CN105317071A - 物料处理机 - Google Patents

Abstract

一种操作物料处理机的方法，该物料处理机具有可以相对于机器的底盘移动的物料处理工具，该方法包括以下步骤：a)使物料处理工具定位在第一区域的第一位置；b)使物料处理工具移动到第二区域；c)将控制系统设置成通过使物料处理工具定位在不同于第一区域的第一位置的第一区域的第二位置处，而使物料处理工具自动返回到第一区域；d)使物料处理工具返回到第二区域。

Description

物料处理机

技术领域

本发明涉及一种物料处理机。

背景技术

已知的物料处理机(比如挖掘机)具有物料处理臂组件。该臂组件可具有相对于机器的底盘绕大体水平的轴线可枢转地安装的臂，其被称为动臂。另一个臂被称为挖掘部，可附接到动臂远离底盘的一端且可围绕大体水平的轴线枢转。物料处理工具(比如铲斗)可枢转地安装在挖掘部的一端。动臂可以通过第一液压缸的操作而上升和下降。挖掘部可以通过第二液压缸的操作而相对于动臂移动，铲斗可通过第三液压缸的操作而相对于挖掘部移动。

为了处理物料，例如挖掘沟渠，机器操作员必须同时操作所有三个液压致动器，这是需要技巧的过程。当挖掘沟渠时，熟练的操作员将能够使铲斗迅速装满物料、提升铲斗离开沟渠并在运输工具的一侧或另一侧清空铲斗。这个挖掘循环时间或装载循环时间受到铲斗初始刺入地面的显著影响。如果铲斗刺入地面太深，则铲斗不能从地面抽出进而被装满。相反地，如果铲斗没有刺入地面足够的深度，则铲斗只能半满。训练不充分的操作员容易以较低的挖掘/装载循环时间操作。

因此，需要一种改进的物料处理机。

发明内容

因此，根据本发明，提供了一种操作物料处理机的方法，该物料处理机具有可相对于机器的底盘移动的物料处理工具，该方法包括以下步骤：

a)使物料处理工具定位在第一区域的第一位置；

b)使物料处理工具移动到第二区域；

c)将控制系统设置成通过使物料处理工具定位在不同于第一区域的第一位置的第一区域的第二位置处，而使物料处理工具自动返回到第一区域；

d)使物料处理工具返回到第二区域。

第一区域可以是期望挖掘沟渠的区域。第二区域可以是期望堆积来自沟渠的废料的区域。有利地，步骤a)使工具定位在第一区域，例如在期望挖掘沟渠的区域，但是步骤c)使物料处理工具定位在第一区域中与步骤a)不同的位置。有利地，控制系统使物料处理工具自动定位在沟渠中递增的不同位置，从而随着沟渠延伸递增而帮助挖掘沟渠。随着沟渠的长度渐进延伸，物料处理工具直接自动放置在沟渠中的下一个相继位置处。随着沟渠延伸递增，物料处理工具直接定位到沟渠中的不同位置，这些不同位置可朝向机器或远离机器相继前进。物料处理工具直接定位到沟渠内的所需位置(即物料处理工具不经由先前的挖掘位置移动)节省时间且有利于更有效的挖掘。

附图说明

现在将参考附图，仅经由示例来描述本发明，在附图中：

图1是根据本发明的物料处理机的侧视示意图，

图2是图1的物料处理机的部分的平面示意图，以及

图3是图1中的机器根据本发明的方法挖掘的沟渠的侧剖示意图。

具体实施方式

参考图1和2，图1和图2示出的物料处理机10包括底盘12和操作室14。操作室14安装在底盘12上。一对履带16形式的地面接合运输装置设置在底盘上以使机器在地面上移动。

臂组件18附接到操作室14的框架，该臂组件18包括动臂20形式的第一臂、挖掘部22形式的第二臂以及铲斗24形式的地面接合工具。动臂20在动臂的第一端20A通过枢轴26可枢转地安装到连杆12A。连杆12A可枢转地安装在相对于框架的大体垂直的轴线上。枢轴26水平定向。挖掘部经由枢轴28可枢转地安装到动臂20的第二端20B。枢轴28水平定向。铲斗经由枢轴30可枢转地安装到挖掘部22的远离挖掘部22的一端22A的另一端22B。枢轴30水平定向。

第一液压缸32形式的第一液压致动器具有可枢转地附接到框架的第一端32A以及可枢转地附接到动臂的第一端与第二端之间的动臂的半程的第二端32B。第二液压缸34形式的第二液压致动器具有可枢转地附接到动臂的第一端和第二端之间的动臂的半程的第一端34A以及可枢转地附接到挖掘部并接近挖掘部的第一端22A的第二端34B。第三液压缸36形式的第三液压致动器具有接近挖掘部的第一端22A可枢转地附接到挖掘部的第一端36A，以及接近挖掘部的第二端可枢转地附接到连杆机构38的第二端36B。连杆机构38本身是已知的，并且仅仅将第三液压缸36的伸展和缩回运动转化为铲斗24围绕枢轴30的旋转运动。

第一液压缸的伸展引起动臂上升，而第一液压缸的缩回引起动臂下降。第二缸的伸展引起挖掘部围绕枢轴28顺时针方向(当观察图1时)枢转，即引起动臂以“挖入”方向移动，而第二液压缸34的缩回引起挖掘部围绕枢轴28逆时针方向(当观察图1时)即以“挖出”方向移动。第三液压缸36的伸展引起铲斗24围绕枢轴30顺时针方向即“聚集”方向移动，而第三液压缸36的缩回引起铲斗围绕枢轴30逆时针方向，即“倾倒”方向移动。

第一、第二和第三液压缸全都是双作用液压缸。双作用液压缸本身是已知的。它们包括在缸内的活塞。该活塞附接到延伸出缸的端部的杆。杆的远离活塞的端部限定了液压缸的一端。缸的远离杆的端部限定了液压缸的相对端。“头侧腔”被限定在活塞和缸的远离杆的端部之间。“杆侧腔”被限定在活塞和缸的接近杆的端部的端部之间。头侧压力腔的增压使缸伸展，而杆侧压力腔的增压引起缸缩回。

机器包括用于操作第一、第二和第三液压缸的系统，如下所述。

液压泵(未示出)由原动机驱动。原动机可以是内燃机，虽然其它原动机也是合适的。动臂滑阀(未示出)可以通过操作员操纵动臂控制器(未示出)进行操作，以伸展或缩回液压缸32。挖掘部滑阀(未示出)可以经由挖掘部控制器(未示出)进行控制，以伸展或缩回液压缸34。铲斗滑阀(未示出)可以通过铲斗控制器(未示出)进行控制，以伸展或缩回液压缸36。因此，操作员可以手动操纵动臂控制器、挖掘部控制器以及铲斗控制器，以便操控和处理物料。

物料处理机还包括控制系统52。

控制系统52可以依照操作员的选择而被选择性地启用或禁用。为了启用控制系统52，操作员致动开关、按钮或操作员输入设备(未示出)。为了禁用控制系统52，操作员致动按钮、开关或其它操作员输入设备。

当禁用控制系统时，操作员可以手动操纵动臂控制器、挖掘部控制器以及铲斗控制器，以便操控和处理物料，如上所述。

随着启用控制系统，操作如下：

控制系统52允许自动执行预编程的操控顺序。

因此，举例来说，当需要挖掘沟渠等时，操作员启用控制系统52。于是该控制系统52按照预编程的操控顺序来控制动臂、挖掘部和铲斗的运动。臂组件的运动的典型顺序如下：

首先，控制系统52降低动臂，挖掘部以“挖出”方向移动，从而移动铲斗24的铲斗斗齿25远离底盘12。于是进一步降低动臂使铲斗斗齿25接合地面。然后，铲斗稍微聚集以便开始移动铲斗斗齿经过地面。挖掘部、动臂和铲斗接着由控制系统52同时操作而使挖掘部沿“挖入”方向逐渐移动、沿“动臂上升”方向移动动臂并沿“聚集”方向移动铲斗，从而使铲斗斗齿大体朝向底盘移动以使铲斗装满地面物料。一旦铲斗装满，则动臂上升，臂组件相对于机器侧向摆动，接着通过将铲斗移动到倾倒位置来倾倒地面物料。通常接着重复该顺序。但是，当铲斗返回到沟渠时，并不位于与铲斗的第一次地面物料装载被移走时相同的位置，而是定位在递增的不同位置，准备获取铲斗的第二次地面物料装载。

因此，关于图2和3，为了挖掘沟渠，铲斗的切割边缘24B必须首先定位在地表面G上的点101处。于是控制系统移动动臂、挖掘部和铲斗，以便将前边缘24B拖动到点102。控制系统接着聚集铲斗以将切割边缘24B拖动到点103，此后动臂上升以移动铲斗离开地面。这导致移走图3中交叉阴影所示的地面部分A。框架接着相对于底盘顺时针(当观察图2时)摆动，以便向第二区域60移动铲斗，预期在此处倾倒来自沟渠的废料。一旦铲斗24在第二区域60上方，则“倾倒”铲斗，从而在地面上的区域60处堆积废料A。接着框架逆时针摆动，切割边缘24B返回到沟渠。但是，由于地面物料A已经移动，因此铲斗24的前边缘24B需要由控制系统定位在位置102处而不是位置101处。为了第二次装满铲斗，切割边缘定位在位置102、移动到位置104，然后移动到位置105，以便收集图3中交叉阴影所示出的地面物料B。动臂接着上升以提升铲斗离开地面，框架顺时针摆动，废料B被堆积在第二区域60处，从而形成废料堆。对于铲斗的第三次装载，切割边缘被控制系统初始定位在位置104，接着移动到位置106和107。对于铲斗的第四次装载，切割边缘被控制系统定位在位置106，接着移动到位置108和109。铲斗的第五装载被控制系统定位在位置108处，接着移动到位置110以及接下来的位置111。铲斗的第六次装载被控制系统定位在位置110处，接着移动到位置112和113。因此，每次铲斗返回到沟渠，切割边缘被控制系统递增地定位在不同于先前的场合(occasion)。

沟渠的期望位置表示为第一区域59(见图2)。沟渠的废料堆表示为第二区域60(见图2)。本发明提供在第一区域和第二区域之间反复移动物料处理工具(在这个示例中是铲斗24)。但是，当在第一区域时，该工具不会移动到相同的位置，而是自动移动到第一区域的递增的不同位置。用这种方式，可以渐进地挖沟渠等。

如需要挖掘短的沟渠，则动臂、挖掘部和铲斗的单独运动可足以挖掘短的沟渠，换言之，可不必经由履带16移动运输工具。但是，在其它需要较长的沟渠的情况中，则在底盘位于图1的位置1处时，可挖掘沟渠的第一部分(例如通过移走地面物料A、B和C)。为了移走地面物料D、E和F，可能有必要使底盘移动到如图2所示的位置2。不管底盘的运动如何，然而铲斗返回到第一区域，即返回到沟渠以便移走地面物料D、E和F。

在一个实施例中，系统允许自动挖掘沟渠等，这样，不需要操作员本人坐在机器中，操作员可以远离机器。这在危险环境中特别有利，操作员可以离开机器在安全的地方。

当在远处时，操作员不需要控制机器的所有方面。在一个示例中，所有需要操作员限定的是第一区域的第一位置和第二区域。一旦这个完成，则控制系统可以自动引起一系列预定的运动发生，从而以期望的方式处理物料，例如在第一区域挖掘沟渠或孔，而在第二区域堆积废料。

有利地，在另一个实施例中，控制器可只控制某些步骤。例如，只有通过使物料处理工具定位在第一区域中不同于第一区域的第一位置的第二位置处，而使物料处理工具返回到第一区域的步骤需要自动执行。这使工具能够迅速返回到不同于工具的先前位置(例如在沟渠中)的适当位置(例如在沟渠中)。控制系统因此可以使工具迅速返回到递增的不同位置。这接着使操作员能够控制工具的移动，例如处理物料，直到需要使工具返回到另一个递增的不同位置的时间。当正在处理的物料不均一时这是有利的，例如地面包括偶尔的大石块或其它这样的物料。例如，当挖掘沟渠时，铲斗的前三次装载可包含松散的物料，比如土壤。土壤的这个拾取需要特殊的工具操控。但是，第四次装载可能需要挖出岩石等，这将需要稍微不同的工具操控。操作员将能够确定需要拾取土壤或岩石所需的适当的工具操控，然而一旦泥土/岩石已被堆积在废料堆，则机器可以仍然使工具返回到适当递增的不同位置，而为物料处理工具的下一操控做准备，以拾取适当的并且将由操作员看到的其他土壤或其他岩石。

如上所述并如图3所示，铲斗的前边缘24B在位置101处开始。对于每个连续的铲斗装载，定位在位置102、104、106、108和110处。这些递增的不同开始位置逐步向机器前进。但是，在其他实施例中，递增的不同位置不需要朝向机器前进，而是它们可以沿任何方向前进。特别地，当挖掘深孔或深沟时，某个递增的不同位置可以直接在先前位置的下方。

控制系统可以在制造厂按照待执行的操控顺序进行预编程。可选地，控制系统可以在实地进行预编程。具体地，控制系统可以通过记录一系列物料处理操控并接着设置以一定偏移量重复那些操控而可在实地进行预编程。例如，图3中挖掘沟渠的可选方式是在禁用控制系统的情况下，操作员移走土壤A和B。

随着控制系统仍被禁用，操作员启用记录系统，于是记录手动操纵用于移走土壤C和D的动臂控制器、挖掘部控制器和铲斗控制器的顺序。除偏移外，记录的操控顺序成为预编程的操控顺序，以便移走土壤E和F。换言之，除了以根据位置104和108之间的距离偏移重复外，用于移走土壤D和E的操控顺序重复，以移走土壤E和F。

在一个实施例中，能够设置附加传感器，进而为工具的位置控制提供反馈回路。但是，在一实施例中可不需要传感器等，因此没有位置反馈回路。这样的设置因此相对便宜(由于不需要反馈传感器)且相对容易维护(由于没有需要维护的传感器)。

如上所述，物料处理机是挖掘机。但是，本发明并不局限于挖掘机，还可以使用其它物料处理机，例如反铲装载机、伸缩臂叉装机、叉车等。如上所述，使用的工具是铲斗。但是，在另一些实施例中，未必使用铲斗，而应使用其它工具，例如可以使用叉车或伸缩臂叉装机的叉等。

如上所述，使物料处理工具定位在第一区域的第一位置的步骤以及通过使其定位在不同于第一区域的第一位置的第一区域中的第二位置而使物料处理工具返回到第一区域的步骤在机器静止、或者机器在相同位置静止、或者机器在不同位置静止的情况下执行。在其它实施例中，当机器运动时，即当机器在地面上行进时，不可能执行一个或两个这样的步骤。

Claims (18)

1.一种操作物料处理机的方法，所述物料处理机具有能够相对于机器的底盘移动的物料处理工具，所述方法包括以下步骤：

a)使所述物料处理工具定位在第一区域的第一位置；

b)使所述物料处理工具移动到第二区域；

c)将控制系统设置成通过使所述物料处理工具定位在不同于所述第一区域的第一位置的所述第一区域的第二位置处，而使所述物料处理工具自动返回到所述第一区域；

d)使所述物料处理工具返回到所述第二区域。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤a)由所述控制系统自动执行，优选地所述步骤a)包括用所述工具执行物料处理操控，优选地所述操控用以拾取物料。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述步骤b)由所述控制系统自动执行，优选地所述步骤b)包括将所述工具承载的物料移动到所述第二区域。

4.如前述权利要求任一项所述的方法，其中所述步骤b)由所述控制系统自动执行，其中所述步骤b)包括用所述工具在所述第二区域执行物料处理操控，优选地所述操控用以堆积物料。

5.如前述权利要求任一项所述的方法，其中所述步骤c)由所述控制系统自动执行，其中所述步骤c)包括使所述物料处理工具清空而返回到所述第一区域。

6.如前述权利要求任一项所述的方法，其中所述步骤c)由所述控制系统自动执行，其中所述步骤c)包括用所述工具执行物料处理操控，优选地执行权利要求2的物料处理操控。

7.如前述权利要求任一项所述的方法，其中所述步骤d)由所述控制系统自动执行，优选所述步骤d)包括将所述工具承载的物料移动到所述第二区域。

8.如前述权利要求任一项所述的方法，其中所述步骤d)由所述控制系统自动执行，其中所述步骤d)包括用所述工具在所述第二区域执行物料处理操控，优选地执行权利要求4的物料处理操控。

9.如前述权利要求任一项所述的方法，其中所述步骤b)由所述控制系统自动执行，其中所述步骤b)包括将所述物料处理工具移动到所述第二区域的第一位置并且由所述控制系统自动执行，其中所述步骤d)包括使所述物料处理工具返回到不同于所述第二区域的第一位置的所述第二区域的第二位置。

10.如前述权利要求任一项所述的方法，其中所述方法用于挖掘孔。

11.如前述权利要求任一项所述的方法，其中所述物料是易碎的物料和/或松散的物料。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述方法用于使所述易碎的物料和/或松散的物料从所述第一区域转移到所述第二区域。

13.如前述权利要求任一项所述的方法，其中所述物料处理工具是铲斗或铲。

14.如前述权利要求任一项所述的方法，其中所述步骤a)、b)、c)和d)在所述机器的底盘静止时执行。

15.如前述权利要求任一项所述的方法包括：

e)将所述控制系统设置成通过使所述物料处理工具定位在不同于所述第一区域的第一位置和第二位置的所述第一区域的第三位置处，而使所述物料处理工具自动返回到所述第一区域，所述第一区域的第二位置在所述第一区域的第一位置和所述第一区域的第三位置的中间；

f)使所述物料处理工具返回到所述第二区域。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述步骤f)由所述控制系统自动执行。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述步骤a)、b)、c)、d)、e)和f)在所述机器的底盘静止时执行。

18.如权利要求15所述的方法，其中所述步骤a)、b)、c)和d)在所述机器的底盘静止时执行，以及在执行所述步骤e)和f)之前，所述机器的底盘移动到不同的和/或邻近的位置。