[发明专利]正铲挖掘机及操作方法

说明书

诸如正铲挖掘机的挖掘机(1)以自动倾倒顺序被控制，其中铲斗(10、10′)在打开并且可选地重新定向至略微向前倾斜的第二角度取向之前枢转至第一角度取向。第一取向可以将铲斗的前部(20)从装载中释放，而第二取向被选择为以最佳轨迹排出装载。铲斗可以在克服重力关闭前部(20)之前移动到第三角度取向。

技术领域

本发明涉及挖掘机，特别是包括正铲挖掘机，其中铲斗或铲形成为两个部分，这两个部分在挖掘构造和倾倒构造之间可打开和关闭。

背景技术

在本说明书中，挖掘机是指具有工具的机器，该工具被配置成从物料主体选择性地移除松散物料并将其放置在例如车辆中的另一位置。在本说明书中，工具被称为铲斗，术语铲斗和铲可互换使用。

在许多挖掘机中，铲斗可枢转地安装在通常称为斗杆的刚性支撑臂的远端，斗杆又可枢转地安装在通常称为悬臂的刚性支撑臂的远端。通常这三个部分通过液压柱塞可移动，而悬臂可枢转地安装在机器的主体上，该机器可在轮子或履带上移动。

对于许多应用，通常通过手动控制和预限定的自动例程的组合来控制铲斗的操作，操作员可以选择这些例程来执行某些重复性任务。

例如，美国专利第5446980A号教导了一种具有控制系统的挖掘机，该控制系统被布置成感测液压缸压力和铲斗、斗杆和悬臂的位置，并响应于操作员命令自动地移动铲斗以执行重复的挖掘和倾倒操作。该移动可以被配置成猛拉或摇动铲斗以帮助从铲斗倾倒粘附的物料。

美国专利第20160002878A1号教导了一种类似的机器，其中控制系统被布置成用于将铲斗返回到递增前进的挖掘位置。

正铲挖掘机代表一种特殊类型的挖掘机，通常是在露天开采和类似操作中使用的非常大的机器。铲斗或铲子包括通常被称为蛤的前部，以及该前部可枢转地安装在其上的后部或后壁。该前部相对于后部可枢转以限定倾倒构造和挖掘构造，在倾倒构造中，物料可以经由在前部与后部的分开下缘之间形成的孔从铲斗掉出，在挖掘构造中，下边缘被闭合在一起以将物料保持在铲斗中。

正铲挖掘机典型地被配置成在履带底座上在水平面内回转，并且被布置成使得在挖掘构造中，铲斗的前部的前缘可以向上和向外移动以将松散物料从工作面挖掘或铲起到铲斗中。前缘可以包括适合于预期物料的一个或多个硬化刀片或齿，该预期物料可以例如是通过爆破而松动的岩石。对于挖掘操作，机器可以例如如图1、图3和图5所示定位。该机器然后可以在打开铲斗的前部之前回转四分之一、二分之一或四分之三圈，如图2、图4和图6所示，以将物料倾倒在机器旁边被牵引的等待车辆中。

典型地，工作面将是陡峭的角度，并且在一个大的面铲中，铲斗可以具有50m³或更大的体积。因此，根据工作面的高度和倾斜角度，大的面铲可快速产生潜在涉及数百吨物料的不稳定状况。因此操作员必须持续注意工作面的变化状态以避免形成危险情况，在该危险情况下，大量松散物料 (例如固体岩石或悬垂物)可能掉落到机器上。为此，正铲挖掘机通常在手动控制下操作，而不是使用自动工作程序。

其他操作考虑来自两部分式铲的布置。铲斗的前部是非常大且重的部件，包括支撑在两个端壁之间的前壁。在挖掘构造中，铲斗的两个部分闭合在一起，使得由机器经由前部的前缘施加到工作面上的挤力(挖掘力) 通过两个部分的各自的下缘的抵靠而反作用于后部。因此，在挖掘期间，铲斗就像是单个部分一样操作。

为了使铲斗在其倾倒构造中适当地打开，端壁的尺寸必须在其可枢转地连接到后部的位置减小为相对较窄的颈部。传统地，控制铲斗的前部的打开和关闭移动的液压缸隐藏在铲斗的后部内，并且作用在颈部的短延伸部上。