EP0122547B1

EP0122547B1 - Schnellwechselvorrichtung

Info

Publication number: EP0122547B1
Application number: EP84103761A
Authority: EP
Inventors: Hans Schaeff
Original assignee: Karl Schaeff GmbH and Co Maschinenfabrik
Current assignee: Karl Schaeff GmbH and Co Maschinenfabrik
Priority date: 1983-04-07
Filing date: 1984-04-05
Publication date: 1987-03-04
Also published as: EP0122547A1; DE3312442A1; DE3312442C2; ATE25723T1; US4632595A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnellwechselvorrichtung für Arbeitswerkzeuge an einem Baggerausleger, Laderarm od. dgl. Werkzeugträger, mit einem am Werkzeugträger schwenkbar angeordneten Halterahmen, einem vom Halterahmen ausgehenden Haken, der ein Hakenmaul und eine freie Rückseite aufweist, einer am Halterahmen hinter dem Haken angeordneten Anschlagfläche sowie einer Verriegelungseinrichtung, einem am Arbeitswerkzeug befestigten Querrohr, dem das Hakenmaul als Aufnahme zugeordnet ist, und mit einem mit der Anschlagfläche des Halterahmens zusammenwirkenden Anschlagteil am Arbeitswerkzeug, zwischen dessen Enden und dem Querrohr eine Einführungsöffnung für den Haken vorgesehen ist, so daß durch Schwenkbewegungen des Halterahmens das Querrohr vom Hakenmaul umfaßt und die Anschlagfläche gegen den Anschlagteil bewegt wird.
Bei einer aus der US-A-3 934 738 bekannten Schnellwechselvorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung besteht die Gefahr, daß beim Erfassen und Aufnehmen eines Arbeitswerkzeuges in Form eines Baggerlöffels sich dessen Zahnspitzen nicht in den Boden eingraben bzw. sich nicht dort festkrallen, weil der vom Werkzeugträger ausgehende Haken von oben bzw. mit dem nach unten weisenden Hakenmaul gegen das Querrohr am Arbeitswerkzeug geführt werden muß, um dieses zu erfassen.
Aufgrund dieser Krafteinwirkung hat der Baggerlöffel das Bestreben, ausweichend um seine gebogene Rückwand zu kippen, womit die Grabzähne erst recht vom Boden abgehoben werden. Es bestehen auch Schwierigkeiten, bei schon vom Haken umfaßten Querrohr durch Schwenkbewegungen des Halterahmens über die Oberseite der Anschlagplatte am Arbeitswerkzeug hinausragende Vorsprünge mit zugeordneten komplementären Ausnehmungen am Halterahmen in Eingriff zu bringen, damit überhaupt eine Verriegelung stattfinden kann. Während des Baggerbetriebs entstehen in verriegeltem Zustand des Arbeitswerkzeuges Vorgänge, bei denen das Werkzeug nacheinander in allen möglichen Richtungen belastet wird, nämlich auch in derjenigen Richtung, in der das Hakenmaul offen ist. Das das Querrohr überfassende Hakenmaul ermöglicht zwar eine Kraftaufnahme in drei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen. Die Kräfte in der vierten Richtung, die derjenigen der Öffnung des Hakenmauls entspricht, müssen über die vorgenannten Vorsprünge am Werkzeug und die entsprechenden Aufnahmen am Halterahmen übertragen werden. Es erscheint nachteilig, wenn allein für eine vierte Beanspruchungsrichtung sowohl am Halterahmen als auch am Werkzeug zusätzliche Verriegelungselemente vorgesehen werden müssen.
Eine aus der GB-A-2 040 262 bekannte Schnellwechselvorrichtung hat insofern einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau, als zwischen dem Halterahmen und der am Werkzeugträger angeordneten Aufnahme eine größere Anzahl von Vorsprüngen und Ausnehmungen in gegenseitigen Eingriff gebracht werden müssen, bevor eine Verriegelung stattfinden kann. Zur Herstellung dieser ineinandergreifenden mehrfachen Vorsprünge und Ausnehmungen sind aufwendige maschinelle Bearbeitungen notwendig, und andererseits erfordert diese Ausgestaltung eine sorgfältige feinfühlige Handhabung bei Annäherung des Halterahmens an die Werkzeugaufnahme, damit zwischen den zahlreichen Anschlag- und Aufnahmegliedern richtige Eingriffsbezeichnungen herbeigeführt und Beschädigungen vermieden werden.
Eine durch die DE-A-3 018 831 ebenfalls zum Stand der Technik gehörende Befestigungsvorrichtung zwischen einem Werkzeugträger und einem Arbeitswerkzeug kann zur Beseitigung der vorbeschriebenen Nachteile keine Abhilfe bieten, weil auch bei dieser Vorrichtung in umständlicher Anordnung zwei Aufnahmen am Halterahmen bzw. an dem von diesem ausgehenden Haken für zwei Vorsprünge am Arbeitswerkzeug notwendig sind. Der Haken besitzt eine rückwärtige Schrägfläche, die im Verriegelungszustand locker in eine Öffnung im Arbeitswerkzeug zum Umfassen des Querrohres eingreift und dabei ohne Funktion verbleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnellwechselvorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung anzugeben, mit der das Auswechseln von Arbeitswerkzeugen sowohl hinsichtlich der Kupplungsfunktion als auch hinsichtlich der dazu erforderlichen baulichen Anordnung derart vereinfacht wird, daß weniger ineinandergreifende Bauteile bzw. Vorsprünge notwendig sind, gleichwohl aber ein nach dem ersten Erfassen des Querrohrs durch den Haken selbsttätig zentrierender Klemmeingriff erfolgt, als auch sämtliche im Betrieb am Werkzeug auftretenden Beanspruchungen über ein einziges Verriegelungselement aufgenommen werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das dem Querrohr gegenüberliegende Ende der Einführungsöffnung für den Haken aus einer Schrägfläche des Anschlagteils gebildet ist, die die Einführungsöffnung zum Öffnungseingang erweitert und daß die Rückseite des Hakens als Schrägfläche derart ausgebildet ist, daß der Haken sich mit seiner Rückseite an der Schrägfläche des Anschlagteils fluchtend abstützt und gleichzeitig mit dem Hakenmaul am Querrohr zur Anlage kommt, sobald die Anschlagfläche des Halterahmens am Anschlagteil anliegt und die Verriegelungseinrichtung betätigbar wird.
Bei dieser grundsätzlichen Ausgestaltung, bei der in vereinfachender Bauweise nur ein Haken und eine Anschlagfläche am Halterahmen sowie nur ein Querrohr und ein Anschlagteil am Arbeitswerkzeug erforderlich sind, werden äußere Kräfte bzw. Beanspruchungen in allen vier Hauptrichtungen, d. h. gleichzeitig quer zum Querrohr und parallel zum Anschlagteil sowie senkrecht zum Anschlagteil, durch den erzielten Klemmsitz des Hakens aufgenommen und übertragen, der das Querrohr umfaßt und an seiner Rückseite in der zwischen Querrohr und Schrägfläche des Anschlagteils gebildeten Öffnung formschlüssig festgehalten ist.
Folglich dient die Verriegelungseinrichtung nur noch zur endgültigen Festlegung des Werkzeuges am Halterahmen sowie zur Übertragung von Drehkräften oder Zugkräften vom Halterahmen auf das Werkzeug. Die Verriegelungseinrichtung kann folglich besonders einfach ausgebildet werden, da sie zur Erreichung der vorteilhaften Klemmsitzbeziehung zwischen Halterahmen und Arbeitswerkzeug nicht beiträgt. Der Anschlagteil am Werkzeug wirkt als einfaches und das Werkzeug versteifendes Bauteil, das gleichzeitig als Anschlag für die rückseitige Schrägfläche des Hakens, außerdem zur Bildung einer der Anschlagfläche am Halterahmen gegenüberliegenden Anlage sowie als Gegenriegel für eine Verriegelungseinrichtung ausgenutzt wird.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnellwechselvorrichtung kann der Anschlagteil als Anschlagplatte ausgeführt sein, deren eine Seite als Gegenriegelteil für eine am Halterahmen gelagerte, federnd in Schließstellung vorgespannte entriegelbare Verriegelungsklinke dient.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Halterahmen aus zwei durch Querversteifungen miteinander verbundenen Seitenteilen mit zwei gleich geformten Haken bestehen, zwischen denen an dem dem Hakenmaul abgewandten Ende die Verriegelungsklinke angeordnet ist.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Schnellwechselvorrichtung nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 4 bis 11.
Ausführungsbeispiele der Schnellwechselvorrichtung gemäß der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine Teil-Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnellwechselvorrichtung in Eingriffsstellung von Halterahmen und Werkzeugaufnahme,
Figur 2 eine Teil-Draufsicht auf das Arbeitswerkzeug gemäß einem Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 1,
Figur 3 eine ähnliche Seitenansicht wie in Fig. 1, jedoch zur Zeit des gelenkigen Eingriffes von Halterahmen und Werkzeugaufnahme vor dem Eingriff der Verriegelungsklinke und
Figur 4 wiederum in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 3 eine Relativstellung von Halterahmen und Werkzeugaufnahme nach dem Öffnen der Verriegelungsklinke.

Am Bagger- oder Laderarm 1 und an einem Bagger- oder Laderlenker 2 ist ein Halterahmen 4 durch Drehbolzen oder andere Drehlager 3a bzw. 3b befestigt. Der Halterahmen besteht aus zwei Seitenplatten 4a, 4b (Fig. 2), die durch einen oder mehrere Querverbindungen, z. B. durch ein Rohrprofil 5, miteinander verbunden sind.
Die Seitenplatten sind entsprechend Fig. 1 jeweils als Haken 6 ausgebildet, die sich um ein Querrohr 21 herumlegen können. Jeder Haken 6 besitzt an seiner Innenseite eine entsprechende halbkreisförmige Sitzfläche 16 zur Aufnahme eines am Werkzeug sitzenden Querrohres 21. An der Rückseite sind die Haken 6 mit einer Schrägfläche 7 versehen, die, wie in Fig. 3 und 4 erkennbar, über einen bestimmten Abschnitt einen geradlinigen Verlauf besitzt.
Am anderen Ende der Seitenteile 4a, 4b des Halterahmens ist auf einer Achse 8 eine Klinke 9 schwenkbar gehalten. Die Klinke besitzt einen ersten Betätigungsarm 17, an dem eine oder mehrere Federn 10 angreifen, um ihn gegen einen Anschlag 11 vorzuspannen. Die Vorspannfedern 10 können an jeweils einem von den Seitenplatten ausgehenden Ansatz abgestützt sein, und auch entsprechende Anschläge 11 können an den Seitenplatten 4a bzw. 4b befestigt sein. Die eigentliche Klinke besitzt eine Schrägfläche 12, über die sie beim Berühren einer Gegenschräge 25 am Werkzeug soweit verschwenkt werden kann, bis sie in eine Endstellung gelangt, die durch einen zweiten Anschlag 13 begrenzt ist, wobei dieser zweite Anschlag gleichzeitig als Abstützung für die Vorspannfeder 10 dient.
Das Arbeitswerkzeug, z. B. ein Baggerlöffel oder eine Ladeschaufel, ist mit einer Aufnahme 20 versehen, die zwei zu den Seitenteilen des Halterahmens 4 parallel verlaufende Seitenstege 20a, 20b aufweist. Die Seitenstege sind durch ein Querrohr 21 sowie durch eine Anschlagplatte 22 zu einer Einheit verbunden und in einem Abstand zueinander angeordnet, der ausreicht, um dazwischen den Halterahmen 4 aufzunehmen (Fig. 2). Das Querrohr ist entsprechend Fig. 1 mit seiner Mittelachse ungefähr in der Verlängerung der Mittelebene der Anschlagplatte 22 angeordnet. In den Abstand zwischen dem Querrohr 21 und der Anschlagplatte 22 hakt sich der Haken 6 des Halterahmens 4 ein. Die Anschlagplatte 22 verbindet ferner die beiden Seitenstege 20a, 20b und dient an ihrem einen Ende 23 als Anlage für die Schrägfläche 7 des Hakens 6.
Wenn der Halterahmen 4 der Werkzeugaufnahme 20 angenähert wird, kommt die Unterseite des Halterahmens, die als Anschlagfläche 15 ausgebildet ist, mit der Oberseite 14 der Anschlagplatte 22 zur Anlage. Zu diesem Zeitpunkt hat auch die Klinke 9 die mit der Schrägfläche 25 versehene andere Seite 24 der Anschlagplatte 22 überfasst. In diesem Zustand drückt die Schrägfläche 7 den Haken 6 im wesentlichen spielfrei auf das Querrohr 21.
Der Vorgang des Einkuppeln von Halterahmens und Werkzeugaufnahme ist in Fig. 3 dargestellt. Der Halterahmen 4 wird mit dem Haken 6 in das Werkzeug und dort in die Öffnung zwischen Querrohr 21 und Anschlagplatte 22 eingehakt und um das Querrohr 21 solange im Uhrzeigersinn verschwenkt, bis die Klinke 9 einrastet bzw. die Anschlagplatte 22 überfasst hat. Fig. 3 zeigt den Zeitpunkt, zu dem die Klinke 9 mit ihrer Schrägfläche 12 die Gegenschräge 25 der Anschlagplatte 22 berührt und dadurch um die Achse 8 entgegen dem Uhrzeigersinn und der Kraft der Vorspannfeder 10 verdreht wird.
Zum Entkuppeln des Schnellwechselsystems kann die Klinke 9 zwischen ihren Enden einen zweiten Betätigungsarm 18 aufweisen, der eine Öffnung zur Aufnahme eines von Hand betätigbaren Steckarmes enthält, mit dem die Klinke manuell angehoben und entriegelt wird. Der zweite Betätigungsarm 18 ist vorzugsweise um etwa 180° dem Verriegelungsarm bzw. dem Haken der Klinke gegenüber angeordnet.
Der Vorgang des Auskuppelns ist in Fig. 4 näher gezeigt. Der im Weg des ersten Betätigungsarmes 17 der Klinke 9 angeordnete Anschlag ist als hydraulischer Plungerkolben 30 ausgebildet, der unter Überwindung der Kraft der Vorspannfeder 10 gegen den Anschlag 13 gedrückt, und anschließend wird der Halterahmen 4 entsprechend der eingezeichneten Pfeilrichtung im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt.
Der Plungerkolben kann in einem an der Seitenplatte des Halterahmens 4 befestigten Hydraulikzylinder 31 so geführt sein, daß er bei Beaufschlagung des Zylinders unter Überwindung der Federkraft die Klinke in ihre Entriegelungsstellung verschwenkt. Der zum Ausfahrens des Kolbens 30 erforderliche Öldruck kann vom Maschinenführer durch Hand- oder Fußbetätigung erzeugt werden. Vorzugsweise erfolgt diese Druckerzeugung durch Betätigung eines Fuß-oder Handhebels 43 in der angedeuteten Weise durch Ölverdrängung mittels eines kleinen Verdrängerkolbens 44, so daß hierfür keine zusätzliche Motorhydraulik erforderlich ist.
Ein besonderer Gesichtspunkt der in Fig. 1 angedeuteten manuellen Entkupplung besteht darin, daß dieser Vorgang jederzeit gefahrlos durchgeführt werden kann, da das Arbeitswerkzeug über das mit ihm verbundene Querrohr 21 in den an beiden Seitenplatten des Halterahmens 4 angeordneten Haken 6 festgehalten bleibt.
Von Bedeutung für den einfachen Aufbau und die einfache Betriebsweise der erfindungsgemäßen Schnellwechselvorrichtung ist außerdem die Tatsache, daß der Haken 6 von seiner Spitze aus bis zum Anschluß an die Seitenstege 4a, 4b des Halterahmens 4 kontinuierlich breiter wird, oder, mit anderen Worten, daß bei der Sichtweise in Fig. 1 vom Mittelpunkt des Querrohres 21 aus bis zur Rückseite des Hakens 6 gezogene Strahlen zunehmend länger werden, insbesondere über den Bereich der rückwärtigen Schrägfläche 7 des Hakens 6. Wenn daher der an seiner Spitze zunächst dünne Haken durch Annäherung und Verschwenkung des Halterahmens 4 in den Zwischenraum zwischen Querrohr 21 und Anschlagplatte 22 eingefädelt wird, erfolgt mit zunehmender Schwenkung ein Selbstzentrierungsvorgang z. B. derart, daß der an der Schrägfläche 23 der Anschlagplatte 22 gleitende Haken zunehmend in Richtung auf das Querrohr 21 verschoben wird, bis er mit der Sitzfläche 16 das Querrohr im wesentlichen spielfrei erfaßt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Verriegelung zwischen Halterahmen 4 und Aufnahme 20 soweit fortgeschritten, daß unabhängige Relativbewegungen in einer zur Ebene der Anschlagplatte im wesentlichen parallelen Richtung praktisch nicht mehr möglich sind. Relative Schwenkbewegungen des Halterahmens 4 im Uhrzeigersinn entsprechend Fig. 1 bzw. der Aufnahme 20 im Gegenuhrzeigersinn sind unterbunden durch die einander gegenüberliegenden Anschlagflächen 14 der Anschlagplatte und 15 der Seitenplatten 4a, 4b. Relative Schwenkbewegungen in den entgegengesetzten Richtungen werden unterbunden durch den Hakenteil 19 der Klinke 9, der den als Gegenriegel 24 ausgebildeten Endabschnitt der Anschlagplatte 22 übergreift. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Klinke 9 während des Betriebes des Werkzeuges nur in einer einzigen Richtung belastet wird, die zudem eine Richtung darstellt, in der z. B. während des Grabbetriebes eines Baggerlöffels oder während des Ladebetriebes einer Laderschaufel kaum nennenswerte Beanspruchungen auftreten.

Claims

1. Schnellwechselvorrichtung für Arbeitswerkzeuge an einem Baggerausleger, Laderarm o. dgl. Werkzeugträger, mit einem am Werkzeugträger schwenkbar angeordneten Halterahmen (4), einem vom Halterahmen ausgehenden Haken (6), der ein Hakenmaul (16) und eine freie Rückseite aufweist, einer am Halterahmen hinter dem Haken angeordneten Anschlagfläche (15) sowie einer Verriegelungseinrichtung (9), einem am Arbeitswerkzeug befestigten Querrohr (21), dem das Hakenmaul als Aufnahme zugeordnet ist, und mit einem mit der Anschlagfläche des Halterahmens zusammenwirkenden Anschlagteil (22) am Arbeitswerkzeug, zwischen dessen Ende und dem Querrohr eine Einführungsöffnung für den Haken vorgesehen ist, so daß durch Schwenkbewegungen des Halterahmens das Querrohr vom Hakenmaul umfaßt und die Anschlagfläche (15) gegen den Anschlagteil (22) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Querrohr (21) gegenüberliegende Ende der Einführungsöffnung für den Haken (16) aus einer Schrägfläche (23) des Anschlagteils (22) gebildet ist, die die Einführungsöffnung in Richtung zum Öffnungseingang erweitert, und daß die Rückseite des Hakens (6) als Schrägfläche (7) derart ausgebildet ist, daß der Haken sich mit seiner Rückseite an der Schrägfläche (23) des Anschlagteils (22) fluchtend abstützt und gleichzeitig mit dem Hakenmaul am Querrohr zur Anlage kommt, sobald die Anschlagfläche (15) des Halterahmens am Anschlagteil (22) anliegt und die Verriegelungseinrichtung (9) betätigbar wird.

2. Schnellwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagteil als Anschlagplatte (22) ausgeführt ist, deren eine Seite als Gegenriegelteil (24) für eine am Halterahmen (4) gelagerte, federnd in Schließstellung vorgespannte entriegelbare Verriegelungsklinke (9) dient.

3. Schnellwechselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterahmen (4) aus zwei durch Versteifungen (5) miteinander verbundenen Seitenteilen (4a, b) mit zwei gleich geformten Haken (6) besteht, zwischen denen an dem dem Hakenmaul abgewandten Ende die Verriegelungsklinke (9) angeordnet ist.

4. Schnellwechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsklinke (9) auf einer zwei Seitenteile (4a, b) des Halterahmens verbindenden Achse (8) gelagert ist.

5. Schnellwechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haken (6) eine dem Querrohr (21) angepaßte halbkreisförmige Sitzfläche aufweisen und sich zwischen Hakenspitze und Hakenansatz allmählich verbreitern.

6. Schnellwechselvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Arbeitswerkzeug sitzende Aufnahme (20) zwei zu den Seitenteilen des Halterahmens (4) parallel verlaufende Seitenstege (20a, b) aufweist, die durch das Querrohr (21) sowie durch die Anschlagplatte (22) versteift sind.

7. Schnellwechselvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse des Querrohrs (21) ungefähr in der Verlängerung der Mittelebene der Anschlagplatte (22) angeordnet ist.

8. Schnellwechselvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsklinke (9) einen ersten Betätigungsarm (17) aufweist, über den sie eine am Halterahmen (4) abgestützte Feder (10) in Schließrichtung vorspannt.

9. Schnellwechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsklinke (9) in der Nähe einer Seitenwand (4a, 4b) des Halterahmens (4) einen Betätigungsarm (17) aufweist, dem eine an einem von der Seitenplatte ausgehenden Ansatz (13) abgestützte Vorspannfeder (10) sowie ein an der gleichen Seitenplatte (4a, 4b) befestigter Anschlag (11) zugeordnet ist.

10. Schnellwechselvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsklinke (9) einen zweiten Betätigungsarm (18) aufweist, der eine Öffnung (41) zur Aufnahme eines von Hand betätigbaren Steckers (40) zum manuellen Entriegeln aufweist.

11. Schnellwechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der im Weg des ersten Betätigungsarmes (17) der Verriegelungsklinke (9) angeordnete Anschlag (11) als hydraulischer Plungerkolben (30) ausgebildet und so geführt ist, daß er bei Beaufschlagung unter Überwindung der Kraft der Feder (10) die Verriegelungsklinke (9) in ihre Öffnungsstellung verschwenkt.