专利名称：挖掘方法和挖掘设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种挖掘方法及一种挖掘设备，该挖掘方法和挖掘设备均适用于在岩床中挖掘壕沟，但本发明并不仅限于此。
背景技术：
利用一个原动机如一台履带式牵引车或一台常用牵引车拉动拖车而在土壤中挖出壕沟所用的多种挖掘机械是公知的，其中，悬臂上的切挖装置布置在壕沟中。主要的例子为围绕与所述壕沟成横向的轴线进行转动的一个切挖转子被称作掘进刀具，或者，围绕与悬臂的长度相对准的一条轴线进行转动的一个或多个切挖转子通常被称作为铣削刀，或者，具有一个较长连续支撑装置的一种切挖装置被称为链式切碎器，所述支撑装置载装有多个切挖元件且沿着悬臂上的上行路径和下行路径而被拖动。在悬臂的远端安装有一个切挖转子，该悬臂相对于壕沟的挖掘方向而从原动机向前且向下凸伸。在利用链式切碎器的情况下，链式切碎器通常安装在一个悬臂上，该悬臂相对于壕沟的切挖方向从原动机向下且向后延伸。在这样一种布置结构中，较长的支撑部件在一个方向中运动，这样，切挖元件就围绕悬臂的远端向下运动，且沿着移动的较长支撑部件的下行路径而向上、向前运动。在所有这些形式的挖掘机中通常布置有一个定位装置以提升及降低切挖悬臂的远端，从而改变挖掘的高度。这种挖掘机的例子可在下述专利中找到，例如CH-A-239498(Entreprise de Grands Travaux SA)和WO95/13433(Mastenbroek & Company Limited)。
所有这些形式的挖掘机械通常可满足正常土壤条件的壕沟挖掘，但不适于在岩石或其他较硬的地质材料中进行挖掘。为在较硬的岩石中切挖出壕沟，通常采用冲击工具和炸药等大劳动强度方法。
在与挖掘不相关联的其他领域中，用于在岩石中钻洞的隧道掘进机械是已知的，其中，被称作球切挖器的一个切挖转子在悬臂上从原动机处向前凸伸，且可通过悬臂在原动机上的枢转而在垂直平面中运动。在应用中，该切挖转子被降至隧道的地基上，原动机向前进而使切挖转子与地基处的隧道端面接合以产生一个底切部。然后，切挖悬臂在液压缸的作用下在向上的方向上枢转，从而将切挖转子或多个转子向上提升而从隧道的端面上切下材料薄片。该切挖悬臂是在切挖悬臂和壕沟的地基之间的一个力的作用下提升的。在这种装置的一种变体中提供了一种链式切碎器，该链式切碎器是沿着切挖悬臂的上行路径和下行路径及围绕切挖悬臂的远端而被拖动的以用于如挖掘煤或软性岩石。在这种机械中，在一个方向上驱动带有切挖刀具的连续移动支撑装置，这样，切挖刀具就围绕悬臂的远端向上运动且沿着运动的支撑部件的上行路径向后运动。这种形式的隧道设备的例子可在由Hawker Sidley Dosco海外工程有限公司于1982年印制的宣传印刷品中看到，其印刷品的标题为“DOSOC1982“双悬臂TB600””和“DOSCO 1982“II型重载冲击设备(MarkII Heavy Duty Dintheader)””。
除了该现有技术之外，在EP-A-0080802(专利权人为Wallace)中披露了一种利用掘进刀具在岩石中切出壕沟的机械。EP-A-0080802作为现有技术还提供了一种已知的壕沟挖掘机，该挖掘机具有一个巨大的链锯，该链锯安装在牵引底盘上且配置有由碳化钨制作的齿，该齿可锯掉石块。但是，这种设备具有下述缺陷即会沿着锯产生非常大的回弹，特别是在切挖较硬的岩石的情况下，这样就降低了切挖效率。这个问题主要是由切挖臂的较长的无支撑长度引起的。在EP-A-0080802中还讨论了球切挖机如在上文中所述的隧道掘进中所用的球切挖机，一般认为进行表面挖掘操作所用的其他岩石切挖机是已知的，这些切挖机包括一个可转动的切挖头，该切挖头安装在可枢转地附加在牵引底盘上的悬臂的端部上。但是，通常认为这些已知的设备不能被用于挖掘壕沟，且由于它们也具有带有切挖头的一个较长的无支撑悬臂，因此会产生类似的振动问题。
在EP-A-0080802中还披露了通过提供一种机械而在岩石中切挖出壕沟而解决上述难题，该机械具有可枢转的悬臂，在悬臂的远端具有一个可转动的切挖头及一个可伸缩的控制臂，该控制臂在一个可运动的工作平台和与切挖头相邻的悬臂的端部之间延伸，可伸缩控制臂是一个液压操纵缸以在围绕悬臂的旋转轴线的一个弧形路径上移动切挖头。液压缸对切挖头施加一个力的作用而使机械运行，所述力具有一个主垂直分量。在运行中将机械定位而跨在壕沟线上，且将悬臂下放而使其与地面相接触。由液压缸施加力的作用而使切挖头转动以在一个弧形路径中向下移动切挖头，从而将岩石从壕沟的前端除去。在壕沟的地面上布置一个输送器以将石料带走。然后将悬臂抬起而将机械前移以重复进行该过程。
一般说来，由于液压缸与悬臂连接的位置与切挖头相邻而增大了切挖头的稳定性，因此，较长的悬臂所带来的振动和回弹的问题是可以避免的，这样，如果将液压缸省去且由较长的悬臂来施加切挖力，则可消除振动和回弹问题。一般说来，由于控制臂对切挖头施加必需的负荷，且由于切挖头和支撑点之间的距离较短，这样就显著避免了切挖刃端头的回弹问题。
但是，就像在EP-A-0080802中所提到的那样，这种形式的机械也产生一种缺陷，其中，在切挖头处施加的力容易将机械抬升而使其与地面脱离接触。人们建议使用附加的压舱物而不使设备的安装部件的表面与地面脱离，但是，这样就不可避免地对使切挖头在其弧形路径中移动而施加的力的大小产生了限制。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种壕沟切挖装置，其中该装置可避免或减少上述的问题。
根据本发明而提供一种挖掘方法，该方法包括将安装在原动机上的切挖装置定位在壕沟中，该原动机可在壕沟之上的地面上移动；将切挖装置与壕沟的端面接合；和使切挖装置在一个垂直平面中移动的同时操作该切挖装置，以从壕沟的端面上切挖材料；其中，该方法包括将切挖装置定位在处于地面水平之下抵靠壕沟的端面，且在壕沟中向前移动切挖装置的同时对其进行操纵，从而在壕沟的端面中产生一个底切部；以及通过在切挖装置和壕沟之上的地面之间施加力的作用而从底切部向上提升切挖装置，且在向上运动的过程中操作切挖装置以从壕沟的端面处切挖材料。
应认识到本发明的特征是针对于本发明的方法来设置的，这些特征也适用于本发明的装置，反之亦然。
特别地，本发明所提供的挖掘设备包括切挖装置；安装装置，该安装装置用于将切挖装置安装在原动机上且将切挖装置布置在壕沟中，原动机可在壕沟的水平面之上的地面上移动，当切挖装置与壕沟的端面接合时，该切挖装置可在一个基本为垂直的平面中移动，从而从壕沟的端面中切挖材料；其中，该挖掘设备包括提升装置，该提升装置布置成在操作切挖装置与壕沟的端面接合时通过在切挖装置和壕沟之上的地面之间施加一个向上作用的力来向上提升切挖装置；以及其中，该切挖装置包括具有较长连续支撑装置的悬臂，该支撑装置运载多个切挖元件并沿上行路径和下行路径在该悬臂上被拖拉，该悬臂安装成相对于切挖壕沟的预想的方向向前向下突伸，且驱动装置布置成在一个方向上驱动连续支撑装置，从而围绕该悬臂的远端向上并沿连续支撑装置的上行路径向后运载切挖元件。
在本发明的另一个方面中所提供的挖掘设备包括切挖装置；安装装置，该安装装置用于将切挖装置安装在原动机上且将切挖装置定位在一个壕沟中，而原动机可在壕沟的水平面之上的地面上移动，当切挖装置与壕沟的端面接合时，该切挖装置可在一个基本为垂直的平面中移动，从而从壕沟的端面中切挖材料；其中，该挖掘设备包括提升装置，该提升装置布置成在切挖装置与壕沟的端面接合时通过在切挖装置和壕沟之上的地面之间施加一个向上作用的力来向上提升切挖装置；以及控制装置，该控制装置布置成协调地操作提升装置和切挖装置，从而在切挖装置与端面进行切挖接合时将其提升。
本发明的方法具有这样的优势即在向上切挖的行程中，在切挖装置和地面之间施加的力只受到所产生和施加的力的限制，而不象现有技术中那样受到切挖装置部件位置升高的限制而使切挖情况在切挖装置的下挖行程中受到影响。这样就不必在安装有提升装置的挖掘设备的部件中布置辅助的重量，在切挖行程中，如果在切挖装置上下压提升装置，则可进行切挖。
下面将给出本发明的多个优选特征。在产生所述底切部的步骤中，将切挖装置定位成在壕沟的底部与端面基本接合。还优选的是，切挖装置安装在相对壕沟的挖掘方向向前延伸的枢转悬臂上，且所述提升步骤通过沿一个通过悬臂的枢转运动确定的弧形路径移动切挖装置实现的。在这样一种布置中，优选的是，向上提升切挖装置的步骤是通过沿该壕沟的向前方向在切挖装置和与该悬臂的枢转轴线间隔开的地面的一个区域之间施加一个力的作用来实现的。还优选的是，向上提升切挖装置的步骤是通过沿基本垂直于悬臂的轴线的方向在切挖装置和地面的之间施加一个力的作用来实现的，以及向上提升切挖装置的步骤是通过在悬臂的邻近该切挖装置的远端施加一个力的作用来实现的。较好的是，向上提升切挖装置的步骤是通过沿相对于壕沟的挖掘方向向前的方向与竖直方向倾斜的方向施加一个力的作用来实现的。这些布置增加了设备的稳定性并使得能够更有效的利用施加在切挖装置上的向上作用的力。
尽管在本发明实施例中可以使用许多不同的切挖装置，特别优选的是，从壕沟的端面上切挖材料的步骤是通过沿着一个较长连续支撑装置的上行路径和下行路径移动多个切挖元件来实现的，该连续支撑装置沿着悬臂而被拖动，切挖元件以这样的方式被驱动，即在切挖悬臂的远端围绕悬臂的端部沿一个方向被向上移动且相对于壕沟的切挖方向而沿着上行路径被向后移动。这样一种布置特别有利的是因为切挖元件在悬臂的远端处沿向上向后的方向接合该底切部，从而在将使切挖齿与地面材料切挖接触中与提升力相互合作。在硬岩石的情况下，该切挖元件能产生有效的切挖动作，其中在挖掘过程中，切挖元件的运动与提升装置的向上运动和原动机的向前运动相互合作。较长连续支撑装置还可以有效的运走土壤，从而不需要提供单独的连续输送器或其它装置，以从壕沟中移出土壤，尽管这样一种输送器在某些情况下可以设置在链式切碎器的后面。
在另外的布置中，切挖装置包括安装在悬臂的端部处的切挖转子，且从壕沟的端面上切挖材料的步骤是通过使切挖转子围绕相对于壕沟的长度成横向对准的轴线进行转动或者通过使切挖转子围绕与壕沟的长度基本对准的轴线进行转动来实现的。
在优选的形式中可这样布置即使提升装置提供在向上方向上的一个动力行程及向下方向中的一个回复行程，且在动力行程中产生的力大于在回复行程中产生的力。
尽管在某些布置中提升装置可以安装在原动机上，但优选的是，该设备包括向前与该原动机间隔开并连接到其上用于与该原动机一起运动的运动基座单元，该提升装置安装成在切挖装置和原动机和/或运动基座之间施加所述提升力。在一个特别优选的形式中，运动基座单元通过框架连接到该原动机，且该提升装置包括枢转到该原动机并由其向前延伸的枢转臂，在一端连接到该枢转臂的前端并在另一端连接到该切挖装置的梁的枢转联动装置，以及连接在于其两个端部之间的一个位置的臂和于其两个端部之间的一个位置的框架之间的提升动力源。最好该提升装置包括液压缸。
根据一个特别优选的特征，该设备可包括控制装置，该控制装置被编程以执行预定的操作循环，其中(i)安装装置将切挖装置在壕沟的底部定位抵靠壕沟的端面；(ii)在原动机使切挖装置于壕沟中向前移动预定的距离的同时操作切挖装置，从而在壕沟的端面中产生底切部；(iii)提升装置将切挖装置通过该端面的材料从底切部上提升以的同时操作切挖装置；(iv)原动机向后移动该切挖装置预定的距离；(v)该提升装置将该切挖装置下降到壕沟的底部；以及(vi)重复先前的步骤。
基座单元可以包括一个安装在滑件上的结构，该滑件在由原动机向前推进时在地面上滑动。在其它布置中，基座可安装在轮上，或在某些情况下可以安装在一第二原动机上，该第二原动机布置成在沿壕沟移动切挖装置过程中与第一原动机相互合作。
参考附图，下面将通过例子而对本发明的实施例进行描述，其中图1和图2显示了EP-A-0080802中所述的一种已知的壕沟切挖装置的透视图，图2显示了该设备的切挖装置的细节；图3所示为用于体现本发明的一个壕沟挖掘设备的示意性侧视图，该设备利用了一个链式切碎器；图3a所示为适于在图3中的实施例中应用的一种链式切碎器的远端的侧视图；为清楚起见删除了图3所示的侧切挖轮；图3b表示图3所示设备的前端，该设备带有提升的切挖悬臂且处于不同操作阶段；
图3c是沿图3的C方向取的、图3所示设备侧夹持组件的后视图；图4所示为沿图3中的A方向看去所得到的图3所示装置的前端的示意性端视图；图5所示为图3中的链式切碎器的细节的示意性侧视图；图5a所示为从图5中的箭头B方向看去所得到的一个部分平面视图，表示图5的链式切碎器的下端；图6a是进行编程以实现该设备的预定操作的控制装置的线路框图，和图6b显示一个操作循环的流程图；图7a-7g示意性地显示了图3-6所示发明实施例的运行中所经历一系列步骤；以及图8显示了本发明另一个实施例的示意性侧视图，其中切挖装置包括一个铣削刀。
具体实施例方式
图1和图2显示了在EP-A-0080802中所述的在岩床中切挖沟槽所用的一种已知的壕沟切挖装置。两个牵引车底盘3、5通过连杆7连接在一起，后牵引车3具有一个可枢转地安装在位置6处的切挖悬臂2。悬臂2的前端具有切挖转子7，切挖转子7被驱动而围绕相对于被切挖的壕沟成横向的一条轴线进行转动。悬臂2的远端通过一个可伸缩的控制臂8连接在前牵引车5上，可伸缩的控制臂8包括一个液压缸及可通过耦合件9与悬臂2相连接的可伸缩延伸的套筒。在运行过程中，该机械被定位而跨在壕沟的线上且将悬臂2降低而使其与地面相接触。在使切挖头7转动的同时通过液压缸8施加一个力的作用以在一个向下的弧形路径上移动切挖头7，从而将岩石从壕沟的前端除去。在切挖转子7的后面布置有一个连续的链式输送器4以将石料带走。然后将悬臂2提升而将机械前移，并重复进行该过程。
在这种机械中所产生的缺陷为施加到切挖头7上的力易于将前牵引车5抬起而使其与地面脱离接触。为解决这种问题，首先将液压缸(hydraulicram)8安装在一个较重的独立牵引车底盘5上，其次，可在前牵引车5和后牵引车3之一或二者上布置辅助配重。
在图3-图4中显示了一种用于体现本发明的壕沟切挖设备。通常情况下，在前面所述的文件EP-A-0080802中给出了在本领域中已知的本发明实施例的各部件，但也可根据对本发明设备的特征的需要而对其进行变更。首先参考图3，用于在岩床或类似物中切挖壕沟的挖掘设备具有一个带有驾驶室35的第一原动机21，以及包括不带有驾驶室的第二原动机的可移动基座单元26。每个原动机都包括用于在地面22上运动的牵引(crawler)底盘。通常在位置23处所指示的切挖装置通过由附图标记24指示的安装装置安装在原动机21上。通常由附图标记25所指示的提升装置被连接在切挖装置23的远端区域中。该运动基座单元26通过框架27连接于与第一原动机21。该机械的整个操作是由布置在原动机21的驾驶室35中且由附图标记34示意性指示的控制装置进行控制的。
现在对图3所示实施例的详细构造进行描述，切挖装置23包括一个连续的链式切碎器，该链式切碎器包括一个细长的连续支撑装置28如一条链而带动切挖齿29，在图3a中更详细地显示了该切挖装置23。链28沿着悬臂32上的上行路径30和下行路径31而被拖动。切挖齿29围绕轮33在悬臂32的端部经过。部件29以这样的方式由上轮49驱动，使得在悬臂32的远端，切挖元件围绕悬臂的远端向上运动，且沿着上行路径30相对于原动机21的前进方向向后运动，原动机21的前进方向即为图3中的X方向所指示的方向。图3a显示了悬臂32的远端且显示了连续支撑装置28上的齿29的安装细节。链式切碎器23由驱动装置驱动，驱动装置包括例如安装在原动机21中或上的液压驱动马达及上驱动轮49。就像在现已公开的专利申请WO95/13433中所示的那样，切挖装置23总体上可以是一个链式切碎器，尽管在上述公开文件中的链式切碎器是在运动中与本实施例所示的相反的方向驱动的，因此，在现有公开文件中的齿的对准方向是与本申请中的情况相反的。
在图3所示的实施例中，将悬臂32安装到原动机21上所用的安装装置24包括安装在两个安装部件之间的一根枢轴33A，该安装部件安装在原动机21的主架上。提升装置25包括一个在枢转位置61枢转到该原动机21并由其向前延伸的枢转臂59。一个枢转连接件59A在一端连接到该枢转臂59的一个前端，而在另一端连接到切挖装置23的梁32。一个包括一个液压缸40的提升动力源连接在臂59和框架27之间。液压缸40在其两端之间的一个位置处连接到该臂59，且在其两端之间的一个位置处连接到该框架27。一个驱动活塞43(图3b)从该液压缸40向下延伸，并在枢转位置44连接到该框架27。切挖装置23在壕沟(图3)的基底处在一个低的位置以实线示出，而在一个升高位置(图3b)以虚线示出。
在图3和3c中，示出有一个额外的可选定用于稳定该枢转主切挖悬臂32的元件的组件。连接到该切挖悬臂32上的是总体以附图标记80表示的侧夹持组件。主元件是总体以附图标记81表示的横向液压缸，其延伸横过壕沟垂直于原动机21的运行方向延伸。在液压缸81的每一端处的是一个圆形的压力板83，该压力板支靠在壕沟的内侧。在切挖循环的提升阶段，该液压缸81伸展，且夹持板83向外被压靠在壕沟的侧边。
夹持板83通过一第二夹持缸85和一个包括一个缸84的支柱连接到悬臂32。该支柱84枢转地连接在第一夹持缸81和一个在悬臂32上枢转点86之间。第二夹持缸85枢转地连接在于该支柱84的端部之间的枢转点87和在悬臂32上的枢轴88之间。在主缸40的动力操作向上行程期间，夹持缸84被伸展，以使该运动稳定，且有助于向上的切挖弧线。可以理解的是，当主缸40在悬臂32和地面高度22之间向上作用一个力的同时，该夹持缸84在该悬臂32上产生一个作用于该悬臂32和侧夹持板83的静止位置之间的向上作用力，它们通过扩展的缸81保持在位置上。
如图4所示，切挖设备除具有切挖链28之外，还具有从切挖悬臂的远端的滑轮33侧向延伸的延伸鼓46、47，从而加宽了切挖装置切挖通道的宽度。延伸鼓是可取下的并可互换的，以使壕沟的宽度能够通过使用不同宽度的鼓来改变。图5a所示为切挖装置23的详示图。在悬臂32的远端后面布置有一个偏转板组件48，用于收集由切挖链28和延伸鼓46、47切挖的碎片。该偏转板组件48将碎片向内朝着一个中央区域引导，在该中央区域处，碎片由链式切碎器23向上且向后输送。如图5和5a所示，在切挖悬臂32的顶部，链式切碎器23经过一个上滑轮49且通过一个悬臂排放箱51而将碎片置于一个侧面排放输送器50上。
下面将参考图7a-7g且参考图3-5b而对实施例的运行情况进行特别描述。图7a-7g所示为运行周期中的不同阶段的示意图。图7a和7b显示了壕沟切挖的初始阶段。该阶段可通过图示的方式进行，或通过手工、炸药爆破、冲击工具或其他形式来进行。但是，参考图7a和7b，最初将切挖装置23下放至地面高度22，在操纵切挖装置的同时将其下压。该步骤可通过反向操纵提升装置25而方便地执行，上面已参考图3-5a而对提升装置25的操作进行了描述。如图7b所示，这样就切挖出具有弧形端面54的一个壕沟初始部分。在如图7a和7b所示的步骤中，切挖装置23是按照EP-A-0080802中的已知机械设定的方式操作的即在下行行程中进行切挖。另一种方案是，一个起始孔可以通过其他常见方式，如钻孔、爆破或凿岩锤等设置。
如图7c所示，下一个步骤为在操作切挖装置23的同时将原动机21向前驱动，从而在壕沟的端面54中产生一个底切部55。接下来的步骤为就例如在图3中所示的那样操纵提升装置25而使切挖装置23从底切部55处向上枢转，同时操纵切挖装置23以从壕沟54的端面处切挖材料。在图5中详细显示了上述切挖操作，在图5中，在利用提升装置25使切挖装置23向上运动的过程中将材料56从端面54处切挖下来。这样就产生了如图7d所示的壕沟的新端面54。在该阶段完成时，如图7e所示，将切挖装置23下放至壕沟18的底部19。然后通过操纵切挖装置且象图7f所示的那样向前移动原动机以产生一个新底切部55而重复进行该过程。最后，将切挖装置23再次从底切部55处向上提升以切挖出一个新的端面54，就如在图7g中所示的那样。
上述本发明实施例的主要优势在于在切挖装置23的向上切挖行程中，通过移动基座26而在切挖装置23和地面22之间施加的力只受到由提升装置25产生的力的限制，而不象图1和图2所示的装置那样受到基座25从地面向上的潜在的浮起的限制(在图1和图2中的切挖受到切挖设备的下行程的影响)。这样，在切挖行程中，如果在切挖装置上下压提升装置，则不必在安装有提升装置的挖掘设备的部件中提供太多的重量。
对底切部55的切挖还产生了另外的优势。由于切挖装置23的远端处的切挖区域非常有限，且由于在底切部的切挖过程中原动机21向前移动，这样，与在向下切挖的行程中从上向下进入岩床的困难相比，本发明基本消除了难于切入较硬岩石的问题。该优势的产生是因为与硬岩石接触的切挖工具或齿被限制在梁的远端。在EP-A-0080802的已知布置中，链式切碎器的整个切挖面将会与要切挖的岩石接触。在本发明的实施例中，有用的动力可以集中在几个工作工具上，使得每个工具应用更多的动力。
现在参见图6a和6b，将描述图6a的框路线图和图6b的流程图。在图6a中，控制装置34表示为包括一个微处理器90，其接纳来自一系列传感器的信息，示意性表示的一个夹持传感器91(用于在夹持组件80相对壕沟的侧壁固定在位置时进行感应)；一个夹持运行传感器92(用于感应夹持缸81和85的运行的程度)；一个引擎负载控制传感器93(用于感应在各个循环的阶段置于该引擎上的负载)；一个切挖深度传感器94(用于感应切挖装置23的切挖深度)；一个切挖深度参照传感器95(用于感应该设备相对一个需要的参照平面的最大切挖深度)；以及向前/倒退运动传感器96(用于探测该原动机21和26的两个牵引底盘的运动方向)。该微处理器还连接到一个操作者控制单元97，该控制单元使得操作者能够设定用于该设备的七个功能的要求，该七个功能例如如下所述1.向前运动；2.倒退运动；3.最大切挖深度；4.最小切挖深度；5.挖掘夹持器开/关；6.系统开/关；7.手动/自动。
该设备在一个预定的自动操作循环中的操作结合图6b的程序流程，并在正常的使用中进行如下操作。首先，将机械手动操作到其位置上。然后，为了在未开垦的岩床中切挖壕沟的第一部分，该切挖装置23降低到该表面，同时切挖所需的深度，该深度既可以手工确定也可以由一个例如通过一个激光器提供的参考信号确定，如在先前公开的专利申请No.WO95/13433是所述。然后选择自动操作。在步骤1和2中，该设备向前移动一个预设定距离。向前运动的速度通过控制在所需的切挖动力和有用的引擎动力之间的负载自动控制和平衡，以保证最大性能。当已经达到该预设定距离时，向前运动将停止，且一个信号将自动地被送达到提升缸40。在步骤3和4中，提升缸40将推动该切挖设备向上，同时切挖壕沟的前面。该向上运动的速度将通过负载控制自动受到控制，并平衡所需的切挖动力和有用的引擎动力，直到该切挖设备达到一个预设定距离(关于参照平面设定的最小切挖深度)。在步骤5和6中，该机械对于一个预设定距离反向移动。之后，在步骤7和8中，提升缸40将该切挖设备向下降低到先前预设定的深度。如果操作者随后希望停止，则在步骤9输入一个手动停止决定。如果不停止，就从前面的步骤1重复该循环。
为了增强稳定性，同时切挖到壕沟的表面中，增加夹持组件80，该夹持组件夹持在壕沟的侧面之间。控制装置34可以进行扩展，从而也控制该夹持组件的操作。在切挖悬臂下降和该机械反向运动过程中，该装置将释放并收回，而在切挖机构向前运动和向上切挖过程中，该装置将夹持并提供帮助。该装置还在该机械的操作顺序中自动操作。该机械的操纵既可以手动进行也可以通过来自例如预设定的线、线路或激光器的信号自动进行。壕沟的垂直形态可以通过一个构造在该机械轨道框架中的侧倾斜系统进行调整。
参考图8，下面将对本发明的另一个实施例进行描述，其中利用一个铣削刀取代图1-6中的链式切碎器，该铣削刀包括安装在切挖悬臂远端上的一个切挖转子，该切挖转子受驱动而围绕沿悬臂的长度方向的一条轴线进行转动。与前面所述的部件对应的部件采用相同的参考标记来指示。在图8所示的实施例中，切挖装置23包括一个切挖悬臂32，该切挖悬臂32具有安装在悬臂的远端的一个铣削刀71。在铣削刀71的后面安装有一个连续输送带73以除去由铣削刀71切挖的碎片。在图示的实施例中，该设备的运动基座26在轨道72上运行。铣削刀71和碎片输送器73的总体构造和运行就如在现有技术EP-A-0080802中所给出的那样。上面已参考本申请的图3-7而对图8中的提升装置25的总体构造和运行及挖掘设备的总体运行情况进行了描述。在另一布置中，图8实施例的输送器73可以与图3-5b的链式切碎器一起使用。
除了在本文件的引言部分中总体阐述的创造性特征之外，还在本发明一个较佳的方面提供这样一种挖掘的方法，该方法包括在该切挖装置向上切挖运动过程中，通过由该设备的侧向部件接合壕沟的侧边以及在该切挖装置上产生作用于侧向部件和切挖装置之间的向上作用力来稳定该切挖装置的向上切挖运动。较好的是，该方法包括在该切挖装置向上切挖运动过程中将侧向部件向外压靠在壕沟的侧边。
还在本发明一个较佳的方面提供挖掘设备，根据本发明的挖掘设备包括从该切挖装置向后延伸到稳定组件，用于稳定该切挖装置的向上切挖运动。该稳定组件包括侧向部件，其适合于在切挖装置向上切挖运动过程中接合壕沟的侧边，和一个带有动力的联动装置，其将侧向部件连接到该切挖装置并布置成在切挖装置向上切挖运动过程中在该切挖装置上产生作用于侧向部件和切挖装置之间的向上作用力。较好的是，该稳定组件包括一个带有动力的横向部件，该横向部件在侧向部件之间延伸并布置成在该切挖装置向上切挖运动过程中将侧向部件向外压靠在壕沟的侧边。
权利要求
1.一种挖掘方法，它包括将安装在原动机上的切挖装置定位在壕沟中，该原动机可在壕沟之上的地面上移动；将切挖装置与壕沟的端面接合；和使切挖装置在一个垂直平面中移动的同时操作该切挖装置，以从壕沟的端面上切挖材料；其中，该方法包括将切挖装置定位在处于地面水平之下抵靠壕沟的端面，且在壕沟中向前移动切挖装置的同时对其进行操纵，从而在壕沟的端面中产生一个底切部；以及通过在切挖装置和壕沟之上的地面之间施加力的作用而从底切部向上提升切挖装置，且在向上运动的过程中操作切挖装置以从壕沟的端面处切挖材料。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在产生所述底切部的步骤中，将切挖装置定位成在壕沟的底部与端面基本接合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，切挖装置安装在相对壕沟的挖掘方向向前延伸的枢转悬臂上，且所述提升步骤通过沿一个通过所述悬臂的枢转运动确定的弧形路径移动所述切挖装置实现的。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，向上提升切挖装置的步骤是通过沿该壕沟的向前方向在切挖装置和与该悬臂的枢转轴线间隔开的地面的一个区域之间施加一个力的作用来实现的。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，向上提升切挖装置的步骤是通过沿基本垂直于悬臂的轴线的方向在切挖装置和地面的之间施加一个力的作用来实现的。
6.根据权利要求3、4或5所述的方法，其特征在于，向上提升切挖装置的步骤是通过在悬臂的邻近该切挖装置的远端施加一个力的作用来实现的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，向上提升切挖装置的步骤是通过沿相对于壕沟的挖掘方向向前的方向与竖直方向倾斜的方向施加一个力的作用来实现的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从壕沟的端面上切挖材料的步骤是通过沿着一个较长连续支撑装置的上行路径和下行路径移动多个切挖元件来实现的，该连续支撑装置沿着悬臂而被拖动，切挖元件以这样的方式被驱动，即在切挖悬臂的远端围绕悬臂的端部沿一个方向被向上移动且相对于壕沟的切挖方向而沿着上行路径被向后移动。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，切挖装置包括安装在悬臂的端部处的切挖转子，且从壕沟的端面上切挖材料的步骤是通过使切挖转子围绕相对于壕沟的长度成横向对准的轴线进行转动来实现的。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，切挖装置包括安装在悬臂的端部处的切挖转子，且从壕沟的端面上切挖材料的步骤是通过使切挖转子围绕与壕沟的长度基本对准的轴线进行转动来实现的。
11.一种挖掘设备，它包括切挖装置；安装装置，该安装装置用于将切挖装置安装在原动机上且将切挖装置布置在壕沟中，原动机可在壕沟的水平面之上的地面上移动，当切挖装置与壕沟的端面接合时，该切挖装置可在一个基本为垂直的平面中移动，从而从壕沟的端面中切挖材料；其中，该挖掘设备包括提升装置，该提升装置布置成在操作切挖装置与壕沟的端面接合时通过在切挖装置和壕沟之上的地面之间施加一个向上作用的力来向上提升切挖装置；以及其中，该切挖装置包括具有较长连续支撑装置的悬臂，该支撑装置运载多个切挖元件并沿上行路径和下行路径在该悬臂上被拖拉，该悬臂安装成相对于切挖壕沟的预想的方向向前向下突伸，且驱动装置布置成在一个方向上驱动连续支撑装置，从而围绕该悬臂的远端向上并沿连续支撑装置的上行路径向后运载切挖元件。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，提升装置安装成沿相对于壕沟的挖掘方向向前的方向在使用中与竖直方向倾斜的方向施加一个提升力。
13.根据权利要求11或12所述的设备，其特征在于，切挖装置安装在相对于挖掘壕沟的预想的方向向前延伸的枢转悬臂上，且所述提升装置布置成沿通过该悬臂的枢转运动确定的弧形路径移动该切挖装置。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，提升装置安装成沿基本垂直于悬臂的轴线的方向在切挖装置和地面的之间施加提升力。
15.根据权利要求13或14所述的设备，其特征在于，所述提升装置安装在这样一个位置，以在悬臂的邻近该切挖装置的远端施加提升力。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的设备，其特征在于，其包括用于在壕沟的水平面之上的地面上移动的原动机，该切挖装置安装在该原动机上，用于沿壕沟移动。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，其包括向前与该原动机间隔开并连接到其上用于与该原动机一起运动的运动基座单元，该提升装置安装成在切挖装置和原动机和/或运动基座之间施加所述提升力。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述运动基座单元通过框架连接到该原动机，且该提升装置包括枢转到该原动机并由其向前延伸的枢转臂，在一端连接到该枢转臂的前端并在另一端连接到该切挖装置的梁的枢转联动装置，以及连接在于其两个端部之间的一个位置的臂和于其两个端部之间的一个位置的框架之间的提升动力源。
19.根据权利要求11-18中任一项所述的设备，其特征在于，该提升装置包括液压缸。
20.根据权利要求11-19中任一项所述的设备，其特征在于，其包括控制装置，该控制装置被编程以执行预定的操作循环，其中(i)安装装置将切挖装置在壕沟的底部定位抵靠壕沟的端面；(ii)在原动机使切挖装置于壕沟中向前移动预定的距离的同时操作切挖装置，从而在壕沟的端面中产生底切部；(iii)提升装置将切挖装置通过该端面的材料从底切部上提升以的同时操作切挖装置；(iv)原动机向后移动该切挖装置预定的距离；(v)该提升装置将该切挖装置下降到壕沟的底部；以及(vi)重复先前的步骤。
21.一种挖掘设备，它包括切挖装置；安装装置，该安装装置用于将切挖装置安装在原动机上且将切挖装置定位在一个壕沟中，而原动机可在壕沟的水平面之上的地面上移动，当切挖装置与壕沟的端面接合时，该切挖装置可在一个基本为垂直的平面中移动，从而从壕沟的端面中切挖材料；其中，该挖掘设备包括提升装置，该提升装置布置成在切挖装置与壕沟的端面接合时通过在切挖装置和壕沟之上的地面之间施加一个向上作用的力来向上提升切挖装置；以及控制装置，该控制装置布置成协调地操作提升装置和切挖装置，从而在切挖装置与端面进行切挖接合时将其提升。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，该控制装置被编程以执行预定的操作循环，其中(i)安装装置将切挖装置在壕沟的底部定位抵靠壕沟的端面；(ii)在原动机使切挖装置于壕沟中向前移动预定的距离的同时操作切挖装置，从而在壕沟的端面中产生底切部；(iii)提升装置将切挖装置通过该端面的材料从底切部上提升以的同时操作切挖装置；(iv)原动机向后移动该切挖装置预定的距离；(v)该提升装置将该切挖装置下降到壕沟的底部；以及(vi)重复先前的步骤。
23.根据权利要求21或22所述的设备，其特征在于，该切挖装置包括具有较长连续支撑装置的悬臂，该支撑装置运载多个切挖元件并沿上行路径和下行路径在该悬臂上被拖拉，该悬臂安装成相对于切挖壕沟的预想的方向向前向下突伸，且驱动装置布置成在一个方向上驱动连续支撑装置，从而围绕该悬臂的远端向上并沿连续支撑装置的上行路径向后运载切挖元件。
24.根据权利要求21或22所述的设备，其特征在于，该切挖装置包括安装在悬臂的远端处的切挖转子，该转子用于围绕与悬臂的长度成横向对准的一条轴线进行转动。
25.根据权利要求21或22所述的设备，其特征在于，该切挖装置包括安装在悬臂的远端处的一个切挖转子，该转子用于围绕与悬臂的长度基本对准的一条轴线进行转动。
26.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，其步骤包括通过由该设备的侧向部件(83)接合壕沟的侧边并在该切挖装置(23)的向上挖掘运动过程中在该切挖装置(23)上产生作用于该侧向部件(83)和该切挖装置(23)之间的向上作用的力来稳定该切挖装置(23)的向上挖掘运动。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，其步骤包括在该切挖装置(23)的向上挖掘运动过程中将侧向部件(83)向外压靠在壕沟的侧边。
28.根据权利要求11-25中任一项所述的设备，其特征在于，其包括稳定组件(80)，该稳定组件从该切挖装置(23)向后延伸，用于稳定该切挖装置(23)的向上挖掘运动，该稳定组件(80)包括适合于在该切挖装置(23)的向上挖掘运动过程中接合壕沟的侧边的侧向部件(83)；以及带有动力的联动装置，该联动装置连接侧向部件(83)和切挖装置(23)，并布置成在该切挖装置(23)的向上运动过程中在该切挖装置(23)上产生作用于该侧向部件(83)和该切挖装置(23)之间的向上作用的力。
29.根据权利要求28所述的设备，其特征在于，稳定组件包括带有动力的横向部件(81)，该横向部件在侧向部件(83)之间延伸，且布置成在该切挖装置(23)的向上挖掘运动过程中将侧向部件(83)向外压靠在壕沟的侧边。
全文摘要
一种挖掘设备，它包括一个切挖装置(23)，该切挖装置优选为一种连续链式切碎器，该切挖装置安装在一个原动机上以将切挖装置定位在壕沟中，而原动机可在壕沟水平之上的地面(22)上移动。在切挖装置是一个链式切碎器的情况下，悬臂相对于壕沟切挖方向向前且向下凸伸，该挖掘设备中布置有驱动装置以在一个方向上驱动所述链，从而带动围绕悬臂的远端向上输送切挖元件，并沿着连续链式切碎器(23)的上行路径(30)向后输送切挖元件。在运行过程中，链式切碎器(23)的远端被定位在壕沟(18)底部的壕沟的端面上；原动机(21)使链式切碎器在壕沟中向前移动，同时操纵链式切碎器，从而在壕沟的端面(54)中产生一个底切部(55)；提升装置(25)将切挖装置(23)经过端面处的材料而从底切部向上提升，从而将材料从壕沟的端面处切挖下来。
文档编号E02F5/10GK1582358SQ01823926
公开日2005年2月16日 申请日期2001年11月13日 优先权日2001年11月13日
发明者K·R·凯利, J·格尔赫德 申请人:马斯坦布罗克有限公司