JP4714146B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、地表面を加工するための建設機械であって、切削ドラムが設けられており、該切削ドラムの表面に、多数のツールホルダが配置されており、該ツールホルダのツール受容部内に、ツール、特に丸シャンクツールが交換可能に受容されている形式のものに関する。

道路切削機械（ミリングマシン）として形成されたそのような建設機械は、ＤＥ３９０３４８２Ａ１号明細書から公知である。道路切削機械により道路舗装は切削除去されることができる。機械使用の経過と共にツールは連続的に摩耗する。ツールが所定の摩耗状態に達すると、摩耗したツールは交換されねばならない。このために、作業者が切削ドラムの領域内に入って、そこでツールをツールホルダから突出す必要がある。ツールの突出しに際し、作業者は特別な突出し棒およびハンマを使用する。その際に怪我をする恐れがある。狭い切削ドラム領域内での作業は極めて困難であり、危険リスクを最小化するためには、多大な慎重さを必要とする。ツールをそのツールホルダから取除いた後、摩耗していない新品のツールがツールホルダ内に装着されねばならない。ツールの交換は極めて難儀な、時間のかかる作業である。

ＤＥ３２２３７６１Ｃ２号明細書およびＵＳ３３４２５３１号明細書から、手動式に操作可能な交換工具が公知である。この公知の交換工具は、ツールに設けられた環状の溝内に係入する付設部を有している。ツールはその後、対応配置されたツールホルダからこじり出されることができる。これにより、交換プロセスは確かに簡単化されるものの、切削ドラムにおける作業はなお危険かつ煩雑なままである。

本発明の課題は、冒頭で述べた形式の道路切削機械を改良して、ツールの交換を簡単化することである。

上記課題は、切削ドラムに工具交換装置が対応配置されており、かつ工具交換装置が、単数または複数のツールを、ツールホルダから取外すかつ／またはツールホルダに取付けるようになっていることにより解決されている。

本発明により、摩耗したツールを自動的に取外すかつ／または摩耗していないツールをツールホルダのツールホルダ受容部に取付ける交換工具が提案される。このようにして、ツールの交換のために必要な手動の作業は明らかに減じられることができる。交換プロセスが少なくとも部分的に自動化されていることにより、交換プロセスはより迅速に遂行されることもできる。その結果、短い機械停止時間が生じる。さらに、本発明による装置により、機械技師の健康上の危険および肉体的な負担も減じられる。

工具交換装置は有利には機械的な工具装置である。工具交換装置は切削ドラムの内側または外側に配置されている。工具交換装置の技術的な設計に際し、使用事例に応じて、種々異なるコンセプトが実現される。
ａ）工具チェンジャがツールに対してポジショニングされる。
ｂ）ツールが工具チェンジャに対してポジショニングされる。
ｃ）工具チェンジャおよびツールが互いにポジショニングされる。

ａ）もしくはｃ）に描写されたコンセプトでは特に、工具交換装置が、個々のツールホルダまたは複数のツールホルダから成るグループに調節ユニットにより対応配置されることができる少なくとも１つの工具チェンジャを有していることができる。すべてのツールもしくはツールホルダに共通して唯一の工具チェンジャが対応配置されていてもよい。この工具チェンジャはその場合複数のツールを同時に取外すまたは取付ける。本発明の択一的な構成では、各ツールホルダに、工具交換装置のその都度１つの工具チェンジャが対応配置されており、かつ工具チェンジャが固くツールホルダに結合されていることもできる。工具チェンジャは１つの共通の制御部を介して互いに接続されていることができる。この制御部を介して、機械操縦者は例えば適当に個々のツール、複数のツールから成るグループまたはすべてのツールを同時に交換することができる。

考え得る本発明の別のバリエーションは、工具交換装置が、単数または複数のツールの取外し方向とは逆向きに、少なくとも１つの動的な衝撃を切削ドラム、切削ドラムの一部、単数のツールホルダまたは複数のツールホルダから成るグループに加えるという特徴を有していることができる。したがって、工具交換装置により、ツールの質量慣性に基づいて突出し力をツールに加える衝撃が生ぜしめられる。この衝撃は例えば、切削ドラム内で生ぜしめられる振動により形成されることができる。単数または複数のバイブレーション装置が設けられていてもよい。別の可能性は、衝撃形成器が切削ドラムに装着されている点にある。このために例えば、切削ドラムにストッパが対応配置されており、該ストッパが、作業運動方向を指向するストッパ面を有しており、かつ衝撃形成器が、作業運動方向とは逆向きに作用する力をストッパ面に加えるようになっていることができる。その際、衝撃形成器は、その重量でもってストッパ面に作用する打撃装置であることができる。

既に上に説明したように、工具交換装置のコンセプトは、ツールが工具チェンジャに対してポジショニングされる（上記ｂ）およびｃ）参照）ようになっていることができる。ツールのポジショニングは例えば、切削ドラムを工具チェンジャに対してポジショニングする調節装置により実施されることができる。このことは、本発明の可能なバリエーションによれば、切削ドラムがドライブトレーンを介して建設機械の駆動機関に連結されており、しかも、調節装置が補助駆動装置を有しており、該補助駆動装置がドライブトレーンに連結可能であり、該ドライブトレーンが切削ドラムを、持上げられた状態で、予め決められたまたは選択可能な回転角の分だけ回転させ、その際、補助駆動装置のトルクが、駆動機関の停止時または連結解除時の、切削ドラムおよびドライブトレーンの、切削ドラムと連動する部分の慣性モーメントよりも高いようにすることにより実施されることができる。この場合、ツールの、予め決められた位置パターン（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｓｍｕｓｔｅｒ）が使用され、制御部内に格納されることができる。その際、調節ユニットおよび／または調節装置が位置測定システムを有しており、かつ調節ユニットおよび／または調節装置が数値制御部を有していることもできる。

その際、工具設計は、調節ユニットが少なくとも１つの工具チェンジャを切削ドラムに対して相対的にポジショニングするようになっていることができる。そうして、工具チェンジャと切削ドラムとは互いに位置決めされる。

工具チェンジャは機械側に固く配置されていてもよい。ツールは工具チェンジャに、切削ドラムの回転の結果として対応配置される。

工具チェンジャは、ツールに形状結合（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：形状による束縛）式かつ／または摩擦力結合（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：摩擦力による束縛）式に作用し、ツールをツールホルダから取外すまたはツールホルダに取付けるように設計されていることができる。

工具交換はさらに、工具交換装置が、取外されたツールを、直接的にまたは搬送装置を介して容器内に搬送するか、または工具交換装置に個別化装置が対応配置されており、かつ該個別化装置がツールを工具交換装置の貯蔵ユニットから供給搬送するようになっていると自動化されることができる。

工具寿命の最適な利用は、切削ドラムに識別装置が対応配置されており、該識別装置が連続的に、間欠的にまたは予め決められたとおりに、複数のツール、一部のツールまたは個々のツールの摩耗状態を検査し、かつ識別装置が、予め決められた摩耗状態の到達時に、工具交換を惹起するまたは信号を発するようになっていると達成されることができる。

その際、摩耗識別は例えば、識別装置の少なくとも１つの信号受信ユニットが、作業プロセスに直接的にまたは間接的に関与する少なくとも１つの機械構成部分に対応配置されており、該信号受信ユニットが機械構成部分の運転状態を検出し、かつ該信号受信ユニットが信号処理装置を介して摩耗状態を求めるように構成されていることができる。

以下に本発明について図面を参照しながら説明する。
図１：取付けられたツールホルダと工具交換装置とを備えた道路切削機械の切削ドラムを側方から見た部分図である。
図２：摩耗していないツールを取付けるための工具交換装置を備えた、図１に示した切削ドラムを示す図である。
図３：一体的に成形されたツールホルダを備えた切削ドラムを側方から見た断面図である。
図４：切削ドラム内室に工具交換装置を備えた切削ドラムを側方から見た図である。
図５：図４と同様の、ただし図４とは別の作業位置にある図である。

図１には、道路切削機械の回転体、すなわち切削ドラム１０が示されている。切削ドラム１０のドラム表面１１には、組織的なピッチ間隔を置いて、ベース部分２０が配置されている。ベース部分２０はドラム表面１１に結合、有利には溶接されている。ベース部分２０は差込み受容部２１を有している。差込み受容部２１内にはツールホルダ２３の差込み付設部が装着されることができる。ベース部分２０へのツールホルダ２３の固定は押圧ねじ２２を介して実施される。ツールホルダ２３はツール受容部２４を有している。ツール受容部２４はここでは孔として形成されている。孔内には、ビットとも呼ばれるツール３０、ここでは丸シャンクツールが装着されることができる。ツール３０はツールヘッド３１を有している。ツールヘッド３１には、超硬合金またはセラミック材料から成るツール先端３２がフロント側で固定されている。ツールヘッド３１にはシャンク３３が接続している。シャンク３３には緊締スリーブ３４が被せ嵌められている。緊締スリーブ３４は軸方向で摺動不能に、ただし周方向では回転可能にシャンク３３に結合されている。

ツールヘッド３１は摩耗保護ディスク３５の介在下でツールホルダ２３の対応面に載置されている。

図１に見て取れるように、ツールホルダ２３には、工具チェンジャ４０を備えた工具交換装置が対応配置されている。工具チェンジャ４０はアクチュエータ４３を有している。アクチュエータ４３は伝達部材４１を駆動する。伝達部材４１はここではプルロッドとして形成されている。伝達部材４１は、アクチュエータ４３とは反対側の端部に、突出し棒４２を支持している。突出し棒４２はアクチュエータ４３を介してツール受容部２４内に導入されることができる。その際、突出し棒は後側の孔開口２５を介してツール受容部２４内に進入する。突出し棒は、シャンク３３により形成される後側の突合せ面に突当たる。アクチュエータ４３は突出し棒４２をツール受容部２４内に引込む。その際、ツール３０はその緊締スリーブ３４と共にツール受容部２４から押出される。ツール３０がツール受容部２４から外に出された後、アクチュエータ４３は突出し棒４２を再びツール受容部２４から引抜く。

工具チェンジャ４０は、図面には示されていない調節ユニットもしくは作動ユニットにより、切削ドラム１０の中心軸線の方向で、例えば線形に調節されることができる。その後、工具チェンジャ４０は順次切削ドラム１０の個々のツールホルダ２３に対応配置される。有利には、アクチュエータ４３は１つの突出し棒４２だけでなく、複数の突出し棒４２を同時に動かす。その結果、一回の調節プロセスでもって、複数のツール３０をそのツールホルダ２３から押出すことができる。

切削ドラム１０が調節装置の補助駆動装置を介して回転させられるようになっていてもよい。補助駆動装置は、切削ドラム１０が地面から持上げられている際に使用されることができる。切削ドラム１０は工具交換のために補助駆動装置により調節される。有利には、補助駆動装置にも制御ユニットが対応配置されている。制御ユニットは切削ドラム１０を、予め決められたプログラム経過に従って回転させる。その結果、複数のツール３０または一部のツール３０は相前後して工具チェンジャ４０に整合されることができる。

図２には、摩耗していないツール３０をツール受容部２４に取付けるために使用される工具チェンジャ４０が示されている。工具チェンジャ４０はやはり、伝達部材４１をリニアに調節するアクチュエータ４３を有している。伝達部材４１は取付けキャップ４４を有している。取付けキャップ４４は受容部４５を有している。この受容部４５内には、取付けたいツール３０がそのツールヘッド３１でもって保持されている。工具チェンジャ４０は相応にツールホルダ２３に、調節ユニットにより対応配置される。その際、ツールシャンクは、ツール受容部２４への孔進入部に対向して位置している。引き続いて、アクチュエータ４３がアクティブ化される。そして、シャンク３３はツール受容部２４内に挿入される。シャンク３３の、ツール受容部内への挿通運動は、円錐形の孔拡張部２６により簡単化される。ツール３０がツールホルダ２３に取付けられた後、ツールヘッド３１は取付けキャップ４４から解放される。アクチュエータ４３は再びその出発位置に向かって運動し、次回の取付けプロセスに備える。

図１に示した工具チェンジャと図２に示した工具チェンジャとは、単独でまたは共同で、道路切削機において使用されることができる。工具チェンジャ４０が共同で使用される場合、全自動のツール交換が遂行されることができる。

図３には、切削ドラム１０の一区分が示されている。切削ドラム１０は切削ドラム管を有している。切削ドラム管はドラム表面１１を形成する。切削ドラム管内にはツール受容部２４が直接穿設されている。その結果、ツールホルダ２３は切削ドラム管と一体的に結合されている。ツール受容部２４は孔により形成される。ツール受容部２４はその孔の一端に孔拡張部２６を有している。孔拡張部２６はツール３０の装着を簡単化する。孔の他端には工具チェンジャ４０が配置されている。工具チェンジャ４０はハイドロリックシリンダまたはニューマチックシリンダとして形成されており、リニアに調節可能な突出し棒４２を有していることができる。もちろん、図３に示した工具交換装置は、任意の別のツールホルダシステム、特に図１および図２に示したような交換式ホルダシステムでも使用される。ツール受容部２４内にはツール３０が装着されている。ツール３０はその構造形式に関して、図１および図２に示したツール３０に相当する。

ツール３０をそのツール受容部２４から取除くために、工具チェンジャ４０がアクティブ化される。そして、突出し棒４２がツールシャンク３３の自由端に向かって運動する。突出し棒４２はツール３０をツール受容部２４の中心軸線の方向で押出す。工具チェンジャ４０は、摩耗していない新品のツール３０を再びツール受容部２４内に装着するために使用されることもできる。このために、ツール３０は、走出させられた突出し棒４２に連結され、交換工具４０の作用下で、ツール受容部２４内に引込まれる。

図４および図５には、工具交換装置を備えた切削ドラム１０の別の構成バリエーションが示されている。この工具交換装置は、切削ドラム１０の内部に格納されている工具チェンジャ４０を有している。切削ドラム１０自体は、図３に示したものと類似に構成されている。切削ドラム１０は一体的に成形されたツールホルダ２３を有している。もちろん、ここでも任意に別の形で構成されたツールホルダ２３が使用されてもよい。

工具チェンジャ４０は２つのジョイントアーム４７，４９を有している。ジョイントアーム４７，４９は旋回ジョイント（ヒンジ）４８により互いに結合されている。ジョイントアーム４７は旋回ジョイント４６を介して定置に固定されている。第２のジョイントアーム４９の自由端には、重錘の形の衝撃形成器（Ｉｍｐｕｌｓｆｏｒｍｅｒ）５０が配置されている。切削ドラム１０はその内周に、ストッパ面５２を備えたストッパ５１を支持している。ストッパ５１は、ストッパ面５２とは反対側の面に、変向斜面５３を有している。

通常の切削運転での使用中、工具チェンジャ４０は、図５に示した位置に保持されている。ツール交換の番になると、工具チェンジャ４０は、図４に示した位置に移動させられる。切削ドラム１０は周方向で、衝撃形成器５０がストッパ５１のストッパ面５２に当接するまで回転させられる。これにより、ツール３０の取外し方向とは逆向きに作用する衝撃（インパルス）が生ぜしめられる。この衝撃に基づいて、ツール３０をツール受容部２４から押出す力がツール３０に加えられる。

衝撃形成器５０がストッパ面５２に衝突した後、衝撃形成器５０はストッパ５１で変向され、変向斜面５３を介して再び、その伸展した出発位置にもたらされる。衝撃提供のためのプロセスは必要に応じて反復されることができる。突出しプロセスの終了後、工具チェンジャ４０は再び、図５に示した位置に復帰させられる。もちろん、作用原理の逆転も可能である。その場合、衝撃形成器が回転させられることができる。

取付けられたツールホルダと工具交換装置とを備えた道路切削機械の切削ドラムを側方から見た部分図である。 摩耗していないツールを取付けるための工具交換装置を備えた、図１に示した切削ドラムを示す図である。 一体的に成形されたツールホルダを備えた切削ドラムを側方から見た断面図である。 切削ドラム内室に工具交換装置を備えた切削ドラムを側方から見た図である。 図４と同様の、ただし図４とは別の作業位置にある図である。

Claims (19)

1. 地表面を加工するための建設機械であって、切削ドラム（１０）が設けられており、該切削ドラム（１０）の表面に、多数のツールホルダ（２３）が配置されており、該ツールホルダ（２３）のツール受容部（２４）内に、ツール（３０）、特に丸シャンクツールが交換可能に受容されており、かつ工具交換装置が、単数または複数のツール（３０）を、ツールホルダ（２３）から取外すかつ／またはツールホルダ（２３）に取付けるようになっている形式のものにおいて、
   切削ドラム（１０）に工具交換装置が対応配置されており、
   調節装置の補助駆動装置が、切削ドラム（１０）を回転させて、前記単数または複数のツール（３０）を、少なくとも１つの工具チェンジャ（４０）に対して相対的にポジショニングするかつ／または
   調節ユニットが、少なくとも１つの工具チェンジャ（４０）を切削ドラム（１０）に対して相対的にポジショニングして、切削ドラム（１０）の中心軸線の方向で個々のツールホルダ（２３）に対応配置させることを特徴とする建設機械。
2. 地表面を加工するための建設機械であって、切削ドラム（１０）が設けられており、該切削ドラム（１０）の表面に、多数のツールホルダ（２３）が配置されており、該ツールホルダ（２３）のツール受容部（２４）内に、ツール（３０）、特に丸シャンクツールが交換可能に受容されており、かつ工具交換装置が、単数または複数のツール（３０）を、ツールホルダ（２３）から取外すかつ／またはツールホルダ（２３）に取付けるようになっている形式のものにおいて、
   工具交換装置が少なくとも１つの動的な衝撃を切削ドラム（１０）、切削ドラム（１０）の一部、単数のツールホルダ（２３）または複数のツールホルダ（２３）から成るグループに加え、かつこの衝撃がツール（３０）の質量慣性に基づいて突出し力をツール（３０）に加えることを特徴とする建設機械。
3. 工具交換装置が機械的な工具装置である、請求項１または２記載の建設機械。
4. 工具交換装置が切削ドラム（１０）の内部に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の建設機械。
5. 工具交換装置が切削ドラム（１０）の外側に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の建設機械。
6. 工具交換装置が、個々のツールホルダ（２３）または複数のツールホルダから成るグループに調節ユニットにより対応配置されることができる少なくとも１つの工具チェンジャ（４０）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の建設機械。
7. 工具交換装置が、すべてのツールホルダ（２３）に同時に対応配置されている１つの工具チェンジャ（４０）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の建設機械。
8. 各ツールホルダ（２３）に、工具交換装置のその都度１つの工具チェンジャ（４０）が対応配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の建設機械。
9. 工具チェンジャ（４０）が固くツールホルダ（２３）に結合されている、請求項８記載の建設機械。
10. 動的な衝撃がバイブレーション装置により生ぜしめられている、請求項２記載の建設機械。
11. 切削ドラム（１０）に少なくとも１つのストッパ（５１）が対応配置されており、該ストッパ（５１）が、作業運動方向を指向するストッパ面（５２）を有しており、かつ
    衝撃形成器（５０）が、作業運動方向とは逆向きに作用する力をストッパ面（５２）に加える、請求項２記載の建設機械。
12. 衝撃形成器（５０）が、重錘でもってストッパ面（５２）に作用する打撃装置である、請求項１１記載の建設機械。
13. 切削ドラム（１０）がドライブトレーンを介して建設機械の駆動機関に連結されており、
    調節装置が補助駆動装置を有しており、該補助駆動装置がドライブトレーンに連結可能であり、該ドライブトレーンが切削ドラム（１０）を、持上げられた状態で回転させ、
    その際、補助駆動装置のトルクが、駆動機関の停止時または連結解除時の、切削ドラム（１０）およびドライブトレーンの、切削ドラム（１０）と連動する部分の慣性モーメントよりも高い、請求項１から１２までのいずれか１項記載の建設機械。
14. 調節ユニットおよび／または調節装置が位置測定システムを有しており、かつ
    調節ユニットおよび／または調節装置が数値制御部を有している、請求項６から１３までのいずれか１項記載の建設機械。
15. 工具チェンジャ（４０）が、ツール（３０）の成形面に作用する付設部を有しており、該付設部がツール（３０）をツール受容部（２４）から引出すまたは押出すもしくはツール受容部（２４）内に押込むまたは引込むか、または工具チェンジャ（４０）が摩擦力結合式にツール（３０）に作用する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の建設機械。
16. 工具交換装置が、取外されたツール（３０）を、直接的にまたは搬送装置を介して容器内に搬送する、請求項１から１５までのいずれか１項記載の建設機械。
17. 工具交換装置に個別化装置が対応配置されており、かつ
    該個別化装置がツール（３０）を工具交換装置の貯蔵ユニットから供給搬送する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の建設機械。
18. 切削ドラム（１０）に識別装置が対応配置されており、該識別装置が連続的に、間欠的にまたは予め決められたとおりに、複数のツール（３０）、一部のツール（３０）または個々のツール（３０）の摩耗状態を検査し、かつ識別装置が、予め決められた摩耗状態の到達時に、工具交換を惹起するまたは信号を発する、請求項１から１７までのいずれか１項記載の建設機械。
19. 識別装置の少なくとも１つの信号受信ユニットが、作業プロセスに直接的にまたは間接的に関与する少なくとも１つの機械構成部分に対応配置されており、該信号受信ユニットが機械構成部分の運転状態を検出し、かつ
    該信号受信ユニットが信号処理装置を介して摩耗状態を求める、請求項１８記載の建設機械。

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