EP4353910A1

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

Info

Publication number: EP4353910A1
Application number: EP23199601.8A
Authority: EP
Inventors: Abbas KARACALI
Original assignee: Liebherr France SAS
Current assignee: Liebherr France SAS
Priority date: 2022-10-12
Filing date: 2023-09-26
Publication date: 2024-04-17
Also published as: DE102022126522A1; US20240125082A1; CN117868231A

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

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.
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.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schwenkteil (20) mittels eines Aktuators (22), insbesondere eines Hydraulikzylinders, um die Schwenkachse (24) verschwenkbar ist.
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.
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.
Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verriegelungsmechanismus am ersten Kupplungsteil (11) angeordnet ist.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
Kupplungsvorrichtung (10) für eine Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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.