DE69028453T2

DE69028453T2 - Vorrichtung zum Befestigen eines Arbeitsgerätes

Info

Publication number: DE69028453T2
Application number: DE69028453T
Authority: DE
Inventors: Peter Roderick Medcalf; James Alan Tibbatts
Original assignee: Steelfab Ltd
Current assignee: Steelfab Ltd
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2010-06-19
Also published as: EP0405813A3; EP0405813A2; EP0405813B1; US5141385A; ZA904876B; DE69028453D1; GB8914927D0

Description

Die Erfindung betrifft Kopplungen zum Befestigen von Geräten der Werkzeugen, wie Lade-, Grabe-, Bagger-schaufeln, oder -Gabeln oder Bagger-Zähne am Ende eines Traggliedes oder von Traggiledern, z. B. einer Handhabungs-Lade- oder Bagger- Maschine.
Die Patentschrift US A 443 647 zeigt eine Schnell- Befestigungskopplung zum Koppeln eines Gerätes/Werkzeuges an eine Maschine, mit Verbindungsmitteln zum Anbringen der Kopplung an die Maschine, oberen und unteren Paaren von Schlitzen zur Aufnahme entsprechender oberer und unterer Kopplungsmittel und Verriegelungsmittel zum Festhalten der Kopplungsmittel in den Schlitzen. Die oberen Schlitze sind nach oben geöffnet und die unteren Schlitze sind in horizontaler Richtung geöffnet, und die Verriegelungsmittel arbeiten jeweils zusammen mit einem unteren Schlitz und haben einen schwenkbaren Haken, der mit den entsprechenden Kopplungsmitteln zusammenarbeitet. Die unteren Kopplungsmittel haben einen Stift oder Bolzen, der in mit den unteren Schlitz eingreift und zusammenwirkt mit dem Schwenkhaken, so daß er in dem Schlitz festgehalten ist. Wenn der Schwenkhaken betätigt wird zur Freigabe des Stiftes/Bolzens, kann der Stift/Bolzen aus dem unteren Schlitz austreten durch horizontales Verschwenken um eine von den oberen Kupplungsmitteln (ebenfalls Stifte/Bolzen) , welche mit den oberen Schlitzen zusammenarbeiten. Die Schwenkhaken der Verriegelung sind daher kritisch bezüglich der Sicherheit, sobald sie freigegeben sind, sind die unteren Kopplungsmittel und das zugehörige Gerät freigegeben zum Entkoppeln.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Schnell-Befestigungskopplung für Geräte und Werkzeuge von zum Beispiel Handhabungs-, Lade- und Bagger- Maschinen.
Demgemäß ist gemäß der Erfindung vorgesehen, eine Schnell- Befestigungskopplung zur Verbindung eines Gerätes oder Werkzeuges an einer Maschine, mit Verbindungsmitteln zur Anbringung der Kopplung an der Maschine, oberen Aufnahmemitteln zur Aufnahme eines oberen Kopplungsmittels an dem Gerät/Werkzeug, unteren Aufnahmemitteln zur Aufnahme unterer Kopplungsmittel des Gerätes/Werkzeuges, und Verriegelungsmittel zum Verriegeln der Kopplungsmittel gegenüber den Aufnahmemitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Aufnahmemittel einen sich in horizontaler Richtung öffnenden unteren Schlitz umfassen, welcher Schlitz eine Lokalisierungsformation/-bildung hat, welche die unteren Kopplungsmittel in dein besagten Schlitz festhält, die oberen Aufnahmemittel haben einen nach oben öffnenden Schlitz und die Verriegelungsmittel wirken zusammen mit dem oberen Schlitz zum Festhalten/Zurückhalten der oberen Kopplungsmittel in dem oberen Schlitz, sobald die unteren Kopplungsmittel aufgenommen/eingerastet sind in die Lokalisierungsformation/die Ausnehmung oder Falle/in dem unteren Schlitz.
Ein Vorteil einer Schnell-Verbindungskopplung gemäß der Erfindung ist, daß die oberen und unteren Kopplungsmittel normalerweise seitlich festgehalten sind in dem oberen bzw. unteren Schlitz, selbst wenn die Verriegelungsmittel nicht mit den Kopplungsmittel zusammenarbeiten, also gelöst sind, die aufrechten Seiten des oberen Schlitzes und die Lokalisierungsbindung/-falle des unteren Schlitzes arbeiten zusammen mit den entsprechenden Mitteln durch Einwirkung der Schwerkraft. Die Verriegelungsmittel verriegeln bzw. sperren zum Schluß die Kupplungsmittel in dem oberen Schlitz, und dadurch die unteren Kopplungsmittel in dem unteren Schlitz. Jedoch sind die Verriegelungsmittel nicht allein verantwortlich zum Festhalten der unteren Kopplungsmittel seitlich in den unteren Schlitz, wie es beim Stand der Technik der Fall ist, mit der Erfindung wird daher die Sicherheit erhöht.
Betätigungsmittel für die Kopplung (wie ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder oder Elektromagnet) wird vom Fahrersitz aus betätigt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben:
Figur 1 zeigt in Seitenansicht einen Traktor mit daran angebrachtem Frontlader, wobei die Ladeschaufel mittels einer Kopplung gemäß der Erfindung an dem Auslegergestänge angebracht ist;
Figuren 2 und 3 zeigen in Seitenansicht und von vorne eine schmale Baggerschaufel (für die Vorrichtung nach Figur 1);
Figuren 3 und 4 zeigen ebenfalls von der Seite und von vorne eine weitere Bagger-Schaufel;
Figuren 6 und 7 zeigen Einzelheiten von der Seite und von hinten/in Fahrtrichtung der Schnellkopplung nach Figur 1;
Figur 8 zeigt eine Einzelheit von Figur 7;
Figuren 9 und 10 zeigen zwei aufeinanderfolgende Stellungen beim Anbringen einer Ladeschaufel an die Ladearme mittels einer Kopplung nach Figuren 1, 6, 7 und 8;
Figur 11 zeigt von der Seite eine Abwandlung der Kopplung nach Figur 6
Figur 12 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine alternative Verriegelung;
Figur 13 zeigt von hinten eine Schnellkopplung für eine Schaufel eines Tiefbaggers;
Figur 14 zeigt den Schnitt in Richtung der Schnittlinie B-B in Figur 13, und
Figur 15 zeigt ebenfalls von der Seite eine abgewandelte Schnellkopplung zum Anbringen eines Baggerlöffels an einem Baggerarm.
Figur 1 zeigt einen Frontlader 10, angebracht an einem Traktor 11. Der Frontlader hat zwei seitliche Ausleger-Arme, die um Schwenkzapfen 13 auf und ab schwenkbar sind in herkömmlicher Weise mittels zweier Hydraulikzylinder 14. An den vorderen Enden der Schwenkarme 12 ist eine Baggerschaufel 15 einer schmaleren Art, nach Figuren 2 und 3, angebracht. Die Seitenwände 16 der Ladeschaufel sind versehen mit unteren Kopplungsmitteln in Form vorstehender Zapfen 17 und mit oberen Kopplungsmitteln in Form vorstehender Zapfen 18. Die Zapfen 17 und 18 sind aufgenommen von unteren und oberen Aufnahmemitteln 19 und 20, die vorgesehen sind an einer erfindungsgemäßen Schnellkopplung 21.
Die Schnellkopplung 21, wie nachfolgend näher beschrieben wird, ist selbst angebracht an jedem Schwenkarm 12 mittels einer unteren Schwenkverbindung 22. Jeder Laderarm hat ferner ein Gestänge zum Auf- und Abschwenken der Ladeschaufel 15, mittels eines Hydraulikzylinders 24. Dieses Schwenkgestänge ist beidseits verbunden mit der Schnellkopplung 21 über eine obere Schwenkverbindung 25.
Gemäß Figuren 6 und 7 hat die Schnellkopplung zwei Seitenplatten 26 (für schwere Belastung), die miteinander verbunden sind mittels eines Verbindungsrohres 27, angeschweißt an seitliche Arme 28. Die untere Schwenkverbindung 22, mit der jeder Laderarm versehen ist, ist gebildet von einem Bolzen 29, der angeschweißt ist zwischen zwei Tragplatten 30, die ihrerseits beidseits jeder Platte 26 angeschweißt sind. Jeder Bolzen 29 ist gehalten in einer Rückhalteausnehmung 29a am Ende des zugehörigen Laderarmes mittels einer federbelasteten Zerrastung 29b bzw. Riegel (siehe Figur 1).
Die obere Schwenkverbindung der Schnellkopplung 21 mit den beiden Auf- und Abschwenkgestängen 23 ist gebildet durch ein Paar von Platten 31 (Figur 8) , die beidseits jeder Seitenplatte 26 angeschweißt und mit Verstärkungsaugen 32 zur Aufnahme eines Bolzens 25 versehen sind.
Jede Schwerlastplatte 26 hat ein unteres Aufnahmeteil in Form eines sich horizontal öffnenden Schlitzes 19, mit Anlaufschrägen 33. Jeder Schlitz oder jede Aufnahme 19 hat eine Lokalisierungs- Formung in Form einer Schwelle 19a (gebildet von der unteren Anlaufschräge) , oder Nase, welche den zugehörigen Zapfen 17 in dem Schlitz bzw. der Aufnahme 19 festhält, wenn die Schaufel 15 völlig an der Schnellkopplung angebracht ist.
Am oberen Ende jeder Seitenplatte bzw. Schwerlastplatte 26 ist ein oberes Aufnahmemittel in Form eines nach oben offenen Schlitzes 20 vorgesehen, zur Aufnahme des zugehörigen oberen Zapfens 18 der Schaufel 15. Jedem Schlitz bzw. jeder Falle 20 ist ein Schwenkriegel 34 zugeordnet. Jeder Schwenkriegel sitzt auf einem Stift 35, und der Schwerpunkt des Schwenkriegels ist so angeordnet, daß der Schwenkriegel gegen einen unteren Anschlag 36 anliegt. In der Verriegelungsstellung nach Figur 6 sind die oberen Zapfen 18 festgehalten in der oberen Schlitzfalle 20, so daß auch die unteren Zapfen 70 nicht aus ihrer jeweiligen Falle 19 herauskönnen. Jeder Schwenkriegel 34 ist versehen mit zwei Löchern 37, 38, die beide zusammenarbeiten können mit dem entsprechenden Loch 39 in der zugehörigen Seitenplatte 26 (zur Deckung gebracht) , so daß der Schwenkriegel 34 in der Position nach Figur 6 gehalten werden kann durch einen durch die gegeneinander ausgerichteten Löcher 37 und 39 eingesteckten Stift, oder in einer Position gehalten werden kann, in der das Ende 34a des Schwenkriegels den Schlitz 20 freigibt, wenn der Stift durch die Löcher 38 und 39 gesteckt ist.
Die Figuren 9 und 10 zeigen die Vorgänge beim Aufnehmen einer Ladeschaufel mittels der Schnellkopplung. Gemäß Figur 9 positioniert der Fahrer die Kopplung in der entsprechenden Höhe, so daß die oberen Stifte 18 in je einen Schlitz 20 eingreifen, wobei die Hubzylinder 14 und Schwenkzylinder 24 entsprechend betätigt werden. Sobald die oberen Stifte 18 in die Schlitze 20 eingreifen, werden die Schwenkarme oder Auslegerarme 12 hochgeschwenkt zum Anheben der Ladeschaufel an den oberen Stiften 18 und die Kopplung 21 wird verschwenkt in Richtung desPfeiles X in Figur 9 mittels der Zylinder 24, so daß die unteren Zapfen 17 in die ansteigende Einlaufschräge 33 der unteren Aufnahmeschlitzfallen 19 eingreifen. Wenn die unteren Zapfen 17 ansteigen längs der Anlaufschräge 33 (Figur 10), werden die oberen Zapfen 18 auch angehoben in den oberen Schlitzen 20, bis die unteren Zapfen 17 über die Schwelle 19a herübergelangen und in die Schlitzfalle 19 einfallen.
Während dieses Bewegungsablaufes ist der Schwenkriegel 34 aus der Bewegungsbahn bzw. dem Schlitz 20 zurückgezogen, indem ein Stift durch die Löcher 38 und 39 eingesteckt ist. Sobald die unteren Zapfen 17 am Boden der unteren Schlitze 19 eingedrungen sind, werden die Stifte aus den Löchern 38, 39 herausgezogen, damit der Schwenkriegel 34 unter seinem eigenen Gewicht in die Stellung nach Figur 6 schwenkt. Die Schwenkriegel 34 werden dann gesichert in dieser Position, indem die Stifte durch die Löcher 37 und 39 gesteckt werden.
Zusätzlich zu der Anwendung bei schmaleren Baggerschaufeln gemäß Figuren 2 und 3, ist die Schnellkopplung auch geeignet für eine breitere Baggerschaufel gemäß Figuren 4 und 5, wobei obere und untere Kopplungsmittel vorgesehen sind an der Rückseite der Schaufel in Form verstärkter Zapfen-Ösen 40 und Bolzen 41, getragen an zwei Paaren von beabstandeten Platten 42. Wenn die Schnellkopplung 21 eine Baggerschaufel gemäß Figuren 4 und 5 aufnehmen soll, wird ein Zapfen eingeführt durch die Zapfen-Öse 40 zum Eindringen in den oberen Schlitz 20 der Kopplung, und die unteren Zapfen 21 werden aufgenommen in unteren Schlitzen 19 der Kopplung.
Figur 11 zeigt eine abgewandelte Schnellkopplung, wobei statt der Arme 28 (nach Figur 6) sich Platten 31 nach rückwärts erstrecken zur Aufnahme des Verbindungsrohres 27. Dies bringt mehr Steifigkeit und bessere Bewegungsfreiheit der Ladeschaufel.
Eine alternative Verrastung ist in Figur 12 gezeigt, wobei die Verrastung oder Verriegelung 34 zum Teil eingesenkt ist in die Platte 26 und in ihren beiden Positionen gehalten wird durch eine federbelastete Kugel 50, die jeweils eingreift in eine von zwei Ausnehmungen 51 - statt der Löcher 37 und 38.
Figuren 13 und 14 zeigen eine Schnellkopplung gemäß der Erfindung zum Ankoppeln einer Bagger-Grabeschaufel an das Ende eines Baggerauslegers.
Die Kopplung hat zwei schwere Seitenplatten 60, die durch eine Querplatte 61 miteinander verbunden sind. Jede Seitenplatte trägt einen Montageflansch 62 mit oberen und unteren Kopplungsmitteln in Form von Löchern 63, 64. Die oberen Löcher 63 sind für die Verbindung mit dem Ende des Baggerausleger-Arms durch einen passenden Bolzen und die unteren Löcher 64 sind zur Verbindung mit dem Schwenkgestänge zum Auf- und Abschwenken des Baggerlöffels bzw. der Baggerschaufel durch einen passenden Bolzen.
Die Seitenplatten 60 haben je einen oberen Schlitz 65 und unteren Schlitz 66, ähnlich den Schlitzen 20 und 19 der oben beschriebenen Kopplung 21; jeder obere Schlitz ist versehen mit einem Schwenkriegel 67, der schwenkbar ist um eine Welle 68, die sich zwischen den Platten 60 erstreckt. Die Schwenkriegel 67 sind angebracht an der Innenseite der Platte 60 und sind beweglich zwischen der in Figur 14 gezeigten Stellung, wo sie in den Schlitz 65 hineinragen, in eine Stellung, wo sie den Schlitz freigeben, durch einen Hydralikzylinder 69, über Hebelarm 70 auf Welle 68. Dieser Zylinder wird mit Hydraulik-Fluid beaufschlagt über ein (nicht gezeigtes) Hydrauliksystem, welches über einen Steuerhebel oder dergleichen am Sitz des Fahrers steuerbar ist, so daß die Verriegelung bewegt werden kann, vom Fahrersitz aus, zwischen obigen Positionen.
Die oberen und unteren Schlitze 65 und 66 nehmen obere und untere Kopplungsbolzen 71 und 72 auf, welche sich zwischen zwei Flanschen an der Rückseite der Baggerschaufel erstrecken. Die Baggerschaufel ist mit der Kopplung 59 in der gleichen Weise verbunden, wie weiter oben bei der Kopplung 21 beschrieben.
An Stelle des Hydraulikzylinders 69 kann auch ein Pneumatik- Zylinder eingesetzt werden. Wahlweise können die Schwenkriegel 67 verschwenkt werden durch ein elektrisches Betätigungsglied, wie ein Elektromagnet oder ein Linear-Stellglied oder andere Fernsteuervorrichtungen. Auch können die Prinzipien der Fernsteuerung der Kopplung 67 angewendet werden bei der Verriegelung 34 der oben beschriebenen Kopplung 21. Die beschriebenen verschiedenen Betätigungsglieder können in beiden Richtungen oder in einer Richtung wirken, mit Vorspannung der Verriegelung in eine Position und Betätigung zur Verstellung in die andere Position gegen die Vorspannung.
Figur 15 zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnellkopplung zur Kopplung einer Grabschaufel an das Ende eines Baggerauslegers, wobei gleichartige Teile mit gleichartigen Bezugszeichen, wie bei Figur 13, versehen sind. Gemäß Figur 15 drückt eine Feder 76 die Verriegelung in ihre Eingriffsstellung (gezeigt in vollen Linien) gegen einen Anschlag 77 und ein elektrischer Linearaktuator oder Elektromagnet 75 bewegt den Schwenkriegel von der Eingriffsstellung in die - strichpunktierte - Freigabestellung 67a.
Die erfindungsgemäße Schnellkopplung ist anwendbar bei einem weiten Umfang ganz verschiedenartiger Werkzeuge und Vorrichtungen außer Baggerschaufeln (zum Beipiel für Zähne, Gabelzähne, Silage-Gabeln, für Werkzeuge zum Graben von Löchern für Pfosten, u.s.w.), wobei mit der erfindungsgemäßen Schnellkopplung diese verschiedenen Werkzeuge und Geräte mit verschiedenartigen Maschinen gekoppelt werden können, zum Beispiel mit Schwenkarm- Frontladern, mit an der Rückseite (eines Traktors oder Baggers) angebrachten Graben-Baggern, mit Gabelhebern und einarmigen teleskopischen Geräten.
Dank der Schwelle 19a vor jedem Schlitz bzw. vor dem Aufnahmelager für den Zapfen 17 genügt eine relativ kleine Kraft auf das Schwenkglied 34, 67, um die Baggerschaufel oder dergleichen fest gekoppelt zu halten.

Claims

1. Eine Schnellkopplung zur Kopplung eines Gerätes oder Werkzeuges (15) mit einer Maschine (11) , mit Befestigungssmitteln (25, 29) zum Befestigen der Kopplung an der Maschine, wobei obere Aufnahmemittel ein Paar sich nach oben öffnender Schlitze (20) aufweisen zur Aufnahme oberer Kopplungsmittel (18) an dem Gerät oder Werkzeug, untere Aufnahmemittel (19) haben ein Paar horizontal/nach vorne offener Schlitze zur Aufnahme unterer Kopplungsmittel (17) an dem Gerät oder Werkzeug, und mit Verriegelungsmitteln (34) zum Festhalten der Kopplungsmittel (17, 18) gegenüber ihren jeweiligen Aufnahmemitteln (19, 20), dadurch gekennzeichnet, daß jeder untere Schlitz ferner eine Lokalisierungsformation/Schwelle oder Anlaufschräge (19a) aufweist, mit einer ansteigenden bzw. sich verengenden Einlaufbahn zur Führung der unteren Kopplungsmittel (17) an dem Gerät in den Schlitz (19) hinein, und mit einer Schwelle, über welche die unteren Kopplungsmittel hinüber passieren auf ihrem Weg in den Schlitz und welche die Kopplungsmittel (17) in dem unteren Schlitz (19) zurückhält, und daß die Riegelmittel (34) zugeordnet sind jeweils einem oberen Schlitz (20) zum Zurückhalten der oberen Kopplungsmittel (18) in dem oberen Schlitz (20) sobald die unteren Kopplungsmittel (17) in dem unteren Schlitz durch die Lokalisierungsformation bzw. Einlaufschräge (19a) festgehalten sind.

2. Eine Kopplung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmittel einen schwenkbar angebrachten Riegel (34) aufweisen, der gehalten werden kann in einer ersten Position, die einen freien Zugang in den oberen Schlitz (20) während des Kopplungs- oder Entkopplungsvorganges eines Werkzeugs gestattet, und in einer zweiten Position, in welcher die oberen Kopplungsmittel (18) fest gefangengehalten sind in dem oberen Schlitz (20) , zur Verhinderung einer Loslösung der unteren Kopplungsmittel (17) aus dem unteren Schlitz (19).

3. Eine Kopplung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung (34) in ihren zwei Positionen gehalten wird durch einen Stift oder Zapfen, der manuell eingesteckt wird in gegeneinander ausgerichtete Löcher (37, 38/39) in dem Riegel und einem Teil der Kopplung.

4. Eine Kopplung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung (34) in ihren zwei Positionen gehalten wird durch einen federbelasteten Zahn oder Kugel (50) , welcher wirkt zwischen dem Riegel und der Kopplung.

5. Eine Kopplung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung (34) schwenkbar ist zwischen ihren zwei Positionen mittels eines durch ein Druck-Fluid betätigten Betätigungsgliedes (69).

6. Eine Kopplung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung (34) verschwenkbar ist zwischen diesen beiden Positionen mittels eines elektrisch betätigten Betätigungsgliedes (75).

7. Eine Kopplung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verriegelungsglied (34) einen Nocken, Mitnehmer, Daumen oder dergleichen aufweist.

8. Eine Kopplung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Schlitze positioniert sind der Art, daß sie zusammenarbeiten können mit engeren Arbeitsgeräten (schmalere Grabschaufel, Figur 2, 3) , wobei sich die Kopplungsmittel seitlich über die Breite des Gerätes hinaus erstrecken, und auch mit breiteren Arbeitsgeräten (breitere Baggerschaufel, Figuren 4 und 5) mit Kopplungsmitteln, die sich quer erstrecken innerhalb des Umrisses des Gerätes.

9. Ein Zwillingsarm-Frontlader (10) mit einer Kopplung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, angebracht an den Schwenkarmen (12) mittels der Verbindungsmittel (25, 29).

10. Ein Grabenbagger, dessen Baggerlöffelstiel mit einer Kopplung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche versehen ist, mit den Verbindungsmitteln (63, 64).