Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Drehvorrichtung zur Drehpositionierung eines Arbeitsgeräts an einem Ausleger einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .

Eine derartige Drehvorrichtung ist aus der WO 2011/128427 A2 bekannt.

Dort wird eine Drehdurchführung zur Durchleitung eines Druckmediums über mindestens einen Medienkanal beschrieben. Die Drehvorrichtung kann mit einem innen liegenden Momentgetriebe arbeiten, das eine endlose Drehung des montierten Anbaugeräts ermöglicht.

Überlastungen, unabhängig ob einmalig auftretend oder schleichend durch häufigere geringere Belastungen, können bei Drehvorrichtungen an Arbeitsmaschinen zu einem Lagerversagen führen. Die Folge dieses Versagens sind neben erheblichen Materialschäden unter Umständen auch der unkontrollierte Verlust des Anbaugeräts, was im schlimmsten Fall mit erheblichen Personenschäden verbunden sein kann.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weiter zu verbessern und mit einfachen Mitteln Schäden durch Überlastungen zuverlässig zu verringern oder zu verhindern, ohne den normalen Arbeitsbetrieb zu beeinträchtigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, eine zusätzliche Sicherung des Arbeitsgeräts redundante über mechanische Bauteile zu schaffen. Dement- sprechend wird erfindungsgemäß eine Sicherungseinrichtung gegen ein ungewolltes Lösen des Flanschteils vorgeschlagen, welche mindestens ein bei Unterschreiten eines Spiels für die Drehbewegung selbsttätig mit dem Flanschteil oder einem Teil des Drehantriebs mechanisch in Eingriff kommendes Rückhalteelement aufweist. Auf diese Weise kann ausgehend von einer maschinenfesten Baugruppe der Kraftfluss im Versagensfall umgeleitet werden. Im Normalzustand, bei Aufrechterhaltung des Spiels für die Drehbewegung gegenüber dem mindestens einen Rückhalteelement, wird hingegen die normale Drehbewegung nicht behindert. Dabei kann auch eine bestimmte, punktuelle Überlastung außerhalb der Drehbewegung ermöglicht bzw. erlaubt werden, ohne zusätzliche Risiken einzugehen. Die Sicherungseinrichtung kann dann auch dazu dienen, einen Getriebeschaden bspw. in Form eines Zahnbruchs zu verhindern.

Vorteilhafterweise besitzt das Rückhaltelement einen an dem Anbauteil fixierten Grundkörper, so dass eine maschinenfeste Basis für die Kraftaufnahme im Sicherungsfall geschaffen wird.

Vorteilhafterweise besitzt das Rückhaltelement ein in Richtung der Drehachse abstützendes Formschlussteil. Dabei stützt das Formschlussteil des Rückhaltelements das Flanschteil bzw. ein daran angebrachtes Bauteil zu dem Anbauteil hin formschlüssig ab und sichert es gegen Abreißen oder Abfallen unter Schwerkrafteinfluss.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Formschlussteil formschlüssig in eine Kontur des Flanschteils oder ein mit dem Flanschteil fest verbundenes Bauteil eingreift. Letzteres kann zweckmäßig auch durch ein Teil des Drehantriebs, beispielsweise in Form eines Schneckenrads, ausgeführt sein.

Um auch hohe Kräfte zuverlässig aufnehmen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das Rückhaltelement einen das Flanschteil an einer Außenkontur umgreifenden Fanghaken aufweist. Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass mehrere Rückhalteelemente im Winkelabstand zueinander um die Drehachse des Flanschteils herum verteilt angeordnet sind. Denkbar ist es auch, ein einzelnes umlaufend wirkendes Rückhalteelement vorzusehen.

Eine selbsttätige Auslösung ohne zusätzliche Steuerungen lässt sich dadurch schaffen, dass das mindestens eine Rückhaltelement bei Unterschreiten des Drehspiels infolge elastischer Verformung des Aufbaus unter Last aus einer Freigabestellung in eine die Drehbewegung bremsende Reibstellung gelangt oder bei Bruch interner Verbindungselemente das Flanschteil und das damit fest verbundene Arbeitsgerät formschlüssig festhält.

In diesem Zusammenhang ist es auch günstig, wenn das mindestens eine Rückhaltelement einen gesondert aufgebrachten Bremsbelag aufweist. Ein solcher Bremsbelag kann auch eine reinigende Wirkung im Bereich der Eingriffsflächen entfalten.

Um eine graduelle Sicherung abhängig von der Belastung zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn das Flanschteil über Verbindungsmittel axial an dem Drehantrieb gehalten ist, und wenn das mindestens eine Rückhaltelement mit zunehmender Überlastung des Verbindungsmittels zunehmend in Eingriff kommt.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Rückhalteelemente zur Einstellung des Drehspiels vorzugsweise über Schraubverbindungen verstellbar angeordnet sind. Damit kann ohne großen Aufwand eine geeignete Abstimmung vorgenommen werden.

Vorteilhafterweise ist der Drehantrieb auf einem Innenlagerring außenliegend angeordnet, so dass auch Vibrationen besser gedämpft werden und eine bessere Dynamik erzielt wird. In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn der Drehantrieb als Schneckengetriebe ausgebildet ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführung sieht vor, dass das Rückhalteelement ein mit dem Schneckenrad in Eingriff bringbares Formteil aufweist.

Zu diesem Zweck ist es von besonderem Vorteil, wenn das Schneckenrad eine konkave Umfangskontur aufweist, und wenn das Rückhalteelement mit einer konvex gewölbten Eingriffspartie versehen ist.

Damit im ungünstigsten Fall das austauschbare Formteil, aber nicht das Schneckenrad beschädigt wird, ist es vorteilhaft, wenn das Rückhalteelement durch einen Kunststoffblock oder ggf. durch eine weiche Aluminiumlegierung gebildet ist.

Für eine in mehrerer Hinsicht vorteilhafte Positionierung ist es vorgesehen, dass das Rückhalteelement vorzugsweise an einer von der Arbeitsmaschine abgewandten Seite in ein Getriebegehäuse des Drehantriebs integriert ist.

Um eine sichere Verbindung herzustellen, ist es von Vorteil, wenn das Rückhalteelement über Schrauben an dem Anbauteil abgestützt ist.

Um im Schadensfall auch hohe Belastungen aufnehmen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Kraftfluss zwischen dem Anbauteil und dem Flanschteil im Eingriffszustand des Rückhalteelements bezüglich der Drehachse radial nach außen verlagert wird.

Vorteilhafterweise wird bei Eingriff der Sicherungseinrichtung ein Signal zur Information eines Maschinisten abgegeben. Dadurch kann dieser auch seine Bedienbefehle entsprechend einschränken.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Bagger mit einem Arbeitsgerät am Baggerausleger und einer Drehvorrichtung dafür in Seitenansicht;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung im Bereich der mit einer mechanischen Sicherungseinrichtung ausgestatteten Drehvorrichtung des Arbeitsgeräts der Fig. 1 ;

Fig. 3 und 4 eine weitere Ausführungsform einer Drehvorrichtung mit Sicherungseinrichtung in perspektivischer Ansicht und in einem Axialschnitt;

Fig. 5 ein Schneckenrad der Drehvorrichtung; und

Fig. 6 ein mit dem Schneckenrad in Eingriff bringbares Sicherungsteil;

Fig. 7 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer geschützt in einem Gehäuse der Drehvorrichtung angeordneten Sicherungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Bagger 10 als Beispiel einer Arbeitsmaschine mit einem zweiarmigen Stiel bzw. Ausleger 12, einer Drehvorrichtung 14 am freien Ende des Auslegers 12 zur Drehpositionierung einer Baggerschaufel 16 als Arbeitsgerät relativ zu dem Ausleger 12 und einer Sicherungseinrichtung 18 gegen ein ungewolltes Lösen der Baggerschaufel im Bereich der Drehvorrichtung 14.

Eine hydraulische Schwenkkinematik 20 an dem Ausleger 12 ermöglicht ein begrenztes Verschwenken der Baggerschaufel 16 um eine durch das Lagerauge 22 Horizontalachse, während die Drehvorrichtung 14 ein unbegrenztes Drehen der Baggerschaufel 16 um eine Drehachse 24 erlaubt. Zu diesem Zweck umfasst die Drehvorrichtung 14, wie aus Fig. 2 ersichtlich, eine mit dem Ausleger 12 über die Schwenkkinematik 20 verbundene Anbauplatte 26, einen drehbeweglich bezüglich der Anbauplatte 26 gelagerten Flanschring 28 zum Anbringen der Baggerschaufel 16 über eine Schnellwechselvorrichtung 30 und einen Drehantrieb 32 zur Drehbewegung des Flanschrings 28 um die Drehachse 24.

Die Anbauplatte 26 ist an einer Seite mit einem Koppelglied 34 der Schwenkkinematik 20 starr verbunden und trägt an der anderen Seite einen Innenlagerring 36, der über ringförmig verteilte Schrauben 38, die einen Radialabstand R1 zur Drehachse 24 besitzen, drehfest gehalten ist.

Die Schnellwechselvorrichtung 30 ist mit dem Flanschring 28 stirnseitig verschweißt und lässt sich über Bolzen 40 mit der Baggerschaufel 16 oder einem anderen Arbeitsgerät mit geringem Handhabungsaufwand koppeln.

Der Drehantrieb 32 ist als Schneckengetriebe ausgebildet und umfasst ein außen gezahntes Schneckenrad 42 und einer motorisch drehbaren schraubenförmigen Schneckenwelle 44, die in die Zahnlücken des Schneckenrads 42 eingreift. Das Schneckenrad 42 ist radial außenliegend auf dem Innenlagerring 36 gelagert und über ringförmig verteilte Schraubverbindungen 46, die einen Radialabstand R2 zur Drehachse 24 besitzen, axial mit dem Flanschring 28 verbunden.

Die Sicherungseinrichtung 18 umfasst mehrere, beispielsweise drei mechanisch wirkende Rückhaltelemente 48, die um die Drehachse 24 herum verteilt sind. In der Fig. 2 ist das rechts gezeigte Rückhalteelement nur zur Sichtbarmachung in die Schnittebene versetzt. Die Rückhaltelemente 48 können auch auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Im gezeigten Fall weisen die Rückhalteelemente 48 einen an der Anbauplatte 26 oder einem damit verbundenen Teil mittels Schrauben 50 fixierten Grundkörper 52 und einen den Flanschring 28 an einer zweckmäßig gestuften Außenkontur um- greifenden Fanghaken 54 auf. Die Rückhalteelemente 48 sind mit einstellbarem Axialspiel zwischen dem Flanschring 28 und dem Fanghaken 54 eingebaut und erlauben im Normalbetrieb eine ungestörte Drehbewegung. Im Sicherungsfall, bei Unterschreiten des Axialspiels (beispielsweise im Bereich von 1 mm), gelangen die Fanghaken 54 mit dem Flanschring 28 an dessen Stufenfläche in Eingriff und sorgen für eine die Drehbewegung bremsende Reibung. Dies kann dadurch unterstützt werden, dass die Fanghaken 54 mit einem gesondert aufgebrachten Bremsbelag versehen sind (nicht gezeigt).

Der Übergang aus der normalen Freigabestellung in eine die Drehbewegung bremsende Wirkstellung der Rückhalteelemente 48 kann insbesondere dadurch auftreten, dass die Schrauben 38 und die weiteren Schraubverbindungen 46 unter größerer Belastung noch im elastischen Bereich gedehnt werden, wodurch das endlose Drehen proportional zur Überlastung erschwert bis verhindert wird. Im Versagensfall, bei einem Bruch der Schrauben 38, erfolgt ein Formschluss des Flanschrings 28 mit den Fanghaken 54, so dass ein Abfallen des Arbeitsgeräts 16 und alle damit verbundenen Gefährdungen sicher verhindert wird. In diesem Fall kann auch durch einen nicht gezeigten Signalgeber ein Maschinist über die Gefährdungslage informiert werden.

Das gewünschte Axialspiel für den Sicherungseingriff kann über die Schrauben 50 an dem Grundkörper 52 der Rückhaltelemente 48 eingestellt werden. In der Normalstellung erfolgt der axiale Kraftfluss von der Anbauplatte 26 durch die Drehvorrichtung 32 über die Schrauben 38 und Schraubverbindungen 46. Hingegen wird im Sicherungsfall der Kraftfluss in die außenliegenden Rückhalteelemente 48 verlagert, die im Vergleich zu dem Radius R1 der Schrauben 38 auf einem deutlich größeren Radius liegen und somit auch höhere Belastungsmomente aufnehmen können.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Drehvorrichtung 14 mit Sicherungseinrichtung 18, wobei gleich oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen wie vorstehend erläutert versehen sind. Die Sicherungseinrichtung 18 umfasst hier ein in das Getriebegehäuse 56 integriertes Rückhalteelement 48, das somit weniger verschmutzungsanfällig ist. Dabei ist eine Anordnung auf der von dem Bagger 10 abgewandten Seite bevorzugt, da dieser Bereich von dem Baggerführer schlechter einsehbar bzw. kontrollierbar ist, während gegenüberliegend Im Sichtfeld zusätzlich auch die oben beschriebenen, eher zu Verschmutzungen neigenden Fanghaken positioniert sein können (nicht gezeigt).

Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich, weist das Rückhalteelement 48 ein mit dem Schneckenrad 42 in Eingriff bringbares Formteil 58 auf. Dieses kann durch einen Kunststoffblock gebildet sein, wie in Fig. 6 dargestellt. Der Kunststoffblock ist mit einer konvex gewölbten Eingriffspartie 60 versehen und besitzt eine Anzahl von Bohrungen 62 für den Einsatz von Halteschrauben 64, die sich an der Anbauplatte 26 abstützen.

Fig. 5 zeigt das umfangsseitig gezahnte Schneckenrad in perspektivischer Ansicht. Daraus ist zu erkennen, dass das Schneckenrad 42 eine konkave Umfangskontur 66 aufweist, in welche die konvex gewölbte Eingriffspartie 60 des Rückhaltelements mit Spiel (Freiraum 68 in Fig. 4) eingreifen kann.

Im Normalbetriebt hat das Schneckenrad 42 genügend Raum, um frei zu drehen. Durch zusätzliche Stellschrauben von außen kann dieses Spiel justiert werden.

Bei elastischer Verformung des gesamten Aufbaus unter Last bewegt sich das Schneckenrad 42 zunehmend nach unten. Dabei verhindert das Formteil 58 zunächst die Möglichkeit des Drehens und hält anschließend im Sicherungsfall das Schneckenrad 42 und den mit ihm verbundenen Flanschring 28 im Gehäuse 56 und an der Anbauplatte 26 fest.

Fig.7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher das Rückhalteelement 48 mittels Schraubverbindung 50 einstellbar an der Anbauplatte 26 befestigt ist und mit einem Fangelement 54' formschlüssig in eine zweckmäßig gestufte Formschlusskontur 68 an der Umfangsseite des Flanschrings 28 eingreift. Das Fangelement 54' stützt mit seinem eingreifenden Ende in Richtung der Drehachse 24 zu der Anbauplatte 26 hin formschlüssig ab und ver- hindert somit ein vollständiges Abreißen bzw. Abfallen des Flanschrings 28 und des daran befestigten Arbeitsgeräts 16 im Sicherungsfall.

Im Unterschied zu der Ausführungsform nach Fig. 2 ist bei dieser Ausgestaltung das Rückhalteelement 48 innerhalb des Getriebegehäuses 56 angeord- net, in welchem sich der Drehantrieb 32 befindet. Durch diese Anordnung ist das Rückhalteelement 48 zum einen vor äußeren Beschädigungen oder Beeinflussungen geschützt und zum anderen weniger verschmutzungsanfällig. Darüber hinaus sind durch das innen vorhandene Fett die Kontaktflächen von Fanghaken 54 und Flanschring 28 im Normalbetrieb geschmiert.