[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kuppeln und Entkuppeln der Anschlussenden
von Druckmittelleitungen, insbesondere von Hydraulikleitungen, mit einer ortsfesten
und einer auf einem beweglichen Schlitten angebrachten Kupplungshälfte, die durch
eine Kolben-/Zylindereinheit in Kuppel- und/oder Entkuppelstellung bewegbar ist, insbesondere
an Werkzeugschnellwechseleinrichtungen von Bauoder Landmaschinen.
[0002] Eine solche Vorrichtung wird beispielsweise in der DE 33 11 502 C2 offenbart. Dort
wird eine Vorrichtung zum ferngesteuerten Verbinden oder Trennen zweier mit mechanischen
Formschlusselementen und mit Steuerleitungsanschlüssen ausgerüsteter Kuppelteile beschrieben,
deren eine am Arbeitsgerät und deren andere am Stiel oder dgl. eines Hydraulikbaggers
vorgesehen ist, die durch eine hydraulisch-mechanische Verriegelung kraftschlüssig
verbindbar sind, wobei sich die Vorrichtung dadurch auszeichnen soll, dass Steuerleitungsanschlüsse
gesondert mittels eines hydraulischen Stellantriebes miteinander verbindbar bzw. voneinander
trennbar sind. Insbesondere soll eine vom sich einstellenden Spiel der Formschlusselemente
unabhängig gute Verbindbarkeit der Steuerleitungsanschlüsse sichergestellt werden.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Steuerleitungsanschlüsse federnd gelagert sind
und sich in der Ebene senkrecht zu ihrer Öffnungs- bzw. Schließrichtung bewegen können.
Außerdem ist der formschlüssige Bewegungsvorgang, bei dem die mechanische Verbindung
der jeweiligen Kuppelteile miteinander erfolgt, unabhängig von dem Verbindungs- bzw.
Trennvorgang der Steuerleitungen. Dazu wirkt ein hydraulischer Stellantrieb gegen
eine Feder, die die beweglichen Steuerleitungsanschlüsse gegen die dem bestehenden
Teil zugeordneten Steuerleitungsanschlüsse drückt.
[0003] Nachteilig an dieser Art der Vorrichtung ist insbesondere, dass durch die horizontale
Bewegungsfreiheit der jeweiligen Steuerelemente nur eine unzureichende Führung und
Passgenauigkeit im Betrieb erreicht werden kann, wodurch Verklemmungen und ähnliches
auftreten können.
[0004] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine robuste und dauerhafte
Vorrichtung zum Kuppeln und Entkuppeln der Anschlussenden von Druckmittelleitungen
zu schaffen, bei der insbesondere nach Abschluss des Kuppelvorganges die Druckzufuhr
zum Stellzylinder unterbrochen werden kann, um hier eine aufwendige zusätzliche Druckversorgung
auch während des Betriebes zu vermeiden.
[0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schlitten in der Kuppelstellung
durch eine selbsthaltende, mechanische, durch den Druckkolben betätigbare Verriegelung
fixierbar ist.
[0006] Eine solche Verriegelung ermöglicht es, dass der Schlitten, nachdem er in die Kuppelstellung
bewegt worden ist und damit die beiden Kupplungshälften miteinander verbunden hat,
mechanisch in seiner Position fixiert wird, so dass er in dieser verbleibt, auch nachdem
die Druckzufuhr zu dem Stellzylinder unterbrochen wird oder sich beispielsweise durch
langsamen Druckabfall in der Hydraulikanlage von selbst abbaut. Besonders vorteilhaft
ist dabei, dass die mechanische Verriegelung durch den Druckkolben selbst betätigt
wird und somit zusätzliche aktive Elemente in dem Kupplungselement vermieden werden.
[0007] Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. In einer Ausführung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Verriegelung in Form federbeaufschlagter
Verriegelungshebel mit Ausnehmungen zum Eingriff in Nuten ausgebildet ist.
[0008] Diese Ausgestaltung der Verriegelung ermöglicht eine sichere Fixierung des Schlittens
und damit der Kupplungshälften in gekuppelter Position. Es lassen sich große Kräfte
aufnehmen, auch wenn der Stellzylinder drucklos wird.
[0009] Vorteilhaft ist es, dass die Verriegelung, insbesondere mittels von Schiebehülsen
betätigten Sperrkugeln, zum Eingriff in Nuten ausgebildet ist.
[0010] Bei einer solchen Ausführung der Kupplungseinrichtung verbleiben die beiden Kupplungshälften
im gekuppelten Zustand in ihrer Position. Die Verriegelung sorgt dafür, dass auch
im drucklosen Zustand des Stellzylinders eine sichere Verbindung der beiden Kupplungshälften
gewährleistet ist. Zum Entkuppeln wird beispielsweise die Schiebehülse vom Stellzylinder
betätigt, so dass die Kupplung entkoppelt wird und anschließend die beiden Kupplungshälften
voneinader getrennt werden.
[0011] Es kann vorgesehen sein, dass die Arbeitslänge der Kolben-/Zylindereinheit zur Bewirkung
eines Leerhubes zur Öffnung der Verriegelung vor der Bewegung des Schlittens aus der
Kuppelstellung und/oder zum Schließen der Verriegelung nach der Bewegung des Schlittens
in die Kuppelstellung größer ist als der Stellweg des Schlittens. Durch diesen Aufbau
wird besonders einfach eine Möglichkeit geschaffen, die Verriegelung zu betätigen
und mit derselben Kolben-/Zylindereinheit die Bewegung des Schlittens in die Kuppelstellung
hinein- oder aus ihr herauszubewirken.
[0012] Eine besondere Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass der Schlitten in Bewegungsrichtung
weisende, beidseitig offene Gleitbuchsen aufweist.
[0013] Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchsen
auf einseitig am ortsfesten Teil befestigten Gleitzapfen, die eine Länge größer als
die Gleitbuchsen aufweisen, verschiebbar angeordnet sind. Durch diese Art der Konstruktion
und Lagerung des Schlittens sind große Stabilität in Verbindung mit einfachem Aufbau
realisierbar.
[0014] In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gleitzapfen am freien
Ende die Quernuten zur Aufnahme der am Schlitten angeordneten, schwenkbaren federbeaufschlagten
Verriegelungshebel aufweisen.
[0015] Nach der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Verriegelungshebel Kulissenflächen
aufweisen und der Kolben des Druckzylinders korrespondierende Kegelflächen aufweist.
In dieser Ausgestaltung ist eine besonders vorteilhafte Verriegelung des Schlittens
in gekuppeltem Zustand möglich. Die Verriegelungshebel können durch den Druckzylinder
betätigt werden und damit ohne weitere aktive Elemente für eine Fixierung des Schlittens
in seiner einen Endposition sorgen.
[0016] Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass
zwischen der Schlittenstirnseite und einem Mitnehmer am freien Ende des Druckkolbens
eine Verzögerungsfeder vorgesehen ist. Hierdurch ist besonders einfach gewährleistet,
dass der Schlitten während des Leerhubes des Druckkolbens bereits in der gekuppelten
Position verbleibt, bevor die mechanische Verriegelung betätigt wird bzw. dass die
Verriegelung geöffnet wird, bevor sich der Schlitten aus der gekuppelten in die entkuppelte
Position bewegt.
[0017] Vorteilhaft kann es sein, wenn die Kupplungshälften innerhalb von ineinander verschiebbaren
Schutzhülsen angeordnet sind. Die Schutzhülsen dienen dem Zweck, die Kupplungshälften
vor Verschmutzungen und mechanischer Belastung durch die rauhe Arbeitsumgebung, in
der diese Vorrichtungen üblicherweise benutzt werden, zu schützen. Hierdurch wird
einfach eine größtmögliche Abschirmung der Kupplungsteile sowohl im gekuppelten als
auch im entkuppelten Zustand ermöglicht.
[0018] Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen,
dass die Kupplungshälften und/oder die Schutzhülsen, insbesondere mittels Steckoder
Schraubverbindungen, auswechselbar am Schlitten befestigt sind. Durch diese Ausgestaltungen
können bei Verschleißerscheinungen oder Änderungen an den Maschinen die Einzelteile
der Vorrichtung schnell gewechselt und den jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden.
[0019] Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der
nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
- Fig. 1a bis c
- eine Werkzeugschnellwechseleinrichtung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei
Stadien des Kupplungsvorganges,
- Fig. 2a und b
- eine Seitenansicht der Vorrichtung, teilweise im Schnitt im entkuppelten und im gekuppelten
Zustand,
- Fig. 3
- eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung im gekuppelten Zustand,
- Fig. 4a und b
- eine teilweise geschnittene Aufsicht der Vorrichtung sowie in den
- Fig. 5 und 6
- eine Seitenansicht einer alternativen Ausführung der Vorrichtung, teilweise im Schnitt
im entkuppelten und im gekuppelten Zustand.
[0020] Insbesondere in den Figuren 1a bis 1c sind Bereiche eines nicht näher dargestellten
Baggerauslegers einerseits und eines Werkzeuges, z.B. eines Löffels, wiedergegeben,
die mit der erfindungsgemäßen allgemein mit 1 bezeichneten Vorrichtung ausgerüstet
sind. Stiel und Baggerlöffel sind mit Schnellwechselelementen, in Fig. 1a mit 4 und
5 bezeichnet, ausgerüstet, an denen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 angebracht
sind, und zwar als Beispiel am Element 5 des Baggerlöffels ein feststehendes Teil
2 und am Element 4 am Baggerstiel ein bewegliches Teil 3, jeweils ausgerüstet mit
den zu verbindenden Hydraulikleitungen 6 und 7, die an ihren freien zu kuppelnden
Enden mit den entsprechenden Kupplungshälften, in den Figuren mit 8 und 9 bezeichnet,
ausgerüstet sind, wobei die Kupplungshälften 8 und 9 von ineinander verschiebbaren
metallischen Schutzhülsen 10 und 11 umgeben sind.
[0021] Die zu bewegenden Kupplungshälften 8 sind auf einem Schlitten 12 ggf. auswechselbar
befestigt, was in den Figuren nicht näher dargestellt ist, wobei der Schlitten mittels
einer Kolben-/Zylindereinheit 13, 14 von einer Entkupplungsstellung (Fig. 2a, Fig.
4a) in eine Kupplungsstellung (Fig. 2b, Fig. 4b) bewegbar sind. Der im Druckzylinder
13 bewegbare Kolben 14 weist an seinem freien, nach außen weisenden Ende eine Kegelfläche
15 auf, zur Beaufschlagung von zwei Verriegelungshebeln 16, senkrecht zur Achse des
Kolbens 14 angeordnet, die im gekuppelten Zustand zur Verriegelung des Schlittens
12 dienen.
[0022] Der Kolben 14 des Druckzylinders 13 ist darüber hinaus noch mit einem Mitnehmer 18
ausgerüstet, der seinerseits mit einer Feder 17 bestückt ist, die sich einerseits
am Mitnehmer 18 und andererseits an der Stirnseite 12a des Schlittens 12 abstützt.
Der Schlitten 12 wird in den dargestellten Beispielen von zwei Buchsen 19 gebildet,
die über ein die Stirnseite 12a des Schlittens 12 bildendes Blech miteinander verbunden
sind, wobei die Buchsen 19 auf Gleitzapfen 20 bewegbar geführt sind.
[0023] Die Länge der Gleitzapfen 20 ist dabei größer als die Länge der Buchsen 19, derart,
dass das freie Ende der Gleitzapfen 20 in der Verriegelungslage (beispielsweise Fig.
4b) das Stirnblech 12a des Schlittens überragt. Dieses freie nach außen ragende Ende
der Gleitzapfen 20 ist mit einer Quernut 22 ausgestattet, in die einer der Verriegelungshebel
16 mit einem entsprechend geformten Ende eingreifen kann, wenn die Kupplung geschlossen
ist, wobei die Verriegelungshebel 16 von Federn 21 in die Schließstellung gezwungen
werden.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist dabei die folgende:
[0024] Im entkuppelten Zustand befindet sich der Schlitten 12 entfernt vom festen Teil der
Vorrichtung 2. Der Druckzylinder 13 zieht den Kolben 14 ein, der durch den Mitnehmer
18 über die Feder 17 den Schlitten auf den festen Teil der Vorrichtung 2 zubewegt.
In seiner Endposition sind die beiden Schutzhülsen 10 und 11 ineinander eingeschoben
und die beiden Kupplungshälften 8 und 9 miteinander dichtend verbunden. Der Druckzylinder
13 wird nun weiter eingezogen, wodurch die Kulissenfläche der Verriegelungshebel 16
über die Kegelfläche 15 des Kolbens 14 abrutscht. Im komplett eingezogenen Zustand
des Kolbens 14 sind die Verriegelungshebel 16 durch die Federn 21 in ihre Endposition
gedrückt worden, in der die Ausnehmungen am Ende der Verriegelungshebel 16 in die
Quernuten 22 der Gleitzapfen 20 eingreifen.
[0025] Zum Entkuppeln fährt der Kolben 14 aus seiner zurückgezogenen Stellung nach außen
und schiebt mit der Kegelfläche 15 zunächst die Hebel 16 über ihre Kulissenflächen
gegen die Federkraft der Federn 21 von den Gleitzapfen 20 weg, so dass die Ausnehmungen
nicht mehr in die Quernuten 22 eingreifen. Hierbei wird durch die Feder 17 der Schlitten
weiterhin in der gekuppelten Position gehalten, bis die Verriegelungshebel 16 völlig
aus den Quernuten 22 herausbewegt sind. Dann wird durch den Kolben 14 der Schlitten
12 aus seiner gekuppelten in die entkuppelte Stellung verfahren und die beiden Kupplungshälften
8 und 9 getrennt, so dass auch die Schutzhülsen 10 und 11 nicht mehr ineinandergreifen.
[0026] Eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Figuren
5 und 6 dargestellt, wobei die funktionell gleichen Teile die gleichen Bezugsziffern
tragen, wie im Beispiel nach den Fig. 1 bis 4.
[0027] Die bewegliche Kupplungshälfte 8 ist auf dem durch eine hier nicht dargestellte Kolben-/Zylindereinheit
beweglichen Schlitten 12 angebracht. Der Schlitten 12 ist auf Gleitbuchsen 19 angeordnet,
die auf Gleitzapfen 20 verschiebbar gelagert sind.
[0028] Die nicht näher dargestellte hydraulische Kolben-/Zylinderanordnung bewegt zum Kuppeln
die bewegliche Kupplungshälfte 8 in Richtung der feststehenden Kupplungshälfte 9.
Eine in Verlängerung der Gleichbuchse 19 angeordneter Zentrierzapfen 26 schiebt sich
hierbei in die Zentrierbohrungen 27 an der feststehenden Kupplungshälfte 9, um für
eine hinreichend genaue Ausrichtung der beiden Kupplungshälften 8 und 9 zueinander
zu sorgen.
[0029] Beim Zusammendrücken der beiden Kupplungshälften 8 und 9 wird die Schiebehülse 23
an der beweglichen Kupplungshälfte 8 auf die feststehende Kupplungshälfte 9 aufgeschoben,
so dass im Inneren der Schiebehülse angeordnete Sperrkugeln 16' in eine umlaufende
Ringnut 25 an der feststehenden Kupplungshälfte 9, durch im Inneren angeordnete, nicht
näher dargestellte, Federelemente eingedrückt werden. Hierdurch wird eine sichere
Verbindung der beiden Kupplungshälften in Zugrichtung gewährleistet, auch wenn die
Kolben-/Zylindereinheit 13, 14 drucklos wird.
[0030] Zum Entkuppeln der Kupplungshälften 8 und 9 wird die hydraulische Kolben-/Zylindereinheit
13, 14 zurückgezogen, wodurch zunächst die Schiebehülse 23 von der feststehenden Kupplungshälfte
9 abgezogen wird, so dass die Sperrkugeln 16' aus der umlaufenden Ringnut 25 austreten,
wodurch die beiden Kupplungshälften voneinander gelöst werden. Im weiteren wird die
bewegliche Kupplungshälfte 8 von der festen Kupplungshälfte 9 weggezogen und der Zentrierzapfen
26 aus den Zentrierbohrungen 27 entfernt, so dass die beiden Kupplungselemente komplett
voneinander getrennt sind. Anschließend kann ein mechanisches Abkoppeln, z.B. des
Werkzeuges vom Baggerlöffel, erfolgen.
[0031] Natürlich ist die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere
sind Anzahl und Ausgestaltung der Kupplungselemente variierbar, so dass insbesondere
mehr als zwei Leitungen auf einmal miteinander verkuppelt werden können. Außerdem
ist es ebenfalls möglich, nicht nur Hydraulik-, sondern auch andere Druckleitungen
miteinander zu verkuppeln oder auch elektrische Anschlüsse.
1. Vorrichtung zum Kuppeln und Entkuppeln der Anschlussenden von Druckmittelleitungen,
insbesondere von Hydraulikleitungen, mit einer ortsfesten und einer auf einem beweglichen
Schlitten angebrachten Kupplungshälfte (8,9), die durch eine Kolben-/Zylindereinheit
(13,14) in Kuppelund/oder Entkuppelstellung bewegbar ist, insbesondere an Werkzeugschnellwechseleinrichtungen
von Bau- oder Landmaschinen,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schlitten (12) in der Kuppelstellung durch eine selbsthaltende mechanische, durch
den Druckkolben (14) betätigbare Verriegelung (16,16') fixierbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verriegelung in Form federbeaufschlagter Verriegelungshebel (16) mit Ausnehmungen
zum Eingriff in Nuten (22) ausgebildet ist (Fig. 2a, 2b, 3).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verriegelung als mittels von Schiebehülsen (23) betätigten Sperrkugeln (16')
zum Eingriff in Nuten (25) ausgebildet ist (Fig. 5, 6).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Arbeitslänge der Kolben-/Zylindereinheit (13,14) zur Bewirkung eines Leerhubes
zur Öffnung der Verriegelung (16) vor der Bewegung des Schlittens (12) aus der Kuppelstellung
und/oder zur Schließung der Verriegelung (16) nach der Bewegung des Schlittens (12)
in die Kuppelstellung größer ist als der Stellweg des Schlittens (12).
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schlitten (12) in Bewegungsrichtung weisende, beidseitig offene Gleitbuchsen
(19) aufweist.
6. Vorrchtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gleitbuchsen (19) auf einseitig am ortsfesten Teil (3) befestigten Gleitzapfen
(20), die eine Länge größer als die Gleitbuchsen (19) aufweisen, verschiebbar angeordnet
sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gleitzapfen (20) am freien Ende die Quernuten (22) zur Aufnahme der am Schlitten
(12) angeordneten, schwenkbaren, federbeaufschlagten Verriegelungshebel (16) aufweisen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verriegelungshebel (16) Kulissenflächen aufweisen und der Kolben (17) des Druckzylinders
korrespondierende Kegelflächen (15) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Schlittenstirnseite (12a) und einem Mitnehmer (18) am freien Ende des
Druckkolbens eine Verzögerungsfeder (17) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kupplungshälften (8,9) innerhalb von ineinander verschiebbaren Schutzhülsen (10,11)
angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kupplungshälften (8,9) und/oder die Schutzhülsen (10,11), insbesondere mittels
Steck- oder Schraubverbindungen, auswechselbar am Schlitten (12) befestigt sind.