本發(fā)明涉及將作業(yè)工具接合到機(jī)器，且更具體地，其涉及一種用于將作業(yè)工具組裝到機(jī)器的臂組件的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：

例如液壓挖掘機(jī)、液壓鏟、反鏟裝載機(jī)等的機(jī)器通常需要在工地上進(jìn)行不同類型的作業(yè)。因此，不同的作業(yè)工具，例如鏟斗、錘子、松土器和抓斗，可能必須與機(jī)器的臂組件(包括例如桿和動臂)接合。眾所周知，從臂組件移除一個作業(yè)工具并用不同的作業(yè)工具替換該作業(yè)工具的過程可能是耗時且困難的過程。已經(jīng)采用快速聯(lián)接器以使得桿和作業(yè)工具以及快速聯(lián)接器快速接合，以達(dá)到減少移除作業(yè)工具并更換作業(yè)工具所需的努力。然而，這種快速聯(lián)接器增加了桿端的重量并且增加了桿的高度/長度。結(jié)果，機(jī)器的性能可能受損。

例如，美國專利第5,400,531A號公開了一種挖掘機(jī)或土方作業(yè)設(shè)備。該土方作業(yè)設(shè)備包括叉形鏟斗臂、聯(lián)桿機(jī)構(gòu)以及可樞轉(zhuǎn)地連接到叉形鏟斗臂和聯(lián)桿機(jī)構(gòu)的土方作業(yè)機(jī)具。該機(jī)具通過所謂“快速掛接”連接附接到土方作業(yè)設(shè)備的鏟斗臂和聯(lián)桿機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)各種土方作業(yè)機(jī)具之間的互換?！翱焖賿旖印边B接上還可以設(shè)置有安全設(shè)備，以防止機(jī)具與鏟斗臂和聯(lián)桿機(jī)構(gòu)意外分離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于將作業(yè)工具聯(lián)接到機(jī)器的臂組件的設(shè)備。作業(yè)工具包括第一工具接合裝置和第二工具接合裝置，臂組件包括第一和第二臂。此外，該設(shè)備包括適于與第一臂和第一工具接合裝置接合的第一聯(lián)接裝置。該設(shè)備還包括適于與第二臂和第二工具接合裝置接合的第二聯(lián)接裝置。該設(shè)備還包括致動器，其聯(lián)接并設(shè)置為使第一和第二聯(lián)接裝置在縮回位置與伸出位置之間進(jìn)行移動，在縮回位置處，第一和/或第二聯(lián)接裝置與第一和/或第二工具接合裝置脫離，在伸出位置處，第一和第二聯(lián)接裝置與第一和第二工具接合裝置接合。此外，鎖定套筒至少部分地安裝在致動器周圍，鎖定套筒可移動到鎖定位置，以防止第一和第二聯(lián)接裝置從伸出位置移動到縮回位置。

本發(fā)明還提供一種包括上述設(shè)備的機(jī)器。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明還可提供一種包括上述設(shè)備、臂組件和作業(yè)工具的配置。

本發(fā)明還提供了一種用于將作業(yè)工具聯(lián)接到機(jī)器的臂組件的方法。作業(yè)工具具有第一工具接合裝置和第二工具接合裝置，臂組件具有第一和第二臂。該方法包括使第一聯(lián)接裝置與第一臂和第一工具接合裝置接合。該方法包括使第二聯(lián)接裝置與第二臂接合。該方法還包括將致動器移動到伸出位置以使第二聯(lián)接裝置接合到第二工具接合裝置。該方法還包括將鎖定套筒移動到鎖定位置，以防止第一和第二聯(lián)接裝置從伸出位置移動到縮回位置。

本發(fā)明的其他特征和方面將從以下描述和附圖中變得顯而易見。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配備有臂組件的機(jī)器的側(cè)視圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配備有用于在縮回位置將作業(yè)工具組裝到臂組件的聯(lián)接設(shè)備的臂組件；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的聯(lián)接設(shè)備；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的聯(lián)接設(shè)備；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的聯(lián)接設(shè)備的鎖定套筒；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)置在致動器上方的鎖定套筒；

圖7示出了設(shè)置在致動器上方的鎖定套筒的剖視圖；

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的聯(lián)接或組裝工具接合裝置和臂組件的操作；

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的聯(lián)接或組裝工具接合裝置和臂組件的操作；

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的聯(lián)接或組裝工具接合裝置和臂組件的操作；

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配備有用于將作業(yè)工具組裝到臂組件的設(shè)備的臂組件；以及

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的將工具接合裝置組裝到臂組件的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參考具體實(shí)施例或特征，在附圖中示出其示例。在可能的情況下，在整個附圖中將使用對應(yīng)或相似的附圖標(biāo)記來指代相同或相應(yīng)的部分。此外，當(dāng)可能存在多于一個相同類型的元件時，將共同或分別地參考本文描述的各種元件。然而，這樣的參考在本質(zhì)上僅僅是示例性的?？梢宰⒁獾剑窃谒綑?quán)利要求中明確闡述，否則對單數(shù)元素的任何引用也可以被解釋為涉及復(fù)數(shù)，反之亦然，而不將本發(fā)明的范圍限制為這樣的元素的確切數(shù)目或類型。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，配備有臂組件102的示例性機(jī)器100的側(cè)視圖。機(jī)器100可以是挖掘機(jī)、材料處理機(jī)、長臂挖掘機(jī)、地基鉆機(jī)、鑿巖機(jī)、打樁機(jī)、隧道掘進(jìn)機(jī)或正鏟挖掘機(jī)。在所示出的實(shí)施例中，將機(jī)器100示出為挖掘機(jī)類型的挖土機(jī)或采伐機(jī)。此外，臂組件102包括連桿(例如，動臂104)、至少一個臂(例如，第一臂106)、和作業(yè)工具108。動臂104可樞轉(zhuǎn)地連接到機(jī)器100的底盤110，第一臂106可樞轉(zhuǎn)地連接到動臂104，并且作業(yè)工具108可樞轉(zhuǎn)地連接到第一臂106。

機(jī)器100還可以包括地面接合單元112，例如用于推進(jìn)機(jī)器100的履帶、為臂組件102和地面接合單元112提供動力的動力源114，以及用于接管用于控制臂組件102和地面接合單元112的用戶界面裝置的駕駛室116。動力源114可以包括發(fā)動機(jī)，例如柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)、氣體燃料動力發(fā)動機(jī)或本領(lǐng)域已知的任何其它類型的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。動力源114可替代地具體化為非燃燒動力源，例如燃料電池、動力存儲裝置或本領(lǐng)域已知的其它動力源。動力源114可產(chǎn)生機(jī)械或電力輸出，然后可將該機(jī)械或電力輸出轉(zhuǎn)換成用于移動臂組件102和作業(yè)工具108的液壓動力。

此外，作業(yè)工具108在第一豎直平面118(圖1所示)中的整體運(yùn)動可以分為三部分實(shí)現(xiàn)，第一部分相對于底盤110升高和降低動臂104，第二部分朝向駕駛室116和相對于駕駛室116向外移動第一臂106，以及第三部分相對于第一臂106旋轉(zhuǎn)作業(yè)工具108?？梢酝ㄟ^一對第一液壓致動器120升高和降低動臂104?？梢酝ㄟ^第二液壓致動器122朝向駕駛室116和相對于駕駛室116向外移動第一臂106。另外，第三液壓致動器124可用于相對于第一臂106轉(zhuǎn)動作業(yè)工具108。此外，可以通過第四液壓致動器126(例如液壓馬達(dá))相對于地面接合單元112繞豎直軸線A-A'(圖1所示)旋轉(zhuǎn)底盤110和臂組件102。根據(jù)本發(fā)明的一方面，機(jī)器100包括聯(lián)接設(shè)備128，其用于將作業(yè)工具108聯(lián)接到臂組件102，并且協(xié)助作業(yè)工具108相對于第一臂106的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，臂組件102和可操作地聯(lián)接到臂組件102的聯(lián)接設(shè)備128。如前所述，臂組件102包括縱向地遠(yuǎn)離駕駛室116延伸的第一臂106。在一個示例中，并且為了本描述的目的，認(rèn)為第一臂106具有矩形橫截面，因此第一臂106具有第一側(cè)202和與第一側(cè)202相對的第二側(cè)(未示出)。此外，臂組件102包括第一連接臂204和第二連接臂206。第一連接臂204具有第一端208和第二端210。第一連接臂204的第一端208適于附接到第一臂106的第一側(cè)202，并且將第一連接臂204的第二端210設(shè)置成遠(yuǎn)離第一臂106的表面。類似地，第二連接臂206具有第一端212和第二端214。第二連接臂206的第一端212適于附接到第一臂106的第二側(cè)，并且將第二連接臂206的第二端214設(shè)置成遠(yuǎn)離第一臂106的表面。在一個示例中，可將第一連接臂204和第二連接臂206相對于第一臂106傾斜一定角度放置。

臂組件102還可包括具有第一端218和第二端220的第二臂216。第二臂216的第一端218附接到第一連接臂204的第二端210和第二連接臂206的第二端214。此外，將第二臂216的第二端220設(shè)置成遠(yuǎn)離第一端218，使得第二臂216相對于第一連接臂204和第二連接臂206傾斜。在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一臂106可以是臂組件102的桿端，并且第二臂216可以是推桿。

為了將聯(lián)接設(shè)備128聯(lián)接到臂組件102，臂組件102包括至少一個安裝裝置，例如第一安裝裝置222和第二安裝裝置224。在所述實(shí)施方式中，第一安裝裝置222位于第一臂106的第一側(cè)202，如圖2所示。第二安裝裝置224位于第二臂216的第二端220。第一安裝裝置222和第二安裝裝置224例如是包括形成在諸如中空圓柱形部件中的通道。

在結(jié)構(gòu)上，如圖2所示，作業(yè)工具108包括至少一個工具接合裝置，例如第一工具接合裝置226和第二工具接合裝置227。本實(shí)施例包括一對第一工具接合裝置226和一對第二工具接合裝置227。第一工具接合裝置226和第二工具接合裝置227適于分別聯(lián)接到第一安裝裝置222和第二安裝裝置224。第一和第二工具接合裝置226、227可以包括分別位于側(cè)板232和233上的凹部。具體地，每個側(cè)板232、233都可以包括形成凹部的一對面向內(nèi)的鉤。因此，形成第一工具接合裝置226的凹部的開口可以面向形成第二工具接合裝置227的凹部的開口。側(cè)板232和側(cè)板233附接到基部構(gòu)件234。此外，基部構(gòu)件234適于附接到作業(yè)工具108。在一個示例中，基部構(gòu)件234可以焊接到作業(yè)工具108。在另一個示例中，第一和第二工具接合裝置226、227可以形成為作業(yè)工具108的組成部分。然而，雖然如圖2所示的第一和第二工具接合裝置226、227和作業(yè)工具108的結(jié)構(gòu)幾乎沒有變化，但工具接合裝置226、227可以以各種其他本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式附接到作業(yè)工具108。

圖3-5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的聯(lián)接設(shè)備128。還可以參照附圖2對作業(yè)工具108的一個或多個部件進(jìn)行描述。聯(lián)接設(shè)備128包括致動器240。致動器240包括第一構(gòu)件242和第二構(gòu)件244。此外，致動器240限定了縱向軸線B-B'，其穿過第一和第二構(gòu)件242、244的中心，如圖3和4所示。在本實(shí)施例中，第一構(gòu)件242的橫截面呈圓形?；蛘?，根據(jù)需要，第一構(gòu)件242可以是正方形或矩形或任何其他形狀。第一構(gòu)件242包括第一端246以及遠(yuǎn)離第一端246并沿軸線B-B'與第一端246分離的第二端248。第一構(gòu)件242的第一端246設(shè)有孔230?？?30設(shè)置成垂直于縱向軸線B-B'，如圖3所示。

第一構(gòu)件242包括從第一端246延伸到第二端248的外表面250。外表面250包括一個或多個止動件252。在本示例中，外表面250在靠近第二端248處設(shè)置一對止動件252。此外，止動件252是正方形型材?；蛘撸鶕?jù)設(shè)計要求，在外表面252上的任何位置可以有多個圓形、矩形或任何其他形狀的止動件252。每個止動件252都垂直于第一構(gòu)件242的外表面250徑向延伸。第一構(gòu)件242還包括在其中從第二端248延伸出的通道254，如圖所示。通道254設(shè)置為使縱向軸線B-B'穿過通道254的中心，如圖所示。在本發(fā)明中，通道254為圓形孔?；蛘撸鶕?jù)設(shè)計要求，通道254可以是方矩形孔或任何其他橫截面的孔。

如圖4中最佳示出，第二構(gòu)件244在第一端256與第二端258之間延伸。第二構(gòu)件244的第二端258遠(yuǎn)離第一端256并沿縱向軸線B-B'與第一端256分離。在本實(shí)施例中，第二構(gòu)件244包括細(xì)長主體245。在一個示例中，細(xì)長主體245呈圓柱形，其橫截面基本上呈圓形。在另一個示例中，根據(jù)設(shè)計要求，細(xì)長主體245可以是方矩形或任何其他形狀。細(xì)長主體245包括在第一端256與第二端258之間沿軸線B-B'的一系列不同直徑。細(xì)長主體245包括具有均勻直徑的第一部分260、連接到第一部分260的具有較大均勻直徑的第二部分262和連接到第二部分262的具有較大均勻直徑的第三部分264。

具體地，第一部分260具有繞縱向軸線B-B'的直徑D1和沿縱向軸線B-B'的長度L1。第二部分262具有繞縱向軸線B-B'的直徑D2和在縱向方向軸線B-B'上的長度L2。第三部分264在第二部分262與第二端258之間延伸，其具有繞縱向軸線B-B'的直徑D3和長度L3。在所示實(shí)施例中，L2大于L3，L3大于L1，而在替代實(shí)施例中，長度L1、L2和L3可以相等或不同。在所示實(shí)施例中，D3大于D2，D2大于D1，而在替代實(shí)施例中，直徑D1、D2和D3可以相等或不同。

第一和第二構(gòu)件242、244聯(lián)接在一起。如圖6所示，第一構(gòu)件242的通道254可滑動地容納第二構(gòu)件244的第二部分262和第三部分264。從第二部分262的直徑“D2”徑向延伸的第三部分264的直徑“D3”抵靠在通道254內(nèi)的突起內(nèi)。此外，第二構(gòu)件244可以在通道254內(nèi)沿第二部分262的長度L2相對位移。在一個示例中，第一構(gòu)件242與第二構(gòu)件244之間的相對位移可以以本領(lǐng)域已知的任何方式進(jìn)行，例如以手動、液壓或磁性的方式進(jìn)行。

參照圖5至10，聯(lián)接設(shè)備128還包括鎖定套筒270。鎖定套筒270安裝在致動器240的上方。鎖定套筒270包括第一部分272和從第一部分272延伸的第二部分274。第一部分包括通過其的殼體271(如圖5所示)。殼體271容納第二構(gòu)件244的第一部分260，進(jìn)而使得鎖定套筒270圍繞縱向軸線B-B'轉(zhuǎn)動。第二部分274包括從第一部分272沿縱向軸線B-B'延伸的一個或多個突起276。在本實(shí)施例中，突起276設(shè)置一對第一槽275和第二槽278。第一槽275被配置為在第二部分262部分或完全地容納在通道254內(nèi)時容納止動件252。第二槽278設(shè)置在第一部分272遠(yuǎn)側(cè)。第二槽278成形為在第二部分262從通道254延伸時容納止動件252。

致動器240設(shè)置為通過使第一構(gòu)件242和第二構(gòu)件244彼此相對移動而使第一和第二聯(lián)接裝置228、230在伸出位置與縮回位置之間移動，如圖2和圖8至10所示。在一個示例中，在縮回位置處，第二部分262部分或完全地容納在通道254內(nèi)，如圖2所示。在縮回位置處，孔228、230中的至少一個與第一和/或第二工具接合裝置226、227脫離。在伸出位置處，第二部分262部分或完全地延伸出通道254。

聯(lián)接設(shè)備128包括第一聯(lián)接裝置236和第二聯(lián)接裝置238。第一聯(lián)接裝置236適于與第一臂106和第一工具接合裝置226接合。第二聯(lián)接裝置238適于與第二臂216和第二工具接合裝置227接合。在本發(fā)明中，第一聯(lián)接裝置236是銷構(gòu)件，其用于使第一工具接合裝置226與第二構(gòu)件244的孔228和第一臂106的第一安裝裝置222相聯(lián)接。第二聯(lián)接裝置238是銷構(gòu)件，其用于使第二工具接合裝置227與第二臂216的第二安裝裝置224和第一構(gòu)件242的孔230相聯(lián)接。在本實(shí)施例中，第一和第二聯(lián)接裝置236、238從第一和第二安裝裝置222、224的通道向外延伸。第一和第二聯(lián)接裝置236、238容納在第一和第二工具接合裝置226、227內(nèi)。

參照圖11，第一構(gòu)件242包括汽缸，第二構(gòu)件244包括可在汽缸內(nèi)移動的活塞。此外，第一構(gòu)件242和第二構(gòu)件244可以流體地聯(lián)接到液壓回路(未示出)。液壓回路可以由操作者控制以使第一和/或第二構(gòu)件242、244縮回或延伸。在該實(shí)施例中，液壓回路可以將加壓液壓流體供應(yīng)到在第一構(gòu)件242內(nèi)形成的汽缸，并且可以迫使在第二構(gòu)件244中形成的活塞相對于第一構(gòu)件242進(jìn)行延伸。此外，對來自汽缸的液壓流體的流動限制限制了第一構(gòu)件242相對于第二構(gòu)件244的移動，從而將致動器240鎖定在其伸出位置。

工業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明提供了用于將作業(yè)工具108與機(jī)器100的臂組件102組裝的聯(lián)接設(shè)備128。本發(fā)明還提供了一種用于將作業(yè)工具108與臂組件102組裝的方法1200。圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖。此外，方法1200可以在任何合適的硬件中實(shí)現(xiàn)，使得所采用的硬件可以很容易地實(shí)時執(zhí)行方法1200的步驟。為了方便描述，將結(jié)合本發(fā)明前述附圖對方法1200的各個步驟進(jìn)行描述。

參照圖12，在方法1200的步驟1202處，第一聯(lián)接裝置236與臂組件102的第一臂106和第一工具接合裝置226接合。在一個示例中，致動器240處于縮回位置。第一聯(lián)接裝置236與第一安裝裝置222對齊。第一聯(lián)接裝置236容納在第一聯(lián)接裝置236和第一安裝裝置222內(nèi)。此外，第一聯(lián)接裝置236的延伸部分與第一工具接合裝置226聯(lián)接，特別是通過被容納在凹部中的方式進(jìn)行聯(lián)接，如圖8所示。在步驟1204處，第二聯(lián)接裝置238與第二臂216接合。第二聯(lián)接裝置238與第二安裝裝置224對齊。第二聯(lián)接裝置238容納在第二安裝裝置224內(nèi)，如圖9所示。

在步驟1206處，致動器240移動到伸出位置，以將第二聯(lián)接裝置238接合到第二工具接合裝置227。致動器240的第一構(gòu)件242相對于第二構(gòu)件244沿縱向軸線B-B'移動，以移動到伸出位置。第二聯(lián)接裝置238進(jìn)一步延伸以將第二聯(lián)接裝置238的延伸部分聯(lián)接到第二工具接合裝置228，特別是通過被容納在凹部內(nèi)的方式進(jìn)行聯(lián)接。

在步驟1208處，鎖定套筒270移動到鎖定位置。鎖定套筒270圍繞抵靠部分260轉(zhuǎn)動，使得第二部分274與第一構(gòu)件242的止動件252相配合，如圖10所示。鎖定套筒270防止任何相對運(yùn)動，例如第一構(gòu)件242與第二構(gòu)件244之間的縮回，從而使作業(yè)工具108聯(lián)接到機(jī)器100。在鎖定位置處，鎖定套筒270的一個或多個突起276與第一構(gòu)件242的止動件252接合。此外，鎖定套筒270和止動件252設(shè)置為防止鎖定套筒270在至少一個方向上運(yùn)動。在解鎖位置處，突起276允許第一構(gòu)件242與第二構(gòu)件244之間的相對運(yùn)動。在一個實(shí)施例中，鎖定套筒270可以是彈簧裝載的，使得當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件242和第二構(gòu)件244處于伸出位置時，鎖定套筒270轉(zhuǎn)動到鎖定位置。在另一個實(shí)施例中，鎖定套筒270可以具有不同的機(jī)構(gòu)以鎖定致動器240，例如推動件、滑動件、鎖閉件等等。

因此，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，本發(fā)明的聯(lián)接設(shè)備128實(shí)現(xiàn)了將作業(yè)工具108簡單而有效地聯(lián)接到臂組件102。由于作業(yè)工具108和臂組件102的聯(lián)接或組裝借助于致動器240和鎖定套筒270的輔助作用，因此可以在很短時間內(nèi)完成聯(lián)接過程。此外，由于第一和第二工具接合裝置226、227的設(shè)置很靈活，因此聯(lián)接設(shè)備128可以在任何時刻進(jìn)行更換或聯(lián)接到臂組件102。而且，因為作業(yè)工具108和臂組件102的聯(lián)接或組裝可以通過設(shè)置在臂組件102處的致動器240和鎖定套筒270來執(zhí)行，所以臂組件102的總重量和長度保持基本不變，因此機(jī)器100的性能不受影響。

雖然已參照上述實(shí)施例具體示出和描述了本發(fā)明的各個方面，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以通過改進(jìn)所公開的機(jī)器、系統(tǒng)和方法想到各種其他實(shí)施例。這種實(shí)施例應(yīng)當(dāng)被理解為落入根據(jù)權(quán)利要求及其任何等同物進(jìn)行確定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。