用于液压附件连接装置的锁紧装置 【技术领域】
公开的实施例涉及互换工具附件，如，水斗、抓斗、液压锤、捣锤、螺丝钻，以及象利用电力操作臂的这类工具，如，电铲和反向铲。更具体地，实施例涉及能够迅速将附件配属在电力操作臂上的附件。
背景技术
图1A所示为现有技术中安放在支架22上的附件在起重臂枢轴节20处枢轴连接地配属到电铲臂18(部分显示)的端部。电铲臂18与由方块10表示的电铲或反向铲相连。快速附件支架22通过汽缸连杆26与液压缸14枢轴连接。液压缸14与电铲或反向铲的一个部分相连并与由方块12表示的定位于电铲或反向铲上的液压控制器12相连。横连杆32与汽缸杆16的两端均相连，汽缸杆16的两端从液压缸14和电铲臂18伸出。横连杆32在横连杆枢轴节36处与电铲臂18相连。销34从横连杆32和电铲臂18中伸出以提供枢轴连接。相似地，在汽缸连杆枢轴节28的销30将汽缸杆16与横连杆32和汽缸连杆26枢轴连接。汽缸连杆26在枢轴25处利用从汽缸连杆26和快速附件支架22中伸出的销27与快速附件支架22枢轴连接。
附件40的片段部分在销38处与快速附件支架22部分衔接。附件40包括接合区44，当快速附件支架沿着箭头48的方向绕销38旋转时，接合区44适于与快速附件支架22的支撑区46相接合。然后在支撑区46处，附件40被紧固到快速附件支架22上。
当附件40固定连接到附件支架22时，液压缸14延伸或缩回汽缸杆16的动作将导致附件40在起重臂枢轴节20的周围枢轴转动。用于电铲或反向铲的附件类型可以具有大约270度的枢轴旋转。
图1B更加详细的显示了现有技术中的快速附件支架22。快速附件支架22包括第一侧板50和第二侧板52。第一侧板50和第二侧板52每个均具有一对孔21和23，所述孔在适当的位置贯穿侧板以便当快速附件支架22相对电铲臂18放置时，图1B中的孔21与起重臂对中形成起重臂枢轴节20。相似地，图1B中的孔23与汽缸连杆26对中接合构成枢轴25。
侧板50、52由挡板或支架42连接并接合。挡板42和第一、第二侧板50、52共同固定销38。销38被放置延伸到挡板42的宽度之外，为附件提供结合面。第一侧板50和第二侧板52还经由支撑区46被连接，所述支撑区46为沿每个第一和第二侧板的一个端部延伸的多表面交叉部件。
如图1A所示，附件40接合销38并能够绕销38在任一方向旋转。当快速附件支架22在适当的位置旋转以便结合区44连接于支撑区46或被设置在支撑区46的附近，附件40的一部分设置在挡板或支架42的附近。因此，挡板42可用于辅助附件被固定在相对于快速附件支架22的位置上。
设置支撑区46在适当的位置用于在快速附件支架22旋转进适当位置时，结合并支撑附件40的结合区44。此外，结合区44具有一对钻孔(未示出)与延伸通过结合表面46的钻孔54相配合。因此，当附件40旋转到适当位置时，附件能够固定地连接快速附件支架22。代表性地，紧固零件配置，如，螺母和螺钉或一些类型的销，延伸通过对中的钻孔来固定地将附件装置连接到附件支架22上。
然而，需要使用诸如螺母和螺钉的紧固件将附件连接到附件支架是费时的。很多时候，在工作现场操作者想快速拆卸一个附件并接合第二附件去执行不同类型的工作。因此，所需要的附件支架要能够提供较快和较简单的连接附件到附件支架的方法。
【发明内容】
一个实施例直接涉及在具有液压系统的动力机和具有液压驱动接合部件的附件安装架之间的液压连接装置(hydraulic interface)。液压连接装置包括能够与液压系统相连的第一部分和与附件安装架固定相连的第二部分。第一部分与第二部分枢轴连接以便附件安装架能够相对于液压连接装置的第一部分枢轴转动。第二部分包括出口，其能够提供从第一部分出口到附件安装架所需的油。液压连接装置可包括第三部分，其也与第二部分枢轴连接并固定连接到第一部分，第三部分可包括连接于液压系统的入口和出口。第二部分可进一步包括出口，其能够从第三部分的出口向附件安装架提供油。附件安装架相对于动力机枢轴转动并且液压驱动接合部件被启动以紧固或释放相对于附件安装架的附件。
一个实施例直接涉及被设置用于连接附件到动力机的附件连接装置(attachment interface)系统。动力机具有液压系统并具有至少一个带有附件安装架的机械臂，所述附件安装架与至少一个机械臂枢轴相连。附件安装架包括具有接合部件的外壳，所述接合部件设置在其中并能够从第一位置移动到第二位置以结合和固定附件到安装架。所述系统进一步包括液压连接装置部件，其固定连接到安装架上并能够提供液体油到外壳以将接合部件从第一部分移动到第二部分。液压连接装置部件的至少一部分能够相对于安装架枢轴转动。
一个实施例直接涉及一种在动力机和附件之间提供附件连接装置的方法。该方法包括将安装架枢轴连接到具有至少一个附件接合部件的动力机上，附件接合部件能够借助液压在第一位置和第二位置之间移动。液压连接装置提供于动力机和安装架之间。液压连接装置固定连接到安装架上而且包括内部通路，所述内部通路用于接收来自液压动力源的液压油并为安装架提供油用于操作附件接合部件。液压连接装置包括第一部分，其相对于第二部分枢轴转动，所述第二部分与安装架固定相连。液压连接装置与液压动力源相连并且响应操作者的输入将油供给到安装架，用于第一和第二位置间移动接合部件。
【附图说明】
这里所提到的概念将参照附图作进一步的解释说明，其中在全部的几幅视图中相同的结构或系统部件将由相同的附图标记表示。
图1A为根据现有技术的典型的具有附件安装架的电铲臂末端的示意性侧面正视图。
图1B为图1A所示的附件安装架的透视图。
图2为根据一个实施例的液压快速附件安装架的透视图，其中液压快速附件安装架具有液压操作附件接合部件，并且与能连接传动器的连杆和枢轴转动的液压连接装置均相连。
图3为图2的液压快速附件安装架的分解图，说明设置在外壳内的组成部份，包括液压操作附件锁紧件。
图4A为在图2中沿线4-4剖开的根据本发明一实施例的外壳的横截面视图，所示为在缩回位置的接合部件。
图4B为在图2中沿线4-4剖开的外壳的横截面视图，所示为在延伸位置的接合部件。
图4C为图4A的横截面部分的详细视图，所示为能够使液压油流入和流出外壳的孔。
图5为图2的枢轴转动的液压部件的透视图，所示为根据一实施例连接到部件上的液压配件。
图6为图5的枢轴转动液压部件的分解图。
图7为说明用于提供液压油以控制接合部件的系统的原理图。
当以上识别图阐明一个或多个实施例时，其余的实施例也被考虑，在这里是已知的。在所有的情况中，这里的概念通过表示法描述实施例而并非限制。需理解本领域技术人员可设计的许多其他的改进和具体设备均在这些实施例的原理的主旨和范围内。
【具体实施方式】
图2所示为具有液压操作可延伸接合部件或销122的快速附件部件100，所述部件为适于与机械臂末端相连的类型，如，根据实施例的电铲臂18。快速附件部件100包括快速附件安装架102和汽缸连杆部件130，其在枢轴节133处枢轴连接于快速附件安装架。另外，液压连接装置150在枢轴133与快速附加部件相连。液压连接装置150与液压动力源(未示出)相连，其将在以下进行详细的描述。此外，液压连接装置150与快速附件安装架102固定相连以提供液压控制接合销122。
快速附件安装架102包括第一侧面108和第二侧面110，它们在横向构件112的两侧结合在一起。第一和第二侧面108、110形状基本近似并且通常从快速附件安装架的近端104线性延伸到远端106。在快速附件安装架的远端106上，第一和第二侧面108、110向下并朝向快速附件安装架102的近端104弯曲。第一和第二侧面108、110的弯曲外形与横向构件112一起提供了能够支撑，诸如图1A以片段示出的附件40的附件部分的附件支架或挡板118，所述横向构件112追随(follows)第一和第二侧面108、110的外形。销120从在附件支架118的区域的第二侧面110伸出。第二销(未示出)在相似的位置近似地从快速附件安装架102的第一侧面108延伸。
与图1A和1B所指的销38相似，设置销120以接收或支撑附件的一部分。另外，快速附件部件100包括接合部件或销122(其中一个显示在第二侧面110上的缩回位置)，其在快速附件安装架102的近端104的附近，从快速附件安装架102的第一和第二侧面108、110中的每个延伸出来。快速附件安装架102包括位于第一和第二侧面108、110之间的外壳124，其在以下将进行更为详细的描述。
汽缸连杆部件130如所示在枢轴节133处与快速附件安装架102相连。汽缸连杆部件130具有第一连杆136和第二连杆138，每个连杆与横向构件140相连，所述横向构件140在第一和第二连杆的部分之间延伸。第一和第二连杆136、138每个均具有形成在汽缸连杆部件130的近端132和远端134内的孔142。孔142被放置在适当位置以接收在孔内延伸的销(未示出)，用于将汽缸连杆在近端132连接至快速附件安装架102和在汽缸连杆的远端134连接至气缸或其它连接件或支架(未示出)。套环144插入每个孔142中为在那里插入孔内的销提供接合表面。
再回到枢轴节133，销(未示出)从快速附件安装架102的第一和第二侧面108、110延伸出来，并且汽缸连杆部件130的第一和第二连杆136、138将汽缸连杆部件与快速附件安装架102枢轴连接。此外，液压连接装置150位于汽缸连杆部件130的第一和第二连杆136、138之间。液压连接装置150适于接收穿过其中心部分的销(未示出)以固定汽缸连杆部件的第一和第二连杆136、138之间液压连接装置。液压连接装置150包括中心部分152，其在一个实施例中被第一端部154和第二端部156围绕。液压连接装置的中心部分152与快速附件安装架102固定连接。如图2所示，液压连接装置150的中心部分152包括被放置沿快速附件安装架102的横向构件112的部分延伸的挡板158。挡板158用两个紧固件160(仅示出一个)连接到横向构件112上，尽管可使用任何适用的紧固结构，如，焊接、卡箍、夹具。
如上所述，汽缸连杆部件130与快速附件安装架102枢轴连接，当与汽缸连杆部件相连的汽缸杆(未示出)延伸或缩回时，允许快速附件安装架相对于汽缸连杆部件枢轴转动。由于液压连接装置150的中心部分152与横向构件112固定连接，所以中心部分将与快速附件安装架102枢轴相连。如将在下文中讨论的，第一端部154和第二端部156与液压连接装置150不是固定连接。因此，当快速附件安装架102相对于汽缸连杆部件130枢轴转动时，第一端部154和第二端部156相对于液压连接装置150的中心部分152枢轴转动。
图3所示为部件100的快速附件安装架102的分解图，及在外壳124内的组成部分的分解图。外壳124包括空腔128，其贯穿第一侧面108到第二侧面110。外壳124容纳一对结合销122，其能够从快速附件安装架102的第一和第二侧面108、110上的空腔128延伸而出。在一实施例中，销122响应操作者的输入被液压操作伸出和缩回。注入或流出外壳124的液压油将促使销的伸出或缩回，其细节将在以下进行描述。当结合销122缩回时，其置于空腔128中。
结合销122包括基部162和连接在基部并从基部伸出的杆164。内孔166穿过基部162并深入杆164中形成。横孔168在结合销122的杆164中形成，其位置靠近相对基部162的端部。弹簧146置于空腔128中，其被加工为适合的尺寸且被设置为可延伸进入每个结合销122的内孔166中。弹簧146将在下文详细地描述。套环148适于紧密地套在销122的杆164上并位于空腔128内。在销122伸出时，止动销170，其在一实施例中为lynch销，适于装入每个结合销122的横孔168内。
图4A和4B所示为快速附件安装架102的外壳124沿图2中所示的线4剖开的横截面图。另外，显示了附件114的一部分邻近于快速附件安装架102。图4A所示为在缩回位置上的接合销122。图4B所示为在伸出位置的接合销122。当销位于缩回位置时，每个结合销122的基部162贴合空腔128的直径减小的部分176。销122的基部162包括槽172，其沿销的基部圆周延伸。密封部(未示出)如O形环可设置在槽172内用于防止液压油在空腔128内从槽172的一侧移动到其他侧。弹簧146(在图4A、4B中未示出)置于内孔166中。当期望延伸接合销122时，液压油通过基部孔178注入空腔128中，其在图4C中显示的更为详细。当加压的液压油进入到空腔128的直径减小部分176时，液压油推动内孔166和基部162致使杆164从空腔128中伸出。
当接合销122如图4A所示处于缩回状态，加压液压油(未示出)处在接合销122的杆侧面164。液压油通过一对杆孔(未示出)注入空腔128中用于压制放置在接合销122的空腔166中的弹簧146，在空腔每侧均设置一个杆孔。套环148利用环或夹子174固定在空腔128的内部，所述环或夹子在套环的外部沿圆周定位。每个套环148在它的外径147上具有一个或多个诸如O形环的密封部149，用于防止液压油从空腔128中泄漏。更进一步，每个套环148在它的内径143和结合销122的杆164之间具有诸如O形环的密封部145，从而密封空腔的端部，同时在需要时接合销122从外壳124中伸出。
当通过孔178在直径减小部分176中注入油时，迫使销122分离从外壳124的空腔128中伸出。当销伸出时，在接合销122的杆侧面164中的液压油通过空腔124的每个侧面上的杆孔(未示出)流出空腔124。在销的基部162之间的空腔124中的液压油控制伸出的销。另外，即使在空腔128中的销的基部162之间产生液压损失，弹簧146也可对每个接合销122施加一个力以保持销处于伸出的位置。
如图4B所示，接合销122从外壳124的空腔128伸出并穿过位于外壳124外部的附件114部分的每个侧面上的孔。在接合销122完全伸出后，止动销170插入到每个销122上的横孔168中，为保持附件114在接合销122之上提供额外的保持力。
如上所述，液压油用于伸出销122。为缩回销122，止动销170必须移动。一旦止动销170移动，液压油从杆孔(未示出)流出并流入到在接合销122的杆164侧面上的空腔128中以迫使接合销向着直径减小部分176返回。在这时，在销122之间的空腔内的液压油被迫从基部孔178中流出。关于油怎样注入和流出外壳124的空腔128的详细描述将在下文进行讨论。
图5为液压连接装置150的透视图，所述液压连接装置150适于位于在枢轴节133上的汽缸连杆部件130的第一连杆136和第二连杆138之间。如图5所示，第一端部154包括用于接收第一液压固定配件182的喷口砌块180，液压固定配件182与来自电铲或反向铲的第一液压管路(未示出)相连，其使液压油从电铲或反向铲的液压动力源提供给喷口砌块180。相似地，第二端部156包括用于接收第二液压固定配件186的喷口砌块180。固定配件186与第二液压管路(未示出)相连，所述第二液压管路与动力机的液压动力源相连。第一端部154具有从第一液压固定配件182延伸的空腔(未示出)，其使得液压油通过第一端部。相似地，第二端部156具有从第二液压固定配件186延伸的空腔(未示出)，其使得液压油通过第二端部。
参照图6，所示为液压连接装置150的分解图。液压连接装置150的中心部分152包括孔208。在孔208中，包括有第一孔或通路198和第二孔或通路200。第一和第二孔198、200每个均通过在中心部分152的底面上的分隔出口(未示出)延伸。当第一和第二孔198、200与第一和第二端部154、156对中时，液压油通过第一和第二孔198、200。
第一端部154包括圆柱形轴肩188，所述轴肩加工成可装在中心部分152的孔208中的尺寸。轴肩188包括外密封190和内密封192。孔194通过第一端部154。当第一端部154位于中心部分152中时，孔198在外密封190和内密封192之间。如上所述，第一端部154具有从第一液压固定配件182延伸的空腔，其使得液压油通过与固定配件182相连的液压管路。内空腔在第一端部154的主体内延伸到在外密封190和内密封192之间的孔(未示出)。因此，当第一端部154放置在中心部分152中时，进入到第一液压固定配件182的液压油经在第一端部中的空腔，流出孔，并流入到沿外密封190和内密封192之间的轴肩188圆周延伸的容积空间中。对后，油能通过第一孔198并流出液压连接装置150。由于油从第一端部154流入到沿轴肩188整个圆周延伸的容积空间中，第一端部154可相对于中心部分152以任意角度枢轴旋转而不中断通过液压连接装置150的油流动。
同样地，第二端部156具有一对内、外密封(未示出)和在内外密封之间的孔(未示出)并与第二端部的内空腔相连。第二端部156也同样地包括穿过第二端部的孔195。当第二端部156处于液压连接装置150的中心部分152中的位置时，孔200位于第二端部156的内外密封之间或之中。因此，流入到第二液压固定配件186的油能够从内空腔流出并通过孔200流出液压连接装置。当液压油如上所述流入到第一和第二液压固定配件182和186中的一个并流出孔198和200时，应理解液压油也能在相反方向流动。
第二端部156包括多个从第二端部的外表面通过轴肩的孔206。孔206加工成可接收紧固件202的尺寸。第一端部154具有处于同样位置的孔196以便在第一和第二端部154、156位于中心部分152中时，紧固件202延伸通过第二端部并进入到第一端部中。紧固连接件204被加工成可装配在第一端部154的孔196中的尺寸，紧固件202与紧固连接件204衔接以将第一端部固定到第二端部。在如图6所示的实施例中，紧固连接件204为开槽螺母。其他可使用的适合的紧固连接件包括，但并局限于，插入孔196的螺纹、在孔196中的螺母或其他任何装置。当第一和第二端部在中心部分152中时，密封184位于端部和中心部分任意一侧的中心部分上。同样地，密封184处于第一和第二端部154和156的外表面上。另外，孔194和195对中在一起以接收销(未示出)，所述销用于将液压连接装置150连接到汽缸连杆部件130和快速附件安装架102上。孔194和195具有大于销(未示出)的直径，因此液压连接装置150具有相对于销移动的一些自由度。更进一步，喷口砌块180与汽缸连杆部件130并非刚性连接。因此，由汽缸连杆部件130传送的载荷被传递给销并且液压连接装置150为无载荷轴承装置。
再参看图3，在横向构件112上的配合面210适于接收液压连接装置150的中心部分152。配合面210包括与液压连接装置150的中心部分152的第一孔198对中的第一孔，和与中心部分的第二孔200对中的第二孔(在图3中两个孔均未示出)。在配合面210上的第一孔与基部孔178相连。因此，注入第一液压固定配件182的油能够流过孔178和接合销122之间。第二孔同样与第二液压固定配件186相连以便油从第二液压固定配件流入到空腔128的每个侧面上的杆孔，每个空腔处于接合销122的杆侧164的位置上。
当装配液压连接装置150时，如上所述，中心部分152与快速附件安装架102的横向构件112固定相连。因此，当中心部分152相对于汽缸连杆部件130旋转时，中心部分152与快速附件安装架102一起旋转。然而，第一端部154和第二端部156与横向构件112不相连，并且不与快速附件安装架102一起旋转。换句话说，第一端部154和第二端部156保持与汽缸连杆部件130对中，但不与快速附件安装架102对中。在一实施例中，快速附件安装架102相对于汽缸连杆部件130可达到270度的旋转位移。如上所述，因为在第一和第二端部154和156与中心部分152之间实现了连接装置连接，因此快速附件安装架102可不需要液压软管而进行达到270度的旋转。
图7为简单的原理图220，用于说明与快速附件安装架102的伸出和缩回接合销122相连接的液压油的流动。原理图220说明与阀222液压相连的外壳124，其在一实施例中，位于电铲或反向铲上。阀222具有一对在第一侧面230上的连接装置(interface)232和234和一对在第二侧面236上的连接装置238和240。连接装置238提供阀222与第一液压固定配件182之间的连接并最终与基部孔178相连。连接装置240与第二液压固定配件186相连并最终与一对杆孔244相连。杆孔如图7中的杆孔244所示并如上所述，但其并未在其它的任何图中示出。在阀222的第一侧面230上的连接装置232与泵226的输出端相连。然后连接装置232具有提供的加压油。连接装置234与油槽224相连。因此，在234处的连接装置处于无液压或最小液压下。
在一实施例中，操作输入242为具有两个输出口272、274的开关。输入开关242为具有中和位置和未启动位置的三位开关，其中来自电池276的电流既未提供给输出端272也未提供给输出端274。此外，输入开关242具有第一促动位置和第二促动位置，所述第一促动位置提供电池电力给输出端272，所述第二促动位置提供电池电力给输出端274。
阀222包括三个位置，中和位置252、第一励磁位置254和第二励磁位置256。在一实施例中，阀222由一个或多个电子激励器270激励，其与操作输入242的输出端272和274相连。在一实施例中，电子激励器270为螺线管，其通过促成阀222移动到第一励磁位置254响应输出口272的信号并通过促成阀222移动到第二励磁位置256响应输出口274的信号。如果没有信号从输出端272或274输出，电子激励器促动或允许阀222移动到中和位置252。
要理解的是在操作输入242和阀222之间的连接装置可具有许多不同的而不脱离此处所公开的实施例范围的实现方式。例如，电子激励器270可包括一对螺线管并且一个或其他的激励可导致阀222移动到不同的位置。另外，可使用任何其他类型的激励器，包括，例如，与阀槽相连的线性激励器用于将绕线管移动到不同位置。如另一个例子，可使用单独的螺线管阀用于单独控制液压油从阀222的第一侧面230上的两个连接装置232和234流动到阀的第二侧面236上的两个连接装置238和240。更进一步，激励器270可通过如注入液压油来移动在阀222中的阀槽而非直接地作用于阀222上。此外，虽然上述操作输入242为可直接连接到电磁激励器上的开关，但是操作输入可以为多种不同的形式，包括与电子控制相连的开关，其依次提供信号给阀222。
当阀222处于中和位置252时，连接装置238和240被闭塞，这样就没有油可流入或流出基部孔178或杆孔244。因此，无论销122是缩回还是伸出，都会保持它们现在的位置。要理解阀222可具有液压组件如止回阀或液控单向阀。示意230为简单示意在阀222处于特殊位置时所发生的功能结果。阀222的许多不同的实现方式可以合并而不脱离此处所公开的实施例的范围。
当阀222处于第一励磁位置(the first energized position)254时，连接装置238与油槽224相连用于将液压油从基部孔178流入到油槽。更进一步，连接装置240与连接装置232相连，其提供加压液压油到杆孔244。因此，在第一激励位置254，油流入到杆孔244以迫使接合销122缩回。
当阀222处于第二激励位置(the second energized position)256时，连接装置238与连接装置232连接，其提供加压液压油给基部孔178。更进一步，连接装置240与油槽224相连以使油从杆孔244流入到油槽中。因此，在第二激励位置256，流入到基部孔178的油促使接合销122延伸。
所公开的实施例提供了许多有利的方面。通过提供以上所述的配置，提供了将附件装配到设备上的改进的方法。更进一步，即使正当附件在其整个移动范围内枢轴转动时，液压连接装置的附加件也允许油流过它，用于阻挡旋转的重复循环所需的液压供应管路已被消除。另外，止动销并入伸出的接合部件提供了已与快速附件安装架相连的任意附件的附加保持力。
尽管在这里描述了几个可替换的实施例，本领域技术人员应意识到可进行形式或细节的改变而不脱离实施例的主旨和范围。