EP4353910A1 - Arbeitsmaschine mit kupplungsvorrichtung für fluidführende leitungen und verfahren zum herstellen eines betriebszustands einer arbeitsmaschine - Google Patents

Arbeitsmaschine mit kupplungsvorrichtung für fluidführende leitungen und verfahren zum herstellen eines betriebszustands einer arbeitsmaschine Download PDF

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EP4353910A1
EP4353910A1 EP23199601.8A EP23199601A EP4353910A1 EP 4353910 A1 EP4353910 A1 EP 4353910A1 EP 23199601 A EP23199601 A EP 23199601A EP 4353910 A1 EP4353910 A1 EP 4353910A1
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EP
European Patent Office
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coupling
pivoting
boom
work machine
coupling part
Prior art date
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Pending
Application number
EP23199601.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Abbas KARACALI
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Liebherr France SAS
Original Assignee
Liebherr France SAS
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Publication date
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    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2275—Hoses and supports therefor and protection therefor

Definitions

  • the present invention relates to a work machine according to the preamble of claim 1, a coupling device therefor and a method for establishing an operating state of such a work machine.
  • the state of the art includes a large number of work machines with attachable or interchangeable tools. Such attachments are often attached to the booms of the work machines using quick couplings. Modern quick coupling systems are not only used for the mechanical connection of the attachment and boom, but in the case of attachments with hydraulic actuators they are often also used for the automatic coupling of the hydraulic lines. Such hydraulic quick couplings, such as those used in EP 1 239 087 A1 are mainly used in hydraulic excavators, but now also in other work machines such as wheel loaders (see e.g. EN 10 2019 126 439 A1 or EN 10 2020 110 523 A1 ) for use.
  • the backhoe equipment comprises a boom section that is connected to a boom section on the machine side and has a hydraulically movable backhoe at the opposite end.
  • the backhoe equipment often has several possible working positions, with one of the boom sections comprising several bolt holders, which, depending on the choice of bolt holder, lead to a different inclination of the backhoe equipment relative to the boom section on the machine side.
  • the different working positions or boom inclinations at the separation point between the boom parts result in the problem that classic hydraulic couplings with two coupling halves firmly connected to the respective boom parts can no longer be used. For this reason, the hydraulic couplings are typically coupled and locked manually after the backhoe equipment has been locked in a certain working position.
  • the couplings on the equipment side are usually not attached to the structure or boom part, but have loose ends with hydraulic connections that are connected to corresponding hydraulic hoses on the machine-side boom after the boom parts have been mechanically locked.
  • the couplings on the machine side can be attached to the steel structure of the machine or to the machine-side boom part.
  • the hydraulic hoses on the equipment side usually have a longer hose length in order to compensate for the different positions and bend angles of the backhoe equipment without separating the hydraulic connections.
  • the object of the present invention is to enable a flexible, stable and easy-to-manufacture or detach coupling of the fluid-conducting supply lines in an attachment tool with several working positions.
  • a work machine which comprises a first boom part, a second boom part which can be detachably connected to the first boom part, a first fluid-carrying line, at least one second fluid-carrying line and a coupling device for reversibly coupling the first and second lines.
  • the at least one first line is arranged on the first boom part and the at least one second line on the second boom part.
  • the first boom part can be an articulation piece which is pivotably connected, in particular pivotably about a horizontal axis, to an upper carriage of the work machine.
  • the second boom part can be part of an attachment tool such as a backhoe tool of a demolition excavator or any other attachment tool.
  • the coupling device is in particular a quick coupling.
  • the fluid-carrying lines can be hydraulic lines.
  • the coupling device comprises a first coupling part which is fluidically connected to the at least one first line and a second coupling part which is fluidically connected to the at least one second line and connected to the second boom part.
  • the coupling device further comprises a pivoting part which is connected to the first boom part and which can be pivoted about a pivot axis.
  • the pivoting part and the coupling parts are arranged and designed in such a way that the first coupling part can be fluidically coupled to the second coupling part by pivoting the pivoting part about the pivot axis.
  • the work machine comprises a locking mechanism by means of which the first coupling part can be mechanically connected to the pivoting part for coupling and separating the coupling parts, for example by means of at least one bolt connection.
  • This allows the first coupling part to be pivoted together with the pivoting part about the pivot axis in order to bring the coupling parts together for coupling or to separate them for uncoupling. If the two coupling parts have been brought together, i.e. the first coupling part is in a state in which it is connected or coupled to the second coupling part, it can be released from the pivoting part by means of the locking mechanism, i.e. can be mechanically separated from it. The pivoting part can then be pivoted about the pivot axis independently of the first coupling part, since these two parts are no longer mechanically connected to one another.
  • the first coupling part coupled to the second coupling part no longer has a fixed mechanical connection with the first boom part.
  • the coupling is connected to the second boom part and can be moved together with it, for example to change the working position of an attachment tool that includes the second boom part, whereby the orientation of the second boom part changes relative to the first boom part.
  • the first coupling part can therefore be mechanically decoupled from the swivel part for working operation after it has been coupled to the second coupling part.
  • the at least one first fluid-carrying line which is still connected to the first coupling part, is particularly flexible and long enough that the second boom part can move relative to the first boom part, with the coupled coupling parts also moving.
  • the first coupling part is therefore connected in particular only to the machine-side first boom part or to the carrier device via the at least one first line.
  • the first coupling part is connected to the swivel part, so that the fluid-conducting coupling can be produced and separated precisely, defined and, in particular, automatically. This is the main advantage over the known solution with manually connectable fluid lines in terms of time and effort.
  • the coupling parts can have a series of identical and/or differently designed connectors that are coupled or connected to one another when the coupling parts are coupled, thereby creating fluid-conducting connections.
  • the coupling parts can form a quick coupling.
  • the second coupling part is permanently connected to the second boom part, ie that it is not detached from the latter either during operation or to separate the second boom part from the first boom part.
  • This includes both a rigid or fixed attachment of the second coupling part to the second boom part and a movable Bearing, for example a pivot bearing.
  • the second coupling part is fixed, ie immovably attached to the second boom part.
  • the second coupling part is mounted on or in a holding frame, for example spring-mounted, which in turn is rigidly connected to the second boom part.
  • the holding frame can be regarded in particular as part of the second coupling part.
  • the swivel part can be permanently connected to the first boom part, i.e. it is also not detached from the first boom part.
  • the swivel part can be swiveled about the swivel axis by means of an actuator, in particular a hydraulic cylinder.
  • an actuator in particular a hydraulic cylinder.
  • the swivel axis can be aligned horizontally, or the swivel part can be pivotally mounted on an upper side of the first boom part.
  • the first coupling part after the first coupling part has been released from the swivel part, there is no direct rigid connection between the first coupling part and the first boom part, i.e. the first coupling part is no longer directly rigidly connected to the first boom part (e.g. via the swivel part), but only via the connection between the first and second boom parts, which can be movable in particular during the change of the working position.
  • the first coupling part is connected to the at least one first line after being released from the swivel part, which in turn can be fixedly arranged on the first boom part.
  • the first coupling part can be moved relative to the first boom part (and thus relative to the swivel part) after being separated from the swivel part.
  • the fluid-conducting The connection between the two coupling parts remains intact.
  • the former can be swiveled relative to the latter about the swivel axis.
  • direct rigid connection therefore means in particular that the first coupling part is no longer firmly connected to the first boom part via the swivel part or any other element attached to the first boom part (apart from the at least one first fluid-carrying line), but is now connected to the second boom part.
  • the connection between the first and second boom parts does not represent a "direct rigid connection” in this sense. In this respect, after the first coupling part has been released from the swivel part, there is no direct rigid connection between the first coupling part and the first boom part in any direction.
  • the second boom part can be connected to the first boom part in at least two different positions and can be moved between a first working position and a second working position. These can be discrete working positions or a continuous adjustment.
  • the boom parts can be coupled to one another via bolt connections, which preferably form two parallel locking axes.
  • One of the locking axes/bolt connections can remain connected or plugged in when changing between the working positions and serve as a swivel axis, while the other bolt connection is released and other bolt receptacles are used to form this locking axis, resulting in a different orientation or inclination of the second boom part relative to the first boom part.
  • other locking mechanisms and movement sequences for connecting the boom parts and changing between different working positions are also conceivable.
  • the first coupling part After the connection between the first coupling part and the swivel part has been released, the first coupling part is connected, in particular firmly connected, to the second boom part. In contrast, there is no firm connection with the first boom part more.
  • the first coupling part can be moved together with the second boom part relative to the first boom part, so that the fluid-conducting connections established by the coupling device are not released.
  • the two coupling parts can remain securely connected to one another, in particular locked, while the second boom part is moved.
  • the locking mechanism is arranged on or in the first coupling part. This means that the same locking mechanism can be used both for locking the first coupling part to the pivoting part and for locking the two coupling parts.
  • the locking mechanism comprises at least one actuator, by means of which the first coupling part can be locked to the pivoting part in a coupling position of the pivoting part and can be unlocked by the pivoting part.
  • the actuator is preferably supplied via a flexible hydraulic line arranged on the first boom part, which can either be connected directly to the actuator or can supply it via the first coupling part (in this case, the hydraulic line is in particular one of the first fluid-conducting lines).
  • two actuators are provided in order to lock the coupling parts and the first coupling part and pivoting part to one another via two locking axes.
  • the at least one actuator for locking and unlocking the first coupling part can be operated from a driver's cab and/or via a control device arranged on the work machine or mobile. This eliminates the need for manual locking/unlocking, which simplifies and speeds up the process.
  • the first coupling part can be locked to the second coupling part by means of the locking mechanism in the coupling position of the pivoting part.
  • the two Coupling parts are firmly connected to each other so that the fluid-conducting connections cannot separate from each other.
  • the locking mechanism is designed in such a way that the locking of the coupling parts takes place simultaneously with the unlocking of the first coupling part and the pivoting part and vice versa, in particular via the same at least one actuator.
  • the two coupling parts are locked simultaneously and in particular via the same actuator or actuators on the other side (and vice versa). This halves the number of actuators required for operation.
  • the locking mechanism comprises at least one double-acting hydraulic cylinder as an actuator, which is connected or provided with bolts that can be inserted into corresponding bolt receptacles on the second coupling part or on the swivel part by actuating the hydraulic cylinder.
  • the same actuator can be used for simultaneously unlocking the first coupling part and swivel part and locking the two coupling parts.
  • At least two double-acting hydraulic cylinders are provided, in particular four, with two hydraulic cylinders each being arranged laterally and forming a common locking axis.
  • each hydraulic cylinder is connected or provided with an outer bolt for insertion into a bolt receptacle on the pivoting part and with an inner bolt for insertion into a bolt receptacle on the second coupling part.
  • the first coupling part locks with the pivoting part via the outer bolt.
  • the at least one hydraulic cylinder inwards the first coupling part locks with the second coupling part via the inner bolt.
  • bevels are provided on the bolts and/or the bolt receptacles to make it easier to insert the bolts into the bolt receptacles.
  • the bevels are designed in particular as circumferential bevels.
  • each hydraulic cylinder has an inner and an outer bolt (or is connected to them) as described above, with the bevels arranged on the bolts.
  • the bevels are preferably designed as chamfers running around the ends of the bolts.
  • the bevels or chamfers on the outer bolt and the bevels or chamfers on the inner bolt are preferably designed differently.
  • the bevels or chamfers in particular have different angles of inclination in relation to the respective bolt longitudinal axis and/or a different length along the respective bolt longitudinal axis. This makes it possible to compensate for concentricity errors due to manufacturing tolerances without overloading the cylinders, sheets, hydraulic connections and bolts.
  • the coupling device comprises a sensor device by means of which the coupling position of the swivel part can be detected.
  • the coupling device can be unlocked, e.g. from the driver's cab. To do this, the driver must know when the coupling parts or the swivel part are in the correct position so that they can be locked together and the lock can be operated. Since the coupling device is usually not visible or only insufficiently visible from the driver's cab, this information is provided via the sensor system, which includes at least one sensor for detecting the position or coupling position of the swivel part.
  • the work machine has a control unit for controlling the at least one actuator of the locking mechanism, which is connected to the sensor system or the at least one sensor and is set up to only enable the at least one actuator to be actuated when the pivoting part is in the coupling position. This prevents incorrect operation.
  • the coupling position of the swivel part is derived directly from the position of the swivel part and not from the position of an actuator.
  • the coupling position (which can also be referred to as the locking position, since in this position the two coupling parts can be locked together) is defined by a mechanical stop which, when the coupling position is reached, hits a corresponding counter-stop and thus positions the swivel part exactly in the coupling position.
  • the stop is preferably arranged on the swivel part and interacts with a counter-stop on the second coupling part or on the second boom part. Compared to a solution in which the position of an associated actuator is detected rather than the position of the part to be locked directly, the direct solution is closer to the locking function.
  • the above-described at least one sensor of the sensor system is preferably an inductive sensor which detects when the swivel part has reached the coupling position by detecting the stop or counter-stop and in particular transmits a corresponding signal to the control unit.
  • the coupling parts are designed in such a way that they move towards one another on a circular path around the pivot axis when the pivot part is pivoted into the coupling position and thereby automatically couple with one another in a fluid-conducting manner.
  • At least one of the two coupling parts, in particular the second coupling part is pivotally mounted about an axis parallel to the pivot axis of the pivot part and is also mounted so as to be movable or displaceable perpendicular to it, in particular via a spring device.
  • the coupling device preferably comprises a linear guide which, in cooperation with the movable mounting of the movable coupling part, is designed to compensate for the relative movement of the two coupling parts along a circular path when pivoting together and to guide the two coupling parts linearly, i.e. along a straight line, towards one another when coupling.
  • the linear guide on the coupling parts can have guide elements that interact during coupling, which can be designed, for example, as guide bolts and holes, which engage with one another before the connection connectors of the coupling parts are brought together and cause an exactly linear relative movement.
  • the coupling parts can be designed as quick coupling parts according to the EP 1 239 087 A1 and may also have a centering device according to the EN 10 2020 110 523 A1
  • the (first) coupling part which is not movable, ie not mounted via a spring device, is connected to the pivoting part or can be connected and detached from it.
  • Explicit reference is hereby made to both of the above-mentioned disclosures.
  • the present invention further relates to a coupling device for a work machine according to the invention.
  • the coupling device comprises the first coupling part, the second coupling part and the pivoting part.
  • the reverse process takes place in reverse order, i.e. the swivel part is swiveled into the coupling position and locked to the first coupling part. Then or (which is preferred) at the same time, the locking of the two coupling parts is released (in particular using the same locking mechanism), so that the first coupling part is now firmly connected to the swivel part and no longer firmly connected to the second coupling part. Now, if necessary, the first coupling part can be removed from the second coupling part by swiveling the swivel part back, so that, for example, the second boom part can be removed from the first boom part.
  • FIG. 1a and 1b an example of a work machine known from the prior art is shown in a side view.
  • This example is a hydraulic excavator which has an undercarriage 3 with a crawler chassis and an upper carriage 4 with a driver's cabin which is mounted on the undercarriage 3 and can rotate about a vertical axis of rotation.
  • a first boom part 1 in the form of a pivot piece which can be pivoted about a horizontal axis via one or more hydraulic cylinders is articulated to the upper carriage 4.
  • An attachment tool 5 is mounted on the end of the first boom part 1 opposite the upper carriage 4, whereby the attachment tool 5 in the example shown here is a backhoe equipment for demolition work.
  • the work machine shown is therefore used as a demolition excavator.
  • the attachment tool 5 comprises a second boom part 2 and a hydraulically movable backhoe or excavator bucket, whereby the second boom part 2 is connected to the free end of the first boom part 1 at its end opposite the backhoe.
  • the ends of the first and second boom parts 1, 2 have corresponding connecting elements, in the form of two bolt connections that form two locking axes 8, 9 (see Figure 1b ).
  • the attachment tool 5 shown here has two discrete working positions, which can be Figures 1a and 1b are shown.
  • a first locking axis 8 is formed by a bolt connection which remains inserted in every working position and serves as a pivot axis for the attachment tool 5.
  • the second locking axis 9 running parallel to it is repositioned to change the working position so that the attachment tool 5 and thus the second boom part 2 is inclined relative to the first boom part 1 about the first locking axis 8.
  • the second boom part 2 (alternatively the first boom part 1) has two bolt receptacles so that one of the two working positions can be reached by inserting the bolts into the corresponding bolt receptacle.
  • more than two working positions ie more than two bolt receptacles
  • continuous adjustment of the attachment tool 5 are also possible.
  • the tool-side hydraulic lines 7 are increased in length so that they can bridge the bend or the inclinations resulting from the different working positions of the attachment tool 5 and the hydraulic connections do not separate.
  • a hydraulic quick coupling such as that used in the EP 1 239 087 A1 known, cannot be used for this purpose, since the orientation of the second boom part 2 relative to the first boom part 1 changes depending on the working position of the attachment tool 5.
  • the Figure 2 shows another example of a state-of-the-art working machine.
  • This is the hydraulic excavator basic unit of the Figures 1a-b , whereby another attachment tool 5 in the form of a demolition device was attached.
  • This also has a second boom part 2, which, however, in the example shown here can only assume a single working position.
  • FIG. 3-7 the coupling device according to the invention for the fully automatic connection and disconnection of fluid-carrying lines at a boom separation point, for example the hydraulic supply lines for attachment tools, is shown in different views.
  • the Figures 3-6 show the coupling device 10 in different positions in perspective views.
  • the coupling device 10 can be used in the Figures 1a-b and 2 shown working machines for connecting the first and second lines 6, 7 (the corresponding features of the working machine according to the invention can be those of the Figures 1a-b and 2 and are therefore not repeated hereafter), but is not limited to this Work machines and attachments.
  • the coupling device 10 according to the invention can be used for the automatic coupling and separation of fluid-carrying lines at any separation point where different geometric configurations occur at the separation point, for example in demolition excavators, earthmoving excavators, piling and drilling excavators, drilling machines, conveyor machines, loaders, bulldozers, cranes and mining excavators, to name just a few examples.
  • the coupling device 10 comprises an energy circuit coupling in the form of a hydraulic quick coupling with two coupling halves or coupling parts 11, 12, which can be brought together and moved apart by an actuator.
  • a first coupling part 11 is connected to the machine-side first lines 6 (in the Figures 3-7 not shown), while a second coupling part 12 is connected to the tool-side second lines 7 (also not shown).
  • the first and second lines 6, 7 are connected to one another in a fluid-conducting manner.
  • the coupling device 10 further comprises a pivoting part 20, which is pivotably connected to the upper side of the first boom part 1 about a pivot axis 24 (in the embodiment shown, aligned horizontally or parallel to the pivot axis of the first boom part 1).
  • the pivoting part can be moved between a release position (cf. Fig. 3-4 ) and a clutch position (cf. Fig. 5-6 ).
  • the second coupling part 12 is firmly attached to the top of the second boom part 2.
  • the pivoting part 20 is designed in such a way that it can receive the first coupling part 11 or be detachably connected to it via a locking mechanism explained later. This state is shown in the Figures 3-4 shown.
  • the pivoting part 20 By pivoting the pivoting part 20 about the pivot axis 24 from the release position along a circular path to the second coupling part 12, the two Coupling parts 11, 12 are pivoted together or coupled.
  • the respective connectors move into each other.
  • the coupling position of the pivot part 20, in which the two coupling parts 11, 12 are pivoted together and connected to each other (but not necessarily locked), is in the Figure 5 shown.
  • the coupling parts 11, 12 can be a quick coupling according to the teaching of EP 1 239 087 A1 and in particular have a corresponding linear guide. Furthermore, the coupling parts can have a centering device according to EN 10 2020 110 523 A1 In particular, the second coupling part 12 is designed as a movable coupling part in the sense of these two teachings and is movably (but permanently) mounted on the second boom part 2 via a spring device 13 (cf. Fig.7 ).
  • the first coupling part 11 can be separated from the pivoting part 20 after the coupling parts 11, 12 have been brought together.
  • the first coupling part comprises a locking mechanism with a plurality of actuators 31, which lock the first coupling part 11 either with the pivoting part 20 or with the second coupling part 12.
  • a section parallel to the pivot axis 24 through the coupled coupling device 10 along one of the actuators 31 is shown in the Figure 7 shown, with the pivoting part 20 in its coupling position.
  • the pivoting part 20 comprises two lateral hook-shaped side parts 27, which in the coupling position have receptacles that are open downwards.
  • the first coupling part 11 is located in the coupling position between the side parts 27 and can be locked with them.
  • the side parts 27 have bolt receptacles 32 (cf. Fig.6 ; in the present embodiment there are two bolt receptacles 32 per side part 27).
  • the first coupling part 11 comprises actuators 31 in the form of double-acting hydraulic cylinders, the piston rods of which are designed as locking bolts 33, 35 on both sides.
  • the outer bolts 33 in the coupling position of the swivel part are coaxial with the bolt receptacles 32 of the side parts 27.
  • the first coupling part 11 is locked to the pivot part 20 and can be pivoted together with it. In this state, the first coupling part 11 has a direct rigid connection to the first boom part 1.
  • the bolts 33 are retracted inwards or pulled out of the bolt receptacles 32 of the side parts 27. Since the actuators 31 are designed as double-acting hydraulic cylinders, corresponding inner bolts 35, which are parallel and in particular coaxial to the outer bolts 33, retract inwards. There are corresponding bolt receptacles 34 of the second coupling part 12 (or of a holding frame rigidly connected to the second boom part 2, in which the second coupling part 12 is movably mounted via several springs 13 of a spring device in the present exemplary embodiment), into which the inner bolts 35 retract and thereby lock the two coupling parts 11, 12 together.
  • the first coupling part 11 is no longer connected to the pivoting part 20 and therefore no longer has a direct rigid connection to the first boom part 1 (except for the first lines 6, which are, however, flexible and enable movement of the first coupling part 11 relative to the first boom part 1).
  • the outer bolts 33 and the inner bolts 35 each have circumferential bevels or chamfers at their ends, which facilitate insertion into the respective bolt receptacles 32, 34 and also compensate for concentricity errors due to manufacturing tolerances.
  • the chamfers on the inner and outer bolts 33, 35 are preferably designed differently.
  • the outer bolts 33 have flatter chamfers that have a greater range (ie extension or length along the bolt's longitudinal axis).
  • the inner bolts 35 have steeper chamfers with a shorter range / length. This design makes it possible to compensate for manufacturing tolerances without overloading the cylinders 31, the sheets, hydraulic connections and bolts 33, 35.
  • actuators 31 are provided, which are arranged coaxially in pairs on the sides of the first coupling part 11 and therefore form two parallel locking axes.
  • fewer (e.g. only two) or more than four actuators 31 could be used.
  • the second boom part 2 can be moved or swiveled together with the coupled coupling parts 11, 12 without the hydraulic connections being impaired or even released. The hydraulic continuity is therefore maintained. To do this, after locking the two coupling parts 11, 12, the swivel part 20 is in particular swiveled back into the release position (see. Fig.6 ) so that no collision can occur.
  • the sequence of movements required to achieve this operating state is shown in the Figures 3-6 .
  • the first coupling part 11 is locked with the swivel part 20 and the swivel part 20 is in the release position.
  • the lines 6, 7 are not connected or coupled to each other.
  • the coupling parts 11, 12 are coupled together and thereby fluid-conducting connections of the lines 6, 7 are established.
  • the first Coupling part 11 is still locked with the swivel part 20.
  • the first coupling part 11 is separated from the swivel part 20 and locked with the second coupling part 12.
  • the now free swivel part 20 can then be swivelled back into the release position (see. Fig.5 ).
  • the reaching of the coupling position of the swivel part 20 can be detected, for example, by inductive sensors 40, which can be arranged on the second coupling part 12 or on the swivel part 20.
  • the side parts 27 of the swivel part 20 comprise mechanical stops 26, which are formed by the "bottoms" of the recesses that are open at the bottom.
  • the second coupling part 12 or a holding frame that supports it and is connected to the second boom part 2 comprises two side parts 25, the ends of which facing the swivel part 20 form mechanical counter stops 28 (see Fig.6 ), which are contacted by the stops 26 of the side parts 27 in the coupling position (cf. Fig.5 ).
  • the inductive sensors 40 detect these stops 26, 28 or the swivel part 20 or the second coupling part 12 (depending on where the sensors 40 are arranged) directly and send corresponding signals to a control unit of the working machine. This signals that the swivel part 20 is in the coupling position and therefore the unlocking/locking process can be carried out. Preferably, the process is only released in the coupling position and is otherwise blocked.
  • the coupling process including locking/unlocking can thus be carried out automatically or remotely from the driver's cab without visual contact with the coupling device 10 or manual control being required.
  • the driver knows when he can start unlocking/locking because this is detected and communicated by the sensors 40.
  • locking/unlocking does not have to be started separately by a driver, but all movements are fully automatic.
  • the swivel part and the coupling parts 11, 12 could also be arranged laterally or on the undersides of the boom parts 1, 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, welche einen ersten Auslegerteil, einen lösbar mit dem ersten Auslegerteil verbindbaren zweiten Auslegerteil, eine erste und eine zweite fluidführende Leitung sowie eine Kupplungsvorrichtung zum reversiblen Kuppeln der ersten und zweiten Leitungen umfasst. Die erste Leitung ist am ersten Auslegerteil und die zweite Leitung am zweiten Auslegerteil angeordnet. Die Kupplungsvorrichtung umfasst ein an die erste Leitung fluidleitend angeschlossenes erstes Kupplungsteil, ein an die zweite Leitung fluidleitend angeschlossenes und mit dem zweiten Auslegerteil verbundenes zweites Kupplungsteil sowie ein mit dem ersten Auslegerteil verbundenes Schwenkteil, das um eine Schwenkachse verschwenkbar ist. Durch Verschwenken des Schwenkteils um die Schwenkachse sind die beiden Kupplungsteile fluidleitend kuppelbar. Erfindungsgemäß umfasst die Arbeitsmaschine einen Verriegelungsmechanismus, mittels welchem das erste Kupplungsteil mit dem Schwenkteil zum Kuppeln und Trennen der Kupplungsteile mechanisch verbindbar und in einem mit dem zweiten Kupplungsteil gekuppelten Zustand vom Schwenkteil lösbar ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Kupplungsvorrichtung für eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine und ein Verfahren zum Herstellen eines Betriebszustands einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Kupplungsvorrichtung hierfür sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Betriebszustands einer solchen Arbeitsmaschine.
  • Der Stand der Technik kennt eine Vielzahl von Arbeitsmaschinen mit anbaubaren bzw. auswechselbaren Werkzeugen. Häufig werden solche Anbauwerkzeuge über Schnellkupplungen an Auslegern der Arbeitsmaschinen befestigt. Moderne Schnellkupplungssysteme dienen dabei nicht nur der mechanischen Verbindung von Anbauwerkzeug und Ausleger, sondern bei Anbauwerkzeugen mit hydraulischen Aktuatoren häufig auch der automatischen Kupplung der hydraulischen Leitungen. Derartige hydraulische Schnellkupplungen, wie sie beispielsweise aus der EP 1 239 087 A1 bekannt sind, kommen vor allem bei Hydraulikbaggern, aber mittlerweile auch bei anderen Arbeitsmaschinen wie beispielsweise Radladern (siehe z.B. DE 10 2019 126 439 A1 oder DE 10 2020 110 523 A1 ) zum Einsatz.
  • Kennzeichen solcher hydraulischer Schnellkupplungssysteme sind zwei Kupplungsteile, die beim Verbinden von Anbauwerkzeug und Ausleger zusammengeführt werden und während des Betriebs mechanisch und fluidleitend miteinander verbunden bleiben. Da sich die relative Position der Befestigungsstellen für die Kupplungsteile am Anbauwerkzeug und am Ausleger typischerweise nicht ändert, ist die hydraulische Kontinuität der Kupplung gewährleistet.
  • Allerdings existiert eine Reihe von Arbeitswerkzeugen, die mehrere diskrete Positionen bzw. Arbeitsstellungen einnehmen können. Ein Beispiel hierfür findet sich bei Abbruchbaggern, welche üblicherweise über eine Abbruchausrüstung und eine Tieflöffel-Ausrüstung verfügen, die über mechanische Schnellwechsler an einem Auslegerteil bzw. Anlenkstück des Grundgeräts (üblicherweise ein Trägergerät eines Hydraulikbaggers mit einem drehbaren Oberwagen) montierbar sind. Die Tieflöffel-Ausrüstung umfasst dabei einen Auslegerteil, welcher mit einem maschinenseitigen Auslegerteil verbunden wird und am gegenüberliegenden Ende einen hydraulisch bewegbaren Tieflöffel aufweist. Häufig weist die Tieflöffel-Ausrüstung mehrere mögliche Arbeitsstellungen auf, wobei eines der Auslegerteile mehrere Bolzenaufnahmen umfasst, die je nach Wahl der Bolzenaufnahme zu einer unterschiedlichen Neigung der Tieflöffel-Ausrüstung relativ zum maschinenseitigen Auslegerteil führt.
  • Durch die verschiedenen Arbeitsstellungen bzw. Auslegerneigungen an der Trennstelle zwischen den Auslegerteilen ergibt sich die Problematik, dass klassische Hydraulikkupplungen mit zwei fest mit den jeweiligen Auslegerteilen verbundenen Kupplungshälften nicht mehr verwendet werden können. Aus diesem Grund werden die Hydraulikkupplungen typischerweise manuell gekuppelt und verriegelt, nachdem die Tieflöffel-Ausrüstung in einer bestimmten Arbeitsstellung verriegelt wurde. Die Kupplungen an der Ausrüstungsseite sind dabei üblicherweise nicht an der Struktur bzw. am Auslegerteil befestigt, sondern weisen lose Enden mit Hydraulikanschlüssen auf, die nach der mechanischen Verriegelung der Auslegerteile mit entsprechenden Hydraulikschläuchen am maschinenseitigen Ausleger verbunden werden. Die Kupplungen auf der Maschinenseite können am Stahlbau der Maschine bzw. am maschinenseitigen Auslegerteil befestigt sein. Um eine kontinuierliche hydraulische Verbindung bei unterschiedlichen Arbeitsstellungen zu ermöglichen, verfügen die ausrüstungsseitigen Hydraulikschläuche meist über eine größere Schlauchlänge, um die unterschiedlichen Stellungen und Knickwinkel der Tieflöffel-Ausrüstung zu kompensieren, ohne die Hydraulikverbindungen zu trennen.
  • Andere Lösungen, wie beispielsweise das in der EP 3 434 828 A1 gezeigte System, setzen auf eine schwenkbare Befestigung eines der Hydraulikkupplungsteile seitlich am Ausleger, sodass die mechanisch und hydraulisch miteinander gekoppelten Kupplungsteile eine Änderung der Arbeitsstellung mitmachen können.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Anbauwerkzeug mit mehreren Arbeitsstellungen eine flexible, stabile und einfach herzustellende bzw. zu lösende Kupplung der fluidleitenden Versorgungsleitungen zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Kupplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Demnach wird einerseits eine Arbeitsmaschine vorgeschlagen, welche einen ersten Auslegerteil, einen lösbar mit dem ersten Auslegerteil verbindbaren zweiten Auslegerteil, eine erste fluidführende Leitung, mindestens eine zweite fluidführende Leitung und eine Kupplungsvorrichtung zum reversiblen Kuppeln der ersten und zweiten Leitungen umfasst. Die mindestens eine erste Leitung ist am ersten Auslegerteil und die mindestens eine zweite Leitung am zweiten Auslegerteil angeordnet. Bei dem ersten Auslegerteil kann es sich um ein Anlenkstück handeln, welches schwenkbar, insbesondere um eine horizontale Achse schwenkbar, an einem Oberwagen der Arbeitsmaschine angelenkt ist. Der zweite Auslegerteil kann Bestandteil eines Anbauwerkzeugs wie beispielsweise eines Tieflöffel-Werkzeugs eines Abbruchbaggers oder eines beliebigen anderen Anbauwerkzeugs sein. Bei der Kupplungsvorrichtung handelt es sich insbesondere um eine Schnellkupplung. Bei den fluidführenden Leitungen kann es sich um Hydraulikleitungen handeln.
  • Die Kupplungsvorrichtung umfasst ein an die mindestens eine erste Leitung fluidleitend angeschlossenes erstes Kupplungsteil und ein an die mindestens eine zweite Leitung fluidleitend angeschlossenes und mit dem zweiten Auslegerteil verbundenes zweites Kupplungsteil. Die Kupplungsvorrichtung umfasst ferner ein mit dem ersten Auslegerteil verbundenes Schwenkteil, welches um eine Schwenkachse verschwenkbar ist. Das Schwenkteil und die Kupplungsteile sind derart angeordnet und ausgebildet, dass das erste Kupplungsteil durch Verschwenken des Schwenkteils um die Schwenkachse mit dem zweiten Kupplungsteil fluidleitend kuppelbar ist.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Arbeitsmaschine einen Verriegelungsmechanismus, mittels welchem das erste Kupplungsteil mit dem Schwenkteil zum Kuppeln und Trennen der Kupplungsteile mechanisch verbindbar ist, beispielsweise durch mindestens eine Bolzenverbindung. Dadurch lässt sich das erste Kupplungsteil zusammen mit dem Schwenkteil um die Schwenkachse verschwenken, um die Kupplungsteile zum Kuppeln zusammenzuführen oder zum Entkuppeln zu trennen. Wurden die beiden Kupplungsteile zusammengeführt, befindet sich das erste Kupplungsteil also in einem Zustand, in dem es mit dem zweiten Kupplungsteil verbunden bzw. gekuppelt ist, ist es mittels des Verriegelungsmechanismus vom Schwenkteil lösbar, d.h. von diesem mechanisch trennbar. Anschließend kann das Schwenkteil unabhängig vom ersten Kupplungsteil um die Schwenkachse verschwenkt werden, da diese beiden Teile mechanisch nicht mehr miteinander verbunden sind.
  • Durch die Trennung der Verbindung von erstem Kupplungsteil und Schwenkteil besitzt das mit dem zweiten Kupplungsteil gekuppelte erste Kupplungsteil insbesondere keine feste mechanische Verbindung mehr mit dem ersten Auslegerteil. Die Kupplung ist dagegen mit dem zweiten Auslegerteil verbunden und kann zusammen mit diesem bewegt werden, beispielsweise um eine Arbeitsstellung eines das zweite Auslegerteil umfassenden Anbauwerkzeugs zu verändern, wobei sich die Ausrichtung des zweiten Auslegerteils relativ zum ersten Auslegerteil verändert. Dies ist bei klassischen Schnellkupplungssystemen, bei dem jedes Kupplungsteil permanent bzw. fest (wenn auch ggf. beweglich bzw. schwenkbar) mit seinem Auslegerteil verbunden ist, nicht möglich, da sich bei einer Änderung der relativen Ausrichtung der Auslegerteile auch die Ausrichtung der Kupplungsteile zueinander verändern würde.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann deshalb für den Arbeitsbetrieb das erste Kupplungsteil nach erfolgter Kupplung mit dem zweiten Kupplungsteil mechanisch vom Schwenkteil entkoppelt werden. Die mindestens eine erste fluidführende Leitung, die mit dem ersten Kupplungsteil weiterhin verbunden ist, ist insbesondere flexibel und lang genug ausgeführt, dass eine Bewegung des zweiten Auslegerteils relativ zum ersten Auslegerteil erfolgen kann, bei welcher die gekuppelten Kupplungsteile mitbewegt werden. Das erste Kupplungsteil ist im Arbeitsbetrieb daher insbesondere lediglich über die mindestens eine erste Leitung mit dem maschinenseitigen ersten Auslegerteil bzw. mit dem Trägergerät verbunden.
  • Während des Kuppelns und Entkuppelns der beiden Kupplungsteile ist das erste Kupplungsteil dagegen mit dem Schwenkteil verbunden, sodass eine präzise, definierte und insbesondere automatische Herstellung und Trennung der fluidleitenden Kupplung erfolgen kann. Hierin besteht der wesentliche Vorteil gegenüber der bekannten Lösung mit manuell verbindbaren Fluidleitungen im Hinblick auf Zeit und Aufwand.
  • Die Kupplungsteile können eine Reihe von identischen und/oder unterschiedlich ausgebildeten Anschlusskonnektoren aufweisen, die beim Kuppeln der Kupplungsteile miteinander gekuppelt bzw. verbunden werden und dadurch fluidleitende Verbindungen herstellen. Die Kupplungsteile können eine Schnellkupplung bilden.
  • In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Kupplungsteil permanent mit dem zweiten Auslegerteil verbunden ist, d.h. dass es von diesem weder während des Arbeitsbetriebs noch zum Trennen des zweiten Auslegerteils vom ersten Auslegerteil gelöst wird. Dies umfasst sowohl eine starre bzw. feste Befestigung des zweiten Kupplungsteils am zweiten Auslegerteil als auch eine bewegliche Lagerung, beispielsweise eine Schwenklagerung. Bevorzugt ist das zweite Kupplungsteil jedoch fest, d.h. unbeweglich am zweiten Auslegerteil befestigt. Dies schließt mit ein, dass das zweite Kupplungsteil an bzw. in einem Haltegestell gelagert ist, beispielsweise gefedert gelagert ist, welches wiederum starr mit dem zweiten Auslegerteil verbunden ist. In diesem Fall kann das Haltegestell insbesondere als Teil des zweiten Kupplungsteils angesehen werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Schwenkteil permanent mit dem ersten Auslegerteil verbunden sein, d.h. es wird ebenfalls nicht vom ersten Auslegerteil gelöst.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schwenkteil mittels eines Aktuators, insbesondere eines Hydraulikzylinders, um die Schwenkachse verschwenkbar ist. Dadurch kann eine vollautomatische Kupplung (und Trennung) der ersten und zweiten fluidführenden Leitungen erreicht werden, welche beispielsweise von einer Fahrerkabine der Arbeitsmaschine aus gesteuert werden kann. Ein manuelles Verbinden oder Trennen der Kupplungen bzw. fluidführenden Leitungen ist nicht erforderlich, was den Vorgang beschleunigt und vereinfacht. Die Schwenkachse kann horizontal ausgerichtet, bzw. das Schwenkteil an einer Oberseite des ersten Auslegerteils schwenkbar gelagert sein.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass nach dem Lösen des ersten Kupplungsteils vom Schwenkteil keine direkte starre Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil und dem ersten Auslegerteil besteht, d.h. das erste Kupplungsteil ist nicht mehr direkt mit dem ersten Auslegerteil (z.B. über das Schwenkteil) starr verbunden, sondern nur noch über die Verbindung zwischen erstem und zweitem Auslegerteil, welche insbesondere während des Wechsels der Arbeitsstellung beweglich sein kann. Dies schließt den Fall ein, dass das erste Kupplungsteil nach dem Lösen vom Schwenkteil mit der mindestens einen ersten Leitung verbunden ist, welche wiederum fest am ersten Auslegerteil angeordnet sein kann. Da die mindestens eine erste Leitung insbesondere flexibel ausgeführt ist, lässt sich nach dem Trennen vom Schwenkteil das erste Kupplungsteil relativ zum ersten Auslegerteil (und somit relativ zum Schwenkteil) bewegen. Dabei bleibt die fluidleitende Verbindung der beiden Kupplungsteile weiterhin bestehen. Insbesondere kann nach dem Lösen der mechanischen Verbindung zwischen Schwenkteil und erstem Kupplungsteil ersteres relativ zu letzterem um die Schwenkachse verschwenkt werden.
  • Mit dem Begriff "direkte starre Verbindung" ist also insbesondere gemeint, dass das erste Kupplungsteil nicht mehr über das Schwenkteil und auch nicht über ein anderes am ersten Auslegerteil befestigtes Element (abgesehen von der mindestens einen ersten fluidführenden Leitung) mit dem ersten Auslegerteil fest verbunden ist, sondern nun mit dem zweiten Auslegerteil verbunden ist. Die Verbindung zwischen erstem und zweitem Auslegerteil stellt in diesem Sinne keine "direkte starre Verbindung" dar. Insofern besteht nach dem Lösen des ersten Kupplungsteils vom Schwenkteil in keiner Richtung eine direkte starre Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil und dem ersten Auslegerteil.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zweite Auslegerteil in mindestens zwei unterschiedlichen Stellungen mit dem ersten Auslegerteil verbindbar und zwischen einer ersten Arbeitsstellung und einer zweiten Arbeitsstellung bewegbar ist. Dabei kann es sich um diskrete Arbeitsstellungen handeln oder um eine kontinuierliche Verstellung. Insbesondere können die Auslegerteile über Bolzenverbindungen miteinander koppelbar sein, wobei diese vorzugsweise zwei parallele Verriegelungsachsen bilden. Eine der Verriegelungsachsen / Bolzenverbindungen kann beim Wechsel zwischen den Arbeitsstellungen verbunden bzw. gesteckt bleiben und als Schwenkachse dienen, während die andere Bolzenverbindung gelöst und andere Bolzenaufnahmen zur Bildung dieser Verriegelungsachse verwendet werden, wodurch sich eine andere Ausrichtung bzw. Neigung des zweiten Auslegerteils relativ zum ersten Auslegerteil ergibt. Selbstverständlich sind aber auch andere Verriegelungsmechanismen und Bewegungsabläufe für die Verbindung der Auslegerteile und den Wechsel zwischen unterschiedlichen Arbeitsstellungen denkbar.
  • Nach dem Lösen der Verbindung des ersten Kupplungsteils mit dem Schwenkteil ist das erste Kupplungsteil mit dem zweiten Auslegerteil verbunden, insbesondere fest verbunden. Dagegen besteht keine feste Verbindung mit dem ersten Auslegerteil mehr. Bei einem Wechsel der Arbeitsstellung ist somit das erste Kupplungsteil zusammen mit dem zweiten Auslegerteil relativ zum ersten Auslegerteil bewegbar, sodass die durch die Kupplungsvorrichtung hergestellten fluidleitenden Verbindungen nicht gelöst werden. Die beiden Kupplungsteile können sicher miteinander verbunden, insbesondere verriegelt bleiben, während der zweite Auslegerteil bewegt wird.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Verriegelungsmechanismus am bzw. im ersten Kupplungsteil angeordnet ist. Dadurch kann derselbe Verriegelungsmechanismus sowohl für die Verriegelung des ersten Kupplungsteils mit dem Schwenkteil als auch für die Verriegelung der beiden Kupplungsteile verwendet werden.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Verriegelungsmechanismus mindestens einen Aktuator umfasst, mittels welchem das erste Kupplungsteil in einer Kupplungsstellung des Schwenkteils mit dem Schwenkteil verriegelbar und von diesem entriegelbar ist. Vorzugsweise wird der Aktuator über eine am ersten Auslegerteil angeordnete, flexible Hydraulikleitung versorgt, welche entweder direkt am Aktuator angebunden sein kann oder diesen über das erste Kupplungsteil versorgen kann (in diesem Fall handelt es sich bei der Hydraulikleitung insbesondere um eine der ersten fluidleitenden Leitungen). Vorzugsweise sind zwei Aktuatoren vorgesehen, um die Kupplungsteile sowie erstes Kupplungsteil und Schwenkteil jeweils über zwei Verriegelungsachsen miteinander zu verriegeln.
  • Vorzugsweise ist der mindestens eine Aktuator zum Verriegeln und Entriegeln des ersten Kupplungsteils von einer Fahrerkabine aus und/oder über ein an der Arbeitsmaschine angeordnetes oder mobiles Steuergerät betätigbar. Dadurch kann auf ein manuelles Verriegeln / Entriegeln verzichtet werden, das den Vorgang vereinfacht und beschleunigt.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Kupplungsteil in der Kupplungsstellung des Schwenkteils mittels des Verriegelungsmechanismus mit dem zweiten Kupplungsteil verriegelbar ist. Dadurch sind die beiden Kupplungsteile fest miteinander verbunden, sodass sich die fluidleitenden Verbindungen nicht voneinander trennen können.
  • Vorzugsweise ist der Verriegelungsmechanismus derart ausgebildet, dass das Verriegeln der Kupplungsteile gleichzeitig mit dem Entriegeln von erstem Kupplungsteil und Schwenkteil erfolgt und umgekehrt, insbesondere über denselben mindestens einen Aktuator. Während also das erste Kupplungsteil vom Schwenkteil gelöst bzw. entriegelt wird, erfolgt gleichzeitig und insbesondere über denselben Aktuator bzw. dieselben Aktuatoren auf der anderen Seite eine Verriegelung der beiden Kupplungsteile (und umgekehrt). Dadurch wird die Anzahl der für den Betrieb erforderlichen Aktuatoren halbiert.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Verriegelungsmechanismus als Aktuator mindestens einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder umfasst, der mit Bolzen verbunden oder versehen ist, die durch Betätigung des Hydraulikzylinders in entsprechende Bolzenaufnahmen am zweiten Kupplungsteil oder am Schwenkteil einfahrbar sind. Dadurch kann derselbe Aktuator für das gleichzeitige Entriegeln von erstem Kupplungsteil und Schwenkteil und Verriegeln der beiden Kupplungsteile verwendet werden. Während beispielsweise ein am bzw. im ersten Kupplungsteil verschiebbar und hydraulisch betätigbarer erster Bolzen aus einer Bolzenaufnahme am Schwenkteil gezogen wird (Entriegelung), fährt auf der gegenüberliegenden Seite ein zweiter Bolzen in eine entsprechende Bolzenaufnahme im bzw. am zweiten Kupplungsteil (Verriegelung). Der umgekehrte Vorgang (Verriegelung Schwenkteil und erstes Kupplungsteil, Entriegelung Kupplungsteile) erfolgt in analoger Weise umgekehrt. Dadurch, dass der Aktuator als doppeltwirkender Zylinder ausgebildet ist, dessen Kolbenstangen mit den Bolzen verbunden oder als Bolzen ausgebildet sind, müssen nicht mehrere Aktuatoren für die unterschiedlichen Verriegelungs- und Entriegelungsvorgänge verwendet werden.
  • Vorzugsweise sind mindestens zwei doppeltwirkende Hydraulikzylinder vorgesehen, insbesondere vier, wobei jeweils zwei Hydraulikzylinder seitlich angeordnet sind und eine gemeinsame Verriegelungsachse bilden.
  • Vorzugsweise ist jeder Hydraulikzylinder mit einem äußeren Bolzen zum Einbringen in eine Bolzenaufnahme am Schwenkteil und mit einem inneren Bolzen zum Einbringen in eine Bolzenaufnahme am zweiten Kupplungsteil verbunden oder versehen. Durch Ausfahren des mindestens einen Hydraulikzylinders nach außen verriegelt das erste Kupplungsteil über den äußeren Bolzen mit dem Schwenkteil. Durch Ausfahren des mindestens einen Hydraulikzylinders nach innen verriegelt das erste Kupplungsteil über den inneren Bolzen mit dem zweiten Kupplungsteil.
  • Während der Verriegelungs- / Entriegelungsphase kann es aufgrund von Fertigungstoleranzen zu einem Versatz zwischen den Bolzen und den zugehörigen Bolzenaufnahmen bzw. Verriegelungsbohrungen kommen. In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass an den Bolzen und/oder an den Bolzenaufnahmen Abschrägungen zur Erleichterung des Einfahrens der Bolzen in die Bolzenaufnahmen vorgesehen sind. Die Abschrägungen sind insbesondere als umlaufende Fasen ausgebildet.
  • Vorzugsweise weist jeder Hydraulikzylinder wie zuvor beschrieben einen inneren und einen äußeren Bolzen auf (oder ist mit diesen verbunden), wobei die Abschrägungen an den Bolzen angeordnet sind. Die Abschrägungen sind vorzugsweise als an den Bolzenenden umlaufende Fasen ausgebildet. Bevorzugt sind dabei die Abschrägungen bzw. Fase am äußeren Bolzen und die Abschrägungen bzw. Fase am inneren Bolzen unterschiedlich ausgebildet. Die Abschrägungen bzw. Fasen weisen insbesondere unterschiedliche Neigungswinkel in Bezug auf die jeweilige Bolzenlängsachse und/oder eine unterschiedliche Länge entlang der jeweiligen Bolzenlängsachse auf. Dadurch können Konzentritätsfehler aufgrund von Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, ohne dabei die Zylinder, Bleche, Hydraulikverbindungen und Bolzen zu überlasten.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kupplungsvorrichtung eine Sensoreinrichtung umfasst, mittels welcher die Kupplungsstellung des Schwenkteils detektierbar ist. Dadurch ist eine vollautomatische Verriegelung / Entriegelung der Kupplungsvorrichtung möglich, z.B. von der Fahrerkabine aus. Hierzu muss der Fahrer wissen, wann sich die Kupplungsteile bzw. das Schwenkteil in der richtigen Position befinden, sodass sie miteinander verriegelt werden können und die Verriegelung betätigt werden kann. Da die Kupplungsvorrichtung in der Regel von der Fahrerkabine aus nicht oder nur unzureichend sichtbar ist, wird diese Information über das Sensorsystem geliefert, welches mindestens einen Sensor zur Erkennung der Position bzw. der Kupplungsstellung des Schwenkteils umfasst.
  • Vorzugsweise weist die Arbeitsmaschine eine Steuereinheit zur Steuerung des mindestens einen Aktuators des Verriegelungsmechanismus auf, welche mit dem Sensorsystem bzw. dem mindestens einen Sensor verbunden und eingerichtet ist, eine Betätigung des mindestens einen Aktuators nur zu ermöglichen, wenn sich das Schwenkteil in der Kupplungsstellung befindet. Dadurch ist eine Fehlbedienung ausgeschlossen.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kupplungsstellung des Schwenkteils direkt aus der Position des Schwenkteils und nicht etwa aus der Position eines Aktuators abgeleitet wird. Die Kupplungsstellung (welche auch als Verriegelungsstellung bezeichnet werden kann, da in dieser Position die beiden Kupplungsteile miteinander verriegelt werden können) ist hierbei durch einen mechanischen Anschlag definiert, der bei Erreichen der Kupplungsstellung an einem entsprechenden Gegenanschlag anstößt und damit das Schwenkteil genau in der Kupplungsstellung positioniert. Der Anschlag ist vorzugsweise am Schwenkteil angeordnet und wirkt mit einem Gegenanschlag am zweiten Kupplungsteil oder am zweiten Auslegerteil zusammen. Im Vergleich zu einer Lösung, bei der nicht die Position des zu verriegelnden Teils direkt, sondern eine Position eines zugehörigen Aktuators erkannt wird, befindet sich die direkte Lösung näher an der Verriegelungsfunktion.
  • Der zuvor beschriebene mindestens eine Sensor des Sensorsystems ist vorzugsweise ein induktiver Sensor, der das Erreichen der Kupplungsstellung des Schwenkteils über die Erfassung des Anschlags oder Gegenanschlags erkennt und insbesondere ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit weitergibt.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kupplungsteile derart ausgebildet sind, dass sie sich durch das Verschwenken des Schwenkteils in die Kupplungsstellung auf einer Kreisbahn um die Schwenkachse aufeinander zubewegen und dadurch miteinander automatisch fluidleitend kuppeln. Zumindest eines der beiden Kupplungsteile, insbesondere das zweite Kupplungsteil, ist dabei um eine zur Schwenkachse des Schwenkteils parallele Achse schwenkbar gelagert und ferner senkrecht dazu bewegbar bzw. verschiebbar gelagert, insbesondere über eine Federeinrichtung. Vorzugsweise umfasst die Kupplungsvorrichtung eine Linearführung, die dazu ausgebildet ist, im Zusammenwirken mit der beweglichen Lagerung des beweglichen Kupplungsteils die entlang einer Kreisbahn erfolgende Relativbewegung der beiden Kupplungsteile beim Zusammenschwenken zu kompensieren und die beiden Kupplungsteile beim Ankuppeln linear, d.h. entlang einer Geraden zueinander zu führen. Zu diesem Zweck kann die Linearführung an den Kupplungsteilen beim Kuppeln zusammenwirkende Führungselemente aufweisen, die beispielsweise als Führungsbolzen und -bohrungen ausgebildet sein können, welche vor dem Zusammenführen der Anschlusskonnektoren der Kupplungsteile ineinandergreifen und eine exakt lineare Relativbewegung bewirken. Insbesondere können die Kupplungsteile als Schnellkupplungsteile gemäß der EP 1 239 087 A1 ausgebildet sein und können darüber hinaus eine Zentriervorrichtung gemäß der DE 10 2020 110 523 A1 umfassen. Hierbei ist das nicht beweglich, d.h. nicht über eine Federeinrichtung gelagerte (erste) Kupplungsteil mit dem Schwenkteil verbunden bzw. verbindbar und von diesem lösbar. Auf beide vorstehend genannte Offenbarungen wird hiermit explizit Bezug genommen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Kupplungsvorrichtung für eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine. Die Kupplungsvorrichtung umfasst das erste Kupplungsteil, das zweite Kupplungsteil und das Schwenkteil. Dabei ergeben sich offensichtlich dieselben Vorteile, Eigenschaften und möglichen Ausführungsformen wie für die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine, weshalb an dieser Stelle auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Betriebszustands der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine, d.h. insbesondere eines Zustands, in dem die Stellung des zweiten Auslegerteils relativ zum ersten Auslegerteil veränderbar ist, währenddessen die fluidführende Kupplung der ersten und zweiten Leitungen über die beiden Kupplungsteile bestehen und voll funktionsfähig bleibt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • Verschwenken des Schwenkteils um die Schwenkachse in die Kupplungsstellung, wobei das erste Kupplungsteil mit dem Schwenkteil über den Verriegelungsmechanismus verriegelt, d.h. mechanisch verbunden ist,
    • Verriegeln des ersten Kupplungsteils mit dem zweiten Kupplungsteil mittels des Verriegelungsmechanismus,
    • Lösen der Verriegelung zwischen erstem Kupplungsteil und Schwenkteil mittels des Verriegelungsmechanismus, sodass diese nicht mehr fest miteinander verbunden sind (in diesem Zustand ist das erste Kupplungsteil nicht mehr direkt starr mit dem ersten Auslegerteil verbunden), wobei das Entriegeln vorzugsweise gleichzeitig mit dem Verriegeln der beiden Kupplungsteile erfolgt, und
    • vorzugsweise Zurückschwenken des Schwenkteils um die Schwenkachse aus der Kupplungsstellung heraus (d.h. vom ersten Kupplungsteil weg), sodass insbesondere kein Kontakt zwischen Schwenkteil und erstem Kupplungsteil mehr besteht.
  • Der umgekehrte Vorgang läuft in umgekehrter Reihenfolge ab, d.h. das Schwenkteil wird in die Kupplungsstellung verschwenkt und mit dem ersten Kupplungsteil verriegelt. Anschließend oder (was bevorzugt ist) gleichzeitig wird die Verriegelung der beiden Kupplungsteile gelöst (insbesondere mittels desselben Verriegelungsmechanismus), sodass das erste Kupplungsteil nun fest mit dem Schwenkteil und nicht mehr fest mit dem zweiten Kupplungsteil verbunden ist. Nun kann ggf. durch Zurückschwenken des Schwenkteils das erste Kupplungsteil vom zweiten Kupplungsteil entfernt werden, sodass beispielsweise der zweite Auslegerteil vom ersten Auslegerteil abmontiert werden kann.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
    • Fig. 1a-b:
    ein erstes Beispiel einer aus dem Stand der Technik bekannten Arbeitsmaschine in einer seitlichen Ansicht, wobei unterschiedliche Arbeitsstellungen des Anbauwerkzeugs gezeigt sind;
    Fig. 2:
    ein zweites Beispiel einer aus dem Stand der Technik bekannten Arbeitsmaschine in einer seitlichen Ansicht;
    Fig. 3:
    eine perspektivische Ansicht der geöffneten Kupplungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
    Fig. 4:
    die geöffnete Kupplungsvorrichtung in einer anderen Ansicht;
    Fig. 5:
    die Kupplungsvorrichtung gemäß Fig. 4 in gekuppeltem Zustand;
    Fig. 6:
    die Kupplungsvorrichtung gemäß Fig. 4 und 5, wobei das vom ersten Kupplungsteil getrennte Schwenkteil zurückgeschwenkt ist; und
    Fig. 7:
    eine Schnittansicht durch die gekuppelte Kupplungsvorrichtung.
  • In den Figuren 1a und 1b ist ein Beispiel einer aus dem Stand der Technik bekannten Arbeitsmaschine in einer seitlichen Ansicht dargestellt. Bei diesem Beispiel handelt es sich um einen Hydraulikbagger, welcher einen Unterwagen 3 mit Raupenfahrwerk sowie einen um eine vertikale Drehachse drehbar auf dem Unterwagen 3 gelagerten Oberwagen 4 mit einer Fahrerkabine aufweist. An den Oberwagen 4 ist ein erster Auslegerteil 1 in Form eines über einen oder mehrere Hydraulikzylinder um eine horizontale Achse schwenkbaren Anlenkstücks angelenkt.
  • Ein Anbauwerkzeug 5 ist an das dem Oberwagen 4 gegenüberliegende Ende des ersten Auslegerteils 1 montiert, wobei es sich bei dem Anbauwerkzeug 5 in dem hier gezeigten Beispiel um eine Tieflöffel-Ausrüstung für Abbrucharbeiten handelt. Die gezeigte Arbeitsmaschine wird also als Abbruchbagger eingesetzt. Das Anbauwerkzeug 5 umfasst einen zweiten Auslegerteil 2 und einen hydraulisch bewegbaren Tieflöffel bzw. Baggerlöffel, wobei der zweite Auslegerteil 2 an dessen dem Tieflöffel gegenüberliegenden Ende mit dem freien Ende des ersten Auslegerteils 1 verbunden ist. Hierzu weisen die Enden der ersten und zweiten Auslegerteile 1, 2 entsprechende Verbindungselemente auf, vorliegend in Form von zwei Bolzenverbindungen, die zwei Verriegelungsachsen 8, 9 bilden (siehe Figur 1b).
  • Das hier gezeigte Anbauwerkzeug 5 weist zwei diskrete Arbeitsstellungen auf, die in den Figuren 1a und 1b gezeigt sind. Hierzu wird eine erste Verriegelungsachse 8 durch eine Bolzenverbindung gebildet, die in jeder Arbeitsstellung gesteckt bleibt und als Schwenkachse für das Anbauwerkzeug 5 dient. Die parallel dazu verlaufende, zweite Verriegelungsachse 9 wird zum Wechseln der Arbeitsstellung umgesteckt, sodass das Anbauwerkzeug 5 und mithin der zweite Auslegerteil 2 relativ zum ersten Auslegerteil 1 um die erste Verriegelungsachse 8 geneigt ist. Hierzu weist der zweite Auslegerteil 2 (alternativ der erste Auslegerteil 1) zwei Bolzenaufnahmen auf, sodass durch Stecken der Bolzen in die entsprechende Bolzenaufnahme eine der beiden Arbeitsstellungen erreichbar ist. Selbstverständlich sind auch mehr als zwei Arbeitsstellungen (d.h. mehr als zwei Bolzenaufnahmen) und/oder eine kontinuierliche Verstellung des Anbauwerkzeugs 5 möglich.
  • Um den Tieflöffel des Anbauwerkzeugs 5 bewegen zu können, muss dessen Aktuator (vorliegend in Form eines oder mehrerer Hydraulikzylinder) an das Hydrauliksystem des Grundgeräts 3, 4 angeschlossen werden. Hierzu sind die Hydraulikzylinder des Anbauwerkzeugs 5 an flexiblen Hydraulikleitungen (= zweite fluidführende Leitungen 7) angebunden, welche am zweiten Auslegerteil 2 befestigt sind und deren Hydraulikanschlüsse im Bereich des Endes des zweiten Auslegerteils 2 liegen. Die entsprechenden maschinenseitigen Hydraulikleitungen (= erste fluidführende Leitungen 6) sind am ersten Auslegerteil 1 befestigt und weisen passende Hydraulikanschlüsse bzw. Konnektoren auf. Nachdem die ersten und zweiten Auslegerteile 1, 2 mechanisch miteinander verbunden wurden (dies erfolgt insbesondere über einen mechanischen Schnellkoppler bekannter Art), werden bei derartigen bekannten Geräten die Hydraulikleitungen 6, 7 manuell miteinander verbunden, um die Hydraulikversorgung des Anbauwerkzeugs 5 herzustellen.
  • Hierfür sind die werkzeugseitigen Hydraulikleitungen 7 in ihrer Länge vergrößert, sodass sie den Knick bzw. die sich durch die unterschiedlichen Arbeitsstellungen des Anbauwerkzeugs 5 ergebenden Neigungen überbrücken können und sich die Hydraulikverbindungen nicht trennen. Eine hydraulische Schnellkupplung, wie sie beispielsweise aus der EP 1 239 087 A1 bekannt ist, kann hierfür nicht eingesetzt werden, da sich je nach Arbeitsstellung des Anbauwerkzeugs 5 die Ausrichtung des zweiten Auslegerteils 2 relativ zum ersten Auslegerteil 1 ändert.
  • Die Figur 2 zeigt ein weiteres Beispiel einer aus dem Stand der Technik bekannten Arbeitsmaschine. Hierbei handelt es sich um das Hydraulikbagger-Grundgerät der Figuren 1a-b, wobei ein anderes Anbauwerkzeug 5 in Form einer Abbruchausrüstung angebaut wurde. Diese weist ebenfalls ein zweites Auslegerteil 2 auf, welches aber in dem hier gezeigten Beispiel nur eine einzige Arbeitsstellung einnehmen kann.
  • In den Figuren 3-7 ist die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung zum vollautomatischen Herstellen und Lösen fluidführender Leitungen an einer Auslegertrennstelle, beispielsweise der hydraulischen Versorgungsleitungen für Anbauwerkzeuge, in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Die Figuren 3-6 zeigen dabei die Kupplungsvorrichtung 10 in unterschiedlichen Stellungen in perspektivischen Ansichten.
  • Die Kupplungsvorrichtung 10 kann bei den in den Figuren 1a-b und 2 gezeigten Arbeitsmaschinen zum Verbinden der ersten und zweiten Leitungen 6, 7 eingesetzt werden (die entsprechenden Merkmale der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine können bis auf die Hydraulikanschlüsse denen der Figuren 1a-b und 2 entsprechen und werden daher im Folgenden nicht nochmals wiederholt), ist aber nicht auf diese Arbeitsmaschinen und Anbauwerkzeuge beschränkt. Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung 10 zur automatischen Kupplung und Trennung von fluidführenden Leitungen an beliebigen Trennstellen eingesetzt werden, bei denen unterschiedliche geometrische Konfigurationen an der Trennstelle vorkommen, beispielsweise bei Abbruchbaggern, Erdbaubaggern, Ramm- und Bohrbaggern, Bohrmaschinen, Fördermaschinen, Ladern, Planierraupen, Kräne und Minenbaggern, um nur einige Beispiele zu nennen.
  • Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung 10 umfasst eine Energiekreiskupplung in Form einer hydraulischen Schnellkupplung mit zwei Kupplungshälften bzw. Kupplungsteilen 11, 12, die aktuatorgesteuert zusammengeführt und auseinanderbewegt werden können. Ein erstes Kupplungsteil 11 ist an die maschinenseitigen ersten Leitungen 6 (in den Figuren 3-7 nicht dargestellt) angeschlossen, während ein zweites Kupplungsteil 12 an die werkzeugseitigen zweiten Leitungen 7 (ebenfalls nicht dargestellt) angeschlossen ist. Durch Zusammenschwenken und Kuppeln der beiden Kupplungsteile 11, 12, welche entsprechende ineinanderpassende Konnektoren bzw. Hydraulikanschlüsse aufweisen, werden die ersten und zweiten Leitungen 6, 7 fluidleitend miteinander verbunden.
  • Die Kupplungsvorrichtung 10 umfasst ferner ein Schwenkteil 20, das um eine (im gezeigten Ausführungsbeispiel horizontal bzw. parallel zur Schwenkachse des ersten Auslegerteils 1 ausgerichtete) Schwenkachse 24 schwenkbar an die Oberseite des ersten Auslegerteils 1 angelenkt ist. Über einen Aktuator 22 in Form eines Hydraulikzylinders 22 kann das Schwenkteil zwischen einer Freigabestellung (vgl. Fig. 3-4) und einer Kupplungsstellung (vgl. Fig. 5-6) verschwenkt werden. Das zweite Kupplungsteil 12 ist fest an der Oberseite des zweiten Auslegerteils 2 befestigt.
  • Das Schwenkteil 20 ist so ausgebildet, dass es über einen später erläuterten Verriegelungsmechanismus das erste Kupplungsteil 11 aufnehmen bzw. mit diesem lösbar verbunden werden kann. Dieser Zustand ist in den Figuren 3-4 gezeigt. Hierbei können durch Verschwenken des Schwenkteils 20 um die Schwenkachse 24 von der Freigabestellung entlang einer Kreisbahn zum zweiten Kupplungsteil 12 die beiden Kupplungsteile 11, 12 zusammengeschwenkt bzw. gekuppelt werden. Dabei fahren die jeweiligen Konnektoren ineinander. Die Kupplungsstellung des Schwenkteils 20, in der die beiden Kupplungsteile 11, 12 zusammengeschwenkt und miteinander verbunden (jedoch nicht unbedingt verriegelt) sind, ist in der Figur 5 dargestellt.
  • Die Kupplungsteile 11, 12 können eine Schnellkupplung gemäß der Lehre der EP 1 239 087 A1 bilden und insbesondere eine entsprechende Linearführung aufweisen. Ferner können die Kupplungsteile eine Zentriervorrichtung gemäß der DE 10 2020 110 523 A1 umfassen. Insbesondere ist das zweite Kupplungsteil 12 als bewegliches Kupplungsteil im Sinne dieser beiden Lehren ausgeführt und über eine Federeinrichtung 13 beweglich (aber permanent) am zweiten Auslegerteil 2 gelagert (vgl. Fig. 7).
  • Damit nach Kupplung der beiden Kupplungsteile 11, 12 eine Änderung der Ausrichtung des zweiten Auslegerteils 2 relativ zum ersten Auslegerteil 1 möglich ist (beispielsweise zum Ändern einer Arbeitsstellung eines den zweiten Auslegerteil 2 umfassenden Anbauwerkzeugs 5), kann erfindungsgemäß das erste Kupplungsteil 11 vom Schwenkteil 20 getrennt werden, nachdem die Kupplungsteile 11, 12 zusammengeführt wurden. Hierzu umfasst das erste Kupplungsteil einen Verriegelungsmechanismus mit mehreren Aktuatoren 31, welche das erste Kupplungsteil 11 entweder mit dem Schwenkteil 20 oder mit dem zweiten Kupplungsteil 12 verriegeln.
  • Ein Schnitt parallel zur Schwenkachse 24 durch die gekuppelte Kupplungsvorrichtung 10 entlang eines der Aktuatoren 31 ist in der Figur 7 dargestellt, wobei sich das Schwenkteil 20 in dessen Kupplungsstellung befindet. Das Schwenkteil 20 umfasst zwei seitliche hakenförmige Seitenteile 27, die in der Kupplungsstellung nach unten offene Aufnahmen aufweisen. Das erste Kupplungsteil 11 befindet sich in der Kupplungsstellung zwischen den Seitenteilen 27 und kann mit diesen verriegelt werden. Hierzu weisen die Seitenteile 27 Bolzenaufnahmen 32 auf (vgl. Fig. 6; im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind es zwei Bolzenaufnahmen 32 pro Seitenteil 27). Das erste Kupplungsteil 11 umfasst Aktuatoren 31 in Form von doppeltwirkenden Hydraulikzylindern, deren Kolbenstangen beidseitig als Verriegelungsbolzen 33, 35 ausgebildet sind. Auf den Außenseiten, die den Seitenteilen 27 des Schwenkteils 20 zugewandt sind, liegen die äußeren Bolzen 33 in der Kupplungsstellung des Schwenkteils koaxial mit den Bolzenaufnahmen 32 der Seitenteile 27.
  • Sind die äußeren Bolzen 33 seitlich bzw. nach außen ausgefahren und in die Bolzenaufnahmen 32 der Seitenteile 27 eingefahren, ist das erste Kupplungsteil 11 mit dem Schwenkteil 20 verriegelt und zusammen mit diesem verschwenkbar. In diesem Zustand weist das erste Kupplungsteil 11 eine direkte starre Verbindung mit dem ersten Auslegerteil 1 auf.
  • Zum Entriegeln von erstem Kupplungsteil 11 und Schwenkteil 20 werden die Bolzen 33 nach innen eingefahren bzw. aus den Bolzenaufnahmen 32 der Seitenteile 27 gezogen. Da die Aktuatoren 31 als doppeltwirkende Hydraulikzylinder ausgebildet sind, fahren entsprechende innenliegende Bolzen 35, die parallel und insbesondere koaxial zu den äußeren Bolzen 33 liegen) nach innen ein. Dort befinden sich entsprechende Bolzenaufnahmen 34 des zweiten Kupplungsteils 12 (bzw. eines starr mit dem zweiten Auslegerteils 2 verbundenen Haltegestells, in dem im vorliegenden Ausführungsbeispiel das zweite Kupplungsteil 12 über mehrere Federn 13 einer Federeinrichtung beweglich gelagert ist), in die die inneren Bolzen 35 einfahren und dadurch die beiden Kupplungsteile 11, 12 miteinander verriegeln. In diesem Zustand ist das erste Kupplungsteil 11 nicht mehr mit dem Schwenkteil 20 verbunden und weist daher keine direkte starre Verbindung mehr zum ersten Auslegerteil 1 auf (bis auf die ersten Leitungen 6, die aber flexibel ausgebildet sind und eine Bewegung des ersten Kupplungsteils 11 relativ zum ersten Auslegerteil 1 ermöglichen).
  • Somit erfolgt die Verriegelung der beiden Kupplungsteile 11, 12 synchron bzw. gleichzeitig zur Entriegelung von erstem Kupplungsteil 11 und Schwenkteil 20. Dadurch müssen nur halb so viele Aktuatoren 31 verwendet werden wie bei einer separaten, sequenziellen Verriegelung / Entriegelung.
  • Wie in der Figur 7 zu erkennen ist, weisen die äußeren Bolzen 33 und die inneren Bolzen 35 an ihren Enden jeweils umlaufende Abschrägungen bzw. Fasen auf, die ein Einfahren in die jeweiligen Bolzenaufnahmen 32, 34 erleichtern und darüber hinaus Konzentrizitätsfehler aufgrund von Fertigungstoleranzen ausgleichen. Hierzu sind die Fasen an den inneren und äußeren Bolzen 33, 35 bevorzugt unterschiedlich ausgebildet. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die äußeren Bolzen 33 flachere Fasen auf, die eine größere Reichweite (d.h. Erstreckung bzw. Länge entlang der Bolzenlängsachse) besitzen. Die inneren Bolzen 35 weisen steilere Fasen mit einer geringeren Reichweite / Länge auf. Diese Konstruktion ermöglicht es, Fertigungstoleranzen auszugleichen, ohne die Zylinder 31, die Bleche, Hydraulikverbindungen und Bolzen 33, 35 zu überlasten.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier Aktuatoren 31 vorgesehen, welche paarweise an den Seiten des ersten Kupplungsteils 11 koaxial angeordnet sind und daher zwei parallele Verriegelungsachsen bilden. Selbstverständlich könnten auch weniger (z.B. nur zwei) oder mehr als vier Aktuatoren 31 verwendet werden.
  • Dadurch, dass nach dem Lösen der Verbindung zwischen erstem Kupplungsteil 11 und Schwenkteil 20 ersteres keine direkte starre Verbindung mehr zum ersten Auslegerteil 1 aufweist, kann das zweite Auslegerteil 2 zusammen mit den gekuppelten Kupplungsteilen 11, 12 bewegt bzw. verschwenkt werden, ohne dass die Hydraulikverbindungen beeinträchtigt oder gar gelöst werden. Die hydraulische Kontinuität bleibt also bestehen. Hierzu wird nach Verriegelung der beiden Kupplungsteile 11, 12 das Schwenkteil 20 insbesondere wieder zurück in die Freigabestellung geschwenkt (vgl. Fig. 6), sodass es zu keiner Kollision kommen kann.
  • Den Bewegungsablauf zum Herstellen dieses Betriebszustands zeigen die Figuren 3-6. In der Figur 3 ist das erste Kupplungsteil 11 mit dem Schwenkteil 20 verriegelt und das Schwenkteil 20 befindet sich in der Freigabestellung. Die Leitungen 6, 7 sind nicht miteinander verbunden bzw. gekuppelt. Durch Heranschwenken des Schwenkteils 20 um die Schwenkachse 24 an das zweite Kupplungsteil 12 in die Kupplungsstellung (Fig. 5) werden die Kupplungsteile 11, 12 miteinander gekuppelt und dadurch fluidleitende Verbindungen der Leitungen 6, 7 hergestellt. Dabei ist das erste Kupplungsteil 11 noch mit dem Schwenkteil 20 verriegelt. Anschließend wird gleichzeitig das erste Kupplungsteil 11 vom Schwenkteil 20 getrennt und mit dem zweiten Kupplungsteil 12 verriegelt. Danach kann das nun freie Schwenkteil 20 zurück in die Freigabestellung geschwenkt werden (vgl. Fig. 5).
  • Das Erreichen der Kupplungsstellung des Schwenkteils 20 kann beispielsweise über induktive Sensoren 40 erkannt werden, welche am zweiten Kupplungsteil 12 oder am Schwenkteil 20 angeordnet sein können. Die Seitenteile 27 des Schwenkteils 20 umfassen mechanische Anschläge 26, welche durch die "Böden" der nach unten offenen Ausnehmungen gebildet werden. Das zweite Kupplungsteil 12 bzw. ein dieses lagerndes und mit dem zweiten Auslegerteil 2 verbundenes Haltegestell umfasst zwei Seitenteile 25, deren dem Schwenkteil 20 zugewandte Enden mechanische Gegenanschläge 28 bilden (siehe Fig. 6), die durch die Anschläge 26 der Seitenteile 27 in der Kupplungsstellung kontaktiert werden (vgl. Fig. 5). Die induktiven Sensoren 40 erfassen diese Anschläge 26, 28 bzw. das Schwenkteil 20 oder das zweite Kupplungsteil 12 (je nachdem, wo die Sensoren 40 angeordnet sind) direkt und geben entsprechende Signale an eine Steuereinheit der Arbeitsmaschine aus. Dadurch wird signalisiert, dass sich das Schwenkteil 20 in der Kupplungsstellung befindet und daher der Entriegelungs- / Verriegelungsvorgang durchgeführt werden kann. Vorzugsweise wird der Vorgang nur in der Kupplungsstellung freigegeben und ist ansonsten gesperrt.
  • Somit kann der Kupplungsvorgang samt Verriegelung / Entriegelung automatisch bzw. von der Fahrerkabine aus ferngesteuert durchgeführt werden, ohne dass Sichtkontakt zur Kupplungsvorrichtung 10 bestehen oder eine manuelle Kontrolle durchgeführt werden muss. Der Fahrer weiß, wann er die Entriegelung / Verriegelung starten kann, da dies durch die Sensoren 40 erfasst und mitgeteilt wird. In einer Ausführungsform muss die Verriegelung / Entriegelung nicht extra durch einen Fahrer gestartet werden, sondern alle Bewegungsabläufe erfolgen vollautomatisch.
  • Alternativ könnten das Schwenkteil und die Kupplungsteile 11, 12 auch seitlich oder an den Unterseiten der Auslegerteile 1, 2 angeordnet sein.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Erster Auslegerteil
    2
    Zweiter Auslegerteil
    3
    Unterwagen
    4
    Oberwagen
    5
    Anbauwerkzeug
    6
    Erste fluidführende Leitungen
    7
    Zweite fluidführende Leitungen
    8
    Erste Verriegelungsachse
    9
    Zweite Verriegelungsachse
    10
    Kupplungsvorrichtung
    11
    Erstes Kupplungsteil
    12
    Zweites Kupplungsteil
    13
    Federeinrichtung
    20
    Schwenkteil
    22
    Aktuator
    24
    Schwenkachse
    25
    Seitenteil
    26
    Anschlag
    27
    Seitenteil
    28
    Gegenanschlag
    31
    Aktuator
    32
    Bolzenaufnahme
    33
    Äußerer Bolzen
    34
    Bolzenaufnahme
    35
    Innerer Bolzen
    40
    Sensor

Claims (15)

  1. Arbeitsmaschine mit einem ersten Auslegerteil (1), einem lösbar mit dem ersten Auslegerteil (1) verbindbaren zweiten Auslegerteil (2), mindestens einer am ersten Auslegerteil (1) angeordneten ersten fluidführenden Leitung (6), mindestens einer am zweiten Auslegerteil (2) angeordneten zweiten fluidführenden Leitung (7) und einer Kupplungsvorrichtung (10) zum reversiblen Kuppeln der ersten und zweiten Leitungen (6, 7), wobei die Kupplungsvorrichtung (10) ein an die mindestens eine erste Leitung (6) angeschlossenes erstes Kupplungsteil (11), ein an die mindestens eine zweite Leitung (7) angeschlossenes und mit dem zweiten Auslegerteil (2) verbundenes zweites Kupplungsteil (12) sowie ein mit dem ersten Auslegerteil (11) verbundenes und um eine Schwenkachse (24) verschwenkbares Schwenkteil (20) umfasst, wobei das erste Kupplungsteil (11) durch Verschwenken des Schwenkteils (20) mit dem zweiten Kupplungsteil (12) fluidleitend kuppelbar ist,
    gekennzeichnet durch
    einen Verriegelungsmechanismus, mittels welchem das erste Kupplungsteil (11) zum Kuppeln und Trennen der Kupplungsteile (11, 12) mit dem Schwenkteil (20) mechanisch verbindbar und in einem mit dem zweiten Kupplungsteil (12) gekuppelten Zustand vom Schwenkteil (20) lösbar ist.
  2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei das zweite Kupplungsteil (12) permanent mit dem zweiten Auslegerteil (2) und/oder das Schwenkteil (20) permanent mit dem ersten Auslegerteil (1) verbunden ist.
  3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schwenkteil (20) mittels eines Aktuators (22), insbesondere eines Hydraulikzylinders, um die Schwenkachse (24) verschwenkbar ist.
  4. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Lösen des ersten Kupplungsteils (11) vom Schwenkteil (20) keine direkte starre Verbindung zwischen erstem Kupplungsteil (11) und erstem Auslegerteil (1) besteht.
  5. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Auslegerteil (2) in mindestens zwei Stellungen mit dem ersten Auslegerteil (1) verbindbar und zwischen einer ersten Arbeitsstellung und einer zweiten Arbeitsstellung bewegbar ist, wobei nach dem Lösen des ersten Kupplungsteils (11) vom Schwenkteil (20) das erste Kupplungsteil (11) mit dem zweiten Auslegerteil (2) verbunden, insbesondere fest verbunden, ist und wobei bei einem Wechsel der Arbeitsstellung das erste Kupplungsteil (11) zusammen mit dem zweiten Auslegerteil (2) relativ zum ersten Auslegerteil (1) bewegbar ist.
  6. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verriegelungsmechanismus am ersten Kupplungsteil (11) angeordnet ist.
  7. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verriegelungsmechanismus mindestens einen Aktuator (31) umfasst, mittels welchem das erste Kupplungsteil (11) in einer Kupplungsstellung des Schwenkteils (20) mit dem Schwenkteil (20) verriegelbar und von diesem entriegelbar ist, wobei vorzugsweise der Aktuator (31) zum Verriegeln und Entriegeln des ersten Kupplungsteils (11) von einer Fahrerkabine aus und/oder über ein an der Arbeitsmaschine angeordnetes oder mobiles Steuergerät betätigbar ist.
  8. Arbeitsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das erste Kupplungsteil (11) in der Kupplungsstellung des Schwenkteils (20) mittels des Verriegelungsmechanismus mit dem zweiten Kupplungsteil (12) verriegelbar ist, wobei vorzugsweise das Verriegeln der Kupplungsteile (11, 12) gleichzeitig mit dem Entriegeln von erstem Kupplungsteil (11) und Schwenkteil (20) erfolgt und umgekehrt, insbesondere über denselben mindestens einen Aktuator (31).
  9. Arbeitsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Verriegelungsmechanismus mindestens einen, vorzugsweise mindestens zwei, besonders vorzugsweise vier doppeltwirkende Hydraulikzylinder (31) umfasst, welche mit Bolzen (33, 35) verbunden oder versehen sind, die durch Betätigung der Hydraulikzylinder (31) in Bolzenaufnahmen (32, 34) am zweiten Kupplungsteil (12) oder am Schwenkteil (20) einfahrbar sind.
  10. Arbeitsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei an den Bolzen (33, 35) und/oder an den Bolzenaufnahmen (32, 34) Abschrägungen zur Erleichterung des Einfahrens der Bolzen (33, 35) in die Bolzenaufnahmen (32, 34) vorgesehen sind, wobei vorzugsweise jeder Hydraulikzylinder (31) mit einem äußeren Bolzen (33) zum Einbringen in eine Bolzenaufnahme (32) am Schwenkteil (20) und mit einem inneren Bolzen (35) zum Einbringen in eine Bolzenaufnahme (34) am zweiten Kupplungsteil (12) verbunden oder versehen ist und die inneren und äußeren Bolzen (33, 35) unterschiedlich ausgebildete Abschrägungen aufweisen.
  11. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Kupplungsvorrichtung (10) eine Sensoreinrichtung mit mindestens einem Sensor (40) umfasst, mittels welcher die Kupplungsstellung des Schwenkteils (20) detektierbar ist, wobei die Arbeitsmaschine vorzugsweise eine Steuereinheit zur Steuerung des mindestens einen Aktuators (31) des Verriegelungsmechanismus umfasst, welche mit dem mindestens einen Sensor (40) verbunden und eingerichtet ist, eine Betätigung des mindestens einen Aktuators (31) nur zu ermöglichen, wenn sich das Schwenkteil (20) in der Kupplungsstellung befindet.
  12. Arbeitsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kupplungsstellung des Schwenkteils (20) direkt aus dessen Position abgeleitet wird und durch einen mechanischen Anschlag (26) definiert ist, welcher vorzugsweise am Schwenkteil (20) angeordnet ist und mit einem Gegenanschlag (28) am zweiten Kupplungsteil (12) oder am zweiten Auslegerteil (2) zusammenwirkt, wobei der mindestens eine Sensor (40) insbesondere als induktiver Sensor ausgebildet ist.
  13. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungsteile (11, 12) derart ausgebildet sind, dass sie sich durch das Verschwenken des Schwenkteils (20) in eine Kupplungsstellung auf einer Kreisbahn um die Schwenkachse (24) aufeinander zubewegen und dadurch miteinander automatisch fluidleitend kuppeln, wobei zumindest eines der Kupplungsteile (11, 12), insbesondere das zweite Kupplungsteil (12), um eine zur Schwenkachse (24) des Schwenkteils (20) parallele Achse schwenkbar und senkrecht dazu bewegbar gelagert ist, insbesondere über eine Federeinrichtung (13), wobei die Kupplungsvorrichtung (10) vorzugsweise eine Linearführung umfasst, die dazu ausgebildet ist, im Zusammenwirken mit der beweglichen Lagerung des beweglichen Kupplungsteils (12) die entlang einer Kreisbahn erfolgende Relativbewegung der beiden Kupplungsteile (11, 12) beim Zusammenschwenken zu kompensieren und die beiden Kupplungsteile (11, 12) beim Ankuppeln linear zueinander zu führen.
  14. Kupplungsvorrichtung (10) für eine Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  15. Verfahren zum Herstellen eines Betriebszustands einer Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend die folgenden Schritte:
    - Verschwenken des Schwenkteils (20) um die Schwenkachse (24) in die Kupplungsstellung, wobei das erste Kupplungsteil (11) mit dem Schwenkteil (20) über den Verriegelungsmechanismus verriegelt ist,
    - Verriegeln des ersten Kupplungsteils (11) mit dem zweiten Kupplungsteil (12) mittels des Verriegelungsmechanismus,
    - Lösen der Verriegelung zwischen erstem Kupplungsteil (11) und Schwenkteil (20) mittels des Verriegelungsmechanismus, sodass diese nicht mehr fest miteinander verbunden sind, wobei das Entriegeln vorzugsweise gleichzeitig mit dem Verriegeln der ersten und zweiten Kupplungsteile (11, 12) erfolgt, und
    - vorzugsweise Zurückschwenken des Schwenkteils (20) um die Schwenkachse (24) aus der Kupplungsstellung heraus, sodass insbesondere kein Kontakt zwischen Schwenkteil (20) und erstem Kupplungsteil (11) besteht.
EP23199601.8A 2022-10-12 2023-09-26 Arbeitsmaschine mit kupplungsvorrichtung für fluidführende leitungen und verfahren zum herstellen eines betriebszustands einer arbeitsmaschine Pending EP4353910A1 (de)

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