CN101230583A - 土壤剥离设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土壤剥离设备，特别地涉及沟壁抓斗，其包括：可与承载工具连接的基体；其上设有土壤操作工具且借助于轴承设备以可转动的方式支撑在基体上的工作单元；以及用于使工作单元关于基体转动的转动设备。转动设备具有至少一个线性驱动器和绳索或链条传动装置，通过该装置由线性驱动器产生的直线运动可被转变成转动运动。

Description

土壤剥离设备

技术领域

本发明涉及一种土壤剥离设备，特别地涉及一种沟壁抓斗，该抓斗包括可与承载工具连接的基体，其上设有土壤操作工具且借助于轴承设备以可转动的方式支撑在基体上的工作单元，以及用于使工作单元关于基体围绕转动轴转动的转动设备。

背景技术

这种设备用于在土壤中挖掘主要被用来在土壤中形成地基或密封件的凹坑或沟渠。在使用带有抓铲的抓斗时，特别地在形成相对深的沟壁时，存在这样的风险，即，特别地因抓铲上的抓齿的不对称分布引起的不对称会导致不受欢迎的与垂直方向的偏离。为了对此进行补偿，已知可以规则间隔将抓铲转动180度，特别地是在每次敲击之后。通过这样作，由不对称的齿结构引起的偏离可被抵消。

普通的土壤剥离设备可例如从JP55-152228 A中得到了解。在这种已知设备中，带有抓铲的工作单元借助于转动设备被支撑在伸缩设备上。通过具有驱动小齿轮和与该工作单元连接的外部齿轮的转动马达来产生转动。由于转动设备附连在伸缩设备的下端，因此转动设备和抓铲一起被移入沟渠或沟槽内。特别地在沟槽填满了支撑悬浮物的情况下，这会造成对转动马达和敏感的传动装置的干扰。

为了避免出现这个问题，例如可以从EP 0 533 559 B1中了解到：转动设备在到承载工具的吊杆的过渡段上设在伸缩引导装置的上端。然而在这种配置下，转动设备也必须转动整个伸缩引导装置，这不仅导致耗费较多的作用力，还导致转动马达和转动轴承的相应复杂的设计。另外，使得伸缩单元的更换(例如在需要更大的剥离深度时是必要的)更加困难。

在EP 0 872 596 B1中，提出了一种转动设备，其中转动马达以固定的方式装配在伸缩引导装置的上段。在工作单元上设有驱动轴，其在伸缩引导装置完全收回和带有抓铲的工作单元从土壤中完全退出的情况下通过耦合设备仅与转动马达接合。为了与转动马达脱离的工作单元的转动安全，需要复杂的刹闸设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤剥离设备，其中具有简单、坚固构造的工作元件能够以特别可靠的方式被转动。

根据本发明，通过具有权利要求1的特征的土壤剥离设备来实现这个目的。优选的实施例在从属权利要求中得到陈述。

根据本发明的土壤剥离设备的特征在于：转动设备具有至少一个线性驱动器和绳索或链条传动装置，通过该装置由线性驱动器产生的直线运动可被转变成旋转运动。

本发明的基本思想存在于以下事实中，即：不用具有相对复杂的减速齿轮单元的转动马达，而是替换用简单、坚固的线性驱动器来产生旋转运动。为了将线性驱动器的运动转变成旋转运动，提供了具有同样简单的设计的绳索或链条传动装置。这类传动装置使用诸如绳索或链条这样的柔性元件。在本发明的意义中，绳索或链条传动装置不应被狭义地理解成以绳索或链条作为柔性元件，而是带子、皮带或其它柔性元件也包括在内。通过简单地环绕轮子缠绕这些元件，可将直线运动转变成转动运动。即使在艰难的环境和含有大量污垢的情况下，这样的柔性、可转向的元件也能够被可靠地使用，同时要求较少的维护。另外，有限量的转动可供应相对高的扭矩，其对于根据本发明的应用而言是完全足够的。

基本上，诸如齿轮-齿条驱动器或滚珠-主轴(ball spindle)驱动器这样的各种驱动器可被认作为线性驱动器。然而，根据本发明，特别优选的是：该线性驱动器具有调节缸，特别地该线性驱动器具有液压缸，传动装置的柔性元件附连在其活塞杆上。调节缸，特别地液压缸非常紧凑，且能够供应非常高的作用力。此外，土壤剥离设备通常已经配备有包括大量液压缸的液压系统。特别地在沟壁抓斗的情况下，液压调节缸例如被用来致动抓铲。因此，用于根据本发明的转动设备的线性驱动器可以在不需要大量的工作的情况下被集成在现有系统中。

可通过一个或几个调节缸来实现本发明。特别地，可以想到使用被设置且能够彼此相对以相反的方向操作的两个单向作用式调节缸。根据本发明，得到了一种特别紧凑的配置，其中调节缸是双向作用式调节缸，且活塞杆在两侧伸出该调节缸的缸体；且其中传动装置的柔性元件附连在该活塞杆的两端。由此可实现定义的转动和回转。另外，因为在延伸或收回运动期间始终产生拉力，因此确保了该柔性元件或多个柔性元件的可靠拉紧。

此外，根据本发明，对于绳索或链条传动装置来说具有调节轮是有利的，其中至少一个柔性元件联接到该调节轮且柔性元件至少部分地环绕该调节轮缠绕。关于所述轮的转动轴以径向空间隔开的方式设置柔性元件与调节轮的联接。这种间距构成了杠杆臂，柔性元件的线性张力通过该杠杆臂转变为转动该工作元件的扭矩。可通过形状锁紧和/或作用力锁紧式连接，诸如例如通过螺杆、夹子或以其它方式，以公知的方式得到绳索在调节轮上的固定。作为参考，为此目的，在调节轮上设有可让位于柔性元件末端的环钩住的保持螺栓。根据直线运动的长度和取决于调节轮的有效周长来形成转动。

根据本发明，实现了一种特别坚固和有效的直接驱动器，其中调节轮被设在轴承设备的一部分上且与转动轴同轴。调节轮以固定的方式被设在基体上，其本身关于承载工具以转动固定的方式被设置。因此，施加在柔性元件的张力引起工作单元相对于调节轮和基体的直接转动。此处，用于对轴线偏移进行补偿的传动装置是不必要的。

在根据本发明的调节轮在基体上的配置中，线性驱动器被设置在工作单元上。在工作单元的框架上具有足够量的自由空间。或者，在相反的情形下，调节轮可以转动固定的方式被设在工作单元上，同时线性驱动器被设在基体上以在工作单元和基体之间引起所需要的相对转动。提升设备，即例如伸缩杆或Kelly杆，可被设在轴承设备上方或下方。也可以通过绳索的部分或重复缠绕，专门借助于摩擦力来将张力传送到调节轮。

转动设备的转动轴大致平行于通常为垂直方向的下落方向延伸。针对于具体的应用目的，可以有少许角度的偏离。

为了特别可靠的转动，根据本发明作了这样的安排，即两个柔性元件被联接到调节轮，通过它可分别实现反向的旋转运动。沿相反的方向实施柔性元件在调节轮上的配置和缠绕，以使得在张力被施加在元件上时，它们各自沿相反的方向产生旋转运动。通过这种方式，能够确保可靠的转动和回转。

如已经解释过的那样，柔性元件可以是链条、带子、皮带等，只要它同时允许直线运动、转向和缠绕。然而，在柔性元件为钢索的事实中可以看到本发明的一个特别省钱、简单且可靠的实施例。钢索通常被用于沟壁设备，例如用作为提升或支撑绳索。即使在被直接用于具有支撑悬浮物的沟槽中时，钢索也及其耐用且几乎不需要维护。

根据本发明，得到了一种特别可靠的配置，其中在轴承设备上设有液压流体的连接件。为了将液压流体通过转动设备从承载工具传送到工作单元，可提供一种已知的旋转给水槽。由于通常仅提供工作单元的一种180度转动和随后的回转，因此也可以用柔性软管来实现液压管道从基体到工作单元的柔性桥接。

另外，根据本发明，提供了一种包括吊杆的承载工具，其中以可旋转的方式固定的提升设备附连在其上，工作单元设在该提升设备的下端。通常，承载工具是具有上部车架的铺轨车辆，绳索致动的桅杆或吊杆联接在其上。提升设备可以是垂直方向上可移置的单个横条或滑块、伸缩缸或绳索致动的Kelly杆。由于其紧凑性和坚固性，根据本发明的旋转设备几乎可以被设在选定的任何位置上，诸如例如在吊杆与提升设备之间，或优选地在提升设备和工作单元之间。

该土壤剥离设备优选为沟壁抓斗，但并不限于此。原则上也可被用于其它类型的沟壁设备，例如用于具有以可旋转的方式设置的切割轮的沟壁切割器，特别是在该切割轮上设有不规则齿配置的情况下。

附图说明

在下文中，将通过在附图中示意性示出的优选实施例对本发明进行进一步描述，其中：

图1示出了根据本发明的具有承载工具的土壤剥离设备的侧视图；

图2示出了根据本发明的具有抓铲的土壤剥离设备的另一个实施例；

图3示出了关于旋转设备的图2的细节图；

图4示出了图2的土壤剥离设备的侧视图；

图5示出了从上方看去的图2的土壤剥离设备的视图；以及

图6示出了来自图2的土壤剥离设备顶部的部分剖视图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了用于在土壤中形成沟槽5的根据本发明的土壤剥离设备10的基本构造。借助于由几个支撑绳索构成的提升设备18，以可在垂直方向上移置的方式将用于挖掘沟槽5的工作单元20设置在承载工具12上，其中承载工具具有带有桅杆头16的近似垂直定向的桅杆14。

根据图2，示出了被设计成沟壁抓斗的根据本发明的土壤剥离设备10。该沟壁抓斗包括带有布置在中央的纵向桁梁60的框架24，侧向引导板64通过十字杆件62以公知的方式设在框架24上。两个带有齿68的抓铲66在纵向桁梁60的下端枢轴转动以作为土壤剥离工具22。通过居中地设在纵向桁梁60上的液压致动缸70，可借助于致动杆72使抓铲66打开或闭合，从而以公知的方式剥离或接收土壤材料。在纵向桁梁60的上端设有轴承设备30，通过该轴承设备，工作单元20以可180度枢轴转动的方式被支撑在基体32上。基体32具有保持设备31，借助于该保持设备31，能以可释放的方式将该沟壁抓斗附连到用于进行大致垂直移置的提升设备。

为了使工作单元20关于基体32进行枢轴转动，设计了一种转动设备40，其具有被设计成调节缸的线性驱动器44和绳索传动装置50。线性驱动器44具有缸体46，活塞杆47分别从其两端伸出。活塞杆47沿着工作单元20的纵轴设置，且其可被移动以致动作为柔性元件45的绳索。

绳索传动装置50包括下转向滚轮54，两个上转向滚轮55和调节轮52。当调节轮52以转动固定的方式附连在基体32上时，下转向滚轮54和上转向滚轮55以可转动的方式被支撑在工作单元20的框架24上。在本实施例中，柔性元件45由单独的两根绳索构成，其中绳索各自通过一端被固定到活塞杆47，通过另一端被固定到调节轮52并环绕调节轮部分缠绕。通过这种配置形成了一种闭合的操作环，因此在以相反的方向操作活塞杆47时，柔性元件45始终保持拉紧。

在下文中，将参考图3描述工作元件20的支撑和转动。分别以固定的方式将螺栓形状的保持设备31和轴承轴颈33设在基体32的顶部和底部。为了可转动的支撑，将轴承衬套35，特别地摩擦轴承，设在轴承轴颈33的外部并通过接收套63将其保持在轴颈外部。接收套63通过保持器61与纵向桁梁60固定连接。因此，通过轴承衬套35，接收套63和整个工作单元20关于基体32以可转动的方式得到支撑。

保持器61具有让轴承轴颈33的自由端伸入其中的自由空间。调节轮52固定在轴承轴颈33上，其中调节轮在其外周上具有两个凹槽以接收作为柔性元件45的绳索。借助于各自通过轴承座56以转动方式支撑在工作元件20的保持器61上的两个转向滚轮55，垂直且平行于转动轴34延伸的柔性元件45被偏转在水平方向上朝向调节轮52，以将绳索引入调节轮52的各自凹槽中。调节轮52被设置成与转动轴34同轴，而该转动轴与工作单元20的纵轴重合。

在轴承轴颈33的下端设置有带有液压流体连接件36的连接段。通过放置在基体32上的通向在承载工具侧面上的液压源的液压管道26，液压流体可经由连接件36和借助于连接以固定的方式附连在可转动工作单元20上的插座38的柔性软管37，穿过轴承轴颈33的内部。液压源特别地充当用于抓铲以及转动设备的线性驱动器的调节缸的源。

根据图4的侧视图，下转向滚轮54通过下轴承座57以转动的方式支撑在剥离设备10的纵向桁梁60上。平行于垂直线和设备纵轴设置的线性驱动器44包括固定在纵向桁梁60上的缸体46。

根据图4，收回下活塞杆47而在相反的方向上伸出上活塞杆47，从而使柔性元件45始终保持拉紧。为了对张力进行调节，沿着柔性元件45的自由部分设有张力调整器48。

特别地可以从图5和6中理解转动机构。通过第一上转向滚轮55a使第一柔性元件45a，其为在其末端处带有环的绳索，朝向调节轮52偏转。第一柔性元件45a通过该环被联接到调节轮52的第一保持螺栓58以引起调节轮52与工作元件20之间的关于转动轴34的沿逆时针方向的相对转动。根据图4，第一柔性元件45a通过其另一自由端与线性驱动器44的下活塞杆47连接。

第二柔性元件45b一方面通过环连接到调节轮52的第二保持螺栓59，另一个方面连接到线性驱动器44的上活塞杆47。如果将上活塞杆47收回，那么第二柔性元件45b也通过第二上转向滚轮55b被收回，通过这样作，就关于转动轴34产生了调节轮52与工作单元20之间的相对转动。同时，这种转动导致第一柔性元件45a沿顺时针方向重新缠绕在调节轮52上，因此，在后面的阶段中第一柔性元件45a能够再次逆时针回转约180度。

Claims (10)

1.一种土壤剥离设备，特别是一种沟壁抓斗，包括：

-可与承载工具连接的基体；

-工作单元，土壤操作工具设在该工作单元上，且该工作单元借助于轴承设备以可转动的方式被支撑在基体上；以及

-用于使工作单元关于基体围绕转动轴转动的转动设备；

其中

-转动设备具有至少一个线性驱动器和绳索或链条传动装置，通过所述装置由线性驱动器产生的直线运动可被转变成旋转运动。

2.如权利要求1所述的土壤剥离设备，其中：

线性驱动器具有调节缸，特别是液压缸，所述传动装置的柔性元件附连在所述缸的活塞杆上。

3.如权利要求2所述的土壤剥离设备，其中：

调节缸为双向作用式调节缸，所述活塞杆从两侧伸出所述缸的缸体，且所述传动装置的柔性元件附连到所述活塞杆的两侧。

4.如权利要求1所述的土壤剥离设备，其中：

所述绳索或链条传动装置具有调节轮，至少一个柔性元件联接到所述调节轮且其围绕着所述调节轮至少部分缠绕。

5.如权利要求4所述的土壤剥离设备，其中：

所述调节轮设在所述轴承设备的一部分中且与所述转动轴同轴。

6.如权利要求4所述的土壤剥离设备，其中：

所述线性驱动器设在所述工作单元上，且所述调节轮以固定的方式设在所述基体上。

7.如权利要求4所述的土壤剥离设备，其中：

两个柔性元件被联接到所述调节轮，通过它可分别实现反向的转动运动。

8.如权利要求1所述的土壤剥离设备，其中：

一个柔性元件为钢索。

9.如权利要求1所述的土壤剥离设备，其中：

在所述轴承设备上设有液压流体连接件。

10.如权利要求1所述的土壤剥离设备，其中：

提供具有桅杆的承载工具，提升设备附连在其上，且所述工作单元设在所述提升设备的下端。

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