DE1784870C - Backhoe bucket with digging teeth and method of operating the backhoe bucket - Google Patents
Backhoe bucket with digging teeth and method of operating the backhoe bucketInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Baggerschaufel mit Grabzähnen, die in ihrer Längsrichtung zwischen einer vorderen und einer rückwärtigen Endstellung hin- und herbewegbar gelagert sind und bei der ein durch ein elastisches Übertragungsmittel in Bewegung versetzbarer Hammer zum stoßweisen Beaufschlagen des rückwärtigen Endes mindestens eines Grabzahns vorhanden ist.The invention relates to an excavator bucket with digging teeth, which in its longitudinal direction between a front and a rear end position are reciprocally mounted and in the one A hammer that can be set in motion by an elastic transmission means for impact-wise loading the rear end of at least one grave tooth is present.
Es ist bekannt, Baggerschaufeln mit schwingenden oder vibrierenden Grabzähnen auszurüsten, die bei der Grabbewegung in den Erdboden eindringen und ihn aufhacken. Bei einer bekannten Baggerschaufel wird der Hammer mittels Druckluft in Bewegung versetzt, um auf die Grabzähne Stöße auszuüben.It is known to equip excavator buckets with oscillating or vibrating digging teeth that are used in digging into the ground and chopping it up during the digging movement. In a known excavator shovel the hammer is set in motion by means of compressed air in order to apply blows to the digging teeth.
Diese Antriebsart des Hammers erfordert jedoch eine DiuvMuriijutHu- in rurrn eines !compressor»., der gewöhnlich in Bauern nicht zur Verfügung steht, also speziell für diesen Zweck eingebaut werden muß. Darüber hinaus muß die Druckluftquelle durch ein verhältnismäßig aufwendiges Leitungssystem mit einem pneumatischen Arbeitszylinder gekoppelt werden, in dem der flammer zur stoßweisen Beaufschlagung eines oder mehrerer Grab?ahne gleitend gelagert ist.This way of driving the hammer, however, requires a DiuvMuriijutHu in rurrn a! Compressor »., Which is usually is not available in pawns, so must be installed specifically for this purpose. In addition, the compressed air source must be through a relatively complex line system with be coupled to a pneumatic working cylinder in which the flame is applied in bursts one or more grave ancestors is slidably supported.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Baggerschaufel der eingangs genannten Art an Stelle des pneumatischen Übertragungsmittels ein mechanisches, konstruktiv einfaches, möglichst wartungsfreies UbertragungsmiMel vo zusehen.The invention is based on the object of an excavator shovel of the type mentioned at the beginning Instead of the pneumatic transmission means, a mechanical, structurally simple, as maintenance-free as possible Watch transmission media.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Lrfindung darin, daß das elastische übertragungsmittel eine Blattfeder ist, die an der Baggerschaufel angeschlossen und an einem freien Ende mit dem Hammer versehen ist. Hierdurch wird erreicht, daß die für Druckluftbetrieb erforderliehen verhältnismäßig aufwendigen und komplizierten pneumatischen Einrichtungen entfallen und die Herslellungs- und Betriebskosten der Baggerschaufel herabgesetzt werden,The solution to this problem is according to the invention in that the elastic transmission means is a leaf spring which is connected to the excavator bucket and is provided with the hammer at one free end. This ensures that the Relatively expensive and complicated pneumatic devices required for compressed air operation eliminated and the production and operating costs of the excavator shovel reduced will,
Vorteilhafterweise kann der Hammer zwei Arme aufweisen, die einerseits mit dem freien finde der Blattfeder verbunden und andererseits an der Anschlußstelle der Blattfeder an der Baggerschaufel gelenkig gelagert sind. Dadurch kann eine gute Schlagführung des Hammers erzielt werden. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 9.Advantageously, the hammer can have two arms that find the one hand with the free Leaf spring connected and on the other hand articulated at the connection point of the leaf spring on the excavator shovel are stored. As a result, good impact guidance of the hammer can be achieved. Further Features of the invention are the subject of claims 3 to 9.
Vorteilhaft ist ein Verfahren zum Betätigen der Baggerschaufel nach der Erfindung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Blattfeder in nahe ihrer Eigenfrequenz liegende Schwingungen versetzt wird und der Schwingungsausschlag des freien Endes der Blattfeder so groß ist, daß der Hammer das rückwärtige Ende des Grabzahns dann beaufschlagt, wenn sich der Grabzahn der rückwärtigen Endstellung nähert, wohingegen der Hammer den Grabzahn nicht beaufschlagt, wenn der Grabzahn in die Nähe der vorderen Endstellung gelangt.A method for actuating the excavator shovel according to the invention is advantageous, which is characterized is that the leaf spring is set in vibrations close to its natural frequency and the swing of the free end of the leaf spring is so great that the hammer is the rear The end of the grave tooth is applied when the grave tooth is in the rearward end position approaches, whereas the hammer does not hit the grave tooth when the grave tooth is in the vicinity reaches the front end position.
Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren zum Betätigen der Baggerschaufel nach der Erfindung besteht darin, daß die Blattfeder in nahe ihrer Eigenfrequenz liegende Schwingungen versetzt wird, wenn die Grabzähne mit dem Boden im Eingriff stehen, wohingegen die Blattfeder in über ihrer Eigenfrequenz liegende Schwingungen versetzt wird, wenn die Grabzähne mit dem Boden außer Eingriff stehen. Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß die größte Schlagik des Hammers auf die Grabzähne dann selbsttätig eintritt, wenn die Grabzähne beim Schürfvorgang mit dem Boden in Berührung kommen.Another advantageous method of operating the excavator bucket according to the invention is in that the leaf spring is placed in vibrations close to its natural frequency when the Digging teeth are in engagement with the ground, whereas the leaf spring is above its natural frequency horizontal vibrations is displaced when the digging teeth are out of engagement with the ground. Through this procedure is achieved that the greatest Schlagik of the hammer on the digging teeth occurs automatically when the digging teeth are digging come into contact with the ground.
Ausführungsbeispiele einer Baggerschaufel nach der Erfindung werden in der Zeichnung erläutert. Es zeigtEmbodiments of an excavator shovel according to the invention are explained in the drawing. It indicates
Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer mit Grabzähnen versehenen Baggerschaufel,Fig. 1 is a sectional side view of a with Excavator shovel with digging teeth,
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht der Baggerschaufel von Fig. 1 undFig. 2 is a partially sectioned plan view of the The excavator bucket of FIGS. 1 and
ίο Fig. 3 eine Seitenansicht einer anderen Ausfuhrungsform einer mit Grabzähnen versehenen Bagger- -chaufel.ίο Fig. 3 is a side view of another embodiment an excavator shovel with digging teeth.
Eine Baggerschaufel 1 in Fig. 1 besitzt einen Schaufelhohlraum 2, Grabzähne 3 und einen geschlossenen Raum 4. der durch Außenwände 5 rW Baggerschaufel 1 und eine Innenwand 6 des Schaufelhohlraums 2 begrenzt wird. An einem Teil der Außenwand5 sind Befestigungsflansche7angebracht, die zur Befestigung der Baggerschaufel 1 an einem Ausleger od. dgl. dienen. An der Innenseite der Innenwand 6 sind innerhalb des geschlossenen Raumes 4 zwei Blattfedern 8 gelagert, die beide in ihrer Mitte mit der Innenwand 6 durch einen dazwischenliegenden FederstüUrahmen 9 verankert sind. DerAn excavator bucket 1 in Fig. 1 has a bucket cavity 2, digging teeth 3 and a closed one Space 4 of the excavator bucket 1 through outer walls 5 rW and an inner wall 6 of the bucket cavity 2 is limited. Fastening flanges7 are attached to part of the outer wall5, which od for fastening the excavator shovel 1 to a boom. The like. Serve. On the inside of the inner wall 6, two leaf springs 8 are mounted within the closed space 4, both in their Center are anchored to the inner wall 6 by an intermediate spring frame 9. the
*5 Federstiit/rahmen 9 trägt zentral angeordnete, sich in Querrichtung erstreckende Lager 10, 11. die beide aus den Seiten des Federstützrahmens 9 herausrageii, und /war senkrecht zur Längsrichtung der Blattfedern 8. Die Lager 10. 11 sind als Kugellager 12, 13 ausgebildet, welche zur Lagerung von Armen 14. 15 dienen, von denen sich jeder in zwei Schenkel 14'. 14" bzw. 15', 15" verzweigt, deren Enden mit einem Hammer 16 verbunden sind. Der Hammer 16 ist in der Mitte mit einem Schlitz 17 versehen, durch den ein Ende 18 jeder Blattfeder 8 ^«durchgreift. Der Hammer 16 wirkt mit einer inneren Endfläche 19 eines Grabzahns 3 zusammen. Jeder Grabzahn 3 ist in Längsrichtung durch eine an einer Stelle 20 gezeigte Stift-Schlitz-Verbindung gesetzten Grenzen hin- und herbewegbar gelagert. Der Federstützrahmen 9 ist außerdem mit Gelenken 21. 22 für zwei Hebelarme 23 bzw. 24 versehen, die sich parallel zu den Blattfedern 8 erstrecken und die starr mit einem Paßstück 25 am anderen Ende 26 der Blattfedern 8 verbunden sind. Das in Form eines Kragarms ausgebildete Paßstück 25 weist einen Drehstift 27 auf. durch den es mit einer Kurbelstange 28 gelenkig verbunden ist, deren anderes Ende mit einem Zapfen 29 in Verbindung steht, der auf einer Welle 30 gelagert ist, die in einem Lagerrahmen 31 drehbar geführt wird. Die Welle 30 wird durch eine Kette 32 eines Hydraulikmotors 33 angetrieben. Für jede Blattfeder 8 ist zu beiden Seiten des Lagerrahmens 31 ein Zapfen 29 und eine Kurbelstange 28 vorgesehen. Wenn der Hydraulikmotor 33 zu laufen beginnt, dann erteilen die Kurbelstange 28 und der Zapfen 29 den Enden 26 der Blattfedern 8 eine Schwingbewegung, an der auch die Hebelarme 23, 24 teilnehmen. Diese Schwingbewegungen verursachen eine* 5 Federstiit / frame 9 carries centrally disposed, extending in transverse direction bearing 10, 11, both of which 9 herausrageii, and / was out of the sides of the spring support frame perpendicular 8 to the longitudinal direction de r leaf springs The bearings 10. 11 are ball bearings 12, 13 formed, which are used to support arms 14. 15, each of which is in two legs 14 '. 14 ″ or 15 ′, 15 ″, the ends of which are connected to a hammer 16. The hammer 16 is provided in the middle with a slot 17 through which one end 18 of each leaf spring 8 ^ «extends. The hammer 16 cooperates with an inner end surface 19 of a digging tooth 3. Each digging tooth 3 is mounted so that it can move back and forth in the longitudinal direction by a limit set at a point 20 shown pin-slot connection. The spring support frame 9 is also provided with joints 21, 22 for two lever arms 23 and 24, which extend parallel to the leaf springs 8 and which are rigidly connected to a fitting piece 25 at the other end 26 of the leaf springs 8. The fitting piece 25, designed in the form of a cantilever arm, has a pivot pin 27. by means of which it is articulated to a connecting rod 28, the other end of which is connected to a pin 29 which is mounted on a shaft 30 which is rotatably guided in a bearing frame 31. The shaft 30 is driven by a chain 32 of a hydraulic motor 33. For each leaf spring 8, a pin 29 and a connecting rod 28 are provided on both sides of the bearing frame 31. When the hydraulic motor 33 starts to run, the connecting rod 28 and the pin 29 give the ends 26 of the leaf springs 8 an oscillating movement in which the lever arms 23, 24 also participate. These oscillating movements cause a
6u entsprechende Reaktion am anderen Ende 18 der Blattfeder 8, die zur Folge hat, daß diese Enden 18 der Blattfedern 8 ebenfalls schwingen und den Hammer 16 sowie die Arme 14, 15 in schwingende Bewegung versetzen, wodurch der Hammer 16 auf die Endflächen 19 der Grabzähne 3 schlägt.6u corresponding reaction at the other end 18 of the Leaf spring 8, which has the consequence that these ends 18 of the leaf springs 8 also swing and the hammer 16 and the arms 14, 15 set in an oscillating motion, whereby the hammer 16 on the End faces 19 of the digging teeth 3 beats.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform einer Baggerschaufel dargestellt, bei der den Grabzähnen eine Greif- oder Hackbewegung erteilt wird, wäh-In Fig. 3, another embodiment is one Shovel shown, in which the digging teeth are given a gripping or chopping movement, while-
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rend sich die Baggerschaufel in den Erdboden eingräbt. Diese Ausführungsform weist eine Baggerschaufel 32' auf, die auf einem Ausleger 33' schwenkbar gelagert ist. Die Grabbewegungen der Baggerschaufel 32' erfolgen mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 34, der zwischen dem Ausleger 33' und dem vorderen Teil der Baggerschaufe! 32' angeordnet ist. Die Baggerschaufel 32' ist mit Grabzähnen 35 versehen, die an dem Ende einer Kolbenstange 36 angeordnet sind, welche an ihrem oberen Ende einen Kolben 37 trägt und zwischen zwei Wandabschnitten, einem inneren Abschnitt 38 und eiwem äußeren Ab- ' schnitt 39 verschoben werden kann. Der äußere Wandabschnitt 39 bildet die vordere, äußere Btgren- ' zungswandung der Baggerschaufel 32' und münrUt ., t,, .i„.„ wfi.iui 'MiNcnniti 4U, dci die obere äußere W Miidiifii; der. Baggerschaufel 32' darstellt. Der in-■ ν Wandahschnitt 38 mündet in einem Wandab-.iHiiit 41. der sich parallel zu dem c>eren Abschnitt JO erstreckt. Der obere Abschnitt 40 u-nd der Wand- : !schnitt 41 sind an ihren äußeren linden durch eine kurze Wand 42 verbunden. Die unteren Enden der W.mdabschnitte38 unc1 39 sind mit Führungen 43 ivvv. 44 für die inneren Teile der Cirabzähne 35 ver- .hen. Auf der Kolbenstange 36 ist zwischen dem ixiilben 37 und den Führungen 43, 44 eine Schraubenfeder 45 angeordnet. In demselben Gleitweg wie der Kolben 37 befindet sich ein Hammer 46, der die (>berseito des Kolbens 37 beaufschlagt, um auf diese v'Visc die Grabzähne 35 stoßartig anzutreiben. Der Hammer 46 ist über ein Gestängeglied 47 mit einer ffl.iiifeder 48 verbunden, die im praktischen Anuendungsfall aus einem Blattfedersatz besteht.rend the excavator shovel digs into the ground. This embodiment has an excavator shovel 32 'which is pivotably mounted on a boom 33'. The digging movements of the excavator shovel 32 'are carried out with the aid of a hydraulic cylinder 34 which is positioned between the boom 33' and the front part of the excavator shovel! 32 'is arranged. The excavator shovel 32 'is provided with digging teeth 35 which are arranged at the end of a piston rod 36 which carries a piston 37 at its upper end and which can be shifted between two wall sections, an inner section 38 and an outer section 39. The outer wall section 39 forms the front, outer boundary wall of the excavator shovel 32 'and münrUt., T ,, .i "."Wfi.iui' MiNcnniti 4U, dci the upper outer W Miidiifii; the. Excavator bucket 32 'represents. The internal wall section 38 opens into a wall section 41 which extends parallel to the c> er section JO. The upper section 40 and the wall section 41 are connected at their outer limbs by a short wall 42. The lower ends of W.mdabschnitte38 unc 1 39 are ivvv with guides 43. 44 for the inner parts of the cirab teeth 35 ver. A helical spring 45 is arranged on the piston rod 36 between the ixiilben 37 and the guides 43, 44. In the same sliding path as the piston 37 there is a hammer 46 which acts on the upper side of the piston 37 in order to push the digging teeth 35 on this v'Visc , which in the practical application consists of a leaf spring set.
Das andere Ende der Blattfeder 48 oder des Blattfedersat/es ist an einem festliegenden Kragarm 49 befestigt, der an der kurzen Wand 42 angebracht ist. Die Blattfeder 48 wird durch einen stationären Anschlagkörper 50 gegen die Oberfläche einer rotierenden Exzenterwelle 51 gedrückt, die auf einer Antriebswelle 52 sitzt, welche ihrerseits mit einem Antrieb in Verbindung steht.The other end of the leaf spring 48 or the leaf spring sat / es is attached to a fixed cantilever arm 49 which is attached to the short wall 42. The leaf spring 48 is supported by a stationary stop body 50 pressed against the surface of a rotating eccentric shaft 51 on a drive shaft 52 sits, which in turn is connected to a drive.
Der Hammer 16.46 ist an der im wesentlichen linearen Blattfeder 8 bzw. 48 aufgehängt, die eine bestimmte Resonanzfrequenz aufweist. Falls die Blattfeder 8 bzw. 4? ungestört mit ihrer Resonanzfrequenz angetrieben wird, dann würde die Amplitude des Hammers 16, 46 immer größer werden, und die Blattfeder 8 bzw. 48 könnte brechen. Wenn die Blattfeder 8 bzw. 48 beispielsweise mit einer Drehzahl von 500 Upm angetrieben wird, treten die größten Stoßkräfte dann auf, wenn diese Drehzahl unmittelbar über der Resonanzfrequenz der Blattfeder 8 bzw. 48 liegt. Falls die Drehzahl über diese Resonanzfrequenz ansteigt, verkleinert sich die Amplitude, und bei einer Drehzahl von beispielsweise 1000 Upm bleibt der Hammer 16 bzw. 46 praktisch stationär. Mittels hydraulischer oder pneumatischer Anschlagvorrichtungcn werden die Bewegung des Hammers 16 bzw. 46 gebremst, wenn die Grabzähnc 3, 35 der Baggerschaufel 1, 32' nicht länger mit dem Erdboden in Berührung stehen, d. h., wenn die Baggerschaufel 1, 32' angehoben wird. Eine andere Einrichtung, die Drehzahl des Antriebs wesentlich über der Resonanzfrequenz zu halten, besteht darin, automatische Drehzahlregler anzuordnen. SsThe hammer 16.46 is at the essentially linear leaf spring 8 or 48 suspended, which has a certain resonance frequency. if the Leaf spring 8 or 4? is driven undisturbed at its resonance frequency, then the amplitude would of the hammer 16, 46 become larger and larger, and the leaf spring 8 or 48 could break. If the Leaf spring 8 or 48 is driven, for example, at a speed of 500 rpm, the occur greatest impact forces occur when this speed is just above the resonance frequency of the leaf spring 8 and 48 respectively. If the speed increases above this resonance frequency, the amplitude decreases, and at a speed of, for example, 1000 rpm, the hammer 16 or 46 remains practical stationary. The movement of the Hammer 16 or 46 braked when the Grabzähnc 3, 35 of the excavator bucket 1, 32 'is no longer are in contact with the ground, d. i.e., when the excavator bucket 1, 32 'is raised. Another Means to keep the speed of the drive significantly above the resonance frequency exists in arranging automatic speed governors. Ss
Die Blattfeder 8 oder 48 ist so ausgebildet, daß sie sich beim Beschleunigen des Hammers 16, 46 möglichst starr, während des Stoßhubs verhältnismäßig elastisch und nach Vollendung des Stoßhubs möglichst steif verhält.The leaf spring 8 or 48 is designed so that it moves when the hammer 16, 46 is accelerated as rigid as possible, relatively elastic during the thrust stroke and after completion of the thrust stroke behaves as stiffly as possible.
Für die so ausgebildete Blattfeder8 bzw. 48 ist zur Erzielung einer gewünschten Resonanzsehvingung nur ein verhältnismäßig enger Drehzahlbereich des Antriebs erforderlich. Praktische Versuche mit der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Baggerschaufel haben ergeben, daß mit der Blatt? feder 8 von einer Gesamtlänge von 385 mm und einer Länge zwischen den Berührungspunkten des Hammers 16 und der Mitte der Blattfeder 8 von 412,5 mm und einer größten Dicke der Blattfeder 8* von 112 mm eine Drehzahl von 700 Upm als ideale Drehzahl erreichen wird, wobei der Kurbelradius desFor the leaf spring 8 or 48 designed in this way, is only a relatively narrow speed range to achieve a desired resonance range of the drive required. Practical experiments with the in Figs. 1 and 2 embodiment shown the excavator shovel have shown that with the sheet? feder 8 of a total length of 385 mm and a length between the contact points of the hammer 16 and the center of the leaf spring 8 of 412.5 mm and a maximum thickness of the leaf spring 8 * of 112 mm, a speed of 700 rpm is ideal Speed is reached, the crank radius of the
.^U„l-.„rf»„, 9Φ »:..„. ^ U "l-." R f »", 9Φ »: .."
ein·? Länge von 155 mm auf der Kurbelstange 28 gemessen wurde, ein Ha. .'mergewicht von 12,6 kg und ein Grabzähnegewicht /on 86 kg vorhanden waren. Auf diese Weise ließen sich bei der genannten Drehzahl Betriebsverhältnisse schaffen, unter denen eine große Stoßkraft an den Grabzahn 3 abgegeben wird und bei denen der Hammer 16 nicht eine begrenzte Amplitude überschreitet, sobald die. Baggerschaufel 1 angehoben wird, d.h. sobald die' Grabzähne 3 nicht mehr mit dem Erdboden im Eingriff stehen, und der Hammer 16 sich in seiner am 'weitesten außerhalb liegenden Stellung befindet. Bei diesem Aucführungsbeispiel ist es günstig, die Drehzahl bei 700 Upm oder etwas darüber zu halten. Dadurch wird der Einsatz von zusätzlichen Einrichtungen zur Begrenzung der Amplitude vermieden. Diese Einrichtungen sind teuer, da sie in der Lage sein müssen, die Energie der großen auftretenden Stoßkräfte aufzunehmen.one·? Length of 155 mm measured on the connecting rod 28 was a ha. .'mer weight of 12.6 kg and a weight of digging teeth of 86 kg were present. In this way, operating conditions could be created at the speed mentioned, under which a large impact force is delivered to the digging tooth 3 and in which the hammer 16 does not exceed a limited amplitude as soon as the. Excavator bucket 1 is raised, ie as soon as the 'digging teeth 3 are no longer in engagement with the ground and the hammer 16 is in its furthest outward position. This Au guide for c, it is beneficial to keep the speed at 700 rpm or slightly above. This avoids the use of additional devices to limit the amplitude. These devices are expensive because they must be able to absorb the energy of the large impact forces that occur.
Eine Abänderung der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Baggerschaufel ist insofern möglich, als das eine Ende der Blattfeder 8 bzw. der Blattfedereinheit anstatt durch die dargestellte Exzenterwelle 51 und Kurbelstange 28 durch einen hin- und herbeweglichen Kolben-Zylinder-Antrieb angetrieben werden kann. Des weiteren können bei der Ausführungsform von Fig. 1 die Arme 14, 15 und Hebelarme 23, 24 weggelassen werden. Der Kurbelmechanismus läßt sich so abändern, daß er das Ende 26 der Blattfeder 8 über ein geeignetes Paßstück betätigt, während der Hammer 16 unmittelbar mit dem Ende 18 der Blattfeder 8 verbunden werden kann. Auch läßt sich die Blattfeder 8 in dem Federstützrahmen 9 so führen, daß ein doppelarmiger Hpbel en'steht.A modification of that shown in Figs Excavator shovel is possible insofar as one end of the leaf spring 8 or the leaf spring unit instead of the illustrated eccentric shaft 51 and connecting rod 28 by a reciprocating Piston-cylinder drive can be driven. Furthermore, in the embodiment of FIG. 1, the arms 14, 15 and lever arms 23, 24 can be omitted. The crank mechanism can be modified so that it has the end 26 of the leaf spring 8 actuated via a suitable adapter, while the hammer 16 is directly connected to the end 18 the leaf spring 8 can be connected. The leaf spring 8 can also be so in the spring support frame 9 lead to a double-armed lever.
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