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Die Erfindung beschreibt ein Verriegelungsbolzensystem zur Kraftübertragung mit integrierten Medienkupplungen.
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Um Arbeitsmaschinen für möglichst unterschiedliche Aufgaben verwenden zu können, gibt es verschiedenste Variationen um unterschiedliche Werkzeuge an einem Gerät befestigen zu können. Das können Werkzeuge sein, die am Gerät nur kraftschlüssig und statisch wirksam befestigt werden, aber auch Werkzeuge, die Bewegungen ausführen können oder angetrieben werden.
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In diesem Fall müssen neben einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Werkzeug und Gerät bzw. Trägergerät zusätzlich noch Medienleitungen angeschlossen werden, mit denen Antriebsmedien, wie Hydrauliköl, Gase oder elektrischer Strom oder Steuersignale vom Gerät oder Trägergerät zum angebauten Werkzeug oder zur angebauten Vorrichtung gelangen können, um sie mit Energie zu versorgen.
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Besonders bei Baugeräten ist so ein Werkzeugwechsel immer häufiger gefordert, da die Trägergeräte meist teuer sind und deshalb nicht für jedes Werkzeug ein eigenes Trägergerät bereit gestellt werden kann.
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Mechanische Kupplungsvorrichtungen für Werkzeuge an Baugeräten nach dem Stand der Technik sind seit Jahren bekannt und basieren im wesentlichen darauf, dass die Werkzeuge über Bolzen und entsprechende Verriegelungstechniken nach dem Stand der Technik kraftschlüssig angeschlossen werden.
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Sollen die Werkzeuge noch zusätzlich angetrieben werden, wie beispielsweise bei Vibrationsplatten, Greifern, Zangen und Scheren, so macht dies noch die zusätzliche Anordnung von Kupplungssystemen für Medienleitungen notwendig, mit denen Öl, Gas, Strom oder Steuersignale zu den angetriebenen Werkzeugen gelangen.
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Bei den bekannten automatischen Kupplungssystemen nach dem Stand der Technik befindet sich sowohl am Trägergerät als auch am Werkzeug eine Aufnahmevorrichtung, in der passgenau die jeweiligen Kupplungsstecker enthalten sind.
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Da diese Steckverbindungen beim Ineinanderschieben leicht beschädigt werden können, müssen sie ganz exakt ineinander eingeführt werden. Deshalb wird das mechanische Koppeln zur Herstellung einer statisch wirksamen Verbindung und die Herstellung einer Verbindung von Medienleitungen wie Öl und Strom örtlich und zeitlich getrennt durchgeführt.
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So werden zuerst die Verbindungsbolzen kraftschlüssig fixiert, was bedeutet, dass das Werkzeug statisch wirksam mit dem Trägergerät verbunden ist und erst dann werden die Medienleitungen, nachdem die Muffen oder Stecker in die richtige Position zueinander gebracht wurden, miteinander verbunden, d. h. die männlichen in die weiblichen Stecker eingeführt.
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Solche genannten Schnellwechselvorrichtungen für Schlauch- und Kabelverbindungen werden in der Regel bei bestehenden Trägergeräten und zu wechselnden Werkzeugen nachgerüstet. Den Stand der Technik zeigt die
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Diese Vorrichtungen nach dem Stand der Technik haben gewisse Nachteile. Es entsteht zusätzlicher Platzbedarf am Trägergerät sowie am Werkzeug. Zudem besteht die Gefahr, dass diese Anschlusselemente für die Medienstecker beim harten Baustelleneinsatz beschädigt werden können oder dass sich durch Wasser und Erdreich Verschmutzungen ergeben können, die eine Verbindungsherstellung zwischen den entsprechenden Medienkupplungen erst nach aufwändigen Reinigungsarbeiten von Hand der entsprechenden Medienkupplungshalterungen erforderlich machen.
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Eine weitere Erschwernis entsteht dann, wenn zwischen den unterschiedlichen Einsätzen von angetriebenen Werkzeugen wie Rüttlern, Hydraulikgreifern, Zangen, Scheren usw. auch nicht angetriebene Werkzeuge an das Trägergerät angebaut werden sollen.
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Dabei handelt es sich beispielsweise um Tieflöffel oder Hochlöffel von Baggern, die nur kraftschlüssig an das Arbeits- oder Trägergerät angebaut werden müssen und die keine Medienleitung benötigen.
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Befinden sich jedoch gesonderte Arbeitsplatten für Hydraulikstecker oder Stromverbindungen am Trägergerät oder am Gegenstück des Werkzeugs, so bedarf es der Befestigung von Schutzplatten oder so genannten „Dummies”, um ein Eindringen von Erdreich und Schmutzwasser in die Hydraulikkupplungen und Medienstecker zu verhindern. Dazu muß der Fahrer aussteigen und ungeliebte Reinigungsarbeiten durchführen oder von Hand Schutzmechanismen montieren.
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In einer weiteren Variation nach dem Stand der Technik werden automatisch zu betätigende aber teure Schutzplatten eingesetzt.
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Die Kupplungselemente für die Medienleitungen werden aus Platzgründen seitlich von den Kraft übertragenden Verbindungsbolzen angeordnet. Dies hat den Nachteil, dass beim Einsatz von einfachen Einbauwerkzeugen die keine Medienleitungen besitzen, deren Anbauvariationen stark eingeschränkt sind.
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Soll ein einfacher Tieflöffel in einer um 180° gedrehten Lage befestigt werden, wenn man ihn beispielsweise als Hochlöffel benutzen will, lässt dies die Anbaugeometrie am Trägergerät nicht zu, weil die Anschlussgehäuse für die Kupplungselemente der Medienleitungen im Wege stehen.
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Wegen der abgedeckten Vorrichtungen kann der Tieflöffel nur in einer einzigen Lage angebaut werden und man benötigt einen zusätzlichen Aushublöffel.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, auf Platz sparende Weise und unter Reduzierung und Vereinfachung verschiedener Arbeitsgänge den Anbau unterschiedener Werkzeuge an ein Trägergerät zu ermöglichen und zugleich eine höhere Schutzwirkung der hydraulischen Werkzeugverbindungen zu erreichen, unabhängig davon, ob das anzubauende Werkzeug angetrieben ist oder ob es sich um ein einfaches, nicht angetriebenes Werkzeuge handelt, wie einen Tieflöffel.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt entsprechend den Merkmalen des Verriegelungsbolzensystems nach Anspruch 1.
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Die Erfindung wird anhand der 1 bis 5 näher erläutert.
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1 zeigt in einem vertikalen Schnitt/Ansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei ein Element 14 an einem Werkzeug und Element 15 an einem Trägergerät angeordnet ist. Anhand dieser Figur wird das Aufnehmen des Werkzeugs in Prinzip gezeigt.
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2 zeigt einen erfindungsgemäßen Verbindungsbolzen mit Einbauten.
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3 zeigt die Frontalansicht eines erfindungsgemäßen Verbindungsbolzens mit Medienverbindungssteckern, wie er an einem Werkzeug kraftschlüssig befestigt ist.
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4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für unterschiedliche Querschnitte von Verbindungsbolzen.
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Verriegelungsbolzensystem mit Medienkupplung zur Verbindung zweier Elemente, wobei ein Element 14 einen Verbindungsbolzen 1 aufweist, der an seinen Endbereichen passgenaue Kraftübertragungsbereiche 2, 2' aufweist, die in Seitenbleche 20 kraftschlüssig eingreifen, welche im wesentlichen der Übertragung von Querkräften und Biegemomenten dienen, und dass zwischen diesen Kraftübertragungsbereichen 2, 2' im Verbindungsbolzen 1 quer zur Bolzenachse 3 Aufnahmebohrungen 4 für Hydraulikstecker 5, 7 oder sonstige Medienverbindungsstecker angeordnet sind und dass an dem über den Verbindungsbolzen 1 zu verbindenden Element 15 eine zur Geometrie des Verbindungsbolzens 1 passgenaue Ausnehmung 18, 18' angeordnet ist und dass diese Ausnehmung 18, 18' zumindest teilweise Kontaktflächen 11, 11' aufweist, die zu den entsprechenden Kontaktflächen 12, 12' am Verbindungsbolzen 1 passgenau und deckungsgleich sind und somit im verbundenen Zustand eine Abdichtung der Hydraulikstecker 5, 7 oder sonstigen Verbindungssteckern bewirken.
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In 2 ist ein solcher Verbindungsbolzen 1 dargestellt. In den Kraftübertragungsbereichen 2, 2' des Bolzens werden die Kräfte in Seitenbleche 20 eingeleitet. Hierfür ist in 3 ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem diese Seitenbleche an einem Werkzeug 16 befestigt sind. Zu den hier dargestellten Hydrauliksteckern 5 führen Hydraulikschläuche 6. Die Hydraulikstecker 5 sind in Bohrungen 4 eingepasst.
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In 1 ist dargestellt, wie man sich die Verbindung eines Werkzeugs 16 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorstellen muss. An diesem Beispiel wird die Verbindung eines Aushubwerkzeugs an einen Bagger beispielhaft dargestellt. Am Bagger ist ein Verbindungselement 15 angeordnet, das aus Seitenblechen 21 besteht. Diese zwei Seitenbleche mit Befestigungsbohrungen 26 sind über ein Zwischenstück 19 miteinander verbunden. Mit diesem Element 15 soll das Werkzeug 16 verbunden werden. Dazu ist am Werkzeug 16 ein Verbindungselement 14 befestigt, das zwei Seitenbleche 20 besitzt. In den Bohrungen dieser Seitenbleche 20 befinden sich ein normaler Bolzen 10 nach dem Stand der Technik und ein erfindungsgemäßer Verbindungsbolzen 1. Das Verbinden des Werkzeugs 6 mit dem Trägergerät erfolgt in der Weise, dass zunächst mit der Öffnung 28 der Bolzen 10 gefasst wird und anschließend um diesen Bolzen 10 das Element 15 über den erfindungsgemäßen Verbindungsbolzen 1 geschwenkt wird. Die Seitenbleche 21 und das Zwischenstück 19 besitzen eine besondere Ausnehmung 18, 18'.
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Die Form und Oberfläche dieser Ausnehmung 18, 18' ist so gestaltet, dass sich Kontaktflächen 11, 11' bilden, die zumindest zu Teilflächen 12, 12' der Oberfläche des erfindungsgemäßen Verbindungsbolzens I passen. Wenn diese entsprechenden Kontaktflächen 12, 12' am Verbindungsbolzen 1 in die Ausnehmung 18, 18' eingeschwenkt werden, erfolgt über diese Kontaktflächen 11 und 12 die Kraftübertragung vom Verbindungsbolzen 1 zum Element 15. Gleichzeitig wird über diese passgenauen Kontaktflächen 11, 11' und 12, 12' eine Abdichtung der Hydraulikstecker 7 und 5 in der Ausnehmung 18 bzw. im Zwischenstück 19 und dem Verbindungsbolzen 1 erreicht. Das gilt auch für die sonstigen Medienverbindungsstecker, die dort angeordnet sind. Bei den sonstigen Medienverbindungssteckern handelt es sich beispielsweise um Medienverbindungsstecker für gasförmige Medien, für Strom oder Stecker zur Übermittlung von Steuerungsdaten.
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Üblicherweise bestehen Steckverbindungen für Medien aus männlichen und weiblichen Steckern.
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Prinzipiell können männliche Verbindungsstecker 5 entweder im erfindungsgemäßen Verbindungsbolzen 1 oder in der Ausnehmung 18, 18' angeordnet werden.
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Das gleiche gilt für die weiblichen Stecker 7. Auch diese können entweder im erfindungsgemäßen Verbindungsbolzen 1 oder in der Ausnehmung 18, 18' angeordnet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Verbindungselemente für die Medienleitungen in der Ausnehmung 18, 18' im Zwischenstück 19 versenkt eingebaut, d. h. diese Hydraulikstecker 7 ragen nicht in die Ausnehmung 18, 18' hinein.
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Die Ausnehmung 18, 18' befindet sich sowohl in den Seitenblechen 21 als auch im Zwischenstück 19.
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Der Vorteil dieser Versenkung der Hydraulikstecker 7 liegt darin, dass in diese Ausnehmung 18, 18' nicht nur der erfindungsgemäße Verbindungsbolzen 1 mit Medienverbindungselementen eingeführt werden kann, sondern auch normale Bolzen 30, 13, die keine Medienverbindungselemente besitzen.
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Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn man Arbeitsgeräte oder Werkzeuge mit dem Trägergerät verbinden will, die keine Medienverbindungselemente benötigen, wie beispielsweise einfache Tieflöffel oder Hochlöffel.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem am aufzunehmenden Werkzeug 16 ein erfindungsgemäßer Verbindungsbolzen 1 mit einem männlichen Hydraulikstecker 5 gezeigt, der aus dem Verbindungsbolzen 1 herausragt.
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Am Verbindungselement 15, das am Trägergerät angeordnet ist, befindet sich eine Ausnehmung 18, bei der der weibliche Hydraulikstecker 7 versenkt eingebaut ist.
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Nachdem der Verbindungsbolzen 1 in die Ausnehmung 18 eingeschwenkt ist und anhand der entsprechenden Kontaktflächen 11 und 12 ein sowohl kraftschlüssiger als auch dichter Anschluss hergestellt ist, d. h. wenn er die Lage 13 erreicht hat, wird ein oder mehrere verschiebbare Sperrelemente 8 vor die Lage des Bolzens 13 geschoben, damit sich die Verbindung nicht mehr lösen kann.
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Bei diesen Sperrelementen 8 handelt es sich um Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, wie sie verwendet werden, um das Herausfallen von Bolzen zu verhindern. Dabei sind diese Sperrelemente 8 speziell geformte Vierkantstähle oder zylindrisch geformte Stähle mit besonderen Abflachungen im Kontaktbereich, die mit Hilfe von Hydraulikzylindern 9 in den Eintrittsraum des Bolzens vorgeschoben werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform hat der erfindungsgemäße Verbindungsbolzen 1 eine zylindrische Form mit kreisförmigem Querschnitt. Diese Form wird bevorzugt gewählt, weil man ohne Umbaumaßnahmen sowohl Werkzeuge mit Medienverbindungsleitungen als auch Werkzeuge ohne solche Medienverbindungsleitungen verwenden kann. Dies ist ein großer Vorteil, da die normalen Bolzen, wie sie nach dem Stand der Technik bei der kraftschlüssigen Verbindung von Werkzeugen mit Trägergeräten verwendet werden, beim Einführen in die erfindungsgemäße Ausnehmung 18, 18' eine kraftschlüssige und dichte Verbindung herstellen. Diese normalen Bolzen haben die gleichen Abmessungen in den Kontaktflächen 11 wie der erfindungsgemäße Verbindungsbolzen 1.
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Üblicherweise werden zylindrische Verbindungsbolzen nach dem Stand der Technik verwendet. Es sind jedoch auch polygonal begrenzte Bolzen einsetzbar. Diese können zum Beispiel auch quadratisch, quaderförmig oder vieleckig begrenzt sein. In diesen Fällen ergeben sich dann entsprechend andere erfindungsgemäße Ausnehmungen 18, 18', wie sie zum Beispiel in 5 dargestellt sind.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt einmal darin, dass für die Herstellung einer Medienleitungsverbindung kein zusätzlicher Platz am Werkzeug oder Trägergerät benötigt wird und dass auch bei Verwendung von Anbauteilen, die keine Medienleitungsverbindungen benötigen, eine einfache Verbindung hergestellt werden kann, die sicherstellt, dass in die nicht benötigten Hydraulikstecker bzw. Verbindungselemente für sonstige Medien Schmutz eintreten kann. Es müssen keine zusätzlichen Handgriffe und keine Zusatzteile, wie Abdeckungselement oder „Dummies” verwendet werden.
