeordnet, derart, daß bei Aufeinanderzuführen des ersten Kupplungsteils auf das zweite Kupplungsteil die Primär-Verriegelungsachse zunäacht in den Öffnungsbereich des Rastklauenpaars gelangt, wobei mit Bewegungsfortgang die Führungsplatten in Kontakt mit den Flanken der Positionierschiene gelangen, wodurch Führungsplattenform-bedingt die Primär-Verriegelungsachse selbsttätig in ihre Sollendlage überführbar ist und hiernach die Kupplungsteile der Energiekreiskupplungs-Baugruppe in den gekuppelten Zustand gelangen.

Description

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.

Erfindungsgemäß erfolgt die Positionierung der Kuppelteile der Schnellkupplung im Prozeß des Zueinanderbringens von Werkzeug und Werkzeugmaschine bzw. Baumaschine durch ein Inanschlagkommen einer Welle oder Achse am Werkzeugmaschinenkopf mit einer halbrunden, nach oben offenen Ausnehmung in Form einer Klaue am werkzeugseitigen Teil der Schnellwechseleinrichtung.

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.

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.

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.

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.

Zur Befestigung der Positionierschiene ist an den Wangen des zweiten Kupplungsteils eine Verstärkungsplatte oder ein Verstärkungsabschnitt befindlich bzw. ausgebildet.

An der Energiekreiskupplungs-Baugruppe ist 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.

Auslegerseitig weisen die Führungsmittel mindestens zwei beabstandete Führungskörper, insbesondere Führungsbolzen, und werkzeugseitig komplementäre Führungsaufnahmen, insbesondere Führungsbuchsen, auf.

Die Führungsaufnahmen oder Führungsbuchsen können eine Einlaufschräge aufweisen.

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.

Die Führungsaufnahmen bzw. die Führungsbuchsen können eine elastische, widerstandsfähige Innenbeschichtung oder ein derartiges, austauschbares Einsatzteil umfassen.

Das Einsatzteil kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen und z.B. selbstschmierende Eigenschaften besitzen.

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.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung der Führungsplatte und der Positionierschiene der Schnellkupplung in Seitenansicht;
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
3 eine Darstellung analog derjenigen nach 2 im gekuppelten Zustand und vollständiger Verbindung zwischen auslegerseitigem und werkzeugseitigem Kupplungsteil der Energiekreiskupplungs-Baugruppe.
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.
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.
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.
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.
Beschädigungen der Energiekreiskupplungs-Baugruppe sind daher ausgeschlossen und es kann ein zügiger Werkzeugwechsel auch unter extremen Baustellenbedingungen vorgenommen werden.
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.
Zur Befestigung der jeweiligen Positionierschiene 6 ist an den Wangen des zweiten Kupplungsteils 5 ein Verstärkungsabschnitt 11 angebracht.
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.
Bei einer bevorzugten Variante sind die Führungsmittel auslegerseitig als Führungsbolzen 12 gestaltet und es weisen die komplementären Führungsaufnahmen die Form von Führungsbuchsen 13 auf.
Die Führungsbuchsen 13 können eine Einlaufschräge (siehe 2) aufweisen.
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.
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.

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

Claims

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, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungsteil (1) an den Außenenden seiner Primär-Verriegelungsachse (2) jeweils eine mit der Achse (2) starr verbundene exzentrische Führungsplatte (4) aufweist, am zweiten Kupplungsteil (5) jeweils eine Positionierschiene (6) oder ein Positionieranschlag angeordnet ist derart, daß beim Aufeinanderzuführen des ersten Kupplungsteils (1) auf das zweite Kupplungsteil (5) die Primär-Verriegelungsachse (2) zunächst in den Öffnungsbereich des Rastklauenpaars (3) gelangt, wobei mit Bewegungsfortgang die Führungsplatten (4) in Kontakt mit den Flanken der Positionierschiene (6) gelangen, wodurch Führungsplattenform-bedingt die Primär-Verriegelungsachse (2) selbsttätig in ihre Sollendlage überführbar ist und hierdurch die Kupplungsteile (8; 9) der Energiekreiskupplungs-Baugruppe in den gekuppelten Zustand gelangen.
Schnellkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsplatte (4) als exzentrische oder evolventische Scheibe ausgebildet ist, wobei das jeweilige mit der Primär-Verriegelungsachse (2) verbundene Scheibenende eine im wesentlichen Kreisform mit einem Durchmesser größer als die Verriegelungsachse (2) und das weitere Scheibenende eine Nasenform besitzt, wobei der Übergang vom Kreisformbereich zum Nasenformbereich kontinuierlich gestaltet ist sowie der Nasenspitzenbereich (7) einen Radius kleiner als der Kreisformbereich aufweist.
Schnellkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Positionierschienen (6) an den Wangen des zweiten Kupplungsteils (5) ein Verstärkungsabschnitt (11) befindlich ist.
Schnellkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Energiekreiskupplungs-Baugruppe eine externe Linearführung vorgesehen ist, deren Führungsmittel (12; 13) im Bereich zwischen der Primär-Verriegelungsachse (2) oder Rastklauenpaar (3) einerseits und dem auslegerseitigen (9) oder werkzeugseitigen (8) Kupplungsteil andererseits angeordnet sind.
Schnellkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auslegerseitig die Führungsmittel mindestens zwei beabstandete Führungskörper, insbesondere Führungsbolzen (12) und werkzeugseitig komplementäre Führungsaufnahmen, insbesondere Führungsbuchsen (13) aufweisen.
Schnellkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsaufnahmen oder Führungsbuchsen eine Einlaufschräge aufweisen.
Schnellkupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsaufnahmen oder Führungsbuchsen einen Einlaufkonus besitzen.
Schnellkupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsaufnahmen oder Führungsbuchsen eine elastische widerstandsfähige Innenbeschichtung oder ein derartiges Einsatzteil aufweisen.
Schnellkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil aus einem Kunststoffmaterial besteht.
Schnellkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das werkzeugseitige Kupplungsteil (8) nachgiebig gelagert ist.