[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung für Baggerlöffel, mittels welcher
der Ausleger eines Baggers kraftschlüssig und lösbar mit einem Baggerlöffel verbindbar
ist.
Es sind schon verschiedene solche Kupplungen bekannt. Diese bestehen im wesentlichen
aus zwei ineinanderpassenden Kupplungsteilen, von denen das untere fest am Baggerlöffel
und das obere fest am Ausleger befestigt ist. Durch das satte Ineinanderpassen dieser
beiden Kupplungsteile soll eine in allen Richtungen möglichst verwindungsfreie Verbindung
bei gleichzeitig geringer Bauhöhe der Kupplung erreicht werden. Die Bauhöhe der Kupplung,
worunter die Distanz zwischen dem Ausleger und dem Saggerlöffel im eingekuppelten
Zustand verstanden wird, soll also klein sein. Je grösser sie nämlich ausfällt, umso
mehr wird die Kraft des Baggers infolge der Verlängerung des wirksamen Lastarmes reduziert.
Zum andern weisen die Kupplungen Elemente auf, um die beiden zu kuppelnden Kupplungsteile
kraftschlüssig, jedoch lösbar miteinander zu verbinden. Im einfachsten Fall verwendet
man einen Bolzen, welcher die beiden Kupplungsteile im zusammengekuppelten Zustand
durchdringt und der in dieser Lage sicherbar ist. Das Kuppeln und Entkuppeln bedarf
dann jedoch manueller Arbeit. Oft sind die beiden zu kuppelnden Kupplungsteile um
einen als Schwenkachse wirkenden Rohrabschnitt am unteren Kupplungsteil ineinander
schwenkbar. Das obere Kupplungsteil weist hierzu eine entsprechend geformte konkave
Fläche auf, welche die Innenwand eines hohlen Halbzylinders bildet. Sind die Kupplungsteile
um die Achse des Rohrabschnittes ineinandergeschwenkt, so liegt das obere Kupplungsteil
im Innern des kastenförmigen, unteren Kupplungsteils. Die Elemente zum kraftschlüssigen
Verbinden der beiden Kupplungsteile sind dann dadurch gegeben, dass das obere, ebenfalls
kastenförmig ausgebildete Kupplungsteil in seiner Wandung Oeffnungen aufweist, die
zur Aufnahme von Nasen dienen, welche an der Innenwand des unteren Kupplungsteils
angeformt sind. Die zur Bodenfläche des unteren Kupplungsteils gewandten Unterseiten
der Nasen stehen dann leicht schräg zur Unterseite des obere Kupplungsteils. In diesem
oberen Kupplungsteil sind dann bewegliche Keile angeordnet, die mittels Schraubgewinden
unter die Nasen verschoben werden können, womit sie die beiden Kupplungsteile kraftschlüssig
miteinander verbinden. Es sind bereits Kupplungen vorgeschlagen worden, bei denen
diese Keile automatisch betätigt werden können, zum Beispiel, indem ein Elektromotor
die entsprechenden Gewindestangen dreht oder indem eine hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit
die Keile direkt betätigt. Keines dieser Systeme hat sich jedoch überzeugend bewährt.
Die Elektromotoren ertragen die starken Schläge beim Baggerbetrieb auf die Dauer nicht.
Das gleiche gilt auch für eine hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit, welche unter
den fortwährend auf sie einwirkenden Schlägen fruher oder später undicht wird. Damit
aber droht der Anpressdruck der Keile unter die Nasen abzusinken und der Bagger könnte
gar seinen Löffel verlieren, was ein unakzeptables Gefahrenmoment darstellt.
[0002] Es sind auch Kupplungen bekannt, bei denen die kraftschlüssige Verbindung der Kupplungsteile
mittels schwenkbaren Klauen erfolgt, die dann wiederum entweder von Hand geschwenkt
und gesichert werden oder mittels hydraulischen oder elektrischen Mitteln, ähnlich
den weiter oben bereits beschriebenen.
[0003] Es ist klar, dass die Ideen, welche den herkömmlichen Kupplungen zugrundeliegen,
auf verschiedenste Weisen kombiniert und realisiert werden können.
[0004] Ein automatisches Kuppeln und Entkuppeln des Baggerlöffels ist grundsätzlich sehr
erwünscht. In der Praxis erfordert das Wechseln des Baggerlöffels erheblich Zeit,
in welcher der Bagger ja nicht arbeiten kann. Aus Bequemlichkeit wird oft mit einem
nicht optimalen Baggerlöffel gearbeitet, sodass die Arbeit nicht effizient vonstatten
geht oder der Baggerlöffel infolge seiner schlechten Eignung für die betreffende
Arbeit Schaden nimmt. Gerade wenn die Witterungsbedingungen schlecht sind, wenn es
also kalt und nass ist, oder zum Beispiel der Arbeitsplatz des Baggers morastig ist,
steigt der Baggerführer nur ungern aus seiner Führer-Kabine und auch das Hilfspersonal
reisst sich nicht um die mühsame Arbeit des Löffelwechselns. Eine Kupplung, die automatisch
von der Baggerkabine aus betätigbar wäre und zudem absolut zuverlässig, bedienerfreundlich
und schnell zu betätigen wäre, würde grosse Vorteile bringen. Die Löffel würden öfter
gewechselt und besser den vorzunehmenden Arbeiten angepasst. Damit würde die Baggerarbeit
effizienter erfolgen. Weil das Wechseln des Baggerlöffels zudem bedeutend schneller
erfolgen könnte, wären die Bagger auch zeitlich besser ausgelastet.
[0005] Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung für Baggerlöffel
zu schaffen, welche die eingangs erwähnten Nachteile überwindet, insbesondere rasch
automatisch von der Baggerkabine aus kuppelbar ist und trotzdem dauerhaft arbeitet
und die erforderliche Stabilität bei geringer Baugrösse erreicht.
[0006] Diese Aufgabe wird gelöst von einer Kupplung zum Kuppeln eines Baggerlöffels an den
Ausleger eines Baggers, die aus einem unteren, kastenförmigen Kupplungsteil besteht,
der fest am Baggerlöffel angebaut ist, und einem oberen kastenförmigen Kupplungsteil,
der satt in den unteren hineinsteckbar oder hineinschwenkbar ist, wobei an den Innenseiten
des unteren Kupplungsteils Nasen angeformt sind, die im gekuppelten Zustand der beiden
Kupplungsteile durch Oeffnungen in den Seitenwänden des obere Kupplungsteiles in
dessen Inneres ragen und unter die je ein Keil schiebbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass eine einzige Gewindestange mit zwei gegenläufigen Gewinden die beiden Keile gewindekraftschlüssig
durchsetzt und die Ge windestange mittels eines im Innern des oberen Kupplungsteiles
angeordneten Hydrostaten antreibbar ist.
[0007] Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung ist in den Figuren in verschiedenen
Ansichten gezeigt und anhand dieser Figuren wird die Erfindung nachfolgend beschrieben
und deren Funktion erklärt und erläutert.
[0008] Es zeigt:
Figur 1 Die Kupplung im entkuppelten Zustand in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 2 Die Kupplung im gekuppelten Zustand in einem Schnitt von vorne;
Figur 3 Die Kupplung im gekuppelten Zustand in einer Draufsicht;
Figur 4 Die Kupplung im gekuppelten Zustand von der Seite in einem Schnitt.
[0009] Die Figur 1 zeigt die Kupplung 1 im entkuppelten Zustand, angebaut an einen Ausleger
2 und Baggerlöffel 3 eines Baggers. Die Kupplung 1 besteht aus zwei Kupplungsteilen.
Das untere Kupplungsteil 4 ist fest am Baggerlöffel 3 angebaut, während das obere
Kupplungsteil 5 fest mit dem Ausleger 2 verbunden ist. Diese Verbindung ist jedoch
gelenkig, indem das Kupplungsteil 5 auf seiner Oberseite zwei Seitenwände 6 aufweist,
die mit Löchern zur Aufnahme von Bolzen versehen sind. Im angebauten Zustand sind
diese Seitenwände 6 über das Ende des Auslegers gestülpt, welcher hier aus zwei Auslegerarmen
7,8 besteht. Beide Auslegerarme 7,8 weisen an ihrem Ende ein Querloch 9 auf. Die Distanz
der beiden Mündungsebenen jedes Querlochs 9 entspricht dem Abstand zwischen den beiden
Seitenwänden 6. Zur Befestigung des Kupplungsteils 5 am Ausleger 2 werden Bolzen durch
die Löcher in den Seitenwänden 6 und die Querlöcher 9 geschoben und in der eingeschobenen
Lage gegen herausfallen gesichert. Werden die Auslegerarme 7 und 8 relativ zueinander
verschoben, so wird das Kupplungsteil 5 entsprechend um die Bolzenachsen geschwenkt.
Diese Schwenkbewegung bewirkt die Grab- und Ausleerbewegung des angekuppelten Baggerlöffels.
Das Kupplungsteil 5 ist auf seiner Unterseiten kastenförmig ausgebildet, wobei das
Innere des so gebildeten Kastens zur Aufnahme der Elemente zum kraftschlüssigen Kuppeln
mit dem unteren Kupplungsteil 4 dient. Die Seitenwände 10 dieses Kastens weisen Oeffnungen
11 auf.
[0010] Das untere Kupplungsteil 4 ist ebenfalls kastenförmig ausgebildet. Dieses Kupplungsteil
4 kann in der Weise fest mit dem Baggerlöffel 3 verbunden sein, dass es mit jenem
fest verschweisst ist. An den Innenseiten dieser beiden Seitenwände 12, die gleichzeitig
die Seitenwände des durch dieses Kupplungsteil 4 gebildeten Kastens sind, sind Nasen
13 angeformt, welche im rechten Winkel von diesen Innenseiten abstehen. Diese Nasen
13 weisen je eine Unterseite 14 auf, die gegen die Seitenwand 12, an welcher die betreffende
Nase 13 angeformt ist, sowie da mit auch gegen die Bodenfläche im Inneren des Kupplungsteils
5 leicht schräg nach abwärts verläuft. Die beiden Kupplungsteile 4 und 5 werden zum
Einkuppeln beziehungsweise zum Ankuppeln des Baggerlöffels 3 eineinandergeschwenkt.
Hierzu weist das untere Kupplungsteil 4 hinten zwischen seinen Seitenwänden 12 einen
diese verbindenen Rohrabschnitt 15 auf. Die Rückseite des Kupplungsteils 5 andrerseits
weist eine konkave Fläche 16 auf, welche die Innenfläche eines Hohlzylinders darstellt
und deren Radius dem Aussenradius des Rohrabschnittes 15 entspricht. Zum Einkuppeln
bringt der Baggerführer das obere Kupplungsteil 5 am Ausleger mit dieser konkaven
Fläche 16 auf den Rohrabschnitt 15 zu liegen. Für dieses Manöver kann er sowohl die
Fläche 16 wie auch den Rohrabschnitt von der Führer-Kabine aus weitgehendst einsehen.
Sobald er diese Stellung erreicht hat, schwenkt er das obere Kupplungsteil 5 in das
untere Kupplungsteil 4 hinein. Dieses geschieht, indem der Auslegerarm 8 relativ zum
Auslegerarm 7 vorgeschoben wird. Sobald das obere Kupplungsteil 5 satt im Innern
des unteren 4 liegt, wird die Kupplung verriegelt, wozu die Mittel im Innern des oberen
Kupplungsteils 5 dienen, welche in dieser Figur nicht einsehbar sind.
[0011] Dieser Verriegelungsmechanismus ist in Figur 2 gezeigt, indem hier die Kupplung im
ineinandergeschwenkten Zustand der beiden Kupplungsteile 4 und 5 von vorne in einem
Schnitt dargestellt ist. In der hier gezeigten Situation ist die Verriegelung noch
nicht erfolgt. Man erkennt die Nasen 13 an den Seitenwänden 12 sowie ihre zur Unterseite,
also zum Boden des durch das obere Kupplungsteil 5 gebildeten Kastens schräg verlaufende
Unterseite 14. Im Inneren des Kupplungsteils 5 sind nun zwei Keile 17 angeordnet,
die aus je einem Stahl-Vierkant mit teilweise keilförmigem Querschnitt bestehen. Die
Keilflächen 18 weisen dieselbe Schräge auf wie die Unterseiten 14 der Nasen 13, verlaufen
also parallel zu jenen. Beide Keile 17 werden gewindekraftschlüssig durchsetzt von
einer gemeinsamen Gewindestange 19. Diese Gewindestange 19 ist in den Seitenflächen
10 des oberen Kupplungsteils 5 drehbar gelagert. Hierzu können Kugellager 21 vorgesehen
sein. Die Gewinde 22 und 23, welche die Gewindestange 19 aufweist, sind zueinander
gegenläufig gerichtet. Das heisst, das eine Gewinde 22 ist ein rechtsgerichtetes Gewinde
und das Gewinde 23 ist ein linksgerichtetes Gewinde oder umgekehrt. In der Mitte
trägt die Gewindestange 19 einen Zahnkranz 20, der zum Antreiben der Gewindestange
19 dient, um sie also beliebig in Drehung zu versetzen. Mittels Drehung der Gewindestange
19 nämlich verschieben sich die Keile 17 genau gegengleich. Einerseits können sie
derart unter die Nasen 13 geschoben werden, womit sie das obere Kupplungsteil 5 satt
an das untere 4 pressen. Selbst wenn die Verklemmung auf den beiden Seiten nicht genau
simultan geschieht, so wird dieses sofort ausgeglichen, indem die ganze Gewindestange
19 in ihren beiden Lagern 21 leicht hin und her verschiebbar ist. Damit er folgt
jedesmal beim Verklemmen eine automatische Selbstzentrierung, wodurch gewährleistet
ist, dass die Klemmkraft auf beiden Seiten immer gleich gross ist. Natürlich hat
dieses eine leichte Verschiebung des Zahnkranzes 20 aus der Mitte zur Folge, was aber
die Funktion des Verklemm-Mechanismus in keiner Weise beeinträchtigt, wie das gleich
eingesehen werden kann.
[0012] Der Antrieb der Gewindestange 19 erfolgt ja über den Zahnkranz 20, welcher seinerseits
von einer Rollenkette 24 angetrieben ist, wie dies aus Figur 3 hervorgeht, welche
den Mechanismus in einer Draufsicht zeigt. Erkennbar sind einmal die beiden Kuppplungsteile
4,5, nämlich das untere, hier äussere 4 und das obere, hier innere 5. Ebenfalls erkennbar
ist der Rohrabschnitt 15 am unteren Kupplungsteil 4, an dem das obere Kupplungsteil
5 mit seiner konkaven Fläche 16 anliegt. Die auf der Innenseite der Seitenflächen
12 angeformten Nasen 13 ragen durch die Oeffnungen 11 in den Seitenwänden 10 in das
Innere des oberen Kupplungsteils 5 hinein. Die Gewindestange 19 mit den beiden gegenläufigen
Gewinden 22,23 ist in den Seitenwänden 10 des oberen Kupplungsteils 5 gelagert. Ihre
Drehung bewirkt die entsprechende Verschiebung der beiden Keile 17, entweder auseinander,
wobei sie dann mit ihren abgeschrägten Keilflächen 18 unter den Nasen 13 verklemmt
werden, oder gegeneinander, wodurch die Verklemmung gelöst wird und sich schliesslich
die in der Figur 3 gezeigte Situation einstellt, in welcher das obere Kupp lungsteil
5 wiederum aus dem unteren 4 herausgeschwenkt werden kann. Damit sich die Keile 17
während ihrer Verschiebung nicht seitlich verkanten können, sind sie wenigstens
auf ihrer einen Seite von einer Anschlagsleiste 26 geführt, die durch ein einfaches
Doppelwinkel-Profil gebildet ist, das im Inneren des oberen Kupplungsteils 5 an dessen
Bodenfläche angeschweisst ist. Der Antrieb der Gewindestange 19 erfolgt über den Zahnkranz
20, um den eine Rollenkette 24 gelegt ist, die ihrerseits von der Abtriebsachse eines
Hydrostaten 25 angetrieben wird.
[0013] Figur 4 zeigt das gleiche wie Figur 3, jedoch in einem Schnitt von der Seite her
gesehen. Erkennbar sind wiederum das obere 5 und das untere Kupplungsteil 4, sowie
die Nasen 13 am unteren und die Oeffnungen 11 am oberen Kupplungsteil 5, sowie die
Keile 17 nebst deren Antriebsmittel, nämlich der Gewindestange 19, der Rollenkette
24 und dem Hydrostaten 25. Auch die Anschlagsleiste 26, entlang welcher die Keile
17 geführt sind, ist sichtbar. Ausserdem ist in dieser Figur der Rohrabschnitt 15
am unteren Kupplungsteil 4 ersichtlich sowie die konkave Fläche 16 am oberen Kupplungsteil
5, die am Rohrabschnitt 15 anliegt. Die Schwenkung des oberen Kupplungsteiles 5 gegenüber
dem unteren 4 erfolgt daher um die Achse des Rohrabschnittes 15.
[0014] Anstelle eines Antriebes mit einer Rollenkette kann dieser auch über einen Zahnriemen
erfolgen, wofür dann die Gewindestange entsprechend mit einem Zahnriemenrad ausgerüstet
ist.
[0015] Um die Stabilität der Kupplung in bezug auf seitliche Verschiebungen zu steigern,
können sowohl die Seitenflächen 12 des unteren Kupplungsteils 4 wie auch die Seitenflächen
10 des oberen Kupplungsteils 5 zueinander leicht konisch verlaufen. Wird dann das
obere Kupplungsteil 5 in das untere hineingesteckt oder hineingeschwenkt, so wird
es im unteren Kupplungsteil 4 zusätzlich seitlich verklemmt. Die Abschlusswand gegenüber
dem Rohrabschnitt 15 beziehungsweise der konischen Fläche 16 sowohl des unteren 4
wie auch oberen Kupplungsteils 5 kann ausserdem nach oben hin leicht mit wachsendem
Radius gegen innen geschwungen verlaufen. Damit wird zusätzlich auch in Richtung senkrecht
zum Rohrabschnitt 15 eine Verklemmung bewirkt, wenn das obere Kupplungsteil 5 in das
untere 4 geschwenkt wird.
[0016] Der erfindungsgemässe Antriebsmechanismus bringt bedeutende Vorteile gegenüber den
herkömmlichen. Die Vorteile eines hydraulischen Antriebs wurden hier mit denen eines
mechanischen gekoppelt. Bei den bekannten hydraulischen Verriegelungsmechanismen fehlte
nämlich eine wirksame Selbsthemmung. Wird die hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit
leck, so kann sich die Verriegelung lockern und der Bagger kann schlimmstensfalls
seinen Löffel verlieren. Dem ist hier dadurch Abhilfe geschafft worden, dass für den
Antrieb ein Hydrostat 25 eingesetzt wird, der seinerseits eine Gewindestange 19 antreibt,
welche eine natürliche Selbsthemmung aufweist, sodass sich auch bei stärkster Beanspruchung
des Baggerlöffels und entsprechenden Vibrationen und Schlägen auf die Kupplung 1 diese
nicht zu lösen vermag. Der Hydrostat 25 braucht, sobald die Verriegelung vorgenommen
wurde und die Keile 17 verklemmt sind, nicht mehr mit Hydrodruck beaufschlagt zu werden.
Im Gegensatz also zu einer Zylinder-Kolben-Einheit steht er nicht ständig unter Druck,
sondern nur dann, wenn der Verriegelungsmechanismus tatsächlich betätigt wird. Ein
Hydrostat kann ausserdem sehr robust gebaut werden, sodass er gegenüber der Alternative
eines Elektromotors im Betrieb um ein Vielfaches zuverlässiger und dauerhafter ist.
Zudem weisen viele Bagger zusätzliche Hydrualikanschlüsse bereits auf, von welchen
aus die Versorgung des Hydrostaten 25 mit Hydrodruck-Flüssigkeit sichergestellt werden
kann, ohne dass grosse bauliche Veränderungen am Bagger selbst vorzunehmen wären.
[0017] Die erfindungsgemässe Kupplung 1 kann deshalb in einfachster Weise vom Baggerführer
aus seiner Kabine heraus betätigt werden. Ihr einfacher Aufbau, welcher das Ineinanderschwenken
der beiden Kupplungsteile 4,5 erlaubt, ermöglicht das An- und Abkuppeln von Baggerlöffeln
ohne manuelle Handgriffe an der Kupplung selbst, sodass ein Aussteigen des Baggerführers
oder der Zuzug von Hilfskräften nicht mehr erforderlich ist. Damit aber lassen sich
wert volle Maschinenstunden einsparen und zudem wird ein Anreiz geschaffen, vermehrt
mit dem jeweils optimalen Baggerlöffel zu arbeiten. Natürlich funktioniert die Kupplung
auch für weitere Werkzeuge anstelle von Baggerlöffeln, so zum Beispiel für Abbruchhämmer
und dergleichen.
1.) Kupplung (1) zum Kuppeln eines Baggerlöffels (3) an den Ausleger (2) eines Baggers,
die aus einem unteren, kastenförmigen Kupplungsteil (4), der fest am Baggerlöffel
(3) angebaut ist, und einem oberen kastenförmigen Kupplungsteil (5) besteht, der
satt in den unteren hineinsteckbar oder hineinschwenkbar ist, wobei an den Innenseiten
des unteren Kupplungsteils (4) mindestens je eine Nase (13) angeformt ist, welche
Nasen (13) im gekuppelten Zustand der beiden Kupplungsteile (4,5) durch Oeffnungen
(11) in den Seitenwänden (10) des oberen Kupplungsteiles (5) in dessen Inneres ragen
und unter die je ein Keil (17) schiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige
Gewindestange (19) mit zwei gegenläufigen Gewinden (22,23) die beiden Keile (17)
gewindekraftschlüssig durchsetzt, und dass die Gewindestange (19) mittels eines
im Innern des oberen Kupplungsteiles (5) angeordneten Hydrostaten (25) antreibbar
ist.
2.) Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindestange (19)
einen Zahnkranz (20) trägt, der mit der Abtriebsachse des Hydrostaten (25) über eine
Rollenkette (24) verbunden ist.
3.) Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Nasen (13) an den Innenseiten der Seitenflächen (12) des unteren Kupplungsteils
(4) angeformt sind.
4.) Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Keile (17) seitwärts in Richtung gegen die Seitenflächen (10,12) der Kupplungsteile
(4,5) hin hin- und herbewegbar sind.
5.) Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Keile (17) längs ihrer Bewegungsrichtung mindestens auf einer Seite mittels einer
Anschlagleiste (26) geführt sind.
6.) Kupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Gewindestange (19) ein Zahnriemenrad trägt, das mit der Abtriebsachse des Hydrostaten
(25) über einen Zahnriemen verbunden ist.
7.) Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Seitenwände (10,12) der beiden Kupplungsteile (5,4) je zueinander leicht konisch
sind.
8.) Kupplung nach einem der vorhergehendne Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abschlusswand (27) am unteren Kupplungsteil (4) gegenüber dem Rohrabschnitt und
jene (28) am oberen (5) gegenüber der konischen Fläche (16) nach oben hin leicht mit
wachsendem Radius gegen innen geschwungen verläuft.