DE60215289T2

DE60215289T2 - Werkzeugschnellkupplung zum Kuppeln eines Anbauteils an einen Baggerarm und die Werkzeugschnellkupplung umfassend ein Steuerungssystem

Info

Publication number: DE60215289T2
Application number: DE60215289T
Authority: DE
Inventors: Bartholomew Navan Cunningham; James Collen Barron; Anthony Drogheda McKeown; Thomas Martin Collon De Courcey
Original assignee: Geith Patents Ltd
Current assignee: Geith International Ltd
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2022-12-07
Also published as: EP1318242A3; EP1318242B1; DE60215289D1; US20030204972A1; PT1318242E; ATE342406T1; EP1637659A3; EP1318242A2; EP1637659A2; US6964122B2; US20060037220A1; ES2275827T3; US7426796B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung zum Ankoppeln eines Anbauteils an einen Baggerarm eines Löffeltiefbaggers, z.B. eine Erdbaumaschine, und die Erfindung betrifft insbesondere eine Kupplung des Typs der im allgemeinen als Werkzeugschnellkupplung zum Kuppeln eines Anbauteils an solch einen Baggerarm bezeichnet wird. Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Steuerung oder ein Betätigungssystem zum Steuern/Betätigen einer solchen Kupplung. Die hierin mit Bezug auf die vorliegende Erfindung benutzten Termini "Erdbaumaschine" oder "Bagger" umfassen Bagger oder ähnliche Erdbaumaschinen und besitzen gewöhnlich im Zusammenhang mit einem selbstangetriebenen Fahrzeug Räder oder zusammensetzbare Gleisketten ("Raupenketten"), auf denen es sich fortbewegt.
Hintergrund der Erfindung
Kupplungsvorrichtungen zum Kuppeln von Anbauteilen an einem hydraulisch betriebenen Arm von Baggern sind bekannt. Diese Vorrichtungen werden normalerweise dazu verwandt, verschiedene Arten von Zusatzgeräten beispielsweise an einen Baggerarm einer solchen Maschine anzubringen, z.B. um verschiedene Größen von Schaufeln oder einen Presslufthammer oder andere solcher Arbeitsgeräte an dem Bagger anzubringen.
Die Kupplungsvorrichtung (allgemein auch als "Kupplung" oder "Schnellkupplung" bezeichnet) ist üblicherweise lösbar sowohl an dem (Bagger-) Arm des Baggers als auch an dem Zusatzgerät anbringbar. Die Kupplung ist zum Anbringen an den Arm angepasst und würde normalerweise an dem Arm verbleiben und zum austauschbaren Betreiben verschiedener Zusatzgeräte an dem Arm benutzt werden. Normalerweise umfassen sie einen Körperteil, der zum Ankuppeln an den Baggerarm angepasst ist und es ist ein Paar von Angreifteilen zum lösbaren Angreifen an ein Paar beabstandete Kupplungsstifte, die an dem Anbauteil angeordnet sind, vorgesehen. Üblicherweise ist einer der Angreifteile in bezug auf den anderen beweglich zwischen einem Angriffszustand, in dem die Angreifteile miteinander zum Angreifen an die Kupplungsstifte des Anbauteils zum Kuppeln des Anbauteils an den Baggerarm kooperieren und einem Lösezustand zum Lösen der Kupplungsstifte zur Freigabe des Anbauteils von dem Baggerarm. Üblicherweise ist der bewegliche der Angreifteile entweder verschiebbar oder schwenkbar in dem Körperteil geführt und ist zwischen dem Angriffs- und dem Lösezustand über einem Kolben, z.B. einem hydraulischen Kolben, einem Spindelantrieb oder einem Gestänge oder Hebel beweglich. Die Angreifteile sind gewöhnlich durch z.B. ein Satz Haken, üblicherweise mindestens zwei Haken, gebildet. Solche Werkzeugschnellkupplungen sind mit einer Anzahl von Nachteilen behaftet. Insbesondere dort wo der bewegliche der zwei Angreifteile über einen Hydraulikzylinder beweglich ist, kehrt der bewegliche der Angreifteile, falls die Hydraulikflüssigkeitsversorgung zu dem Hydraulikzylinder im allgemeinen versagt, in den Lösezustand zurück, wodurch das Anbauteil freigegeben wird. Dies kann schwerwiegende Folgen haben, die in fatalen Unfällen enden können, falls die hydraulische Versorgung zu der Werkzeugschnellkupplung versagt, wenn sich das Anbauteil in einem angehobenen Zustand mit einer Person darunterstehend befindet, in dem das Anbauteil auf die Person fallen könnte, was zu fatalen Verletzungen führt. Es wird ersichtlich sein, dass es für eine Bedienungsperson schwierig ist, ohne das Verlassen der Kabine herauszufinden, ob das Zusatzgerät sicher an der Werkzeugschnellkupplung befestigt ist.
Es besteht daher der Bedarf an einer Kupplung und insbesondere an einer Werkzeugschnellkupplung zum Kuppeln eines Anbauteils an einen Baggerarm eines Löffeltiefbaggers, der dieses Problem überwindet.
Der Betrieb der Angreifteile der Kupplung werden normalerweise über einen hydraulischen (Steuerungs-) Kolben gesteuert.
Eine hydraulische Versorgung von dem Bagger an den hydraulischen Steuerungskolben für die Kupplung wird von der Maschinenbedienungsperson durch die Betätigung einer oder mehrerer Steuerungen gesteuert.
Um eine versehentliche oder unbeabsichtigte Freigabe des Zusatzgerätes durch das Lösen des Griffs der Kupplung an dem Zusatzgerät zu vermeiden wurden mechanisch handbetätigte und elektrisch betätigte Verschlusssysteme in das Kupplungssystem eingebaut, um sicherzustellen, dass das Zusatzgerät nur freigegeben wird, wenn dies gewünscht wird. Es besteht die Gefahr, dass der Steuerungskolben für das Zusatzgerät versehentlich aktiviert werden könnte, um das Zusatzgerät freizugeben.
Mechanische Verschlüsse wurden an der Kupplung vorgesehen, was bedingt, dass die Maschinenbedienungsperson (oder eine andere Person) den mechanischen Verschluss per Hand lösen muss. Andererseits muss die Bedienungsperson als erstes den mechanischen Verschluss einrasten, damit er wirksam ist, etwas was nicht immer getan wird. Alternativ ist ein hydraulisch betriebener Verschluss vorgesehen. Dieser Verschluss muss ebenfalls von der Bedienungsperson in Eingriff gebracht werden.
Die internationale Patentveröffentlichung Nummer WO 99/42670 offenbart eine Kombination eines Baggers und Werkzeugs, das an ein Baggerausleger gekuppelt ist. Das Werkzeug weist zwei Kupplungsstifte auf. Ein Kupplungselement, das schwenkbar mit dem Ausleger verbunden ist, weist zwei Kupplungshaken auf, die an die Kupplungsstifte angreifen. Einer der Kupplungshaken ist in eine Richtung quer zu der Längsrichtung der Kupplungsstifte in bezug auf den anderen Kupplungshaken beweglich, der eine feste Position in bezug auf die anderen Teile des Kupplungselementes inne hat. Die zwei Kupplungshaken sind in die gleiche Richtung geöffnet. Es ist ein bewegliches Verschlusselement vorgesehen, das an der von dem festen Kupplungshaken abgewandten Seite des Kupplungsstiftes, der mit dem festen Kupplungshaken zusammenwirkt, angreift.
Bekannte elektrische Steuerungssysteme zum Freigeben der Kupplung können fernbedient aus der Kabine des Baggers von seiner Bedienungsperson betätigt werden. Jedoch besteht die Gefahr bei solchen Systemen, dass sie unbeabsichtigt betätigt werden (z.B. durch das unbeabsichtigte Drücken der fernbedienten Freigabesteuerung) und dadurch das Zusatzgerät von dem Bagger freigegeben wird. Es wird ersichtlich sein, dass die Freigabe des Zusatzgerätes, wenn sie nicht beabsichtigt ist, eine potentielle Gefahr hervorruft, wie z.B., dass das Zusatzgerät von der Kupplung des Armes abfallen kann. Wenn der (Bagger-) Arm sich über der Bodenhöhe befindet, könnte dies potentiell Schaden hervorrufen. In anderen Positionen könnte das Zusatzgerät in viel Erde stecken bleiben oder Beschädigungen an dem Baggerarm hervorrufen. Daher besteht ebenfalls ein Bedarf eines Steuerungssystems zur Betätigung einer solchen Kupplung.
Aufgabe der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht ist auf das Bereitstellen einer Werkzeugschnellkupplung gezielt und umfasst ein Steuerungssystem für eine solche Kupplung, wobei beide Teile die Nachteile der existierenden Werkzeugschnellkupplungen überwinden, insbesondere die Kupplung daran zu hindern sich, in potentiell gefährlichen Umständen sich zu lösen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist eine Werkzeugschnellkupplung vorgesehen, zum Kuppeln eines Anbauteils an einen Baggerarm eines Löffeltiefbaggers, wobei die Werkzeugschnellkupplung aufweist: Ein zum Kuppeln an den Baggerarm geeignetes Körperteil, eine an dem Körperteil angebrachte feste Angreifeinrichtung zum Angreifen an einen ersten von zwei an dem Anbauteil befestigten Kupplungsstiften, eine an dem Körperteil befestigte bewegbare Angreifeinrichtung zum Angreifen an den zweiten der beiden Kupplungsstifte des Anbauteils, wobei die bewegbare Angreifeinrichtung zwischen einem Angriffszustand, in dem die bewegbare Angreifeinrichtung an dem zweiten Kupplungsstift angreift, während die feste Angreifeinrichtung den ersten Kupplungsstift angreift, um das Anbauteil mit der Kupplung zu kuppeln und einem Lösezustand zum Lösen des zweiten Kupplungsstiftes bewegbar ist, eine mit der festen Angreifeinrichtung betätigbare Klinke zum Halten des ersten Kupplungsstifts des Anbauteils in Eingriff mit der festen Angreifeinrichtung, wobei die Klinke alternativ in einen verriegelten Zustand, in dem sie mit der festen Angreifeinrichtung zum Halten des ersten Kupplungsstifts in der festen Angreifeinrichtung zusammenwirkt und einen entriegelten Zustand bewegbar ist, indem sie den ersten Kupplungsstift aus der ersten Angreifeinrichtung freigibt, eine Druckeinrichtung zum Drücken der Klinke in den verriegelten Zustand und einer mit der bewegbaren Angreifeinrichtung und der Klinke verbundene Antriebseinrichtung zum Bewegen der bewegbaren Angreifeinrichtung zwischen dem Angriffszustand und dem Lösezustand und zum Drücken der Klinke aus dem verriegelten Zustand in den entriegelten Zustand entgegen der Druckwirkung der Druckeinrichtung, wenn sich die bewegbare Angreifeinrichtung im Lösezustand befindet.
Idealerweise wirken die Antriebseinrichtung die Druckeinrichtung zusammen, so dass die Antriebseinrichtung die Klinke nur zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand betätigt, wenn die bewegbare Angreifeinrichtung vom Angriffszustand in den Lösezustand bewegt wurde.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an dem Körperteil eine Grenzeinrichtung zum Zusammenwirken mit der bewegbaren Angreifeinrichtung zum Definieren einer Löseposition der bewegbaren Angreifeinrichtung, wenn sich die bewegbare Angreifeinrichtung im Lösezustand befindet, vorgesehen.
Vorzugsweise ist die Klinke schwenkbar an dem Körperteil angebracht und zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand verschwenkbar. In einem anderen Ausführungsbeispiel jedoch könnte die Klinke verschiebbar an dem Körperteil angebracht sein.
Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung eine zweiteilige Antriebseinrichtung, wobei die jeweiligen Teile der Antriebseinrichtung zum Antreiben der bewegbaren Angreifeinrichtung und der Klinke relativ zueinander bewegbar sind, wobei eines der bewegbaren Teile der Antriebseinrichtung mit der Klinke und das andere der bewegbaren Teile der Antriebseinrichtung mit der bewegbaren Angreifeinrichtung verbunden ist, so dass beim Bewegen der jeweiligen Teile relativ zueinander die bewegbare Angreifeinrichtung zwischen dem Angriffs- und dem Lösezustand be tätigt wird und die Klinke zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand betätigt wird.
Vorteilhafterweise sind beide Teile der Antriebseinrichtung relativ zu dem Körperteil bewegbar.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Antriebseinrichtung einen Kolben auf und eines der Teile ist durch das Gehäuse gebildet, während das andere durch die Kolbenstange des Kolbens gebildet ist.
Vorzugsweise ist die bewegbare Angreifeinrichtung zwischen dem Angriffs- und dem Lösezustand gleitend verschiebbar und vorteilhafter Weise ist sie in dem Körperteil in geradliniger Bewegung zwischen dem Angriffs- und dem Lösezustand gleitend verschiebbar. Während die bewegbare Angreifeinrichtung vorzugsweise zur Vereinfachung der Herstellung gleitend verschiebbar ist, können jedoch in anderen Ausführungsbeispielen die bewegbaren Angreifeinrichtungen auch drehbar oder schwenkbar zwischen dem Angriffs- und dem Lösezustand sein.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wirkt die Druckeinrichtung zwischen der Klinke und dem Körperteil und vorzugsweise ist die Druckeinrichtung durch eine Feder gebildet.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Druckeinrichtung eine Zugfeder auf, und in einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Druckeinrichtung eine Druckfeder auf.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die feste Angreifeinrichtung ein Paar von dem Körperteil gebildete feste Backen auf, welche ein offenes Maul zum Aufnehmen des ersten Kupplungsstifts zwischen den feste Backen bildet.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wirkt die Klinke mit den festen Backen zusammen, um den ersten Kupplungsstift in dem offenen Maul und zwischen den festen Backen zu halten.
Idealerweise sind zwei Klinken auf jeweiligen gegenüberliegenden Seiten der festen Backen vorgesehen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet die bewegbare Angreifeinrichtung ein offenes Maul zum Aufnehmen des zweiten Kupplungsstiftes und bildet idealer Weise das offene Maul mit dem Körperteil. Idealer Weise sind die jeweils durch die bewegbare und die feste Angreifeinrichtung gebildeten Offenmäuler jeweils nach außen voneinander abgewandt.
Zusätzlich stellt die Erfindung einen Baggerarm bereit, an dem eine Werkzeugschnellkupplung angebracht worden ist.
Ferner stellt die Erfindung einen Anbauteil bereit, das mittels der erfindungsgemäßen Werkzeugschnellkupplung an dem Baggerarm angebracht ist.
Ferner stellt die Erfindung eine Erdbaumaschine mit einem Baggerarm, an dem eine erfindungsgemäße Werkzeugschnellkupplung angebracht worden ist, bereit.
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Steuerungssystem zum Steuern der Freigabe eines Zusatzgerätes oder Anbauteils, das gewisse Vorteil umfasst.
Das Steuerungssystem zum Steuern der Freigabe eines Zusatzgerätes von einer Kupplung der Erfindung überwindet zumindest bestimmte Nachteile der vorliegenden Erfindung.
Ein geeignetes Steuerungssystem zur Steuerung der Freigabe eines Zusatzgerätes (oder Anbauteils) von einer Kupplung der Erfindung, die das Zusatzgerät an ein hydraulisch betätigbaren Arm einer Maschine kuppelt, wie beispielsweise einen Bagger kuppelt, wobei der hydraulisch betätigbare Arm durch ein druckbeaufschlagtes Hydrauliksystem der Maschine diesen Typs betätigbar ist, besitzt: eine Sicherheitssteuerung, um zu verhindern, dass der Kupplungsangreifmechanismus von der Zusatzgerätangreifposition in die Zusatzgerätfreigabeposition bewegt wird, wenn der Hydraulikdruck in mindestens einem ausgewählten Teil des Hydrauliksystems einen Schwellenwert nicht übersteigt (und unterhalb dieses Schwellenwerts verhindert die Sicherheitssteuerung die Bewegung des An greifmechanismus in die Löseposition). Dies bietet zu jeder Zeit einen einfachen und effektiven Weg, um sicherzustellen, dass das Zusatzgerät nicht unbeabsichtigt freigebbar ist. Es wird in diesem Zusammenhang ersichtlich sein, dass der Schwellenwert relativ hoch sein wird, insbesondere ist es wünschenswert, dass der Schwellenwert den übersteigt, der normalerweise benötigt wird, um den Angreifmechanismus zu betätigen.
Dort wo die Maschine einen Baggerarm und insbesondere eine Anzahl von hydraulischen Zylindern, die die Bewegung dieses Arms steuert, besitzt, kann man ein oder mehrere Stellen in dem hydraulischen System, die zur Auswahl geeignet sind, auswählen, um festzustellen, ob der dortige Druck den Schwellenwert übersteigt. Ein typischer Schwellenwert würde ca. 1/3 des gesamten Systemdrucks sein.
Eine besonders wünschenswerte Anordnung der Maschine weist einen hydraulischen Kolben auf, der die Kupplung in bezug auf den Arm bewegt (wirkt normalerweise zwischen der Kupplung und dem Arm) und wünschenswerter Weise wird der Schwellenwert an einer hydraulischen Zuführung zu diesem hydraulischen Kolben gemessen. Es wird ersichtlich sein, dass der hydraulische Kolben zwei Zuführungen haben kann, einen für das Ausfahren (das Ausdehnen) des Kolbens, die andere für das Einfahren (das Zurückziehen) des Arms.
In einem Ausführungsbeispiel besitzt das hydraulische System eine Hydraulikleitung, die ein Steuerungsventil und den hydraulischen Kolben verbindet, wobei der Schwellenwert an der Hydraulikleitung gemessen wird.
In einem anderen Ausführungsbeispiel besitzt das Hydrauliksystem ein Ventil, das den Fluss der Hydraulikflüssigkeit zu dem Kolben steuert, wobei der Schwellenwert an dem Ventil gemessen wird.
Es ist wünschenswert, dass der Druck in der Aufwärtshubzuleitung für den hydraulischen Kolben, der die Kupplung in bezug auf den Arm bewegt, (der "Dräng"-Kolben) der Druck ist, der von dem Steuerungssystem benutzt wird. Der Druckschwellenwert könnte überschritten werden, selbst wenn der Drängungskolben nicht maximal ausgefahren wäre, z.B. wenn ein Zusatzgerät (an der Kupplung) in dem Boden etc. stecken geblieben wäre. Noch würde dies zu einem sehr bewussten Aufwand seitens der Bedienungsperson der Maschine führen und in jedem Fall ist das Zusatzgerät in einer sicheren Position, selbst wenn es vollkommen freigegeben von der Kupplung wäre.
Es wird ersichtlich sein, dass das Vornehmen der Druckmessung an dem Drängkolben dazu benutzt werden kann, sicherzustellen, dass sich die Kupplung und somit das Zusatzgerät in einer in bezug auf den Arm gewünschten Position befindet.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Ventil ein Servoventil, das die Hydraulikflüssigkeit von einer Servopumpe steuert und der Druck an dem Servoventil wird von dem Steuerungssystem dazu verwendet, festzustellen, ob der Schwellenwert überstiegen worden ist.
Auch wird bereitgestellt, ein Steuerungssystem zum Steuern der Freigabe eines Zusatzgerätes von einer Kupplung der Erfindung, die das Zusatzgerät an einen hydraulisch betätigbaren Arm einer Maschine (z.B. einen Bagger) kuppelt, wobei dieser Typ besitz: eine Sicherheitssteuerung, um zu verhindern, dass der Angreifmechanismus aus der Zusatzgerätangriffsposition in die Zusatzgerätfreigabeposition bewegt wird, wenn die Kupplung sich nicht in einem oder mehreren vorbestimmten Postionen relativ zu dem Arm befindet. Wenn ein Zusatzgerät an die Kupplung angekoppelt wird (so dass es durch den Arm betätigbar ist), stellt das Steuerungssystem dann sicher, dass die Freigabeposition nicht anwählbar ist, wenn das Zusatzgerät sich nicht in einer oder mehreren vorbestimmten Position in bezug auf den Arm befindet.
Das Steuerungssystem stellt daher sicher, dass die Freigabeposition der Kupplung nur ausgewählt werden kann (das Zusatzgerät an der Kupplung kann nur freigegeben werden) in bestimmten Position oder in einem Bereich solcher Positionen. Dies bedeutet, dass ein Zusatzgerät an der Kupplung während des Gebrauchs des Zusatzgerätes viel weniger dazu neigt, von der Kupplung freigeben zu werden.
Das Steuerungssystem wird üblicherweise mindestens ein der Hydrauliksteuerungen und elektrischen Steuerungen umfassen. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen umfasst es beide. Das Steuerungssystem ist entsprechend zum (nachträglichen) Einbau in einen Bagger angepasst. Alternativ kann es bereits an der Maschine montiert geliefert werden.
Es ist wünschenswert, dass das Steuerungssystem fernbedient betätigbar ist, d.h. verschieden von den per Hand betätigbaren Systemen, und betätigbar an einer Position entfernt von der Kupplung. Wünschenswerter Weise ist die entfernte Position die Bedienungsposition der Bedienungsposition, die sich normalerweise innerhalb der Kabine der Maschine befinden wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Position bzw. sind die Positionen (Orientierung bzw. Orientierungen der Kupplung und des Zusatzgerätes) bezüglich des Arms, in der die Sicherheitsteuerung die Bewegung des Angreifsmechanismus in die Freigabeposition nicht verhindert, eine Position in der ein Zusatzgerät von der Kupplung abnehmbar ist, aber in der das Zusatzgerät nicht (automatisch) komplett von der Kupplung losgelöst ist. Wünschenswerter Weise sind die relativen Positionen der Kupplung (und des Zusatzgerätes) und des Arms, in der die Sicherheitssteuerung die Bewegung des Angreifmechanismus in die Freigabeposition verhindert, eine Position, in der ein Zusatzgerät automatisch komplett von der Kupplung lösbar ist. Wenn in der letztgenannten Position sich der Arm (und somit das Zusatzgerät) des Baggers in irgendeiner signifikanten Höhe über der Bodenhöhe befinden würde, würde das Zusatzgerät (und jeder seiner Beladung) vollständig von der Kupplung freigegeben werden und würde von dem Arm fallen, wobei das Zusatzgerät potentiell auf Leuten oder Eigentum landen könnte, so dass Verletzungen/Beschädigungen entstehen.
Mit anderen Worten sind die relativen Positionen des Arms und der Kupplung, in denen die Freigabe des Zusatzgerätes von der Sicherungssteuerung erlaubt ist, solche, in denen die Position an welcher das Zusatzgerät freigebbar ist, eine teilweise losgelöste Position ist. Das Zusatzgerät kann dann, wenn gewünscht, vollständig von der Kupplung entfernt werden, z.B. durch eine weitere Bewegung des Arms und/oder die Drängposition der Kupplung. Entsprechend ist die teilwei se freigegebene Position eine Position, die ein Zusatzgerät vom Herabfallen von der Kupplung unter Einfluss der Schwerkraft abhält.
Die Kupplung ist daran angepasst, zwei Haltestifte an dem Zusatzgerät zu greifen. In derartigen Ausführungsbeispielen ist es wünschenswert, dass die Kupplung das Zusatzgerät an mindestens einer dieser Positionen greift (d.h. die Kupplung und das Zusatzgerät verbleiben in Eingriff). Mit anderen Worten, das Zusatzgerät wird von einer Betätigungsposition freigegeben und löst sich in eine Freigabeposition, die das Entfernen des Zusatzgerätes erlaubt, aber das Zusatzgerät wird nicht automatisch von der Kupplung fallengelassen.
Das Steuerungssystem erlaubt, wenn es in Verbindung mit den Angreifteilen verwendet wird, das Lösen des Zusatzgerätes in einer Position, in der mindestens eines der genannten Angreifteile immer noch mit dem Zusatzgerät im Eingriff steht. Es ist insbesondere wünschenswert, dass die teilweise Freigabe des Zusatzgerätes das Zusatzgerät vom Fallen unter dem Einfluss der Schwerkraft abhält.
Insbesondere ist es wünschenswert, dass mindestens eines der Angreifteile hakenförmig ist und mit dem Zusatzgerät im Eingriff verbleibt, um das Zusatzgerät an der Kupplung zu halten, selbst wenn der Angriffsmechanismus in die Freigabeposition bewegt worden ist.
Wünschenswerter Weise weist der Angriffsmechanismus einen hydraulischen Kolben oder einen anderen derartigen Mechanismus (z.B. einen Spindelantriebsmechanismus) auf, der betätigbar ist, um den Angriffsmechanismus zwischen den Angriffs- und Freigabepositionen zu bewegen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der hydraulische Antriebsmechanismus eine Hochdruckpumpe und eine Servopumpe, wobei jede der Pumpen ausgewählt werden kann, um den Angriffsmechanismus in einen ersten Anbauteilangriffszustand zu bewegen.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Servopumpe dazu verwendet, den Angriffsmechanismus in einen ersten Anbauteilangriffszustand zu bewe gen und die Hochdruckpumpe wird dazu verwendet, den Angriffsmechanismus in einem Anbauteillösezustand zu bewegen.
Wünschenswerter Weise öffnet der hydraulische Arm mindestens eine Seite der sich gegenüberliegenden Greifer, die geschlossen werden, um das Zusatzgerät zu dessen Betätigung an dem Arm zu greifen, und die sich öffnen, um das Zusatzgerät zumindest teilweise anzugreifen.
In einer besonderen Konstruktion verhindert die Sicherungssteuerung den Fluss der hydraulischen Flüssigkeit zu dem hydraulischen Kolben des Angriffsmechanismus wann immer die relative Position des Arms und des Zusatzgerätes in einer nicht gewünschten Freigabeposition sich befinden, z.B. Positionen in der die Bewegung des Angriffsmechanismus in die Freigabeposition automatisch das Zusatzgerät vollständig von der Kupplung loslösen würde.
Eine Position in der der Angriffsmechanismus zum Bewegen in die Freigabeposition betätigt werden kann, wobei jedoch nicht bewirkt wird, dass sich das Zusatzgerät automatisch von der Kupplung loslöst, ist eine Position in der ein hydraulischer Kolben (insbesondere der "Drängkolben"), der das Zusatzgerät betätigt (durch die Betätigung der Kupplung), in bestimmten Positionen ist, beispielsweise voll ausgefahren oder im wesentlichen voll ausgefahren. Beispielsweise könnte das Zusatzgerät eine Schaufel sein, die über die Kupplung an dem Baggerarm eines Baggers angebracht ist und eine Position, in der die Schaufel von der Angriffs-(Betätigungs-)Position freigegeben werden könnte, aber immer noch von der Kupplung gehalten wird, ist eine Position, in der die Schaufel vollkommen zu dem Arm hin eingedreht (eingerollt oder eingefaltet) ist. Ein anderer Weg um die Position(en) festzustellen, bei der/bei denen die Sicherheitsteuerung ein Lösen verhindert, besteht darin, die Winkelposition der Kupplung in bezug auf den Arm zu berücksichtigen.
Zuvor kann der hydraulische Arm, der die Angriffseinrichtung betätigt, aktiviert werden und dem Kolben in der Kupplung zugeführt werden, ungeachtet der Winkelposition der Kupplung oder Schnellkupplung. Wie hervorgehoben, ist diese Betätigung eine Sicherheitsgefahr für den Fall, in dem ein Zusatzgerät an der Kupplung angebracht ist und die Kupplung in eine Position gerichtet ist, in der das offene Maul eines Angreifteils nach unten zeigt. Wenn der Kupplungskolben von dem Druck des Baggers zum Einfahren des Kolbens betätigt wird und die Zusatzgerätstifte aus der gesicherten Position freigibt, dann könnte das Zusatzgerät möglicherweise aus der Kupplung herausfallen.
In einem Ausführungsbeispiel detektiert ein Sensor die relative Position der Kupplung und der Arm ist ein Drucksensor. Z.B. kann der Druck in einer hydraulischen Zuführungsleitung abgetastet und zur Steuerung der Betätigung der Kupplung verwendet werden, genauer gesagt, zur Verhinderung der Bewegung des Angriffsmechanismus von der Zusatzgerätangriffsposition in die Zusatzgerätlöseposition, wenn sich das Zusatzgerät nicht in einer oder mehrerer zuvor bestimmter Positionen in bezug auf den Arm befindet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Steuerungssystem einen Drucksensor in (Flüssigkeits-)Verbindung mit einer hydraulischen Leitung der Maschine, in die das Steuerungssystem eingebaut ist; wobei der Drucksensor die Bewegung des Angriffsmechanismus von der Zusatzgerätangriffsposition in die Zusatzgerätfreigabeposition steuert, wenn das Zusatzgerät sich nicht in einer oder mehrerer zuvor bestimmter Positionen in bezug auf den Arm befindet. Genauer gesagt könnte der Drucksensor in einem druckempfindlichen Ventil enthalten sein, in (Flüssigkeits-) Verbindung mit einer hydraulischen Zuführleitung zu einem hydraulischen Zylinder zum Betätigen des Angriffsmechanismus. In der letztgenannten Anordnung ist eine direkte Steuerung des Flusses der Hydraulikflüssigkeit zu dem Hydraulikzylinder erreichbar. Dies ist eine insbesondere einfache jedoch effektive Anordnung.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die relative Position der Kupplung (und/oder des Zusatzgerätes) und des Arms durch den Gebrauch eines Lagesensors (z.B. eines Näherungssensors) erkannt. Die Lageinformationen über die Positionen wird dazu verwendet, in einem logischen Schaltkreis festzulegen, ob der Angreifmechanismus betätigt werden soll, oder nicht. Der Lagesensor wird die relative Position der Kupplung zu dem Baggerarm detektieren. Dies kann direkt über das Erkennen der aktuellen Position der Kupplung relativ zu dem Arm durchgeführt werden, oder indirekt über das Erkennen der Positionen eines Teils des Mechanismus, der sich bewegt, wenn die Position der Kupplung (relativ zu dem Baggerarm) bewegt wird. Beispielsweise kann ein Lagesensor dafür ver wendet werden, festzustellen, ob sich die Kupplung und/oder ein Teil des Mechanismus (der sich bewegt, wenn die Kupplungsposition bewegt wird) in der Nähe des Baggerarms befindet. Zum Beispiel könnte ein Näherungssensors des „Reed-Schalter-Typs" verwendet werden. Ein Teil des Sensors könnte sich an dem Baggerarm und ein zweiter Teil des Sensors an der Kupplung befinden (oder könnte Teil der Kupplung sein). Die Teile könnten ein Steuerungsschalter und ein Magnet sein, der den Steuerungsschalter aktiviert. Ein logischer Schaltkreis könnte aus den von dem Sensor erhaltenen Informationen detektieren, dass die Position der Kupplung relativ zu dem Arm keine Position ist, in der der Drängkolben vollständig ausgefahren ist (d.h. wenn die Positionen des Zusatzgerätes eine ist, die ein Sicherheitsrisiko sein könnte, sollte das Zusatzgerät von der Kupplung gelöst werden) und verändert die Bewegung des Angreifmechanismus in die Zusatzgerätfreigabeposition. Wenn eine geeignete Position erreicht ist, wird der Schaltkreis mindestens eine Bedingung erfüllen, die die Freigabe des Zusatzgerätes von der Kupplung erlaubt.
In einem Ausführungsbeispiel löste der Drucksensor aus, wenn in der hydraulischen Leitung ein Steuerungsdruck erreicht ist.
In einem anderen Ausführungsbeispiel löst der Drucksensor aus, wenn ein Steuerungsdruck an dem Servoanschluss des Steuerungsventils der Maschine erreicht ist.
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel gibt es Annäherungssensor in Verbindung mit dem Steuerungssystem; wobei der Annäherungssensor zum Steuern der Bewegung des Angriffsmechanismus von dem Anbauteilangriffszustand in den Anbauteillösezustand dient, wenn das Anbauteil sich nicht in einer oder mehrerer zuvor bestimmter Positionen relativ zu dem Arm befindet. Der Annäherungssensor stellt ein elektrisches Signal bereit, um die Bewegung des Angriffsmechanismus aus dem Anbauteilangriffszustand in den Anbauteillösezustand freizugeben, wenn das Anbauteil sich in einer oder mehrerer zuvor bestimmter Position relativ zu dem Arm befindet.
Beispielsweise kann der Drucksensor so ausgewählt werden, dass er nur aktiviert wird, wenn ein bestimmter Minimaldruck in der Leitung erreicht ist, oder das Verhältnis des Druckes in der Leitung zu dem Druck an anderer Stellung in dem hydraulischem System einen bestimmten Wert erreicht. Eine einfache Konstruktion, die eine solche Anordnung verwendet, besteht dort, wo der Drucksensor Druck in einer Leitung zu einem hydraulischem Zylinder zum Bewegen zumindest eines Teils eines Arms eines hydraulischen Arms abtastet. In einer bevorzugten Anordnung (oben erwähnt) ist der Steuerungsdruck eingestellt, ein in der Leitung erreichter Druck zu sein, wenn sich zumindest einer der hydraulischen Zylinder, die von der Leitung versorgt werden, in einer maximal ausgefahrenen Position befindet. Es ist wie zuvor bevorzugt, dass sich der Drucksensor in Flüssigkeitsverbindung mit einer Hydraulikflüssigkeitsversorgungsleitung zu dem oder an zumindest einem der hydraulischen Zylinder befindet, die den relativen Winkel der Kupplung zu dem Arm steuern (Steuerungsgelenk der Kupplung an dem Arm).
Der Steuerungsdruck kann ein festgelegter Druck sein, über den die Sicherheitssteuerung die Betätigung des Angriffsmechanismus erlaubt, oder kann ein relatives Druckverhältnis sein, d.h. der Druck in einem Teil des Systems in Relation zu einem anderen.
In einem Ausführungsbeispiel verhindert die Drucksteuerung den Ausfluss von Hydraulikflüssigkeit aus einem hydraulischen Kolben, der zur Betätigung des Angriffsmechanismus durch die Einfahraktion des Kolbens dient, bis der Steuerungsdruck erreicht ist. In einer besonderen Anordnung erlaubt die Drucksteuerung der Hydraulikflüssigkeit den hydraulischen Kolben, der zur Betätigung des Angriffsmechanismus durch Einfahraktion des Kolbens dient, zu verlassen, wenn ein Steuerungsdruck in der Leitung, die die Einfahraktion des Kolbens versorgt, erreicht ist. Eine Anordnung um diese Funktionalität zu erreichen, ist die Verwendung eines Sperrventils in der Leitung, durch die die Hydraulikflüssigkeit ausfließt (bei der Einfahraktion des Kolbens), wobei das Sperrventil sich öffnet, wenn ein Steuerungsdruck in der Zuführleitung erreicht wird. In einer Konstruktion ist der Druck in der Hydraulikleitung zum Versorgen des Einfahrens des hydraulischen Kolbens der Druck von der Leitung, die die Ausfahraktionen eines hydraulischen Kolben versorgt, der die Kupplung betätigt. Es ist wünschenswert, dass zumindest ein anderes Steuerungsfeature, wie z.B. ein zweites Ventil, das betätigt werden muss, um der Hydraulikflüssigkeit zu erlauben in die Einfahrlei tung des hydraulischen Kolbens zu fließen, platziert wird. In einer Anordnung ist das zweite Ventil daran angepasst, den Hydraulikflüssigkeitsfluss zu der Einfahrleitung des hydraulischen Zylinders zu verhindern. Wünschenswerterweise ist das zweite Ventil daran angepasst, den Hydraulikflüssigkeitsfluss von der Ausfahrleitung für den (Dräng-)Kolben zur Bewegung der Kupplung zu der Einfahrleitung des hydraulischen Kolbens des Angriffsmechanismus zu steuern. Das zweite Ventil ist wünschenswerter Weise von der Bedienungsperson der Maschine betätigbar, z.B. über einen Schalter, beispielsweise solch einen, der einen Zeitverzögerungsmechanismus beinhaltet.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass ein System, wie z.B. eines wie zuvor beschrieben, einen Drucksensor besitzt, der ein System in der hydraulischen Zuführleitung für das Einfahren des hydraulischen Zylinders betätigt, wobei in dem System der Hydraulikflüssigkeitsfluss für das Einfahren des Kupplungszylinders nicht notwendigerweise von der Ausfahrleitung des Drängzylinders kommt. Stattdessen ist es bevorzugt, dass die Hydraulikflüssigkeit in der Ausfahrleitung des Drängzylinders dazu verwendet wird, ein Steuerungsdruck aufzubauen, auf den der Drucksensor gerichtet ist. Die Hydraulikflüssigkeit zum Einfahren des Kupplungskolbens kommt von anderer Stelle aus dem System.
Es wird ersichtlich sein, dass der oben verwendete Terminus „Einfahren" sich auf die Bewegung des Kolbens zum Freigeben des Zusatzgerätes bezieht – es wird ersichtlich sein, dass die Kupplung so ausgeführt sein kann, dass das Ausfahren des Kolbens auch das Freigeben des Zusatzgerätes bewirkten kann. Es ist auch wünschenswert, dass das obige System nicht die alleinige Steuerung für die Bewegung des Angriffsmechanismus aus der Zusatzgerätangriffsposition in die Zusatzgerätfreigabeposition des Gerätes Lösezustand ist, wenn sich das Zusatzgerät nicht in einer oder mehrerer zuvor bestimmter Position relativ zu dem Arm befindet. Es ist insbesondere wünschenswert, dass eine oder mehrere andere Steuerungen in dem System eingebaut sind, z.B. eine oder mehrere andere Steuerungen zur Betätigung des Angriffsmechanismus. Üblicherweise würden derartige Steuerungen ein elektrisches- und/oder hydraulisches Signal umfassen, das üblicherweise ein Ventil betätigt, das geöffnet oder geschlossen werden muss, um den Angriffsmechanismus wie gewünscht zu betätigen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann ein Ventil vorgesehen sein, in der hydraulischen Leitung zu einem hydraulischen Zylinder zur Betätigung des Angriffsmechanismus, der nur betätigt werden kann sich in die Freigabeposition zu bewegen, wenn zwei oder mehrere Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind (und/oder innerhalb eines gewählten Zeitintervalls zueinander), z.B. der Druck in einer bestimmten Hydraulikleitung hat eine gewünschte Höhe erreicht und ein zweites Signal, z.B. ein elektrisches Signal, von der Bedienungspersonalsteuerung wurde erhalten. In einer besonderen Konstruktion ist das zweite Signal ein elektrisches Signal von einer Bedienungsperson-Steuerung. Das elektrische Signal von der Bedienungsperson-Steuerung kann auch von einigen weiteren Sicherheitssteuerungen gesteuert werden, z.B. durch das Vorsehen zweier oder mehrerer Steuerungen, die unabhängig voneinander betätigt werden müssen, um das Signal zu senden. Beispielsweise ist eine Anordnung von besonderem Interesse, bei der die Bedienungsperson zwei oder mehrere Steuerungen in einer vorgegebenen Zeit zueinander (und vorzugsweise in einer bestimmten Reihenfolge) betätigen muss, um das elektrische Signal zu senden.
Ferner ist es wünschenswert, der Bedienungsperson ein visuelles und/oder hörbares Signal zu bieten, das der Lösemechanismus betätigt worden ist. Dies kann auf eine einfache Art und Weise durch das Einbinden eines Summers und/oder eines Blinklichtes oder ähnlichem für die Bedienperson verwirklicht werden, z.B. in einer Steuerungskonsole in der Kabine der Bedienungsperson in der Maschine.
Es ist wünschenswert, dass das hydraulische System des Fahrzeuges, an das das Steuerungssystem angebaut ist, drucksensitive Ventile umfasst, die, sollte beispielsweise eine Leckage auftreten (gebrochener hydraulischer Schlauch oder Leitungen etc.), tätig werden, um das Auslassen von Hydraulikflüssigkeit aus der Maschine zu verhindern.
Die Erfindung betrifft auch einen hydraulisch betätigten Arm mit einer daran befestigten Kupplung und Steuerungssystem. Die Erfindung betrifft auch eine Maschine mit mindestens einem hydraulischen Arm mit daran angebauten Kupplungen und Steuerungssystem.
Die Erfindung betrifft auch einen Bagger mit einer Kupplung und einem Steuerungssystem. Die Erfindung betrifft auch eine Kupplung, die von einem Steuerungssystem gesteuert wird.
Die Werkzeugschnellkupplungen können ferner aufweisen: ein Steuerungssystem zum Steuern der Freigabe eines Anbauteils, wenn dieses über eine Kupplung an einen hydraulisch betätigbaren Arm eines Löffeltiefbaggers gekuppelt ist, wobei der hydraulisch betätigbare Arm durch ein druckbeaufschlagtes Hydrauliksystem des Löffeltiefbaggers betätigbar ist, wobei das Steuerungssystem eine Sicherheitssteuerung aufweist, um zu verhindern, dass die bewegbare Angreifeinrichtung aus dem Angriffszustand in den Lösezustand bewegt wird, wenn der Hydraulikdruck in mindestens einem ausgewählten Teil des Hydrauliksystems einen Schwellenwert nicht übersteigt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Steuerungssystem eine Sicherheitssteuerung auf, um zu verhindern, dass die bewegbare Angreifvorrichtung aus dem Angriffszustand in den Lösezustand bewegt wird, wenn die Kupplung sich nicht in einer oder mehrerer Positionen relativ zu dem Arm befindet.
Die Erfindung betrifft auch einen Bagger mit einer daran angekoppelten Werkzeugschnellkupplung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung einiger ihre Ausführungsbeispiele eindeutiger verstanden, die nur beispielhaft mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen angegeben werden, wobei:
1 ist eine skizzierte perspektivische Ansicht einer Erdbaumaschine mit einem daran befestigten Löffeltiefbagger und einer über eine Werkzeugschnellkupplung an dem Baggerarm des Löffeltiefbaggers befestigten Baggerschaufel, wobei beides erfindungsgemäß ist,
2 ist eine seitliche Schnittansicht der Werkzeugschnellkupplung von 1,
3 ist eine mit 2 vergleichbare Ansicht der Schnellkupplung von 1, die Teile der Werkzeugschnellkupplung in einer von 2 unterschiedlichen Position zeigt,
4 ist eine perspektivische Schnittansicht der Werkzeugschnellkupplung von 1,
5 ist eine andere Schnittperspektive der Werkzeugschnellkupplung von 1,
6 ist eine Seitenansicht eines Teils der Werkzeugschnellkupplung von 1,
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der Werkzeugschnellkupplung von 1,
8a–c sind Seitenansichten von Teilen der Werkzeugschnellkupplung, die die Werkzeugschnellkupplung im Betrieb zeigen,
9 ist eine im Wesentlichen mit 4 gleiche perspektivische Ansicht einer Werkzeugschnellkupplung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der Werkzeugschnellkupplung von 9,
11 ist eine andere perspektivische Ansicht des Teils von 10, dargestellt in einem unterschiedlichem Zustand,
12 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Teils von 10,
12a ist eine perspektivische Explosionsansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Teils einer Werkzeugschnellkupplung, die im Wesentlichen vergleichbar mit 9 ist.
13 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Kupplung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
14 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Teils von 13,
15 ist eine perspektivische Teilansicht, die die Kupplung von 2 angebaut an den Baggerarm der Erdbaumaschine zeigt, wobei der Arm und die Kupplung in der relativen Position sind, in der das Steuerungsystem nicht zulässt, dass das Angreifteil in einen Lösezustand bewegt wird, in der ein Zusatzgerät (Schaufel) von der Kupplung abnehmbar ist,
16 ist eine perspektivische Teilansicht, die die Kupplung von 2 angebaut an den Baggerarm der Erdbaumaschine zeigt, wobei der Arm und die Kupplung sich in einer ausgewählten relativen Position befinden, in der das Steuerungssystem die Bewegung des Angreifteils in einen Lösezustand erlaubt, so dass ein Zusatzgerät (Schaufel) von der Kupplung abnehmbar ist.
17 ist eine Diagrammdarstellung, die hydraulische und elektrische Schaltkreise zeigt, die Teil eines ersten Ausführungsbeispiels des Steuerungssystems bilden, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist, den Angriffszustand des Angriffsmechanismus auszuwählen,
18 ist eine Diagrammdarstellung die hydraulische und elektrische Schaltkreise zeigt, die Teil eines ersten Ausführungsbeispiels des Steuerungssystems bilden, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist, den Lösezustand des Angriffsmechanismus auszuwählen,
19 ist eine Diagrammdarstellung die hydraulische und elektrische Schaltkreise zeigt, die Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels des Steuerungssystems bilden, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist, den Angriffszustand des Angriffsmechanismus auszuwählen,
20 ist eine Diagrammdarstellung, die hydraulische und elektrische Schaltkreise zeigt, die Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels des Steuerungssystems bilden, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist, den Lösezustand des Angriffsmechanismus auszuwählen,
21 ist eine Diagrammdarstellung, die hydraulische und elektrische Schaltkreise zeigt, die Teil eines Steuerungssystems eines dritten Ausführungsbeispiels bilden, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist, die Angriffsposition des Angriffsmechanismus auszuwählen,
22 ist eine Diagrammdarstellung, die hydraulische und elektrische Schaltkreise zeigt, die Teil eines Steuerungssystems einen dritten Ausführungsbeispiels bilden, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist, den Lösezustand des Angriffsmechanismus auszuwählen,
23 ist eine Diagrammdarstellung, die hydraulische und elektrische Schaltkrise zeigt, die Teil eines Steuerungssystems eine vierten Ausführungsbeispiels bilden, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist, den Angriffszustand des Angriffsmechanismus auszuwählen,
24 ist eine Diagrammdarstellung, die hydraulische und elektrische Schaltkreise zeigt, die Teil eines Steuerungssystems eines vierten Ausführungsbeispiels bilden, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist, den Lösezustand des Angriffsmechanismus auszuwählen, und
25 zeigt eine alternative Anordnung zum Erzeugen eines der Betätigungssignale des Steuerungssystems, wobei das Betätigungssignal von einem Annäherungssensor erzeugt wird.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Bezugnehmend auf die Zeichnungen und anfangs auf 1, es ist eine erfindungsgemäße Erdbaumaschine die im Allgemeinen mit den Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, dargestellt.
Die Maschine 1 weist ein Hauptgehäuse 2 auf, das von einem Hauptchassis 3 getragen wird, das wiederum von den in den Boden eingreifenden Raupen 4 getragen wird. Das Hauptgehäuse 2 ist auf ein Untergehäuse 5 befestigt, das drehbar über eine sich vertikal erstreckende Achse von dem Hauptchassis 3 getragen wird, so dass das Untergehäuse 5 und das Hauptgehäuse 2 relativ zu dem Hauptchassis 3 um 360° drehbar sind. Diesen Aspekt einer derartigen Erdbaumaschine wird der Fachmann gut kennen. Ein Baggerarm 8 ist auf das Unterchassis 5 montiert und weist einen Ausleger 9 auf, der schwenkbar mit dem Unterchassis 5 verbunden ist und sich von dort aufwärts erstreckt. Ein Baggerarm 10 wird schwenkbar von dem Ausleger 9 getragen zum wiederum schwenkbaren Tragen eines Anbauteils oder Zusatzgerätes, das in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Erdbauschaufel 12 ist. Das distale (freie) Ende des Baggerarms 10 ist daran angepasst, Zusatzgeräte oder Anbauteile anzugreifen. Erfindungsgemäße Werkzeugschnellkupplungen, die im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet werden, kuppelt die Schaufel 12 lösbar an den Baggerarm 10 an. Die Werkzeugschnellkupplung 14 wird weiter unten im Detail beschrieben. Ein paar den Ausleger betätigenden Kolben 15, die zwischen dem Unterchassis 5 und dem Ausleger 9 wirken, betätigen den Ausleger 9 zum Anheben und Absenken des Auslegers 9 über seine schwenkbare Verbindung zu dem Unterchassis 5. Ein den Baggerarm betätigender Kolben 16, der zwischen dem Ausleger 9 und dem Baggerarm 10 wirkt, schwenkt den Baggerarm 10 relativ zu dem Ausleger 9. Der Kolben 16 steuert die Reichweite des Armes 10 durch die Steuerung des Winkels des Baggerarms 10 relativ zu dem Ausleger 9. Jedoch wird die Betätigung des Auslegers und des Baggerarms einer solchen Erdbaumaschine dem Fachmann gut bekannt sein und es ist nicht beabsichtigt, diesen Aspekt der Erfindung weiter zu beschreiben. Die Betätigung der Werkzeugschnellkupplung oder Kupplung 14 wird von einem hydraulischem Kolben 70 (am besten in den 2 bis 4 erkennbar) gesteuert, wie weiter unten detaillierter beschrieben wird. Eine in dem Hauptgehäuse 2 angeordnete Kabine 17 nimmt eine Bedienungsperson der Maschine 1 auf.
Ein schwenkbar befestigtes Verbindungsgestänge 18 ist schwenkbar über einen Paar Gelenkbolzen 19 mit dem Baggerarm 10 in Richtung seines distalen Endes verbunden. Ein das Anbauteil betätigender (oder drängender) Kolben 20, der zwischen dem Baggerarm 10 und dem Verbindungsgestänge 18 wirkt, ist zum Verschwenken des Verbindungsgestänges 18 zum wiederum Verschwenken der Schaufel 12 relativ zu dem Baggerarm 10, vorgesehen. Der Winkel der Kupplung 14 relativ zu dem Arm 8 (und insbesondere relativ zu dem Baggerarm 10) wird daher von dem hydraulischen Kolben 20 gesteuert. Ein Paar Trägergestänge 22, die sich von dem Verbindungsgestänge 18 sich erstrecken, sind zum Verbinden der Schaufel 22 mit dem Verbindungsgestänge 18 vorgesehen. Die Trägergestänge 22 enden in Buchsenbohrungen (nicht dargestellt) zum Angreifen eines ersten Verbindungsstiftes 25 zum Verbinden der Werkzeugschnellkupplung 14 mit dem Trägergestänge 22. Eine Buchsenbohrung (nicht dargestellt), die sich durch den Baggerarm 10 an seinem distalen Ende erstreckt, nimmt einen zweiten Verbindungsstift 28 auf, um die Werkzeugschnellkupplung 14 auch schwenkbar mit dem Baggerarm 10 zu verbinden.
Ein Paar Kupplungsstifte, genauer gesagt ein erster Kupplungsstift 30 und ein zweiter Kupplungsstift 31 sind an der Schaufel 12, oder jedem anderen Anbauteil, das mit dem Baggerarm 10 verbunden wird, zum Angreifen der Werkzeugschnellkupplung 14, wie weiter unten beschrieben wird, vorgesehen.
Nun bezugnehmend insbesondere auf die 2 bis 8 weist die Werkzeugschnellkupplung 14 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Körperteil 35 auf, das aus einem Paar von beanstandeten Seitenplatten 36 aus Stahl und einer auch aus Stahl bestehenden sich quer erstreckenden Verbindungsplatte 37 für die sich zwischen den benachbarten Seitenplatten 36 erstreckt, gebildet wird. Die Seitenplatten 36 weisen jeweils eine Hauptseitenplatte 36a und verstärkende Seitenplatten 36b und 36c, die miteinander verschweißt sind, auf, jedoch wird zur Vereinfachung die Kombination der Haupt- und Verstärkungsseitenplatten 36a, 36b und 36c mit Seitenplatten 36 bezeichnet. Ein Paar Verbindungsteile 38 und 39 der Stahlplatte erstrecken sich zwischen den Seitenplatten 36 an gegenüberliegenden Enden der Verbindungsplatte 37, um das Körperteil 35 zu verstärken. Die Verbindungsplatte 37 und die Verbindungsteile 38 und 39 sind mit den Seitenplatten 36 verschweißt.
Eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden der Werkzeugschnellkupplung 14 mit dem Baggerarm 10 und den Trägergestängen 22 weist ein Paar Buchsenboh rungen 40 und 41 auf, die sich durch die entsprechenden Seitenplatten erstrecken. Die Buchsenbohrungen 40 in den Seitenplatten 36 fluchten miteinander um wiederum mit den Buchensbohrungen in den Trägergestängen 22 zum Eingriff mit dem ersten Verbindungsstift 25 zu fluchten. Die Buchsenbohrungen 41 in den entsprechenden Seitenplatten 36 fluchten miteinander um wiederum mit den Buchsenbohrungen durch den Baggerarm 10 zum Eingriff mit dem zweiten Verbindungsstift 28 zu fluchten. Auf diese Art und Weise wird die Werkzeugschnellkupplung 14 mit dem Baggerarm 10 und dem Trägergestänge 22 verbunden und ist dadurch von den Trägergestängen 22 über die Einwirkung des das Anbauteil betätigenden Kolbens 20 um den zweiten Verbindungsstift 28 schwenkbar um wiederum die Schaufel 12 zu verschwenken.
Die Seitenplatten 36 definieren korrespondierende Paare von festen Backen 45 und 46 zum Bilden einer festen Angreifeinrichtung zum Angreifen des ersten Kupplungsstiftes 30 der Schaufel 12. Die Backen 45 und 46 bilden ein offenes Maul 47, das nach außen von der Werkzeugschnellkupplung 14 gewandt ist, zum Aufnehmen des ersten Kupplungsstiftes 30.
Ein Paar Kupplungen 50 sind schwenkbar jeweils an einer Seitenplatte 36 befestigt und werden dann verbunden, um als eine einzelne Klinke betätigt zu werden. Die Klinken 50 sind zwischen einem verriegelten Zustand, der in 3 dargestellt ist, in dem sie mit den festen Backen 45 und 46, um sich über das offene Maul 47, das von den Backen 45 und 46 gebildet wird, zu erstrecken, zusammenwirken um den ersten Kupplungsstift 30 in den Backen 45 und 46 zu halten, und einem entriegelten Zustand, der in 2 dargestellt ist, zum Freigeben des ersten Kupplungsstiftes aus den festen Backen 45 und 46 durch das offene Maul 47, verschwenkbar. Die Klinken 50 werden schwenkbar von Gelenkbolzen 52 getragen, die sich von den korrespondierenden Seitenplatten 36 erstrecken, und werden von einem Paar Zugfedern 53, die zwischen den entsprechenden Klinken 50 und dem Verbindungsteil 38 wirken, in den verriegelten Zustand gedrückt. Die Betätigung der Klinken 50 ist weiter unten detailliert beschrieben.
Eine bewegbare Angreifeinrichtung oder ein Angriffsmechanismus wird von einem bewegbaren Angreifteil 58 gebildet, das verschiebbar von dem Körperteil 35 getragen wird und zwischen einem Angriffszustand, der in 3 dargestellt ist, zum Angreifen des zweiten Kupplungsstiftes 31 der Schaufel 12 und einem Lösezustand, der in 2 dargestellt ist zum Lösen des zweiten Kupplungsstiftes zum Freigeben der Schaufel 12 von der Kupplung 14 gleitend verschiebbar ist. Führungsschienen 59, die an den entsprechenden Seitenplatten 36 befestigt sind, greifen gleitend in korrespondierende Führungsnuten 60 an den entsprechend gegenüberliegenden Seiten des Angreifteils 58 ein um das Angreifteil 58 zwischen dem Angreif- und Lösezustand in einer gradlinigen Bewegung zu führen. Eine Backe 62, die von dem Angreifteil 58 absteht, bildet mit angrenzenden Kanten 63 der angrenzenden Seitenplatten 36 ein offenes Maul 64 zum Aufnehmen des zweiten Kupplungsstiftes 31 darin und zwischen den Backen 62 und den Kanten 63 der Seitenplatten 36. Das offene Maul 64 ist nach außen von der Kupplung 14 gewandt, in eine Richtung entgegen der Richtung, in die das offene Maul 47, das von den festen Backen 45 und 46 gebildet wird, gewandt ist. Wenn das bewegbare Angreifteil 58 in dem Angriffszustand ist, sind demgemäß die ersten und zweiten Kupplungsstifte 30 und 31 sicher zwischen den festen Backen 45 und 46 und entsprechend dem Angreifteil 58 gegriffen.
Eine Anstoßeinrichtung, die entsprechende Anstoßteile 65 aufweist, erstreckt sich von den Seitenplatten 36 zum Bestimmen des Abstandes zwischen den Kupplungsstiften 30 und 31 eines Anbauteils, das von der Kupplung 1 aufgenommen werden kann.
Eine Begrenzungseinrichtung, genauer gesagt ein Paar von Begrenzungsteilen 66, erstreckt sich von den Seitenplatten 36 nach innen zum Bestimmen einer Löseposition des Angreifteils 58, wenn das Angreifteil 58 in dem Lösezustand ist und zum Verhindern einer weiteren Bewegung des Angreifteils 58 in die Richtung von dem Angriffszustand in den Lösezustand, wenn das bewegbare Angreifteil 58 sich in der Angriffsposition befindet.
Eine Antriebseinrichtung, die ein hydraulisch betätigten doppelt wirkenden Kupplungskolben 70 aufweist, wirkt zwischen dem bewegbaren Angreifteil 58 und der Kupplung 50 zum Drücken des Angreifteils 58 zwischen dem Angriffs- und dem Lösezustand und zum Bewegen der Kkinken 50 zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand. Der Kupplungskolben 70 weist ein Kolbengehäuse 71 und eine Kolbenstange 74, die sich aus dem Kolbengehäuse 71 erstreckt, auf.
Ein Paar Zapfen 72, die sich quer von dem einen Ende des Kolbengehäuses 71 erstrecken, greifen gleitend in korrespondierende sich längs erstreckende Führungsnuten (in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht gezeigt, jedoch in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, das mit Bezug auf 13 und 14 beschrieben wird) in den Seitenplatten 36 ein, zur Vereinfachung der Längsbewegung der Zapfen 72 und wiederum des Kolbengehäuses 71 in dem Körperteil 35. Die Kolbenstange 74 ist mit dem Angreifteil 58 verbunden, um das Angreifteil 58 zwischen den entsprechenden Angriffs- und Lösepositionen zu drücken. Die Zapfen 72 greifen auch in korrespondierende Schlitze 73 in den Klinken 50 ein, um die Klinken 50 gegen die Wirkung der Federn 53 von dem verriegelten in den entriegelten Zustand zu drücken, nachdem das Angreifteil 58 von dem Kolben 70 von dem Angriffs- in den Lösezustand gedrückt worden ist. Dementsprechend wirkt der Kolben 70 zwischen dem Angreifteil 58 und dem Klinken 50 um entsprechend das Angreifteil 58 und die Klinken 50 zu betätigen.
Die Spannung in den Zugfedern 53 ist entsprechend stark, um die Klinken 50 in dem verriegelten Zustand zu halten, außer wenn sie zwanghaft von dem Kolben 70 aus dem verriegelten Zustand gedrückt werden. Dementsprechend wirkt der Kolben 70 mit den Zugfedern 53 und den Begrenzungsteilen 66 zusammen, um die Betätigung der Klinke 50 zu steuern. Wenn sich das Angreifteil 58 sich in der Angriffsposition befindet, in der der zweite Kupplungsstift 31 der Schaufel 12 angegriffen wird, und die festen Backen 45 und 46 an den ersten Kupplungsstift 30 angreifen und die Kolbenstange 74 aus dem Kolbengehäuse 71 ausgefahren ist, wird dadurch das Angreifteil 58 in der Angriffsposition und die Klinken 50 in der verriegelten Position gehalten. Um die Schaufel 12 aus der Kupplung 14 freizugeben, wird zunächst der Kolben 70 betätigt, um die Kolbenstange 74 in das Kolbengehäuse 71 einzuziehen. Aufgrund der starken Spannung in der Zugfeder 53 drückt das anfängliche Einfahren der Kolbenstange 74 in das Kolbengehäuse 71 das Angreifteil 58 von der Angriffs- in die Löseposition bis es gegen das Begrenzungsteil 66 anstößt. In diesem Zustand ist eine weitere Bewegung des Angreifteils 58 nicht weiter möglich und dadurch bewirkt das weitere Einfahren der Kolbenstange 74 in das Kolbengehäuse 71, dass die Klinken 50 von dem verriegelten Zustand in den entriegelten Zustand verschwenkt werden, wodurch ein Lösen des ersten Kupplungsstiftes 30 durch das offene Maul 47 ermöglicht wird. Solange die Kolbenstange 74 vollständig in das Kolbengehäuse 71 eingefahren ist, wird das Angreifteil 58 in dem Lösezustand gehalten und die Klinken 50 werden in dem entriegelten Zustand gehalten. Eine anfängliche Bewegung der Kolbenstange 74 aus dem Kolbengehäuse 71 heraus bewirkt, dass die Klinken 50 von den Druckfedern 53 aus dem entriegelten in den verriegelten Zustand gedrückt werden. Wenn sich die Klinken 50 in dem verriegelten Zustand befinden, bewirkt eine weitere Auswärtsbewegung der Kolbenstange 74 aus dem Kolbengehäuse, dass das Angreifteil 58 von der Löseposition in den Angriffszustand gedrückt wird.
Dementsprechend ist im Gebrauch die Werkzeugschnellkupplung 14 anfänglich mit den Trägergestängen 22 und dem Baggerarm 10 entsprechend über die ersten und zweiten Verbindungsstifte 25 und 28 verbunden. Der Kolben 70 ist zur Betätigung des Kolbens 70 entsprechend mit einer Hydraulikflüssigkeitsversorgung der Maschine 1 verbunden. Mit der Kolbenstange 74 des Kolbens 70 in dem voll eingefahrenem Zustand, mit anderen Worten, mit der Kolbenstange 74 vollkommen in das Kolbengehäuse 71 eingefahren, wird der Baggerarm 10 zum Anpassen der Kupplung 14 an die Schaufel 12 oder andere Anbauteile, die an den Baggerarm 10 angebracht werden sollen, betätigt. Mit dem Kolben 70 in dem vollkommen eingefahrenen Zustand, wodurch sich das bewegbare Angreifteil 58 in dem Lösezustand und die Klinke 50 in dem entriegelten Zustand befindet, wird die Kupplung 14 anfangs an den ersten Kupplungsstift 30 gekuppelt, durch das Eingreifen des ersten Kupplungsstiftes 30 in das offene Maul 47, das von den festen Backen 45 und 46 gebildet wird. Die Kupplung 14 wird dann um den zweiten Verbindungsstift 28 und den ersten Kupplungsstift 30 verschwenkt bis das offene Maul 74, das zwischen dem Angreifteil 58 und den Kanten 63 der Seitenplatten 36 gebildet ist, mit dem zweiten Kupplungsstift 31 fluchtet. Der Kolben 70 wird dann betätigt, um die Kolbenstange 74 aus dem Kolbengehäuse zu drücken. Die anfängliche Bewegung der Kolbenstange 74 aus dem Kolbengehäuse 71 bewirkt, dass die Klinken 50 durch die Wirkung der Zugfedern 53 aus dem entriegelten in den verriegelten Zustand gedrückt werden, wodurch sie um den ersten Kupplungsstift 30 in dem offenen Maul 47 greifen und ihn halten. Die weitere Auswärtsbewegung der Kolbenstange 74 drückt das bewegbare Angreifteil 58 in Eingriff mit dem zweiten Kupplungsstift 31 bis der erste Kupplungsstift 30 festsitzend mit den festen Backen 45 und 46 eingreift und der zweite Kupplungsstift 31 festsitzend von den Backen 72 des Angreifteils 58 gegriffen wird. Die Schaufel 12 wird dadurch sicher von der Kupplung 14 gegriffen und kann auf konventionelle Art und Weise von dem Baggerarm betätigt werden.
Die Entfernung der Schaufel von der Kupplung besteht in der Umkehr des Angreifens. Anfangs wird das bewegbare Angreifteil 58 von dem Angriffs- in den Lösezustand über das anfängliche Einfahren der Kolbenstange 74 in das Kolbengehäuse 71 gedrückt. Sobald das Angreifteil 58 an die Begrenzungsteile 66 anstößt wird eine weitere Bewegung des Angreifteils 58 verhindert und dadurch bewirkt das weitere Einfahren der Kolbenstange 74 in das Kolbengehäuse 71, dass die Klinken 50 von dem verriegelten in den entriegelten Zustand gedrückt werden. Die Kupplung 14 kann dann von der Schaufel 12 gelöst werden.
Sollte während des Betriebs der Maschine 1 die Hydraulikflüssigkeitsversorgung zu dem Kolben 70 versagen, wird unter dem Gewicht der Schaufel 12 die Lagerung des Kupplungsstiftes 31 in den bewegbaren Angreifteil 58 im Allgemeinen das bewegbare Angreifteil 58 in die Löseposition drücken, wobei es an die Begrenzungsteile 66 anstößt. Dadurch wird dem zweiten Gelenkbolzen erlaubt, sich von der Kupplung zu lösen. Jedoch ist die Spannung in den Zugfedern 53 derart, dass die Klinken 50 weiterhin in dem entriegelten Zustand gehalten werden, wodurch das Lösen des ersten Kupplungsstiftes 30 aus den festen Backen 45 und 46 verhindert wird. Dadurch besteht selbst für den Fall des Versagens der Hydraulikflüssigkeitsversorgung zu dem Kolben 70 keine Gefahr, dass die Schaufel 12 von der Kupplung gelöst wird. Die Kupplung 14 kann ein Sicherheitssperrventil aufweisen, um den Verlust von Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolben 70 für den Fall des Versagens der Hydraulikflüssigkeitsversorgung aufweisen. Jedoch selbst wenn ein derartiges Sicherheitssperrventil vorgesehen ist, ist es möglich, dass das Sperrventil und/oder der hydraulische Kolben beschädigt wird, oder Dichtungsversagen erleiden, und dann hält die Klinke 50 die Schaufel oder ein anderes Anbauteil an der Kupplung befestigt wiederum für den Fall eines solchen Versagens an dem Baggerarm.
Nun bezugnehmend auf die 9 bis 12 es ist eine Werkzeugschnellkupplung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnet wird. Die Werkzeugschnellkupplung 80 ist im Wesentlichen gleich der Werkzeugschnellkupplung 14 und die glei chen Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Hauptunterschied zwischen der Werkzeugschnellkupplung 80 und der Werkzeugschnellkupplung 14 besteht darin, dass der Kolben 70 der Werkzeugschnellkupplung 1 bei der Werkzeugschnellkupplung 80 durch einen per Hand betätigten Spindelantriebsmechanismus ersetzt ist, der im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 81 bezeichnet wird. Der Spindelantriebsmechanismus 81 weist eine äußere Gehäusehülle 82 auf, die über ein Paar Zapfen 72, die mit den Zapfen 72 der Werkzeugschnellkupplung 1 vergleichbar sind, in dem Körperteil 35 befestigt ist. Die Zapfen 72 der Werkzeugschnellkupplung 80 sind genauso in korrespondierenden Führungsnuten (nicht dargestellt) in den Seitenplatten 36 gleitend verschiebbar. Eine Spindel 84, die mit dem bewegbaren Angreifteil 58 in vergleichbarer Art und Weise gebunden ist wie die Kolbenstange 74 mit dem Angreifteil 58 in der Kupplung 14 verbunden ist, endet in einem Gewindeende, das in ein korrespondierendes Innengewinde einer Zwischenhülse 86 eingreift. Die Zwischenhülse 86 ist drehbar mit der Gehäusehülse 82 verbunden, um wiederum die Spindel 84 in und au der Gehäusehülse 82 zu drücken, um wiederum das bewegbare Angreifteil 58 zwischen der Angriffs- und der Löseposition zu drücken und um vergleichbar die Klinken 50 zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand gegen die Wirkung der Federn 53 in vergleichbarer Art und Weise zu dem, was bereits mit Bezug auf die Kupplung 14 beschrieben worden ist, zu drücken. Eine Gewindemuffe 89 greift in das Innengewinde 90 an einem Ende 91 der Gehäusehülse 82 ein, um die Zwischenhülse 86 an der Gehäusehülse 82 zu halten. Eine sich durch die Muffe 89 sich erstreckende Bohrung 92 nimmt die Spindel 84 gleitend durch die Muffe 89 auf. Ein Ende der. Gehäusehülse 82 ist mit einem Endverschluss (nicht gezeigt) verschlossen und vier Drucktellerfedern 94, die sich in der Gehäusehülse 82 befinden, wirken zwischen dem Endverschluss (nicht gezeigt) der Gehäusehülse 82 und der Zwischenhülse 86, um die Zwischenhülse 86 gegen die Muffe 98 zu drücken und auch um die Innengewinde der Zwischenhülse 86 gegen die Gewinde des Gewindeendes der Spindel 84 zu drücken, um eine effektive Sicherung der Spindel 84 und der Zwischenhülse 86 in einer gewünschten Relativposition zu erhalten. Die Sicherung kann auch über einen Federkolben 88 erhalten werden, der befestigt wird und in gefräste Nuten eingreift, wobei die Nuten radial zu dem Körper der Hülse 86 geschnitten sind, wie in dem Ausführungsbeispiel von 12a gezeigt wird. Ein Endverschluss 95 verschließt ein Ende 96 der Zwischenhülse 86 und eine formschlüssige Öffnung, die aus einer rechteckigen Öffnung 97 gebildet wird, ist durch eine Bohrung 99 in der Spindel 84 mit einem T-förmigen Schlüssel 98 eingreifbar, um die Zwischenhülse 86 zu drehen, um wiederum die Spindel 84 in die und aus der Gehäusehülse 82 zu drücken, um das bewegbare Angreifteil 58 zwischen dem Angriffs- und dem Lösezustand zu drücken und um die Klinke 50 zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand gegen die Federn 53 zu drücken.
Eine Öffnung 100 in dem Verbindungsteil 39 nimmt den Schlüssel 98 in die Bohrung 99 in dem Schaft 84 zum wiederum Eingreifen in die rechteckige Öffnung 97 in dem Endverschluss 95 der mittleren Hülse 86 auf. Dementsprechend ist in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Angreifteil zwischen den Angriffs- und Lösepositionen bewegbar und die Klinken 50 werden zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand per Hand über die Handbetätigung des Spindelantriebsmechanismus 81 über den Schlüssel 98 bewegt.
Ansonsten ist die Kupplung 80 und ihre Betätigung vergleichbar mit der Kupplung 14.
Nun bezugnehmend auf die 13 und 14, es ist ein hydraulischer Kolben 70 und ein Teil der Zapfenbefestigung 72 zum Befestigen des Kolbens 70 an die Seitenplatten 36 der Kupplung (nicht dargestellt) gemäß einem anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Die Kupplung gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist identisch zu der der 2 bis 8, mit der Ausnahme, dass die Zapfenbefestigung 72 des Kolbens 70 gleitend verschiebbar in sich längs erstreckende Führungsnuten 110 eingreifen, die in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Trageplatten 112 ausgebildet sind, die wiederum an die Seitenplatten 36 geschweißt sind. An jedem der Führungsnuten 110 ist ein sich quer erstreckender Eintrittsschlitz 111 vorgesehen, um das Einführen des entsprechenden Zapfens 72 in die Führungsnut 110 zu vereinfachen. Der Vorteil in dem Vorsehen der Eintrittsschlitze 111 an den Führungsnuten 110 besteht darin, dass diese die Einbaufreundlichkeit des Kolbens 70 in die Kupplung vereinfachen. Wie in 4 dargestellt ist, sind die Zapfen 72 anfangs in die Eintrittsschlitze 111 eingeführt. Der Kolben 70 wird dann über 90° verschwenkt, so dass die Zapfen 72 nach den Führungsnuten 110 ausgerichtet sind und dann wird die Kolbenstange 74 an das bewegbare Angreifteil 58 befestigt.
Genauso wie die festen Backen 45 und 46 an den Seitenbacken 36 ausgebildet sind, sind die festen Backen 45 und 46 zusätzlich an der Trägerplatte 112 ausgebildet. Bohrungen 113 in der Trageplatte 112 nehmen schwenbar die Gelenkbolzen 52 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sich von den Klinken 50 erstrecken, um die Klinken 50 schwenkbar zu tragen.
Ansonsten ist die Kupplung gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihre Betätigung mit der Kupplung der 2 bis 8 vergleichbar.
Obwohl die Kupplungen mit einem Klinkenpaar beschrieben worden ist, kann jede geeignete Anzahl von Klinken vorgesehen sein und in vielen Fällen kann eine einzelne Klinke ausreichend sein.
Es ist auch vorgesehen, dass andere geeignete bewegbare und feste Angreifteile bereitgestellt sind und obwohl es vorteilhaft ist, dass die offenen Mäuler, die von den entsprechenden Angreifteilen gebildet sind, nach außen voneinander abgewandt sind, ist dies nicht existentiell und in bestimmten Fällen können die geöffneten Mäuler der bewegbaren und festen Angreifteile einander zugewandt sein, oder können in die gleiche Richtung parallel zueinander gewandt sein.
Obwohl beschrieben worden ist, dass die Antriebseinrichtung von einem hydraulischen Kolben oder einem Spindelantriebsmechanismus bereitgestellt wird, kann jede andere geeignete Antriebseinrichtung vorgesehen sein, z.B. ein pneumatischer Kolben oder in manchen Fällen ein Linearantrieb, z.B. kann ein kraftangetriebener Hülsenspindelantriebsmechanismus vorgesehen sein.
Obwohl die Druckeinrichtungen zum Drücken der Klinken in die im entriegelten Zustand als Zugfedern beschrieben worden sind, kann jede andere geeignete Druckeinrichtung vorgesehen sein, z.B. können Druckfedern oder eine Druckfeder, eine Blattfeder oder Blattfedern, eine Torsionsfeder oder eine einzelne Zugfeder ausreichend sein.
Nachfolgend ist ein Steuerungssystem für die Kupplung beschrieben. Das Steuerungssystem wird nun mit Bezug auf die Kupplung der 1 bis 14 beschrieben.
Das Steuerungssystem steuert die Betätigung des bewegbaren Angreifteils 58 der Kupplung 14. In der Ausführungsform der 15 sind die Klinken 50 über den Kupplungsstift 31 geschlossen, wobei die Schaufel davon abgehalten wird, freigegeben zu werden. Die relative Ausrichtung des Arms 8 (insbesondere des Baggerarms 10) und der Kupplung 14 sind derart, dass wenn der Verschluss des vorderen Stiftes geöffnet ist, die Schaufel 12 von der Kupplung 14 abfallen kann. Es ist ein Feature des Steuerungssystems, dass in einer derartigen Position es dem Angreifteil nicht erlaubt, in eine Freigabe- oder Löseposition bewegt zu werden.
16 zeigt eine Teilansicht eines Teils des Baggerarms 10 mit daran befestigter Kupplung 14. In der gezeigten relativen Ausrichtung des Arms 8 (insbesondere des Baggerarms 10) und der Kupplung 14, kann die Schaufel 12 nicht von der Kupplung 14 abfallen. Insbesondere wird der Stift 30 in der Backe 45 gehalten und auch wenn der Stift 31 aus der Backe 62 freigegeben wird, wird die Schaufel 12 sicher am Platz gehalten und wird nicht automatisch von dem Arm abfallen. Dies ist ein wichtiger Vorteil des Steuerungssystems, indem es dem Angreifsteil nur in einer derartigen Position erlaubt, in eine Freigabeposition bewegt zu werden. Insbesondere muss von 16 zur Kenntnis genommen werden, dass der Drängkolben 20 sich in einer voll ausgefahrenen Position befindet (die Schaufel 12 ist an den Arm angeschlagen). Wie in 16 gezeigt wird, ist es auch wünschenswert, dass die Freigabe des Zusatzgerätes nur auf der Bodenhöhe 29 oder in der Nähe dazu stattfindet.
Das Steuerungssystem zum Steuern der Angreif- und Löseaktionen der Kupplung 14 wird nun mit Bezug auf die 17 bis 20 beschrieben. Das Steuerungssystem ist daran angepasst, ein Sicherheitsmechanismus bereitzustellen, der den hydraulischen Kolben 70 der Kupplung 14 von der Betätigung z.B. der Freigabe der Kupplungsstifte 30, 31 des Zusatzgerätes aus ihrer arretierten Position, wenn die offene Backe 45 der Kupplung 14 nach unten gewandt ist, abhält.
Die 17 und 18 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Steuerungssystems. Diese Figuren sind Diagrammdarstellungen, die hydraulische und elektrische Schaltkreise zeigen, die einen Teil des Steuerungssystems eines ersten Ausführungsbeispiels des Steuerungssystems zeigen. In 17 ist das Steuerungssystem 200 ausgebildet, die Zusatzgerätangriffsposition oder den Angriffszustand des Angreifteils 58 auszuwählen, während in 18 das Steuerungssystem 200 ausgebildet ist, die Zusatzgerätfreigabeposition oder den Lösezustand des Angreifteils 58 auszubilden.
Die Hauptkomponenten des Steuerungssystems 200 umfassen eine Steuerungskonsole 130 und ein Ventilsystem 101. Das Ventilsystem 101 kann als ein magnetisch betätigtes Richtungssteuerungslogikventil angesehen werden. Das elektromagnetisch betätigte Richtungssteuerungslogikventil 101 weist ein magnetisch betätigtes 4-Port- Zweipositions- Federrückstellungsventil 118 und einen Sensor in Gestalt eines drucksensiblen Ventils 119 auf. Ein vorgesteuertes Sperrventil 117 ist zur Veränderung des Ölflusses aus dem Kupplungskolben 70, für den Fall des Druckabfalls in dem System, z.B. bei einer gebrochenen Leitung etc., vorgesehen.
Ein Hauptölbehälter 102 beinhaltet das zur Betätigung der hydraulischen Kolben der Maschine benötigte Öl. Es existiert ein Entlüfter 103 und ein Motor 107, der über eine Kupplung 106 an die zwei Ölpumpen 104 und 105 gekuppelt ist. Die Pumpen 104 und 105 sind die Haupthydraulikdruckquellen in dem System der Maschine und pumpen insbesondere Öl zu dem Ventilblock 108. Der Ventilblock 108 bildet die Hauptventilsteuerungen, die über Hebel von der Bedienungsperson betätigt werden, um die Kolben zum Bewegen des Armes 8 oder um die Maschine selbst zu steuern.
Der Schaufeldrängkolben 20 weist ein Kolbengehäuse 202 und eine Kolbenstange 203 auf, die sich aus dem Kolbengehäuse 202 erstreckt. Hydraulikleitungen 109 und 201 stellen entsprechend den Ölfluss in und aus jedem Ende des Schaufeldrängkolbengehäuses 202 bereit. Das Kolbengehäuse weist einen Bohrungsbereich 204, der sich an einer Seite der Kolbenstange 203 befindet und ein Ringbereich 214 auf, der sich auf der anderen Seite der Kolbenstange 203 befindet. Die Ölflussrichtung durch die Hydraulikleitungen 109 und 201 wird dadurch be stimmt, ob die Steuerung (an dem Ventilblock 108) für den Schaufeldrängkolben 20 auf Einfahren oder Ausfahren eingestellt ist.
Wenn der Schaufeldrängkolben 20 auf Ausfahren eingestellt ist, pumpt normalerweise die Pumpe 104 Öl durch die Hochdruckhydraulikleitung 109 in das Bohrungsende 204 des Schaufeldrängkolbengehäuses 202. Wenn der Öldruck ansteigt, wird die Kolbenstange 203 fortschreitend in ihre ausgefahrene Position gedrückt. Dieses Ausfahren der Kolbenstange 203 bewirkt, dass das Öl in dem Ringbereich 114 des Schaufeldrängkolbengehäuses 202 in die Hydraulikleitung 201 (zurück) gedrückt wird, durch den Ventilblock 108 und in den Ölbehälter 115 zurückgeführt wird. In der Praxis ist der Ölbehälter 115 der Ölbehälter 102. Umgekehrt wird, wenn das Einfahren des Schaufeldrängkolbens 20 benötigt wird, die Ölrichtung umgedreht.
Die hydraulische Betätigung des Kupplungskolbens 70 wird von einem magnetisch betätigten Richtungssteuerungslogikventil 101 gesteuert. Wie oben erwähnt, weist das magnetisch betätigte Richtungssteuerungslogikventil einen magnetisch betätigtes 4-Port- Zweipositions- Federrückstellungsventil 118 und ein Druckventil 119 auf. Das Druckventil 119 öffnet sich nur, wenn ein bestimmter Druck in der Leitung 132 detektiert wird. Wenn das Ventil 119 verschlossen ist, fließt Öl zu dem magnetisch betätigtes 4-Port- Zweipositions- Federrückstellungsventil 118 und umgeht das Ventil 119 durch das Fließen durch die Hydraulikleitung 136. Die Pumpe 104 versorgt das magnetisch betätigte 4-Port- Zweipositions- Federrückstellungsventil 118 über eine Hochdruckhydraulikleitung 120 mit Öl aus dem Hauptbehälter 102. Der Ölflussrückführweg von dem magnetisch betätigten 4-Port- Zweipositions- Federrückstellungsventil 118 zu einem Ölbehälter 120 wird von der Hydraulikleitung 122 bereitgestellt.
Eine andere Hochdruckhydraulikleitung 123 verbindet das magnetisch betätigte 4-Port- Zweipositions- Federrückstellungsventil 118 mit dem vorgesteuerten Sperrventil 117. Das vorgesteuerte Sperrventil 117 ist über Hochdruckhydraulikleitungen 126 und 127 entsprechend mit dem Bohrungsbereich 124 und dem Ringbereich 125 des Kupplungskolbengehäuses 71 verbunden. Das vorgesteuerte Sperrventil 117 ist über die Hydraulikleitung 128 auch mit dem Druckventil 119 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Druckventil 119 und dem magnetisch betätigten 4-Port- Zweipositions- Federrückstellungsventil 118 wird durch die Hydraulikleitung 129 dargestellt. Es wird ersichtlich sein, dass die Hydraulikleitungen schematisch dargestellt sind, um die Hydraulikflussverbindungen zu zeigen anstelle des exakten physischen Aufbaus des Systems, z.B. können die Ventile 118 und 119 als eine Einheit ausgebildet sein.
Das 4-Port- Ventil 118 steuert den in Ölrichtungsfluss zu und von dem Kupplungskolben 70. Das Steuerungssignal für dieses Ventil ist ein elektrisches Signal von der Steuerungskonsole 130.
Eine elektrische Verbindung 131 verbindet das 4-Port-Ventil 118 mit der Steuerungskonsole 130. Die Steuerungskonsole 130 kann entfernt von dem hydraulischen Steuerungsschaltkreis angeordnet sein, vorzugsweise an dem Seitenfenster der Baggerkabine. Eine Batterie 150 versorgt die Steuerungskonsole 130 mit Energie. Auf (aufeinderfolgenden) Druck zweier Schalter 134, 135 auf der Steuerungskonsole 130 (die Schalter können mit einem Zeitintervall versehen sein, so dass das Aktivierungssignal unwirksam ist, außer wenn die Schalter beide innerhalb einer festgelegten Zeitspanne zueinander gedrückt werden) wird ein elektrisches Signal über die Verbindung 131 zum Öffnen eines Ventils in dem 4-Port-Ventil 118 übertragen. Dann wird Öl (von der Pumpe 104) gepumpt, um durch das 4-Port-Ventil 118 über die Hydraulikleitung 129 zu dem Druckventil 119 zu fließen. Dies ist die erste einer Anzahl von Bedingungen, die erfüllt sein müssen, bevor der hydraulische Kupplungskolben 70 das Angreifteil 58 in die Freigabeposition bewegen kann (wie oben beschrieben).
Das Druckventil 119 steuert den Ölfluss zu dem Kupplungskolben 70. Das Steuerungssignal für das Ventil ist ein Drucksteuerungssignal, das durch die Hydraulikleitung 132 erhalten wird. In dem Ausführungsbeispiel wird das Hydrauliksignal von der Leitung 132 entnommen, die von der Hydraulikleitung 109, die den Ölflussweg zu und von dem Schaufeldrängkolben 20 bereitgestellt, abzweigt. Dadurch wird der Druck in der Leitung 109 durch die Leitung 132 zu dem Druckventil 119 übertragen.
Die Standardposition (gezeigt in 17) des Kupplungskolbens 70 besteht für den Kolben 70 darin, hydraulischen Druck, der ihm in Richtung seiner maximal ausgefahrenen (Ausfahr-)Position drückt, zu empfangen. Wie zuvor beschrieben, wird der hydraulische Kupplungskolben 17 in seiner ausgefahrenen Position die Kupplung mit dem Angreifteil 58 im Angriffszustand halten (siehe 3 oben).
In dieser Standardposition pumpt die Pumpe 104 Öl von dem Hauptbehälter 102 durch die Hydraulikleitung 120 in das 4-Port-Ventil 118. Das Öl fließt dann durch das 4-Port-Ventil 118 und über die Hydraulikleitung 123 durch das vorgesteuerte Sperrventil 117. Das Öl fließt durch das Sperrventil 117 über die Hydraulikleitung 126 in den Bohrungsbereich 174 des Kupplungskolbengehäuses 71. Dieser Ölfluss in das Kupplungskolbengehäuse 117 drückt die Kolbenstange 74 in die ausgefahrene Position.
Dieses Nachaußendrücken der Kolbenstange 74 zwingt das Öl in dem Ringbereich 175 des Kolbengehäuses 71 dazu, in die Hydraulikleitung 127 zu dem vorgesteuerten Sperrventil 117 zu fließen. Das Öl fließt durch das Sperrventil 117 und umgeht durch das Fließen durch die Hydraulikleitungen 128 und 136 das Druckventil 119. Das Öl fließt dann durch die Hydraulikleitung 129 zu dem 4-Port-Ventil 118. Schließlich fließt das Öl von dem Ventil 118 in die Hydraulikleitung 122, wodurch es in den Ölbehälter 121 zurückgeführt wird. Wiederum wird normalerweise der Behälter 121 und der Ölbehälter 102 ein und derselbe sein.
Um das Zusatzgerät von der Kupplung 14 freizugeben, muss das Angreifteil 58 durch eine Einfahraktion des Kupplungskolbens 70 von der Angriffs- in die Löseposition bewegt werden. 18 zeigt den Aufbau des Steuerungssystems 200, der benötigt wird, um den Kolben 70 für das Einfahren einzustellen (die Freigabe eines Zusatzgerätes an der Kupplung 14).
Das Steuerungssystem 200 benötigt die Anwesenheit zweier Bedingungen bevor der Kolben 70 zum Durchführen des Einfahrens freigegeben wird. Die erste benötigte Bedingung besteht in dem von der Steuerungskonsole 130 verursachten Aktivierungssignal.
Die zweite Bedingung, die erfüllt werden muss, besteht darin, dass das Drucksignal in der Leitung 132 derart ist, dass es das Druckventil 119 betätigt. Wenn das benötigte Signal erhalten wird, bewegt sich das Ventil 119 in die in 18 ge zeigte Position, wodurch die Richtung des Hydraulikflüssigkeitsflusses zu dem Kolben 70 umgekehrt wird. Das benötigte Drucksignal wird erzeugt, wenn der Druck in der Hydraulikleitung 132 einen spezifischen Wert, üblicherweise in der Größenordnung von 3 × 10⁷ Pascal, übersteigt. Der gewählte Druck ist wünschenswerterweise eine Druckschwelle, die nur überschritten wird, nachdem der Druck in der Leitung den Drängkolben 20 voll ausgefahren hat und der angestiegene Druck aufgrund der Tatsache resultiert, dass der Druck weiter ansteigt, wenn der Kolben 20 sich am Ausfahrlimit befindet. Wenn das Druckventil 119 dieses Signal erhält, wird das Ventil geöffnet, um Ölfluss durch das vorgesteuerte Sperrventil 117 zu erlauben. Das Öl fließt dann in den Ringbereich 125 des Kupplungskolbengehäuses 171, wodurch freigegeben wird, dass der Kolben 70 eingefahren zu werden. Selbstverständlich wird der Kolben 70 nur druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit durch die Leitung 128 und 127 erhalten, wenn das Ventil 118 bereits betätigt worden ist, um Ölfluss von der Leitung 120 zu 129 zu erlauben (wie in 18 gezeigt wird).
Es wird ersichtlich sein, dass die alleinige Betätigung des Ventils 119 oder des Ventils 118 an sich noch nicht ausreichend ist, um die Freigabe eines Zusatzgerätes von der Kupplung 14 zu erreichen. Beide müssen zur gleichen Zeit betätigt werden. Dies bedeutet, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Bedienungsperson der Maschine das Zusatzgerät unabsichtlich freigeben könnte. Selbst wenn das Zusatzgerät unabsichtlich freigegeben wird, passiert dies nur in ausgewählten Relativpositionen des Zusatzgerätes und des Armes. Es ist ein weiterer Vorteil des Steuerungssystems, dass das Zusatzgerät nicht automatisch von der Kupplung abfallen wird, sondern teilweise von der Kupplung gehalten verbleibt, wie oben beschrieben wurde.
Nach der Betätigung des Freigabemechanismus, wird das System in die Standardposition zurückkehren, in der nur das Ventil 118 betätigt werden muss, um die Kupplung an dem Zusatzgerät wieder zu verschließen.
Wenn es erforderlich ist, den Kupplungskolben 70 zum Lösen des Zusatzgerätes von der Kupplung 14 zu betätigen, d.h. den Kupplungskolben 70 einzufahren, müssen dementsprechend zwei Aktivierungssignale vorhanden sein. Das Erzeugen dieser Signale wird durch Aktionen einer Bedienungsperson freigegeben.
Die Bedienungsperson muss als erstes ein Hebel betätigen, um den Schaufeldrängkolben 20 auszufahren. Dieser Druck von dem maximalen Ausfahren des Schaufeldrängkolbens 20 führt zu dem Druckventil 119 um das Signal zur Freigabe des Ölflusses durch das Ventil zu dem vorgesteuerten Sperrventil 117 zu betätigen. Sobald der Schaufeldrängkolben 20 voll ausgefahren ist, sollte die Bedienungsperson dann die beiden Steuerungsschalter 134 und 135 an der Steuerungskonsole 130 (wie zuvor) drücken, um das elektrische Signal zu erzeugen, um das Signal zu betätigen, das die Flussrichtung durch das 4-Port-Ventil 118 umkehrt. Das Signal ermöglicht der Pumpe 104, Öl durch die Hydraulikleitung 120 aus dem Ventil 118 und dann durch das die Hydraulikleitung 129 zu dem Richtungssteuerungsventil 119 zu pumpen. Wenn das Richtungssteuerungsventil 119 nun geöffnet ist, kann Öl durch die Hydraulikleitung 128 zu dem vorgesteuerten Sperrventil 117 fließen und über die Hydraulikleitung 127 in den Kupplungskolben 70. Dieser Ölfluss in den Ringbereich 125 des Kupplungskolbengehäuses 71 drückt die Kolbenstange 74 zurück in das Kolbengehäuse 71. Das in der dem Bohrungsbereich 124 des Kolbengehäuses 71 enthaltene Öl wird dann in die Hydraulikleitung 126 gedrückt und fließt zu dem Sperrventil 117. Wenn der Druck in der Hydraulikleitung 128 hoch genug ist, ist das Sperrventil 117 in einer geöffneten Position, wodurch dem Öl ermöglicht wird, wodurch es zu der Hydraulikleitung 123 in das magnetisch betätigte 4-Port- Zweipositions- Steuerungsventil 118 und schließlich über die Hydraulikleitung 122 zurück zu dem Ölbehälter 121 zu fließen. Weil die Kolbenstange 74 der Kolbenkupplung 70 mit dem Angreifteil 58 der Kupplung 14 verbunden ist, resultiert, wie oben beschrieben, dieser Vorgang der Betätigung des Kupplungskolbens 70 wieder in der Bewegung des Angreifteils 58, um die Kupplungsstifte 30, 31 des Zusatzgerätes aus der arretierten Position zu lösen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des Steuerungssystems 200 ist in 19 und 20 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vergleichbar, jedoch ohne den Einschluss des Drucksteuerungsventils 119. Es wurden die gleichen Bezugszeichen für die Identifizierung der Komponenten benutzt, die die gleichen wie in dem vorigen Ausführungsbeispiel sind.
Die Hydraulikleitung 141 verbindet nun das vorgesteuerte Sperrventil 117 direkt mit dem 4-Port-Ventil 118. Eine Hydraulikleitung 142 zweigt von der Hydraulikleitung 109 ab und stellt eine Verbindung zu dem 4-Port-Ventil 118 her. Diese Hydraulikleitung 142 besitzt ein Ventil 145. Eine andere Hydraulikleitung 143 verbindet nun die Pumpe 104 mit der Hydraulikleitung 123. Die Hydraulikleitung 143 besitzt ein Ventil 144. Die Steuerungskonsole des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels wird in diesem Ausführungsbeispiel nun durch einen einfachen An/Aus-Schalter 140 ersetzt (jedoch wird ersichtlich sein, dass eine Steuerungskonsole 130, wie sie in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, auch verwendet werden kann). Ein Summer 160 ist mit dem Schalter 140 verbunden, wobei der Summer ein Geräusch macht, wenn der Schalter 140 in der AN-Position ist. Eine Sicherung 117 ist mit der Energieversorgung 150 verbunden. Genauso wie in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel besteht die Standardbetätigung für den Kupplungskolben 70 darin, in der ausgefahrenen Position gehalten zu werden, was der entspricht, wenn sich das Angreifteil 58 in der Zusatzgerätangriffsposition befindet.
In 19 pumpt die Pumpe 104 das Öl von dem Behälter 102 über die Hydraulikleitung 143 und 123 zu dem vorgesteuerten Sperrventil 117. Das Öl fließt durch das Ventil 117 und über die Hydraulikleitung 126 in den Bohrungsbereich 124 des Kupplungskolbengehäuses 71. Der Druck zwingt das in dem Ringbereich 125 des Kupplungskolbengehäuses 71 enthaltene Öl dazu, durch die Hydraulikleitung 127 zu dem vorgesteuerten Sperrventil 117 zu fließen. Dann fährt das Öl durch das Ventil 117 in die Hydraulikleitung 141 zu dem 4-Port-Ventil 118 fort. Das Öl fließt dann schließlich durch die Leitung 122 in den Behälter 121.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuerungssystem 200, das für die Betätigung des Angreifteils 58 zur Freigabe des Zusatzgerätes aus der Angriffsposition verantwortlich ist, so ausgestaltet, dass der Kupplungskolben 70 nach dem Erhalt zweier Aktivierungssignale (oder wenn zwei Bedingungen erfüllt sind) mit dem Einfahren beginnen kann. Ein Aktivierungssignal (Bedingung) wird durch das Schließen des An/Aus-Schalters 140 erzeugt. Beim Schließen des Schalters wird von dem 4-Port-Ventil 118 ein Signal empfangen. Dieses Signal führt zu einer Umkehr des Ölflusses durch die Ports des Ventils 118, wie in 20 gezeigt wird.
Die zweite Aktivierungsbedingung oder das zweite Aktivierungssignal ist ein Drucksignal. Der in der Hydraulikleitung 141 erzeugte Druck muss groß genug sein, um zu bewirken, dass sich das Sperrventil 117 öffnet, um die Rückkehr des Öls aus dem Bohrungsbereich 124 des Kolbengehäuses 71 durch die Leitung 126 und in den Behälter 121 zu erlauben. Insbesondere wird der hydraulische Druck in der Leitung 141 einen ausreichend hohen Druck zur Betätigung des Ventils 117 erreichen, wenn der Schaufeldrängkolben 20 vollkommen ausgefahren ist. Das Sperrventil 170 öffnet sich dann, um eine Rückkehr der Hydraulikflüssigkeit, wie zuvor beschrieben, zu erlauben, wenn der Druck in der Leitung 141 hoch genug ist. Die Bestimmung des Wertes des hereinkommenden Drucks wird von der Leitung 142 genommen.
Das Öffnen des Sperrventil 117 ermöglicht es dem Öl, aus dem Bohrungsbereich 124 des Kupplungskolbengehäuses 71 zurück zu dem 4-Port-Ventil 118 zu fließen. Das Ventil 117 kann z.B. so ausgestaltet sein, dass es einen Druck von mindestens 1/3 des Systemdrucks benötigt, um sein Öffnen zu bewirken. Um ein Druckventil dieser Größe zu erreichen, ist es notwendig, den Druck in der Hydraulikleitung 109 aufzubauen. Dies tritt üblicherweise dann auf, wenn sich der Schaufeldrängkolben 20 in der voll ausgefahrenen Position befindet.
Wie in dem Fall des bevorzugten Ausführungsbeispiels muss die Bedienungsperson, um das Einfahren des Kupplungskolbens 70 zu betätigen, die den An/Aus-Schalter 140 schließen, um ein Schalten des (4-Port-)Ventils 118 in die in 20 gezeigte Position zu bewirken. Der Hebel zum Ausfahren des Schaufeldrängkolbens 20 muss zur selben Zeit betätigt werden, und insbesondere zum vollen Ausfahren, so dass sich in der Hydraulikleitung 141 ein ausreichender Druck aufbaut, um als ein Aktivierungssignal zum Öffnen des Sperrventils 117 sobald ein 1/3 des Systemdrucks erreicht worden ist, zu wirken. Dies bewirkt, dass Öl durch die Hydraulikleitung 142 in das 4-Port-Ventil 118 gepumpt wird. Es fließt dann über die Hydraulikleitung 141 zu dem vorgesteuerten Sperrventil 117. Mit dem nun geöffneten Sperrventil fließt es in den Ringbereich 125 des Kupplungskolbengehäuses 71. Dies drängt die Kolbenstange in das Kolbengehäuse. Das Öl in dem Bohrungsbereich 124 wird in die Hydraulikleitung 126 und durch das geöffnete Sperrventil 117 gedrückt. Es fließt dann über die Hydraulikleitung 123 zu dem 4- Port-Ventil 118 und von dort über die Hydraulikleitung 122 in den Ölbehälter 121. Öl von der Pumpe 104 kehrt aufgrund des Schalten des Ventils 118 über die Leitung 143 und 122 in den Behälter 121 zurück.
Ein drittes Ausführungsbeispiel des Steuerungssystems ist in den 21 und 22 gezeigt. 21 zeigt den Schaltkreis, wenn das Steuerungssystem zum Ausfahren der Kupplung 14 eingestellt ist und 22 zeigt den Schaltkreis, wenn das Steuerungssystem zum Einfahren der Kupplung eingestellt ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist vergleichbar mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die gleichen Bezugszeichen zum identifizieren der Komponenten, die die gleichen sind, verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel verwendet der Schaltkreis die Servo- oder Niedrigdruckpumpe 180, die üblicherweise Teil des Hydrauliksystems eines derartigen Baggers ist. Der Servodruck steigt an, wenn eine Baggerbedienungsperson die Hebel betätigt, um den Drängkolben auszufahren. Der Schaltkreis erzeugt dann aus dem Druck an dem Drängkolben-Servo-Ausfahrport 182, der an dem Baggersteuerungsventilblock 108 angeordnet ist, das Druckzuführsignal 181 zu dem Logikventil 119, besser als von der Ausfahrhydraulikleitung 109 des Schaufeldrängzylinders 20.
Bei diesem Ausführungsbeispiel agiert der Druck in dem Servo-Ausfahrport 182 des Baggersteuerungsventilblocks 108 als ein Aktivierungssignal um das Ventil 119 zum Beginn des Ausfahrens des Kupplungskolbens 70 zu betätigen. Der benötigte Druckschwellenwert um das Ventil 119 zu öffnen ist wünschenswerterweise auf den Druck an dem Servo-Ausfahrport 182, wenn der Schaufeldrängzylinder 20 voll ausgefahren ist, gewählt. Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen müssen die zwei Aktivierungssignal zu dem selben Zeitpunkt auftreten, um erfolgreich den Kupplungskolben 20 einzufahren. Die Position der Ventile, wenn das Steuerungssystem aktiviert wird, um die Kupplung einzufahren, ist in 22 dargestellt.
23 und 24 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel zu Steuerungsschaltkreisen. 23 zeigt den Schaltkreis, während das Steuerungssystem zum Ausfahren der Kupplung 14 eingestellt ist, und 24 zeigt den Schaltkreis, während das Steuerungssystem zum Einfahren der Kupplung eingestellt ist. Dieser Schaltkreis arbeitet im wesentlichen auf die gleich Art und Weise wie die Schaltkreise der 17 bis 22. Jedoch anstelle, dass eine Hauptpumpe (entweder Pumpe 104 oder Pumpe 105) dazu verwendet wird, den Kupplungskolben 70 sowohl einzufahren als auch auszufahren, ist der Schaltkreis in diesem Ausführungsbeispiel angeordnet, eine Pumpe zum Einfahren des Kolbens und eine andere Pumpe zum Ausfahren des Kolbens zu verwenden. Der Schaltkreis verwendet die Servodruck- oder Niedrigdruckpumpe 180 zum Ausfahren des Kupplungskolbens 70 und die Hochdruckpumpe 104 zum Einfahren des Kupplungskolbens 70. Dieser Schaltkreis verwendet auch ein zusätzliches 4-Port-Ventil 188 um den Ölfluss durch das System zu steuern.
In der Standard-(ausgefahrenen) Position, wie sie in 23 dargestellt ist, befindet sich das Angreifteil 58 in dem Angriffszustand und das Zusatzgerät ist sicher im Eingriff mit der Kupplung 14. In dieser Position pumpt die Servo-Druck- oder Servo-Pumpe 180 Öl aus dem Hauptbehälter 102 einer zwei durch die Hydraulikleitung 183 in das magnetisch betätigte 5-Port Richtungssteuerungslogik-Ventil 184. Das Öl fließt dann von dem magnetisch betätigten 5-Port Richtungssteuerungslogik-Ventil 184 durch das vorgesteuerte Sperrventil 117 und über die Hy-draulikleitungen 123 und 126 in den Bohrungsbereich 124 des Kupplungskolbens 70, genau so wie in den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen. Wenn die Kolbenstange 74 mit der Ölzunahme in dem Bohrungsbereich 124 nach außen gedrückt wird, wird das Öl in dem Ringbereich 125 des Kolbens 70 in das vorgesteuerte Sperrventil 117 forciert, von wo es durch das magnetisch betätigte 5-Port Richtungssteuerungslogik-Ventil 184 und über die Hydraulikleitung 122 in den Behälter 121 fließt.
Wenn das Zusatzgerät von der Kupplung 14 freigegeben wird, wird das Angreifteil 58 durch die Einfahraktion des Kupplungskolbens 70 aus dem Standardangriffszustand in den Lösezustand bewegt, wie in 24 dargestellt ist. Genauso wie in den vorangegangen Ausführungsbeispielen benötigt dies das Vorhandensein zweier Bedingungen. Die erste Bedingung ist das Aktivierungssignal von der Steuerungskonsole 130. Dieses Signal betätigt zwei elektrische Leitungen, die erste Leitung 185, die zum Richtungswechsel des Flusses durch das 4-Port-Ventil 188 anspricht und die zweite Leitung 131, die zum Richtungswechsel des Flusses durch das 4-Port-Ventil 118 anspricht, das in dem magnetisch betätigten 5-Port Richtungssteuerungslogik-Ventil 184 angeordnet ist, wie in den vorangegange nen Ausführungsbeispielen. Die zweite benötigte Bedingung tritt auf, wenn das Drucksignal in der Leitung 132 derart ist, dass es das Druckventil 119 in den magnetisch betätigten 5-Port Richtungssteuerungslogik-Ventil 184 betätigt. Genau so wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen müssen beide dieser Aktivierungssignale zur gleichen Zeit auftreten, um erfolgreich den Kupplungskolben 70 einzufahren.
Gemäß dem Steuerungsschaltkreis der vorliegenden Erfindung wird, sobald die beiden oben beschriebenen Bedingungen erfüllt sind, die Pumpe 104 aktiviert, um Öl zur Hydraulikleitung 186 zu pumpen. Das Öl fließt dann durch das 4-Port-Ventil 188 und über die Hydraulikleitung 187 in das in dem magnetisch betätigten 5-Port Richtungssteuerungslogik-Ventil 184 angeordnete 4-Port-Ventil 118. Das Öl wird dann durch das Druckventil 119, das auch in dem magnetisch betätigten 5-Port Richtungssteuerungslogik-Ventil 184 angeordnet ist, über die Hydraulikleitung 128 in das vorgesteuerte Sperrventil 117 gepumpt und von dort über die Hydraulikleitung 127 in den Ringbereich 125 des Kupplungskolbens 70. Diese Ölzunahme in dem Ringbereich 125 ruft ein Einfahren des Kolbens 70 hervor und forciert, dass das in dem Bohrungsbereich 124 des Kolbens 70 überschüssige Öl dazu, zurück durch das System in den Ölbehälter 121 zu fließen. Wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bewegt dieses Einfahren des Kolbens 70 das Angreifteil 58, um die Freigabe des Zusatzgerätes von der Kupplung 14 zu ermöglichen.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel des Steuerungssystems wird das Aktivierungssignal, das eine der Bedingungen erfüllt, die das Öffnen des Ventils 119 des Steuerungssystems 200 (siehe z.B. in 24) erlaubt, um den Beginn des Einfahrens des Kupplungskolbens 70 zu ermöglichen, aus einem elektrischen Signal erzeugt, das von einem Lagesensor übermittelt wird, der in diesem Ausführungsbeispiel einen Näherungssensor in Form eines Reed-Schalters 190 vorliegt. Der Lagesensor ist ein zweiteiliger Sensor. Die 25a bis c zeigen derartige Anordnungen. In der in 25a gezeigten Anordnung ist der Reed-Schalter 190 an dem Baggerarm 10 befestigt und ein Magnet 191 ist an dem Verbindungsgestänge 18, das an dem Baggerarm 10 angebracht, befestigt, so dass der Schalter 190 und der Magnet 191 miteinander fluchten, wenn der Drängkolben 20 voll ausgefahren ist. Ein elektrisches Kabel 193 ist mit dem Reed-Schalter verbunden, um die Übertragung des Aktivierungssignals zu dem Ventil 119, das in dem Steuerungsschaltkreis (nicht dargestellt) angeordnet ist, zu ermöglichen.
Ein derartiger Näherungsschalter ist ausgestaltet, ein elektrisches Signal nur zu erzeugen, wenn der Schalter direkt mit dem Magnet 191 fluchtet. Da der Schalter 190 und der Magnet 191 so angeordnet sind, dass sie nur fluchten, wenn der Drängkolben 20 vollkommen ausgefahren ist, wird ein elektrisches Signal nur zu dem Ventil 119 übertragen, wenn das Zusatzgerät 12 sich in einer Position befindet, in der eine Betätigung des Angriffsmechanismus der Kupplung 14 zum Freigeben des Zusatzgerätes von der Kupplung nicht an einen Herabfallen des Zusatzgerätes von der Kupplung zur Folge hätte. 25b zeigt die Position, in der die Freigabe des Zusatzgerätes von der Kupplung erlaubt ist. 25c zeigt eine Explosionsdarstellung der 25b, in der erkannt werden kann, dass in dieser Position der Schalter 190 mit dem Magnet 191 fluchtet. In dieser Position übermittelt der Schalter 190 ein elektrisches Signal durch das elektrische Kabel 193, wodurch eine Bedingung zum Erlauben der Betätigung des Angriffsmechanismus erfüllt ist.
Diese Erfindung ist nicht auf die hier zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, die in Aufbau und Detail variieren können, beschränkt.
Es wird ersichtlich sein, dass bestimmte Merkmale der Erfindung, die aus Gründen der Klarheit im Zusammenhang von separaten Ausführungsbeispielen beschrieben werden, auch in Kombination in einem einzelnen Ausführungsbeispiel bereitgestellt werden können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale der Erfindung, die aus Gründen der Kürze im Zusammenhang mit einem einzelnen Ausführungsbeispiel beschrieben werden, auch separat oder jeder möglichen Unterkombination bereitgestellt werden.
Die Wörter "aufweisen/aufweisend" und die Wörter "besitzen/umfassen" werden, sofern sie hier drin im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, dazu verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten oder Komponenten zu spezifizieren, soll aber nicht das Vorhandensein oder der Zusatz von einer oder anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Komponenten oder Gruppen daraus ausschließen.

Claims

Werkzeugschnellkupplung (14) zum Kuppeln eines Anbauteils an einen Baggerarm eines Löffeltiefbaggers, wobei die Werkzeugschnellkupplung (14) aufweist: ein zum Kuppeln an den Baggerarm (10) geeignetes Körperteil (35), eine an dem Körperteil (35) angebrachte feste Angreifeinrichtung (45, 46) zum Angreifen an einem ersten von zwei an dem Anbauteil (12) befestigten Kupplungsstiften (30), eine an dem Körperteil (35) befestigte bewegbare Angreifeinrichtung (58) zum Angreifen an dem zweiten der beiden Kupplungsstifte (31) des Anbauteils (12), wobei die bewegbare Angreifeinrichtung (58) zwischen einem Angriffszustand, in dem die bewegbare Angreifeinrichtung (58) an dem zweiten Kupplungsstift (31) angreift, während die feste Angreifeinrichtung (45, 46) an dem ersten Kupplungsstift (30) angreift, um das Anbauteil (12) mit der Kupplung (14) zu kuppeln, und einem Lösezustand zum Freigeben des zweiten Kupplungsstifts (31) bewegbar ist, eine mit der festen Angreifeinrichtung (45, 46) betätigbare Klinke (50) zum Halten des ersten Kupplungsstifts (30) des Anbauteils (12) in Eingriff mit der festen Angreifeinrichtung (45, 46), wobei die Klinke (50) alternativ in einen verriegelten Zustand, in dem sie mit der festen Angreifeinrichtung (45, 46) zum Halten des erste Kupplungsstifts (30) in der festen Angreifeinrichtung (45, 46) zusammenwirkt, und einen entriegelten Zustand bewegbar ist, dem sie den ersten Kupplungsstift (30) aus der festen Angreifeinrichtung (45, 46) freigibt, gekennzeichnet durch eine Druckeinrichtung (53) zum Drücken der Klinke (50) in den verriegelten Zustand und eine mit der bewegbaren Angreifeinrichtung (58) und der Klinke (50) verbundene Antriebseinrichtung (70) zum Bewegen der bewegbaren Angreifeinrichtung (58) zwischen dem Angriffszustand und dem Lösezustand und zum Drücken der Klinke (50) aus dem verriegelten Zustand in den entriegelten Zustand entgegen der Druckwirkung der Druckeinrich tung (53), wenn sich die bewegbare Angreifeinrichtung (58) im Lösezustand befindet.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach Anspruch 1, bei der die Antriebseinrichtung (70) und die Druckeinrichtung (53) zusammenwirken, so dass die Antriebseinrichtung (70) die Klinke (50) nur zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand betätigt, wenn die bewegbare Angreifeinrichtung (58) vom Angriffszustand in den Lösezustand bewegt wurde.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner mit einer zum Zusammenwirken mit der bewegbaren Angreifeinrichtung (58) am Körperteil (35) vorgesehenen Begrenzereinrichtung (65) zum Definieren einer Löseposition der bewegbaren Angreifeinrichtung, wenn sich die bewegbare Angreifeinrichtung im Lösezustand befindet.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Klinke (50) schwenkbar an dem Körperteil (35) angebracht ist und zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand verschwenkbar ist.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Antriebseinrichtung (70) eine zweiteilige Antriebseinrichtung ist, wobei die jeweiligen Teile der Antriebseinrichtung zum Antreiben der bewegbaren Angreifeinrichtung (58) und der Klinke (50) relativ zueinander bewegbar sind, wobei eines der bewegbaren Teile der Antriebseinrichtung mit der Klinke (50) und das andere der bewegbaren Teile der Antriebseinrichtung mit der bewegbaren Angreifeinrichtung (58) verbunden ist, so dass beim Bewegen der jeweiligen Teile relativ zueinander die bewegbare Angreifeinrichtung (58) zwischen dem Angriffs- und dem Lösezustand betätigt wird und die Klinke (50) zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand betätigt wird.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach Anspruch 5, bei der beide Teile der Antriebseinrichtung (70) relativ zu dem Körperteil (35) bewegbar sind.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei der die Antriebseinrichtung (70) einen Kolben aufweist, und eines der Teile durch das Gehäuse (71) des Kolbens gebildet ist, während das andere Teil durch die Kolbenstange (74) des Kolbens gebildet ist.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die bewegbare Angreifeinrichtung (58) zwischen dem Angriffs- und dem Lösezustand gleitend verschiebbar ist, und vorteilhafterweise in dem Körperteil (35) in geradliniger Bewegung zwischen dem Angriffs- und dem Lösezustand gleitend verschiebbar ist.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Druckeinrichtung (53) zwischen der Klinke (50) und dem Körperteil (35) wirkt.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Druckeinrichtung (53) durch eine Feder gebildet ist.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach Anspruch 10, bei der die Druckeinrichtung (53) eine Zugfeder aufweist.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach Anspruch 10, bei der die Druckeinrichtung (53) eine Druckfeder aufweist.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die feste Angreifeinrichtung (45, 46) zwei von dem Körperteil (35) gebildete feste Backen aufweist, welche ein offenes Maul (47) zum Aufnehmen des ersten Kupplungsstifts (30) zwischen den festen Backen bilden.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach Anspruch 13, bei der die Klinke (50) mit den festen Backen (45, 46) zusammenwirkt, um den ersten Kupplungsstift (30) in dem offenen Maul (47) und zwischen den festen Backen (45, 46) zu halten.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, bei der zwei Klinken (50) auf jeweiligen gegenüberliegenden Seiten der festen Backen (45, 46) vorgesehen sind.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die bewegbare Angreifeinrichtung (58) ein offenes Maul (64) zum Aufnehmen des zweiten Kupplungsstifts (31) in diesem bildet.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach Anspruch 16, bei der die bewegbare Angreifeinrichtung (58) das offene Maul (64) mit dem Körperteil (35) bildet.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach Anspruch 17, bei der die feste Angreifeinrichtung (45, 46) zwei feste Backen aufweist, die durch das Körperteil (35) gebildet sind und ein offenes Maul (47) zum Aufnehmen des ersten Kupplungsstifts (30) zwischen den festen Backen begrenzen, und wobei die jeweils durch die bewegbare und die feste Angreifeinrichtung (45, 46) gebildeten offenen Mäuler (47, 64) jeweils nach außen voneinander abgewandt sind.
Baggerarm mit einer Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
Anbauteil (12), das an einem Baggerarm mittels der Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 angebracht ist.
Gerät für Erdarbeiten mit einem Baggerarm, an dem eine Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 angebracht ist.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Steuersystem (200) zum Steuern des Lösens eines Anbauteils, wenn dieses mittels der Kupplung (14) an einen hydraulisch betätigbaren Arm eines Löffeltiefbaggers gekuppelt ist, wobei der hydraulisch betätigbare Arm durch ein druckbeaufschlagtes Hydrauliksystem des Löffeltiefbaggers betätigbar ist, wobei das Steuersystem (200) eine Sicherheitssteuerung aufweist, um zu verhindern, dass die bewegbare Angreifeinrichtung (58) aus dem Angriffszustand in den Lösezustand bewegt wird, wenn der Hydraulikdruck in mindestens einem ausgewählten Teil des Hydrauliksystems einen Schwellenwert nicht übersteigt.
Werkzeugschnellkupplung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, ferner mit einem Steuersystem (200) zum Steuern des Lösens eines Anbauteils aus der Kupplung (14), welche das Anbauteil mit einem hydraulisch betätigbaren Arm eines Löffeltiefbaggers kuppelt, wobei das Steuersystem (200) eine Sicherheitssteuerung aufweist, um zu verhindern, dass die bewegbare Angreifeinrichtung (58) aus dem Angriffszustand in den Lösezustand bewegt wird, wenn die Kupplung (14) sich nicht in einer oder mehr Positionen relativ zum Arm befindet.
Bagger mit einer Werkzeugschnellkupplung nach Anspruch 22 oder Anspruch 23.