JP6258945B2 - 器具／工具を連結するための装置およびそのための方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載されている装置に関する。本発明は、方法にも関する。

慣行的に、掘削機、林業機械、および木材処理機械など、ある種の重機は工具用アームを有し、そこに１つ以上の器具／工具を所謂クイックカプラによって取り付けることができる。これによって、適した器具／工具を工具用アームに素早く係止でき、工具用アームから解放できる。慣行的に、このようなクイックカプラは、少なくとも１つの器具／工具が工具用アームに係止される係止位置と、当該器具／工具が工具用アームから解放される係止解除位置とを有することができる。

図１は、工具用アーム／作動アーム、この例の掘削機においてはシャフト２、を示す。前記作動アーム２は、操作装置１５を取り付けるための上側締結部１０Ａを担持する。図示の例において、操作装置１５は、回転デバイス兼傾斜デバイスを含む。操作装置１５は、作動アーム２の上側締結部１０Ａとの締結連係のための上側締結部１０Ｂを含む。操作装置１５は、器具の締結部１６Ｂとの締結連係のための下側締結部１６Ａを更に担持する。図示のケースでは、当該器具は掘削バケット５から成るが、別の何れか適した器具または工具でもよい。

操作装置１５は、器具５の可動能力を高めるために、作動アーム２と器具５との間に取り付けられる中間部２０の一例である。この直列連結された中間部２０は、多くの異なる方法で構成可能であり、さまざまな追加特性をいくつか示し得ることを理解されたい。追加の特性が所望されない場合は、中間部２０を省けることは言うまでもなく、その場合、締結部１０Ａおよび１６Ｂの間は直接連結される。

各図に示されているように、中間部２０の締結部１０Ｂは、２つの平行締結ピン３０、３１を含む。締結ピン３０、３１は、作動アーム２の締結部１０Ａに設けられた対応する凹部４０、４１に嵌入するべく配置される。同様に、器具５の締結部１６Ｂは、上記の締結ピン３０、３１と同様に配置された２つの平行締結ピン３０、３１を示す。締結ピン３０、３１は、締結部１６Ａに配置された対応する凹部４０、４１に嵌入する。

上記から、器具５は、如何なる中間部２０もなしに、締結部１０Ａおよび１６Ｂの間の直接係合によって直接連結可能であることを理解されたい。図３〜５は、連係する一対の締結部、例えば、１０Ａ＋１０Ｂ、１６Ａ−１６Ｂ、または１０Ａ−１６Ｂ、の構成を示す。

図３〜５は、例えば、作動アーム２の上側締結部１０Ａと、例えば器具５の、下側締結部１６Ｂとの間の連結手順を示す。締結部１０Ａは、第１凹部４１を２つ含む。これら第１凹部４１は、（第２）締結ピン３１と係合し、それと同時に締結ピン３１を中心とした締結部１０Ａおよび１６Ｂの間の揺動運動を可能にする。連結動作（または係止動作）は、通常、前記係合をもたらす操作によって開始される（図３を参照）。そこで、（第１）締結ピン３０が締結部１０Ａの２つの第２凹部４０の底部に達するように、締結ピン３１を揺動軸線とした揺動操作が行われる。そこで、係止楔５０を図４に図示の初期位置から図５に図示の係止位置まで前進させることによって、締結部１０Ａおよび１０Ｂの相互係止が行われる。楔の操作は、通常、複動式油圧シリンダ５１によって行われる。

図５は、締結ピン３１が凹部４１に固定されると同時に、係止楔５０が締結ピン３０を凹部４０に固定することを示す。上記により、極めて確実な係止がもたらされる。ただし、これは係止楔５０が締結ピン３０に正しく接触した場合であり、残念なことに必ずそうなるとは限らない。これは、器具の脱落、ひいては器具の落下の危険性をもたらし、人身傷害ならびに材料の損傷を引き起こし得る。器具を切り離すときは、上記の連結手順を逆にし、係止楔５０を再操作して図４に図示のその初期位置に戻す。

操作者／車両運転手が連結の成功を視覚的に確認できるように、一般に、係止楔５０の動きに追従するべく配置された、所謂インジケータロッド６０が用いられる。このロッドの或る突出６１によって当該器具の十分な係止が検証される。前記目視検査は、運転室からは実施し難い場合もある。

本発明の一目的は、既に公知の解決策の課題および／または欠点を完全に、または部分的に、解決する解決策を提供することである。

本発明の一態様によると、上記目的は、器具／工具を工具用アームに連結するための装置によって達成される。本装置は、−機械の工具用アーム（２）によって支持されるべく適合化された上側締結部（１０Ｂ）と、−機械によって操作される少なくとも１つの器具／工具（５）を支持するべく配置された下側締結部（１６Ａ）であって、器具／工具を装置に連結するときに器具／工具（５）の対応する締結ピン（３０、３１）を収容して係合させるべく配置された１つ以上の凹部（４０、４１）を有する下側締結部（１６Ａ）と、−締結ピンが凹部（４０、４１）に係合しているときに器具／工具を装置に係止するための係止位置にあるべく配置された少なくとも１つの係止要素（５０）と、含み、−装置は、−係止要素（５０）が正しい係止位置を占めていることを検証するために配置された少なくとも１つの第１センサ（７０）と、−締結ピン（３０、３１）と凹部（４０、４１）との間の正しい係合を検証するために配置された少なくとも１つの第２センサ（８０）と、を更に含み、装置は、器具／工具を回転軸線周りに回転させ、傾斜軸線周りに傾斜させることができる回転兼傾斜デバイスである。

上記装置のさまざまな実施形態が添付の従属請求項に規定されている。

本発明は、本発明による装置を少なくとも１つ含む機械にも関する。

本発明の多くの利点のうち、とりわけ、以下の利点を挙げることができる。すなわち、高レベルの安全性、付属品として既存デバイスに容易に適用可能であること、デバイスの油圧設備に影響を及ぼさないこと、当該器具の適正な締結についての遠くからの目視検査が不要になり、代わりに運転室内の制御灯、警告灯、または他のインジケータを使用できることである。

本発明は、器具の連結手順に重要な部分の自動化の可能性を更に提供する。したがって、本発明による装置は、技術的利点および経済的利点の両方をもたらす。

本発明の更なる利点および用途は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

以下においては、添付の図面を参照して本発明の複数の実施形態を説明する。

２つの器具ホルダを介して連結された器具／工具を支持する、掘削機の作動アームの先端部分を斜視図で示す。 各器具／工具が互いから解放されるように両器具ホルダが切り離されている点以外は、図１に相当する図である。 連結プロセスにある一方の器具ホルダの長手方向略断面図を示す。 器具ホルダは組み合わさって適切な最終位置に達しているが、相互に係止されていないときの器具ホルダの長手方向略断面図を示す。 連結完了後の器具ホルダを示す。

上記目的を達成するために、本発明は、器具／工具を工具用アームに連結するための装置に関する。上記のように、本装置は、掘削機、林業機械、または木材処理機械などの機械の工具用アーム２によって支持されるべく配置された上側締結部１０Ｂを含む。本装置は、当該機械によって操作される少なくとも１つの器具／工具５を支持するべく配置された下側締結部１６Ａを更に含む。下側締結部１６Ａは、器具／工具５を本装置に連結するときに器具／工具５の対応する締結ピン３０、３１を収容して相互係合させるべく適合化された１つ以上の凹部４０、４１を有する。更に、各締結ピンが各凹部４０、４１に係合しているときに器具／工具を装置に係止するための係止位置にあるべく配置された少なくとも１つの係止要素１５が存在する。最後に、本装置は、第１および第２センサ７０、８０を含む。第１センサ７０は、係止要素５０が正しい係止位置を占めていることを検証するために適合化され、第２センサ８０は、締結ピン３０、３１と凹部４０、４１との間の正しい係合を検証するために配置される。

これらセンサからの信号は、信号処理のために、および／または機械の各機能の制御のために、１つ以上の制御ユニットに送信可能である。例えば、受信された検証信号を１つ以上の表示デバイスに到達させて、器具が確実に連結されたことを機械の操作者／運転手に示すことができる。これら表示デバイスは、光信号、ランプ、バイブレータ、またはこれらの組み合わせなど、可聴、可視、または触覚表示にできる。本発明の目的は、器具／工具の確実な連結を示す十分な情報を操作者／機械運転手に伝えることによって、とりわけ、誤連結を防止し、機械の損傷および／または人身傷害を減らすことである。本発明により配置された２つのセンサを使用することによって、既に公知の技術による解決策に比べ、安全性レベルが大幅に向上する。

更に、これら検証信号自体は、制御システムによってさまざまな制御アルゴリズムで使用可能であり、例えば、検証が受信されなかった場合、または正しく発生しなかった場合に、器具／工具の操作を防止するために使用可能である。この結果、正しい検証がなかった場合は当該装置または機械の特定の機能を阻止できるので、更に高い安全性レベルがもたらされる。各信号の送信は、通信バス（例えばＣＡＮバス）などの適した通信ルート経由で、または無線伝送によって、行える。このような伝送のために適したプロトコルは当業者には周知であるので、本願明細書においては詳述しない。制御システムに関して、制御システムは、例えば、信号入力部、信号出力部、プロセッサ、メモリ、制御プログラム等を備えることができ、これらは当業者には周知である。

上記から、操作者／運転手が正しいアクションのための情報を受信でき、申し分のない連結結果を確認できるように、各センサからの適した電気信号をダクト経由で、または無線通信によって、制御ユニットを介して機械の制御パネルに伝達可能であることは明らかである。前述の本発明のセンサの概念により、適した制御アルゴリズムによる自動化の可能性も勿論考えられている。

制御は、多くの場合、プログラムされた複数の命令によって実施される。これらプログラムされた命令は、一般にコンピュータプログラムから成り、コンピュータまたは制御ユニットで実行されると、コンピュータ／制御ユニットは本発明によるプロセス／方法などの所望の制御を行う。このコンピュータプログラムは、通常、コンピュータプログラム製品の一部から成る。このコンピュータプログラム製品は適した記憶媒体を含み、コンピュータプログラム１０９は適した記憶媒体に記憶されている。前記デジタル記憶媒体は、例えば、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＰＲＯＭ（再書き込み可能な読み出し専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能なＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能なＰＲＯＭ）、ハードディスクユニット、その他から成る群から選択される何れか１つで構成可能であり、制御ユニットに、または制御ユニットに関連付けて、配置可能である。このコンピュータプログラムは、制御ユニットによって実行される。

多くの種々のセンサ手段または検出手段を本発明の範囲内で使用できることが更に理解される。電気スイッチも位置センサを備えることができる。

本発明の一実施形態によると、装置は回転兼傾斜デバイスであり、回転軸線を中心に器具／工具を回転させ、傾斜軸線を中心に傾斜させることができる。

本発明の別の実施形態によると、装置は、細長いロッド６０を含む。ロッド６０は、係止要素５０が正しい係止位置にあることを検証するために、係止要素５０の動きに追従するべく配置される。このようなロッドが図３〜５に示されており、目視検査のために背景技術に従って使用される。この実施形態によると、第１センサは、係止要素５０が正しい係止位置を占めていることを検証するために、ロッドの位置を検出するべく配置される。このロッドは、背景技術による既存デバイスに既に存在するインジケータロッドとすることができるが、係止要素に追従するロッドとすることもできる。その理由は、目視検査のための突出部が最早不要であることによる。

好ましくは、第１センサ７０は、ロッド６０の導電構成または構造を読み出すべく配置された誘導型センサ／検出装置である。この理由により、このロッドは非導電部分と導電部分とを有する。これは図３〜５に示されている。これらの図において、黒色部分は導電部分であり、ロッドの残りの部分（すなわち、各図中の白色部分）は非導電部分であり、例えば、適したプラスチック材料または何れか他の非導電材料で構成可能である。

図３は、係止楔５０の位置を検出するための誘導型センサの形態のセンサ７０を示す。その最も単純な変形例において、係止楔５０の位置を示す金属リング７５が、例えばプラスチック材料製の、インジケータロッド６０の外周に配置される。金属リング７５は、図５に示されているように係止楔５０がその正しい係止位置に達して締結ピン３０に押し当てられると、誘導型センサ７０に影響を及ぼして信号を送出させるように位置付けられる。この場合、制御ユニットへの信号伝達のためのダクト７１が各図に示されている。

あるいは、ロッド６０を金属製または何れか他の導電材料製とし、金属のないゾーン／部分を所望の表示位置に設けることもできる。これにより、システムは、正しい係止位置以外において連続的なセンサ信号を受信できる。これにより、センサの正しい機能を制御システムによって連続的に検証できる。

本発明の別の実施形態によると、第２センサ８０は、図３〜５に示されているように、凹部の底部に配置される。好ましくは、第２センサ８０は、締結ピン３０が凹部４０の底部に達したことを無接触で検証するための誘導型センサであり、係止要素５０を図５に図示のその係止位置まで操作できるように凹部４０の底部領域に配置される。これらの図には、運転室への信号伝達用のダクト８１が示されている。この実施形態では、センサをこのように位置付けることによって、係止要素の係止位置の検証が容易に行われる。更に、誘導による解決策であるため、このセンサの何れの部分も凹部から突出しない。突出すると、連結中に締結ピンを妨害し得るため、大きな不具合となり得る。

図３〜５に示されているように、本発明の別の好適な実施形態による係止要素は係止楔であり、この場合は油圧シリンダを用いて操作される。締結部１０Ａおよび１６Ｂの相互係止は、この実施形態においては、締結ピンの位置を凹部内にブロックするように、係止楔５０を図４に図示の初期位置から図５に図示の係止位置まで前進させることによって行われる。楔の操作は、複動可能な油圧シリンダ５１を用いて行われる。分かり易くするために、油圧ダクトはこれらの図から省かれている。

装置が上記の油圧シリンダと係止楔とを含む実施形態において、装置は、検証用の第３センサを更に含むことができる。ただし、添付の各図には、第３センサは図示されていない。第３センサは、係止要素（５０）が正しい係止位置にあることを検証するために、油圧シリンダの動きを検出するべく配置される。これにより、正しい連結を検証するために、更に別のセンサが設けられる。

本願明細書に示されている構成要素／部分／要素は、本発明の概念の範囲内で、機能的に相当する構成要素／部分／要素に勿論交換できることは明らかなはずである。したがって、本発明は図示および説明されている実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の保護範囲内で、補正、変更、および追加が可能である。

Claims (10)

1. 器具／工具を工具用アームに連結するための装置であって、
   −機械の工具用アーム（２）によって支持されるべく適合化された上側締結部（１０Ｂ）と、
   −前記機械によって操作される少なくとも１つの器具／工具（５）を支持するべく配置された下側締結部（１６Ａ）であって、前記器具／工具を前記装置に連結するときに前記器具／工具（５）の対応する締結ピン（３０、３１）を収容して係合させるべく配置された１つ以上の凹部（４０、４１）を有する下側締結部（１６Ａ）と、
   −前記締結ピンが前記凹部（４０、４１）に係合しているときに前記器具／工具を前記装置に係止するための係止位置にあるべく配置された少なくとも１つの係止要素（５０）と、
   を含み、
   −前記装置は、
   −前記係止要素（５０）が正しい係止位置を占めていることを検証するために配置された少なくとも１つの第１センサ（７０）と、
   −前記締結ピン（３０、３１）と前記凹部（４０、４１）との間の正しい係合を検証するために配置された少なくとも１つの第２センサ（８０）と、
   を更に含み、
   前記装置は、前記器具／工具を回転軸線周りに回転させ、傾斜軸線周りに傾斜させることができる回転兼傾斜デバイスである、ことを特徴とする装置。
2. 前記係止要素（５０）が前記正しい係止位置にあることを検証するように、前記係止要素（５０）の動きに追従するべく適合化された細長いロッド（６０）を更に含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１センサ（７０）は、前記係止要素（５０）が前記正しい係止位置にあることを検証するために、前記ロッド（６０）の位置を検出するべく配置される、請求項２に記載の装置。
4. 前記第１センサ（７０）は、前記ロッド（６０）の前記導電構造を読み取るべく配置された誘導型センサである、請求項３に記載の装置。
5. 前記ロッド（６０）は非導電部分と導電部分とを含む、請求項４に記載の装置。
6. 前記第２センサ（８０）は凹部（４０、４１）の底部領域に配置される、先行請求項の何れか１項に記載の装置。
7. 前記第２センサ（８０）は誘導型センサである、請求項６に記載の装置。
8. 前記係止要素（５０）は、油圧シリンダを用いて操作される係止楔である、先行請求項の何れか１項に記載の装置。
9. 前記係止要素（５０）が前記正しい係止位置にあることを検証するために、前記油圧シリンダの動きを検出するべく第３センサが配置される、請求項８に記載の装置。
10. 先行請求項の何れか１項に記載の装置を少なくとも１つ含む掘削機、林業機械、または木材処理機械。

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