JP2016516928A - 作業具の互換性を拡張した掘削機 - Google Patents

Abstract

掘削機（１０）は、車台アセンブリ（２２）と、車台アセンブリ（２２）に対して回転可能なタレットアセンブリ（６０）とを有する。車台アセンブリ（２２）は、揚力軸（３１）周りを枢動してもよい車台器具支持部（２６）を有する。車台カプラ（４０）は、車台支持部に連結され、車台器具（８０）に設けられた車台器具接触面（８４）に対して動作可能に接合される車台カプラ接触面（９４）を備える。タレットアセンブリ（６０）がさらにタレット器具（７４）も運搬するため、掘削機（１０）は車台器具（８０）とタレット器具（７４）の双方を同時に採用してもよい。【選択図】図１

Description

本開示は、作業に適用される機械全般に係り、特に作業具を掘削機に連結する装置及び方法に係る。

スキッドステアローダーや小型掘削機等の機械とともに用いられる様々な作業具が知られている。通常、作業具は特定種別の機械との使用に特に適している。例えば、小型掘削機の器具は、小型掘削機のブームへのアタッチメントとして構成され、スキッドステアローダーの器具は、スキッドステアローダーへのアタッチメントとして構成される。歴史的に、スキッドステアローダーに用いられる作業具は、搭載要件が異なるため、小型掘削機に用いることができなかった。結果として、小型掘削機とスキッドステア作業具の双方が必要な作業現場には、双方の種別の装備が搬送されることが頻繁にあった。或いは、オペレータは、小型掘削機のみの搬送を希望している場合でも、２セットの特定タスク専用アタッチメントを購入しなければならなかった。

最近では、スキッドステアローダーのアタッチメントを掘削機のアームに搭載するアダプターがＥｃｋｓｔｅｉｎらによる米国特許第７，５２４，１５８号において提案されている。‘１５８号特許のアダプターは、掘削機のスティック又はアームに取り付けられることにより、通常掘削機アームの端部に取り付けられるバケットの代わりに用いられる。従って、‘１５８号特許のアダプターは、小型掘削機のアーム上で使用される標準化スキッドステアローダー搭載構成を有する作業具の使用を容易にする一方で、バケットの取り外しを要することにより、通常掘削機動作の費用でこれを実現する。さらに、‘１５８号特許のアダプターは、一度に１つのアタッチメントの使用のみを許容するものであるため、小型掘削機の機能を制限する。

小型掘削機は通常、車台若しくは裏込、グレーディング、又はその他の目的に用いられてもよい車台に搭載されるブレードを備える。既知の設計によると、車台とブレードを保持する支持部との間に揚力シリンダーが取り付けられてもよく、ブレードを昇降させるよう作動されてもよい。Ｂｏｗｅｒｓらによる米国特許第５，３６７，７９６号は、既存のブレード構造に搭載されるキャリアアタッチメントの提供を提案している。この‘７９６号特許のキャリアは、掘削機に設けられるブレードの特別な構成に合わせてカスタマイズされなければならない。

本開示の一様態によると、掘削機は、車台器具接触面を有する車台器具とタレット器具とともに用いるように提供される。この掘削機は、車台フレーム、車台フレームに連結された地面接合部材、車台フレームに対して枢動可能に連結された車台器具支持部、車台フレームと車台器具支持部との間に動作可能に連結され、車台器具支持部を揚力軸周りに枢動させる揚力アクチュエータを有する車台アセンブリを備えてもよい。車台カプラは、車台器具支持部に対して動作可能に連結され、車台器具接触面に対して動作可能に接合される車台カプラ接触面を備えてもよい。この掘削機はさらに、車台アセンブリに連結され、車台アセンブリに対してタレット軸周りを回転可能なタレットアセンブリを備えてもよく、タレットフレームと、タレットフレームに対して枢動可能に連結されたブームと、ブームに対して枢動可能に連結され、タレット器具に対して動作可能に接合されるスティックとを備えてもよい。

これらの様態のいずれかと組み合わされてもよい本開示の他の様態によると、掘削機は、車台器具接触面を有して連続的に動力供給される車台器具とタレット器具とともに用いられるよう提供される。掘削機は、車台フレームと、車台フレームに連結された地面接合部材と、車台フレームに対して枢動可能に連結された車台器具支持部と、車台フレームと車台器具支持部との間に動作可能に連結され、車台器具支持部を揚力軸周りに枢動させる揚力アクチュエータとを有する車台アセンブリを備えてもよい。車台カプラは、車台器具支持部に対して動作可能に連結されてもよく、車台器具接触面に対して動作可能に接合される車台カプラ接触面を備えてもよく、車台カプラに隣接して配置される車台器具動力接触面を備えた車台器具動力源が設けられてもよい。この掘削機はさらに、車台アセンブリに連結され、車台アセンブリに対してタレット軸周りに回転可能なタレットアセンブリを備えてもよく、このタレットアセンブリは、タレットフレームと、タレットフレームに対して枢動可能に連結されたブームと、ブームに対して枢動可能に連結され、タレット器具に対して動作可能に接合されたスティックとを備える。

これらの様態のいずれかと組み合わされてもよい本開示の他の様態によると、掘削機及び器具のキットが、複数の車台器具を備えて設けられ、各車台器具は、標準化器具接触面を有する。掘削機は、車台フレームと、車台フレームに連結された地面接合部材と、車台フレームに対して枢動可能に連結された車台器具支持部と、車台フレームと車台器具支持部との間に動作可能に連結され、車台器具支持部を揚力軸周りに枢動させる揚力アクチュエータと、車台器具支持部に対して動作可能に連結され、標準化器具接触面に対して動作可能に接合される車台カプラ接触面を備えた車台カプラを有する車台アセンブリを備えてもよい。この掘削機はさらに、車台アセンブリに連結され、車台アセンブリに対してタレット軸周りに回転可能なタレットアセンブリを備えてもよく、タレットアセンブリは、タレットフレームと、タレットフレームに対して枢動可能に連結されたブームと、ブームに対して枢動可能に連結されたスティックと、スティックに対して動作可能に連結されたタレット器具とを備える。

図１は、本開示に係る小型掘削機の上面斜視図である。 図２は、図１の小型掘削機の底面斜視図である。 図３は、車台アセンブリがよく見えるようにタレットアセンブリを取り除いた図１の掘削機の拡大上面斜視図である。 図４は、図１の小型掘削機に設けられる車台カプラの等角正面図である。 図５は、器具接触面を有する車台器具の等角背面図である。 図６は、図４の車台カプラに取り付けられた車台器具の断面の側面立面図である。

図１及び図２は、タスクを達成するために協働する複数のシステムと構成要素とを有する掘削機１０の形態で、一例としての機械を示している。この機械は、鉱業、建設業、農業、交通等の産業、又はその他の従来既知の産業と関連づけられた任意の種別の動作を実施する固定的機械又は機動性機械として実装されてもよい。例えば、この機械は、小型掘削機（図示）、バックホー、トラック型トラクター、ローダー、モーターグレーダー等の土木機械、又はその他の土木機械であってもよい。掘削機１０は、１つ以上の器具を動かす器具システム１２と、地面接合部材１６を推進させる駆動システム１４と、器具システム１２及び駆動システム１４に動力供給を行う動力源１８（図１）と、器具システム１２及び駆動システム１４のオペレータ制御を行うオペレータステーション２０とを備えてもよい。

動力源１８は、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、ガス燃料動力供給エンジン等のエンジン、又はその他の種別の従来既知の内燃機関として具体化されてもよい。動力源１８は、代わりに、燃料電池、動力貯蔵装置等の非燃焼型動力源、又はその他の従来既知の動力源として具体化されてもよいと考えられる。動力源１８は、器具システム１２及び駆動システム１４に直接供給される機械的又は電気的な動力出力を生成してもよく、若しくは、動力源１８の出力が器具システム１２及び駆動システム１４を動かす油圧力に変換されてもよい。

車台アセンブリ２２が掘削機１０の下方部分を形成してもよい。図３に最もよく示されるとおり、車台アセンブリ２２は、地面接合部材１６の間に延びる車台フレーム２４を備えてもよい。車台器具支持部２６は、車台フレーム２４に対して枢動可能に連結されてもよい。図示の実施形態において、車台フレーム２４は、揚力軸３１を規定した車軸３０を有する一対のブラケット２７を備えてもよい。車台器具支持部２６は、車軸３０に対して枢動可能に連結された第１端部３２を備える一対の脚部２８を有してもよい。脚部２８の第２端部３３は、横方向支持部３４によって結合される。揚力アクチュエータ３６は、車台フレーム２４と横方向支持部３４との間に延び、車台器具支持部２６を揚力軸周りに枢動させるよう作動されることにより、車台器具支持部２６を昇降させてもよい。

車台カプラ４０は、車台器具支持部２６に対して動作可能に連結され、車台器具支持部２６の作業具へのアタッチメントを容易にしてもよい。図３及び図４に最もよく示すとおり、車台カプラ４０は前方プレート４２を備えてもよい。外側壁部４４、中間壁部４６、内側壁部４８の関連対は、前方プレート４２から後方に延びる。外側壁部４４及び中間壁部４６には、車台カプラ４０が周りを枢動してもよい傾斜軸５２を規定した傾斜車軸５０を受容するように一列に並んだ下方開口が形成されてもよい。横方向支持部３４の両端から突出したチャンネル５４は、傾斜車軸５０を受容する追加開口を規定することにより、車台カプラ４０を枢動可能に車台器具支持部２６に連結する。図示の実施形態において、傾斜車軸５０は、車台アセンブリ２２を横断して延びており、揚力軸３１と略並行してもよい。中間壁部４６及び内側壁部４８には、一列に並んだ上方開口が形成されてもよい。一対の傾斜アクチュエータ５６が、車台器具支持部２６の脚部２８と上方開口を通って延びた上方車軸５８との間に動作可能に連結されることで、傾斜アクチュエータ５６の作動で車台カプラ４０を車台器具支持部２６に対して傾斜軸５２周りに枢動させることにより、車台カプラ４０の配置角度を調整してもよい。傾斜アクチュエータ５６は、動作を行うため、動力源１８に対して動作可能に連結されてもよい。

タレットアセンブリ６０は、車台アセンブリ２２に対して回転可能に連結された、掘削機１０の上方部分を形成してもよい。例えば、車台フレーム２４は、タレットフレーム６４が支持されてもよい回転台ジョイント６２（図３）を備えることで、タレットアセンブリが車台アセンブリ２２に対してタレット軸６５周りを回転するようにしてもよい。タレット軸６５は、回転台ジョイント６２の中心点６７に対して略同軸であり、且つ、揚力軸３１及び傾斜軸５２の双方と略直交してもよい。揺動モーター６３は、動力源１８に対して動作可能に連結されてもよく、タレットアセンブリ６０を車台アセンブリ２２に対して回転させる揺動力を提供してもよい。

タレットフレーム６４は、オペレータステーション２０を支持してもよい。ブーム６６は、タレットフレーム６４に対して枢動可能に連結され、タレットフレーム６４とブーム６６との間に延びた、複動式油圧シリンダー等のブームアクチュエータ６８によって作動されてもよい。スティック７０は、ブーム６６に対して枢動可能に連結され、ブーム６６とスティック７０との間に動作可能に連結された複動式油圧シリンダーであってもよいスティックアクチュエータ７２によって作動されてもよい。さらに、図１に示すようなバケット等のタレット器具７４は、スティック７０に対して動作可能に連結されてもよい。タレット器具アクチュエータ７６は、スティック７０とタレット器具７４との間に動作可能に連結されることにより、タレット器具７４をスティック７０に対して枢動させてもよい。

タレットアセンブリ６０に設けられたタレット器具７４に加え、掘削機１０はさらに、車台アセンブリ２２が設けられた車台器具８０（図１）を備えてもよい。図示の実施形態において、車台器具８０は、トレンチャーの形態で示されているが、あらゆる既知の種別の器具が用いられてもよい。車台器具８０は、通常、１つ以上のタスクを実施する作業具端部８２と、掘削機１０上の構成要素に接合される車台器具接触面８４とを備える。車台器具接触面８４は、特定の構成を有する凹部８６を備えてもよい。

車台器具接触面８４は、標準化構成を有してもよい。図５及び図６に示す一例としての実施形態において、車台器具接触面８４は、ＩＳＯ２４４１０に準じており、スキッドステアローダー上で用いられる器具の標準化接触面を提供する。従って、凹部８６の上側縁部８８はダブテール形状を有し、一方で２つのポケット９０が凹部８６の下側縁部９２に形成される。接合面８７は、凹部８６の境界を規定し、略平面的である。上側縁部８８とパケット９０の配向はすべて、凹部８６の全体的高さ及び幅並びに接合面８７の構成と同様、ＩＳＯ２４４１０規格に準じて選択されてもよく、これは車台器具接触面８４との接合に用いられる構成要素の最大寸法を規定するものである。車台器具接触面８４のスキッドステアローダー構成を図示及び説明したが、小型ホイールローダー器具等、他の既存の標準化構成が用いられてもよいことが理解されるであろう。さらに、車台器具接触面８４は、過去に存在するいかなる構成とも合致しないものの、新たに開発された構成に適合するという意味で標準化されているカスタム構成を有してもよい。

車台カプラ４０は、車台器具接触面８４に対して動作可能に接合されてもよい。より具体的には、車台カプラ４０は、車台器具接触面８４の凹部８６に確実に接合される車台カプラ接触面９４を提供してもよい。図４及び図６に最もよく示されるとおり、車台カプラ接触面９４は、前方プレート４２の上側縁部に連結される楔片９６を備えてもよい。楔片９６は、前方プレート４２の前方面９８に対して、凹部上側縁部８８（図６）の一部を補完する表面を形成するように配向される。車台カプラ接触面９４はさらに、凹部８６の高さ及び幅に収まる最大高さＨと最大幅Ｗとを有する前方プレート４２の前方面９８を備えてもよい。前方面９８はまた、車台器具接触面８４の接合面８７に密着するよう、略平面的であってもよい。

車台器具８０を掘削機１０に連結するため、車台カプラ４０は、車台カプラ接触面９４の楔片９６が車台器具接触面８４の凹部上側縁部８８内に挿入できるような配向に配置されてもよい。そして車台カプラ４０は、図６に示すとおり、車台器具接触面８４の接合面８７に前方プレート４２の前方面９８が接合するまで上昇、傾斜、又はその他の操作が施されることにより、車台カプラ４０を車台器具８０に連結するようにしてもよい。結果として、車台カプラ接触面９４は、車台カプラ４０を車台器具８０の車台器具接触面８４に対して迅速且つ容易に接合及び分離させる。

小型掘削機の裏込ブレードが通常設けられる箇所に、スキッドステアローダーのアタッチメントに用いられる標準接触面等の標準器具接触面を設けることにより、小型掘削機の用途及び機能を著しく拡大する。

車台カプラ接触面９４が過去に存在した標準化器具接触面と互換性を有する構成であれば、掘削機１０は、カスタマイズされたアダプターを必要とすることなく、種々の既存の器具とともに用いられてもよい。例えば、車台カプラ接触面９４がＩＳＯ２４４１０に規定されたスキッドステアローダー器具接触面と互換性を有していれば、車台カプラ４０は、いくつかの既存のスキッドステアローダーの器具又はアタッチメントのうちのいずれか１つに取り付けられてもよい。或いは、車台カプラ接触面９４は、後に開発される標準化器具接触面を有する器具と互換性を有する構成であってもよい。いずれにしても、車台カプラ４０が車台アセンブリ２２に関連付けられるため、掘削機１０は、バケットやその他のタレット器具を取り外すことなく、これらの標準化器具を用いてもよい。

図１に示すとおり、完遂させる作業に応じて、タレットアセンブリ６０が車台アセンブリ２２に対して回転することで、タレット器具７４が掘削機１０の車台器具８０と同じ側に配置されるようにしてもよい。図１に示す実施形態において、タレット器具７４はバケットであり、車台器具８０はトレンチャーである。或いは、図２に示すとおり、タレットアセンブリ６０が車台アセンブリ２２に対して回転することで、タレット器具７４が掘削機１０の車台器具８０と反対側に配置されるようにしてもよい。図２に示す実施形態において、タレット器具７４は地面穴あけ機であり、車台器具８０はバケットである。

掘削機１０はさらに、連続的に動力供給された車台器具の使用を許容してもよい。例えば、図３に示すとおり、ライン１００により、車台器具動力接触面１０２を車台カプラ４０に隣接して配置してもよい。このライン１００は、動力源１８に対して動作可能に連結されてもよい。車台器具は、ブラシ、リッパー、ハンマー又はその他の作業具への連続的動力供給を必要としてもよい。従って、車台器具は、車台器具に必要な動力を供給するために車台器具動力接触面１０２に取り付けられてもよい供給ラインを備えてもよい。いくつかの実施形態において、連続的に動力供給される車台器具は、連続油圧フロー車台器具からなり、この場合、動力源１８は油圧動力源からなる。

車台器具に加えて、タレット器具もまた連続動力源を必要としてもよい。従って、動力源１８は、タレット器具の作動に要する動力を提供するため、タレット器具動力接触面１０４（図１）等によってタレット器具に連結されてもよい。

従って、種々の既知の器具が車台器具及びタレット器具として用いられてもよい。互換性を有する器具には、例えば、ドリル、バケット、地面穴あけ機、ブレード、ショベル、リッパー、ブーム、除雪機、切断機械、把持機械等の特定タスクの実施に用いられる任意の機械、又は従来既知のその他のタスク実施機械が含まれてもよい。

さらに、同一の掘削機１０に取り付けられた２つの器具を同時又は連続的に用いる能力により、協働関係の器具の組合せを用いることができるようになる。本明細書において用いられる「協働関係」という用語は、特定プロセスの１つ以上のステップに関連するタスクを実施する作業具の説明を意図するものである。従って、車台器具は資材の運搬に用いられるバケットであり、タレット器具はその資材を把持し、所望の位置に配置するのに用いられる把持機械であってもよい。或いは、車台器具は瓦礫を受容するバケットであり、タレット器具はこの瓦礫をバケット内に掃き入れるのに用いられる回転ブラシであってもよい。さらに、車台器具はコンクリート切断機であってもよく、タレット器具はコンクリートの破砕に用いられるドリルであってもよい。さらに他の実施形態において、車台器具はトレンチャーであってもよく、タレット器具はトレンチの裏込に用いられるブレードであってもよい。他の例として、車台器具は荷台の運搬を行うフォークであってもよく、タレット器具はこの荷台を把持し、所望の位置に配置するのに用いられる把持機械であってもよい。これらの器具の組合せ及び他の組合せが単一の掘削機に設けられることにより、掘削機の用途及び機能を拡張することができる。

以上の説明は、開示のアセンブリ及び技術を例示したものであると理解されるであろう。しかしながら、本開示の他の実装は以上の例とは詳細な点で異なってもよいと考えられる。開示又はその例への参照はすべて、その時点で議論されている特定の例への参照を意図するものであり、より一般的に本開示の範囲の限定を暗示するものでない。特定の特徴について区別及び軽視する表現はすべて、これらの特徴の優先度が低いことを示すが、指摘の無い限り、これらを本開示の範囲から完全に除外するものでない。

本明細書における数値範囲の引用は、特に指摘の無い限り、単にその範囲内に収まる各値の個別言及を省略する方法として意図されているものであり、各値は、本明細書で個別に引用された場合と同様に、本明細書に組み込まれるものとする。本明細書で述べた方法はすべて、本明細書において指摘の無い限り、又は文脈から明らかでない限り、いかなる好適な順序で実施されてもよい。

従って、本開示には、適用可能な法律により認められるとおり、添付の請求項に引用した主題に対するすべての変形例及び均等物が含まれる。さらに、本明細書において指摘のない限り、又は文脈から明らかでない限り、以上に述べた要素のあらゆる可能な組合せが本開示に包含される。

Claims (7)

1. 車台器具接触面（８４）を有する車台器具（８０）とタレット器具（７４）とともに用いる掘削機（１０）であって、
   車台フレーム（２４）、
   前記車台フレーム（２４）に連結された地面接合部材（１６）、
   前記車台フレーム（２４）に対して枢動可能に連結された車台器具支持部（２６）、
   前記車台フレーム（２４）と前記車台器具支持部（２６）との間に動作可能に連結され、前記車台器具支持部（２６）を揚力軸（３１）周りに枢動させる揚力アクチュエータ（３６）、及び
   前記車台器具支持部（２６）に対して動作可能に連結され、前記車台器具接触面（８４）に対して動作可能に接合される車台カプラ接触面（９４）を備える車台カプラ（４０）
   を有する車台アセンブリ（２２）と、
   前記車台アセンブリ（２２）に連結され、前記車台アセンブリ（２２）に対してタレット軸（６５）周りを回転可能なタレットアセンブリ（６０）とを備え、
   前記タレットアセンブリ（６０）は、
   タレットフレーム（６４）、
   前記タレットフレーム（６４）に対して枢動可能に連結されたブーム（６６）、及び
   前記ブーム（６６）に対して枢動可能に連結され、前記タレット器具（７４）に対して動作可能に接合されるスティック（７０）を備える掘削機（１０）。
2. 前記車台器具接触面（８４）は、スキッドステアローダー器具接触面からなる請求項１に記載の掘削機（１０）。
3. 前記車台器具指示部（２６）と前記車台カプラ（４０）との間に動作可能に連結され、前記タレット軸（６５）に略直交して延びる器具傾斜軸（５２）周りに前記車台カプラ（４０）を枢動させる傾斜アクチュエータ（５６）をさらに備える請求項１に記載の掘削機（１０）。
4. 前記車台器具（８０）は、連続的に動力供給される車台器具からなり、
   前記掘削機（１０）はさらに、前記車台カプラ（４０）に隣接して配置される車台器具動力接触面（１０２）を含む車台器具動力源を備える請求項１に記載の掘削機（１０）。
5. 連続的に動力供給される前記車台器具は、連続油圧フロー車台器具からなり、
   前記車台器具動力源は、油圧式動力源からなり、
   前記タレット器具（７４）は、タレット器具動力源に対して動作可能に連結され、連続的に動力供給されるタレット器具からなる請求項４に記載の掘削機（１０）。
6. 前記車台器具接触面（８４）は、凹部上側縁部（８８）を含む凹部（８６）と、前記凹部（８６）の一部を規定する接合面（８７）とを備え、
   前記車台カプラ接触面（９４）は、
   車台器具接触面（８４）の前記接合面（８７）を補完し、前記車台器具接触面（８４）の前記凹部（８６）に挿入される高さと幅とを有した前方プレート面（９８）を規定する前方プレート（４２）と、
   前記前方プレート（４２）の上側縁部（８８）に連結され、前記凹部上側縁部（８８）を補完するよう配向される楔片とを備える請求項１に記載の掘削機（１０）。
7. 前記タレット器具（７４）及び前記車台器具（８０）は、協働関係にある請求項１に記載の掘削機（１０）。

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