EP1354099B1 - Kupplung von arbeitswerkzeugen insbesondere an hydraulikbaggern - Google Patents

Kupplung von arbeitswerkzeugen insbesondere an hydraulikbaggern Download PDF

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EP1354099B1
EP1354099B1 EP02708304A EP02708304A EP1354099B1 EP 1354099 B1 EP1354099 B1 EP 1354099B1 EP 02708304 A EP02708304 A EP 02708304A EP 02708304 A EP02708304 A EP 02708304A EP 1354099 B1 EP1354099 B1 EP 1354099B1
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clamping
coupling
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clamping plates
hydraulic
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/3604—Devices to connect tools to arms, booms or the like
    • E02F3/3609—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat
    • E02F3/3631—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat with a hook and a transversal locking element

Definitions

  • the invention is directed to a device for coupling work tools, such as a backhoe, gripper, hydraulic hammer, hydraulic scissors od.
  • work tools such as a backhoe, gripper, hydraulic hammer, hydraulic scissors od.
  • this object is achieved according to claim 1 by a pair of the free ends of the retaining bolts, connected to each other via at least one adjustment clamping plates, wherein the working tool attached to the moldings and the clamping plates with corresponding, opposite clamping bevels for applying a Holding force are provided.
  • a clamping between the tool on the one hand, which is provided with the pair of moldings, and the free ends of the excavator boom-stem on the other hand and the coupling cylinder or the holding bolts positioned therebetween achieved by means of the clamping plates pushed over the bolt, which towards each other by means of adjusting elements are movable and apply the holding force due to the provided on the elements clamping bevels are able to.
  • the application of the clamping force thus takes place transversely due to the working movement forces applied to the tool itself.
  • the moldings are equipped with at least one in the position of use facing outward sliding block and the corresponding clamping plate with an inwardly facing sliding block, wherein the two sliding blocks have the corresponding, mutually extending and in the tensioning successive sliding bevels.
  • more than one sliding block per molding or clamping plate can be provided.
  • the application of the clamping force i. the application of the adjusting movement of the two clamping plates can be effected in different ways.
  • One of the possibilities according to the invention consists in a double-acting threaded clamping screw.
  • at least one hydraulic cylinder may be provided.
  • a particular embodiment of the invention is that the free ends of the bolts with the clamping element replacing clamping screws or alternatively with a hydraulic piston / cylinder unit, which cooperates with the clamping plates.
  • the generally designated 1 device is used for coupling, for example, one in Fig. 1 in the side view Skull 2 shown in dashed lines on the boom arm 3 also shown in dashed lines and the coupling cylinder 4 of a hydraulic excavator, not shown.
  • Each of the two mold parts 9 (9a and 9b) is provided with an upwardly open receptacle 10 and provided with a hook member 11 recess 12 for receiving the bolt 5 and a centric, open at the top Recesses 13 for receiving the clamping element 7. Between recesses 10 and 13 or 13 and 12 are sliding blocks 14 and 15 laterally projecting outwardly welded. Of course, the sliding blocks 14 and 15 also represent an integral part of the mold parts 9, for example, if they are designed as forgings or castings, where it does not come closer here.
  • Each sliding block 14 and 15 has a lower, obliquely extending from its outer edge to the molded part 9 towards the clamping bevel, generally designated 16, on (Fig. 5).
  • Each of the clamping plates 6 is also equipped with a pair of sliding blocks 17 which, conversely, also have on their upper side an outwardly inwardly rising clamping bevel 18 (FIG. 5).
  • Fig. 6 the coupling situation of the device 1 is shown between a partially reproduced bolt 5 and welded to the working tool 2 molded part 9 by means of a clamping plate 6, where there the sliding blocks 14 and 15 and 17 are shown as engaging in.
  • a centric clamping element is used as the clamping screw provided with counter-rotating threaded parts.
  • the free end of the boom stem 3 and the free end of the clutch cylinder 4 is fixed to the bolt 5 by means of flange bushings 19.
  • the two clamping plates 6 are positioned with the clamping element 7, as is apparent from Fig. 7.
  • FIG. 9 The engagement situation is shown in FIG. 9. It can be seen that the two clamping plates 6 have been contracted inwards via the clamping element 7, in such a way that the slotted slopes 16 and 18 slide over one another and thus clamp the elements together.
  • FIGS. 10 and 11 show alternative embodiments of the invention.
  • the central clamping element 7 it is possible to dispense with the central clamping element 7 then, for example, if the free ends of the respective bolts, designated in Fig. 11 with 5c, are provided with cap nut.
  • These union elements are designated in FIGS. 10 and 11, left half of the figures with 20 and 21.
  • FIG. 10 and 11 shows a further alternative embodiment, such that the free end of the bolts, designated therein by 5d, is equipped with its own hydraulic piston / cylinder unit, generally designated 22. If the inner piston chamber 23 is filled with hydraulic fluid, the cylinder denoted by 24 slides upward in FIG. 1 and thus pushes the clamping plate 6 onto the molded part 9.
  • FIG. 10 left half of the figure is still indicated the possibility, in the event that, for example, a hydraulically operated working tool 2 is used to provide at the same time with this coupling device for a hydraulic coupling between excavator and tool, by means of hydraulic coupling elements, in FIG. 10 left half of the figure generally designated 25, such that a hydraulic connection to the clamping plate 6 and thus provided on the excavator and the other connection to the molding and thus the working tool, so that when these two elements Inampfahren these two elements while applying the clamping force synchronously for hydraulic coupling is ensured.
  • welded structures may be provided as well as castings
  • the Clamping element 7 can be replaced by a centric hydraulic piston / cylinder unit, depending on the applied clamping forces can also be provided more or less than the two illustrated sliding blocks per clamping plate or molding u. like. More.

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Description

  • Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Kupplung von Arbeitswerkzeugen, wie einem Tieflöffel, Greifer, Hydraulikhammer, Hydraulikschere od. dgl., an einem Hydraulikbagger mit Haltebolzen in den Augen am freien Ende des Baggerausleger-Stieles sowie des Koppelzylinders der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung ausgehend von der US-A-5 971 455.
  • Da das Bedürfnis besteht, an Baggern bzw. deren Auslegern unterschiedliche Werkzeuge anbauen zu können, ist es bekannt, zu diesem Zweck Werkzeugwechsel-Einrichtungen vorzusehen, die insbesondere für eine mechanische Verbindung zwischen Baggerausleger einerseits und anzukoppelndem Werkzeug andererseits sorgen, wobei man darauf bedacht ist, einen schnellen Wechsel vorzunehmen mit der Möglichkeit, sich ggf. an unterschiedliche Anbausituationen vergleichsweise einfach anpassen zu können. Zu diesem Zweck gibt es Schnellwechsel-Einrichtungen, beispielsweise nach dem DE-296 01 727 des Anmelders. Hierzu zählen auch das Patent 591 01 922 oder DE-30 18 831-A, EP-0 143 047-A, EP-0 353 454-A oder DE-26 31 052-A, DE-93 07 473-U oder die US-Patentschriften 4 663 866, 4 871 292 oder 5 082 389.
  • Alle diese Lösungen versuchen, wie auch die GB-2 172 045-A, die aufzunehmenden Werkzeuge vergleichsweise einfach ankoppeln zu können. Gemeinsam ist dabei, daß in der Eingriffsrichtung in der Regel Spreizelemente vorgesehen sind, Haken oder Klammern. Da es aber Situationen gibt, in denen vergleichsweise sehr hohe Kräfte übertragen werden müssen, sind manche der bekannten Lösungen aufgrund der auftretenden Kräfte nur bedingt geeignet.
  • Hier setzt die Erfindung an, deren Ziel es ist, eine möglichst stabile und einfach zu handhabende Verbindung mit einer verbesserten Kupplungsvorrichtung zu ermöglichen.
  • Mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß Anspruch 1 durch ein Paar von die freien Enden der Haltebolzen übergreifenden, miteinander über wenigstens ein Verstellelement verbundenen Spannplatten gelöst, wobei die am Arbeitswerkzeug befestigten Formteile und die Spannplatten mit korrespondierenden, gegenläufigen Spannschrägen zur Aufbringung einer Haltekraft versehen sind.
  • Mit der Erfindung wird eine Verspannung zwischen Werkzeug einerseits, welches mit dem Formteilpaar versehen ist, und den freien Enden des Baggerausleger-Stieles andererseits sowie des Kopplungszylinders bzw. den dazwischen positionierten Haltebolzen mit Hilfe der über den Bolzen geschobenen Spannplatten erreicht, die mittels Verstellelementen aufeinander zu bewegbar sind und aufgrund der an den Elementen vorgesehenen Spannschrägen die Haltekraft aufzubringen in der Lage sind. Die Aufbringung der Spannkraft erfolgt somit quer aufgrund der Arbeitsbewegung aufgebrachten Kräfte am Werkzeug selbst.
  • Alternative Lösungen zur Ausführung der erfindungsgemäßen Spannplatten und Verstellelementen werden durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 definiert.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn die Formteile mit wenigstens einem in der Gebrauchslage nach außen weisenden Kulissenstein und die korrespondierende Spannplatte mit einem nach innen weisenden Kulissenstein ausgerüstet sind, wobei die beiden Kulissensteine die korrespondierenden, gegeneinander verlaufenden und in der Verspannlage aufeinander gleitenden Spannschrägen aufweisen. Natürlich können auch mehr als ein Kulissenstein pro Formteil bzw. Spannplatte vorgesehen sein.
  • Die Aufbringung der Spannkraft, d.h. die Aufbringung der Verstellbewegung der beiden Spannplatten, kann in unterschiedlicher Weise bewirkt werden. Eine der Möglichkeiten besteht erfindungsgemäß in einer doppelt wirkenden Gewindespannschraube. Alternativ dazu kann auch wenigstens ein Hydraulikzylinder vorgesehen sein.
  • Eine besondere Gestaltung der Erfindung besteht darin, daß die freien Enden der Bolzen mit das Spannelement ersetzenden Spannschrauben bzw. alternativ dazu mit einer hydraulischen Kolben-/Zylinderheit versehen sind, die mit den Spannplatten zusammenwirkt.
  • Aufgrund der senkrecht erfolgenden bzw. in Axialrichtung der Spannbolzen erfolgenden Verstellung der Spannplatten relativ zu den Formteilen am Werkzeug ist es möglich, eine hydraulische Verbindung gleichzeitig mit der Kopplung eines möglichen, hydraulisch betriebenen Arbeitswerkzeuges zu ermöglichen, nämlich dadurch, daß zum Betrieb eines solchen hydraulischen Arbeitswerkzeuges wenigstens eine Spannplatte und das zugeordnete Formteil mit wenigstens je einem hydraulischen Kupplungselement (Los- und Festhälfte) zum Wirkeingriff in Kupplungslage versehen ist, wie dies die Erfindung in weiterer Ausgestaltung ebenfalls vorsieht.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht einer Baggerschaufel mit angekoppeltem Koppelzylinder und Auslegerstiel eines Hydraulikbaggers und der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung in Seitenansicht sowie in die Seitenflächen der Baggerschaufel eingezeichneter Aufsicht,
    Fig. 2
    die Seitenansicht auf Koppelzylinder und Auslegerstiel mit Spannplatte,
    Fig. 3
    die Seitenansicht eines am Werkzeug befestigten Formteiles,
    Fig. 4
    eine Aufsicht gemäß Pfeil IV auf ein Formteil,
    Fig. 5
    die vergrößerte Darstellung der an den Formteilen sowie an den Spannplatten angebrachten Kulissensteine,
    Fig. 6
    die Kulissensteine in Eingriff in vergrößerter Darstellung,
    Fig. 7 bis 9
    die Kopplungssituation in verschiedenen Positionen in Aufsicht,
    Fig. 10
    die Seitenansicht und
    Fig. 11
    die Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung in weiteren Ausgestaltungsbeispielen etwa in der Darstellung gemäß Fig. 1.
  • Die allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zur Kopplung beispielsweise eines in Fig. 1 in der Seitenansicht gestrichelt dargestellten Löffels 2 an dem ebenfalls gestrichelt dargestellten Auslegerstiel 3 sowie dem Koppelzylinder 4 eines nicht näher dargestellten Hydraulikbaggers.
  • Die freien Enden sowohl des Auslegerstieles wie des Koppelzylinders 4 sind in entsprechenden Augen von Bolzen 5, in Fig. 1 mit 5a und 5b bezeichnet, durchsetzt, die au-βenrandseitig mit einem Paar von Spannplatten 6 (aus Darstellungsgründen auch mit 6a und 6b bezeichnet) versehen sind, die im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 9 über ein zentrisches, allgemein mit 7 bezeichnetes Spannelement miteinander wirkmäßig versehen sind, um diese Spannplatten aufeinander zu und voneinander weg bewegen zu können, was in Fig. 1 mit einem Doppelpfeil 8 dargestellt ist.
  • Mit den Bolzen 5 und den Spannplatten 6 wirken als Element der Vorrichtung 1 ein Paar von Formteilen, allgemein mit 9 bezeichnet, zusammen, wobei diese Formteile 9 auf dem jeweiligen Arbeitswerkzeug, im Falle der Fig. 1 auf dem Löffel 2, verschweißt sind.
  • Jedes der beiden Formteile 9 (9a und 9b) ist mit einer nach oben offenen Aufnahme 10 und einer mit einem Hakenelement 11 versehenen Ausnehmung 12 versehen zur Aufnahme der Bolzen 5 und einer zentrischen, nach oben offenen Ausnehmung 13 zur Aufnahme des Spannelementes 7. Zwischen Ausnehmungen 10 und 13 bzw. 13 und 12 sind Kulissensteine 14 und 15 seitlich nach außen ragend angeschweißt. Natürlich können die Kulissensteine 14 und 15 auch einen integralen Bestandteil der Formteile 9 darstellen, beispielsweise wenn diese als Schmiede- oder Gußteile ausgeführt sind, worauf es hier nicht näher ankommt.
  • Jeder Kulissenstein 14 und 15 weist eine untere, von seiner Außenkante zum Formteil 9 hin schräg verlaufende Spannschräge, allgemein mit 16 bezeichnet, auf (Fig. 5).
  • Jede der Spannplatten 6 ist ebenfalls mit einem Paar von Kulissensteinen 17 ausgerüstet, die umgekehrt auch an ihrer Oberseite eine von außen nach innen ansteigende Spannschräge 18 aufweisen (Fig. 5).
  • In Fig. 6 ist die Kupplungssituation der Vorrichtung 1 dargestellt zwischen einem teilweise wiedergegebenen Bolzen 5 und dem am Arbeitswerkzeug 2 verschweißten Formteil 9 mit Hilfe einer Spannplatte 6, wobei dort die Kulissensteine 14 bzw. 15 und 17 als in eingriffstehend wiedergegeben sind.
  • Zur Aufbringung der Spannkraft wird beispielsweise in der Figurenfolge 7 bis 9 ein zentrisches Spannelement als mit gegenläufigen Gewindeteilen versehene Spannschraube eingesetzt. Das freie Ende des Auslegerstieles 3 und das freie Ende des Kupplungszylinders 4 ist an den Bolzen 5 mit Hilfe von Bundbuchsen 19 fixiert. Die beiden Spannplatten 6 sind mit dem Spannelement 7 positioniert, wie sich dies aus Fig. 7 ergibt.
  • Nunmehr wird die Einheit aus Bolzen 5, Spannplatten 6 und Spannelement 7 in die am Arbeitswerkzeug fixierten Formteile 9 eingehoben, wobei die Bundbuchsen in die entsprechenden Ausnehmungen 10 und 12 einfahren. Diese Situation ist in Fig. 8 dargestellt, wobei sich die jeweiligen Kulissensteine gegenüberstehen mit ihren Spannschrägen außer Eingriff.
  • Die Eingriffsituation ist in Fig. 9 dargestellt. Erkennbar sind die beiden Spannplatten 6 über das Spannelement 7 nach innen zusammengezogen worden, derart, daß die Kulissenschrägen 16 und 18 übereinander gleiten und so die Elemente miteinander verspannen.
  • In den Fig. 10 und 11 sind alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. So ist es möglich, auf das zentrale Spannelement 7 dann zu verzichten, wenn beispielsweise die freien Enden der jeweiligen Bolzen, in Fig. 11 mit 5c bezeichnet, mit Überwurfspannmuttern versehen sind. Diese Überwurfelemente sind in den Fig. 10 und 11 linke Figurenhälfte mit 20 und 21 bezeichnet.
  • Die rechte Figurenhälfte in den Fig. 10 und 11 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel, derart, daß das freie Ende der Bolzen, dort mit 5d bezeichnet, mit einer eigenen hydraulischen Kolben-/Zylindereinheit ausgerüstet ist, allgemein mit 22 bezeichnet. Wird der innere Kolbenraum 23 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, schiebt sich der mit 24 bezeichnete Zylinder in Fig. 1 nach oben und schiebt damit die Spannplatte 6 auf das Formteil 9.
  • In Fig. 10 linke Figurenhälfte ist noch die Möglichkeit angedeutet, für den Fall, daß beispielsweise ein hydraulisch betriebenes Arbeitswerkzeug 2 eingesetzt wird, mit dieser Kopplungseinrichtung gleichzeitig für eine hydraulische Kopplung zwischen Bagger und Werkzeug zu sorgen, und zwar mittels hydraulischer Kopplungselemente, in Fig. 10 linke Figurenhälfte allgemein mit 25 bezeichnet, derart, daß ein hydraulischer Anschluß an der Spannplatte 6 und damit am Bagger vorgesehen ist und der andere Anschluß am Formteil und damit am Arbeitswerkzeug, so daß bei Ineinanderfahren dieser beiden Elemente bei gleichzeitiger Aufbringung der Spannkraft synchron für die hydraulische Kopplung gesorgt ist.
  • Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So können Schweißkonstruktionen ebenso vorgesehen sein, wie Gußelemente, das Spannelement 7 kann durch eine zentrische hydraulische Kolben-/Zylindereinheit ersetzt sein, je nach aufzubringenden Spannkräften können auch mehr oder weniger als die zwei dargestellten Kulissensteine pro Spannplatte bzw. Formteil vorgesehen sein u. dgl. mehr.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zur Kupplung von Arbeitswerkzeugen (2), wie Tieflöffel, Greifer, Hydraulikhammer, Hydraulikschere od. dgl., mit einem Hydraulikbagger mit Augen für Haltebolzen (5) an den freien Enden seines Baggerausleger-Stieles (3) und seines Koppelzylinders (4), wobei die Vorrichtung Haltebolzen (5) umfasst, die im Gebrauch die Augen des Baggerausleger-Stiels und des Koppelzylinders durchsetzen, so daß beidseitig freie Enden der Haltebolzen (5) gebildet werden und wobei die Vorrichtung weiterhin ein Aufnahmen (10,12) für die Haltebolzen (5) aufweisendes Formteilpaar (9) umfasst, welches dauerhaft mit dem Arbeitswerkzeug (2) verbindbar ist,
    gekennzeichnet durch
    ein Paar von die freien Enden der Haltebolzen (5) übergreifenden, miteinander über wenigstens ein Verstellelement (7) verbundenen Spannplatten (6), wobei die am Arbeitswerkzeug (2) befestigten Formteile (9) und die Spannplatten (6) mit korrespondierenden, gegenläufigen Spannschrägen (16,18) zur Aufbringung einer Haltekraft versehen sind.
  2. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
    gekennzeichnet durch
    ein Paar die freien Enden der Haltebolzen (5) übergreifenden, mittels Verstellelementen (20,21) aufeinander zu bewegbaren Spannplatten (6), wobei die Verstellelemente als an den freien Enden der Bolzen (5) vorgesehene Spannschrauben ausgebildet sind und wobei die am Arbeitswerkzeug (2) befestigten Formteile (9) und die Spannplatten (6) mit korrespondierenden, gegenläufigen Spannschrägen (16,18) zur Aufbringung der Haltekraft versehen sind.
  3. Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    ein Paar die freien Enden der Haltebolzen (5) übergreifenden, mittels Verstellelementen (22) aufeinander zu bewegbaren Spannplatten (6), wobei die Verstellelemente von an den freien Enden der jeweiligen Bolzen (5) vorgesehenen hydraulischen Kolben-Zylindereinheiten (22) gebildet sind und wobei die am Arbeitswerkzeug (2) befestigten Formteile (9) und die Spannplatten (6) mit korrespondierenden, gegenläufigen Spannschrägen (16,18) zur Aufbringung der Haltekraft versehen sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Formteile (9) mit wenigstens einem in der Gebrauchslage nach außen weisenden Kulissenstein (14,15) und die korrespondierende Spannplatte (6) mit einem nach innen weisenden Kulissenstein (17) ausgerüstet sind, wobei die beiden Kulissensteine die korrespondierenden, gegeneinander verlaufenden und in der Verspannlage aufeinander gleitenden Spannschrägen (16,18) aufweisen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, wenn abhängig von Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das die beiden Spannplatten (6) aktivierende Verstellelement als doppelt wirkende Gewindespannschraube (7) ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, wenn abhängig von Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das die beiden Spannplatten (6) aktivierende Verstellelement als Hydraulikzylinder ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zum Betrieb von hydraulisch betriebenen Arbeitswerkzeugen (2) wenigstens eine Spannplatte (6) und das zugeordnete Formteil (9) mit wenigstens je einem hydraulischen Kupplungselement (25) (Los- und Festhälfte) zum Wirkeingriff in Kupplungslage versehen ist.
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