WO2016198636A1 - Schnellwechsler - Google Patents

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WO2016198636A1
WO2016198636A1 PCT/EP2016/063350 EP2016063350W WO2016198636A1 WO 2016198636 A1 WO2016198636 A1 WO 2016198636A1 EP 2016063350 W EP2016063350 W EP 2016063350W WO 2016198636 A1 WO2016198636 A1 WO 2016198636A1
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clamping surface
axis
travel
level
angle
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PCT/EP2016/063350
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Peter-Alexander Lehnhoff
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Lehnhoff Hartstahl Gmbh & Co. Kg
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Priority to AU2016275625A priority patent/AU2016275625A1/en
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    • E02F3/3663—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat hydraulically-operated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2/00—Friction-grip releasable fastenings
    • F16B2/02—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening
    • F16B2/06—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening external, i.e. with contracting action
    • F16B2/12—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening external, i.e. with contracting action using sliding jaws

Definitions

  • a generic quick coupler and a quick-change device is from the
  • This publication discloses a quick coupler comprising on one side a first latch axis of an adapter with a semicircular claw, wherein for fixing the first latch axis parallel to the second latch axis a receiving structure comprising a quarter circular portion which acts as an abutment, is provided, wherein two axially movable locking bolt together with the abutment form a positive and non-positive connection to the bolt axis.
  • a quick coupler comprises a receiving structure having an abutment having a circular arc in cross-section bearing surface with a housing radius RG about a center M g , through which the circle center axis extends. Furthermore, the
  • Recording structure a locking bolt, which has a flat clamping surface, wherein the locking bolt has a traversing direction which is in the orthogonal direction to the circle center axis, wherein the clamping surface with the traversing direction includes an acute clamping surface angle ß.
  • Circle center axis is the axis that is normal to the circular area through the center.
  • the locking bolt can be moved in the "locking" position into the “unlocked” position and in the opposite unlocking direction in the "open” position
  • the contact surface and thus the circular arc form extend over at least one contact angle range CIB with respect to the direction of travel, whereby the contact angle ⁇ depending on the position of a bolt axis at the
  • the clamping surface has an upper system level and a lower system level, which can be brought into abutment depending on the travel distance with the bolt axis between the upper system level and the lower system level is an intermediate level.
  • Circle midpoint axis of the midpoint in a range lies between
  • Receptacle are cylindrically designed, a sustained backlash bearing, even with weary claws and abutment, which significantly increases the life of all relevant contact surfaces and thus the quick coupler.
  • the rake face angle ⁇ is in a range of 7 ° to 13 ° inclusive.
  • the clamping surface angle is 10 °.
  • the angle is within a range just above the range of self-locking that is affected by the materials and surface finish of the cooperating areas of the latch axis and the clamping surface.
  • This bias is in particular by a spring.
  • the arcuate portion of the abutment is at least over a sector of 30 ° to 60 ° relative to the
  • the quick coupler may comprise a second receiving structure having an arcuate portion with a housing radius RG2, where RG * V m in
  • V m in 0.75 ⁇ RG2 ⁇ RG * Vmax
  • Vmax 0.85.
  • the arcuate region results around a center MG2.
  • This receiving structure is particularly suitable for receiving a symmetrical adapter, in which both locking axes of the adapter have the same diameter at least in the receiving area.
  • the second receiving structure may preferably be formed as a claw whose
  • the connecting line of the centers MG2, MGI includes with the direction of travel of the locking bolt an angle ⁇ of less than ⁇ 10 °, in particular less than ⁇ 5 °, or is parallel.
  • the quick coupler comprises in particular two coaxial according to the invention along the
  • Center of support axis lying receiving structures whose investment area is derived in each case after the expected load in width and shape and over about at least a quarter of
  • the locking bolt may have on the side facing away from the drive of the locking bolt side of the clamping surface a plane parallel to the direction of travel 39. In this area can thus be provided a purely positive secondary storage in which the bolt axis can be maintained even if a relative force acts between the adapter and quick coupler, which goes beyond the intended use and thus leads to a provision of the locking bolt.
  • this relates to a quick-change device comprising a quick coupler and an adapter.
  • the adapter has two parallel bolt axes.
  • the quick coupler comprises a coupling pin which is assigned to a first bolt axis with radius RA and a bolt which is assigned to the second bolt axis with radius RA2 and which is displaceably guided along a travel direction, the bolt thus having an abutment
  • the second locking shaft is at least in the region of the locking bolt and the abutment of the locking axis of the adapter between locking axle and adapter positively and non-positively introduced.
  • the locking bolt has a plane in the sense of flat, non-curved clamping surface on which the locking bolt braces the second locking axle to the abutment, wherein the clamping surface is employed with respect to the direction of travel in a clamping surface angle ⁇ .
  • the abutment of the quick coupler has a concave contour with a radius 1, 17 * RA2 ⁇ RG ⁇ 1, 33 * RA2.
  • a suitably dimensioned quick coupler is referred to as a symmetrical quick coupler, as it can safely grip the adapter in two opposite, offset by 180 ° orientations positive and non-positive play.
  • the clamping surface angle ⁇ is in a range of 7 ° to 13 °, in particular 10 °.
  • the quick coupler comprises a receiving structure described above.
  • FIG. 2 shows a schematically illustrated receiving structure
  • FIG. 3a shows a schematically illustrated receiving structure in a non-worn state
  • FIG. 3b shows a schematically illustrated receiving structure in a somewhat worn state
  • Fig. 4 is a sectional view of the symmetrical quick coupler of Fig. 1 with inserted adapter in the locked state.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a quick-change device 10 comprising a
  • Quick coupler 12 and an adapter 14 which is regularly connected to a working tool.
  • the adapter 14 has two parallel bolt axes 16, 18, which are encompassed by the quick coupler 12 for operation.
  • the quick coupler 12 has at least one receiving structure 20, 22 assigned to each one of the locking bars 16, 18.
  • a first receiving structure 20 is formed as a so-called dog clutch, which is a first
  • a second receiving structure 22 is adapted to lock a locking axle 16 between an abutment 24 and a movable locking bolt 26.
  • the vote of abutment 24 and locking bolt 26 will be explained in more detail with reference to the following figures.
  • the diameter of the at least partially cylindrical bolt axis 16 and thus the radius RAI and the diameter of the at least partially cylindrical bolt axis 18 and thus the radius RA2 is the same.
  • FIG. 2 shows a schematically illustrated receiving structure 30 comprising an abutment 32 and a locking bolt 34, which can be moved in the travel direction VR shown.
  • the abutment 32 has a circular arc-shaped contact area 36 with a radius RG about the center MG, through which a center axis A of a circle K with the radius RG and the center MG extends.
  • the circular arc-shaped contact region 36 extends over an angle OB, at least over a sector of 30 ° to 60 ° opposite to the travel direction VR of the locking bolt 34 extends.
  • the locking bolt 34 has a plane, ie in the sense of a flat, non-curved clamping surface 38, which is inclined with respect to the direction of travel VR at an acute angle ß.
  • the clamping surface 38 has an upper system level 0 and a lower system level U. Between upper plant level 0 and lower plant level U is an intermediate level Z.
  • the clamping surface 38 is arranged such that that this can be brought between the orthogonal to the direction of travel VR tangent T on the circle K to the center MG with the radius RG and the parallels ⁇ to the tangent T through the center MG.
  • the intermediate level Z situated in a extending in a first direction area X with a distance B from B m in ⁇ B ⁇ B ma xzur parallels Pv to the movement direction VR through the center MG, between a parallel Po to the direction of VR, the upper the Distance Bmin forms, and a parallels Pu to the travel direction VR, which forms the lower distance B ma x, ie between Pv and Po on one side and Pv and Pu on the other side.
  • the clamping surface angle ß is in the present case 10 °.
  • a second direction for the possible intermediate level Z orthogonal to the extent of the region X in the first direction becomes a circle about the center MG with the radius RG on the one side and through the tangent T orthogonal to the travel direction VR
  • the region X in which an intermediate level Z can be introduced, is shown hatched.
  • a particularly favorable force introduction results, which is able to initiate the loads occurring due to the digging and lifting forces of the carrier machine in an optimal manner in the quick coupler.
  • the locking bolt 34 has, on the side of the clamping surface 38 facing away from a drive of the locking bolt 34, a plane surface 39 which is parallel to the direction of movement VR.
  • a purely positive secondary storage is thus provided, in which a bolt axis can be held positively when between adapter 14 and quick coupler 12, a relative force acts beyond the intended use and thus leads to a provision of the bolt bolt 34.
  • FIGS. 3a to 3c The different positions which a latch axis can assume relative to the receiving structure 30 are explained in greater detail in FIGS. 3a to 3c.
  • FIG. 3a shows a schematically illustrated receiving structure 30 in a new, non-worn state.
  • a latch axis 40 is held with a radius RA.
  • Fig. 3b shows a schematically illustrated receiving structure 30 in a somewhat worn condition.
  • the bolt axis 40 is now at an intermediate level Z on the clamping surface 38 of the locking bolt 34 at.
  • FIG. 3c shows a schematically illustrated receiving structure 30 in a marginally worn state.
  • the latch axis 40 is at the upper system level 0 at the clamping surface 38 at.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the symmetrical quick coupler 12 from FIG. 1 with inserted adapter 14 in the locked state, which comprises a receiving structure 22 according to the invention analogous to the receiving structure 30 of FIG. 2 in order to releasably fix a first latch axis 18.
  • the quick coupler 12 comprises a second receiving structure 20, which surrounds a second locking axis 18 in the form of a claw.
  • the locking shafts 16, 18 have the same radius RA.
  • the second Receiving structure 20 has a circular arc-shaped area over the center angle ⁇ , whose radius RG2 corresponds approximately to the radius RA2 of the locking bar 18.
  • the receiving structure 22 has a circular arc-shaped contour with the radius RGI.
  • the latch axis 16 is designed with a structure as described above
  • Lock bolt 26 locks, including a drive 52, in particular a hydraulic rotary drive, is provided which can move the locking bolt 26 in the direction of travel VR.
  • the locking bolt 26 is articulated via a so-called toggle mechanism 54 to the drive.
  • the locking bolt 26 is biased in the direction of travel VR by a spring 56.
  • the locking bolt 26 is positively mounted in a guide sleeve 58 in the orthogonal direction to the direction of travel VR, whereby introduced in this direction forces can be ideally absorbed by this bias inter alia non-positive locking of the latch axis.
  • the connecting line of the centers MGI and MG2 includes in the present case at an angle ⁇ of about 1 ° with the parallels Pv to the direction of travel VR through the center MG2. As a result, the forces that regularly act in the grave direction, can be ideally absorbed.
  • the invention thus provides an ideally adapted receiving device for an adapter, in particular also a symmetrical adapter.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schnellwechsler (12) umfassend eine Aufnahmestruktur (22, 30) aufweisend ein Widerlager (24, 32) aufweisend eine im Schnitt kreisbogenförmigen Anlagebereich (36) mit einem Gehäuseradius (RG) um einen Mittelpunkt (MG), durch den die Kreismittelpunktachse (A) verläuft, wobei ferner die Aufnahmestruktur (22, 30) einen Riegelbolzen (26, 34) umfasst, der eine plane Spannfläche (38) aufweist, wobei der Riegelbolzen (26, 34) eine Verfahrrichtung (VR) besitzt, die in Orthogonalrichtung zur Kreismittelpunktachse (A) liegt, wobei die Spannfläche (38) mit der Verfahrrichtung (VR) einen spitzen Spannflächenwinkel (ß) einschließt, so dass eine zylindrische Riegelachse (16, 40) zwischen Spannfläche (38) und dem Anlagebereich (36) in Anlage gebracht werden kann, ferner erstreckt sich der Anlagebereich (36) wenigstens über einen Anlagewinkelbereich (aB) gegenüber der Verfahrrichtung (VR), wobei sich der Anlagewinkel (a) abhängig von der Lage einer Riegelachse (16, 40) an der Spannfläche (38) ändert, wobei der Abstand eines Zwischenniveaus (Z) an der Spannfläche (38) zur Parallelen (Pv) der Verfahrrichtung (VR) durch die Kreismittelpunktachse (A) des Mittelpunktes (MG) in einem Bereich (X) zwischen Bmin(RG) = RG*(V *cos(β) - ((1 -V)*sin(a=45°))) Vmin=0,75, und Bmax(RG)=RG*(V *cos(β) - ((1 -V)*sin(a=45°))) Vmax=0,85 liegt, wobei die Variable V zwischen Vmin= 0,75 für das Minimalbereichsniveau Bmin und Vmax= 0,85 für das Maximalbereichsniveau Bmax liegt, die Spannfläche (38) ein oberes Anlageniveau (O) und ein unteres Anlageniveau (U) aufweist, das in Abhängigkeit der Verfahrstrecke mit der Riegelachse (16, 40) in Anlage gebracht werden kann, wobei ein oberes Anlageniveau (O) zwischen der Parallelen (Pv) der Verfahrrichtung (VR) und dem Zwischenniveau (Z) liegt, wobei der Riegelbolzen (26, 34) derart verfahrbar ist, dass das Zwischenniveau (Z) in dem Bereich (X) zwischen der orthogonal auf die Verfahrrichtung (VR) stehenden Tangente (T) auf einen Kreis um den Mittelpunkt (MG) mit dem Radius (RG) und der Parallelen (PT) zur Tangente (T) durch den Mittelpunkt (MG) gebracht werden kann. Die Variable V ergibt sich dabei aus dem Verhältnis V=Ra/RG, wobei RA<RGund damit immer V<1 ist.

Description

Schnellwechsler
Die Erfindung betrifft einen Schnellwechsler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Schnellwechselvorrichtung gemäß Anspruch 7.
Ein gattungsgemäßer Schnellwechsler als auch eine Schnellwechselvorrichtung ist aus der
WO 2011/019312 A1 bekannt.
Diese Druckschrift offenbart einen Schnellwechsler, der an einer Seite eine erste Riegelachse eines Adapters mit einer halbkreisförmigen Klaue umfasst, wobei zur Fixierung der zur ersten Riegelachse parallelen zweiten Riegelachse eine Aufnahmestruktur umfassend einen viertel kreisförmigen Abschnitt, der als Widerlager fungiert, vorgesehen ist, wobei zwei axial verfahrbare Riegelbolzen zusammen mit dem Widerlager eine form- und kraftschlüssige Verbindung zur Riegelachse bilden.
Nach längerer Gebrauchsdauer führt eine solche Anordnung zu einem Ausschlagen des Widerlagers, wodurch die formschlüssige Verbindung spiel behaftet wird, was wiederum ein fortschreitendes Ausschlagen des Widerlagers begünstigt.
Weitere Schnellwechselvorrichtungen sind aus der US 2002/0071 754 A1 , der US 5 179 794 A, der WO 2006/083 172 A, der WO 2011/019 312 A1 , der WO 2012/125 104 A1 , und der
WO 2014/168 540 A1 bekannt. Auch diese bekannten Schnellwechselvorrichtungen sind spiel behaftet. Das Spiel nimmt insbesondere bei längerem Gebrauch durch Verschleiß zu. Dadurch wird im
Zusammenwirken von Adapter und Schnellwechsler ein fortschreitendes Ausschlagen des Widerlagers ebenfalls begünstigt. Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schnellwechsler zu entwickeln, der über einen verlängerten Zeitraum eine spielfreie Kupplung des Riegelbolzens mit den Riegelachsen eines Adapters und damit des Schnellwechslers mit seinem Adapter ermöglicht. In bekannter Weise umfasst ein Schnellwechsler eine Aufnahmestruktur aufweisend ein Widerlager aufweisend eine im Querschnitt kreisbogenförmigen Anlagefläche mit einem Gehäuseradius RG um einen Mittelpunkt Mg, durch den die Kreismittelpunktachse verläuft. Ferner umfasst die
Aufnahmestruktur einen Riegelbolzen, der eine plane Spannfläche aufweist, wobei der Riegelbolzen eine Verfahrrichtung besitzt, die in Orthogonalrichtung zur Kreismittelpunktachse liegt, wobei die Spannfläche mit der Verfahrrichtung einen spitzen Spannflächenwinkel ß einschließt. Die
Kreismittelpunktachse ist die Achse, die normal zur Kreisfläche durch den Mittelpunkt verläuft. Entlang der Verfahrrichtung kann der Riegelbolzen in Verriegelungsrichtung in eine„Verriegelf'-Position und in die entgegengesetzte Entriegelungsrichtung in„Offen"-Stellung verfahren werden. Die Anlagefläche und somit die Kreisbogenform erstreckt sich wenigstens über einen Anlagewinkelbereich CIB gegenüber der Verfahrrichtung, wobei sich der Anlagewinkel α abhängig von der Lage einer Riegelachse an der
Spannfläche ändert. Die Spannfläche weist ein oberes Anlageniveau und ein unteres Anlageniveau auf, das in Abhängigkeit der Verfahrstrecke mit der Riegelachse in Anlage gebracht werden kann, zwischen dem oberen Anlageniveau und dem unteren Anlageniveau liegt ein Zwischenniveau. Der Abstand eines Zwischenniveaus an der Spannfläche zur Parallelen der Verfahrrichtung durch die
Kreismittelpunktachse des Mittelpunktes in einem Bereich liegt zwischen
Bmin (RG) = RG* (V * cos(ß) - ((1 -V)* sin(a=45°))) mit V™ =0,75, und
Bmax (RG) = RG * (V * cos(ß) - ((1 -V)* sin(a=45°))) mit Vmax =0,85, wobei die Variable V zwischen Vmin = 0,75 für das Minimalbereichsniveau Bmin und Vmax = 0,85 für das Maxiamalbereichsniveau Bmax liegt, ein oberes Anlageniveau zwischen der Parallelen der
Verfahrrichtung durch die Kreismittelpunktachse und dem Zwischenniveau liegt, wobei Bmin und Bmax der Abstand B von dieser Paralellen ist. Ferner ist der Riegelbolzen derart verfahrbar, dass das
Zwischenniveau in einen Bereich zwischen der orthogonal auf die Verfahrrichtung stehenden Tangente auf einen Kreis um den Mittelpunkt MG mit dem Radius RG und der Parallelen Ρτ zur Tangente durch den Mittelpunkt MG gebracht werden kann. Die Variable V ergibt sich aus dem Verhältnis V=RA /RG, wobei RA < RG und damit V<1 ist Durch diese Ausgestaltung kann eine Riegelachse mit einem Radius RA von V * RG kraft- und formschlüssig gehalten werden. Bei auftretendem Verschleiß des Widerlagers oder der
gegenüberliegenden Klauen wandert die Riegelachse im kreisbogenförmigen Bereich entlang der Anlagefläche, wobei sich der Anlagewinkel α zunehmend vergrößert. Durch die vorangehend beschriebene Gestaltung ergibt sich eine linienformige Anlage der Riegelachse an der Spannfläche und eine linienformige Anlage an der Anlagefläche des Widerlagers. Bei zunehmendem Verfahrweg des Riegelbolzens in Verriegelungsrichtung verschiebt sich die Anlagelinie der Riegelachse am
Riegelbolzen in Richtung des oberen Anlageniveaus. Dadurch kann eine„nachstellbare" kraft- und formschlüssige Verbindung hergestellt werden. Dies garantiert bei Riegelachsen, die im
Aufnahmebereich zylindrisch ausgestaltet sind, eine nachhaltig spielfreie Lagerung, auch bei verschleißenden Klauen und Widerlager, was die Standzeiten aller relevanten Anlageflächen und damit des Schnellwechsler signifikant erhöht.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt der Spannflächenwinkel ß in einem Bereich von einschließlich 7° bis einschließlich 13°. Vorzugsweise beträgt der Spannflächenwinkel 10°. Dadurch liegt der Winkel in einem Bereich, der knapp über dem Bereich der Selbsthemmung liegt, die durch die Materialien und Oberflächenbeschaffenheit von den zusammenwirkenden Bereichen der Riegelachse und der Spannfläche beeinflusst wird. Zur automatischen Nachstellung des Riegelbolzens kann dieser in Verfahrrichtung vorgespannt sein. Diese Vorspannung erfolgt insbesondere durch eine Feder.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der kreisbogenförmige Abschnitt des Widerlagers sich wenigstens über einen Sektor von 30° bis 60° gegenüber der
Verfahrrichtung des Riegelbolzens erstreckt. Der Schnellwechsler kann bevorzugt so gestaltet sein, dass der Spannflächenwinkel ß und die Variable V derart aufeinander abgestimmt sind, dass sich ein oberes Anlageniveau bei einem Anlagewinkel ao = 60° und ein unteres Anlageniveau bei einem Winkel au = 30° ergibt. In diesem Winkelbereich ergibt sich ein besonders günstiges Krafteinleitung, die in der Lage ist, die durch die Grab- und Hebekräfte der Trägermaschine auftretende Belastungen in optimaler Weise in den Schnellwechsler einzuleiten.
Vorzugsweise kann der Schnellwechsler eine zweite Aufnahmestruktur umfassen, die einen kreisbogenförmigen Bereich mit einem Gehäuseradius RG2 aufweist, wobei RG * Vmin | Vmin = 0,75 < RG2 ^ RG * Vmax | Vmax = 0,85 ist. Der kreisbogenförmige Bereich ergibt sich um einen Mittelpunkt MG2. Diese Aufnahmestruktur eignet sich besonders für die Aufnahme eines symmetrischen Adapters, bei welchem beide Riegelachsen des Adapters wenigstens im Aufnahmebereich den gleichen Durchmesser haben. Die zweite Aufnahmestruktur kann vorzugsweise als Klaue ausgebildet sein, deren
kreisbogenförmiger Abschnitt sich über wenigstens ein Drittel eines Kreisumfangs erstreckt, was einem Winkel δ entspricht. Die Verbindungslinie der Mittelpunkte MG2, MGI schließt mit der Verfahrrichtung des Riegelbolzens einen Winkel γ von weniger als ±10°, insbesondere weniger als ±5° ein oder ist parallel. Dadurch wird eine flache Konstruktion geschaffen, bei der die Kräfte ideal aufgenommen werden können, da sich insbesondere im Betrieb ergebende Zugkräfte auf den Riegelbolzen formschlüssig an seiner Führung insbesondere orthogonal zur Verfahrrichtung abstützen können.
Der Schnellwechsler umfasst insbesondere zwei erfindungsgemäße koaxial entlang der
Kreismittelpunktachse liegende Aufnahmestrukturen, deren Anlagebereich sich jeweils nach der zu erwartenden Belastung in Breite und Form ableitet und über etwa mindestens ein Viertel der
Gesamtbreite des Schnellwechslers erstreckt.
Der Riegelbolzen kann an der dem Antrieb des Riegelbolzens abgewandten Seite der Spannfläche eine zur Verfahrrichtung parallele Planfläche 39 aufweisen. In diesem Bereich kann damit ein rein formschlüssiges Sekundärlager bereitgestellt werden, in welchem die Riegelachse auch dann gehalten werden kann, wenn zwischen Adapter und Schnellwechsler eine Relativkraft wirkt, die über den bestimmungsgemäßen Gebrauch hinausgeht und so zu einer Rückstellung des Riegelbolzens führt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese eine Schnellwechselvorrichtung umfassend einen Schnellwechsler und einen Adapter. Der Adapter weist zwei parallele Riegelachsen auf. Der Schnellwechsler umfasst eine einer ersten Riegelachse mit Radius RA zugeordneten Kupplungsklaue und einen der zweiten Riegelachse mit Radius RA2 zugeordneten Riegelbolzen, der entlang einer Verfahrrichtung verschiebbar geführt ist, wobei der Riegelbolzen mit einem Widerlager so
zusammenwirkt, dass die zweite Riegelachse zumindest im Bereich des Riegelbolzens und des Widerlagers der Riegelachse des Adapters zwischen Riegelachse und Adapter form- und kraftschlüssig einbringbar ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Riegelbolzen eine plane im Sinne von eben, nicht gekrümmte Spannfläche aufweist, an der der Riegelbolzen die zweite Riegelachse zum Widerlager verspannt, wobei die Spannfläche gegenüber der Verfahrrichtung in einem Spannflächenwinkel ß angestellt ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Widerlager des Schnellwechslers eine konkave Kontur mit einen Radius 1 ,17 * RA2 ^ RG ^ 1 ,33 * RA2 auf. Dadurch kann ein Fixieren der zweiten Riegelachse derart erfolgen, dass eine Nachstellung der Klemmung über die Riegelachse bei Verschleiß des Widerlagers und/oder der Klaue erfolgen kann und dennoch eine spielfreie kraft- und formschlüssige Halterung ermöglicht wird.
Insbesondere ist der Adapter als symmetrischer Adapter ausgebildet, wobei die Riegelachsen des Adapters einen gleichen Durchmesser aufweisen und somit auch einen gleichen Radius, RAI = RA2. Ein entsprechend dimensionierter Schnellwechsler wird als symmetrischer Schnellwechsler bezeichnet, da er den Adapter in zwei gegenüberliegende, um 180° versetzte Orientierungen sicher form- und kraftschlüssig spielfrei greifen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Spannflächenwinkel ß in einem Bereich von 7° bis 13 °, insbesondere bei 10°, liegt. Dadurch ist bei der Verwendung üblicher Materialien der Schnellwechsler derart abgestimmt, dass der Übergang von Spannfläche zu
Riegelachse knapp über dem Bereich der Selbsthemmung liegt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Schnellwechsler eine vorangehend beschriebene Aufnahmestruktur.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schnellwechselvorrichtung;
Fig. 2 eine schematisch dargestellte Aufnahmestruktur;
Fig. 3a eine schematisch dargestellte Aufnahmestruktur in einem nicht verschlissenen Zustand; Fig. 3b eine schematisch dargestellte Aufnahmestruktur in einem etwas verschlissenen Zustand;
Fig. 3c eine schematisch dargestellte Aufnahmestruktur in einem grenzwertig verschlissenen
Zustand, und
Fig. 4 eine Schnittansicht des symmetrischen Schnellwechslers aus Fig. 1 mit eingesetztem Adapter in verriegeltem Zustand. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schnellwechselvorrichtung 10 umfassend einen
Schnellwechsler 12 und einen Adapter 14, der regelmäßig an ein Arbeitswerkzeug angebunden ist.
Der Adapter 14 weist zwei parallele Riegelachsen 16, 18 auf, welche vom Schnellwechsler 12 für den Betrieb umgriffen werden. Der Schnellwechsler 12 weist dazu wenigstens eine je einer Riegelachse 16, 18 zugeordneten Aufnahmestruktur 20, 22 auf. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Schnellwechsler 12 ist eine erste Aufnahmestruktur 20 als sogenannte Klauenkupplung ausgebildet, die eine erste
Riegelachse 18 eng anliegend umgreift. Eine zweite Aufnahmestruktur 22 ist dazu eingerichtet, eine Riegelachse 16 zwischen einem Widerlager 24 und einem verfahrbaren Riegelbolzen 26 zu arretieren. Die Abstimmung von Widerlager 24 und Riegelbolzen 26 wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Der Durchmesser der zumindest bereichsweise zylindrischen Riegelachse 16 und somit der Radius RAI und der Durchmesser der zumindest bereichsweise zylindrischen Riegelachse 18 und somit der Radius RA2 ist gleich.
Fig. 2 zeigt eine schematisch dargestellte Aufnahmestruktur 30 umfassend ein Widerlager 32 und einen Riegelbolzen 34, der in der gezeigten Verfahrrichtung VR verfahrbar ist. Das Widerlager 32 weist einen im Querschnitt kreisbogenförmigen Anlagebereich 36 mit einem Radius RG um den Mittelpunkt MG auf, durch den eine Mittelpunktachse A eines Kreises K mit dem Radius RG und dem Mittelpunkt MG verläuft. Der kreisbogenförmige Anlagebereich 36 erstreckt sich über einen Winkel OB, wenigstens über einen Sektor von 30° bis 60° gegenüber der Verfahrrichtung VR des Riegelbolzens 34 erstreckt.
Der Riegelbolzen 34 weist eine plane, also im Sinne einer ebenen, ungekrümmten Spannfläche 38 auf, die gegenüber der Verfahrrichtung VR im spitzen Winkel ß geneigt ist. Die Spannfläche 38 weist ein oberes Anlageniveau 0 und ein unteres Anlageniveau U auf. Zwischen oberem Anlageniveau 0 und unterem Anlageniveau U befindet sich ein Zwischenniveau Z. Die Spannfläche 38 ist derart angeordnet, dass diese zwischen der orthogonal auf die Verfahrrichtung VR stehenden Tangente T auf dem Kreis K um den Mittelpunkt MG mit dem Radius RG und der Parallelen Ρτ zur Tangente T durch den Mittelpunkt MG gebracht werden kann. Das Zwischenniveau Z liegt in einem sich in eine erste Richtung erstreckenden Bereich X mit einem Abstand B von Bmin ^ B < Bmaxzur Parallelen Pv zur Verfahrrichtung VR durch den Mittelpunkt MG, also zwischen einer Parallelen Po zur Verfahrrichtung VR, die den oberen Abstand Bmin bildet, und einer Parallelen Pu zur Verfahrrichtung VR, die den unteren Abstand Bmax bildet, also zwischen Pv und Po auf der einen Seite und Pv und Pu auf der anderen Seite.
Für die Erstreckung des Bereichs X in die erste Richtung für das mögliche Zwischenniveaus Z zwischen Bmin Und Bmax gilt für Bmin Und Bmaxi
Bmin(RG) = RG* (V * cos(ß) - ((1 -V)* sin(45°))) mit Vmin =0,75,
Bmax (RG) = RG * (V * cos(ß) - ((1 -V)* sin(45°))) mit Vmax =0,85. Die Variable V liegt dabei zwischen Vmin = 0,75 für das Minimalbereichsniveau Bmin und Vmax = 0,85 für das Maxiamalbereichsniveau Bmax. Der Spannflächenwinkel ß beträgt im vorliegenden Fall 10°. Bei Verriegelung einer entsprechenden Riegelachse ergibt sich eine Anlagelinie je nach Verschleißgrad des Widerlagers oder der Riegelachse im Bereich OB. Der kreisbogenförmige Anlagebereich 36 erstreckt sich wenigstens über diesen Bereich, der im vorliegenden Fall zwischen 30° und 60° gegenüber der Verfahrrichtung VR liegt.
Eine orthogonal zur Erstreckung des Bereichs X in die erste Richtung liegende zweite Richtung für das mögliche Zwischenniveaus Z wird durch die orthogonal auf der Verfahrrichtung VR stehenden Tangente T zu einem Kreis um den Mittelpunkt MG mit dem Radius RG auf der einen Seite und durch die
Parallelen Ρτ zur Tangente T durch den Mittelpunkt MG auf der anderen Seite gebildet.
Der Bereich X, in den ein Zwischenniveau Z eingebracht werden kann, ist schraffiert dargestellt.
Der Spannflächenwinkel ß und die Variable V sind derart aufeinander abgestimmt, dass sich ein oberes Anlageniveau bei einem Anlagewinkel ao = 60° und ein unteres Anlageniveau bei einem Winkel au = 30° ergibt. In diesem Winkelbereich ergibt sich ein besonders günstiges Krafteinleitung, die in der Lage ist, die durch die Grab- und Hebekräfte der Trägermaschine auftretende Belastungen in optimaler Weise in den Schnellwechsler einzuleiten. Der Riegelbolzen 34 weist an der einem Antrieb des Riegelbolzens 34 abgewandten Seite der Spannfläche 38 eine zur Verfahrrichtung VR parallele Planfläche 39 auf. In diesem Bereich wird damit ein rein formschlüssiges Sekundärlager bereitgestellt werden, in welchem eine Riegelachse formschlüssig gehalten werden kann, wenn zwischen Adapter 14 und Schnellwechsler 12 eine Relativkraft wirkt, die über den bestimmungsgemäßen Gebrauch hinausgeht und so zu einer Rückstellung des Riegel bolzens 34 führt.
Die unterschiedlichen Lagen, die eine Riegelachse relativ zur Aufnahmestruktur 30 einnehmen kann, sind in den Figuren 3a bis 3c näher erläutert.
Fig. 3a zeigt eine schematisch dargestellte Aufnahmestruktur 30 in einem neuen nicht verschlissenen Zustand. In der Aufnahmestruktur 30 ist eine Riegelachse 40 mit einem Radius RA gehalten. Die Riegelachse 40 liegt an der Spannfläche 38 an dem unteren Anlageniveau U an. Entsprechend ergibt sich eine Anlagelinie für die Riegelachse 40 an der Anlagefläche 36 in einem Winkel von etwa mit au = 30°.
Fig. 3b zeigt eine schematisch dargestellte Aufnahmestruktur 30 in einem etwas verschlissenen Zustand. Die Riegelachse 40 liegt nunmehr an einem Zwischenniveau Z an der Spannfläche 38 des Riegelbolzens 34 an. Die Riegelachse 40 liegt in diesem Zustand an einer Anlagelinie an der Anlagefläche 36 an, die etwa einen Anlagewinkel von au = 45° gegenüber der Parallelen Pv zur Folge hat.
Fig. 3c zeigt eine schematisch dargestellte Aufnahmestruktur 30 in einem grenzwertig verschlissenen Zustand. Dabei liegt die Riegelachse 40 am oberen Anlageniveau 0 an der Spannfläche 38 an. Es ergibt sich ein Anlagewinkel zur Anlagelinie von etwa ao = 65°. Anhand der Figuren 3a bis 3c wird deutlich, dass über einen erheblichen Verschleißbereich eine kraft- und formschlüssige und damit spielfreie Verriegelung der Riegelachse 40 möglich ist.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht des symmetrischen Schnellwechslers 12 aus Fig. 1 mit eingesetztem Adapter 14 im verriegelten Zustand, der eine erfindungsgemäße Aufnahmestruktur 22 analog der Aufnahmestruktur 30 der Fig. 2 umfasst, um eine erste Riegelachse 18 lösbar zu fixieren. Zudem umfasst der Schnellwechsler 12 eine zweite Aufnahmestruktur 20, die in Form einer Klaue eine zweite Riegelachse 18 umgreift. Die Riegelachsen 16, 18 haben den gleichen Radius RA. Die zweite Aufnahmestruktur 20 weist einen kreisbogenförmigen Bereich über den Mittelpunktwinkel δ auf, dessen Radius RG2 in etwa dem Radius RA2 der Riegelachse 18 entspricht.
Die erfindungsgemäße Aufnahmestruktur 22 weist eine im Querschnitt kreisbogenförmige Kontur mit dem Radius RGI auf. Die Riegelachse 16 wird mit einem wie zuvor beschrieben gestalteten
Riegelbolzen 26 verriegelt, wozu ein Antrieb 52, insbesondere ein hydraulischer Drehantrieb, vorgesehen ist, der den Riegelbolzen 26 in Verfahrrichtung VR bewegen kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Riegelbolzen 26 über ein sogenanntes Kniehebelgetriebe 54 an den Antrieb angelenkt. Zudem ist der Riegelbolzen 26 in Verfahrrichtung VR durch eine Feder 56 vorgespannt. Durch diese Vorspannung erfolgt eine unter anderem kraftschlüssige Arretierung der Riegelachse 16. Der Riegelbolzen 26 ist in einer Geleithülse 58 in Orthogonalrichtung zur Verfahrrichtung VR formschlüssig gelagert, wodurch in diese Richtung eingeleitete Kräfte ideal aufgenommen werden können. Die Verbindungslinie der Mittelpunkte MGI und MG2 schließt im vorliegenden Fall in einem Winkel γ von etwa 1 ° mit der Parallelen Pv zur Verfahrrichtung VR durch den Mittelpunkt MG2 ein. Dadurch können die Kräfte, die regelmäßig in Grabrichtung wirken, ideal aufgenommen werden. Durch die Erfindung wird so eine ideal angepasste Aufnahmeeinrichtung für einen Adapter, insbesondere auch einen symmetrischen Adapter, bereitgestellt.
Bezugszeichenliste
10 Schnellwechselvorrichtung
12 Schnellwechsler
14 Adapter
16 Riegelachse
18 Riegelachse
20 Aufnahmestruktur
22 Aufnahmestruktur
24 Widerlager
26 Riegel bolzen
30 Aufnahmestruktur
32 Widerlager
34 Riegel bolzen
36 Anlagebereich
38 Spannfläche
39 Planfläche
40 Riegelachse
42 Schnellwechsler
52 Antrieb
54 Kniehebelgetriebe
56 Feder
58 Gleithülse
ClB Anlagewinkelbereich
α Anlagewinkel
αο Anlagewinkel des oberen Anlageniveaus 0 αυ Anlagewinkel des unteren Anlageniveaus U Anlagewinkel des Zwischenniveaus Z
Spannflächenwinkel
Winkel, der die Verbindungslinie der Mittelpunkte MGI und MG2 mit der Parallelen Pv zur Verfahrrichtung VR durch den Mittelpunkt MG2 einschließt Winkel des kreisbogenförmigen Abschnitts der zweiten Aufnahmestruktur 20 Kreismittelpunktachse durch den Mittelpunkt MG
Abstand zu Pv
Abstand zwischen den Geraden Pv und Po
Abstand zwischen den Geraden Pv und Pu
Kreis
Parallele zur Tangente T
Mittelpunkt des Kreises K
oberes Anlageniveau
Parallelen PV zur Verfahrrichtung VR durch den Mittelpunkt MG
Radius der Riegelachse 40
Radius der Riegelachse des Adapters
Radius der Riegelachse des Adapters
Gehäuseradius
Tangente
unteres Anlageniveau
Variable, Verhältnis RG ZU RA
Variable
Variable
Verfahrrichtung
Bereich zwischen den Geraden Pv und einer Paralellen Ρτ - Erstreckung des Bereichs X in eine zweite Richtung - sowie Pv und Po bzw. Pu - Erstreckung des Bereichs X in eine erste Richtung
Zwischenniveau

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Schnellwechsler (12) umfassend eine Aufnahmestruktur (22, 30) aufweisend ein Widerlager (24, 32) aufweisend eine im Schnitt kreisbogenförmigen Anlagebereich (36) mit einem Gehäuseradius (RG) um einen Mittelpunkt (MG), durch den die Kreismittelpunktachse (A) verläuft, wobei ferner die Aufnahmestruktur (22, 30) einen Riegelbolzen (26, 34) umfasst, der eine plane Spannfläche (38) aufweist, wobei der Riegelbolzen (26, 34) eine Verfahrrichtung (VR) besitzt, die in Orthogonalrichtung zur Kreismittelpunktachse (A) liegt, wobei die
Spannfläche (38) mit der Verfahrrichtung (VR) einen spitzen Spannflächenwinkel (ß) einschließt, so dass eine zylindrische Riegelachse (16, 18, 40) zwischen Spannfläche (38) und dem Anlagebereich (36) in Anlage gebracht werden kann, ferner erstreckt sich der Anlagebereich (36) wenigstens über einen Anlagewinkelbereich (OB) gegenüber der
Verfahrrichtung (VR), wobei sich der Anlagewinkel (a) abhängig von der Lage einer
Riegelachse (16, 18, 40) an der Spannfläche (38) ändert, wobei der Abstand eines
Zwischenniveaus (Z) an der Spannfläche (38) zur Parallelen (Pv) der Verfahrrichtung (VR) durch die Kreismittelpunktachse (A) des Mittelpunktes (MG) in einem Bereich (X) zwischen B™(RG) = RG* (V * cos(ß) - ((1 -V)* sin(a=45°))) | V™ =0,75, und
Bmax(RG) = RG* (V * cos(ß) - ((1 -V)* sin(a=45°))) | Vmax=0,85 liegt,
wobei die Variable V zwischen Vmin = 0,75 für das Minimalbereichsniveau Bmin und Vmax = 0,85 für das Maxiamalbereichsniveau Bmax liegt, die Spannfläche (38) ein oberes Anlageniveau (0) und ein unteres Anlageniveau (U) aufweist, das in Abhängigkeit der Verfahrstrecke mit der Riegelachse (16, 18, 40) in Anlage gebracht werden kann, wobei ein oberes Anlageniveau (0) zwischen der Parallelen (Pv) der Verfahrrichtung (VR) und dem Zwischenniveau (Z) liegt, wobei der Riegelbolzen (26, 34) derart verfahrbar ist, dass das Zwischenniveau (Z) in dem Bereich (X) zwischen der orthogonal auf die Verfahrrichtung (VR) stehenden Tangente (T) auf einen Kreis um den Mittelpunkt (MG) mit dem Radius (RG) und der Parallelen (Ρτ) zur Tangente (T) durch den Mittelpunkt (MG) gebracht werden kann. Die Variable V ergibt sich dabei aus dem Verhältnis V=RA /RG, wobei RA < RG und damit immer V<1 ist.
2. Schnellwechsler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfläche (38) einen Spannflächenwinkel (ß) im Bereich von 7° bis 13° aufweist, vorzugsweise 10°.
3. Schnellwechsler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannflächenwinkel (ß) und die Variable (V) derart aufeinander abgestimmt sind, dass sich ein oberes Anlageniveau bei einem Anlagewinkel ao=60° und ein unteres Anlageniveau bei einem Winkel au=30° ergibt.
4. Schnellwechsler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegelbolzen (26, 34) in Verfahrrichtung (VR) vorgespannt ist.
5. Schnellwechsler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Aufnahmestruktur (22, 30) vorgesehen ist, die einen kreisbogenförmigen Bereich mit einem Gehäuseradius (RG) aufweist, wobei RG *Vmin | Vmin= 0,75 < RG2 ^ RG *Vmax | Vmax = 0,85 ist.
6. Schnellwechsler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite
Aufnahmestruktur (22, 30) als Klaue ausgebildet ist, wobei sich der kreisbogenförmige Bereich über wenigstens ein Drittel des kreisbogenförmigen Bereichs mit dem Gehäuseradius (RG2) erstreckt (Winkel δ).
7. Schnellwechselvorrichtung (10) umfassend einen Schnellwechsler (12) und einen Adapter (14), wobei der Adapter (14) zwei parallele Riegelachsen (16, 18, 40) umfasst, wobei der Schnellwechsler (12) eine einer ersten Riegelachse (16, 18, 40) mit einem Radius RAI des Adapters (14) zugeordneten Kupplungsklaue und einen der zweiten Riegelachse (16, 18, 40) mit einem Radius (RA2) zugeordneten entlang einer Verfahrrichtung (VR) verschiebbar geführten Riegelbolzen (26, 34) aufweist, der mit einem Widerlager (24, 32) so
zusammenwirkt, dass eine weitere zumindest im Anlagebereich (36) des Riegelbolzens (26, 34) und des Widerlagers (24, 32) der Riegelachse (16, 18, 40) des Adapters (14) zwischen Riegelachse (16, 18, 40) und Adapter (14) formschlüssig einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegelbolzen (26, 34) eine plane Spannfläche (38) aufweist, an der der Riegelbolzen (26, 34) die zweite Riegelachse (16, 18, 40) zum Widerlager (24, 32) verspannt, wobei die Spannfläche (38) gegenüber der Verfahrrichtung (VR) in einem
Spannflächenwinkel (ß) angestellt ist.
8. Schnellwechselvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (24, 32) des Schnellwechslers (12) eine konkave Kreiskontur aufweist mit einem Radius RG , für den gilt: 1 ,17 * RA2 ^ RG ^ 1 ,33 * RA2 .
9. Schnellwechselvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelachsen (16, 18, 40) des Adapters (14) einen gleichen Durchmesser aufweisen (Radius RAI = RA2).
10. Schnellwechselvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannflächenwinkel (ß) in einem Bereich von 7° bis 13°, insbesondere bei 10°, liegt.
11. Schnellwechselvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schnellwechsler (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
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