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Die Erfindung betrifft eine Ankuppeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Vom Markt her bekannt sind Anbauverdichter, welche im Betrieb von einem Baggerarm gehalten und geführt werden können. Die mechanische Verbindung zwischen dem Bagger bzw. Baggerarm und dem Anbauverdichter erfolgt im Allgemeinen über eine Ankuppeleinrichtung in Form eines sog. Schnellwechslers, mit dem automatisch und fernbedienbar sowohl die hydraulischen, mechanischen und – falls vorhanden – elektrischen Verbindungen zwischen Bagger und Anbaugerät hergestellt werden
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Ankuppeleinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass ein Anbauverdichter mittels einer Ankuppeleinrichtung und mindestens einer zugehörigen Schwenkeinrichtung besonders vielseitig und flexibel an einem Baggerarm angeordnet und betrieben werden kann. Vereinfacht wird insbesondere der Einsatz des Baggeranbaugeräts ab schrägen zu bearbeitenden Flächen. Die Ankuppeleinrichtung bzw. die Schwenkeinrichtung kann für eine Vielzahl von auf dem Markt angebotenen "Wechselsystemen" für Baggeranbaugeräte bzw. Anbauverdichter verwendet werden. Weiterhin ist es möglich, die erfindungsgemäße Ankuppeleinrichtung auch an sonstigen Geräten anzuordnen, beispielsweise an Baumaschinen. Darüber hinaus können zwei Schwenkeinrichtungen kaskadiert und zueinander um einen an sich beliebigen Winkel versetzt ähnlich zu einer kardanischen Aufhängung angeordnet werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße Ankuppeleinrichtung besonders vielseitig verwendet werden. Insbesondere bei solchen an den Baggerarm angekuppelten Anbauverdichtern oder Baumaschinen, welche in einem Bereich von schrägen Böschungen, Lärmschutzwällen oder besonders unebenem Gelände eingesetzt werden, kann eine übermäßige Belastung von Unwuchterzeugern und/oder Getrieben, Rotatoren o.ä. vermieden und somit ein vorzeitiger, beispielsweise durch starkes Verdrehen oder Verwinden erzeugter Verschleiß oder Ausfall verhindert werden.
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Die Erfindung betrifft eine Ankuppeleinrichtung für ein Baggeranbaugerät, insbesondere einen Anbauverdichter mit einem Unwuchterzeuger, zum Ankuppeln des Baggeranbaugeräts an einen Baggerarm. Erfindungsgemäß umfasst die Ankuppeleinrichtung mindestens eine passiv schwenkbare Schwenkeinrichtung mit einem baggerarmseitigen Verbindungsabschnitt und einem geräteseitigen Verbindungsabschnitt, wobei die Verbindungsabschnitte relativ zueinander um eine Schwenkachse verschwenkbar sind, die zu einer von dem Baggeranbaugerät zu bearbeitenden Fläche in etwa parallel ist. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die beiden Verbindungsabschnitte an verschiedenen Geräten und/oder an verschiedenen Teilen von Geräten zu befestigen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schwenkeinrichtung eine Rückstelleinrichtung umfasst, welche in einem Zustand, in dem die Ankuppeleinrichtung nicht an einen Baggerarm angekuppelt ist, einen bestimmten relativen Schwenkwinkel zwischen den beiden Verbindungsabschnitten vorgibt. Beispielsweise kann nach einem Entriegeln des Wechselsystems eine zuvor eingestellte Ausgangsposition der Schwenkeinrichtung, also der Schwenkwinkel, ohne eine äußere Energiezuführung oder einen entsprechenden manuellen Eingriff im Wesentlichen wiederhergestellt werden. Dies ist insbesondere für einen nachfolgenden erneuten Ankuppelvorgang von Vorteil, wenn das Baggeranbaugerät von neuem an dem Baggerarm befestigt werden soll.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Rückstelleinrichtung mindestens ein elastisches Element und/oder mindestens ein Federelement und/oder ein Torsionsdrehelement umfasst, welches um die Schwenkachse ein Rückstellmoment zwischen den beiden Verbindungsabschnitten erzeugen kann. Dadurch wird eine besonders einfache und kostengünstige und vor allem robuste Ausführungsform der Rückstelleinrichtung beschrieben. Das elastische Element ist insbesondere ein Gummielement. Beispielsweise können vier derartige Gummielemente an einem Abschnitt der Schwenkachse bzw. einer Drehachse mit quadratischem Querschnitt angreifen und somit bei einer Verdrehung ein entsprechendes Rückstellmoment erzeugen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ankuppeleinrichtung umfasst die Schwenkeinrichtung eine Feststelleinrichtung, mittels welcher ein Schwenkwinkel zwischen den beiden Verbindungsabschnitten konstant eingestellt werden kann. Die Feststelleinrichtung kann manuell oder hydraulisch betätigt werden. Dadurch wird es ermöglicht, dass der Schwenkwinkel auch nach einem Abkuppelvorgang des Baggeranbaugeräts von dem Baggerarm definiert erhalten bleibt, der baggerseitige Verbindungsabschnitt also seine Lage im Raum nach dem Abkuppeln beibehält, und somit ein nachfolgender Ankuppelvorgang erleichtert wird. Ebenso kann es die Feststelleinrichtung ermöglichen, das jeweilige Baggeranbaugerät mit einem definierten Schwenkwinkel sozusagen "schräg" zu betreiben, was beispielsweise an Böschungen von Vorteil sein kann. Die Feststelleinrichtung kann auch mit der Rückstelleinrichtung kombiniert sein.
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Die erfindungsgemäße Ankuppeleinrichtung ist besonders vielseitig verwendbar, wenn sie zwei vorzugsweise identische passive Schwenkeinrichtungen umfasst, deren Schwenkachsen in einem festen Winkel zueinander angeordnet sind. Dabei kann der feste Winkel einen beliebigen Wert aufweisen. Damit ergibt sich ein entsprechender zusätzlicher geometrischer Freiheitsgrad, wodurch der Betrieb des Baggeranbaugeräts verbessert werden kann. Ergänzend kann vorgesehen sein, dass eine oder beide der Schwenkeinrichtungen die Rückstelleinrichtung und/oder die Feststelleinrichtung umfassen.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der feste Winkel 90 Grad beträgt. Dies entspricht im Wesentlichen einer kardanischen Aufhängung des Baggeranbaugeräts an dem Baggerarm, welche besonders flexibel ist und die Verwendungsmöglichkeiten des Baggeranbaugeräts erweitern kann.
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Die erfindungsgemäße Ankuppeleinrichtung kann weiter verbessert werden, wenn sie eine Dreheinrichtung umfasst (im allgemeinen als "Rotator" bezeichnet), deren Drehachse orthogonal zu einer von dem Baggeranbaugerät zu bearbeitenden Fläche ist. Insbesondere kann bzw. können die eine bzw. die zwei Schwenkeinrichtung(en) mit der Dreheinrichtung kombiniert bzw. in diese integriert werden, wodurch sich insgesamt ein weiterer geometrischer Freiheitsgrad und somit verbesserte Verwendungsmöglichkeiten für das Baggeranbaugerät ergeben.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Anbauverdichters;
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2 eine Seitenansicht des Anbauverdichters von 1;
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3 eine Ansicht von vorne des Anbauverdichters von 1;
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4 eine perspektivische Darstellung einer Schwenkeinrichtung des Anbauverdichters von 1 in einer Ausgangsposition;
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5 eine Seitenansicht der Schwenkeinrichtung von 4;
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6 eine perspektivische Darstellung der Schwenkeinrichtung von 1 in einer verschwenkten Position;
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7 eine Seitenansicht der Schwenkeinrichtung von 6;
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8 eine perspektivische Darstellung von zwei miteinander gekoppelten Schwenkeinrichtungen in einer Ausgangsposition;
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9 eine Draufsicht auf die gekoppelten Schwenkeinrichtungen der 8;
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10 eine perspektivische Darstellung der zwei miteinander gekoppelten Schwenkeinrichtungen in einer verschwenkten Position;
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11 eine Seitenansicht der zwei miteinander gekoppelten Schwenkeinrichtungen von 8 in der Ausgangsposition;
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12 eine Seitenansicht einer alternativen Anordnung der zwei miteinander gekoppelten Schwenkeinrichtungen.
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13 eine perspektivische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform, bei der die Schwenkeinrichtung in eine Dreheinrichtung integriert ist; und
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14 eine schematische Schnittansicht einer Rückstelleinrichtung für die Schwenkeinrichtung.
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Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt ein Baggeranbaugerät in Form eines Anbauverdichters 10 mit einer Ankuppeleinrichtung 12 zum Anbau an einen nicht dargestellten Baggerarm. Der Anbauverdichter 10 umfasst einen Unwuchterzeuger 14 zur mechanischen Anregung einer Verdichterplatte 16. Weiterhin umfasst der Anbauverdichter 10 ein Gehäuse 18, welches mit dem Unwuchterzeuger 14 mechanisch über vier flexible Koppelelemente 19 gekoppelt ist.
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Die Ankuppeleinrichtung 12 umfasst vorliegend in der Zeichnung von unten nach oben eine Dreheinrichtung 20, eine Schwenkeinrichtung 22 und ein Wechselsystem 24 in Form eines Schnellwechslers. An den Schnellwechsler 24 kann ein nicht dargestellter Endabschnitt des Baggerarms angekuppelt werden. Eine Drehachse 26 der Dreheinrichtung 20 ist orthogonal zu einer von dem Anbauverdichter 10 zu bearbeitenden Fläche 27. An der Dreheinrichtung 20 ist ein Verstellantrieb 44 (siehe 12) zur Betätigung der Dreheinrichtung 20 angeordnet.
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Die Schwenkeinrichtung 22 weist in Form von zwei Platten einen baggerarmseitigen Verbindungsabschnitt 28 und einen geräteseitigen Verbindungsabschnitt 30 auf. Weiterhin ist ein Drehgelenk 32 der Schwenkeinrichtung 22 in der Zeichnung sichtbar. Mittels des Drehgelenks 32 sind die Verbindungsabschnitte 28 und 30 relativ zueinander um eine Schenkachse 33 verschwenkbar. Die Schwenkachse 33 ist zu der von dem Anbauverdichter 10 zu bearbeitenden Fläche 27 des Erdbodens in etwa parallel. Der Schnellwechsler 24 ist vorliegend mit dem baggerarmseitigen Verbindungsabschnitt 28 verschraubt.
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In einer alternativen Ausführungsform der Schwenkeinrichtung 22 ist der baggerarmseitige Verbindungsabschnitt 28 mit dem Schnellwechsler 24 verschweißt. In einer nochmals alternativen Ausführungsform ist der Schnellwechsler 24 wannenförmig ausgeführt, wobei die Wanne zugleich dem baggerarmseitigen Verbindungsabschnitt 28 entspricht.
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Im Betrieb des Anbauverdichters 10 ist der Schnellwechsler 24 an dem Baggerarm angekuppelt. Somit "hängt" der Anbauverdichter 10 an dem Baggerarm. Der Baggerarm wird dabei derart positioniert, dass der Anbauverdichter 10 mit der Verdichterplatte 16 auf dem Erdboden aufliegt. Dabei regt der Unwuchterzeuger 14 die Verdichterplatte 16 zu mechanischen Schwingungen an, wodurch der Erdboden in an sich bekannter Weise verdichtet wird.
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Mittels der – vorliegend hydraulisch drehbaren – Dreheinrichtung 20 und der Schwenkeinrichtung 22 kann sich der Anbauverdichter 10 bzw. die Verdichterplatte 16 besonders gut an Unebenheiten des Erdbodens anpassen, beispielsweise an Böschungen oder Lärmschutzwälle. Dabei ist die Schwenkeinrichtung 22 passiv verschwenkbar, nämlich ohne aktiven eigenen Antrieb und stattdessen einfach abhängig von der aktuellen Schräge des Erdbodens und den resultierenden und den Anbauverdichter ausrichtenden Kräften am Baggerarm und an der Verdichterplatte 16.
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2 zeigt eine Seitenansicht des Anbauverdichters 10 entsprechend einer Ansicht II der 1. Insbesondere ist auch die Schwenkeinrichtung 22 von der Seite her zu sehen, wie es in der nachfolgenden 5 noch gezeigt werden wird.
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3 zeigt eine Ansicht von vorne des Anbauverdichters 10 entsprechend einer Ansicht III der 1. Insbesondere sind in der Zeichnung dreieckförmige Seitenelemente 28a bzw. 30a zu erkennen, welche mit dem baggerarmseitigen Verbindungsabschnitt 28 bzw. mit dem geräteseitigen Verbindungsabschnitt 30 fest verbunden, also beispielsweise verschweißt sind. Die Seitenelemente 28a und 30a greifen jeweils auch an dem Drehgelenk 32 an, wodurch die Verbindungsabschnitte 28 und 30 relativ zueinander verschwenkbar sind.
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4 zeigt eine perspektivische Darstellung der Schwenkeinrichtung 22 des Anbauverdichters 10 in einer Ausgangsposition. Ein Winkel (ohne Bezugszeichen) zwischen den Verbindungsabschnitten 28 und 30 beträgt vorliegend in etwa 0 Grad, diese sind also in etwa parallel.
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In der Zeichnung der 4 sind vier Stützelemente 34 sichtbar, welche mit einer Längsseite an dem Verbindungsabschnitt 30 und mit einer Stirnseite an einem jeweiligen Seitenelement 30a angeordnet sind. Weiterhin sind in der Zeichnung der 4 an den Verbindungsabschnitten 28 und 30 jeweils eine Anzahl von Bohrungen 36 zu erkennen, mittels welcher die Schwenkeinrichtung 22 an dem Wechselsystem 24 bzw. an der Dreheinrichtung 20 angeschraubt werden kann. In einer nicht dargestellten Ausführungsform weist die Ankuppeleinrichtung 12 keine Dreheinrichtung 20 auf und der geräteseitige Verbindungsabschnitt 30 ist direkt mit dem Gehäuse 18 verschraubt.
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Vorliegend ist die Schwenkeinrichtung 22 im Wesentlichen als Schweißkonstruktion ausgeführt. Dabei sind unter anderem die Seitenelemente 30a mit dem Verbindungsabschnitt 30 und mit den Stützelementen 34 verschweißt.
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Von dem Drehgelenk 32 sind in der 4 nur zwei Endabschnitte sichtbar. Das Drehgelenk 32 kann einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein. In der einteiligen Ausführungsform ist das Drehgelenk 32 beispielsweise unter Verwendung einer durchgehenden Achse ausgeführt.
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5 zeigt eine Seitenansicht der Schwenkeinrichtung 22 in der Ausgangsposition von 4. Ergänzend zu der 4 ist ein an dem baggerarmseitigen Verbindungsabschnitt 28 angeordneter Längsträger 38 sichtbar, an dessen in der Zeichnung unterem Abschnitt eine Platte 40 angeordnet ist. An einer in der Zeichnung unteren Fläche der Platte 40 sind acht Schrauben 42 bzw. deren Schraubköpfe sichtbar. Der Längsträger 38 ist vorliegend mit dem baggerarmseitigen Verbindungsabschnitt 28 verschweißt.
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6 zeigt eine perspektivische Darstellung der Schwenkeinrichtung 22 in einer verschwenkten Position. Ein Winkel A zwischen den Verbindungsabschnitten 28 und 30 beträgt vorliegend ungefähr 30 Grad.
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7 zeigt eine Seitenansicht der Schwenkeinrichtung 22 von 6. Die Schwenkeinrichtung 22 ist in einer Längsrichtung (in der Zeichnung der 7 von links nach rechts) und in einer Querrichtung im Wesentlichen symmetrisch ausgeführt. Entsprechend weist die Schwenkeinrichtung 22 zwei Längsträger 38 auf, von denen einer in der Zeichnung sichtbar ist. Alternativ ist es denkbar, einen einzigen Längsträger 38 als U-Profil auszuführen.
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8 zeigt eine perspektivische Darstellung von zwei miteinander gekoppelten – vorzugsweise identischen – passiven Schwenkeinrichtungen 22 in einer Ausgangsposition. Die Schwenkachsen 33 der beiden Schwenkeinrichtungen 22 sind in einem festen Winkel zueinander angeordnet. Vorliegend beträgt der feste Winkel 90 Grad, wodurch sich in etwa das Verhalten eines kardanischen Gelenks ergibt. Die Anordnung der 8 hat den Vorteil, dass die beiden Schwenkeinrichtungen 22 unabhängig voneinander verschwenkt werden können. Ebenso ist es möglich, die Schwenkwinkel der Schwenkeinrichtungen 22 unabhängig voneinander mittels einer Feststelleinrichtung zu fixieren, wie weiter unten noch erläutert werden wird.
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Die in der Zeichnung obere Schwenkeinrichtung 22 ist mit ihrem geräteseitigen Verbindungsabschnitt 30 mit dem baggerarmseitigen Verbindungsabschnitt 28 der unteren Schwenkeinrichtung 22 verbunden. Dies kann beispielsweise mittels Schrauben unter Verwendung der Bohrungen 36 erfolgen. Die Schrauben sind in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt.
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9 zeigt eine Draufsicht auf die Schwenkeinrichtungen 22 der 8. Man erkennt, dass der feste Winkel B vorliegend 90 Grad beträgt. In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Ankuppeleinrichtung 12 weist der feste Winkel B einen von 90 Grad verschiedenen Wert auf. Vorzugsweise wird der feste Winkel B durch die Verschraubung mittels der auf einem Kreis radialsymmetrisch angeordneten Bohrungen 36 vorgegeben, wodurch sich eine entsprechende Vielzahl von Winkeln einstellen lässt.
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10 zeigt eine perspektivische Darstellung der Anordnung von 8, wobei die zwei miteinander gekoppelten Schwenkeinrichtungen 22 jeweils in einer verschwenkten Position angeordnet sind.
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11 zeigt eine Seitenansicht der Schwenkeinrichtungen 22 der 8.
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12 zeigt eine Seitenansicht ähnlich zu der 11, wobei jedoch die Schwenkeinrichtungen 22 in einer alternativen Weise miteinander verbunden sind.
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13 zeigt eine perspektivische Darstellung der Schwenkeinrichtung 22, welche vorliegend in die Dreheinrichtung 20 integriert ist. Die in einem oberen Bereich der Zeichnung dargestellte Schwenkeinrichtung 22 ist vorliegend in einer verschwenkten Position gezeigt, ähnlich zu den 6 und 7.
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Die Schwenkeinrichtung 22 ist in der 13 an Stirnseiten der Stützelemente 34 an einem oberen Abschnitt der Dreheinrichtung 20 verschweißt. Die Schweißnähte sind in der Zeichnung jedoch nicht mit dargestellt. Ein Verstellantrieb 44 bspw. in Form eine Gerotors in einem linken unteren Bereich der Zeichnung ermöglicht ein Verstellen der Dreheinrichtung 20 um einen jeweils vorgegebenen Drehwinkel.
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14 zeigt schematisch eine axiale Schnittansicht einer optionalen Rückstelleinrichtung 46 für die Schwenkeinrichtung 22. Vorliegend umfasst die Rückstelleinrichtung 46 ein Vierkant-Hohlrohr 48 und eine Vierkant-Achse 50, welche konzentrisch zu dem Drehgelenk 32 bzw. der Schwenkachse 33 angeordnet sind. In einer Ausgangsposition der Schwenkeinrichtung 22 weisen das Vierkant-Hohlrohr 48 und die Vierkant-Achse 50 zueinander einen Winkel von 45 Grad in Bezug auf die Schwenkachse auf.
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In den vier Ecken des Vierkant-Hohlrohrs 48 sind elastische Elemente 52 derart angeordnet, dass sie eine jeweilige Seitenfläche der Vierkant-Achse 50 berühren. Die elastischen Elemente 52 sind beispielsweise aus Gummi oder einem ähnlichen Material hergestellt. Alternativ zu den elastischen Elementen 52 weist die Rückstelleinrichtung 46 ein oder mehrere Federelement(e) und/oder ein Torsionsdrehelement auf.
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Das Vierkant-Hohlrohr 48 ist drehfest beispielsweise mit dem baggerarmseitigen Verbindungsabschnitt 28 verbunden. Dabei kann das Vierkant-Hohlrohr 48 mit dem Längsträger 38 gekoppelt sein oder an Stelle des Längsträgers 38 (bzw. an Stelle von zwei Längsträgern 38) in dem baggerarmseitigen Verbindungsabschnitt 28 angeordnet sein. Die Vierkant-Achse 50 ist drehfest beispielsweise mit dem geräteseitigen Verbindungsabschnitt 30 verbunden.
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Beim Verschwenken der Schwenkeinrichtung 22 wird die Vierkant-Achse 50 relativ zu dem Vierkant-Hohlrohr 48 verdreht. Dabei wird eine durch die elastischen Elemente 52 auf die Seitenflächen der Vierkant-Achse 50 ausgeübte Kraft vergrößert, je mehr der Winkel zwischen dem Vierkant-Hohlrohr 48 und der Vierkant-Achse 50 von der Ausgangsposition abweicht. Entsprechend wird ein zwischen dem Vierkant-Hohlrohr 48 und der Vierkant-Achse 50 um die Schwenkachse erzeugtes Rückstellmoment größer.
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Nach einem Entlasten der Schwenkeinrichtung 22, also in einem Zustand, in dem die Ankuppeleinrichtung 12 nicht an den Baggerarm angekuppelt ist, können als Folge des Rückstellmoments das Vierkant-Hohlrohr 48 und die Vierkant-Achse 50, beziehungsweise die Schwenkeinrichtung 22 insgesamt, wieder ihre in 14 gezeigte Ausgangsposition annehmen. Die Rückstelleinrichtung 46 gibt somit einen bestimmten relativen Schwenkwinkel zwischen den beiden Verbindungsabschnitten 28 und 30 vor. Dadurch kann beispielsweise ein nachfolgendes erneutes Ankuppeln der Ankuppeleinrichtung 12 bzw. des Wechselsystems 24 an den Baggerarm vereinfacht werden.
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In einer weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsform der Ankuppeleinrichtung 12 umfasst die Schwenkeinrichtung 22 ergänzend oder alternativ zu der Rückstelleinrichtung 46 eine Feststelleinrichtung. Mittels der Feststelleinrichtung kann ein Schwenkwinkel zwischen dem baggerarmseitigen Verbindungsabschnitt 28 und dem geräteseitigen Verbindungsabschnitt 30 konstant eingestellt werden. Dann kann die Schwenkeinrichtung 22 – im Gegensatz zu dem oben beschrieben Betrieb – nicht passiv verschwenkt werden, was für bestimmte Anwendungen des Anbauverdichters 10 von Vorteil sein kann.
