接合壁，和/或惯性构件90的摆动可以被同步以沿在着路径148的不同位置处取得最大速度。
[0064]在一个实施例中，控制系统调节由吊杆18施加的力并改变激励器构件94的摆动频率，以便增加或减小切割能量。这些修改通过在可能时增加切割速度来优化生产率。此夕卜，可以监测刀具的状况以检测随着切割钻头变钝的生产率和进给力的改变。
[0065]在另一个实施例中，通过实时地直接感测由切割钻头86施加在矿壁26上的力的指示量来控制刀头22。例如，控制系统可以包括定位在切割钻头86上用以检测切割钻头上的应力的称重传感器(例如，多轴线应变计；未示出)。基于测定的应力来计算切割力。此夕卜，控制系统可以包括用于监控在切割界面处的温度的传感器，诸如红外线传感器。载荷传感器和热传感器提供对刀头22的性能的精确测量，允许对特定参数(诸如切割速度或进给力)的精确调整，以便优化闭环控制以及优化在切割界面处提供的功率。在另一个实施例中，控制系统包括利用非接触传感器来测量切割钻头86的切割速度以及改变刀头22的进给速率以优化切割速率。其它实施例能够结合其它自适应结构以优化刀头22的性能。
[0066]—般而言，增加由刀头22输送至矿壁26的功率大致导致从壁26切割的更大量的岩石。由刀头22传输的功率取决于切割钻头86的转速、切割钻头86的偏心距、惯性构件90和激励器构件94的质量和切割进给力。在一个实施例中，由于采掘机10的固有特性，这些参数中的一个或多个保持固定，并且剩余的参数被动态地控制以连续地监测并优化刀头22的功率输出。例如，可以略微改变选定的参数，并且该系统检测该变化是否使切割速度增加。如果是这样，则进一步沿相同的方向调节该选定的参数。否则，沿相反的方向调节该参数，并且监测切割速度的任意改变。频繁地重复该过程以确保机器产生最大功率输出。
[0067]在另一个实施例中，控制系统提供对吊杆18的自动化位置和力控制。刀头始终在最大负载量下并且在最佳设定下运转。此外，机器上载荷的大小和方向是已知的并且受到控制。对于不同的应用、条件、岩石类型等，切割力是相同的，但是生产率根据这些参数而变化。因为该系统对于基本上所有条件被最佳地调谐，所以如果矿条件改变(例如，如果岩石密度改变)，不必改变参数。如果需要能够通过减小切割钻头86和/或激励器质量94的摆动速度来减慢切割操作。
[0068]在其它实施例中，采掘机包括联接到公共吊杆18的多个刀头22。每个刀头22被力控制，如上文所描述，而公共吊杆18被位置控制。每个刀头22与位置受控的公共吊杆18构成单个刀具系统，如上文所描述；然而，每个刀具系统经由公共吊杆18相连。该多刀具系统受到控制以由最低生产力的个别刀头22(S卩，主刀头)确定的速率经过矿壁26。更高生产力的刀头系统(即，从刀头)被反调谐以匹配主刀头的速率，以便防止更高生产力的系统超过位置受控吊杆18的限度。在一个实施例中，该(这些)从刀具通过改变操作参数中的一个(例如，切割钻头的转速)被调谐。例如，主刀头以标称速度操作，而从刀头以比额定值更慢的速度操作。如果从刀头开始迟滞，则增加其速度，直至其切割性能匹配主刀具。主刀头的该(这些)参数被连续地改变以最大化其功率输出，如上文相对于单个刀头系统所描述的。
[0069]如果由于例如切割条件的改变而将从刀头中的一个从刀头的速度调节成超过标称切割速度，则该从刀具自动地被指定为主刀头，并且先前的主切割头变为从切割头。因此，表现最差的刀头连续地被调节以实现其最大可能性能，并且其它刀头被控制以匹配该性能，从而实现结合的刀具组件的最大性能。在一个实施例中，刀头的相对性能上的显著差异指示不同的岩石特性或刀具状况问题。
[0070]因此，本发明尤其提供了一种用于采掘机的刀头。虽然已经参照特定的优选实施例详细地描述了本发明，但是在如所描述的本发明的一个或多个独立方面的范围和精神内，存在变化和修改。在以下权利要求中阐明了本发明的各种特征和优势。
【主权项】
1.一种用于采掘机的刀头，所述采掘机包括框架和可移动地联接到所述框架的吊杆，所述刀头包括: 第一构件，所述第一构件包括第一端和第二端，并且包括第一质量； 切割钻头，所述切割钻头靠近所述第二端联接到所述第一构件，所述切割钻头包括切割刀刃；和 第二构件，所述第二构件能够绕轴线旋转并且包括相对于所述轴线偏心地定位的第二质量，所述第二质量和所述第一质量至少部分地限定组合质心，所述第二质量的旋转导致所述第一构件和所述切割钻头绕所述组合质心沿着闭合路径摆动。
2.根据权利要求1所述的刀头，其中，所述第一构件包括联接构件，所述联接构件适于相对于所述吊杆的端部支撑所述第一构件。
3.根据权利要求2所述的刀头，其中，所述联接构件包括弹性构件，所述弹性构件允许所述刀头相对于所述吊杆的端部摆动。
4.根据权利要求2所述的刀头，其中，所述联接构件包括球接头，所述球接头允许所述刀头相对于所述吊杆的端部摆动。
5.根据权利要求1所述的刀头，其中，第二质量绕所述组合质心以有效半径摆动，其中，所述闭合路径的尺寸与所述第二构件的质量和所述有效半径成比例。
6.根据权利要求1所述的刀头，其中，所述第一构件限定第一质心，并且所述第二构件限定第二质心，所述第一质心和所述第二质心限定所述组合质心，其中，所述第一质心以轨道方式绕所述组合质心移动，并且所述第二质心以轨道方式绕所述组合质心移动。
7.根据权利要求6所述的刀头，其中，参考线从所述切割钻头延伸到所述第一构件的所述第一端，并且其中，所述第一构件和所述切割钻头的摆动使所述参考线移动并且导致所述参考线跟踪具有圆形基部的圆锥形形状，所述闭合路径与所述基部共同延伸，所述圆锥的顶点定位在所述第一构件的所述第一端处。
8.根据权利要求1所述的刀头，其中，所述第一构件具有锥形形状，使得所述第一端比所述第二端宽。
9.根据权利要求1所述的刀头，进一步包括马达，所述马达绕所述轴线驱动所述第二构件，其中，所述质心还由所述马达和所述第二构件限定。
10.根据权利要求9所述的刀头，其中，所述马达是第一马达，并且所述刀头进一步包括用于使所述第一构件旋转的第二马达。
11.根据权利要求1所述的刀头，其中，所述第二构件包括能够绕所述轴线移动的第一凸部和能够绕所述轴线移动第二凸部，所述第二凸部能够绕所述轴线相对于所述第一凸部移动。
12.根据权利要求11所述的刀头，其中，所述第一凸部沿第一方向绕所述轴线旋转，并且所述第二凸部沿与所述第一方向相反的第二方向绕所述轴线旋转。
13.根据权利要求11所述的刀头，进一步包括第一马达和第二马达，其中，所述第一凸部联接到由所述第一马达驱动的第一轴，并且所述第二凸部联接到由所述第二马达驱动的第二轴。
14.根据权利要求1所述的刀头，其中，所述第二构件包括联接到所述第二质量以便绕所述轴线旋转的轴，所述轴包括延伸穿过所述轴的第一流体导管，并且其中，所述切割钻头进一步包括与所述第一流体导管流体连通的第二流体导管，所述第二流体导管径向地延伸穿过所述切割钻头。
15.根据权利要求12所述的刀头，其中，所述切割钻头包括环、绕所述环的周边定位的多个切割尖端，和与所述第二流体导管流体连通的多个喷嘴。
16.根据权利要求13所述的刀头，其中，每个喷嘴定位在相邻的切割尖端之间。
17.根据权利要求1所述的刀头，其中，所述切割钻头能够相对于所述第一构件旋转。
18.—种米掘机，包括: 框架，用于将所述采掘机支撑在支撑表面上； 吊杆，所述吊杆包括联接到所述框架的第一端和远离所述框架定位的第二端；和 刀头，所述刀头联接到所述吊杆的所述第二端，所述刀头包括: 第一构件，所述第一构件限定第一端和第二端，并且包括第一质量和联接构件，所述联接构件将所述第一质量支撑在所述吊杆的所述第二端上， 切割钻头，所述切割钻头靠近所述第二端联接到所述第一构件并且包括切割刀刃，所述第一构件和所述切割钻头至少部分地限定第一质心；和 第二构件，所述第二构件能够绕轴线旋转并且包括相对于所述轴线偏心地定位的第二质量，所述第二质量限定第二质心，所述第一质心和所述第二质心限定组合质心，所述第二质量绕所述轴线的旋转导致所述第一构件和所述切割钻头绕所述组合质心沿着闭合路径摆动。
19.根据权利要求18所述的采掘机，其中，所述联接构件包括弹性构件，所述弹性构件允许所述刀头相对于所述吊杆的所述第二端摆动。
20.根据权利要求19所述的采掘机，其中，所述弹性构件包括至少一个销和弹簧，所述销在所述第一构件的第一端和所述吊杆的第二端之间延伸，所述弹簧绕所述销定位以在所述第一构件上施加弹簧力。
21.根据权利要求19所述的采掘机，其中，所述弹性构件包括定位在所述第一构件的所述第一端与所述吊杆的所述第二端之间的至少一个液压缸，每个液压缸能够延伸并且能够缩回以改变所述刀头相对于所述吊杆的角度。
22.根据权利要求18所述的采掘机，其中，所述联接构件包括球接头，所述球接头允许所述第一构件相对于所述吊杆