EP0448788B1 - Schnellwechselvorrichtung für einen Bagger - Google Patents

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EP0448788B1
EP0448788B1 EP90122462A EP90122462A EP0448788B1 EP 0448788 B1 EP0448788 B1 EP 0448788B1 EP 90122462 A EP90122462 A EP 90122462A EP 90122462 A EP90122462 A EP 90122462A EP 0448788 B1 EP0448788 B1 EP 0448788B1
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EP
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pistons
pressure
locking
housing
adapter
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English (en)
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Reinhard Stenger
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/3604—Devices to connect tools to arms, booms or the like
    • E02F3/3609—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat
    • E02F3/3627—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat with a hook and a longitudinal locking element
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F3/3609—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat
    • E02F3/3631—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat with a hook and a transversal locking element
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    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
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    • E02F3/36—Component parts
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    • E02F3/3609—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat
    • E02F3/3663—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat hydraulically-operated

Definitions

  • the invention relates to a quick-change device according to the preamble of claim 1.
  • a quick coupling for connecting an implement to a shovel loader which comprises a pair of bolts which can be brought into or out of engagement with holes in the implement.
  • the bolts are actuated via linkage and bellcrank, which are connected to a compressed air cylinder.
  • a quick-change device with coaxially arranged locking bolts is known from FR-A 2 304 726. These can be moved in a housing by means of scissor levers, which can be adjusted by a controllable hydraulic cylinder.
  • a device is known from GB-A 2 132 584, the locking bolts of which are held coaxially in a housing and which can be displaced into positions for releasing and locking via a respective hydraulic cylinder. Furthermore, from DE-U 9 001 617 a changing device with two coaxially arranged locking bolts is known, which are only hydraulically adjustable. From EP-A 273 828 a locking device with a bolt is known which has a conical head at the end and can be moved into and out of a corresponding opening by means of controllable hydraulic pressure.
  • the object of the invention is to provide a quick-change device which ensures a reliable connection between the implement and the articulated arm.
  • the main advantages achieved by the invention are that the locking bolts are in an interlocking position by an interposed single compression spring and pressurize the locking bolts or the pistons of the locking bolts accordingly only for adjustment into an unlocking position will. This ensures that the system is solely under the tension of the compression spring in the locking position and thus this position is not endangered if the pressure circuit fails.
  • the locking elements consisting of coaxially arranged pistons with locking bolts in a cylindrical housing, can be accommodated in a space-saving manner in an adapter and can be dimensioned according to the requirements with regard to the absorption of forces and moments.
  • the hydraulic control circuit is designed so that the pistons can be retracted against the tension of the compression spring.
  • the pistons could also be pressurized in the effective direction of the compression spring.
  • a unit consisting of a pair of pistons with two locking pins or two pairs of pistons with four locking pins can be used.
  • the pistons are adjusted via an actuatable multi-way valve of the control unit, which can be adjusted manually or electrically using a switch.
  • the implement to be connected to the articulated arm is hung on the adapter, for which purpose this comprises a hook which engages positively around a cam of the implement.
  • a quick-change device 1 for an implement 2, such as for a backhoe, is housed in an adapter 3, which is connected to a coupling rod 4 and an articulated arm 5.
  • the locking elements 6 are fastened in the adapter 3, these being arranged between the legs 7 and 8 of the bucket 2 for holding.
  • the locking element 6 comprises in a cylindrical housing 9 coaxially arranged pistons 10 and 11 with locking bolts 12 and 13 formed at the ends. Between the two pistons 10 and 11 a compression spring 14 is arranged, which tries to displace the pistons in the arrow directions 16.
  • Such a locking element 6 is shown in more detail in FIG. 4, with the locking bolt 12 in a retracted unlocking position R and the further locking bolt 13 in an extended locking position A for the sake of simplicity in a drawing.
  • the locking bolts 12 and 13 together always have the same position A or R.
  • the pistons 10 and 11 are connected to a hydraulic pressure circuit of a control unit 15 in such a way that the pistons can be displaced from the locking position A into the unlocking position R against the direction of the arrow 16.
  • a pressure chamber 17 into each of which a pressure line 18, 18a opens.
  • This pressure chamber 17 is delimited on the one hand by a guide sleeve 19 and on the other hand by a pressure flange 20, 20a of the respective piston.
  • the compression spring 14 is supported at the end in blind bores 21 and 22 of the pistons 10 and 11. It penetrates a central transverse wall 23 on which the pressure flanges 20, 20a of the pistons 10 and 11 are supported in the unlocking position R.
  • FIG. 8 a first possible hydraulic circuit diagram for the control of the pistons 10 and 11 in the unlocking position R is shown schematically.
  • This control unit 15 essentially comprises a line 30 guided by a pump 28 via a multi-way valve 29, from which lines 18 and 18a branch to the pressure chambers 17 of the pistons 10 and 11.
  • FIG. 9 a second possible hydraulic circuit diagram for the control of the pistons 10 and 11 in the unlocking position R and for support in the locking position A is shown schematically.
  • the control unit 15a comprises two outgoing pressure lines 30 and 30a from the multi-way valve 29a.
  • the first line 30 has lines 18 and 18a branching off to the pressure spaces 17.
  • the second line 30a has a branching line 31 which leads in a space 33 between the pistons 10 and 11 and supports a movement of the pistons into a locking position A, ie the pistons are displaced in the effective direction of the spring 14.
  • the recess in the connecting rib in the adapter 3 (Fig. 3) between the two bores 25 is designed so that it enables a pre-fixation during the coupling process as a counterpart to the stiffening profile on the bucket 2.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellwechselvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE-A 17 84 323 ist eine Schnellkupplung zum Verbinden eines Arbeitsgerätes mit einem Schaufellader bekannt, die ein Bolzenpaar umfaßt, das in bzw. außer Eingriff mit Bohrungen des Arbeitsgerätes gebracht werden kann. Die Bolzen werden über Gestänge und Umlenkhebel betätigt, welche mit einem Druckluft-Zylinder verbunden sind. Eine solche Anordnung benötigt relativ viel Raum und die aufzubringenden Kräfte zum Verstellen der Bolzen sind verhältnismäßig hoch. Aus der FR-A 2 304 726 ist eine Schnellwechselvorrichtung mit koaxial angeordneten Sperrbolzen bekannt. Diese sind mittels Scherenhebel, welche von einem ansteuerbaren Hydraulikzylinder verstellbar sind, in einem Gehäuse verschiebbar. Desweiteren ist aus der GB-A 2 132 584 eine Vorrichtung bekannt, deren Sperrbolzen koaxial in einem Gehäuse gehalten sind und die über jeweils einen Hydraulikzylinder in Positionen zum Freigeben und Verriegeln verschiebbar sind. Ferner ist aus der DE-U 9 001 617 eine Wechselvorrichtung mit zwei koaxial zueinander angeordneten Sperrbolzen bekannt, die nur hydraulisch verstellbar sind. Aus der EP-A 273 828 ist eine Arretiervorrichtung mit einem Bolzen bekannt, der endseitig einen Kegelkopf aufweist und über ansteuerbaren hydraulischen Druck in eine entsprechende Öffnung hineinbewegbar bzw. herausbewegbar ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schnellwechselvorrichtung zu schaffen, die eine zuverlässige Verbindung zwischen Arbeitsgerät und Knickarm gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
  • Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Sperrbolzen durch eine zwischengeschaltete einzige Druckfeder in einer Verriegelungsposition stehen und nur zur Verstellung in eine Entriegelungsposition die Sperrbolzen bzw. die Kolben der Sperrbolzen entsprechend mit Druck beaufschlagt werden. Hierdurch wird gewährleistet, daß das System in der Verriegelungsposition alleinig unter der Spannung der Druckfeder steht und somit bei Ausfall des Druckkreislaufes diese Position nicht gefährdet ist.
  • Die Verriegelungselemente, bestehend aus koaxial angeordneten Kolben mit Sperrbolzen in einem zylindrischen Gehäuse, sind platzsparend in einem Adapter unterzubringen und entsprechend den Anforderungen hinsichtlich der Aufnahme von Kräften und Momenten dimensionierbar. Insbesondere wird der hydraulische Steuerkreis so ausgelegt, daß ein Zurückfahren der Kolben gegen die Spannung der Druckfeder erfolgen kann. Zur Unterstützung der Federspannung könnte nach einer weiteren Ausführung eine Druckbeaufschlagung der Kolben auch in Wirkrichtung der Druckfeder erfolgen.
  • Je nach den Erfordernissen kann eine Baueinheit, bestehend aus einem Kolbenpaar mit zwei Sperrbolzen oder zwei Kolbenpaare mit vier Sperrbolzen, verwendet werden.
  • Die koaxiale Anordnung der beiden Kolben mit axialen Lagern der Druckfeder zwischen den Kolben ergibt eine kleinbauende kompakte Baueinheit, die in einfacher Weise im Adapter unterzubringen und montagefreundlich ein- und auszubauen ist.
  • Die Verstellung der Kolben erfolgt über ein betätigbares Mehrwegeventil der Steuereinheit, das manuell oder elektrisch über einen Schalter zu verstellen ist.
  • Bei einer Ausführung der Schnellwechselvorrichtung mit nur einem Verriegelungselement wird das mit dem Knickarm zu verbindende Arbeitsgerät am Adapter eingehängt, wozu dieser einen Haken umfasst, der einen Nocken des Arbeitsgerätes formschlüssig umgreift.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht eines an einem Knickarm und einer Koppelstange über Verriegelungselemente gehaltenen Tieflöffels,
    Fig. 2
    eine Ansicht, in Pfeilrichtung X der Fig. 1 gesehen,
    Fig. 3
    einen Adapter in einer Seitenansicht,
    Fig. 4
    einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1 durch ein Verriegelungselement,
    Fig. 5
    eine weitere Ausführung einer Schnellwechseleinrichtung mit einem Verriegelungselement,
    Fig. 6
    eine Seitenansicht eines Adapters bei einer Einrichtung gemäß Fig. 5,
    Fig. 7
    einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 5 durch den Adapter mit Verriegelungselement,
    Fig. 8
    einen hydraulischen Wirkschaltplan für zwei Verriegelungseinheiten, und
    Fig. 9
    einen weiteren hydraulischen Wirkschaltplan mit hydraulischer Druckunterstützung der Druckfeder.
  • Eine Schnellwechselvorrichtung 1 für ein Arbeitsgerät 2, wie z.B. für einen Tieflöffel, ist in einem Adapter 3 untergebracht, der mit einer Koppelstange 4 und einem Knickarm 5 verbunden ist. Im Adapter 3 sind die Verriegelungselemente 6 befestigt, wobei diese zwischen Schenkeln 7 und 8 des Tieflöffels 2 zum Halten angeordnet sind.
  • Das Verriegelungselement 6 umfasst in einem zylindrischen Gehäuse 9 koaxial angeordnete Kolben 10 und 11 mit endseitig ausgebildeten Sperrbolzen 12 und 13. Zwischen den beiden Kolben 10 und 11 ist eine Druckfeder 14 angeordnet, die die Kolben in die Pfeilrichtungen 16 auseinander zu verschieben sucht.
  • In Fig. 4 ist ein solches Verriegelungselement 6 näher dargestellt, wobei der Sperrbolzen 12 in einer eingefahrenen Entriegelungsposition R und der weitere Sperrbolzen 13 in einer ausgefahrenen Verriegelungsposition A der Einfachheit halber in einer Zeichnung dargestellt ist. Die Sperrbolzen 12 und 13 weisen zusammen immer eine gleiche Position A oder R auf.
  • Die Kolben 10 und 11 sind mit einem hydraulischen Druckkreis einer Steuereinheit 15 derart verbunden, daß die Kolben von der Verriegelungsposition A in die Entriegelungsposition R entgegen der Pfeilrichtung 16 verschiebbar sind. Hierzu weisen die Kolben 10 und 11 zwischen den Sperrbolzen 12 und 13 und dem Gehäuse 9 einen Druckraum 17 auf, in den jeweils eine Druckleitung 18, 18a einmündet. Dieser Druckraum 17 ist einerseits durch eine Führungshülse 19 und andererseits durch einen Druckflansch 20, 20a des jeweiligen Kolbens begrenzt.
  • Die Druckfeder 14 stützt sich endseitig in Sackbohrungen 21 und 22 der Kolben 10 und 11 ab. Sie durchdringt eine mittige Querwand 23, an welche sich die Druckflansche 20, 20a der Kolben 10 und 11 in der Entriegelungsposition R abstützen.
  • Wie in der Ausführung gemäß Fig. 1 näher dargestellt ist, sind im Adapter 3 zwei Gehäuse 9 mit Verriegelungselementen 6 angeordnet. Die Sperrbolzen 12, 13 sind in der Hülse 19 geführt und durchdringen in der Verriegelungsposition A die Bohrungen 24 und 25 in den Schenkeln 7 und 8 des Tieflöffels 2.
  • Nach einer weiteren Ausführung gemäß der Fig. 5 bis 7 ist im Adapter 3 nur ein Verriegelungselement 6 gehalten und der Adapter 3 weist einen Haken 26 auf, der einen Nocken 27 des Tieflöffels 2 untergreift.
  • In Fig. 8 ist ein erster möglicher hydraulischer Wirkschaltplan für die Steuerung der Kolben 10 und 11 in die Entriegelungsposition R schematisch dargestellt. Diese Steuereinheit 15 umfaßt im wesentlichen eine von einer Pumpe 28 über ein Mehrwegeventil 29 geführte Leitung 30, von der Leitungen 18 und 18a zu den Druckräumen 17 der Kolben 10 und 11 abzweigen.
  • In Fig. 9 ist ein zweiter möglicher hydraulischer Wirkschaltplan für die Steuerung der Kolben 10 und 11 in die Entriegelungsposition R und zur Unterstützung in der Verriegelungsposition A schematisch dargestellt. Die Steuereinheit 15a umfaßt vom Mehrwegeventil 29a zwei abgehende Druckleitungen 30 und 30a. Die erste Leitung 30 weist zu den Druckräumen 17 abzweigende Leitungen 18 und 18a auf. Die zweite Leitung 30a weist eine abzweigende Leitung 31 auf, die in einem Raum 33 zwischen den Kolben 10 und 11 führt und eine Bewegung der Kolben in eine Verriegelungsposition A unterstützt, d.h. die Kolben werden in Wirkrichtung der Feder 14 verschoben.
  • Die Aussparung in der Verbindungsrippe im Adapter 3 (Fig. 3) zwischen den beiden Bohrungen 25 ist so ausgebildet, daß sie als Gegenstück zum Versteifungsprofil am Tieflöffel 2, eine Vorfixierung beim Kupplungsvorgang ermöglicht.

Claims (7)

  1. Schnellwechselvorrichtung für einen Bagger zum Auswechseln von Arbeitsgeräten, die an einem Adapter (3) eines Knickarmes (5) über Sperrbolzen (12, 13) umfassende Verriegelungselementen (6) lösbar befestigt und schwenkbar um eine horizontale Achse am Knickarm (5) gehalten sind, wobei die durch eine Steuereinheit zu betätigenden Verriegelungselemente (6) aus zwei in einem Gehäuse (9) koaxial angeordneten und zusammenwirkenden Einzelkolben (10, 11) bestehen, die endseitig am freien Ende jeweils einen in eine hydraulisch ansteuerbaren Entriegelungsposition (R) verstellbaren Sperrbolzen (12, 13) bilden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    a) Zwischen den Sperrbolzen (12,13) ist eine axial wirkende vorgespannte Druckfeder (14) angeordnet, durch die die Sperrbolzen (12,13) in eine Verriegelungsposition (A) verstellbar und dieser gehalten sind.
    b) Die Sperrbolzen (12,13) weisen einen im Durchmesser größeren Druckflansch (20, 20a) auf, der sich an einer mittigen Querwand (23) des Gehäuses (9) abstützt.
    c) Zwischen dem Druckflansch (20, 20a) und einer das Gehäuse (9) abschließenden Führungshülse (19) wird ein Druckraum (17) gebildet, in den eine Druckleitung (18, 18a) der Steuereinheit (15; 15a) einmündet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nebeneinander angeordnete Verriegelungselemente (6) im Adapter (3) angeordnet und in diesem über Schrauben befestigt sind, wobei der Adapter (3) von Schenkeln (7, 8) eines Arbeitsgerätes (2) umgriffen ist, in denen korrespondierend zu den Sperrbolzen (12 und 13) Bohrungen (24 und 25) angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (3) mit Nocken (27) des Arbeitsgerätes (2) in Eingriff stehende Haken (26) sowie ein Verriegelungselement (6) umfasst, das benachbart eines Lagerorts einer Koppelstange (4) angeordnet ist und das in Bohrungen (24, 25) der Schenke (7, 8) des Arbeitsgerätes (2) eingreift.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (10, 11) in der Entriegelungsposition (R) an einer mittigen Querwand (23) des Gehäuses (9) abgestützt sind, die von der einzigen Druckfeder (14) durchdrungen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (15) ein betätigbares Wegeventil (29) in einer Druckleitung (30) umfasst, welche jeweils die abzweigenden Druckleitungen (18, 18a) zu den einzelnen Druckräumen (17) der koaxial angeordneten Einzelkolben (10, 11) in jedem Gehäuse (9) aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (15a) von einem betätigbaren Wegeventil (29a) abgehende erste und zweite Druckleitungen (30, 30a) aufweist, wobei die erste Druckleitung (30) abzweigende Leitungen (18, 18a) zu den Druckräumen (17) der koaxial angeordneten Kolben (10, 11) umfasst und die zweite Druckleitung (30a) eine in einen zwischen den beiden Kolben (10, 11) vorgesehenen Zwischenraum (33) einmündende Leitung (31) aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (33) zwischen den beiden Kolben (10 und 11) derart ausgeführt ist, daß die Verschiebung der Kolben (10, 11) in eine Verriegelungsposition (A) unterstützbar ist.
EP90122462A 1990-03-30 1990-11-26 Schnellwechselvorrichtung für einen Bagger Expired - Lifetime EP0448788B1 (de)

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DE4010224A DE4010224C2 (de) 1990-03-30 1990-03-30 Schnellwechselvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0448788A1 EP0448788A1 (de) 1991-10-02
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US (1) US5125788A (de)
EP (1) EP0448788B1 (de)
JP (1) JPH04222724A (de)
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