DE20101136U1 - Coupling of work tools, especially on hydraulic excavators - Google Patents
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Abstract
Description
PATENT- UND RECHTSANWÄLTE MEINKE: DAÖRINGHAWS UND PARTNER GbRPATENT AND LAWYERS MEINKE: DAÖRINGHAWS UND PARTNER GbR
ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT UND GEMEINSCHAFTSMARKENAMT EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK ATTORNEYS'ADMISSIONED AT THE EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK OFFICE EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK ATTORNEYS'
PATENTANWÄLTE'PATENT ATTORNEYS'
JULIUS MEINKE, dipl.-ing. WALTER DABRINGHAUS, dipl.-ing. JOCHEN MEINKE, dipl-ing.JULIUS MEINKE, dipl.-ing. WALTER DABRINGHAUS, dipl.-ing. JOCHEN MEINKE, dipl.-ing.
< RECHTSANWALT< LAWYER
THOMAS MEINKETHOMAS MEINKE
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"Kupplung von Arbeitswerkzeugen
insbesondere an Hvdraulikbaggern'"Coupling of work tools
especially on hydraulic excavators '
"Kupplung von Arbeitswerkzeugen
insbesondere an Hvdraulikbaaaern'"Coupling of work tools
especially on hydraulic baaaaers '
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.The invention relates to a device for coupling working tools, such as a backhoe, grapple, hydraulic hammer, hydraulic shears or the like, to a hydraulic excavator with retaining bolts in the eyes at the free end of the excavator boom and the coupling cylinder.
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-O 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.Since there is a need to be able to attach different tools to excavators or their booms, it is known to provide tool changing devices for this purpose, which in particular ensure a mechanical connection between the excavator boom on the one hand and the tool to be coupled on the other, with the aim of making a quick change with the possibility of being able to adapt to different attachment situations relatively easily if necessary. For this purpose, there are quick-change devices, for example according to DE-296 01 727 of the applicant. These also include patent 591 01 922 or DE-30 18 831-A, EP-O 143 047-A, EP-0 353 454-A or DE-26 31 052-A, DE-93 07 473-U or US patents 4 663 866, 4 871 292 or 5 082 389.
Alle diese Lösungen versuchen, wie auch die GB-2 172 045-A, die aufzunehmenden Werkzeuge vergleichsweise einfach ankop-All of these solutions, like GB-2 172 045-A, attempt to couple the tools to be mounted in a comparatively simple manner.
peln 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.What they have in common is that spreading elements, hooks or clamps, are usually provided in the direction of engagement. However, since there are situations in which comparatively very high forces have to be transmitted, some of the known solutions are only suitable to a limited extent due to the forces that occur.
Hier setzt die Erfindung an, deren Ziel es ist, eine möglichst stabile und einfach zu handhabende Verbindung zu ermöglichen. This is where the invention comes in, the aim of which is to enable a connection that is as stable and easy to handle as possible.
Mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe durch ein Aufnahmen für die Bolzen aufweisendes Formteilpaar in dauerhafter Verbindung mit dem Arbeitswerkzeug gelöst sowie durch ein Paar von die freien Enden der Bolzen übergreifenden, miteinander über ein Verstellelement verbundene Spannplatten, wobei die am Arbeitswerkzeug befestigten Formteile und die Spannplatten mit korrespondierenden, gegenläufigen Spannschrägen zur Aufbringung einer Haltekraft versehen sind.With a device of the type described at the outset, this task is solved by a pair of molded parts having receptacles for the bolts in permanent connection with the work tool and by a pair of clamping plates which overlap the free ends of the bolts and are connected to one another via an adjusting element, wherein the molded parts fastened to the work tool and the clamping plates are provided with corresponding, opposing clamping bevels for applying a holding force.
Mit der Erfindung wird eine Verspannung zwischen Werkzeug einerseits, welches mit dem Formteilpaar versehen ist, und den freien Enden des Baggerausleger-Stieles sowie des Kopplungszylinders bzw. den dazwischen positionierten Haltebolzen mit Hilfe der über den Bolzen geschobenen SpannplattenThe invention provides a clamping between the tool on the one hand, which is provided with the pair of molded parts, and the free ends of the excavator boom and the coupling cylinder or the retaining bolts positioned between them with the help of the clamping plates pushed over the bolts.
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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.which can be moved towards each other using adjustment elements and are able to apply the holding force due to the clamping bevels provided on the elements. The clamping force is thus applied transversely due to the forces applied to the tool itself during the working movement.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments of the invention emerge from the subclaims.
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.It can be advantageous if the molded parts are equipped with at least one sliding block that points outwards in the position of use and the corresponding clamping plate is equipped with an inward-facing sliding block, whereby the two sliding blocks have the corresponding clamping slopes that run against each other and slide over each other in the clamping position. Of course, more than one sliding block can also be provided per molded part or clamping plate.
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.The application of the clamping force, i.e. the application of the adjustment movement of the two clamping plates, can be achieved in different ways. According to the invention, one of the possibilities is a double-acting threaded clamping screw. Alternatively, at least one hydraulic cylinder can also be provided.
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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.A special design of the invention consists in that the free ends of the bolts are provided with clamping screws replacing the clamping element or, alternatively, with a hydraulic piston/cylinder unit which interacts with the clamping plates.
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.Due to the vertical adjustment of the clamping plates relative to the molded parts on the tool or in the axial direction of the clamping bolts, it is possible to enable a hydraulic connection at the same time as the coupling of a possible hydraulically operated work tool, namely by providing at least one clamping plate and the associated molded part with at least one hydraulic coupling element (loose and fixed half) each for operative engagement in the coupling position for the operation of such a hydraulic work tool, as the invention also provides in a further embodiment.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt inFurther features, details and advantages of the invention will become apparent from the following description and the drawing. This shows in
Fig. 1Fig.1
eine Seitenansicht einer Baggerschaufel mit angekoppeltem Koppelzylinder und Auslegerstiel eines Hydraulikbaggers und der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung in Seitenansicht so-a side view of an excavator bucket with coupled coupling cylinder and boom arm of a hydraulic excavator and the coupling device according to the invention in side view as well as
wie in die Seitenflächen der Baggerschaufel eingezeichneter Aufsicht,as drawn into the side surfaces of the excavator bucket,
Fig. 2 die Seitenansicht auf Koppelzylinder und Auslegerstiel mit Spannplatte,Fig. 2 the side view of coupling cylinder and boom arm with clamping plate,
Fig. 3 die Seitenansicht eines am Werkzeug befestigten Formteiles,Fig. 3 the side view of a molded part attached to the tool,
Fig. 4 eine Aufsicht gemäß Pfeil IV auf ein Formteil,Fig. 4 a plan view according to arrow IV of a molded part,
Fig. 5 die vergrößerte Darstellung der an den Formteilen sowie an den Spannplatten angebrachten Kulissensteine,Fig. 5 shows the enlarged view of the sliding blocks attached to the moulded parts and to the clamping plates,
Fig. 6 die Kulissensteine in Eingriff in vergrößerter Darstellung,Fig. 6 the sliding blocks in engagement in an enlarged view,
Fig. 7 bis 9 die Kopplungssituation in verschiedenen Positionen in Aufsicht,Fig. 7 to 9 the coupling situation in different positions in plan view,
Fig. 10 die Seitenansicht undFig. 10 the side view and
Fig. 11 die Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung in weiteren Ausgestaltungsbeispielen etwa in der Darstellung gemäß Fig. 1.Fig. 11 is a plan view of a device according to the invention in further embodiments, approximately as shown in Fig. 1.
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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.The device, generally designated 1, serves for coupling, for example, a bucket 2, shown in dashed lines in the side view in Fig. 1, to the boom arm 3, also shown in dashed lines, and the coupling cylinder 4 of a hydraulic excavator, not shown in more detail.
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 außenrandseitig 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.The free ends of both the boom arm and the coupling cylinder 4 are penetrated in corresponding eyes by bolts 5, designated 5a and 5b in Fig. 1, which are provided on the outer edge with a pair of clamping plates 6 (also designated 6a and 6b for illustration purposes), which in the embodiment according to Figs. 1 to 9 are operatively connected to one another via a central clamping element, generally designated 7, in order to be able to move these clamping plates towards and away from one another, which is shown in Fig. 1 with a double arrow 8.
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.A pair of molded parts, generally designated 9, interact with the bolts 5 and the clamping plates 6 as an element of the device 1, wherein these molded parts 9 are welded to the respective working tool, in the case of Fig. 1 to the bucket 2.
Jedes der beiden Formteile 9 (9a und 9b) ist mit einer nach oben offenen Aufnahme 10 und einer mit einem HakenelementEach of the two molded parts 9 (9a and 9b) is provided with an upwardly open receptacle 10 and one with a hook element
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11 versehenen Ausnehmung 12 versehen zur Aufnahme der Bolzen 5 und einer zentrischen, nach oben offenen Ausnehmung 13 zur Aufnahme des Spännelementes 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.11 provided recess 12 for receiving the bolts 5 and a central, upwardly open recess 13 for receiving the clamping element 7. Between recesses 10 and 13 or 13 and 12, sliding blocks 14 and 15 are welded on so as to protrude outwards. Of course, the sliding blocks 14 and 15 can also be an integral part of the molded parts 9, for example if these are designed as forged or cast parts, which is not important here.
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).Each sliding block 14 and 15 has a lower clamping bevel, generally designated 16, running obliquely from its outer edge to the molded part 9 (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).Each of the clamping plates 6 is also equipped with a pair of sliding blocks 17, which conversely also have a clamping slope 18 on their upper side that rises from the outside to the inside (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.In Fig. 6, the coupling situation of the device 1 is shown between a partially shown bolt 5 and the molded part 9 welded to the working tool 2 by means of a clamping plate 6, wherein the sliding blocks 14 or 15 and 17 are shown as being in engagement.
Zur Aufbringung der Spannkraft wird beispielsweise in derTo apply the clamping force, for example, in the
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.In the sequence of figures 7 to 9, a central clamping element is used as a clamping screw with opposing threaded parts. The free end of the boom arm 3 and the free end of the coupling cylinder 4 are fixed to the bolts 5 using flanged bushings 19. The two clamping plates 6 are positioned with the clamping element 7, as can be seen in Fig. 7.
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.Now the unit consisting of bolt 5, clamping plates 6 and clamping element 7 is lifted into the molded parts 9 fixed to the working tool, whereby the flange bushings move into the corresponding recesses 10 and 12. This situation is shown in Fig. 8, whereby the respective sliding blocks are opposite each other with their clamping slopes disengaged.
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.The engagement situation is shown in Fig. 9. It can be seen that the two clamping plates 6 have been pulled inwards together via the clamping element 7 in such a way that the guide bevels 16 and 18 slide over each other and thus clamp the elements together.
In den Fig. 10 und 11 sind andere 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 be-Other embodiments of the invention are shown in Fig. 10 and 11. It is possible to dispense with the central clamping element 7 if, for example, the free ends of the respective bolts, marked 5c in Fig. 11,
zeichnet, mit Überwurfspannmuttern versehen sind. Diese Überwurfelemente sind in den Fig. 10 und 11 linke Figurenhälfte mit 20 und 21 bezeichnet.are provided with union nuts. These union elements are designated 20 and 21 in the left half of Fig. 10 and 11.
Die rechte Figurenhälfte in den Fig. 10 und 11 zeigt ein weiteres 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 2 3 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.The right half of the figures in Fig. 10 and 11 shows a further embodiment in which the free end of the bolt, designated there with 5d, is equipped with its own hydraulic piston/cylinder unit, generally designated with 22. If the inner piston chamber 2 3 is filled with hydraulic fluid, the cylinder designated with 24 in Fig. 1 moves upwards and thus pushes the clamping plate 6 onto the molded part 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.In the left half of Fig. 10, the possibility is also indicated, in the event that, for example, a hydraulically operated working tool 2 is used, of simultaneously providing a hydraulic coupling between the excavator and the tool using this coupling device, namely by means of hydraulic coupling elements, generally designated 25 in the left half of Fig. 10, such that one hydraulic connection is provided on the clamping plate 6 and thus on the excavator and the other connection on the molded part and thus on the working tool, so that when these two elements move into one another and the clamping force is applied at the same time, the hydraulic coupling is provided synchronously.
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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 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.Of course, the described embodiments of the invention can be modified in many ways without deviating from the basic idea. Welded constructions can be provided as well as cast elements, the clamping element can be replaced by a central hydraulic piston/cylinder unit, depending on the clamping forces to be applied, more or fewer than the two sliding blocks shown can be provided per clamping plate or molded part, and so on.
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