专利名称：机械及其机具的定位方法
技术领域：
本发明总体涉及机械和与机械一起使用的机具的定位和配合方法，更 具体地涉及这样的装置和方法，其中机具的配接件组件可沿机械的侧向移 动，以在不能进行常规的收回和/或布置时实现对机具的收回和布置。
背景技术：
在土方工程、建筑业、采矿业、农业及类似行业中使用的许多现代机 械都利用专门的机具执行不同的任务。 一些机械长期以来都被设计成与多 种机具配合和使用，根据机械所要实施的具体作业选择机具。尽管人们早 已认识到对机具-机械兼容性的灵活性需求，但是，通常由于机械的总体设 计按照常规着眼于较窄的应用领域，使得一些机械并不像其它机械那样可 以与不同类别的机具一起使用。以平地机等为代表的一组机械在实施某些 任务如平路和除雪时非常有效，但在非常规应用中的使用受到限制。从而 使得该平地机的持有者和操作者想用而不能用。在某种程度上，平地机仅 在某些应用中有效的这种局限性与机械的总体设计和常规用于制造该机械 的方法有关。
平地机通常包括悬吊在机械机架下方的刮土伊，该刮土妒安装在前后 轮之间的机械中部。由于这种设计，平地机不能像装载机等某些其它通常 具有安装在前端的机具的^L械一样容易地更换机具。若要在平地机上安装 机具，在某些情况下可围绕机具驱动机械，从而使机具联接机构能足够靠 近用于安装的机具定位。然而，这种方法对于较长的机具并不非常有效或 根本无效机械的长的机架使得机械通常不能容易地转向成足够紧凑以使 联接机构定位成足够靠近机具以便于安装。平地机通常还具有出厂配装的
刮妒，这些刮妒的拆卸和更换往往更加费力。尽管在机具安装时存在这些 困难，仍然强烈地希望扩大平地机的使用范围。
在拓宽平地机的使用范围方面，工程人员曾尝试利用与平地机刮伊直
接配合的辅助联接件。授予Waldron的美国专利No. 5,695,013涉及这种装 置，并提供了联接到平地机的推土妒上的摊土装置(dirt distribution device)。在Waldron的设计中，辅助装置安装在可调的支承臂上，该支 承臂将辅助装置安装在推土铲的外置的端部。尽管Waldron的方法在某些 类型的操作中可改善平地机的性能，但是，这种系统并不能使平地机适用 于真正的新的应用，并且需要辅助装置配合现有刮土伊并与之协同工作。 本发明的目的在于解决一个或多个上述问题或不足。
发明内容
本发明一方面提供了一种带机架的机械，所述机架具有前接地部件组 和至少一个后接地部件组，并限定一纵向轴线。在机架的下方悬吊有配接 件组件(联接件组件)，该配接件组件布置在所述前接地部件组和所述至 少一个后接地部件组之间。该配接件组件构造成才黄向于所述轴线运动，并 具有用于与机具的配合部接合的机具安装部件。该机械还包括安装在配接 件组件上的机具夹持器(夹取器)，该夹持器用于夹持机具并通过配接件 组件的移动将机具移至相对于机架的安装位置，在该安装位置处，配接件 组件的安装部件可与机具的配合部接合。
本发明另一方面提供了一种用于机械的机具定位方法。该方法包括利 用安装在机械的配接件组件上的机具夹持器夹持机具，所述配接件组件悬 吊在机械的机架下方，并置于机械的前接地部件组和后接地部件组之间。 该方法还包括，在用机具夹持器夹持机具后，利用配接件组件横向于机架 的纵向轴线并关于机架朝向布置位置(disposal location )和安装位置之一 移动该机具。另外，本方法还包括使机具与机具夹持器脱开接合，并致动 配接件组件的安装部件以接合或脱开机具的配合部。
本发明又一方面提供了一种用于机械的机具装配件。该机具装配件包
括一配接件组件，该配接件组件具有前侧、与前侧相对的后侧和宽度尺寸 (范围)。该配接件组件用于相对于机械的机架沿对准宽度尺寸的方向移 动，该机具装配件还包括一安装部件，该安装部件构造用于与机具的配合 部接合，以将机具安装在配接件组件的前侧。该配接件组件安装有机具夹 持器，该机具夹持器构造用于夹持机具并利用配接件组件将该机具移至配 接件组件的安装部件可与机具的配合部接合的安装位置。
图l是根据一个实施例的机械的概略侧视图2是根据一个实施例的机械的示意性俯视图3是根据一个实施例的配接件组件和机具的示意图4是图3的配接件组件和机具的局部示意图5是图3和4的配接件组件和机具以不同的构型示出的局部视图6示出根据一个实施例的安装在配接件组件上的机具的示意图。
具体实施例方式
参考图1,该图示出具有机架12的机械10,该机架12包括前机架单 元14和后机架单元16。所示的机械10为其中前机架单元14和后机架单 元16彼此铰接的平地机，但本发明并不局限于此，也可设想无铰接的机械。 所示的机械10还具有前接地部件组20和至少一个后接地部件组22，例如 两个后接地部件组。在其它实施例中，可使用更多或更少的接地部件组， 如车轮或履带。如下文所述，机械10通过机具装配件(机具组装件)25 利用配接件组件32侧移来收回(retrieve)和布置(dispose)机具。
参考图2,配接件组件32可包括配接件体部34,并可悬吊在机架12 下方、设在前接地部件组20和后接地部件组22之间。配接件组件32可构 造用于关于机械10的纵轴线A在机具装配件25的保持组件30内侧移， 该保持组件30则与包括牵引杆26和圆形件28的牵引杆及圆形件组件24 配合或者作为该组件24的一部分。配接件组件32还可包括构造用于夹持机具38的机具夹持器36，以通过使配接件组件32侧移而实现机具的收回 和布置。特别地，配接件组件32可沿横向于轴线A的方向移动，以利用 夹持器36例如在布置位置夹持沿机械10侧向定位的机具，以及通过配接 件组件32的侧移运动将该机具移至机具可被安装到配接件组件32上的安 装位置。配接件組件32还可相对于机架12垂直运动，从而使机具38被抬 升，以避免该机具在被夹持器36夹持和通过配接件组件32移动时被沿地 面拖拽。
参考图3 ，配接件组件32的配接件体部34可包括上缘56、下缘58、 前侧52和后侧54,上缘56和下缘58均平行于配接件体部34的宽度尺寸 延伸。配接件体部34还可设有轨道60,以有助于相对于机架12横向于轴 线A并在保持组件30内的侧移运动。配接件组件32还可用于例如经由活 动安装件64在前侧52上安装机具例如机具38，所述安装件64构造成与 机具38的配合部42相接合。在一个实施例中，活动安装件64可包括活动 销63，该活动销可从上缘56伸出并可缩入体部34中，以交替地接合或脱 开配合部42，该配合部42可包括销63可延伸到其中的两个配合件。可设 有用于致动销63的致动器62,例如液力致动器。在一个实施例中，机械 lO可包括申请人的美国专利申请No. 11/443,006中所教导的类型的机具联 接件。
图3还示出机具夹持器36,它包括至少一个从上缘56向上延伸的钩 件36。在图3所示的实施例中，夹持器36接合有托架40a,该托架40a 与配合部42分开，并构造成接纳夹持器36，以使机具38在相对于轴线A 和/或机架12沿机械10的侧向布排时能被夹持。还可设有位于机具38上 并与配合部42分开的第二托架40b,如下文所述，该第二托架40b也构造 成与夹持器36接合。机具38还可包括一个或多个伸出的支承部39，大体 如图3所示，该伸出的支承部39构造成沿基本垂直的方向支承机具38， 使得对机具38的夹持更容易，并使机具38可相对于轴线A和/或机架12 移至安装部件64可与配合部42接合的安装位置。从图3中还将注意到， 托架40a和40b布置在机具38的中线C的两侧，并定位在配合部42的部
件之间，其原因从下文中可以显见。
参考图4，该图示出配接件组件32和机具38的某些特征的细部，夹 持件36可容纳在托架40a的槽48中，该槽48由托架40a的第一弯曲部分 44和第二弯曲部分46限定并在这两部分之间延伸。在一个实施例中，可 从下方将夹持器36插入槽48中，然后通过配接件组件32的侧移运动进行 调节，从而使夹持器36的钩状部分37在第一反作用点P,处与托架40a的 弯曲部分44接合。同时，托架40a的另一弯曲部分46可在第二反作用点 P2处与夹持器36的凸缘部分41接合。如上所述，托架40a可设置在机具 38的中线C的一侧。在一个实施例中，当使用夹持器36收回或布置机具 38时，可利用配接件组件32将机具38抬离地面。由于夹持器36最初通 常经由单个托架40a与机具38接合，因此，双反作用点将限制机具38发 生倾斜。换句话说，为可靠地拾取机具38以将其不倾斜地抬起，需要使夹 持器36和托架40a在两个部位相互作用，以使倾斜力反作用于配接件组件 32。
为此，在下文所述的典型的拾取和收回程序中，当使用配接件组件32 抬升机具38时，夹持器36和托架40a同时在所示两个反作用点Pt和P2 处的相互作用将防止机具38倾斜。通常首先夹取机具38,然后使机具38 沿横向于轴线A的方向移动第一距离。当在图3和4所示的机具38上的 部位一即经由托架40a—夹取机具38之后从用于安装的机架12的侧向部 位收回机具38时，通常通过配接件组件32的侧移使机具38朝轴线A移 动。在开始收回程序之前，可使不再适用于工作类型或已经磨损等的第二 机具与配接件组件32断开联接。
参考图5，在将机具38移动第一距离后，可利用夹持器36通过在不 同的部位、以不同的方式夹持机具38而^f吏机具38移动第二距离。特别地， 在夹持器36与托架40a接合后，可使机具38降低至地面，使夹持器36 从槽48中脱开并4吏伸展且抬升配接件组件32,以使夹持器36例如在凸缘 部分41处与第二托架40b接合，例如通过使一个销62与部分配合部42 接合而使安装部件64与部分配合部42接合。如图5所示，应注意到，夹 持器36在机具38的中线C的一侧与托架40b接合，而配合部42的最右 侧部分在中线C的相对侧与安装部件64接合。与图4所示的构型相比， 在图5所示的构型中，由于机具38在位于其重心两侧的两个部位祐j合取， 从而减小了机具38发生倾斜的可能性或者不会发生倾斜。
参考图6，在已经通过配接件组件32的侧移运动使机具38移动至配 接件组件32可^f皮调整以使安装部件64与配合部42的组成部分完全对齐的 位置后，可致动致动器62以使销63进入托架42。图6示出机具38和配 接件组件32的装配构型，其中机具38可与机械10 —起使用。图6还示出 构造用于使配接件组件32沿横向于轴线A的侧移方向移动的液力致动器 72，以及用于支承配接件组件32以使之经由轨道60侧移的保持件30。
工业适用性
参考附图，特别是图2，当需要收回机具如机具38以安装在配接件组 件32上并使用时，可将机械10驱动到利用夹持器36可到达该机具38的 位置。本领域的技术人员将能理解，配接件组件32通常具有很强的可操作 性，并可沿与轴线A垂直的方向上下移动、通过侧移运动而横向于轴线A 移动、倾斜、摇摆和转动。因此，在定位机械10以收回机具38时通常具 有一定程度的灵活性。另外，尽管机具38可包括多类刮土铲中的一种，但 应该理解，也可使用其它多种类型的机具，如割草机、有角推扫器(angled broom)、冷刨路器等。与先前的具有出厂配装的刮妒的设计和其中刮土 伊自身安装有辅助机具的设计相比，本发明提供的用于收回和布置的机具 定位中的灵活性将使大量的器具类型可容易地被使用。
在机械10按需要定位后，操作者可使配接件组件32沿横向并远离轴 线A的方向侧移运动，然后实施必要的操作以使夹持器36接合到槽48中。 在夹持器36已位于槽48中后，操作者可使配接件组件32沿相反方向朝向 轴线A侧移退回，以使钩状部分37与托架40a的弯曲部分44接合并使凸 缘部分41与托架40a的弯曲部分46接合。夹持器36的上述接合将提供前 文所述的两个反作用点，并将能在不倾斜的情况下抬升机具38。但是，应
该理解，使将机具38抬升并不是必须的，在一些实施例中或对于某些机具 类型，只需将机具38拖过地面即可。
在夹持器36接合在槽48中的情况下，操作者可以例如经由与牵引杆 26配合的提升缸80执行配接件组件32的抬升，并使配接件组件32与通 过夹持器36接合的机具38开始朝轴线A侧移。在机具38已经朝轴线A 移动预定距离后，可将该机具38降低，并使夹持器36与托架40b接合一 如上所述，执行补充的抬升、侧移和降低程序，直到机具38定位在其中配 合部42可接近安装部件64的位置。随后，可致动安装部件64以接合配合 部42。在才几具38包括液力致动才几具例如包4舌液压马达或液压缸时，可进 行适当的液压连接以准备机具38以供使用。当需要卸下机具38例如用其 它不同的机具替换时，可反向实施上述步骤，以使机具38逐步返回到存j^ /布置位置。
机具38的长度以及配接件组件32由其可到达的极限侧移位置限定的 运动范围，将影响收回机具38时为使机具38从布置位置移至安装位置所 需的侧移运动的数量，或者布置机具38时为使该机具从安装位置移至收回 位置所需的侧移运动的数量。为此，根据用于与机械10—起使用的机具， 夹持器36可包括多个钩状部件，或者一个或更多置于配接件组件32上不 同于所示位置的位置处的钩状部件。机具38也可具有不同的构造，并可包 括专门针对特殊，没计的配接件组件的特征。另外，夹持器36可包括用于夹 持机具的不同于钩状部件的其它类型的接合特征件。在某些实施例中，夹 持器36可包括构造用于夹持或协助夹持机具的液力致动特征件。
本发明提供了对已知设计及机具的定位和配合方法的显著改进。不同 于驱动机具、拖拽机具、过度后退和转向或某些其它方法，本发明将提供 一种收回和布置沖几具的简洁的方法；若不采用本发明的方法，所述才几具将 很难或不可能被安装到平地机上。文中所述的特征和方法将显著改善平地 机的利用和灵活性，并且由于能够使最适于特定任务的机具容易地得以应 用，这些特征和方法甚至还能改善平地机的性能。
本文的说明仅是为了说明性的目的，不应以任何方式被认为是对本发
明的广度有所限制。因此，本领域的技术人员将能理解，可在不偏离本发 明的全部和直接的范围的情况下，对本文所公开的实施例进行多种变型。 仔细研究附图和所附权利要求将可以显见其它方面、特征和优点。
权利要求
1.一种机械，包括机架，该机架具有前接地部件组、至少一个后接地部件组和一纵向轴线；悬吊在所述机架下方的配接件组件，该配接件组件设置于所述前接地部件组和所述至少一个后接地部件组之间，所述配接件组件构造用于横向于所述轴线移动，并具有用于与机具的配合部接合的机具安装部件；以及安装在所述配接件组件上的机具夹持器，该机具夹持器用于夹持机具，以利用所述配接件组件将该机具移至相对于所述机架的安装位置，在该安装位置处，所述机具安装部件可与机具的配合部接合。
2. 根据权利要求1所述的机械，其特征在于 所述配接件组件可垂直移动，并构造成经由所述机具夹持器抬升该机具，以使该机具在安装位置和与所述安装位置关于所述纵向轴线间隔开的 布置位置之间移动；所述配接件组件包括前侧、后侧、上缘和下缘，所述机具夹持器包括 至少一个定位在所述配接件组件的上缘处的钩状部件；以及所述机具安装部件是液力致动的，所述配接件组件包括至少一个用于 致动所述安装部件的液力致动器。
3. 根据权利要求2所述的机械，其特征在于，该机械还包括用于利 用所述机具夹持器夹持的机具，所述机具包括至少一个托架，所述托架构 造成与所述至少一个钩状部件接合，并限定与所述至少一个钩状部件相作 用的第一反作用点和第二反作用点。
4. 根据权利要求3所述的机械，其特征在于 所述机具具有重心，所述至少一个托架包括第一托架和第二托架，该第一托架限定与所述至少一个钩状部件作用的第一和第二反作用点，该第 二托架置于该重心的与所述第一托架相对的一侧，并且也构造用于与所述 至少一个钩状部件接合；以及 所述安装部件包括第 一销和第二销，所述机具的配合部包括与所述第 一销对应的第 一配合部和与所述第二销对应的第二配合部，所述第 一和第 二托架设置在所述第一和第二配合部之间。
5. 用于机械的机具定位方法，包括如下步骤利用安装在机械的配接件组件上的机具夹持器夹持机具，该配接件组 件悬吊在机械的机架下方，并设置在机械的前接地部件组和后接地部件组 之间；在利用机具夹持器夹持机具后，利用配接件组件使机具横向于机架的 纵向轴线并关于机架朝向布置位置和安装位置之一移动； 使机具与机具夹持器脱开接合；以及致动配接件组件的安装部件，以与机具的配合部接合或脱开接合。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机械包括平地机， 该平地机具有前机架单元和与该前机架单元铰接的后机架单元；所述机具 是第 一机具；该方法还包括在利用机具夹持器夹持第 一机具之前使配接件 组件与第二机具断开配合的步骤。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤 至少部分通过夹持步骤和移动步骤收回机具，包括在机具重心的第一侧夹持该机具，和利用配接件组件使机具从布置位置向安装位置移动第一 距离，然后在重心的两侧夹持该机具，并利用配接件组件使机具向安装位 置移动第二距离；在收回步骤中，至少部分通过第一和第二反作用点使机具的倾斜力反 作用于配接件组件，所述第一和第二反作用点由机具上的用以与机具夹持 器的钩状部件接合的托架限定。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤 再次致动安装部件，以使安装部件与配合部脱开接合；以及 布置机具，包括再次利用机具夹持器夹持机具，以及通过配接件组件使机具向布置位置移动。
9. 一种用于机械的机具装配件，包括配接件组件，该配接件组件具有前侧、与所述前侧相对的后侧和宽度 尺寸，所述配接件组件用于关于机械的机架沿与所述宽度尺寸对齐的方向移动；安装部件，该安装部件用于与机具的配合部接合，以将机具安装在所述配接件组件的前侧；以及安装在所述配接件组件上的机具夹持器，该机具夹持器用于夹持机具，配合部接合的安装位置。
10.根据权利要求9所述的机具，其特征在于所述配接件组件包括体部，其中，所述安装部件包括至少一个致动器， 该致动器与至少部分置于所述配接件组件的体部内的活动件配合；所述配接件组件的体部包括上缘和下缘，所述安装部件构造成从所述 体部的上缘延伸；所述机具夹持器包括至少一个置于所述配接件组件的上缘的钩状部 件，该钩状部件的位置不同于所述安装部件的位置；以及所述机具的至少一个托架包括用于与所述钩状部件接合的槽，所述托 架限定第一反作用点和第二反作用点，以用于在机具与机具夹持器接合时 使所述机具的倾斜力反作用于所述机具夹持器。
全文摘要
一种机械，该机械包括机架和悬吊在该机架下方的配接件组件，该配接件组件构造用于侧移并具有用于与机具上的配合部接合的机具安装部件。该配接件组件上安装有构造用于夹持机具并通过配接件组件的侧移运动使该机具从机架的侧向位置移至安装位置的机具夹持器，在所述安装位置处，配接件组件的安装部件可与机具的配合部接合。本发明还涉及一种用于机械的机具定位方法，该方法包括利用安装在配接件组件上的机具夹持器夹持机具，并利用配接件组件移动该机具。该方法还包括使机具与机具夹持器断开接合，并致动配接件组件的安装部件以与机具的配合部接合或断开接合。所述方法和机械可改良以将不适于通过常规手段拾取的长的物体安装到平地机上。
文档编号E02F3/76GK101168965SQ200710167569
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月26日 优先权日2006年10月27日
发明者B·豪森, G·A·施平德尔, K·L·马丁 申请人:卡特彼勒公司