DE19829348C2

DE19829348C2 - Vorrichtung zum zügigen, ferngesteuerten Verbinden und Lösen von Hydraulikkupplungen zwischen Fahrzeugen und dazugehörigen Arbeitsgeräten bzw. Fahrzeugteilen

Info

Publication number: DE19829348C2
Application number: DE1998129348
Authority: DE
Inventors: Hans Henning Struve
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2018-07-02
Also published as: DE19829348A1

Description

Die Erfindung geht von einem Ackerschlepper aus, der mit einem Frontlader mit einem bekannten Euro-Norm-Schnellwechselrahmen ausgerüstet ist und zum Laden verschiedener Güter, wie z. B. Futter, verwendet wird. An den Schnellwechselrahmen des Frontladers werden dazu verschiedene Geräte bzw. Fahrzeugteile angekuppelt, die für das jeweils zu ladende Gut am besten geeignet sind. Einige dieser Geräte sind mit hydraulisch bewegten Werkzeugen (z. B. Schneidmessern usw.) bestückt, die durch die Fahrzeughydraulik versorgt und betätigt werden, so dass beim Anbau eine Hydraulikleitungsverbindung zwischen Fahrzeug und Gerät (bzw. Fahrzeugteil) von Hand hergestellt werden muss. Dazu hat der Fahrzeugführer den Fahrzeugstand zu verlassen und sich - je nach Ausführung - zwischen, bzw. neben die zu verbindenden Teile zu begeben. Problematisch ist, dass der Arbeitsablauf unterbrochen wird, häufig eine Verschmutzung der Hände des Fahrers verursacht wird und eine erhöhte Unfallgefahr besteht.

Schnellwechselkupplungen für verschiedene Geräte bzw. Fahrzeugteile mit einer Vorrichtung zum fernbedienten selbsttätigen Verbinden und Lösen von Hydraulikkupplungen sind beispielsweise aus der US-PS 47 38 463 bekannt. Die mechanischen und hydraulischen Kupplungen können demnach auch unabhängig von einander bedient werden oder eingreifen, zumindest irrtümlicherweise.

Der Erfindung, i. F. "Euro-Shuttle" genannt, liegt die Aufgabe zugrunde, diesem Übelstand zu begegnen und das Kuppeln der Hydraulikanschlüsse ferngesteuert zu erledigen in Verbindung mit einer Sicherheitsschaltung, die Fehlbedienungen und daraus folgende Schäden an Personen und Maschinen verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst, Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet.

Hinter einem Euro-Schnellwechselrahmen (2) ist ein quaderförmiges, nach oben offenes, aber mit einem vorn angeschlagenen Klappdeckel (21) versehenes Gehäuse (6) aus stabilem Blech eingebaut. Dieses Gehäuse (6) stützt sich unten auf eine Quertraverse (15) des Schnellwechselrahmens (2) und schneidet oben bündig mit einem oberen Querrohr (29) des Schnellwechselrahmens (2) ab. Die Rückseite Richtung Fahrzeug weist im unteren Bereich eine rechteckige Öffnung auf, durch die Hydraulikschläuche (16) geführt sind. In dem quaderförmigen Gehäuse (6) befindet sich ein leicht darin bewegliches, oben geschlossenes und dort mit Bohrungen für die Hydraulikkupplungen (19/20) versehenes, zweites, quaderförmiges Gehäuse (10) (M-Träger), das unten und schlepperseitig eine Längsöffnung zum Durchführen der Hydraulikschläuche (16) und eines Druckluftzylinders (13) aufweist. Dieses innere Gehäuse (10) ist an allen vier Seiten oben mit Führungskeilen (11) versehen, während die unteren Führungskeile (11) an allen vier Seiten unten im äußeren Gehäuse (6) angebracht sind, so dass die Führungskeile (11) beim Hochschieben des inneren Gehäuses (10) das jeweils andere Gehäuseteil gleichzeitig bei Erreichen einer bestimmten Höhe freigeben. Zwischen zwei Bohrungen zur Aufnahme der Hydraulikkupplungen (19/20) ist eine Aufnahme für eine Kolbenstange des Druckluftzylinders (13) an dem inneren Gehäuse (10) von innen unten angebracht. Die untere Befestigung des Druckluftzylinders (13) erfolgt durch eine Aufnahme auf dem Boden des äußeren Gehäuses (6) auf der Quertraverse (15) des Frontladerschnellwechselrahmens (2) aufstehend. Hier unten ist auch ein Sicherheitsschalter angebracht, der erst durch das ganz zurückgezogene innere Gehäuse (10) betätigt wird und dann das Abkuppeln des Arbeitsgerätes (3) freigibt. Durch eine Bohrung in der unteren Quertraverse (15) des Schnellwechselrahmens (2) wird das Lecköl, das beim An- und Abkuppeln zwangsläufig entsteht, aufgenommen, durch eine untere Ablassschraube abgelassen. Neben der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich ein Schutzgehäuse, in dem zwei Magnetventile (8/9) angeordnet sind. Verfügt der Schlepper nicht über eine Druckluftversorgungsanlage, so ist hier auch ein Elektro-Kompressor (7) eingebaut. Anderenfalls sind die Magnetventile (8/9) über eine flexible Kunststoffleitung mit der Druckluftanlage des Trägerfahrzeuges verbunden. Hier sind in diesem Falle auch ein Stellmotor (24) für Riegel (5) mit Endschaltern (25) und Überwachungsschaltern (25) für die Stellung der Riegel (5) - als Sicherung gegen Fehlbedienung - eingebaut. Das ist je nach Art der Riegelung verschieden, wichtig ist dabei, dass der Zustand 'Riegel-geschlossen' eindeutig von einem Schalter weitergegeben wird.

Ausführungsbeispiel

Der bereits bekannte Schnellwechselrahmen (nach Euro-Norm) des Frontladers ist mit einem Stellmotor für die Bewegung der Riegel ausgerüstet. Für die Verbindung der Hydraulikkupplungen wird der "Euro-Shuttle" eingebaut.

Das Ver- und Entriegeln der Arbeitsgeräte bzw. Fahrzeugteile kann auf verschiedene bekannte Art und Weise, wie hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch erfolgen. Allerdings ist im Anspruch 1 eine Schaltung vorgesehen, die dieses Ver- und Entriegeln kontrolliert. Dazu ist es am zweckmäßigsten, wenn die Riegel elektrisch per Stellmotor betätigt werden, oder per Elektromagnetventil die Steuerung der hydraulischen oder pneumatischen Bewegung geregelt wird, da die Sicherheitsschaltung, die nur eine korrekte Betätigung zulässt, ebenfalls elektrisch arbeitet und den Verriegelungsvorgang überwacht und steuert.

Funktionsweise des "Euro-Shuttle" an einem Frontlader beim Ankuppeln einer Siloschneidzange

Der Fahrzeugführer fährt mit dem Schnellwechselrahmen des Frontladers unter die Fanghaken der Siloschneidzange und nimmt sie durch Anheben des Frontladers auf. Durch hydraulisches Ankippen des Geräterahmens berührt eine Shuttle-Sperre den Rahmen und löst sich dabei. Anschließend bringt der Fahrer einen Schalter I in Position "Verriegeln". Sofort schiebt der Stellmotor die Riegel durch die Ösen an Geräterahmen und Siloschneidzange. Erst nach Beendigung des Verriegelungsvorganges gibt ein Endschalter (Sicherheitsschaltung) das Ausfahren des "Euro-Shuttle" frei. Durch Festhalten eines Schalters II, der als Taster ausgeführt ist, beginnt das Kuppeln der Hydraulikleitungen. Dazu muss ein für diesen Anschluss zuständiges Hydrauliksteuergerät in Position Schwimmstellung (Druckentlastung) gebracht worden sein, was ebenfalls durch einen Schalter (Sicherheitsschaltung) kontrolliert wird, da sich die erfindungsgemäßen Hydraulikkupplungen nur zusammensetzen lassen, wenn zumindest die M- Kupplung drucklos ist. Ein Elektro-Kompressor (sofern das Fahrzeug nicht mit einer Druckluftbeschaffungsanlage versehen ist) baut Druckluft auf. Gleichzeitig öffnet ein Magnetventil MV I. Die Druckluft strömt in die untere Kammer des Druckluftzylinders (13) und treibt mit dem Kolben den M-Träger nach oben. Der M-Träger schiebt gegen den Schutzdeckel und öffnet ihn nach oben. Die vierseitig angebrachten Führungskeile halten den M-Träger exakt in Position, um die V- Kupplungen, die an der Silo-Zange befestigt sind, zu treffen. In dem Moment, wo die M- und V-Teile der Hydraulikkupplungen sich berühren, verlässt der M-Träger die Führungskeile. Jetzt könne sich die Kupplungsteile optimal positionieren, und durch die Kraft des Druckluftzylinders rasten die Kupplungssperren der M-Kuppler ein. Der Fahrer lässt den Taster (Schalter II) los, Kompressor und Magnetventil MV I schalten aus, und die Kupplungen halten sich selber. Der Druckluftzylinder ist nun drucklos. Dadurch und durch das Herausgleiten des M-Trägers aus den Führungskeilen ergibt sich genügend Spielraum, um Bewegungen zwischen Silozange bzw. Arbeitsgerät und dem Schnellwechselrahmen zu kompensieren (durch Verschleiß bzw. Toleranzen).

Für das Ankuppeln der Siloschneidzange benötigt man in dieser Ausführung etwa 20 Sekunden. Ist am Schlepper eine Druckluftbeschaffungsanlage vorhanden, so verkürzt sich die Zeit auf etwa die Hälfte, da diese über eine größere Luftleistung verfügt als ein 12 V-Kompressor.

Funktionsweise des "Euro-Shuttle" an einem Frontlader beim Abkuppeln einer Siloschneidzange

Der Fahrer bringt das Schneidmesser der Siloschneidzange in Ruhestellung und entlastet die betreffenden Hydraulikleitungen vom Druck (Steuergerät auf Schwimmstellung). Der Schalter I wird auf "Entriegeln" gestellt. Jetzt verhindert die Sicherheitsschaltung das Entriegeln, da der "Euro-Shuttle" noch ausgefahren ist. Der Taster II wird gedrückt und festgehalten. Der Kompressor baut Druckluft auf, gleichzeitig öffnet das Magnetventil MV II. Druckluft strömt in die obere Kammer des Druckluftzylinders. Der Kolben bewegt sich nach unten und zieht mit dem M-Träger die Hydraulikkupplungen (Abreißkupplungen) auseinander. Das M- Teil verschwindet im "Euro-Shuttle"-Gehäuse, der Schutzdeckel schließt sich, und die "Euro-Shuttle"-Sperre rastet ein. Gleichzeitig gibt der "Euro-Shuttle"- Endschalter die Leitung zum Stellmotor frei. Sobald der Fahrer den Taster II losläßt, beginnt der Stellmotor mit dem Herausziehen der Riegel und schaltet sich danach selbsttätig über einen Endschalter aus. Die "Euro-Shuttle"-Sperre ist dazu da, ein unbeabsichtigtes Herausschieben des "Euro-Shuttle" beim Auskippen anderer Arbeitsgeräte (z. B. Schaufel) mit den damit möglichen Verschmutzungen der M-Kupplungen zu verhindern. Das Arbeitsgerät kann abgestellt werden. Das Abkuppeln der Siloschneidzange dauert ca. 15 Sekunden.

Die Positionen von M- und V-Teil der Hydraulikkupplungen können auch vertauscht werden, so dass M-Teil oben und V-Teil unten angebracht werden. Dann muss die geräteseitige Hydraulik aber zum Kuppeln drucklos sein.

Sollten mehr als zwei Hydraulikkupplungen gleichzeitig gekuppelt werden, so ist der M-Träger entsprechend größer zu gestalten. Auch der Druckluftzylinder, der jetzt einen Kolbendurchmesser von 32 mm hat, ist entsprechend zu vergrößern.

Der mit der Erfindung erzielte Fortschritt ist insbesondere für einen unfallsicheren, bequemen und zügigen Arbeitsablauf beachtlich.

Die in der Beschreibung verwendeten Bezugszeichen finden sich in Fig. 1 bis 6 wieder. Es zeigt:

Fig. 1 Seitenansicht Frontlader-Schnellwechselrahmen mit angebauter Siloschneidezange. Hydraulikkupplungen noch getrennt.

Fig. 2 Vorderansicht Schnellwechselrahmen.
Links schraffiert: "Euro-Shuttle"
Rechts schraffiert: Schutzgehäuse für Stellmotor, Endschalter, Druckluftmagnetventile, Elektro-Kompressor und Elektrik.

Fig. 3 Obenansicht Schnellwechselrahmen
Links: "Euro-Shuttle", Shuttlesperre angedeutet [14]
Rechts: Schutzgehäuse

Fig. 4 Vereinfachte Darstellung des Gesamtaufbaus. "Euro-Shuttle" und Schutzgehäuse mit Inhalt. Um die Abbildung übersichtlich zu halten, ist die Verkabelung hier nicht dargestellt, (Verkabelung siehe Fig. 6).

Fig. 5 "Euro-Shuttle", separat dargestellt, zur Verdeutlichung ohne Hydraulikschläuche.

a) Vorderansicht, Kupplungen sind getrennt
b) Seitenansicht
c) Vorderansicht, Kupplungen zusammengeführt, deutlich sichtbar ist der große Spielraum zwischen M-Träger, der jetzt über die Hydraulikkupplungen mit der Siloschneidzange verbunden ist, und dem "Euro-Shuttle"-Gehäuse, das am Schnellwechselrahmen befestigt ist.

Fig. 6 Schaltungsplan

a) Endschalter "Riegel auf"
b) Endschalter "Riegel Zu"
c) Sicherungsschalter - gibt "Euro-Shuttle" erst frei, wenn Riegel zu
d) Sicherungsschalter Druckentlastung

Erläuterung der Bezugszahlen (gültig für alle Abbildungen und Textreferenzen)

1

Frontlader

2

Schnellwechselrahmen

3

Siloschneidzange bzw. Teil davon

4

Fanghaken

5

Riegel und Ösen

6

"Euro-Shuttle"-Gehäuse, vorn mit Öffnung zum Herausführen der Ölschläuche und Luftdruckleitungen

7

Elektro-Kompressor, ca. 8 bar max.

8

Druckluftmagnetventil MV I

9

Druckluftmagnetventil MV II

10

M-Träger, vorn mit Öffnung zum Herausführen der Ölschläuche und Luftdruckleitungen, ausgerüstet mit zwei Abreißkupplungen (Ölsteckdosen, M-Kupplung)

11

Führungskeile

12

"Euro-Shuttle" Endschalter (schließt, wenn "Euro-Shuttle" in unterer Position

13

Druckluftzylinder (in den Seitenansichten nicht dargestellt)

14

Shuttle-Sperre

15

Unteres Rahmenrohr des Schnellwechselrahmens, dient als Leckölauffangbehälter mit Ölablaßschraube

16

Ölschläuche zum Schlepper/Steuergerät führend (

2

. Ölschlauch dahinter verdeckt)

17

Ölschläuche zum Ölverbraucher (Hydraulikstempel am Gerät)

18

Schneidmesser der Silozange

19

Ölsteckdose - vereinfacht dargestellt

20

Ölstecker - vereinfacht dargestellt

21

Schutzdeckel (öffnet und schließt durch die Bewegung/Berührung des M-Trägers)

22

Exzenterscheibe des Stellmotors zur Betätigung der Riegel

23

Elektrik (Verkabelung und Relais)

24

Stellmotor (Exzenterscheibe verdeckt dahinterliegend.)

25

Endschalter

26

Druckluftversorgungsleitung

27

Druckluftsteuerletung "Abkuppeln"

28

Druckluftsteuerletung "Ankuppeln"

29

Oberes Querrohr

30

Endschalter Riegel "Auf"

31

Endschalter Riegel "Zu"

32

Sicherungsschalter - gibt "Euro-Shuttle" erst frei, wenn Riegel zu

33

Sicherungsschalter - Druckentlastung

34

Vorderansicht, Kupplungen getrennt

35

Seitenansicht

36

Vorderansicht, Kupplungen zusammengeführt

Claims

1. Vorrichtung zum Kuppeln eines Frontladers (1) mit hydraulisch betriebenen Arbeitswerkzeugen, wie z. B. einer Siloschneidzange (3, 18) und anderen, häufig zu wechselnden Werkzeugen, bestehend aus einem fahrzeugseitigen Euro-Norm- Schnellwechselrahmen (2) und einer fahrzeugseitigen, pneumatisch betätigten Kupplungseinrichtung zur Herstellung einer last- und spannungsfreien, flexiblen Hydraulikverbindung (16, 17) mittels selbstverriegelnder Abreißkupplungen (19, 20), wobei die korrespondierenden Kupplungsteile (19, 20) pneumatisch über einen Druckluftzylinder (13), anfänglich geführt durch jeweils ein Paar Führungskeile (11), gekuppelt werden und nach dem Kupplungsvorgang führungsfrei Toleranzen bzw. Spiel zwischen Frontlader (1) und Arbeitswerkzeug durch die flexible Hydraulikverbindung (16, 17) zulassen, und wobei nach Trennen der Abreißkupplungen (19, 20) und Ablegen des Arbeitswerkzeuges die durch Rückstellen des Druckluftzylinders (13) zurückgezogenen Hydraulikkupplungsteile (hier: fahrzeugseitige Ölsteckdose (19)) durch ein zuklappendes (21) Gehäuse (6) vor Eindringen von Schmutz und Witterung geschützt sind, und wobei eine Überwachungsschaltung das An- und Abkuppeln der Abreißkupplungen (19, 20) nur zulässt, sofern das Arbeitswerkzeug am Frontlader (1) verriegelt ist, um zu verhindern, dass das Arbeitswerkzeug sich mit angekuppelten Hydraulikleitungen (16, 17) plötzlich während der Arbeit vom Schnellwechselrahmen (2) abhängt, was zu Unfällen und Schäden am Gerät führen würde.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Führungskeile (11) so gewählt ist, dass diese in gekuppeltem Zustand der Abreißkupplungen (19, 20) keinerlei Führung zwischen einem inneren und einem äußeren Gehäuse bewirken und somit derart viel Toleranzen in allen Richtungen erlauben, dass auch bei auftretendem Verschleiß zwischen dem Schnellwechselrahmen (2) und dem Arbeitswerkzeug keinerlei Justier- und Wartungsarbeiten anfallen und trotz der dadurch verursachten Bewegung zwischen Schnellwechselrahmen (2) und dem Arbeitswerkzeug die Abreißkupplungen (19, 20) nicht mit dichtungsschädlichen Horizontal- und Vertikalkräften beaufschlagt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so leichtgewichtig ist, dass sie keine schädliche Gewichtserhöhung verursacht und erst deshalb auch am Frontlader einsetzbar ist.