CN106881584A - 用于将作业工具联接到机器的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于将作业工具联接到机器的臂组件的设备。作业工具包括第一和第二工具接合装置，臂组件包括第一和第二臂。该设备包括适于与第一臂和第一工具接合装置接合的第一联接装置；以及适于与第二臂和第二工具接合装置接合的第二联接装置。该设备还包括致动器，其联接并设置为使第一和第二联接装置在缩回位置与伸出位置之间进行移动。此外，锁定套筒至少部分地安装在致动器周围。锁定套筒可移动到锁定位置，以防止第一和第二联接装置从延伸位置移动到缩回位置。

Description

用于将作业工具联接到机器的设备和方法

技术领域

本发明涉及将作业工具接合到机器，且更具体地，其涉及一种用于将作业工具组装到机器的臂组件的设备和方法。

背景技术

例如液压挖掘机、液压铲、反铲装载机等的机器通常需要在工地上进行不同类型的作业。因此，不同的作业工具，例如铲斗、锤子、松土器和抓斗，可能必须与机器的臂组件(包括例如杆和动臂)接合。众所周知，从臂组件移除一个作业工具并用不同的作业工具替换该作业工具的过程可能是耗时且困难的过程。已经采用快速联接器以使得杆和作业工具以及快速联接器快速接合，以达到减少移除作业工具并更换作业工具所需的努力。然而，这种快速联接器增加了杆端的重量并且增加了杆的高度/长度。结果，机器的性能可能受损。

例如，美国专利第5,400,531A号公开了一种挖掘机或土方作业设备。该土方作业设备包括叉形铲斗臂、联杆机构以及可枢转地连接到叉形铲斗臂和联杆机构的土方作业机具。该机具通过所谓“快速挂接”连接附接到土方作业设备的铲斗臂和联杆机构，以实现各种土方作业机具之间的互换。“快速挂接”连接上还可以设置有安全设备，以防止机具与铲斗臂和联杆机构意外分离。

发明内容

本发明提供了一种用于将作业工具联接到机器的臂组件的设备。作业工具包括第一工具接合装置和第二工具接合装置，臂组件包括第一和第二臂。此外，该设备包括适于与第一臂和第一工具接合装置接合的第一联接装置。该设备还包括适于与第二臂和第二工具接合装置接合的第二联接装置。该设备还包括致动器，其联接并设置为使第一和第二联接装置在缩回位置与伸出位置之间进行移动，在缩回位置处，第一和/或第二联接装置与第一和/或第二工具接合装置脱离，在伸出位置处，第一和第二联接装置与第一和第二工具接合装置接合。此外，锁定套筒至少部分地安装在致动器周围，锁定套筒可移动到锁定位置，以防止第一和第二联接装置从伸出位置移动到缩回位置。

本发明还提供一种包括上述设备的机器。在另一实施例中，本发明还可提供一种包括上述设备、臂组件和作业工具的配置。

本发明还提供了一种用于将作业工具联接到机器的臂组件的方法。作业工具具有第一工具接合装置和第二工具接合装置，臂组件具有第一和第二臂。该方法包括使第一联接装置与第一臂和第一工具接合装置接合。该方法包括使第二联接装置与第二臂接合。该方法还包括将致动器移动到伸出位置以使第二联接装置接合到第二工具接合装置。该方法还包括将锁定套筒移动到锁定位置，以防止第一和第二联接装置从伸出位置移动到缩回位置。

本发明的其他特征和方面将从以下描述和附图中变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的配备有臂组件的机器的侧视图；

图2示出了根据本发明的实施例的配备有用于在缩回位置将作业工具组装到臂组件的联接设备的臂组件；

图3示出了根据本发明的实施例的联接设备；

图4示出了根据本发明的实施例的联接设备；

图5示出了根据本发明的实施例的联接设备的锁定套筒；

图6示出了根据本发明的实施例的设置在致动器上方的锁定套筒；

图7示出了设置在致动器上方的锁定套筒的剖视图；

图8示出了根据本发明的实施例的联接或组装工具接合装置和臂组件的操作；

图9示出了根据本发明的实施例的联接或组装工具接合装置和臂组件的操作；

图10示出了根据本发明的实施例的联接或组装工具接合装置和臂组件的操作；

图11示出了根据本发明的实施例的配备有用于将作业工具组装到臂组件的设备的臂组件；以及

图12示出了根据本发明的实施例的将工具接合装置组装到臂组件的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考具体实施例或特征，在附图中示出其示例。在可能的情况下，在整个附图中将使用对应或相似的附图标记来指代相同或相应的部分。此外，当可能存在多于一个相同类型的元件时，将共同或分别地参考本文描述的各种元件。然而，这样的参考在本质上仅仅是示例性的。可以注意到，除非在所附权利要求中明确阐述，否则对单数元素的任何引用也可以被解释为涉及复数，反之亦然，而不将本发明的范围限制为这样的元素的确切数目或类型。

图1示出了根据本发明的实施例，配备有臂组件102的示例性机器100的侧视图。机器100可以是挖掘机、材料处理机、长臂挖掘机、地基钻机、凿岩机、打桩机、隧道掘进机或正铲挖掘机。在所示出的实施例中，将机器100示出为挖掘机类型的挖土机或采伐机。此外，臂组件102包括连杆(例如，动臂104)、至少一个臂(例如，第一臂106)、和作业工具108。动臂104可枢转地连接到机器100的底盘110，第一臂106可枢转地连接到动臂104，并且作业工具108可枢转地连接到第一臂106。

机器100还可以包括地面接合单元112，例如用于推进机器100的履带、为臂组件102和地面接合单元112提供动力的动力源114，以及用于接管用于控制臂组件102和地面接合单元112的用户界面装置的驾驶室116。动力源114可以包括发动机，例如柴油发动机、汽油发动机、气体燃料动力发动机或本领域已知的任何其它类型的内燃发动机。动力源114可替代地具体化为非燃烧动力源，例如燃料电池、动力存储装置或本领域已知的其它动力源。动力源114可产生机械或电力输出，然后可将该机械或电力输出转换成用于移动臂组件102和作业工具108的液压动力。

此外，作业工具108在第一竖直平面118(图1所示)中的整体运动可以分为三部分实现，第一部分相对于底盘110升高和降低动臂104，第二部分朝向驾驶室116和相对于驾驶室116向外移动第一臂106，以及第三部分相对于第一臂106旋转作业工具108。可以通过一对第一液压致动器120升高和降低动臂104。可以通过第二液压致动器122朝向驾驶室116和相对于驾驶室116向外移动第一臂106。另外，第三液压致动器124可用于相对于第一臂106转动作业工具108。此外，可以通过第四液压致动器126(例如液压马达)相对于地面接合单元112绕竖直轴线A-A'(图1所示)旋转底盘110和臂组件102。根据本发明的一方面，机器100包括联接设备128，其用于将作业工具108联接到臂组件102，并且协助作业工具108相对于第一臂106的转动运动。

图2示出了根据本发明的实施例，臂组件102和可操作地联接到臂组件102的联接设备128。如前所述，臂组件102包括纵向地远离驾驶室116延伸的第一臂106。在一个示例中，并且为了本描述的目的，认为第一臂106具有矩形横截面，因此第一臂106具有第一侧202和与第一侧202相对的第二侧(未示出)。此外，臂组件102包括第一连接臂204和第二连接臂206。第一连接臂204具有第一端208和第二端210。第一连接臂204的第一端208适于附接到第一臂106的第一侧202，并且将第一连接臂204的第二端210设置成远离第一臂106的表面。类似地，第二连接臂206具有第一端212和第二端214。第二连接臂206的第一端212适于附接到第一臂106的第二侧，并且将第二连接臂206的第二端214设置成远离第一臂106的表面。在一个示例中，可将第一连接臂204和第二连接臂206相对于第一臂106倾斜一定角度放置。

臂组件102还可包括具有第一端218和第二端220的第二臂216。第二臂216的第一端218附接到第一连接臂204的第二端210和第二连接臂206的第二端214。此外，将第二臂216的第二端220设置成远离第一端218，使得第二臂216相对于第一连接臂204和第二连接臂206倾斜。在本发明的实施例中，第一臂106可以是臂组件102的杆端，并且第二臂216可以是推杆。

为了将联接设备128联接到臂组件102，臂组件102包括至少一个安装装置，例如第一安装装置222和第二安装装置224。在所述实施方式中，第一安装装置222位于第一臂106的第一侧202，如图2所示。第二安装装置224位于第二臂216的第二端220。第一安装装置222和第二安装装置224例如是包括形成在诸如中空圆柱形部件中的通道。

在结构上，如图2所示，作业工具108包括至少一个工具接合装置，例如第一工具接合装置226和第二工具接合装置227。本实施例包括一对第一工具接合装置226和一对第二工具接合装置227。第一工具接合装置226和第二工具接合装置227适于分别联接到第一安装装置222和第二安装装置224。第一和第二工具接合装置226、227可以包括分别位于侧板232和233上的凹部。具体地，每个侧板232、233都可以包括形成凹部的一对面向内的钩。因此，形成第一工具接合装置226的凹部的开口可以面向形成第二工具接合装置227的凹部的开口。侧板232和侧板233附接到基部构件234。此外，基部构件234适于附接到作业工具108。在一个示例中，基部构件234可以焊接到作业工具108。在另一个示例中，第一和第二工具接合装置226、227可以形成为作业工具108的组成部分。然而，虽然如图2所示的第一和第二工具接合装置226、227和作业工具108的结构几乎没有变化，但工具接合装置226、227可以以各种其他本领域技术人员已知的方式附接到作业工具108。

图3-5示出了根据本发明实施例的联接设备128。还可以参照附图2对作业工具108的一个或多个部件进行描述。联接设备128包括致动器240。致动器240包括第一构件242和第二构件244。此外，致动器240限定了纵向轴线B-B'，其穿过第一和第二构件242、244的中心，如图3和4所示。在本实施例中，第一构件242的横截面呈圆形。或者，根据需要，第一构件242可以是正方形或矩形或任何其他形状。第一构件242包括第一端246以及远离第一端246并沿轴线B-B'与第一端246分离的第二端248。第一构件242的第一端246设有孔230。孔230设置成垂直于纵向轴线B-B'，如图3所示。

第一构件242包括从第一端246延伸到第二端248的外表面250。外表面250包括一个或多个止动件252。在本示例中，外表面250在靠近第二端248处设置一对止动件252。此外，止动件252是正方形型材。或者，根据设计要求，在外表面252上的任何位置可以有多个圆形、矩形或任何其他形状的止动件252。每个止动件252都垂直于第一构件242的外表面250径向延伸。第一构件242还包括在其中从第二端248延伸出的通道254，如图所示。通道254设置为使纵向轴线B-B'穿过通道254的中心，如图所示。在本发明中，通道254为圆形孔。或者，根据设计要求，通道254可以是方矩形孔或任何其他横截面的孔。

如图4中最佳示出，第二构件244在第一端256与第二端258之间延伸。第二构件244的第二端258远离第一端256并沿纵向轴线B-B'与第一端256分离。在本实施例中，第二构件244包括细长主体245。在一个示例中，细长主体245呈圆柱形，其横截面基本上呈圆形。在另一个示例中，根据设计要求，细长主体245可以是方矩形或任何其他形状。细长主体245包括在第一端256与第二端258之间沿轴线B-B'的一系列不同直径。细长主体245包括具有均匀直径的第一部分260、连接到第一部分260的具有较大均匀直径的第二部分262和连接到第二部分262的具有较大均匀直径的第三部分264。

具体地，第一部分260具有绕纵向轴线B-B'的直径D1和沿纵向轴线B-B'的长度L1。第二部分262具有绕纵向轴线B-B'的直径D2和在纵向方向轴线B-B'上的长度L2。第三部分264在第二部分262与第二端258之间延伸，其具有绕纵向轴线B-B'的直径D3和长度L3。在所示实施例中，L2大于L3，L3大于L1，而在替代实施例中，长度L1、L2和L3可以相等或不同。在所示实施例中，D3大于D2，D2大于D1，而在替代实施例中，直径D1、D2和D3可以相等或不同。

第一和第二构件242、244联接在一起。如图6所示，第一构件242的通道254可滑动地容纳第二构件244的第二部分262和第三部分264。从第二部分262的直径“D2”径向延伸的第三部分264的直径“D3”抵靠在通道254内的突起内。此外，第二构件244可以在通道254内沿第二部分262的长度L2相对位移。在一个示例中，第一构件242与第二构件244之间的相对位移可以以本领域已知的任何方式进行，例如以手动、液压或磁性的方式进行。

参照图5至10，联接设备128还包括锁定套筒270。锁定套筒270安装在致动器240的上方。锁定套筒270包括第一部分272和从第一部分272延伸的第二部分274。第一部分包括通过其的壳体271(如图5所示)。壳体271容纳第二构件244的第一部分260，进而使得锁定套筒270围绕纵向轴线B-B'转动。第二部分274包括从第一部分272沿纵向轴线B-B'延伸的一个或多个突起276。在本实施例中，突起276设置一对第一槽275和第二槽278。第一槽275被配置为在第二部分262部分或完全地容纳在通道254内时容纳止动件252。第二槽278设置在第一部分272远侧。第二槽278成形为在第二部分262从通道254延伸时容纳止动件252。

致动器240设置为通过使第一构件242和第二构件244彼此相对移动而使第一和第二联接装置228、230在伸出位置与缩回位置之间移动，如图2和图8至10所示。在一个示例中，在缩回位置处，第二部分262部分或完全地容纳在通道254内，如图2所示。在缩回位置处，孔228、230中的至少一个与第一和/或第二工具接合装置226、227脱离。在伸出位置处，第二部分262部分或完全地延伸出通道254。

联接设备128包括第一联接装置236和第二联接装置238。第一联接装置236适于与第一臂106和第一工具接合装置226接合。第二联接装置238适于与第二臂216和第二工具接合装置227接合。在本发明中，第一联接装置236是销构件，其用于使第一工具接合装置226与第二构件244的孔228和第一臂106的第一安装装置222相联接。第二联接装置238是销构件，其用于使第二工具接合装置227与第二臂216的第二安装装置224和第一构件242的孔230相联接。在本实施例中，第一和第二联接装置236、238从第一和第二安装装置222、224的通道向外延伸。第一和第二联接装置236、238容纳在第一和第二工具接合装置226、227内。

参照图11，第一构件242包括汽缸，第二构件244包括可在汽缸内移动的活塞。此外，第一构件242和第二构件244可以流体地联接到液压回路(未示出)。液压回路可以由操作者控制以使第一和/或第二构件242、244缩回或延伸。在该实施例中，液压回路可以将加压液压流体供应到在第一构件242内形成的汽缸，并且可以迫使在第二构件244中形成的活塞相对于第一构件242进行延伸。此外，对来自汽缸的液压流体的流动限制限制了第一构件242相对于第二构件244的移动，从而将致动器240锁定在其伸出位置。

工业实用性

本发明提供了用于将作业工具108与机器100的臂组件102组装的联接设备128。本发明还提供了一种用于将作业工具108与臂组件102组装的方法1200。图12是示出了根据本发明实施例的方法的流程图。此外，方法1200可以在任何合适的硬件中实现，使得所采用的硬件可以很容易地实时执行方法1200的步骤。为了方便描述，将结合本发明前述附图对方法1200的各个步骤进行描述。

参照图12，在方法1200的步骤1202处，第一联接装置236与臂组件102的第一臂106和第一工具接合装置226接合。在一个示例中，致动器240处于缩回位置。第一联接装置236与第一安装装置222对齐。第一联接装置236容纳在第一联接装置236和第一安装装置222内。此外，第一联接装置236的延伸部分与第一工具接合装置226联接，特别是通过被容纳在凹部中的方式进行联接，如图8所示。在步骤1204处，第二联接装置238与第二臂216接合。第二联接装置238与第二安装装置224对齐。第二联接装置238容纳在第二安装装置224内，如图9所示。

在步骤1206处，致动器240移动到伸出位置，以将第二联接装置238接合到第二工具接合装置227。致动器240的第一构件242相对于第二构件244沿纵向轴线B-B'移动，以移动到伸出位置。第二联接装置238进一步延伸以将第二联接装置238的延伸部分联接到第二工具接合装置228，特别是通过被容纳在凹部内的方式进行联接。

在步骤1208处，锁定套筒270移动到锁定位置。锁定套筒270围绕抵靠部分260转动，使得第二部分274与第一构件242的止动件252相配合，如图10所示。锁定套筒270防止任何相对运动，例如第一构件242与第二构件244之间的缩回，从而使作业工具108联接到机器100。在锁定位置处，锁定套筒270的一个或多个突起276与第一构件242的止动件252接合。此外，锁定套筒270和止动件252设置为防止锁定套筒270在至少一个方向上运动。在解锁位置处，突起276允许第一构件242与第二构件244之间的相对运动。在一个实施例中，锁定套筒270可以是弹簧装载的，使得当第一构件242和第二构件244处于伸出位置时，锁定套筒270转动到锁定位置。在另一个实施例中，锁定套筒270可以具有不同的机构以锁定致动器240，例如推动件、滑动件、锁闭件等等。

因此，如本领域技术人员将理解的，本发明的联接设备128实现了将作业工具108简单而有效地联接到臂组件102。由于作业工具108和臂组件102的联接或组装借助于致动器240和锁定套筒270的辅助作用，因此可以在很短时间内完成联接过程。此外，由于第一和第二工具接合装置226、227的设置很灵活，因此联接设备128可以在任何时刻进行更换或联接到臂组件102。而且，因为作业工具108和臂组件102的联接或组装可以通过设置在臂组件102处的致动器240和锁定套筒270来执行，所以臂组件102的总重量和长度保持基本不变，因此机器100的性能不受影响。

虽然已参照上述实施例具体示出和描述了本发明的各个方面，但本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以通过改进所公开的机器、系统和方法想到各种其他实施例。这种实施例应当被理解为落入根据权利要求及其任何等同物进行确定的本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种用于将作业工具联接到机器的臂组件的设备，所述作业工具包括第一和第二工具接合装置，所述臂组件包括第一和第二臂，其中所述设备包括：

第一联接装置，其适于与所述第一臂和所述第一工具接合装置接合；

第二联接装置，其适于与所述第二臂和所述第二工具接合装置接合；以及

致动器，其联接并设置为使所述第一和第二联接装置在缩回位置与伸出位置之间进行移动，在所述缩回位置处，所述第一和/或第二联接装置与所述第一和/或第二工具接合装置脱离，在所述伸出位置处，所述第一和第二联接装置与所述第一和第二工具接合装置接合，

其中锁定套筒至少部分地安装在所述致动器周围，所述锁定套筒移动到锁定位置，以防止所述第一和第二联接装置从所述伸出位置移动到所述缩回位置。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和第二联接装置分别包括第一和第二销构件。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述致动器包括相对于第二构件移动的第一构件，所述锁定套筒至少部分地安装在所述第一和/或第二构件周围。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一构件包括止动件，当处于所述锁定位置时，所述锁定套筒抵靠所述止动件。

5.根据权利要求3或4所述的设备，其中所述第二构件包括抵靠部分，所述锁定套筒抵靠所述抵靠部分。

6.根据权利要求4或5所述的设备，其中所述锁定套筒和所述止动件设置为使得当处于所述锁定位置时，防止所述锁定套筒在至少一个方向上旋转。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的设备，其中所述第一构件包括汽缸，所述第二构件包括在所述汽缸内移动的活塞。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述锁定套筒包括：

第一部分，其适于抵靠所述致动器的抵靠部分；以及

第二部分，其从所述第一部分延伸，其中所述第二部分包括沿所述锁定套筒的纵向轴线延伸的一个或多个突起，并且

其中所述锁定套筒适于在锁定位置与解锁位置之间围绕所述纵向轴线旋转。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的设备，其中当所述锁定套筒处于所述锁定位置时，所述锁定套筒的所述第二部分的所述一个或多个突起与所述致动器的所述止动件接合。

10.一种包括如前述权利要求中任一项所述的设备的机器。

11.一种将作业工具联接到机器的臂组件的方法，所述作业工具具有第一和第二工具接合装置，所述臂组件具有第一和第二臂，所述方法包括：

使第一联接装置与所述第一臂和所述第一工具接合装置接合；

使第二联接装置与所述第二臂接合；

将致动器移动到伸出位置以将所述第二联接装置接合到所述第二工具接合装置；以及

将锁定套筒移动到锁定位置，以防止所述第一和第二联接装置从所述伸出位置移动到所述缩回位置。

12.根据权利要求10所述的方法，其中移动所述致动器的步骤包括相对于所述致动器的第二构件移动所述致动器的第一构件。

13.根据权利要求10所述的方法，其中移动所述锁定套筒的步骤包括使所述锁定套筒围绕所述致动器旋转以抵靠所述第二构件的所述抵靠部分。