EP2698477B1

EP2698477B1 - Quick coupling, method for operating a quick coupling and quick coupling device

Info

Publication number: EP2698477B1
Application number: EP13180732.3A
Authority: EP
Inventors: Peter Lehnhoff
Original assignee: Lehnhoff Hartstahl GmbH
Current assignee: LEHNHOFF HARTSTAHL GmbH
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2033-08-16
Also published as: DE102012107567A1; EP2698477A2; EP2698477A3; DE102012107567B4; ES2827002T3

Description

Die Erfindung betrifft einen Schnellwechsler gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art, ein Verfahren zum Betreiben eines Schnellwechslers gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 6 angegebenen Art sowie eine Schnellwechselvorrichtung gemäß dem Anspruch 11.The invention relates to a quick changer according to the type specified in the preamble of claim 1, a method for operating a quick changer according to the type specified in the preamble of claim 6, and a quick-change device according to claim 11.

Schnellwechselsysteme umfassen einen Schnellwechsler zum Ankuppeln eines mit einem Adapter versehenen Werkzeugs an eine Arbeitsmaschine, an dem der Schnellwechsler anordbar ist, und sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Zum einen werden Schnellwechsler rein mechanisch mittels Federkraft, rein hydraulisch mittels doppelt wirkendem Hydraulikkolben, oder aus einer Kombination aus mechanischer Verriegelung und mechanischer Absperrung sowie mit hydraulischer Entriegelung mittels einfach wirkendem Hydraulikkolben betrieben.Quick-change systems include a quick-change system for coupling a tool provided with an adapter to a work machine, on which the quick-change system can be arranged, and are known in various designs. On the one hand, quick couplers are operated purely mechanically by means of spring force, purely hydraulically by means of a double-acting hydraulic piston, or from a combination of mechanical locking and mechanical locking and with hydraulic unlocking by means of a single-acting hydraulic piston.

Die Erfindung geht von der kombinierten Version eines Schnellwechslers aus. Dieser Schnellwechsler ist mit einer Verriegelungseinrichtung zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen Arbeitsmaschine und Werkzeug versehen. Die Verriegelungseinrichtung weist hierfür zumindest ein Verriegelungselement auf, welches durch eine Federkraft in Richtung einer Verriegelungsposition beaufschlagt ist. Zudem ist ein mit dem Verriegelungselement verbundener Hydraulikkolben vorgesehen, der in einem Hydraulikzylinder verschiebbar angeordnet ist und der den Hydraulikzylinderinnenraum in eine Öffnungskammer und eine Verriegelungskammer teilt. Die Öffnungskammer ist mit einem Hydraulikventil über eine erste Hydraulikleitung verbunden, um die Öffnungskammer und somit den Hydraulikkolben bedarfsweise mit Hydraulikdruck so zu beaufschlagen, dass der Hydraulikkolben und das mit dem Hydraulikkolben verbundene Verriegelungselement aus der Verriegelungsposition in eine Öffnungsposition gegen die Federkraft verfahren wird.The invention is based on the combined version of a quick coupler. This quick changer is provided with a locking device for establishing a mechanical connection between the machine and the tool. For this purpose, the locking device has at least one locking element which is acted upon by a spring force in the direction of a locking position. In addition, a hydraulic piston connected to the locking element is provided, which is arranged displaceably in a hydraulic cylinder and which divides the hydraulic cylinder interior into an opening chamber and a locking chamber. The opening chamber is connected to a hydraulic valve via a first hydraulic line in order to apply hydraulic pressure to the opening chamber and thus the hydraulic piston if necessary so that the hydraulic piston and the locking element connected to the hydraulic piston are moved from the locking position into an opening position against the spring force.

Problematisch bei diesen bekannten Schnellwechslern ist, dass die Haltekraft der Feder in der Verriegelungsposition begrenzt ist. Die Feder drückt das Verriegelungselement in die Verriegelungsposition. Mit zunehmendem Bewegen des Verriegelungselementes aus der Öffnungsposition in die Verriegelungsposition nimmt die Federkraft entsprechend ihrer Federkennlinie ab. Bei bestimmten Betriebsbedingungen, kann diese Federkraft nicht ausreichen, um die Verriegelungselemente in der Verriegelungsposition sicher zu halten. Zudem sind auch der Dimensionierung der Feder Grenzen gesetzt.The problem with these known quick couplers is that the holding force of the spring is limited in the locking position. The spring pushes the locking element into the Locking position. With increasing movement of the locking element from the opening position into the locking position, the spring force decreases in accordance with its spring characteristic. Under certain operating conditions, this spring force may not be sufficient to hold the locking elements securely in the locking position. There are also limits to the dimensions of the spring.

Ein gattungsgemäßer Schnellwechsler, bei dem das Verriegelungselement durch eine Federkraft in Richtung einer Verriegelungsposition beaufschlagt wird, ist aus der EP 1 057 941 A2 , AT 002 322 U2 oder EP 1 012 407 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schnellwechsler gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art, ein Verfahren gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 6 angegebenen Art sowie eine Schnellwechselvorrichtung derart weiter zu bilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition sicher gehalten wird, und dies auch bei extremen Beanspruchungen des Schnellwechslers.A generic quick changer in which the locking element is acted upon by a spring force in the direction of a locking position is from the EP 1 057 941 A2 , AT 002 322 U2 or EP 1 012 407 A1 known.
The object of the invention is therefore to develop a quick changer according to the type specified in the preamble of claim 1, a method according to the type specified in the preamble of claim 6 and a quick-change device in such a way that the locking element is safely in the locking position while avoiding the disadvantages mentioned is held, even when the quick hitch is extremely stressed.

Diese Aufgabe wird für den Schnellwechsler durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.This object is achieved for the quick changer by the characterizing features of claim 1 in conjunction with the features of the preamble.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Haltekraft in der Verriegelungsposition auf einfache Weise dadurch verbessern lässt, wenn zusätzlich auf das Verriegelungselement eine Hydraulikkraft wirkt und dadurch der Hydraulikkolben und somit auch das Verriegelungselement nicht nur durch die Federkraft, sondern auch durch eine hydraulische Kraft gehalten und in der Verriegelungsposition fixiert wird.The invention is based on the knowledge that the holding force in the locking position can be improved in a simple manner if a hydraulic force also acts on the locking element and thus the hydraulic piston and thus also the locking element not only through the spring force, but also through a hydraulic force is held and fixed in the locking position.

Nach der Erfindung sind die erste Hydraulikleitung und die zweite Hydraulikleitung über eine Verbindungsleitung kurzgeschlossen verbunden und über eine einzige hydraulische Versorgungsleitung an ein gemeinsames Hydraulikventil angeschlossen, wobei in der zweiten Hydraulikleitung ein den Rückfluss aus der Verriegelungskammer sperrendes Ventil angeordnet ist, welches durch eine mit der ersten Hydraulikleitung verbundene Steuerleitung bei einem Druckanstieg in der ersten Hydraulikleitung aufgesteuert ist. Mit einfachen Mitteln wird damit die für Schnellwechsler für die Öffnungsbewegung sowieso schon vorhandene Hydraulik genutzt, um den Schnellwechsler in der Verriegelungsposition effektiv zu sichern.According to the invention, the first hydraulic line and the second hydraulic line are short-circuited via a connecting line and connected to a common hydraulic valve via a single hydraulic supply line, with a valve blocking the return flow from the locking chamber being arranged in the second hydraulic line, which valve is connected to the first Hydraulic line connected control line is opened in the event of a pressure increase in the first hydraulic line. With simple means, the hydraulic system that is already available for quick couplers for the opening movement is used to effectively secure the quick coupler in the locking position.

Vorzugsweise ist dafür eine hydraulische Steuerung vorgesehen, welche das Hydraulikventil schaltet, damit entsprechendes Hydrauliköl in der Verriegelungskammer vorhanden ist, sobald sich das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition befindet. Zudem wird das Hydraulikventil so geschaltet, dass das Hydrauliköl entweichen kann, sobald das Verriegelungselement aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition verfahren wird. Durch einfaches Vorsehen von zumindest einem Hydraulikventil lässt sich jeweils der Hydraulikkolben und somit das Verriegelungselement entsprechend der Steuerung des Hydraulikventils sichern und wieder entsichern.A hydraulic control is preferably provided for this, which switches the hydraulic valve so that appropriate hydraulic oil is present in the locking chamber as soon as the locking element is in the locking position. In addition, the hydraulic valve is switched so that the hydraulic oil can escape as soon as the locking element is moved from the locking position into the opening position. By simply providing at least one hydraulic valve, the hydraulic piston and thus the locking element can be secured and unlocked again in accordance with the control of the hydraulic valve.

Vorzugsweise ist dabei das Hydraulikventil ein Wegeventil, insbesondere ein 4/2-Wegeventil, Durch einfaches Schalten dieses Hydraulikventils wird das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition gesichert, in dem Hydrauliköl sich in der Verriegelungskammer einstellt, wodurch der Hydraulikkolben durch eine Hydraulikkraft in der Verriegelungsposition fixiert wird. Durch weiteres Schalten des Hydraulikventils kann dann die Öffnungsbewegung gegen die Federkraft ohne weiteres erfolgen, wobei sich dann Hydraulikdruck in der Öffnungskammer einstellt und das Hydrauliköl aus der Verriegelungskammer wieder hinausgedrückt wird.The hydraulic valve is preferably a directional valve, in particular a 4/2-way valve. By simply switching this hydraulic valve, the locking element is secured in the locking position, in which the hydraulic oil is set in the locking chamber, whereby the hydraulic piston is fixed in the locking position by a hydraulic force. By further switching the hydraulic valve, the opening movement can then easily take place against the spring force, hydraulic pressure then being established in the opening chamber and the hydraulic oil being pressed out of the locking chamber again.

Um insbesondere die Geschwindigkeit des Schnellwechslers beim Verriegeln und Entriegeln zu erhöhen, ist das sperrende Ventil, nachfolgend auch als das weitere Ventil bezeichnet, möglichst nah an dem Hydraulikzylinder mit dem Hydraulikkolben angeordnet.In order to increase the speed of the quick changer when locking and unlocking, the blocking valve, hereinafter also referred to as the further valve, is arranged as close as possible to the hydraulic cylinder with the hydraulic piston.

Vorzugsweise wird das weitere Ventil durch eine entsperrbare Rückschlagarmatur gebildet. Alternativ zu der entsperrbaren Rückschlagarmatur kann das weitere Ventil durch ein Sicherheitsventil gebildet werden, insbesondere durch ein Proportionalventil mit Druckbegrenzungsfunktion, wie ein Senk-Brems-Ventil. Vor allem bei Verwendung eines Sicherheitsventils anstelle einer entsperrbaren Rückschlagarmatur, kann bei unzulässig hohen Belastungen zwischen Schnellwechsler auf der einen Seite und Adapter mit Werkzeug auf der anderen Seite das Sicherheitsventil das Hydrauliksystem kurzzeitig entlasten, um Beschädigungen der Komponenten des Schnellwechslers zu vermeiden.The further valve is preferably formed by a releasable non-return valve. As an alternative to the releasable check valve, the further valve can be formed by a safety valve, in particular by a proportional valve with a pressure-limiting function, such as a lowering / braking valve. Especially when using a safety valve instead of a releasable non-return valve, the safety valve can briefly relieve the hydraulic system in the event of impermissibly high loads between the quick coupler on the one hand and the adapter with tool on the other in order to avoid damage to the components of the quick coupler.

Die oben angegebene Aufgabe wird für das Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 6 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.The above object is achieved for the method by the characterizing features of claim 6 in conjunction with the features of the preamble.

Nach dem Verfahren zum Betreiben eines Schnellwechslers, bei dem ein Verriegelungselement mittels Federkraft in eine Verriegelungsposition verfahren wird und das Verriegelungselement mittels einer hydraulischen Kraft gegen die Federkraft aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition verfahren wird, hält mit der Erreichen der Verriegelungsposition neben der Federkraft zusätzlich auch eine hydraulische Kraft das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition effektiv gesichert. Dabei können bestehende halbhydraulische Systeme ohne weiteres einfach nachgerüstet werden.According to the method for operating a quick changer, in which a locking element is moved into a locking position by means of spring force and the locking element is moved from the locking position into the opening position by means of a hydraulic force against the spring force is moved, when the locking position is reached, in addition to the spring force, a hydraulic force also holds the locking element in the locking position. As a result, the locking element is effectively secured in the locking position with simple means. Existing semi-hydraulic systems can easily be retrofitted here.

Vorzugsweise wirkt in der Verriegelungsposition auch eine hydraulische Gegenkraft in Öffnungsrichtung auf das Verriegelungselement über den Hydraulikkolben, so dass das Verriegelungselement in seine beiden Bewegungsrichtungen gesperrt ist.In the locking position, a hydraulic counterforce also preferably acts in the opening direction on the locking element via the hydraulic piston, so that the locking element is locked in its two directions of movement.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens fliest während des Bewegens des Verriegelungselements und somit des Hydraulikkolbens aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition zumindest ein Teil des zuvor die hydraulische Kraft erzeugenden Hydrauliköls über eine mit einer Verriegelungskammer verbundene zweite Hydraulikleitung, über ein weiteres Ventil, über eine Verbindungsleitung und eine mit einer Öffnungskammer verbundene erste Hydraulikleitung zu der Öffnungskammer des Hydraulikzylinders. Hierdurch wird die Reaktionsgeschwindigkeit des Schnellwechslers auf einfache Weise erhöht.According to an advantageous development of the method, during the movement of the locking element and thus the hydraulic piston from the locking position into the opening position, at least part of the hydraulic oil that previously generated the hydraulic force flows via a second hydraulic line connected to a locking chamber, via a further valve, via a connecting line and a first hydraulic line connected to an opening chamber to the opening chamber of the hydraulic cylinder. This increases the reaction speed of the quick changer in a simple manner.

Gleiches gilt für die umgekehrte Bewegung: Dabei fliest vorzugsweise während des Bewegens aus der Öffnungsposition in die Verriegelungsposition zumindest ein Teil des zuvor die hydraulische Kraft in der Öffnungskammer erzeugenden Hydrauliköls über die mit der Öffnungskammer verbundene erste Hydraulikleitung, über die Verbindungsleitung, über das weitere Ventil und die mit der Verriegelungskammer verbundene zweite Hydraulikleitung zur der Verriegelungskammer.The same applies to the reverse movement: while moving from the opening position to the locking position, at least part of the hydraulic oil that previously generated the hydraulic force in the opening chamber flows via the first hydraulic line connected to the opening chamber, via the connecting line, via the further valve and the second hydraulic line connected to the locking chamber to the locking chamber.

Vorzugsweise wirkt in der Öffnungsposition eine hydraulische Kraft auf den Hydraulikkolben in Öffnungsrichtung und somit auf das Verriegelungselement und gegen die Federkraft, so dass das Verriegelungselement durch die hydraulische Kraft in der Öffnungsposition auch fixiert wird.In the opening position, a hydraulic force preferably acts on the hydraulic piston in the opening direction and thus on the locking element and against the spring force, so that the locking element is also fixed in the opening position by the hydraulic force.

Die oben angegebene Aufgabe wird für die Schnellwechselvorrichtung durch die Merkmale der Anspruches 11 gelöst.The above-mentioned object is achieved for the quick-change device by the features of claim 11.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages and possible applications of the present invention emerge from the following description in conjunction with the exemplary embodiments shown in the drawings.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung einer Schnellwechselvorrichtung mit einem Schnellwechsler und einem Adapter, wobei der Schnellwechsler mit einem Bagger und der Adapter mit einem Löffel verbunden ist, und
Fig. 2: eine schematische hydraulische Schaltung.

In the description, in the claims and in the drawing, the terms and assigned reference symbols used in the list of reference symbols given below are used. In the drawing means:

Fig. 1: a perspective view of a quick-change device with a quick-change device and an adapter, the quick-change device being connected to an excavator and the adapter being connected to a spoon, and
Fig. 2: a schematic hydraulic circuit.

Fig. 1 zeigt eine Schnellwechselvorrichtung 10, über die ein Werkzeug in Form eines Löffels 12 lösbar an einem Bagger 14 befestigt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist vorliegend lediglich der Ausleger des Baggers 14 dargestellt. Fig. 1 shows a quick-change device 10 by means of which a tool in the form of a spoon 12 is detachably attached to an excavator 14. For the sake of clarity, only the boom of the excavator 14 is shown here.

Die Schnellwechselvorrichtung 10 umfasst einen mit dem Ausleger verbundenen Schnellwechsler 16 und einen am Löffel 12 angeordneten Adapter 18. Über eine später näher beschriebene Verriegelungseinrichtung 32 ist eine mechanische Kopplung zwischen Schnellwechsler 16 und Adapter 18 herstellbar, so dass ein einfacher und schneller Werkzeugwechsel, beispielsweise Ablegen des dargestellten Löffels 12 und Aufnahme eines Hydraulikhammers oder dergleichen, ermöglicht ist.The quick-change device 10 comprises a quick-change device 16 connected to the boom and an adapter 18 arranged on the spoon 12. A locking device 32, which will be described in more detail later, can be used to establish a mechanical coupling between the quick-change device 16 and the adapter 18, so that a simple and quick tool change, for example the removal of the illustrated spoon 12 and receiving a hydraulic hammer or the like, is made possible.

In Fig. 2 ist schematisch die Wirkungsweise die Verriegelungseinrichtung 32 des Schnellwechslers 16 dargestellt. In dem Schnellwechsler 16 sind zwei über eine Querstrebe 20 miteinander verbundene Riegelbolzen 22 und 24 dargestellt. Die Querstrebe 20 ist über eine Hydraulikkolbenstange 26 mit einem Hydraulikkolben 28 fest verbunden. Der Hydraulikkolben 28 ist in einem Hydraulikzylinder 30 verschiebbar gelagert.In Fig. 2 the mode of operation of the locking device 32 of the quick changer 16 is shown schematically. In the quick changer 16, two locking bolts 22 and 24 connected to one another via a cross strut 20 are shown. The cross strut 20 is firmly connected to a hydraulic piston 28 via a hydraulic piston rod 26. The hydraulic piston 28 is mounted displaceably in a hydraulic cylinder 30.

Die Riegelbolzen 22, 24 sind Teil der Verriegelungseinrichtung 32 des Schnellwechslers 16. Die Riegelbolzen 22, 24 greifen in der Verriegelungsposition in entsprechende Aufnahmen des in Fig. 2 nicht dargestellten Adapters 18 ein und verriegeln den Schnellwechsler 16 mit dem Adapter 18 und somit mit dem Löffel 12.The locking bolts 22, 24 are part of the locking device 32 of the quick changer 16. In the locking position, the locking bolts 22, 24 engage in corresponding receptacles of the FIG Fig. 2 adapter 18, not shown, and lock the quick changer 16 with the adapter 18 and thus with the spoon 12.

Auf die beiden Riegelbolzen 22, 24 wirken Federn 34, 36 in Verriegelungsrichtung, welche durch den Pfeil 38 dargestellt ist. Der Pfeil 40 zeigt die Öffnungsrichtung an. Die Riegelbolzen 22, 24 werden zum Verbinden/Kuppeln mit dem Adapter 18 in Verriegelungsrichtung 38 und zum Entkuppeln in die Öffnungsrichtung 40 bewegt.Springs 34, 36 act on the two locking bolts 22, 24 in the locking direction, which is shown by arrow 38. The arrow 40 indicates the opening direction. The locking bolts 22, 24 are used for Connect / couple with the adapter 18 in the locking direction 38 and move in the opening direction 40 for uncoupling.

Der Hydraulikkolben 28 teilt den Hydraulikzylinder 30 in eine Verriegelungskammer 42 und eine Öffnungskammer 44. Die Verriegelungskammer 42 ist über eine zweite Hydraulikleitung 46 mit einer Versorgungsleitung 48 verbunden. Die Öffnungskammer 44 ist über eine erste Hydraulikleitung 50 ebenfalls mit der Versorgungsleitung 48 verbunden. In die zweite Hydraulikleitung 46 ist ein entsperrbares Rückschlagventil 52 eingebracht. Zwischen Versorgungsleitung 48 und entsperrbaren Rückschlagventil 52 verbindet eine Verbindungsleitung 54 die erste Hydraulikleitung 50 mit der zweiten Hydraulikleitung 46.The hydraulic piston 28 divides the hydraulic cylinder 30 into a locking chamber 42 and an opening chamber 44. The locking chamber 42 is connected to a supply line 48 via a second hydraulic line 46. The opening chamber 44 is also connected to the supply line 48 via a first hydraulic line 50. A releasable check valve 52 is introduced into the second hydraulic line 46. Between the supply line 48 and the releasable check valve 52, a connecting line 54 connects the first hydraulic line 50 to the second hydraulic line 46.

Die Versorgungsleitung 48 ist an ein schaltbares 4/2-Wegeventil 56 angeschlossen. Das Hydraulikventil 56 ist in üblicherweise an das Hydrauliksystem angeschlossen, wobei ein Anschluss 56a mit einer eine Hydraulikpumpe führenden Hydraulikleitung 60 und der andere Anschluss 56b mit einer zum Hydrauliktank führenden Hydraulikleitung 58 verbunden ist.The supply line 48 is connected to a switchable 4/2-way valve 56. The hydraulic valve 56 is usually connected to the hydraulic system, one connection 56a being connected to a hydraulic line 60 leading to a hydraulic pump and the other connection 56b being connected to a hydraulic line 58 leading to the hydraulic tank.

Durch diese Anordnung wird ein Schnellwechsler 16 mit integrierter Absperrfunktion geschaffen. Beim Bewegen der Riegelbolzen 22, 24 aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition wird ein Hydraulikdruck in der Öffnungskammer 44 des Hydraulikzylinders 30 durch entsprechende Schaltung des 4/2-Wegeventils 56 aufgebaut. Zudem wird das Rückschlagventil 52 entsperrt, wodurch das in der Verriegelungskammer 42 befindliche Hydrauliköl sukzessive über die zweite Hydraulikleitung 46, über das entsperrte Rückschlagventil 52, die Verbindungsleitung 54, die erste Hydraulikleitung 50 der Öffnungskammer 44 zugeführt wird. Durch die unterschiedlichen Flächenverhältnisse des Hydraulikkolbens 28 - vollflächige Hydraulikkolbenfläche auf der einen Seite, Ringfläche auf der anderen Seite - ergibt sich auf den Hydraulikkolben 28 in der Öffnungskammer 44 eine Entriegelungskraft, welche größer ist als die Hydraulikkraft in der Verriegelungskammer zuzüglich die sich durch die Federn 34, 36 ergebende Federkraft. Dabei gilt, dass der Hydraulikdruck p x Fläche A _{Stangenquerschnitt} > F _Feder sein muss. Der Schnellwechsler wird entriegelt, indem die Riegelbolzen 22, 24 in Öffnungsrichtung in die Öffnungsposition verfahren.This arrangement creates a quick coupler 16 with an integrated shut-off function. When the locking bolts 22, 24 are moved from the locking position into the opening position, hydraulic pressure is built up in the opening chamber 44 of the hydraulic cylinder 30 by a corresponding switching of the 4/2-way valve 56. In addition, the check valve 52 is unlocked, as a result of which the hydraulic oil located in the locking chamber 42 is successively fed to the opening chamber 44 via the second hydraulic line 46, via the unlocked check valve 52, the connecting line 54 and the first hydraulic line 50. Due to the different surface ratios of the hydraulic piston 28 - full hydraulic piston surface on the one hand, annular surface on the other - there is an unlocking force on the hydraulic piston 28 in the opening chamber 44, which is greater than the hydraulic force in the locking chamber plus that generated by the springs 34 , 36 resulting spring force. It applies here that the hydraulic pressure px area A _{rod cross section} must be> F _spring . The quick coupler is unlocked by moving the locking bolts 22, 24 in the opening direction into the opening position.

Beim Verriegelungsvorgang wird nach Umschalten des 4/2-Wegeventils 56 der Druck p in der Öffnungskammer 44 mit dem Tank verbunden, so dass der Druck abfällt. Die Kraft der Federn 34, 36 drückt die Riegelbolzen 22, 24 in Verriegelungsrichtung 38 und der Schellwechsler 16 verriegelt. Dabei wird das Hydrauliköl aus der Öffnungskammer 44 herausgedrückt. Das Volumen im Hydraulikzylinder 30 der Verriegelungskammer 42 vergrößert sich, wodurch eine Sogwirkung entsteht. Das Hydrauliköl, welches aus der Öffnungskammer 44 herausgedrückt wird, fließt gegen den in mobilen Hydraulikanlagen üblicherweise anliegenden Staudruck zunächst über die ersten Hydraulikleitung 50 in Richtung Tank. Durch die leichte Sogwirkung in der Verriegelungskammer 42 fließt das Hydrauliköl von der ersten Hydraulikleitung 50, durch die Verbindungsleitung 54, durch das Rückschlagventil 52, die zweite Hydraulikleitung 46 zu der Verriegelungskammer 42 des Hydraulikzylinders 30 und füllt den sich vergrößernden Raum gänzlich mit Hydrauliköl auf. Werden nun die Riegelbolzen 22, 24 in Öffnungsrichtung 40 mit einer Kraft belastet, welche die Kraft der Federn 34, 36 übersteigt, schließt das entsperrbare Rückschlagventil 52 das Hydrauliköl in der Verriegelungskammer 42 des Hydraulikzylinders 30 ein und blockiert dabei hydraulisch die Verriegelungseinrichtung 32. Damit wird eine weit größere Haltekraft der Verriegelungseinrichtung 32 des Schnellwechslers 16 erzielt, als durch die übliche reine Federbeaufschlagung durch die Federn 34, 36.During the locking process, after switching over the 4/2-way valve 56, the pressure p in the opening chamber 44 is connected to the tank, so that the pressure drops. The force of the springs 34, 36 presses the locking bolts 22, 24 in the locking direction 38 and the quick changer 16 locks. The hydraulic oil is thereby pressed out of the opening chamber 44. The volume in the hydraulic cylinder 30 of the locking chamber 42 is enlarged, creating a suction effect. The hydraulic oil, which is pressed out of the opening chamber 44, initially flows against the dynamic pressure usually present in mobile hydraulic systems via the first hydraulic line 50 in the direction of the tank. Due to the slight suction effect in the locking chamber 42, the hydraulic oil flows from the first hydraulic line 50, through the connecting line 54, through the check valve 52, the second hydraulic line 46 to the locking chamber 42 of the hydraulic cylinder 30 and completely fills the expanding space with hydraulic oil. If the locking bolts 22, 24 are now loaded in the opening direction 40 with a force that exceeds the force of the springs 34, 36, the releasable check valve 52 closes the hydraulic oil in the locking chamber 42 of the hydraulic cylinder 30 and hydraulically blocks the locking device 32 A far greater holding force of the locking device 32 of the quick changer 16 is achieved than through the usual pure spring loading by the springs 34, 36.

Die Erfindung zeichnet sich somit gegenüber dem Stand der Technik durch eine hydraulisch betriebene Schnellwechselvorrichtung 10 aus, bei dem die mechanische Verriegelungsfunktion zusätzlich hydraulisch unterstützt wird. Alle hierfür erforderlichen Komponenten sind in einen hydraulischen Blockzylinder integrierbar. Trotz der Doppelbeaufschlagung des Hydraulikzylinders 30 wird sowohl für die Bewegung in Öffnungsrichtung 40 als auch für die Bewegung in Verriegelungsrichtung 38 nur ein hydraulischer Anschluss 56c an das Hydraulikventil 56 benötigt, was die Installationskosten deutlich senkt. Der Anschluss 56c ist mit der Versorgungsleitung 48 verbunden. Der Anschluss 56d ist gesperrt.The invention is thus distinguished from the prior art by a hydraulically operated quick-change device 10 in which the mechanical locking function is additionally supported hydraulically. All the components required for this can be integrated into a hydraulic block cylinder. Despite the double loading of the hydraulic cylinder 30, only one hydraulic connection 56c to the hydraulic valve 56 is required both for the movement in the opening direction 40 and for the movement in the locking direction 38, which significantly reduces the installation costs. The connection 56c is connected to the supply line 48. The port 56d is blocked.

Anstelle des entsperrbaren Rückschlagventils 52 kann auch ein Sicherheitsventil des Hydraulikventils 56, beispielsweise ein Proportionalventil, wie ein Senk-Brems-Ventil verwendet werden. Durch dieses Ventil kann das Hydrauliksystem kurzzeitig entlastet werden, um Beschädigungen der Komponenten des Schnellwechslers 16 zu vermeiden.Instead of the releasable check valve 52, a safety valve of the hydraulic valve 56, for example a proportional valve such as a lowering / braking valve, can also be used. The hydraulic system can be briefly relieved through this valve in order to avoid damage to the components of the quick coupler 16.

Zudem ist eine Steuerung 62 vorgesehen, welche über eine Leitung 64 das Hydraulikventil 56 zum Verriegeln und Entriegeln des Schnellwechslers 16 schaltet. Über eine Steuerleitung 66 ist die erste Hydraulikleitung 50 mit dem Rückschlagventil 52 verbunden. Bei einem Druckanstieg in der ersten Hydraulikleitung 50 und damit einer Bewegung des Hydraulikkolbens 28 und somit der Riegelbolzen 22, 24 aus der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition wird das Rückschlagventil 52 aufgesteuert, also geöffnet. Hydrauliköl kann aus der Verriegelungskammer 42 über die zweite Hydraulikleitung 46 und das geöffnete Rückschlagventil 52 entweichen.In addition, a control 62 is provided which, via a line 64, switches the hydraulic valve 56 for locking and unlocking the quick changer 16. The first hydraulic line 50 is connected to the check valve 52 via a control line 66. In the event of a pressure increase in the first hydraulic line 50 and thus a movement of the hydraulic piston 28 and thus the locking bolt 22, 24 from the locking position into the opening position, the check valve 52 is opened, that is to say opened. Hydraulic oil can escape from the locking chamber 42 via the second hydraulic line 46 and the open check valve 52.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: SchnellwechselvorrichtungQuick change device
1212: Löffelspoon
1414th: BaggerExcavator
1616: SchnellwechslerQuick coupler
1818th: Adapteradapter
2020th: QuerstrebeCross brace
2222nd: Riegelbolzen - obenLatch bolt - above
2424: Riegelbolzen - untenLock bolt - below
2626th: HydraulikkolbenstangeHydraulic piston rod
2828: HydraulikkolbenHydraulic piston
3030th: HydraulikzylinderHydraulic cylinder
3232: VerriegelungseinrichtungLocking device
3434: Feder - obenFeather - up
3636: Feder - untenFeather - down
3838: VerriegelungsrichtungLocking direction
4040: ÖffnungsrichtungOpening direction
4242: VerriegelungskammerLocking chamber
4444: ÖffnungskammerOpening chamber
4646: zweite Hydraulikleitungsecond hydraulic line
4848: Versorgungsleitungsupply line
5050: erste Hydraulikleitungfirst hydraulic line
5252: entsperrbares Rückschlagventilpilot operated check valve
5454: VerbindungsleitungConnecting line
5656: 4/2-Wegeventil4/2-way valve
56a56a: Anschluss an Hydraulikleitung 60 - linksConnection to hydraulic line 60 - left
56b56b: Anschluss an Hydraulikleitung 58 - rechtsConnection to hydraulic line 58 - right
56c56c: Anschluss an Versorgungsleitung 48Connection to supply line 48
56d56d: gesperrter Anschlussblocked connection
5858: Hydraulikleitung - TankHydraulic line - tank
6060: Hydraulikleitung - HydraulikpumpeHydraulic line - hydraulic pump
6262: Steuerungcontrol
6464: SteuerleitungControl line
6666: SteuerleitungControl line

Claims

Quick coupler (16) for coupling a tool (12) provided with an adapter (18) to a working machine (14), on which the quick coupler (16) can be arranged, having a locking device (32) for producing a mechanical connection between the working machine (14) and the tool (12), the locking device (32) having at least one locking element (22, 24) on which a spring force acts in the direction of a locking position, and a hydraulic piston (28) that is connected to the locking element (22, 24) and which is displaceably arranged in a cylinder (30) and divides the cylinder interior into an opening chamber (44) and a locking chamber (42), wherein the opening chamber (44) is connected to a hydraulic valve (56) via a first hydraulic conduit (50) so as to enable hydraulic pressure to be supplied to the opening chamber (44) and thus to the hydraulic piston (28) as required for the hydraulic piston (28) and the locking element (22, 24) connected to the hydraulic piston (28) to be displaced from a locking position to an opening position thereof against the spring force, which locking chamber (42) is connected to a second hydraulic conduit (46) and can be supplied with hydraulic oil as required, characterized in that the first hydraulic conduit (50) and the second hydraulic conduit (46) are short-circuited to each other via a connecting conduit (54) and are connected to a hydraulic valve (56) via a single hydraulic supply conduit (48), and in that a valve (52) which blocks the return flow from the locking chamber (42) is arranged in the second hydraulic conduit (46) and is actuated by a control conduit (66) connected to the first hydraulic conduit (50) when there is an increase in pressure in the first hydraulic conduit (50) and thus the opening movement.
Quick coupler according to claim 1, characterized by a hydraulic controller (62) that switches the hydraulic valve (56) such that hydraulic oil will be present in the locking chamber (42) as soon as the locking element (22, 24) is in the locking position, and which switches the hydraulic valve (56) such that the hydraulic oil will escape as soon as the locking element (22, 24) is moved from a locking position to an opening position thereof.
Quick coupler according to claim 1 or 2, characterized in that the hydraulic valve (56) is constituted by a directional valve, in particular a 4/2-way directional valve.
Quick-coupler according to one of claims 1 to 3 above, characterized in that the valve (52) is constituted by an unlockable non-return valve.
Quick-coupler according to one of claims 1 to 3 above, characterized in that the valve (52) is constituted by a safety valve, in particular by a proportional valve having a pressure control limiting function, such as a lowering brake valve.
Method for operating a quick-coupler (16) of the embodiment according to one of claims 1 to 5 above, characterized in that when the locking position is reached, in addition to the spring force, a hydraulic force is also applied to the locking element (22, 24), which force acts to hold the locking element (22, 24) in its locking position.
Method according to claim 6, characterized in that in the locking position, a hydraulic counterforce acts on the locking element (22, 24) in the opening direction (40), with the result that the locking element (22, 24) is blocked in its two directions of movement (38, 40) at least by hydraulic forces acting on it.
Method according to one of claims 6 or 7 above, characterized in that in the opening position, a hydraulic force acts on the locking element (22, 24) against the force of the spring, resulting in the locking element (22, 24) being held in its opening position by the hydraulic force.
Method according to one of claims 6 to 8 above, characterized in that as the locking element (22, 24) moves from an opening position to a locking position thereof, the locking element (22, 24) - and along therewith a hydraulic piston (28) connected to the locking element (22, 24) and that is displaceably arranged in a cylinder (30) and that divides the cylinder space into an opening chamber (44) and a locking chamber (42) - is displaced and at least part of the hydraulic oil previously generating the hydraulic force in the opening chamber (44) is supplied to the locking chamber (42) via a first hydraulic conduit (50) connected to the opening chamber (44), via a connecting conduit (54), a further valve (52) and a second hydraulic conduit (46) connected to the locking chamber (42).
Method according to claim 9, characterized in that, as the locking element (22, 24) - and thus the hydraulic piston (28) - moves from a locking position to an opening position thereof, at least part of the hydraulic oil generating the hydraulic force in the locking chamber (42) is supplied to the opening chamber (44) via the second hydraulic conduit (46) connected to the locking chamber (42), via the further valve (52), the connecting conduit (54) and the first hydraulic conduit (50).
Quick-change device (10) having a quick-coupler (16) of the type specified in one of claims 1 to 5 above and an adapter (18) that is adapted to be connected to a tool (12).