(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リフトアーム（２）と、前記リフトアーム（２）に固定された器具継手（３）であって、前記器具継手（３）に固定するため器具（１３）中の穴（１７）に突き出るように設計されて動作位置と動作不能位置との間で移動可能な固定要素（１４）を有する器具継手と、を備える作業機械であって、前記固定要素（１４）は、前記固定要素（１４）の第１部分（２１）の長手方向にわたって、前記固定要素（１４）の前記第１部分（２１）が前記器具（１３）中の前記穴（１７）に突き出ることができる第１断面を有し、かつ前記固定要素（１４）は、前記第１部分（２１）に隣接する第２部分（２３）にわたって、前記器具継手（３）に前記器具（１３）を固定するとき前記器具（１３）に当たって支えるように設計される停止面（２４）を含む前記第２部分（２３）が前記穴中に突き出ることを妨げる第２断面を有する作業機械において、前記停止面（２４）は、前記固定要素（１４）の円周方向において、前記固定要素（１４）の円周の一部にのみ延設されていることを特徴とする作業機械。
【請求項２】
前記固定要素（１４）の長手方向から見たとき、前記第２部分（２３）の外側円周の一部は、前記第１部分（２１）の外側円周の一部と整合するか、あるいは前記第１部分（２１）の外側円周の一部の径方向内側になるように延設されていることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記停止面（２４）と前記器具（１３）が接触していないとき、前記固定要素（１４）は、その動作位置に対応する位置を越える位置に移動するように設計されることを特徴とする請求項１または２に記載の作業機械。
【請求項４】
前記固定要素（１４）がその動作位置に対応する位置に移動したとき、検出及び表示する手段（２５，２６）を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の作業機械。
【請求項５】
前記固定要素（１４）は、前記器具継手（３）において回転できないように配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の作業機械。
【請求項６】
前記器具継手（３）は前記固定要素（１４）が長手方向に移動可能なガイド（２０）を備え、前記固定要素（１４）と前記ガイド（２０）は、前記固定要素（１４）を前記ガイド（２０）に固定することにより回転を防止する相補的な断面を有することを特徴とする請求項５に記載の作業機械。
【請求項７】
前記固定要素（１４）は、その長さの一部にわたって、非円形の断面を有することを特徴とする請求項５または６に記載の作業機械。
【請求項８】
前記固定要素（１４）は、その長さの一部にわたって、多角形、好適には三角形を画定する断面を有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の作業機械。
【請求項９】
前記器具継手（３）は、前記器具（１３）の一部を挿入するためのスロットをその間に画定する第１と第２の支持部分（１０，１８）を備え、前記穴（１７）が前記固定要素（１４）と直接対向する位置に穴（１７）を置くことにより、前記固定要素（１４）が前記穴（１７）に突き出て所定位置に固定することができ、前記支持部分（１０，１８）は前記固定要素（１４）の移動方向の前記器具（１３）の移動量を制限することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の作業機械。
【請求項１０】
固定要素（１４）の第１部分（２１）の長手方向にわたって、前記固定要素（１４）の前記第１部分（２１）が器具により画定される所定の形状寸法の穴（１７）に突き出ることができる第１断面を有する器具固定要素であって、前記第１部分（２１）に隣接する第２部分（２３）にわたって、前記器具（１３）に当たって支えるように設計される停止面（２４）を含む前記第２部分（２３）が前記穴中に突き出ることを妨げる第２断面を有する器具固定要素において、前記停止面（２４）は、前記固定要素（１４）の円周方向において、前記固定要素（１４）の円周の一部にのみ延設されていることを特徴とする器具固定要素。
【請求項１１】
前記固定要素（１４）の長手方向から見たとき、前記第２部分（２３）の外側円周の一部は、前記第１部分（２１）の外側円周と整合するか、あるいは前記第１部分（２１）の外側円周の径方向内側に位置することを特徴とする請求項１０に記載の器具固定要素。
【請求項１２】
前記第２部分（２３）の長手方向にわたって、非円形の断面を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の器具固定要素。
【請求項１３】
前記第２部分（２３）の長手方向にわたって、多角形を画定する断面を有することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の器具固定要素。
【請求項１４】
断面が多角形を画定する部分は、前記第２部分（２３）を備えることを特徴とする請求項１３に記載の器具固定要素。
【請求項１５】
前記停止面（２４）は、前記第１部分（２１）の外側円周の外側に放射状に突出する多角形の頂点により画定されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の器具固定要素。
【請求項１６】
前記多角形は三角形であることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載の器具固定要素。
【請求項１７】
前記第１部分は円形断面形状であることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれかに記載の器具固定要素。
【請求項１８】
作業機械のリフトアーム（２）に固定された器具継手（３）であって、前記器具継手（３）に固定するため器具（１３）中の穴（１７）に突き出るように設計されて動作位置と動作不能位置との間で移動可能な固定要素（１４）を有し、
前記固定要素（１４）は、前記固定要素（１４）の第１部分（２１）の長手方向にわたって、前記固定要素（１４）の前記第１部分（２１）が器具により画定される所定の形状寸法の穴（１７）に突き出ることができる第１断面と、前記第１部分（２１）に隣接する第２部分（２３）にわたって、前記器具（１３）に当たって支えるように設計される停止面（２４）を含む前記第２部分（２３）が前記穴中に突き出ることを妨げる第２断面とを有し、前記停止面（２４）は、前記固定要素（１４）の円周方向において、前記固定要素（１４）の円周の一部にのみ延設されていること特徴とする、作業機械に器具（１３）を固定するための器具継手。
【請求項１９】
支持する位置が電子的位置合せにより達成されることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の作業機械において位置の固定が達成されたことを検出する方法。
【請求項２０】
支持する位置の位置合せは、作業機械の運転室において電子的に表示されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフトアームと、リフトアームに固定された器具継手であって、固定要素を器具継手に固定するため器具中の穴に突き出るように設計されて動作位置と動作不能位置との間で移動可能な固定要素を有する器具継手と、を備える作業機械に関する。
【０００２】
また、本発明は、器具固定要素の長さの第１の部分にわたって、器具固定要素のこの部分が器具により画定された所定形状寸法の穴中に突き出ることができる第１の断面形状を有する器具固定要素に関する。
【０００３】
作業機械という言葉は、重要であり、移動可能な機械と固定状態の機械の両方を含む。そのような機械の典型的な例は、器具を結合または切り離すあるいは種々の器具を切り替えるための機構を有することが望ましい、ホイール式ローダである。
【０００４】
器具は、どのような形態の器具でもよい。エキスカベータショベル、ブルドーザショベル、パレットフォーク等のような、土地を耕す器具、建設作業用の器具、あるいは機材を輸送する器具が典型的である。
【０００５】
リフトアームという言葉は、器具に固定される、アームの先端に配置された器具継手を所定の方法で持ち上げたり傾けたりするアームに関する。そのため、この文脈において、リフトアームと言う言葉は、物を持ち上げることが主要な機能であるアームばかりでなく、鋤等を結合することが主要な機能であるアーム等のようなその他のアームも含む。
【背景技術】
【０００６】
エキスカベータショベル、ブルドーザショベル、フォーク等のような別の器具上に器具継手を配置して、固定したり、外したりすることができる。すなわち、ホイール式ローダ等の、主として小型の作業機械のリフトアームまたはアームに、着脱可能にはめ込むことができることは公知である。
【０００７】
従来、器具は、互いに水平方向に直線状に位置する２つのフックと、互いに直線状に位置する複数の穴をそれぞれが備える２つの水平な耳状突起または輪とを備えている。フックは、穴の上に垂直に、かつ穴から少し離れて配置される。器具継手は、前記フックをつなぐ２つの固定ピンと、フックが固定ピンにつながれると水平並進運動により突き出る直線状に位置する２つの移動可能なピンとの形態である対応する結合部材を備える。移動可能なピンは、好適に油圧で動作する。
【０００８】
通常、器具の固定は、機械上の運転室等のような操作ステーションからオペレータにより行われ、オペレータは器具継手の固定ピンが器具のフックと係合する所定位置にリフトアームを案内する。通常、オペレータは、フックがピンと係合していること目視で確認できる。この後、あるいは同時に、移動可能ピンが穴に突き通ることができる位置に穴が位置するようにリフトアームが案内され、操作ステーションからの制御によりこれらのピンが油圧により穴に突き出し、それにより器具が器具継手に固定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
多くの作業機械における問題点の１つは、器具の穴に実際に係合したどうかをオペレータが操作ステーションから目視により確認することが困難なことである。ピンの片方または両方が穴に入らず、穴の周りの器具に当たって支えているだけであり、そのため動作可能な係合位置に正しく移動していないことが起こる。このため、従来の技術によれば、ピンがその動作可能な位置に移動したかどうか、すなわち十分に係合されたかどうかを示す物理的なフラグと、ピンは機械的に接続される。しかし、この公知のシステムの欠点は、操作中に器具に生じるほこりやその他の物質がフラグの機能を妨げたりあるいは完全に破壊したりする場合には信頼できないことである。さらに、そのようなフラグは、当該ピンが器具の真横を通って、すなわち穴または穴が位置する耳状突起等をピンが突き通すときに、結合が起きたことを間違って表示する。それにより、ピンが本質的に器具の穴に係合が起きない動作位置に正しく移動していても、同時に、フラグは結合が生じたことを間違って表示する。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題点を解消あるいは少なくともこれらの問題点の解決を容易にする構成を有する作業機械を提供することである。
【００１１】
上記移動可能なピンのいずれにも対応する移動可能な固定要素が実際に器具と実効的に係合してその中に配置された穴に突き出たことを確実に判断できるように、作業機械を設計する必要がある。
【００１２】
その際、固定要素が当該穴に実際に移動していることを確実に判断できるように、作業機械を設計する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
固定要素は、その長さの第１部分にわたって前記固定要素のこの部分が器具中の前記穴に突き出ることができる第１断面を有し、かつ前記固定要素は、前記第１部分に隣接する第２部分にわたって、器具継手に前記器具を固定するとき前記器具に当たって支えるように設計される停止面を含む前記第２部分が前記穴中に突き出ることを妨げる第２断面を有することを特徴とする、導入部分で定義されたタイプの作業機械により本発明の目的が達成される。言い換えると、一旦前記第１部分が前記穴の中に差し込まれると、前記穴の周りの前記器具に当たって支える支持面により前記第２部分が所定断面の穴にさらに移動することが防げられる程度まで、前記第２部分は前記第１部分から放射状に突出する。断面という言葉は、単に形状に関する必要はなく、寸法に関するものである。本発明は、前記第１部分と前記第２部分が異なるまたは同じ断面形状と異なるまたは同じ寸法とを有する実施例を含む。放射状に突出する前記停止面または前記支持面は、前記部分間の変わり目において形成されることが必須である。
【００１４】
そのため、前記固定要素が当該穴に係合するように前記固定要素が実際に完全に移動したかどうかを判断できる必要条件が生じる。前記停止面が前記器具と対向するとき、後述のように、例えば電気的なセンサによりこれは好適に位置合せされ、これを表示する信号はオペレータに中継されて、例えば運転室の計器盤上に表示される。
【００１５】
前記固定要素の長手方向から見たとき、前記第２部分の外側円周の第２部品は、前記第１部分の外側円周の一部と整合するか、あるいは前記第１部分の外側円周の一部の径方向内側になるように延設されているとともに、前記固定要素の円周方向において、前記停止面が、前記固定要素の円周の第１部品にのみ好適に延設されている。前記器具が前記固定要素の真横に位置する場合に、前記停止面が前記器具に当たることなく、前記器具は前記第１部分と前記第２部分に沿った前記固定要素に向けてその外縁をスライドすることが可能であるような方法で、前記固定要素は前記器具継手中に位置する必要がある。そのため、円周方向で見たとき、前記固定要素の外縁の一部に沿ってのみ延設されているヒールにより、一般に前記停止面は画定される。
【００１６】
好適な実施例によれば、前記停止面と前記器具の間に接触がないとき、前記固定要素は、その動作位置に対応する位置を越える位置に移動するように設計される。上記の場合、前記器具が前記固定要素の真横に位置していて前記器具の動きを前記器具に対して前記停止面を当てることにより停止させることができない、この場合、後述するようにそれによる位置合わせが可能で、センサにより位置合わせができるので、前記固定要素がその動作位置に対応する位置を越えて移動している。
【００１７】
さらに、本発明による作業機械の特徴的で優位性のある実施例は、従属請求項５〜１０に記載される。
【００１８】
前記第１部分に隣接する前記第２部分にわたって、前記器具に当たって支えるように設計される前記停止面を含む前記第２部分が前記穴中に突き出ることを妨げる第２断面を有することを特徴とする、導入部分で定義されたタイプの器具固定要素により本発明の目的が達成される。
【００１９】
さらに、本発明は、支持する位置を電子的位置合せにより達成することを特徴とする、本発明による作業機械において位置の固定が確保されたことを検出する方法に関する。支持する位置の位置合せが達成されたことは、作業機械の運転室に好適に電子的に表示される。
【００２０】
さらに、本発明による器具固定要素の特徴的で優位性のある実施例は、従属請求項１２〜１８に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
一例として添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に下記に説明する。
【００２２】
図１は、リフトアーム２とその一端に固定された器具継手３とを備える、この場合にはホイール式ローダである作業機械１を示す。作業機械１は、操作ステーションであり、そこからオペレータが機械１を制御する運転室４を備える。リフトアーム２は、油圧シリンダ５により好適に油圧を動力源として動き、従来型の関節腕組立品の一部を備える、または構成する。
【００２３】
器具継手３は、好適に関節状に連結され、それにより枢動可能にあるいは少なくとも傾斜可能にリフトアーム２と結合される。器具継手３は、図３に示すように正面から見て実質的に長方形の外縁を有して垂直な側片６，７、垂直な中央片８、および上部と下部の水平クロス部材９，１０を備えるフレーム又はボディーにより形成される。その形態の説明を容易にするために、器具継手３のボディーは１つの部品として一体的に鋳造され、側片とクロス部材に分割される。
【００２４】
水平に伸びるピン１１は、器具継手３のフレームの各上部コーナーの領域に締付固定される。これらのピン１１の機能は、上から把持されることであり、図２に示すように器具１３上に配置されるフック１２の支持体として作用する。
【００２５】
水平方向及びその長手方向に移動可能な、水平方向に伸びるピン１４の形態における固定要素は、図１と図３による器具継手３の各対向する下部コーナーの領域中に配置される。各ピン１４は、下部の水平クロス部材１０中に配置される油圧シリンダ１６中の各ピストン１５に結合する（図３参照）。各ピン１４は、下部の水平クロス部材１０中に下がっている動作不能位置から、器具１３の耳状突起等に配置される穴１７中にピン１４が突き出るあるいは貫通することが十分可能なほど離れた前記クロス部材１０の外に突出する動作位置にまで移動するように設計される。言い換えると、ピン１４は、器具継手の途中から対向する穴に向かって外側に突き出される。好適な実施例において、ピンは、例えば前述のように油圧で動作される。しかし、ピンは、その他の方法、例えば電動モータにより駆動されても良い。
【００２６】
図３および図４ａと４ｂに示すように、器具継手３は、この場合のように、ピン１４の形態の固定要素が突き抜けることができる下部クロス部材１０の端の横に少し離れて配置される垂直なブラケットまたは垂直な壁片１８を好適に備える。ブラケットまたは壁片１８は、ピン１４が動作位置にあるときピン１４が突き出るように設計された穴１９を備える。ピン１４は、器具を持ち運ぶとき穴１９の縁により支持される必要がある。壁片１８とクロス部材１０の端は、それらの間のスロットまたは隙間を画定する。スロットまたは隙間は、器具１３の従来の穴開けした耳状突起等がそれらの間に挿入され、それにより、器具の穴１７は穴１９と整合し、さらにガイド、好適には、ピンが下部クロス部材１０に案内される穴２０と整合するほど十分に広くて深い。器具継手のフレームの種々の部品は、主に本発明の理解を助けるものとしてこのように分解されていることを、これに関連して強調しなければならない。さらに、前記壁片１８を含む説明したすべての部品は、例えば鋳造により単体の部材として一体的に形成され、互いに直接あるいは中間片を経由して結合できることを認識しなければならない。
【００２７】
図５ａ〜５ｃに示すように、固定要素すなわちピン１４は、穴２０の形態のガイドにより器具継手３の下部クロス部材１０の内側に案内される。ピン１４は、その動作位置において器具１３中の穴１７および壁片１８中の穴１９を貫通するように設計される第１部分２１を有する。第１部分２１は、ピンが穴１７と穴１９に導入されるのを容易にするためにベベル２２が配置された、ピン１４の自由端まで伸びる。図５ｃから分かるように、第１部分２１は円形の断面を好適に有する。
【００２８】
第１部分２１のすぐ隣に、ピン１４は、ピンの外側の円周の一部に近くで第１部分２１の外側に放射状に突出した第２部分２３を有するので、停止面またはヒール２４が、第１部分２１と第２部分２３の間の変わり目に形成される。停止面２４は、前記穴１７に一旦導入されれば、第１部分２１が突き出ることできる所定の直径の穴１７に、第２部分２３が入るのを防ぐ停止ヒールとして機能できるほど十分に大きい。
【００２９】
器具継手３は、移動方向のピン１４の位置、好適にはピン１４がその動作位置に対応する位置に移動したときの位置を検出して表示する手段２５，２６を備える。示された好適な実施例において、前記手段２５，２６は、器具継手中の凹みに配置された誘導センサ２５と、ピン１４中に配置された凹み２６とから成る。センサ２５により生じる磁束の変化を受信することにより、凹みがある位置にあるとき、好適にはセンサ２５と直接対向する位置にあるときに、センサは検出を行う。
【００３０】
センサ２５は、ピン１４がその動作位置に対応する位置に移動するときに信号を送信するタイプのものや、その他の全ての位置で信号を送信するタイプのものでもよい。センサ２５は、作業機械の運転室中のライトやディスプレイ等の表示装置に好適に操作可能なように接続される。その信号はオペレータに表示され、それによりオペレータは器具継手が正しく結合しているかどうかを判断できる。両方又は全てのピン１４は、表示される正しい結合位置を示す信号に対して順番に正しい結合位置にあることが必要である。別法として、正しい固定又は結合位置が確保されたことを示すセンサからの信号は、作業機械の機能を制御するために用いても良い。例えば、そのような信号に応答して、例えばブレーキをかけることにより、車両が移動するのを防ぐ、あるいはリフトアームによる動きをするのを防ぐことができる。そのような場合、それ自身の止められた機能は、固定位置に達していないことがオペレータに表示される。
【００３１】
センサ２５は、所定の遅れを伴って動作位置を位置合せするように好適に設計される。言い換えると、所定の最小期間内にセンサによりそのような動作位置に位置合せされたときにのみ、動作位置信号を発するように設計される。これは、固定要素１４が完全に器具１３を外れて最大突出位置への途中の短い期間中に動作位置を明らかに過ぎてしまう場合に、動作位置の信号を送ることを防ぐのに役立つ。しかし、例えば当該器具（１３）の耳状突起の幅／厚さが異なることが原因で正確な「動作位置」からの偏差に対して過度に敏感であることを防ぐために、固定要素１４に対して所定の移動間隔にわたって位置合せされるような方法で、検出および表示手段２５、２６を配置することが望ましい。この目的のために、例えば、穴２６を、結果としてそのような位置合せの移動間隔を生じる固定要素１４の移動方向の長さとしても良い。別法として、そのような間隔が「動作位置」として受理されるように、センサまたはそれに接続するコンピュータ装置がプログラムされても良い。
【００３２】
器具１３が、固定要素／ピン１４の真横にあるが、ピン１４が移動するとピン１４のすぐ周囲を通る停止面または停止ヒールが器具の縁に突き当たるほど固定要素／ピン１４に器具１３が近接していて、それにより誤った動作位置を表示することが起きる。この状況を回避するため、固定要素１４の円周方向において、停止面２４は固定要素１４の円周の一部にのみ延設されている。図５と６に示す実施例において、これは、固定要素１４の長手方向から見て、第２部分２３の外側の円周の一部が第１部分２１の外側の円周の一部と整合する点において達成される。このように、固定要素１４が器具継手３内に位置するとき、停止ヒールなしの表面は、器具継手３と機械１から外側／前方を向いており、さらに前述の「間違った」結合のような場合により器具が実際に固定要素１４に耐えるようになる全ての角度間隔をカバーするように、停止ヒールなしの表面は、固定要素の円周方向に延設されている。そこで、器具継手３中で回転ができないように固定要素１４を配置することが重要である。この目的を達成するため、器具継手３中のガイド２０は、その中に案内されるように設計された、固定要素１４のこの部分の外側の円周と連結されるように設計されてよい。そのため、ガイド２０により案内される固定要素１４のこの部分は、その長さの一部について非円形の断面を有する。
【００３３】
図５ａ〜５ｃによる実施例において、第２部分２３は三角形の断面を有し、断面により形成される三角形の頂点は、第１部分２１の円周の外側に突出しており、円周方向に分配された３つの停止面２４を形成する。停止面２４間において、第１部分２１の外縁は、第２部分２３の外縁と一致する。しかし、適当な位置にある第２の部分２３の外縁は、第１部分２１の外縁の径方向内側に位置することも実現可能である。ここで、第２部分２３は、ガイド２０に案内される固定要素の一部をも形成するように、固定要素１４の長手方向にさらに延設されている。この目的のためのガイド２０は、対応する三角形の断面を有する通路を画定する。
【００３４】
図６ａ〜６ｄは、本発明による固定要素１４の実施例の別の例を示す。この固定要素と図５に示すものとの実質的なわずかの相違は、この場合の第２部分２３が、第２部分の外縁が第１部分２１の外縁と整合するあるいは第１部分２１の外縁の径方向内側に位置する範囲において、＞４５°、好適には＞９０°の大きな角度範囲を有することである。これは、第１部分２１での始まりから第２部分２３の長さにわたって、前記第２部分２３の外縁は第１部分２１の外縁と整合するように機械加工されるので、三角形の断面を持たないことにより達成される。しかし、第２部分２３の残りは図５に示すように同じ三角形の断面を有する。
【００３５】
本発明の範囲内において三角形以外の断面形状が好適に可能であるが、とりわけ強度的な理由のために三角形が好適であることを認識すべきである。
【００３６】
本発明の範囲内において、あるいは本明細書と図面に基づいて添付の特許請求の範囲に定義されるような保護の範囲内において、本発明の多数の変形が存在することが明白であることを当業者は認識すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による器具継手を備える作業機械の斜視図である。
【図２】図１中の器具継手に結合されるように設計された器具を示す図である。
【図３】本発明による器具継手の前部から見た断面図である。
【図４ａ】固定要素有りと無しの場合の図３による器具継手を拡大して詳細を示す。
【図４ｂ】固定要素有りと無しの場合の図３による器具継手を拡大して詳細を示す。
【図５ａ】本発明による器具継手の固定要素の斜視図、側面図、および端面図をそれぞれ示す。
【図５ｂ】本発明による器具継手の固定要素の斜視図、側面図、および端面図をそれぞれ示す。
【図５ｃ】本発明による器具継手の固定要素の斜視図、側面図、および端面図をそれぞれ示す。
【図６ａ】本発明の実施形態の第２実施例による固定要素の斜視図を示す。
【図６ｂ】本発明の実施形態の第２実施例による固定要素の斜視図を示す。
【図６ｃ】実施形態の第２実施例による固定要素の側面図と正面図をそれぞれ示す。
【図６ｄ】実施形態の第２実施例による固定要素の側面図と正面図をそれぞれ示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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