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Die Erfindung betrifft eine Schnellwechseleinrichtung zur Befestigung eines Anbaugerätes an einem Arbeitsfahrzeug, mit wenigstens einer Verriegelungseinheit, die mit einer Betätigungseinrichtung zum Verriegeln und Lösen der Verriegelungseinheit mit einem Rahmen verbunden ist.
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Aus der
DE 87 12 513.7 U1 ist eine Schnellwechseleinrichtung bekannt, wie sie an Arbeitsfahrzeugen verwendet wird, um möglichst schnell unterschiedliche Anbaugeräte an dem Arbeitsfahrzeug neu anbringen und wieder lösen zu können. Diese Schnellwechseleinrichtung weist mindestens drei Aufhängungen auf, wobei zwei Aufhängungen als Zange ausgebildet sind, die über einen Betätigungshebel geöffnet oder geschlossen werden. Der Betätigungshebel weist dabei im Bereich seiner Schwenkachse eine Sektorscheibe mit einer oder mehreren Öffnungen auf, in die ein axial verschiebbarer und in Eingriffsstellung arretierbarer Bolzen eingreift.
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Aus dem Katalog: Fliegl-Geräteprogramm 2011, Seite 37 ist ein Schnellwechselrahmen bekannt, welcher wenigstens zwei Verriegelungseinheiten aufweist, die über einen Bolzen in eine, an einem Rahmen ausgebildete Ausnehmung eingreifen. Solche Schnellwechselrahmen werden für Anbaugeräte für die Land- und Forstwirtschaft sowie für Baumaschinen genutzt, um diese an einem Arbeitsfahrzeug, wie beispielsweise einem Traktor oder einer Hebevorrichtung, zu montieren.
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Nachteilig bei dieser Einrichtung ist, dass bei unsachgemäßer Verriegelung sich die Anbaugeräte, welche über die Schnellwechseleinrichtung am Arbeitsfahrzeug montiert sind, lösen können, was zu einem latenten Sicherheitsrisiko aufgrund einer unwirksamen Verriegelung der Schnellwechseleinrichtung führt. So kann eine sich lösende, nicht weiter überwachte, mechanische Verriegelung dazu führen, dass das Anbaugerät während des Betriebes des Arbeitsgerätes aus großer Höhe abstürzt und sowohl der Fahrzeugführer als auch die sich im Umfeld des Arbeitsfahrzeuges aufhaltenden Personen zu Schaden kommen können.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schnellwechseleinrichtung anzugeben, bei welcher während des Betriebes des Arbeitsfahrzeuges das Anbaugerät zuverlässig mit dem Arbeitsfahrzeug verriegelt ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass direkt an der Verriegelungseinheit oder beabstandet zu dieser ein Sensorelement zur Überwachung eines Verriegelungszustandes der Verriegelungseinheit angeordnet ist. Das hat den Vorteil, dass mit Hilfe des Sensorelementes der Verriegelungszustand der Schnellwechseleinrichtung überwacht wird und ein Betrieb des Arbeitsfahrzeuges mit dem Anbaugerät erst dann ermöglicht wird, wenn die Schnellwechseleinrichtung ordnungsgemäß verriegelt ist. Eine fehlerhafte Verriegelung kann beispielsweise durch einen optischen und/oder akustischen Alarm angezeigt werden. Somit wird eine ausreichende Sicherheit während des Betriebes des Arbeitsfahrzeuges gewährleistet. Das Sensorelement bewirkt, dass, wenn der Verriegelungszustand nicht in der vorgesehenen korrekten Position ist, eine gefahrbringende Bewegung durch das Anbaugerät nicht ausgeführt werden kann.
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Vorteilhafterweise detektiert das Sensorelement die Einnahme einer vorgegebenen, den Verriegelungszustand repräsentierenden Sollposition durch die Verriegelungseinheit. Die Verwendung eines Positionssensors gewährleistet einen bestimmten Sicherheitskomfort, da mittels des Positionssensors die tatsächliche Verriegelungsstellung der Verriegelungseinheit korrekt abgeschätzt werden kann.
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In einer Ausgestaltung besteht die Verriegelungseinheit aus einem Verriegelungselement und einer an dem Rahmen ausgebildeten Verriegelungselementaufnahme, welche im Verriegelungszustand vorzugsweise formschlüssig ineinandergreifen. Durch das Sensorelement lässt sich somit der Zustand der Verriegelungseinheit, bei welcher zwei Teile miteinander verbunden werden, korrekt auswerten. Die formschlüssige Verbindung der beiden Teile gewährleistet eine zuverlässige Einstellung des Verriegelungszustandes.
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In einer Variante ist das durch die Betätigungseinrichtung bewegte Verriegelungselement axial beweglich ausgebildet und greift in die Verriegelungselementaufnahme ein, wobei das Verriegelungselement im Verriegelungszustand innerhalb der Verriegelungselementaufnahme die vorgegebene, durch das Sensorelement detektierte Sollposition einnimmt. In diesem Fall ist ein Ende des Verriegelungselementes innerhalb der Verriegelungselementaufnahme positioniert, wobei das Sensorelement nur dann ein Sensorsignal abgibt, wenn das Verriegelungselement innerhalb der Verriegelungsaufnahme die gewünschte Sollposition erreicht hat. Das Sensorelement weist dabei eine geringe Reichweite auf, wodurch sichergestellt wird, dass der gewünschte Verriegelungszustand nur dann von dem Sensorelement detektiert wird, wenn das Verriegelungselement die Sollposition auch tatsächlich eingenommen hat. Weicht das Verriegelungselement in seiner Position geringfügig von der Sollposition ab, wird das Sensorelement nicht aktiviert, wodurch ein Betrieb des Anbaugerätes des Arbeitsfahrzeuges unterbunden wird.
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In einer Alternative ist das durch die Betätigungseinrichtung bewegte Verriegelungselement axial beweglich ausgebildet und greift durch die Verriegelungselementaufnahme hindurch, wobei ein die Verriegelungselementaufnahme überragender Überstand des Verriegelungselementes die vorgegebene, durch das Sensorelement detektierte, Sollposition einnimmt. Bei dieser Ausgestaltung, welche besonders einfach zu realisieren ist, wird das Sensorelement unmittelbar gegenüber der erwarteten Sollposition des Überstandes des Verriegelungselementes hinter der Verriegelungselementaufnahme positioniert. Auch in diesem Fall muss der Überstand des Verriegelungselementes bis zu der vorgegebenen Sollposition reichen, damit das Sensorelement diesen Überstand und somit den gewünschten Verriegelungszustand der Schnellwechseleinrichtung detektieren kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Sensorelement als berührungsloser Schalter ausgebildet, welcher durch das Verriegelungselement bei Erreichen der Sollposition aktiviert und bei Verlassen der Sollposition deaktiviert wird, wobei die Sollposition des Verriegelungselementes vorzugsweise von einem Einschaltbereich und/oder einem Ausschaltbereich des Sensorelementes umfasst ist. Der Einschaltbereich und der Ausschaltbereich kennzeichnen dabei eine Reichweite des Sensorelementes. Nur wenn das Verriegelungselement innerhalb dieser Reichweite positioniert ist, wird das Sensorelement ein- bzw. ausgeschaltet. Vorteilhafterweise können der Einschaltbereich und der Ausschaltbereich des Sensorelementes unterschiedliche Reichweiten aufweisen. Durch den Einschaltbereich und durch den Ausschaltbereich des Sensorelementes lassen sich die Schaltpositionen des berührungslosen Schalters zuverlässig einstellen. Durch die Verwendung solcher berührungsloser Schalter reduziert sich ein mechanischer und elektrischer Aufwand, was die Herstellungskosten der Schnellwechseleinrichtung reduziert.
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Vorteilhafterweise ist das Sensorelement mit einem Relais verbunden, welches bei aktiviertem Sensorelement einen Stromkreis des Arbeitsfahrzeuges schließt, wodurch das Anbaugerät freigegeben ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das Arbeitsfahrzeug das Anbaugerät nur dann in Betrieb nehmen kann, wenn durch das Sensorelement eine zuverlässige Verriegelung der Schnellwechseleinrichtung detektiert wird.
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In einer Ausgestaltung ist der berührungslose Schalter ein induktiver Schalter, wobei wenigstens ein, dem Schalter zugewandter, Abschnitt des Verriegelungselementes metallisch ausgebildet ist und ein Bedämpfungselement für den induktiven Schalter darstellt. Der induktive Schalter bildet dabei ein sehr kostengünstiges Sicherheitselement, welches ohne zusätzliche Bauteile auskommt, da das an der Schnellwechseleinrichtung vorhandene Verriegelungselement gleichzeitig als Bedämpfungselement für den induktiven Schalter genutzt werden kann.
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In einer Alternative ist das berührungslose Sensorelement als ein Transponder-Schalter ausgebildet, wobei ein passiver Transponder als Betätigungselement vorzugsweise an einem, dem Transponder-Schalter gegenüber liegenden Ende des Verriegelungselementes befestigt ist. Da der Abstand zwischen dem, den passiven Transponder tragenden Ende des Verriegelungselementes und dem Transponder-Schalter sehr gering ist, stellt die zur Aktivierung des Transponder-Schalters erforderliche Sollposition eine gesicherte Verriegelungsposition dar. Der an dem Verriegelungselement angebrachte Transponder wird erst wirksam, wenn dieser in den Bereich eines von dem Transponder-Schalter generierten elektromagnetischen Feldes eingreift. Dabei aktiviert der Transponder nach der Einnahme der Sollposition und somit der gewünschten Verriegelungsposition des Verriegelungselementes den Einschaltpunkt des Transponder-Schalters. Durch diese Ausgestaltung wird eine vorsätzliche Manipulation dieser Sicherheitsschaltung durch Überbrückung der Sicherheitsfunktion stark erschwert.
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In einer anderen Alternative ist der berührungslose Schalter als Magnetschalter oder als elektromechanischer Schalter ausgebildet, welcher direkt an der Verriegelungseinheit befestigt ist. Somit existiert eine Vielfalt von Möglichkeiten für die Installation einer Sicherheitsfunktion an der Schnellwechseleinrichtung.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
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Es zeigt:
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1: eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnellwechseleinrichtung
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Eine Schnellwechseleinrichtung 1, wie sie beispielsweise für die Anordnung von Hebevorrichtungen an einem Traktor oder einer Baumaschine verwendet wird, ist in 1 dargestellt. Die Schnellwechseleinrichtung 1 besteht aus einem Rahmen 2, welcher zwei waagerecht parallel zueinander verlaufende Metallstangen 2, 3 aufweist, die durch jeweils zwei Paare senkrecht mit Abstand zueinander verlaufende Stabilisierungswangen (4, 5; 6, 7) verbunden sind. Jeweils ein Paar der Stabilisierungswangen 4, 5 bzw. 6, 7 ist an jedem Ende der Metallstangen 2, 3 befestigt. In der Nähe zu den innen liegenden Stabilisierungswangen 5 bzw. 6 ist jeweils eine Verriegelungseinheit 8, 9 angeordnet, die auf der unteren Metallstange 3 abgestützt ist. Innerhalb jeder Verriegelungseinheit 8, 9 ist ein Verriegelungselement 15, 16 in Form eines Bolzens axial beweglich gelagert. Beide Verriegelungselemente 15, 16 der Verriegelungseinheiten 8, 9 werden über jeweils ein Gelenkgestänge 10, 11 von einem Betätigungshebel 12 bewegt.
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Die jeweilige, der Verriegelungseinheit 8, 9 gegenüberliegende Sicherheitswange 5, 6 weist in Höhe des Verriegelungselementes 15, 16 der Verriegelungseinheit 8, 9 eine Verriegelungselementaufnahme 13, 14 auf, in welche das metallisch ausgebildete Verriegelungselement 15, 16 eingreifen kann. Hinter den jeweiligen Stabilisierungswangen 5, 6, d. h. zwischen den Stabilisierungswangen 4, 5 bzw. 6, 7 ist jeweils ein Sensorelement 17, 18 angeordnet, dessen sensitiver Bereich zur Verriegelungselementaufnahme 13 bzw. 14 gegenüberliegend ausgebildet ist. Das Sensorelement 17, 18 ist dabei mit einem geringen Abstand zu der Verriegelungselementaufnahme 13, 14 positioniert. Jedes Sensorelement 17, 18 ist mit einem Relais 19 verbunden, welches mit einem Stromkreis 20 des nicht weiter dargestellten Arbeitsfahrzeuges verbunden ist.
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Soll nun ein Anbaugerät an die Schnellwechseleinrichtung 1, welche an dem Arbeitsfahrzeug montiert ist, angebracht werden, wird der Betätigungshebel 12 in die Position A gebracht, worauf sich das mit dem Betätigungshebel 12 verbundene Verriegelungselement 15 bzw. 16 von der Verriegelungselementaufnahme 13 bzw. 14 entfernt (Position a), so dass das Anbaugerät in die Schnellwechseleinrichtung 1 eingeführt werden kann. Nachdem das Anbaugerät eingepasst wurde, wird der Betätigungshebel 12 in die Position B verfahren, wodurch das jeweilige Verriegelungselement 15, 16 sich in Richtung der Verriegelungselementaufnahme 13, 14 bewegt und durch diese Verriegelungselementaufnahme 13, 14 hindurch greift (Position b). Ist die Verriegelung korrekt erfolgt, so weist das Verriegelungselement 15, 16 einen Überstand 15a bzw. 16a auf der dem Sensorelement 17, 18 zugewandten Seite auf. Das Ende des Überstandes 15a, 16a hat somit eine Sollposition eingenommen, die von dem Sensorelement 17, 18 detektiert wird.
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Im vorgegebenen Beispiel wird als Sensorelement 17, 18 ein berührungsloser induktiver Schalter genutzt. Dabei dient das Verriegelungselement 15, 16 mit seinem metallischen Überstand 15a, 16a im verriegelten Zustand als Bedämpfungselement für das von dem induktiven Schalter erzeugte Magnetfeld, welches bei Erreichen der Sollposition in dieses eingebracht wird. Dadurch wird das Sensorelement 17, 18 aktiviert, wodurch das an die Ausgänge des Sensorelementes 17, 18 angeschlossene Relais 19 erregt wird. Dadurch wird der Stromkreis 20 zur Aktivierung der Hebevorrichtung, beispielsweise eines Hydraulikaggregats, freigegeben und das Anbaugerät kann seinen Betrieb aufnehmen.
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Hat das Verriegelungselement 15, 16 die Verriegelungsposition nicht korrekt eingenommen, d. h. die Überstände 15a, 16a des Verriegelungselementes 15, 16 erreichen nicht die Sollposition und somit nicht den sensitiven Bereich des Sensorelementes 17, 18, so bleibt das Sensorelement 17, 18 und in Folge dessen auch das Relais 19 inaktiv, was dazu führt, dass das Anbaugerät nicht in Betrieb genommen werden kann.
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Wird der Betätigungshebel 12 von der Position B in die Position A überführt, nimmt die Schellwechseleinrichtung 1 den entriegelten Zustand ein. Die Überstände 15a, 16a der Verriegelungselemente 15, 16 verlassen die Sollposition und bewegen sich aus dem sensitiven Bereich des Sensorelementes 17, 18 heraus und verlassen somit das von dem induktiven Schalter aufgespannte Magnetfeld, wodurch das Sensorelement 17, 18 deaktiviert wird. Da das Relais 19 ebenfalls deaktiviert wird, wird der Stromkreis 20 unterbrochen.
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Der Übersichtlichkeit halber sind in 1 das Relais 19 und der Schaltkreis 20 nur in Verbindung mit dem Sensorelement 18 dargestellt. Das Sensorelement 17 soll aber mit einer vergleichbaren Schaltung ausgerüstet sein. Nur wenn beide Sensorelemente 17, 18 aktiviert sind, wird der Betrieb des Anbaugerätes zugelassen.
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Alternativ zu dem benannten induktiven Schalter ist auch ein berührungsloser Transponder-Schalter einsetzbar, bei welchem ein passiver Transponder als Betätigungselement auf dem Verriegelungselement 15, 16, insbesondere den Überstand 15a, 16a befestigt ist. Erreicht der Transponder die, der sicheren Verriegelungsposition entsprechende, Sollposition, welche innerhalb eines elektromagnetischen Feldes, dass von dem Transponder-Schalter erzeugt wird, liegt, wird über dieses elektromagnetische Feld Energie auf den Transponder übertragen und der Transponder veranlasst, ein Signal an den Transponder-Schalter auszusenden. Bei Empfang des Signals wird eine erste Schaltfunktion des Transponder-Schalters zur Aktivierung des Relais 19 und somit zum Schließen des Schaltkreises 20 ausgelöst.
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Soll die Verriegelung der Schnellverriegelungseinrichtung 1 wieder gelöst werden, wird beim Verlassen der Sollposition durch das Verriegelungselement 15, 16 das Signal des Transponders unterbrochen und somit ein zweites Schaltsignal durch den Transponder-Schalter ausgelöst, was zur Deaktivierung des Relais 19 und somit zur Unterbrechung des Schaltkreises 20 führt.
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Als weitere Alternativen können als berührungsloser Schalter ein Magnetschalter oder ein elektromechanischer Positionsschalter genutzt werden.
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Mittels der vorgestellten Lösung wird sichergestellt, dass das Arbeitsfahrzeug das Anbaugerät nur dann betätigen kann, wenn das Verriegelungselement 15, 16 seine Sollposition im Verriegelungszustand der Schnellverriegelungseinrichtung 1 auch tatsächlich eingenommen hat. Eine gefahrbringende Bewegung, welche von der Aktivierung der Hubeinrichtung im nicht verriegelten Zustand ausgeht, wird unterbunden. Somit wird ein Absturz des Anbaugerätes und der damit einhergehenden Gefahren für Leib und Leben von Personen, welche sich im Umfeld oder auf dem Anbaugerät befinden, zuverlässig unterbunden.
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Andere Konstruktionen der Schnellwechseleinrichtung als die in 1 dargestellte sind denkbar. So sind beispielsweis an Baumaschinen häufig nicht Gelenkgestänge mit einem von Hand betätigbaren Betätigungshebel vorgesehen, sondern die Verriegelungselemente werden über eine Hydraulik bewegt. Dann kann die Verriegelung des Anbaugeräts zumeist nicht vom Bediener, der in dem Baufahrzeug sitzt, beobachtet werden, so dass es hier noch wichtiger ist, eine korrekte Verriegelung sicherzustellen. Solche Schnellwechseleirichtungen sind häufig auch fest an der Baumaschine montiert und dienen zum Aufnehmen und Wechseln verschiedener Schaufeln, Schieber, Personenkörbe und dergleichen Anbaugeräte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Fliegl-Geräteprogramm 2011, Seite 37 [0003]