DE29909329U1 - Schnellkupplung für Baggerwerkzeuge - Google Patents

Description

28.05.1999 01624-99 La/T/bs

Liebherr-Hydraulikbagger GmbH D-88457 Kirchdorf/Iller

Schnellkupplung für Baggerwerkzeuge

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnellkupplung zum Ankuppeln eines Werkzeugs an einen Baggerausleger und dergleichen, insbesondere an einen Löffelstiel und eine zugehörige Verbindungslasche, mit zumindest einem Paar Verriegelungsbolzen, die fluchtend zueinander verschieblich geführt und von einem Antrieb aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind und in ihrer -ausgefahrenen Verriegelungsstellung in fluchtende Verriegelungsbohrungen im Werkzeug eingreifen.

Bagger werden für unterschiedliche Arbeiten eingesetzt, wobei das Bedürfnis besteht, die an den Ausleger angelenkten Werkzeuge, die aus Grabgefäßen, Greifern, Hydraulikhämmern, Abbruchstielen und dergleichen bestehen können, zur Ausführung unterschiedlicher Arbeiten schnell auswechseln zu können. Unter dem Begriff Werkzeug sind in diesem Zusammenhang auch Werkzeugadapter, Löffelschwenklager und dergleichen zu verstehen.

Zum Ankuppeln von Werkzeugen an Baggerausleger sind bereits verschiedene Schnellkupplungen vorgeschlagen worden. So zeigt beispielsweise die DE-PS 25

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11 819 eine Schnellkupplung, bei der das Werkzeug durch Paare von Verriegelungsbolzen einerseits an das Ende des Löffelstiels und andererseits zur Verschwenkung an einer Verbindungslasche angelenkt wird, wobei letztere über einen an dem Löffelstiel gelagerten Schwenkhebel durch einen Hydraulikzylinder zur Verschwenkung des Werkzeugs verfahrbar ist und die Verriegelungsbolzen die Schwenkachsen für das Arbeitswerkzeug bilden. Zum Ein- und Ausfahren der Verriegelungsbolzen ist ein relativ komplizierter Kniehebelmechanismus mit einem daran angelenkten Hydraulikzylinder vorgesehen, wodurch die Schnellkupplung insgesamt verhältnismäßig aufwendig wird.

Ferner ist aus der DE-U-93 15 868 eine Schnellkupplung bekannt, die in einen Werkzeugadapter integriert ist, um das entsprechende Werkzeug an den Werkzeugadapter anzukuppeln. Ein solcher Werkzeugadapter wirkt sich jedoch nachteilig auf die maximale Nutzlast und die entstehenden Kosten aus, darüber hinaus sind Veränderungen bei der Geometrie der Anlenkung des Werkzeugs nur bedingt möglich.

Die bekannten Schnellkupplungen sind hinsichtlich ihrer Handhabbarkeit verbesserungsbedürftig. Insbesondere ist das Ankuppeln des Werkzeugs mühsam, zumeist muß von Hand nachgeholfen werden, um die Verriegelungsbolzen in ihre jeweilige Verriegelungsstellung in die Verriegelungsbohrungen ausfahren zu können. Hierdurch begibt sich jedoch die entsprechende Person in den Gefahrenbereich des Baggers.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schnellkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Nachteile bekannter Schnellkupplungen vermeidet. Insbesondere soll die Schnellkupplung hinsichtlich ihrer Handhabbarkeit verbessert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Schnellkupplung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Vorzentriermittel zur Vorzentrierung der eingefahrenen Verriegelungsbolzen mit den Verriegelungsbohrungen vorgesehen sind.

Es ist also eine automatische Ausrichtung der Verriegelungsbolzen zu den Verriegelungsbohrungen am Werkzeug zumindest soweit vorgesehen, daß ein Ausfahren der Verriegelungsbolzen in ihre Verriegelungsstellung möglich ist. Die Vorzentrierung wird bei noch ganz zurückgezogenen Verriegelungsbolzen bewirkt, bevor diese in der vorzentrierten Stellung ausgefahren werden. Ein vollständiges Zentrieren kann beim Ausfahren der Verriegelungsbolzen bewirkt werden, beispielsweise durch eine entsprechende Konizität der Verriegelungsbolzen oder trichterförmige Einfuhrschrägen an den Verriegelungsbohrungen. Aufgrund der vorzentrierenden Selbstausrichtung der Schnellkupplung durch eine Bewegung des Baggerauslegers relativ zu dem anzukuppelnden Werkzeug ist kein Ausrichten von Hand erforderlich. Hierdurch wird die Sicherheit wesentlich erhöht, da ein Hantieren im Arbeitsbereich des Baggers nicht erforderlich ist.

In Weiterbildung der Erfindung bilden die Vorzentriermittel einen Anschlag, gegen den der Baggerausleger bei seiner Bewegung relativ zu dem Werkzeug beim Ankuppeln fahren kann. Sobald der Kupplungsabschnitt, in dem die Verriegelungsbolzen aufgenommen sind, an den Anschlag angefahren ist, ist er in der Kupplungsstellung, d.h. die Verriegelungsbolzen fluchten mit den Verriegelungsbohrungen. Der Anschlag ist quer zur Bewegungsrichtung der Verriegelungsbolzen wirksam. Beim Ankuppeln erfolgt die Bewegung des Baggerauslegers relativ zu dem Werkzeug senkrecht zu der Ausfahrrichtung der Verriegelungsbolzen, so daß deren richtige, mit den Verriegelungsbohrungen fluchtende Stellung gefunden wird.

Insbesondere ist für den Kupplungsabschnitt, in dem die Verriegelungsbolzen angeordnet sind, eine Führung zu den Verriegelungsbohrungen hin vorgesehen, wobei die Führung in vorteilhafter Weise zu den Verriegelungsbolzen hin senkenförmig ausgebildet ist und für den Kupplungsabschnitt mit den Verriegelungsbolzen in der genannten Kupplungsstellung einen Anschlag bildet. Beim Entlangfahren auf der Führung durch eine Bewegung des Baggerauslegers relativ zu dem Werkzeug ergibt sich in der Senke der Führung eine stabile Stellung, die der Kupplungsstellung entspricht, in der die Verriegelungsbolzen mit den Verriegelungsbohrungen

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fluchten. Hierdurch kann in besonders einfacher Weise der Ausleger, insbesondere das Ende des entsprechenden Löffelstiels bzw. der zugehörigen Verbindungslasche, auf die Führung gesetzt werden, wobei der Kupplungsabschnitt mit den Verriegelungsbolzen durch ein Hin- und Herfahren auf der Führung automatisch die richtige Kupplungsstellung findet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Vorzentriermittel als stegförmige Führungsvorsprünge, insbesondere Führungsleisten, ausgebildet, die paarweise in einer Werkzeugaufnahme angeordnet sind, in die der die Verriegelungsbolzen umgebende Kupplungsabschnitt beim Ankuppeln eintaucht. Die Führungsvorsprünge springen vorzugsweise in Bewegungsrichtung der Verriegelungsbolzen von der die Verriegelungsbohrungen umgebenden Fläche des Werkzeugs vor. Um eine möglichst exakte Vorzentrierung zu erreichen, ist vorzugsweise jeder der Verriegelungsbohrungen ein solcher Führungsvorsprung zugeordnet. Die Führungsvorsprünge sind insbesondere um die Verriegelungsbohrungen herum senkenförmig ausgeprägt, so daß beim Niederdrücken des Kupplungsabschnitts mit den Verriegelungsbolzen auf die Führungsvorsprünge dieser in die richtige Kupplungsstellung gleitet. Vorzugsweise erstrecken sich die Führungsvorsprünge bzw. Tangenten hieran zueinander parallel.

Um das Einfahren des die Verriegelungsbolzen aufweisenden Kupplungsabschnitts in die entsprechende Aufnahme am Werkzeug zu vereinfachen, sind in Weiterbildung der Erfindung an der Kupplungsaufnahme des Werkzeugs und/oder an dem die Verriegelungsbolzen umgebenden Kupplungsabschnitt trichterartig wirkende Einfuhrschrägen vorgesehen. Die Einfuhrschrägen, die beispielsweise als Phase an den entsprechenden Kantenabschnitten ausgebildet sein können, verjüngen sich in Einfuhrrichtung des Kupplungsabschnitts in die genannte Aufnahme an dem Werkzeug.

Die Schnellkupplung kann grundsätzlich separat von dem Baggerausleger ausgebildet, beispielsweise in einem Werkzeugadapter integriert sein, der mit dem Baggerausleger verbunden wird. Vorzugsweise jedoch ist die Schnellkupplung in den

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Baggerausleger, insbesondere in dessen Löffelstiel und die zugehörige Verbindungslasche, integriert. Das entsprechende Werkzeug wird also ohne Zwischenstücke unmittelbar an den Baggerausleger angekuppelt. Hierdurch ist kein Adapter nötig, wodurch eine höhere maximale Nutzlast erreicht werden kann und sich der Preis wesentlich reduziert. Ein weiterer Vorteil liegt auch in der Veränderungsmöglichkeit der Geometrie der Ankupplung. Der Achsabstand der beiden Anlenkachsen kann in einfacher Weise verändert und den kinematischen Erfordernissen wie beispielsweise einem geänderten Winkel oder einer erhöhten Kraft angepaßt werden. Die Verriegelungsbolzen sind hierfür unmittelbar in einem Kupplungsabschnitt des Baggerauslegers, insbesondere in den Endabschnitten des Löffelstiels und der zugehörigen Verbindungslasche, aufgenommen. Zweckmäßigerweise sind zwei zueinander parallel angeordnete Verriegelungsbolzenpaare vorgesehen, die gleichzeitig als Gelenkbolzen zweier paralleler Schwenkachsen für das anzukoppelnde Werkzeug wirken. Insbesondere ist ein Bolzenpaar im Endabschnitt des Löffelstiels und ein Bolzenpaar im Endabschnitt der zugehörigen Verbindungslasche angeordnet.

Der Antrieb für das Auseinander- und Einfahren der Verriegelungsbolzen kann verschiedenartig ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Verriegelungsbolzen in Kupplungsbohrungen des entsprechenden Kupplungsabschnitts drehfest geführt und mit links- und rechtsgängigen Gewinden versehen, in die eine die beiden Verriegelungsbolzen verbindende Spindel eingeschraubt ist. Die Spindel ist mit einem Drehantrieb verbindbar, über den die Spindel betätigt werden kann. Vorzugsweise kann auf die Spindel ein Handkurbel-Drehantrieb aufgesteckt werden. Gegebenenfalls kann auch ein motorischer Antrieb für die Spindel vorgesehen sein. Durch die einfache und schlanke Ausbildung des Antriebs für die Verriegelungsbolzen mittels einer Gewindespindel kann der Verriegelungsmechanismus problemlos in den Löffelstiel und die zugehörige Verbindungslasche des Baggerauslegers integriert werden, ohne daß an diesem große Veränderungen notwendig wären oder eine andere Dimensionierung dieser Bauteile erforderlich werden würde.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Verriegelungsbolzen und deren Antrieb aus den diese aufnehmenden Kupplungsbohrungen entfernbar, insbesondere sind sie als eine Einheit bildende, herausnehmbare Patrone ausgebildet. Die Verriegelungsbohrungen am Werkzeug und die Kupplungsbohrungen, in denen die Verriegelungsbolzen geführt sind, sind kompatibel mit herkömmlichen Bolzen ausgebildet. Dies bedeutet, daß anstelle der zuvor beschriebenen Schnellkupplung auch in herkömmlicher Weise von außen her Bolzen zur Ankupplung des Werkzeugs einschlagbar sind. Diese Kompatibilität ermöglicht es, die Konstruktion so zu gestalten, daß in der Serie sowohl die Verriegelungsbolzen der Schnellkupplung als auch herkömmliche Bolzen eingebaut werden könne, und dies bei sehr geringen Mehrkosten der Bauteile.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung besitzt die Verdrehsicherung, durch welche die Verriegelungsbolzen in den Kupplungsbohrungen drehfest geführt sind, Führungsmittel mit gegenüberliegenden Plattflächen, die in eine Längsnut in den Verriegelungsbolzen eingreifen. Durch die Plattflächen besteht zwischen der Verdrehsicherung und den Verriegelungsbolzen keine Linienberührung. Die Führungsmittel liegen vielmehr flächig an der entsprechenden Wandfläche der Führungsnut an. Hierdurch entsteht auch bei auf die Verriegelungsbolzen wirkenden Verdrehkräften nur eine geringe Flächenpressung. Der Verschleiß verringert sich wesentlich, eine Beschädigung bzw. ein Ausschlagen der Führungsnut in den Verriegelungsbolzen ist verhindert. Die Verriegelungsbolzen sind in den Verriegelungsbohrungen im Werkzeug verdrehbar geführt, sie bilden die Gelenkbolzen für das Verschwenken des Werkzeuges. Hierdurch können die hohen Verdrehkräfte auftreten, so daß die genannten Plattflächen besonders vorteilhaft sind.

In Weiterbildung der Erfindung sind als Verdrehsicherung Führungsbolzen und diese ringförmig umgebende Führungsscheiben vorgesehen, wobei die Plattflächen an diesen Führungsscheiben ausgebildet sind. Vorzugsweise sind in den Verriegelungsbolzen jeweils zweistufige Nuten vorgesehen, die sich in Längsrichtung der Verriegelungsbolzen auf deren Mantelfläche erstrecken. Die erste, radial außen liegende Stufe der Führungsnut dient der Aufnahme der Führungsscheibe, während

die zweite, tiefer liegende Stufe der Führungsnut zur Aufnahme des über die Scheibe überstehenden Abschnitts des Führungsbolzens vorgesehen ist. In Längsrichtung des Verriegelungsbolzens besitzt die tiefer liegende Nut für die Aufnahme des Führungsbolzens eine geringere Ausdehnung. Sie bildet einen Längenanschlag für das maximale Ausfahren des entsprechenden Verriegelungsbolzens. Die Verdrehsicherung des Verriegelungsbolzens wird hingegen mittels der ersten Stufe der Führungsnut über die Führungsscheibe bewirkt.

Die zweistufige Ausbildung der Führungsnut in den Verriegelungsbolzen besitzt besondere Vorteile: zum einen läßt sich hierdurch eine kompaktere Anordnung erreichen, da die für die Führungsscheibe vorgesehene zwangsläufig größere Nut zum inneren Ende des Verriegelungsbolzens hin offen sein kann. Der Ausfahranschlag wird von der schmäleren, kleineren zweiten Stufe der Führungsnut bewirkt. Zum anderen kann der jeweilige Führungsbolzen trotz Einhaltung des notwendigen Ausfahrweges für den Verriegelungsbolzen weiter von der Austrittsöffnung der Kupplungsbohrung, in welcher der Verriegelungsbolzen aufgenommen ist, angeordnet sein. Hierdurch wird es möglich, am äußeren Ende der Kupplungsbohrung eine Dichtung zur Abdichtung zwischen der Kupplungsbohrung und dem Verriegelungsbolzen vorzusehen, ohne daß die Führungsnut im Verriegelungsbolzen diese Dichtung beim Ausfahren des Bolzens überfahren würde.

In den Verriegelungsbolzen sind zweckmäßigerweise Durchgangsbohrungen vorgesehen, die die in diese eingeschraubte Antriebsspindel von außen her zugänglich machen, beispielsweise um eine Handkurbel auf die Antriebsspindel aufstecken zu können. Zweckmäßigerweise sind diese Durchgangsbohrungen in den Verriegelungsbohrungen zur Außenseite hin mit Dichtungspfropfen verschließbar, insbesondere verschraubbar. Hierdurch wird der Eintritt von Schmutz wirkungsvoll verhindert. Insbesondere sind die Dichtungspfropfen frei von O-Ringen oder anderen blastomeren Dichtungsmitteln, um den Einsatz der Schnellkupplung auch bei sehr hohen Temperaturen zu ermöglichen. Es können Kegelsitzflächen zur Abdichtung an dem Dichtungspfropfen vorgesehen sein.

Um ein ungewolltes Einfahren der Verriegelungsbolzen beispielsweise in Folge von Mikrostößen oder -schwingungen zu verhindern, ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung eine mechanische Einfahrsicherung für die Verriegelungsbolzen vorgesehen. Die Einfahrsicherung verhindert das ungewollte Einfahren der Bolzen formschlüssig. Grundsätzlich kann die Einfahrsicherung unmittelbar mit den Verriegelungsbolzen zusammenwirken. Vorzugsweise jedoch ist durch die Einfahrsicherung der Antrieb für die Verriegelungsbolzen in deren ausgefahrener Stellung blockierbar, d.h. die Einfahrsicherung wirkt formschlüssig auf den Antrieb ein. Hierdurch wirken nicht unmittelbar die Bolzenkräfte auf die Einfahrsicherung, über die Blockierung des Antriebs kann eine wirkungsvolle Einfahrsicherung mit geringen Kräften bewirkt werden.

Die mechanische Einfahrsicherung bildet gleichzeitig eine Kontrolle dafür, daß die Verriegelungsbolzen ganz ausgefahren sind. Vorzugsweise ist die Einfahrsicherung hierfür derart ausgebildet, daß sie nur dann eingesetzt bzw. aktiviert werden kann, wenn die Verriegelungsbolzen in ihrer ganz ausgefahrenen Stellung sind. Vorzugsweise ist die Einfahrsicherung als Bolzen ausgebildet, der in eine der Durchgangsbohrungen der Verriegelungsbolzen eingesetzt, insbesondere eingeschraubt werden kann. Der Sicherungsbolzen ist dabei bezüglich seiner Länge derart bemessen und angeordnet, daß er ein Einschrauben der Antriebsspindel in den entsprechenden Verriegelungsbolzen und damit ein Einfahren der Verriegelungsbolzen verhindert. Zweckmäßigerweise wird die Einfahrsicherung von dem zuvor beschriebenen Dichtungspfropfen gebildet.

Um einen vorzeitigen Verschleiß der Verriegelungsbohrungen im anzukuppelnden Werkzeug, insbesondere infolge der Drehbarkeit der Verriegelungsbolzen in diesen, zu verhindern, sind in Weiterbildung der Erfindung in den Verriegelungsbohrungen Buchsen vorgesehen.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen hervor, anhand

derer ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Baggerauslegers mit einem teleskopierbaren Stiel im Teilschnitt und einer zugehörigen, mittels eines Hydraulikzylinders relativ zum Stiel schwenkbaren Verbindungslasche,

Fig. 2 eine Teilansicht eines Kupplungsabschnitts am vorderen Ende des Stiels im Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Adapters, der als Werkzeug mit der Schnellkupplung an den Baggerausleger gemäß Fig. 1, nämlich an dessen Stiel und Verbindungslasche, ankuppelbar ist,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Adapters aus Fig. 3 in einem Schnitt durch seine Mittelebene,

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Werkzeugadapter aus den Figuren 3 und 4 im Teilschnitt, der Verriegelungsbohrungen zeigt,

Fig. 6 eine Schnittansicht des Werkzeugadapters und des Auslegerstiels und der Auslegerverbindungslasche im angekuppelten Zustand, wobei die Schnellkupplung in ihrer verriegelten Stellung gezeigt ist,

Fig. 7 eine Schnittansicht der Schnellkupplung ähnlich Fig. 6, wobei die Schnellkupplung in ihrer entriegelten Stellung mit eingefahrenen Verriegelungsbolzen gezeigt ist,

Fig. 8 eine Schnittansicht des Kupplungsabschnittes an dem Stiel des Baggerauslegers, wobei die Verriegelungsbolzen in ihrer ausgefahrenen Verriegelungsstellung gezeigt sind,

Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung einer Verdrehsicherung für einen der Verriegelungsbolzen in einer Schnittansicht, wobei ein Führungsbolzen und eine Führungsscheibe mit einer Längsnut im Verriegelungsbolzen in Eingriff stehend gezeigt sind, und

Fig. 10 eine Draufsicht auf den Verriegelungsbolzen aus Fig. 9 im Bereich seiner Längsnut, wobei der Führungsbolzen, der im Schnitt gezeigt ist, und die Führungsscheibe in die Längsnut eingesetzt gezeigt sind.

Die gezeigte Schnellkupplung ist unmittelbar in den Ausleger 1 eines Baggers integriert, und zwar in dessen Stiel 2 und Verbindungslasche 3, die über einen Hydraulikzylinder in der üblichen Weise und relativ zu dem Stiel verfahrbar ist. Die Enden des Stiels 2 und der Verbindungslasche 3 sind jeweils als Kupplungsabschnitt 4 bzw. 5 ausgebildet, in denen jeweils ein Paar ein- und ausfahrbare Verriegelungsbolzen aufgenommen sind (vgl. Fig. 1), wie noch näher erläutert werden wird.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Werkzeug ein Werkzeugadapter 6 gezeigt, der an den Baggerausleger 1 mittels der Schnellkupplung angekuppelt werden kann (vgl. Fig. 3). Der Werkzeugadapter 6 besitzt hierfür vier Verriegelungsbohrungen 7, die paarweise fluchtend entlang paralleler Achsen angeordnet sind. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Verriegelungsbohrungen 7 in voneinander beabstandeten, sich im wesentlichen in parallelen Ebenen erstreckenden plattenförmigen Haltestücken 8 ausgebildet, zwischen die der Baggerausleger 1 mit seinem Stiel 2 bzw. der Verbindungslasche 3 einfahren kann, um den Werkzeugadapter 6 anzukuppeln. Die Haltestücke 8 bilden also eine Aufnahme für die Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 des Baggerauslegers 1.

Wie Fig. 2 und Fig. 8 zeigen, sind die Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 des Stiels 2 bzw. der Verbindungslasche 3 im wesentlichen in ihrer Gesamtheit zylindrisch ausgebildet. Quer zu der Längsrichtung des Stiels 2 bzw. der Verbindungslasche 3 sind in den Kupplungsabschnitten 4 bzw. 5 jeweils ein Paar Kupplungsbohrungen 10 vorgesehen, die miteinander fluchten und die Verriegelungsbolzen 9 verschieb-

lieh aufnehmen, so daß diese aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können. Die Kupplungsbohrungen 10 sind zweckmäßigerweise in Form einer Durchgangsausnehmung ausgebildet. Im Bereich der Verriegelungsbolzen 9 sind in die Kupplungsbohrungen 10 Buchsen 11 eingesetzt, in denen die Verriegelungsbolzen 9 axial gleiten können.

Wie Fig. 8 zeigt, sind die Verriegelungsbolzen 9 eines Kupplungsabschnitts durch eine Antriebsspindel 12 miteinander verbunden. Hierzu sind die Verriegelungsbolzen 9 in Durchgangsausnehmungen 13 mit links- und rechtsgängigen Gewinden versehen, in die die Antriebsspindel 12 eingeschraubt werden kann. Hierdurch bewegen sich die Verriegelungsbolzen 9 aufeinander zu bzw. voneinander weg, wenn die Spindel 12 gedreht wird. Bei geöffneten Durchgangsausnehmungen 13 kann auf die Antriebsspindel 12 eine Handkurbel 14 aufgesteckt werden, wie Fig. 2 zeigt, um die Verriegelungsbolzen 9 ein- und ausfahren zu können.

Die Durchgangsausnehmungen 13 sind nach außen hin durch einen Dichtungspfropfen 15 verschließbar, der von außen in die Verriegelungsbolzen 9 einschraubbar ist (vgl. Fig. 8). Der Dichtungspfropfen 15 besitzt hierbei eine kegelige Dichtungsfläche 16, die mit einer komplementär geformten Dichtungsfläche an dem entsprechenden Verriegelungsbolzen 9 zusammenwirkt, um das Innere der Verriegelungsbolzen, insbesondere die Antriebsspindel 12, sicher gegen äußere Einwirkungen, insbesondere Schmutz und Staub, zu schützen.

Zweckmäßigerweise ist an den Dichtungspfropfen 15 auch eine Außendichtung 17 angeformt, die den Verriegelungsbolzen 9 gegenüber der Verriegelungsbohrung 7 in der verriegelten Stellung der Schnellkupplung dichtet. Als Außendichtung 17 ist hierbei eine tellerförmig auskragende Dichtlippe vorgesehen, die radial elastisch ausgebildet ist, so daß sich diese elastisch gegen die Wandung der Verriegelungsbohrung 7 spannt. Der äußerste Rand der Dichtlippe ist hierbei geeignet ausgebildet, insbesondere aus einem eine Dichtwirkung bewirkenden Material, vorzugsweise kann ein O-Fting vorgesehen sein.

Die Außendichtung 17 ist an dem Dichtungspropfen 15 drehbar befestigt. Hierdurch kann der Dichtungspropfen bei einer Verdrehung des Verriegelungsbolzens 9 in der Verriegelungsbohrung 7 nicht gelockert oder gar gelöst werden. Zweckmäßigerweise ist zwischen Außendichtung 17 und Dichtungspropfen 15 eine Abdichtung, vorzugsweise ein O-Ring vorgesehen. Für Einsätze unter hohen Temperaturen kann anstelle der O-Ringe ein anderes geeigetes Dichtungsmittel vorgesehen sein.

Wie Fig. 8 verdeutlicht, dient der Dichtungspfropfen 15 gleichzeitig als mechanische Einfahrsicherung für die Verriegelungsbolzen 9. Der Dichtungspfropfen 15 ist in seiner Länge derart bemessen, daß er in die entsprechende Durchgangsausnehmung 13 in dem Verriegelungsbolzen 9 nur dann einsetzbar ist, wenn die Verriegelungsbolzen 9 ganz ausgefahren sind und sich auf der Antriebsspindel 12 nach außen bewegt haben, so daß die Durchgangsausnehmung 13 nur zum Teil von der Antriebsspindel 12 belegt ist. Hierdurch wird die Schnellkupplung zuverlässig vor einem unbeabsichtigten Entriegeln beispielsweise infolge von Mikrostößen geschützt. Der Dichtungspfropfen 15 blockiert die Antriebsspindel 12, so daß sich diese nicht in die Verriegelungsbolzen 9 schrauben und diese einfahren kann. Gleichzeitig bewirkt die beschriebene Ausbildung des Dichtungspfropfen 15 als mechanische Einfahrsicherung eine Kontrolle dafür, daß die Verriegelungsbolzen 9 beim Ankuppeln stets ganz ausgefahren werden.

Die Verriegelungsbolzen 9 sind in den Kupplungsbohrungen 10 des jeweiligen Kupplungsabschnitts 4 bzw. 5 zwar axial verschieblich, jedoch drehfest geführt. Als Verdrehsicherung 18 ist für jeden Verriegelungsbolzen 9 ein Führungsbolzen 19 vorgesehen, der radial in den Kupplungsabschnitt einschraubbar ist, so daß er mit seinem vorderen Ende in die Kupplungsbohrung 10 hineinragt (vgl. Fig. 8). In jedem der Verriegelungsbolzen 9 ist eine Längsnut 20 in die Mantelfläche eingearbeitet, in die der Führungsbolzen 19 eingreift. Die Verdrehsicherung 18 weist ferner eine Führungsscheibe 21 auf, die über den in die Verriegelungsbohrung 7 hineinragenden Abschnitt des Führungsbolzens 19 gestreift und in der Längsnut 20 aufgenommen ist. Der Führungsbolzen 19 nimmt eine Verdrehkraft des jeweiligen Verriegelungsbolzens 9 über die Führungsscheibe 21 auf.

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Wie die Figuren 8 und 9 zeigen, ist die Längsnut 20 zweistufig ausgebildet. Ein erster, radial außen liegender Nutabschnitt 22 nimmt die Führungsscheibe 21 auf, ein zweiter, tiefer liegender Nutabschnitt 23 nimmt den über die Führungsscheibe 21 hinausstehenden Abschnitt des Führungsbolzens 19 auf. Wie Fig. 10 zeigt, ist der äußere Nutabschnitt 22 breiter und länger ausgebildet, insbesondere läuft er zum innen liegenden Ende des Verriegelungsbolzens 9 hin offen aus. Der zweite tiefer liegende Nutabschnitt 23 ist auf beiden Seiten geschlossen, er bewirkt über den in ihn eingreifenden Endabschnitt des Führungsbolzens 19 einen Längenanschlag für das Ein- und Ausfahren des Verriegelungsbolzens 9. Die auf den Verriegelungsbolzen 9 wirkenden Torsionskräfte werden hingegen am äußeren Nutabschnitt 22 über die Führungsscheibe 21 abgefangen. Die Führungsscheibe 21 besitzt diametral gegenüberliegend zwei Plattflächen 24, die mit den Wandungen des äußeren Nutabschnitts 22 zusammenwirken. Aufgrund der Plattflächen 24 ist zwischen der Verdrehsicherung 18 und den Verriegelungsbolzen 9 eine Flächenberührung gegeben, so daß auch bei hohen Verdrehkräften keine übermäßige Flächenpressung entsteht. Hierdurch wird der Verschleiß wesentlich verringert, Beschädigungen des Führungsbolzens 19 bzw. des Verriegelungsbolzens 9 werden vermieden.

Die zu einer Seite hin offene Ausbildung des äußeren Nutabschnitts 22 erlaubt eine kompaktere Anordnung, insbesondere kann der Führungsbolzen 19 weiter zur Innenseite der Kupplungsbohrungen 10 hin angeordnet sein, wodurch eine kleinstmögliche Ausdehnung der Längsnut 20 zur Außenseite der Bolzen hin erreicht wird. Dies erlaubt es, eine Abdichtung zwischen den Verriegelungsbolzen 9 und den Kupplungsbohrungen 10 vorzusehen, ohne daß diese beim Ausfahren der Verriegelungsbolzen 9 von der Längsnut 20 überfahren werden würde. Wie Fig. 8 zeigt, sind als Abdichtung im Endbereich der Kupplungsbohrungen 10, an dem die Verriegelungsbolzen 9 ausfahren, Dichtscheiben 25 in die Kupplungsbohrungen 10 eingesetzt. Hierdurch wird der Innenraum des Kupplungsabschnitts 4 bzw. 5, in dem sich der Antrieb für die Verriegelungsbolzen 9 befindet, auch an der Außenseite der Verriegelungsbolzen 9 abgedichtet.

Die gesamte im Kupplungsabschnitt 4 bzw. 5 aufgenommene Verriegelungseinheit, die die Verriegelungsbolzen 9 und den Antrieb mit der Antriebsspindel 12 umfaßt, kann nach Lösen der Verdrehsicherungen 18 als ganzes herausgenommen werden. Die Verriegelungseinheit ist also als herausnehmbare Patrone ausgebildet. Die Kupplungsbohrungen 10 sowie die Verriegelungsbohrungen 7 im Werkzeugadapter 6 sind vorzugsweise kompatibel mit herkömmlichen Verriegelungsbolzen ausgebildet, d.h. nach Herausnehmen der Schnellverriegelungseinheit können auch herkömmliche Bolzen in der üblichen Weise von Hand von außen eingeschlagen werden. Diese Kompatibilität ermöglicht es, die Konstruktion so zu gestalten, daß in der Serie sowohl die Schnellverriegelung als auch herkömmliche Bolzen eingebaut werden können, und das bei sehr geringen Mehrkosten der Bauteile.

Um das Ankuppeln zu erleichtem, umfaßt die Schnellkupplung ferner Vorzentriermittel zur Vorzentrierung der Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 bei noch eingefahrenen Verriegelungsbolzen 9. Die Vorzentriermittel 26 umfassen am Werkzeugadapter 6 angeordnete stegförmige Führungsleisten 27, die in der von den Haltestücken 8 gebildeten Aufnahme des Werkzeugadapters 6 für die Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 quer zur Einfahrrichtung der Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 vorspringen (vgl. Figuren 3, 4 und 5). Jeder der Verriegelungsbohrungen 7 ist eine solche Führungsleiste 27 zugeordnet. Die Führungsleisten 27 sind dabei im Bereich um die Verriegelungsbohrungen 7 herum komplementär zur Außenkontur der Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 geformt, so daß sich die Führungsleisten 27 um die Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 herumschmiegen, wenn diese in der richtigen Kupplungsstellung sind. Von diesen senkenförmigen Abschnitten um die Verriegelungsbohrungen 7 herum erstrecken sich die Führungsleisten 27 im wesentlichen geradlinig tangential weiter, wie Fig. 4 zeigt, in etwa aufeinander zu. Die Führungsleisten 27 sind dabei derart ausgebildet, daß die Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5, wenn sie zwischen den Verriegelungsbohrungen 7 zwischen die Haltestücke 8 eintauchen zwangsweise auf die Führungsleisten 27 stoßen und von diesen gefangen werden, d.h. die Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 können beim Eintauchen in die Aufnahme am Werkzeugadapter 6 nicht an den Führungsleisten 27 vorbeifahren. Wie Fig. 4 zeigt, wirken die Führungsleisten 27 hierbei mit einem die beiden Haltestücke 8 verbindenden Ver-

bindungsstück 28 zusammen. Die Führungsleisten 27 sind ferner senkenförmig ausgebildet, so daß die Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 in die richtige Kupplungsstellung geführt werden, wenn sie auf den Führungsleisten 27 hin- und hergefahren werden.

Um das Einfädeln bzw. das Eintauchen der Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 des Baggerauslegers 1 in die Aufnahme zwischen den Haltestücken 8 zu vereinfachen, sind an den Haltestücken 8 Einfuhrschrägen 29 vorgesehen, die sich in Einfahrrichtung der Kupplungsabschnitte 4 bzw. 5 trichterförmig verjüngen. Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, sind die Einfuhrschrägen 29 als Phasen an den Kanten der Haltestücke 8 ausgebildet.

Nachfolgend wird die Funktion und Wirkungsweise der Schnellkupplung näher erläutert.

Zum Ankuppeln des Werkzeugadapters 6 an den Baggerausleger 1 wird zunächst der Stiel 2 mit seinem Kupplungsabschnitt 4 zwischen die Haltestücke 8 eingefahren, bis dieser auf die Führungsleisten 27 drückt. Durch Hin- und Herfahren auf den Führungsleisten 27 wird der Kupplungsabschnitt 4 des Stiels 2 in seine Kupplungsstellung gebracht, so daß die zugehörigen Verriegelungsbolzen 9 im Kupplungsabschnitt 4 mit den zugeordneten Verriegelungsbohrungen 7 im Werkzeugadapter 6 fluchten. Zur Verriegelung wird durch die Verriegelungsbohrungen 7 hindurch die Handkurbel 14 auf die Antriebsspindel 12 gesteckt und die Verriegelungsbolzen 9 in ihre Verriegeiungsstellung ausgefahren.

Entsprechend wird mit dem Kupplungsabschnitt 5 der Verbindungslasche 3 verfahren. Dieser wird ebenfalls auf die Führungsleisten 27 gedrückt und auf diesen hin- und hergefahren, bis die Kupplungsstellung gefunden ist. Durch Betätigung der Antriebsspindel 12 werden die Verriegelungsbolzen 9 ebenfalls ausgefahren, so daß diese in die zugehörigen Verriegelungsbohrungen 7 am Werkzeugadapter 6 eingreifen.

Nach dem Ausfahren der Verriegelungsbolzen 9 werden die Dichtungspfropfen 15 in die Durchgangsausnehmungen 13 der Verriegelungsbolzen 9 eingeschraubt. Die Dichtungspfropfen 15 dichten dabei zum einen nach innen hin die Durchgangsausnehmungen 13 und zum anderen nach außen hin die Verriegelungsbohrungen 7 ab.

Die verriegelte Stellung der Schnellkupplung, in der die Verriegelungsbolzen 9 in die zugehörigen Verriegelungsbohrungen 7 im Werkzeugadapter 6 eingreifen, ist in Fig. 6 gezeigt. Fig. 7 zeigt hingegen die Schnellkupplung in ihrer vorzentrierten Kupplungsstellung, bevor die Verriegelungsbolzen 9 ausgefahren sind.

Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, sind in die Verriegelungsbohrungen 7 Buchsen 30 eingesetzt. Hierdurch lassen sich Vorteile zum einen hinsichtlich der Herstellbarkeit, insbesondere der Maßhaltigkeit, andererseits hinsichtlich des Verschleißes erreichen.

Wie die Figuren 6 und 7 zeigen, sind die Verriegelungsbohrungen 7 nur auf einer Seite des Werkzeugadapters offen. Es können jedoch auch die jeweils zugehörigen Verriegelungsbohrungen auf der gegenüberliegenden Seite des Werkzeugadapters 6 als Durchgangsausnehmungen ausgebildet sein. Hierdurch läßt sich, wie zuvor beschrieben, die Kompatibilität mit herkömmlichen, einzuschlagenden Bolzen leichter erreichen.

Durch die unmittelbare Integration der Schnellkupplung in den Baggerausleger 1 lassen sich höhere Nutzlasten erreichen und ein geringerer Preis erzielen. Darüber hinaus kann die Geometrie der Ankupplung, d.h. der Achsabstand der Verriegelungsbolzenpaare einfach an die Erfordernisse angepaßt werden.

Durch die Vorzentrierung ist ein Hantieren im Gefahrenbereich des Baggers beim Ankuppeln, insbesondere beim Finden der fluchtenden Kupplungsstellung verhindert.

Claims (16)

28.05.1999 01624-99 La/T/bs Liebherr-Hydraulikbagger GmbH D-88457 Kirchdorf/Iller Schnellkupplung für Baggerwerkzeuge Schutzansprüche

1. Schnellkupplung zum Ankuppeln eines Werkzeugs an einen Baggerausleger, mit zumindest einem Paar Verriegelungsbolzen, die fluchtend zueinander verschieblich geführt und von einem Antrieb aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, und in ihrer ausgefahrenen Verriegelungsstellung in fluchtende Verriegelungsbohrungen im Werkzeug eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß Vorzentriermittel (26) zur Vorzentrierung der eingefahrenen Verriegelungsbolzen (9) mit den Verriegelungsbohrungen (7) vorgesehen sind.

2. Schnellkupplung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorzentriermittel (26) einen Anschlag bilden, der eine Bewegung des Baggerauslegers (1) relativ zu dem Werkzeug (6) beim Ankuppeln begrenzt.

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3. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorzentriermittel (26) eine Führung (27) zu den Verriegelungsbohrungen (7) hin aufweisen, wobei die Führung insbesondere zu den Verriegelungsbohrungen hin senkenförmig ausgebildet ist und für einen Kupplungsabschnitt, in dem die Verriegelungsbolzen (9) angeordnet sind, in einer Kupplungsstellung einen Anschlag bildet.

4. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorzentriermittel (26) Führungsvorsprünge, insbesondere Führungsleisten (27), aufweisen, die paarweise in einer Werkzeugaufnahme, in die der die Verriegelungsbolzen (9) umgebende Kupplungsabschnitt (4, 5) eintaucht, angeordnet sind und in Bewegungsrichtung der Verriegelungsbolzen (9) vorspringen, wobei jedem der Verriegelungsbohrungen (7) ein solcher Führungsvorsprung zugeordnet ist.

5. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Werkzeugaufnahme (8) und/oder an dem die Verriegelungsbolzen (9) umgebenden Kupplungsabschnitt (4, 5) Einfuhrschrägen (29) vorgesehen sind.

6. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine mechanische Einfahrsicherung (15) für die Verriegelungsbolzen (9) vorgesehen ist, durch die deren Antrieb in der ausgefahrenen Stellung der Verriegelungsbolzen (9) blockierbar ist.

7. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verriegelungsbolzen (9) in den Verriegelungsbohrungen (7) im Werkzeug (6) drehbar aufgenommen und in den sie verschieblich aufnehmenden Kupplungsbohrungen (10) durch eine Verdrehsicherung (18) drehfest geführt sind, wobei die Verdrehsicherung (18) Führungsmittel (19, 21) mit gegenüberliegenden Plattflächen (24) aufweist, die jeweils in eine Längsnut (20) in den Verriegelungsbolzen eingreifen.

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8. Schnellkupplung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Führungsmittel Führungsbolzen (19) und diese ringförmig umgebende Führungsscheiben (21) aufweisen, an denen die Plattflächen (24) ausgebildet sind, wobei vorzugsweise in den Verriegelungsbolzen (9) jeweils eine zweistufige Nut vorgesehen ist, deren erste Stufe (22) zur Aufnahme der Führungsscheibe und deren zweite Stufe (23) zur Aufnahme des über die Scheibe überstehenden Abschnitts des Führungsbolzens vorgesehen ist.

9. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den Verriegelungsbolzen (9) Durchgangsausnehmungen (13) vorgesehen sind, die zur Außenseite hin mit Dichtungspfropfen (15) verschließbar, insbesondere verschraubbar sind, wobei vorzugsweise Kegelsitzflächen (16) zur Abdichtung an dem Dichtungspfropfen vorgesehen sind.

10. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Außendichtung (17) zur Abdichtung zwischen den Verriegelungsbolzen (9) und den Verriegelungsbohrungen (7) vorgesehen ist, wobei die Außendichtung insbesondere verdrehbar gegenüber den Verriegelungsbolzen gehalten ist.

11. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den Verriegelungsbohrungen (7) Buchsen (30) eingesetzt sind.

12. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei je eine Abdichtung (25) zwischen den Verriegelungsbolzen (9) und den diese aufnehmenden Kupplungsbohrungen (10) vorgesehen, insbesondere jeweils in einem Randbereich der Kupplungsbohrungen, aus dem die Bolzen ausfahren, angeordnet ist.

13. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verriegelungsbolzen (9) und deren Antrieb (12) aus den diese aufnehmenden Kupplungsbohrungen (10) entfernbar, insbesondere als herausnehmbare Patrone ausgebildet sind.

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14. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei zueinander parallel angeordnete Vernegelungsbolzenpaare (9) vorgesehen sind, die Gelenkbolzen zweier paralleler Schwenkachsen für das anzukuppelnde Werkzeug (6) bilden.

15. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verriegelungsbolzen (9) in einen Kupplungsabschnitt (4, 5) des Baggerauslegers (1), insbesondere in Endabschnitte eines Stiels (2) und einer zugehörigen Verbindungslasche (3) des Baggerauslegers, integriert sind.

16. Schnellkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die drehfest geführten Verriegelungsbolzen (9) mit links- und rechtsgängigen Gewinden versehene Ausnehmungen (13) aufweisen, in die eine beide verbindende Spindel (12) eingeschraubt ist, die mit einem Drehantrieb (14) verbindbar ist.