DE4111522C2 - Wechselsystem für Werkzeuge an Bediengeräten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wechselsystem für Werkzeuge an Bediengeräten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die DE 38 07 140 C2 beschreibt eine Kopplungsvorrichtung zwischen einem Festteil und einem Losteil mit mehreren zusammenwirkenden Bauteilen. Als Verriegelungsmechanismus zwischen dem Festteil und dem Losteil sind Spannelemente vorgesehen, welche mit dem Festteil zusammenwirken. Die Spannelemente sind weder mit dem Festteil noch mit dem Losteil fest verbunden, sie werden während der Montage der gesamten Vorrichtung eingesetzt. Die Wirkungsweise des Spannelementes beruht darauf, daß zwei Schrägflächen, die Fläche eines Schubkonus und die eines Klauenabschnittes zusammenwirken, so daß ein Verkeilen des ganzen Spannelements in eine eigens dafür entworfene Konstruktion mit entsprechenden Ausnehmungen stattfindet. Dieses Verspannen des Spannelements in der Ausnehmung und das notwendige Zusammenwirken der Schrägflächen des Schubkonus und des Klauenabschnittes ist für die Verriegelung wesentlich. Somit muß die axiale Kraft auf die Betätigungsstange und auf das Keilgetriebe und den Schubkonus im verriegelten Zustand kontinuierlich einwirken. Diese axiale Kraft auf die Betätigungsstange weist relativ hohe Werte auf, damit die Sicherheit der Verriegelung gewährleistet ist.

Ein weiteres Wechselsystem ist z. B. aus der DE-PS 37 10 472 bekannt. Eine darin offenbarte Vorrichtung besitzt sich konisch verjüngende, an dem Festteil angeordnete Zapfen, welche in die im Losteil vorgesehenen Zentrieröffnungen eingreifen und eine, in Achsialrichtung federelastisch angeordnete Zentrierplatte sowie einen Verriegelungsmechanismus. Der Verriegelungsmechanismus weist eine, in dem Festteil angeordnete, zentrische Bohrung zur Aufnahme eines, am Losteil angeordneten, Verriegelungszapfens und seines Kopfes auf. Konzentrisch zu dieser Bohrung ist ein Ringkolben axial verschiebbar gelagert, welcher unter Wirkung von mehreren Bauelementen bewirkt, daß der Kopf des Verriegelungszapfens untergriffen wird und der Zapfen unter Vorspannung in der entsprechenden Bohrung gehalten wird und so das Festteil und das Losteil miteinander verriegelt. Der Verriegelungsmechanismus ist kompliziert. Zum Entriegeln ist Druckluft notwendig, was die Vorrichtung zusätzlich verteuert. Es müssen mehrere Zentrierzapfen vorgesehen sein, um die Verdrehsicherheit des Festteils gegenüber dem Losteil im nichtverriegelten Zustand bzw. in einem Zustand vor der Verriegelung zu gewährleisten. Dies ist aufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das gattungsgemäße Wechselsystem so auszugestalten, daß bei einer gebrauchsvorteilhaften und einfachen Bauform gewährleistet ist, daß eine sichere Verbindung zwischen dem Werkzeug und dem Bediengerät sowie den zu kuppelnden Energieversorgungsanschlüssen erfolgt.

Diese Aufgabe ist durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche stellen weitere vorteilhafte Ausbildungen dar.

Erfindungsgemäß wurde ein sicheres und schnelles System zum Wechseln von Werkzeugen an Bediengeräten realisiert. An dem Festteil des Systems, d. h. an dem Teil, welches mit dem Bediengerät verbunden ist, sind zwei schwenkbare Haken vorgesehen. Diese Haken wirken einerseits mit ihren inneren Flanken mit einem Verriegelungsschieber, welcher einen Teil des Verriegelungsmechanismus darstellt und andererseits mit dem zu verbindenden Losteil zusammen. Durch die formschlüssige Verbindung zwischen den äußeren Flanken der Verriegelungshaken und den entsprechenden Flächen im Losteil ist eine Verbindung zwischen dem Los- und Festteil gewährleistet. Die inneren Flanken der Haken wirken mit einem Verriegelungsschieber zusammen, welcher einerseits die Funktion des Auseinanderschwenkens der Haken und so des Andrückens der äußeren Flanken dieser an die entsprechenden Flächen im Losteil hat und andererseits die Funktion der gegenseitigen Spannung der Haken durch das plane Anlegen des Druckstücks gegen die inneren Flanken derselben. Diese kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verriegelungsschieber bzw. dessen Druckstück und den inneren Flanken der Haken erhöht aufgrund der Kraftschlüssigkeit der Verbindung zusätzlich die Sicherheit der Verriegelung.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Wechselsystems sind Positionierhilfen vorgesehen, welche die Verdrehsicherheit des Losteils gegenüber dem Festteil auch im nicht verriegeltem Zustand gewährleisten. Aufgrund der geometrischen Ausbildung der Positionierhilfen und der entsprechenden Ausnehmungen, in welche sie eingreifen, ist gewährleistet, daß auch nur eine Positionierhilfe die Aufgabe der Verdrehsicherheit löst. Es können vorteilhafterweise zwei Positionierhilfen vorgesehen sein.

Der Verriegelungsschieber wird erst nach dem Aufsetzen des Festteils auf das Losteil in Bewegung gesetzt, unmittelbar durch die Wirkung einer Schubstange, welche mit einem Kniehebelmechanismus zusammenwirkt. Der Verriegelungsschieber hat die Aufgabe, die inneren Flanken der Haken auseinanderzuschieben, so daß die Haken sich um ihre Achsen drehen und ihre äußeren Schrägflanken zur Wirkung mit den entsprechenden Flächen des Losteils kommen. Dabei greift der Verriegelungsschieber an Stellen an, an denen die Krümmung des oberen Teils des Hakens in die gerade innere Flanke übergeht. Das Eingreifen des Verriegelungsschiebers wird dadurch erleichtert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Verriegelungsschieber zweiteilig ausgebildet ist. Er besteht aus einem Druckstück, welches sich in einer Druckstückaufnahme befindet. Dadurch wird erreicht, daß das Druckstück, welches bewegbar in dem Verriegelungsschieber angeordnet ist, sich der Stellung der inneren Hakenflanken anpaßt und so die Wirkung der gegenseitigen Sperrung der Haken ermöglicht.

Vorteilhaft ist, wenn die äußeren Flanken der Haken und die mit diesen wirkenden Flächen des Losteils eine Neigung von 45° aufweisen. Dadurch ist erreicht, daß der Schwenkweg/Bewegung des Hakens keinen großen Raumbedarf hat, daß jedoch gleichzeitig eine maximale Wirkung der formschlüssigen Verbindung erreicht wird.

Die Positionierhilfen sind als Führungsstifte ausgebildet, welche Führungsflächen aufweisen zum besseren Einführen in die entsprechenden Ausnehmungen des Festteiles. Die Positionierhilfen sind an ihren unteren, dem Losteil zugewandten Enden eckig ausgebildet, damit sie beim Eingreifen in spiegelbildlich ausgebildete Ausnehmungen des Festteils gleichzeitig eine Verdrehsicherheit der beiden Teile gegeneinander garantieren. Dadurch ist auch unter ungünstigen Positionierumständen, z. B. bei entferntem Positionieren und Kuppeln von Hand, beim Einsatz am LKW- Ladekran eine Sicherheit der Verbindung geschaffen.

Sowohl das Losteil als auch das Festteil weisen eine entsprechende Anzahl von Energieanschlüssen auf. Sollte eine Verwendung eines Festteils mit einer größeren Anzahl von Energieanschlüssen als das zu kuppelnde Losteil in Frage kommen, so ist durch entsprechende Blindbohrungen ohne Energieanschlußgegenstücke im zu kuppelnden Teil diese Ausführungsform möglich.

Im Festeil ist eine Steckeraufnahmeplatte vorgesehen, in der die zu verbindenden elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Anschlüsse sich befinden.

Dadurch und durch einen am Festteil angeordneten Verbindungsflansch ist gewährleistet, daß die zu verbindenden Anschlüsse so lange innerhalb des Flansches verbleiben, wie lange die beiden zu verbindenden Teile des Wechselsystems nicht aufeinander aufliegen. Dadurch ist gewährleistet, daß auch beim ungenauen Positionieren ein Abbrechen der Stecker verhindert wird.

Für das manuelle Verriegeln des Wechselsystems ist ein Kniehebelmechanismus vorgesehen, welcher die Bewegung der Schubstange und des Verriegelungsschiebers, und damit die Verriegelung des Systems verursacht. Es kann bei einer automatischen Verriegelung anstatt des Kniehebelmechanismus ein Hydraulikzylinder, welcher die gleiche lineare Bewegung der Schubstange bzw. des Verriegelungsschiebers bewirkt, vorgesehen sein.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform betrifft die Anordnung von Bolzenachsen im oberen Bereich der Verriegelungshaken. Sie gewährleisten eine einfache Schwenkbarkeit der Verriegelungshaken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den nachfolgenden Figuren dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht des Wechselsystems mit dem Losteil und dem Festteil;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Darstellung Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Wechselsystem im entriegelten Zustand;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Verriegelungsmechanismus des Wechselsystems;

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Losteil;

Fig. 6 eine Unteransicht auf das Festteil.

Das Wechselsystem besteht aus einem Festteil 1 und einem Losteil 2. Das Festteil 1 weist ein Gehäuse 1a, welches zur Aufnahme von weiteren Einzelteilen dient und gleichzeitig die direkte Schnittstelle zum Bediengerät, insbesondere Kran oder Bagger ist, auf. Am oberen Teil des Festteilgehäuses 1a ist ein Kniehebelmechanismus 3 angeordnet, der durch manuelle Bedienung den Kupplungs- bzw. Entkupplungsvorgang über eine Zahnstange 4, eine Zahnradwelle 5 und einen Zahnstangenschieber 6 einleitet. Das Festteil 1 weist weiterhin eine Steckeraufnahmeplatte 7, in der die zu verbindenden Stecker angeordnet sind, auf. Beidseitig vom Zahnstangenschieber 6 sind Schubstangen 8 angeordnet, welche ihre Bewegung auf den Verriegelungsschieber 9 übertragen. Der Verriegelungsschieber 9 besteht aus einem Druckstück 10 und einer Druckstückaufnahme 11, in der das Druckstück 10 angeordnet ist. Die Verriegelungshaken 12 sind um Bolzenachsen 21 schwenkbar angeordnet. Die Verriegelungshaken 12 weisen innere Flanken 12 a und äußere schräge Flanken 12b auf, welche mit Flächen 13 des oberen Teils 14 des Losteils 2 zusammenwirken. Das Festteil 1 weist weiterhin einen Verriegelungsflansch 20 auf, zur Aufnahme von Energieanschlußsteckern derart, daß diese während des Verriegelungsvorgangs nicht freiliegen, sondern sich in dem Verriegelungsflansch 20 befinden. Das Losteil 2 besitzt ein Oberteil 14, in dem die Gegenstücke 16 für die Hydraulikanschlüsse 17 angeordnet sind. An dem Oberteil 14 des Losteils 2 sind Positionierhilfen 18 angeordnet, welche in Ausnehmungen 19 des Flanschkragens 20 eingreifen. Die Ausnehmungen 19 im Flanschkragen 20 sind so ausgebildet, daß sie spiegelbildlich der eckigen Ausbildung des unteren Teils 18b der Positionierhilfen 18 entsprechen. Die Positionierhilfen 18 sind in ihrem oberen Abschnitt mit Gleitflächen 18a versehen.

Es ergibt sich folgende Wirkungsweise: Der Kniehebelmechanismus 3 bewirkt eine Vertikalbewegung des Zahnstangenschiebers 6, welcher über eine Verbindung auf die beidseitig von diesem angeordneten Schubstangen 8 übertragen wird. Die Schubstangen 8 haben in ihrem oberen Bereich eine Verbindung 23 zur Steckeraufnahmeplatte 7 sowie an ihrem unteren Ende eine Verbindung zum Verriegelungsschieber 9. Durch diese Verbindungen wird die von dem Kniehebelmechanismus 3 eingeleitete Bewegung auf die Steckeraufnahmeplatte 7 und den Verriegelungsschieber 9 übertragen. Die Steckeraufnahmeplatte 7 vollführt am Festteilgehäuse 1a während des Verriegelungs- bzw. Entkupplungsvorgangs eine Vertikalbewegung und bewirkt dadurch (Festteil 1 steht auf dem Losteil 2) die Kupplung der Hydraulikanschlüsse 17 mit ihren Gegenstücken 16 im Losteil 2. Synchron zur Steckeraufnahmeplatte 7 fährt im unteren Teil des Festteilgehäuses 1a der Verriegelungsschieber 9 zwischen die um ihre Bolzenachsen 21 beweglichen Verriegelungshaken 12 und drückt diese über deren inneren Flanken 12a mittels des in seiner Mitte befindlichen Druckstückes 10 gegen entsprechende Druckflächen 13 im Oberteil 14 des Losteils. Dabei kommen die schrägen äußeren Flanken 12b der Haken 12 zu einer formschlüssigen Verbindung mit den Flächen 13 des Losteils 2. In diesem Zustand sind die Verriegelungshaken 12 nicht mehr in der Lage sich um ihre Bolzenachsen 21 zu drehen und verriegeln dadurch das Festteil 1 mit dem Losteil 2. In diesem Zustand sind die Haken 12 gegen Entriegelungsbewegungen durch das plane Anliegen des Druckstücks 10 des Verriegelungsschiebers 9 gesichert. Dadurch sperren sich die Haken 12 gegenseitig. Während des Zusammenfahrens von Festteil 1 und Losteil 2 (vor dem Verriegeln) gleiten Positionierhilfen 18 des Losteils 2 in entsprechenden Ausnehmungen 19 im Verriegelungsflansch des Festteils. Die Positionierhilfen 18 sind am unteren Ende so ausgebildet, daß sie in Verbindung mit den Ausnehmungen 19 im Verriegelungsflansch 20 eine verdrehsichere (vertikale Drehachse) Verbindung zwischen Fest- und Losteil 1 und 2 ermöglichen. Die Hydraulikanschlüsse 17 und 16 sind als bekannte Serienteile ausgebildet. Sog. Push- Pull-Hydraulik-Kupplungen, wie sie in diesem Fall zur Anwendung kommen, sind kuppelbare Hydraulikanschlüsse, die durch Druck gekuppelt und durch Zug entkuppelt werden können. Diese Bewegungen werden im vorliegenden Einsatzfall durch den Kniehebelmechanismus 3 in der beschriebenen Weise eingeleitet. Die im Ausführungsbeispiel beschriebene, manuell erzeugte Vertikalbewegung des Verriegelungsschiebers 9, der Schubstangen 8 und der Steckeraufnahmeplatte 7, kann bei einer automatischen Version des Wechselsystems durch einen Hydraulikzylinder, welcher z. B. in der Mitte des Festeilgehäuses 1a angeordnet sein kann, erzeugt werden.

Claims (12)

1. Wechselsystem für Werkzeuge an Bediengeräten, insbesondere Ladekranen und Baggern mit einem Verriegelungsmechanismus und einem Festteil und einem Losteil, wobei das Festteil mit dem Bediengerät und das Losteil mit dem Werkzeug verbunden ist und das Losteil mit mindestens einer Positionierhilfe versehen ist, welche in Ausnehmung des Festteiles eingreift und mit Aufnahmeöffnungen für Energieanschlüsse im Losteil und im Festteil, dadurch gekennzeichnet, daß am Festteil (1) zwei um ihre an den dem Losteil (2) abgewandten Enden angeordnete Bolzenachsen (21) schwenkbare Haken (12) angeordnet sind, deren innere Flanken (12a) in ihrem oberen, dem Losteil abgewandten Bereich, vertikal verlaufen und zwischen sich eine Aufnahme für einen Verriegelungsschieber (9) bilden, mit dem sie im verriegelten Zustand in einer kraftschlüssigen Verbindung stehen, und daß die äußeren Flanken (12b) der Verriegelungshaken (12) schräg verlaufen und im verriegelten Zustand in einer formschlüssigen Verbindung mit entsprechenden Flächen (13) des Losteils (2) stehen.

2. Wechselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierhilfe (18) eine Verdrehsicherung auch im nicht verriegelten Zustand darstellt.

3. Wechselsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsschieber (9) nach dem Anliegen des Losteils (2) und des Festteils (1) aneinander und dem Positionieren derselben gegeneinander mittels Positionierhilfen (18), zwischen die inneren Flanken (18a) der Verriegelungshaken (12) eingefahren wird.

4. Wechselsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Verriegelungsschiebers (9) durch eine, mit diesem unmittelbar wirkende Schubstange (8) verursacht wird.

5. Wechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsschieber (9) zweiteilig ausgebildet ist und aus einem Druckstück (10), das sich in einer Druckstückaufnahme (11) befindet, besteht.

6. Wechselsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Schrägflanken (12b), der Verriegelungshaken (12) unter einem Winkel von 45°, auf die vertikale Achse des Systems bezogen, verlaufen.

7. Wechselsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierhilfen (18) Führungsstifte sind, welche in ihrem oberen, dem Festteil (1) zugewandten Bereich schräge Führungsflanken (18a) aufweisen und in ihrem unteren Bereich (18b) eckig ausgebildet sind.

8. Wechselsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Positionierhilfen (18) zusammenwirkenden Ausnehmungen (19) im Festteil (1) spiegelbildlich der eckigen Ausbildung (18b) der Positionierhilfen (18) nachgebildet sind.

9. Wechselsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Festeil (1) eine Steckeraufnahmeplatte (7) vorgesehen ist, in der die elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Anschlüsse sich befinden.

10. Wechselsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (8) Teil eines Kniehebelmechanismus ist.

11. Wechselsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniehebelmechanismus (3) zusätzlich eine Zahnstange (4), eine Zahnradwelle (5) und einen Zahnstangenschieber (6) aufweist.

12. Wechselsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Festteil (1) einen Flansch (20) aufweist, in den die in der Steckeraufnahmeplatte (7) angeordneten, Stecker eingreifen und bis zur vollständigen Verriegelung des Systems darin versteckt bleiben.