专利名称:可旋转万能采挖臂运动的控制方法以及为实施该方法的控制装置的制作方法
本发明是关于控制局部采掘机的可旋转万能采挖臂运动的方法的。该采掘机包括升降采挖臂的第一液压驱动装置和用于相对升降方向横向地旋转采挖臂的第二液压装置以及实施该方法的装置。
装有万能旋转采挖臂的局部采掘机通常包括用以大致在垂直方向升降采挖臂的液压油缸-活塞组件以及用于旋转驱动的液压油缸-活塞组件，这一旋转驱动举例来说，可以通过液压驱动齿条与转动装置的齿轮啮合来获得。在这种情况下，通常采挖臂大体上是绕相对于底盘法线方向的延伸轴线旋转的，由于这一转动装置以及升降采挖臂的液压油缸-活塞组件是绕基本上沿垂直方向延伸的轴线旋转的，因之，采挖臂可以在任何水平旋转位置上升降。
为了用已提供的局部采掘机来采挖地层断面，在采挖臂的自由端上，能旋转地支承着两采挖头以便绕相对于采挖臂纵轴线的横向延伸轴线旋转，通常选择采挖头旋转轴的方向为进给方向。在达到规定型面后，采挖头按所说的预选采挖深度升或降，随后进给运动朝相反方向、并且基本上重新按水平方向进行。由于这种采挖机的结构上的原因，当升降采挖臂以达到新的预选采挖深度时，装在采挖臂自由端上的两个采挖头之间会留下岩棱。当大体上在水平方向旋转采挖臂时，上述岩棱随后应消失。由于岩棱的性质和采挖机的结构，这些岩棱靠旋转采挖臂可能难以去掉。在这种情况下就很难将采挖臂旋转到新的位置。需要用手工劳动来去掉这些岩棱以便在相反方向继续进行采挖工作。
本发明目标在于提供一种开头提及的方法，其中，采挖方向的变换，特别是在达到规定型面之后，是可靠的，并且用一简单方法来避免采挖机旋转运动受剩留岩棱阻碍的危险。为解决这个问题，按照本发明所述的方法主要包括采挖臂处于两个方向中的一个方向的进给运动的终点，当进给方向变换时，特别是当获得规定型面时，相应的第二驱动装置同时被供以压力液体。由于在采挖方向变换时，或相应地进给运动变换时，两液压驱动装置同时通以压力液体，采挖工作沿倾斜方向进行，所以残留岩棱的危险可以消除。在这种情况下，并由于压力液体量是预先选定的，采挖臂运动的倾斜延伸的部分轨迹的倾斜度仅取决于在另一方向上的进给速度。注意，当在相反方向快速旋转采挖臂时可以得到一个较平的倾斜度，而较慢的旋转运动可以获得相当陡的采挖臂运动的部分倾斜轨迹在这种情况下，预选的采挖深度基本上取决于输送到第二液压驱动装置的压力液体容量。由于这个原因，当采挖方向变换时，预定容量的压力液体被压到第二驱动装置，这个方法是有优越性的。
前述类型的采挖机通常包括用于旋转驱动和在基本垂直方向移动采挖臂的驱动装置的共用压力液体源。为了可靠地提供实施按本发明所述方法的可能性而不用附加驱动装置，并且为了可靠地把预定容量的压力液体压入相应的另一驱动装置内，按本发明所述的装置主要的特征在于设置一个阶梯式活塞，它可以通过分别输送到中央工作室和尺寸大的隔离的环形室中的压力液体来工作，其特征还在于有多个控制阀，这些阀有选择地跟与压力液体进口反向的阶梯式活塞的中心工作室连通，当采挖臂的一个驱动装置的作用方向和另一驱动装置的方向不同时，同时向采挖臂输送压力液体。由于在本发明的装置中设有一阶梯式活塞，因此可以实施某种实施方案，其中，在阶梯式活塞一侧由于横截面大于中心工作室的另一侧，并且由于截面差的原因，阶梯式活塞将向一个方向移动，于是作用在一个驱动装置上的压力液体起了作用。注意，压力液体由具有较小横截面的中心工作室压出，并在阶梯活塞的相反侧被输入相应的另一驱动装置。这一被排出的压力液体的容积可用特别简单的方法即由限制阶梯式活塞行程来预先确定，这个方法的优点是可调的。靠这样的装置，操作可以高度自动化，在到达规定型面后，每次变换进给方向时，在倾斜方向先采挖一个短的局部区域，然后采挖工作按通常选定的进给方向进行。如前面已经指出的，通常选定的进给方向是绕基本垂直轴转动采挖臂来产生的，即采挖头沿它们旋转轴的轴向移动。
如设置一个控制压力源，还可进一步实现自动化。这压力控制源经预选装置可以和控制滑动活塞连接以控制接受从阶梯式活塞的工作室排出的压力液体的油缸-活塞组件的运动方向。这个压力源可进一步与设置在采挖臂另一驱动装置的输送管路和排出管路的支管内的几个可控打开回阀连通，靠这个附加控制压力源和预选装置，当变换进给方向时，便可首先预选下一工步的预定采挖掘深度的方向，譬如说向上还是向下。这个控制压力源进一步提供了这种可能性，即同时可靠地控制几个可控打开的止回阀。仅在要变换进给方向时差动活塞或阶梯活塞必须分别承受压力液体的作用，所以当正常工作时，即当操作两个驱动装置之一，使一个或几个采挖头进给时，阶梯式活塞的工作室便可以靠止回阀来关闭。仅在进给方向变换时，止回阀应突然打开。这止回阀是与通向正被操作着的进给驱动装置的压力管路直接相连，并相应地与回流管路相连。而后预定的压力液体容量将相应地排入阶梯式活塞另一侧，并且进入提供预选的采挖深度的驱动装置。
在这种情况下，上述方案是有优越性的，即另一液压驱动装置的供油管和排油管的分歧管路与阶梯式活塞两侧相应的环形工作室相连。并且从这些环形工作室分出的管路，借助通向环形工作室方向止回阀的闭锁作用，与阶梯式活塞同一侧相应的中心工作室相连。通过阀门的这种配置，可以保证当对阶梯式活塞一侧的环形工作室加压时，阶梯式活塞同一侧的中心工作室同时被加压，因此，为了从反方向的中心工作室排出预定的压力液体容量，要可靠地确定所希望的承压表面积差。如果环形工作室的横截面足够大，那么，通过止回阀将同一侧的中心工作室与相应的环形工作室相连接的连接管路可以省去。同时随着阶梯式活塞向某一方向变换运动，中心工作室与压力侧相反的一侧应同时通向采挖臂驱动装置的方向。为此目的装置可控打开止回阀是有优越性的。这些止回阀通向阶梯式活塞的中心工作室，并位于管系中，该管系通过控制活塞，将阶梯式活塞的中心工作室跟用于驱动采挖臂的油缸-活塞组件的工作室连通。这种止回阀建立的开启位置在原则上跟由控制压力源经预选装置建立的是等同的。然而，为此目的，可以这样配置中心工作室的止回阀控制管路分别与通向相反的环形工作室或中心工作室的支路相连。
考虑到优选的操作模式，采挖工作或进给运动是沿旋转采挖头的轴向进行的，在正常运转工况下，承受压力液体作用的驱动装置是产生水平旋转的驱动装置。在这种情况下，本发明的方案是连接阶梯式活塞环形工作室的分支管路与通向采挖臂的水平旋转驱动装置的管路相连。
下面参照本发明附图中示意表示的实施方案，作进一步阐述。其中图1给出挖掘机示意侧视图，图2给出相对于图一的采挖机顶视图。其中忽略了不重要的细节。
图3给出用于控制采挖臂运动的本发明装置的油路示意图。
图4给出采挖臂投影在采挖面上的运动轨迹。
在图1中，标号1标明一个采挖机。它的带履带的底盘2可以在地面移动。采挖机除了由液压油缸-活塞组件4控制升降的保证经常装料的装料台3外，还具有一挖掘臂5。挖掘臂5在转动装置6的高度方位上可沿双向箭头7所示方向转动，用液压油缸-活塞组件8来实施这一转动。此外，设有绕大致垂直的轴线9、按双向箭头10方向转动的机构。产生这一水平旋转运动的驱动装置示于图2。
挖掘臂5的自由端装有一被支承得可旋转的采挖头11，注意，使采挖头转动的驱动装置是装在采挖臂的里面。
从图2可以看出，按双向箭头10方向，0即基本上是在一水平面内的转动是由液压油缸-活塞组件12，驱动跟转动装置6的齿轮14相啮合的齿条(13)而产生的。由图2所表明的可进一步理解，在两采挖头11之间存在着空隙16，采挖头是被支承得可旋转的，以便绕与采挖臂纵轴线基本成直角相交的轴15旋转。这样一种采挖机在采挖工作时的进给运动照例是通过操作转动装置12来产生的，其方向是沿旋转轴15的方向。预选的采挖深度是按双向箭头7方向升降采挖臂5来达到的(见图1)，注意，这一预选采挖深度常常由于传动支架和间隙16的存在而不能达到，特别是关于软材料如煤、钾盐及类似的材料。然而无论在任何情况下，当按双向箭头(7)方向升降采挖臂5时，与间隙16相应，在岩石内会出现一条棱。这些棱在以后通过沿双箭头10方向的转动或通过沿旋转轴15的方向相应移动采挖头11而产生的进给运动一定会被消除。在硬岩石的特殊情况下，这些棱不易去掉。
图3的油路提供了预选的采挖深度，使在变换采挖方向时，采挖头间不存在棱。升降采挖臂的液压驱动装置的标号也为8。而使采挖臂5绕基本垂直轴9旋转的液压驱动装置的标号也为12。通过一个4/2一通路阀17(在这里未曾详细画出)，由油泵18提供的压力可有选择地分别输给油缸-活塞组件8与12的工作室。可控制打开的止回阀20连接在管路19内，从而将压力液体导入油缸-活塞组件8。注意，如果上述两个油路之一用来通过压力液体，接入另一条管路中并在此例中作为回油管的止回阀20永远同时打开。同样的，绕基本垂直轴9水平方向的旋转运动也可由4/2通路阀通过对油缸-活塞组12加压来完成。除了用于操作上述驱动装置的这些通用阀之外，还有一个控制装置，它有一个基本的元件-阶梯式活塞21。借助于可控制打开的止回阀23，支路24与压力油路22接通，通至水平摆动驱动装置油缸12，并且分别和阶梯式活塞21两侧的环形工作室25接通。在打开止回阀23时，这些环形工作室能承受管道22内的压力作用。当在一个方向旋转采挖臂时，上述两个管路22之一为压力管路，而另一管路则作为回油管路。如果相应的止回阀23被控制在假设开启位置，压力液体将进入一个环形室25。压力液体也可以通过与支管24相连的管道26，并经朝阶梯式活塞21的中心工作室28方向打开的止回阀27被压入相应的中心工作室28内。同时，通过控制油路29操纵朝工作室28方向开启的止回阀30打开。注意，操纵打开是因工作室的止回阀30处于相应的阶梯式活塞低压一侧。当对环形室25进行加压时，并紧跟着在操纵打开止回阀27、也打开同侧的工作室28之后，由于横截面起作用，阶梯式活塞21可以向所希望的方向移动。注意，移动的行程由中心工作室内对置的限位器来限制。预先确定的压力液体容量便分别从反向的工作室28内排出，并可供给另一驱动装置。在图中的情况则是向油缸-活塞组件8输油，用于升降采挖臂。在这种连接中，附设一个预选装置与一控制滑动活塞，控制滑动活塞示意图标号为32，辅助的预选装置示意图标号为33。还设有一控制压力源34，压力源的压力可由预选装置33分配，这样，控制滑动活塞32可以按箭头35指示的两个方向中的一个方向移动。任何自中心工作室38排出的压力液体容量，取决于控制滑动活塞32的位置，它对于油缸-活塞组件8的上部或下部工作室起作用，并且由这一预选的液体来容量确定向上或向下的采挖深度。由于自中心工作室28排出的液体容量与靠压缩油缸-活塞组件12使采挖臂大体按水平方向的转动同时进行，其总的结果是只要压力液体自中心工作室28排出，采挖作业便按倾斜方向进行。在排出这些液体容量之后，也就完成了预选的采挖深度，而通常的采挖工作可以通过分别操作转动装置或油缸-活塞组件12来继续下去。
如在方案图中所示，支管24中所设的止回阀23同样地由取决于预选装置33位置的控制管路36操作，所以倾斜采挖作业可以由预选装置33产生。对回油管打开的油罐在图3中的标号为37。注意，用于盛放控制压力源的压力油的附加油罐38以及相应的回油管示意地示于图中。
采挖头沿采挖面39的移动轨迹(这轨迹可以由所述装置得到)简明地示于图4。例如采挖作业沿直线40从水平采挖开始，注意，在达到规定型面41后，采挖方向就相反了。由于以相反方向操作水平转动装置，并且同时操作液压油缸-活塞组件8作上升运动，这个运动可以通过调节控制滑动活塞32预选得到，其结果是在运动换向的时候，得到了一个基本上按斜线延伸的部分运动轨迹，在图4中用42标出。在完成这个行程或完成该预选采挖深度之后，采挖沿直线43在基本水平方向上进行，直到在相反一侧达到规定的型面。如果按照倾斜的部分轨迹42，在预选一个新的采挖深度时，在采挖头之间没有棱存在，并且相反方向的采挖工作可以接着继续进行，而驱动装置无超载的危险。操纵可以在很大程度上由模板来自动控制。
权利要求
1.用于控制局部采挖挖掘机(1)的万能旋转挖掘臂(5)运动的方法，包括用于升降采挖臂(5)的第一液压驱动装置(8)和用于将采挖臂(5)横向旋转到升、低方位上的第二液压驱动装置(12)，其特征在于采挖臂处于两个方向中一个方向的进给运动的终点，特别是在达到规定型面时，在反向采挖之际，相应的第二个驱动装置同步地被供给压力液体。
2.如权利要求
1所述的方法，其特征在于在变换采掘方向时，预先确定的压力油容量被压入到第二驱动装置内。
3.用于实施按权利要求
1或2所述方法的控制装置，其特征在于装有一阶梯活塞(21)，有时通过一中心工作室(28)，有时通过一有较大半径的隔离的环形工作室(25)，它可以承受压力液体的作用，其特征在于配置了可控制阀(30)，有选择的与处于压力液体进口相反侧的阶梯式活塞(21)的中心工作室(28)连通，当采挖臂(5)的一个驱动装置的作用方向与另一驱动装置作用方向不同时，同时对挖臂输送压力液体。
4.如权利要求
3所述的控制装置，其特征在于阶梯式活塞(21)的行程可以调节。
5.如权利要求
3所述的控制装置，其特征在于备有一控制压力源(34)，该压力源可以通过一预选装置与控制滑动活塞(32)相连，该活塞是用于在接受阶梯式活塞(21)的工作室排出的压力液体容积后控制油缸-活塞组件的运动方向的，这一压力源还可与可控打开止回阀(23)相连，该阀门设在支管(24)上，支管可以是供油管，也可以是挖掘臂的另一液压驱动装置(12)的排油管。
6.如权利要求
5所述的控制装置，其特征在于供油管路的分支管(24)及另一个液压驱动装置(12)的回油管路的分支(24)是时时与阶梯式活塞(21)两侧的环形室(25)相连的，这些管路从环形室(25)分出，并借助于止回阀27在通向环形室(25)方向上的闭锁，与阶梯形活塞(21)同侧相应的中心工作室(28)连通。
7.如权利要求
3至6中任一项所述的控制装置，其特征在于设置可控制打开的止回阀(30)，它向着阶梯式活塞(21)的中心工作室(28)方向打开，通过控制滑动活塞(32)用管路将阶梯活塞(21)的中心工作室(28)与采挖臂(5)的驱动装置(8)中油缸-活塞组的工作室接通。
8.如权利要求
7所述的控制装置，其特征在于中心工作室(28)的止回阀(30)用的控制管路(29)与支管(24)相连，分别通向相反的环形室或中心工作室。
9.如权利要求
3至8中的任意一项所述的控制装置，其特征在于连至阶梯式活塞(21)环形室(25)的支管(24)与管(22)相连，通向采挖臂(5)的水平旋转驱动装置(12)。
专利摘要
控制局部采挖挖掘机万能旋转采挖臂运动的方法，该机包括升降采挖臂和将采挖臂横向旋转的第一和第二液压驱动装置。在采挖头进给运动到一个方向的终点，达到规定的型面时，在反向采挖之际另一驱动装置被同时预定量的压液。该机的控制装置有一个阶梯式活塞，通过中心工作室或具有较大半径的隔离环形工作室，承受压液的作用；还有可控阀，有选择地把压液进口的另一侧上的中心工作室与作用方向不同的另一驱动装置连通，供以压液。
文档编号E21D9/06GK86107020SQ86107020
公开日1987年4月22日 申请日期1986年10月13日
发明者赫维希·弗鲁利奇, 艾尔弗雷德·齐茨, 奥托·谢蒂纳 申请人:沃斯特-阿尔派因股份公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan