CN110832145A - 多工具电动施工机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种施工机械(1)，包括机架(6)和铰接式动臂(2)，其可枢转地安装到机架(6)。施工机械(1)进一步包括至少一个电机(126)，其连接到至少一个电池(112)用于操作施工机械(1)的至少一个组件。施工机械(1)用于在装载机模式下运行时，第一工具(10)安装到铰接式动臂(2)；而在挖掘机模式下运行时，第二工具(20)安装到铰接式动臂(2)。施工机械(1)进一步包括工具存放箱(40、50)，工具存放箱(40、50)用于存放第一工具(10)和/或第二工具(20)。施工机械(1)用于将安装到铰接式动臂(2)的第一工具(10)和第二工具(20)中的一个替换为存放在工具存放箱(40、50)中的第一工具(10)和第二工具(20)中的另一个。本发明还涉及一种更换操作模式的方法以及一种选择施工机械(1)操作模式的方法。

Description

多工具电动施工机械

技术领域

本发明涉及用于在装载机模式和挖掘机模式下运行的施工机械。这种施工机械可定义为组合的装载机与挖掘机机械。

本发明还涉及一种选择具有铰接式动臂的施工机械的工具的方法，以及一种更换具有铰接式动臂(articulated boom)的施工机械的工具的方法。本发明还涉及用于执行此类方法的控制系统。

背景技术

在大多数施工工地，装载机和挖掘机都用于土方工程或物料搬运。装载机型机械和挖掘机型机械通常彼此相邻使用，用于执行相应的装载工作和挖掘工作。

为了在单台机械上提供装载机和挖掘机的功能，在施工现场使用了具有两条独立动臂(boom)的多功能施工机械，即在机械前端的装载机动臂上安装了装载机铲斗和在机械后端的挖掘机动臂上安装了挖掘机铲斗。为了更换这种复杂的施工机械的操作模式，机械操作员需要更换其就坐位置，以调整其视野，并将自己对准相应动臂的仪表板。

此外，也已知一种施工机械，其前部具有单条动臂，所述动臂可在挖掘机模式和装载机模式下运行。为了更换施工机械的工具，机械需要将一种模式的工具放置到施工现场的地面上并从施工现场的地面拾起另一种模式的工具。因此，更换工具可能很耗时，因为施工机械需要移动到需要拾起的工具上，而该工具的位置又可能远离当前工作位置。

发明内容

根据本发明所述的施工机械包括底盘、上部结构和铰接式动臂。上部结构包括机架，所述机架可枢转地安装到底盘上。此外，施工机械包括至少一个电池和至少一个电机。至少一个电机连接到至少一个电池，用于操作施工机械的至少一个组件。底盘和/或上部结构包括至少一个电池和/或至少一个电机。铰接式动臂可枢转地安装到机架上。施工机械的至少一个组件可以由至少一个电机通过电致动或间接通过液压致动操作。在后一种情况下，至少一个电机可以运行至少一个液压泵，其中铰接式动臂的至少一个组件和/或上部结构的至少一个组件可以通过由所述液压泵驱动的液压系统移动。

施工机械用于在装载机模式下运行时，第一工具安装到铰接式动臂；而在挖掘机模式下运行时，第二工具安装到铰接式动臂，其中第二工具与第一工具不同。施工机械可以在装载机模式和/或挖掘机模式下进行电动操作。

在装载机模式下，施工机械用于执行常规装载机(可选地，可以是轮式装载机)任务。可选地，施工机械用于在装载机模式下执行常规推土机任务。在挖掘机模式下，施工机械用于执行常规挖掘机任务。施工机械用于在装载机和挖掘机模式下运行，意味着该机械被设置(例如编程)为执行所述常规装载机和挖掘机任务。

根据施工机械的实施例，底盘、上部结构和/或铰接式动臂可由至少一个电机操作。底盘的至少一个组件可以由至少一个电机操作。底盘可以包括至少一个链传动装置和/或至少一个轮传动装置，其中至少一个链传动装置和/或至少一个轮传动装置可以由至少一个电机驱动。上部结构的至少一个组件可以由至少一个电机操作。上部结构可包括回转传动装置，用于相对于底盘转动上部结构，其中回转传动装置可由至少一个电机驱动。铰接式动臂的至少一个组件可以通过至少一个电机操作。

根据施工机械的实施例，施工机械包括液压泵，所述液压泵用于操作至少一个液压致动器，所述至少一个液压致动器用于液压致动施工机械的至少一个组件。液压泵可由至少一个电机驱动。铰接式动臂可通过液压泵进行液压操作，其中液压泵通过至少一个电机进行驱动。因此，铰接式动臂可以间接地进行电动操作。

对于根据本发明所述的施工机械的每个电动操作、致动或驱动，分别可在施工机械上提供单独的电机。电机可以设置在底盘和/或上部结构上。电机也可以设置在底盘和/或上部结构的相应组件上。

施工机械的铰接式动臂可以是一种多臂工作装置，尤其是三臂动臂。动臂的臂可通过铰接或接头连接。铰接式动臂可以在施工机械的不同操作模式之间呈现不同的有效设置。例如，在装载机模式下，铰接式动臂可以有效地用于双臂动臂和/或在挖掘机模式下，动臂可以有效地用于三臂动臂。在装载机模式下，铰接式动臂的近端臂可锁定到机架，其中，在挖掘机模式下，铰接式动臂的近端臂可以不锁定到机架。

铰接式动臂可包括至少一个近端臂和远端臂，其中近端臂以铰接方式安装到机架上，远端臂以铰接方式连接到近端臂。铲斗、锤或割刀头可由铰接式动臂的远端臂固定并连接。近端臂和机架可以互锁，其中近端臂臂和机架的互锁可以在装载机模式下实现。

近端臂和机架的互锁可以由以下至少一种组成：近端臂在机架中或与机架之间锁定、机架在近端臂中或与机架之间锁定、阻断近端臂与机架之间的铰接和/或将近端臂闩锁到机架。相应的互锁、锁定、阻断和/或闩锁可以通过互锁装置、锁定装置、阻断装置和/或闩锁装置在机械或物理上提供。这些装置中的至少一种可以设置在机架上或铰接式动臂上。这些装置中的至少一种可以由至少一个电机操作。相应的装置也可以以分开的方式设置在机架和铰接式动臂上。

多臂动臂的近端臂可机械地锁定到机架。因此，近侧臂中预计不在操作模式下使用的至少一个相应铰接可以基本上通过直接作用在其上的力和力矩释放。此外，也可以减小作用在近端臂液压定位缸上的力和力矩。通过将动臂的臂锁定到机架限制铰接式动臂的自由度可以增加整条动臂的刚度和负载操纵能力。因此，例如，在装载机模式下操作动臂时，动臂和机架可以更好地吸收产生的推动负载。另一个有利的影响在于：近端臂和机架的互锁也可以使机械在特定操作模式下具有更紧凑的设计。这可以使施工机械的重心降低，进而使施工机械的倾斜稳定性增加。

施工机械可以用于在至少另一种操作模式下操作，在该模式下，近端臂和机架不互锁。近端臂和机架互锁的操作模式可以是装载机模式。近端臂和机架未互锁的操作模式可以是挖掘机模式。可选地，另一种操作模式(其中近端臂和机架不互锁)可以是推土机模式。不互锁近端臂可理解为不将近端臂锁定在机架内或锁定到机架上，不阻断近端臂与机架之间的铰接，和/或不将近端臂闩锁到机架上。远端臂可在所有操作模式下移动，其中近端臂仅在不互锁时才可铰接。当近端臂和机架不互锁时，铰接式动臂的移动范围可以更大。

施工机械还可以包括设置在所述机架上的锁定装置，其中锁定装置用于与近端臂接合，或者与近端臂接合，以阻断所述近端臂与所述机架之间的任何相对移动。锁定装置可以由至少一个电机操作。此外或另外地，锁定装置也可以设置在近端臂上。近端臂也可用于与锁定装置接合。锁定装置在近端臂和机架之间提供机械连接，其中机械连接可以选择性地打开和关闭。此连接可以包括力锁定和/或成型锁定组件。锁定装置可以是机架和/或近侧臂的组成部件。锁定装置也可以是安装到机架和/或近侧臂的单独部件。锁定装置可以通过简单的手动交互操作，也可以远程操作，无需手动干预。因此，锁定装置可以有效地在近端臂和机架之间提供固定连接。

锁定装置可包括至少一个液压或电动操作的吊钩，用于与近端臂和/或机架接合。液压或电动操作的吊钩可由至少一个电机操作。近端臂或机架可包括螺柱或销，其中吊钩可通过接合将近端臂和机架互锁。可选地，吊钩可以是作为锁定装置的吊钩紧固件的一部分。吊钩紧固件可以设置在近端臂和/或机架上。吊钩可由液压缸或致动器在脱钩位置和钩起位置之间旋转，以抓取和松开螺柱或销。这种近端臂和机架的远程或手动控制连接可以提供强健的互锁。

除了吊钩之外，锁定装置还可以由螺栓、止动件或任何其它类型的紧固件组成或包括这些部件。螺栓、止动件或紧固件可包括与吊钩相同的功能，尤其涉及其机械接合和互锁能力。

铰接式动臂可包括设置在近端臂上的销，尤其是用于固定近端臂的定位缸的活塞杆孔的销，其中该销用于锁定到机架。锁定装置或吊钩可与销接合。近端臂的定位缸可以设置在机架上，其中其活塞杆可以在其远端连接到近端臂。为此目的，活塞杆孔可以封闭销。尽管销可由活塞杆孔环形封闭，但销可包括外露部分，用于将近端臂和机架互锁。例如，销的至少一个外露部分可以与锁定装置锁定。液压或电动操作钩可以通过钩住销的至少一个外露部分而与销接合。使用和锁定活塞杆孔的销可以使近侧臂在机架或锁定装置中实现紧凑和齐平锁定。

或者，可以提供双吊钩，用于与近端臂的螺柱或销接合。用于固定近端臂定位缸的活塞杆孔的销可包括销中部侧面的两个外露部分。活塞杆孔可在中间部分封闭销。液压或电动双吊钩可通过两个外露部分接合销。

机架和铰接式动臂可进一步包括臂支撑件，所述臂支撑件包括支撑部分，用于在与机架互锁时支撑近端臂，其中所述臂支撑用于吸收近端臂引起的力。支撑部分可以是近端臂在与机架互锁之前、期间或之后可以驻留的接触或接合区域。接触区或接合区可以是在操作模式期间用于支撑近端臂的支座或表面，其中近端臂的移动被阻断。可以移动近端臂，直到实现与臂支撑件的接触，然后由锁定装置锁定。因此，臂支撑件可以包括双重功能，可支撑近端臂以及为锁定近端臂提供止动。近端臂的位置，当驻留在臂支撑上时，可以定义为近端臂的锁定位置。尤其是近端臂和机架之间的平面接触可以进一步增加近端臂和机架之间互连的刚度。

在互锁位置，近端臂可以相对于机架以大体上齐平的方式设置，或者至少与机架形成锐角。近端臂的大致平齐的锁定位置可以是近端臂的折叠位置。在折叠位置，近端臂可设置成大致平行于机架的底板。近侧臂的定位缸的活塞杆可以在所述折叠位置处于完全缩回位置。近侧臂可以采用中空的方式进行设计，用于在近侧臂和机架互锁时容纳定位缸的至少一部分。具体而言，缩回的定位缸可以位于近端臂的延长部分之间。操作铰接式动臂时，近端臂可以以这种齐平的方式锁定到施工机械的机身上，这可以提供紧凑的机械设计。因此，可以实现适用于高度有限的施工工地的操作模式。例如，锁定的近端臂也可以提高运输安全性，并且在卡车上运输时可以降低施工机械的运输高度。

铰接式动臂可以是三臂动臂。铰接式动臂可进一步包括中间臂，所述中间臂以铰接方式在近端臂和远端臂之间互连。铰接式动臂的近端臂和远端臂可以通过中间臂直接或间接互连。近端臂可直接铰接到机架，其中远端臂可间接铰接到机架，机架之间有至少一个中间臂。近端臂本身可以通过铰接，尤其是铰接接头安装在机架上。中间臂可分别包括与近端臂的铰接和与远端臂的铰接。当近端臂和机架互锁和/或不互锁时，中间臂可以是可枢接的。可选地，中间臂可锁定到近端臂、机架和/或远端臂。

中间臂的定位缸可以设置在中间臂下方，在其远端连接近侧臂和中间臂。臂的远端可以是该端，其离机架更远。在这些臂的末端连接提高了中间臂的可折叠性。此外，远端臂的定位缸可以设置在中间臂上方。该定位缸可以在其近端连接中间臂和远端臂。臂的近端可以是臂相对于机械的近端。因此，当近端臂和机架互锁时，远端臂的定位缸也可以设置在中间臂的定位缸上方。这两个定位缸均可设置在近端臂的定位缸上方。所有这些定位缸均可设置在单个平面中。

中间臂、中间臂的定位缸和远端臂的定位缸可以大致平行设置。这种情况的影响是，无论近端臂、中间臂和/或远端臂的铰接和移动位置如何，中间臂的定位缸和远端臂的定位缸可以彼此平行。因此，设置在近端臂和远端臂之间的缸可以永久地提供刚性平行四边形缸装置。

施工机械进一步包括工具存放箱，用于存放所述第一工具和/或所述第二工具。工具存放箱可以由至少一个电机操作。工具存放箱用于存放工具，所述工具未安装到动臂上，因此当前未使用。施工机械用于将安装到铰接式动臂的第一工具和第二工具中的一个替换为未安装到动臂但存放在工具存放箱中的第一工具和第二工具中的另一个。工具存放箱可以是工具放置装置和/或工具保持装置。第一工具和第二工具可以不同，例如，具有不同的大小、体积和/或形状。施工机械用于将安装到动臂的工具替代为工具存放箱中提供的工具，这意味着机械被设置(例如编程为)为执行此任务。

铰接式动臂的远端臂可以枢接到工具，其存放在工具存储器中，以便由工具安装件拾取。当近端臂和机架互锁或不互锁时，可以执行拾取或更换工具。尤其是，近端臂的解锁步骤可以先于工具的拾取或更换步骤。可以为不同的操作模式提供不同的工具，这些工具可以安装到工具安装。不同的工具可以是大小不同的铲斗，例如挖掘机铲斗和装载机铲斗。

施工机械的上部结构还可以包括凹部，用于在与机架互锁时容纳近侧臂。进一步的机械设备可以设置在凹部侧面的机架上。凹部允许近端臂与机架齐平联锁。施工机械还可以用于在装载机模式下运行，其中近端臂与机架互锁，和/或在挖掘机模式下运行，其中近端臂不与机架互锁。铰接式动臂优选地可以是三臂动臂。当在装载机模式下操作时，三臂铰接式动臂只能通过中间臂和远端臂枢转移动，而近端臂锁定到机架。在挖掘机模式下操作时，三臂动臂的近端臂也可以是可枢接(pivotable)的。

核心思想在于：具有单个多功能动臂的至少部分电动操作的施工机械用于原位更换其操作模式。换句话说，至少部分电动操作的施工机械设计为在任意位置完全更换其工具和其操作模式，因为机械本身承载用于不同操作模式的不同工具。因此，可以在不对机械进行整体移动的情况下进行工具更换。另一个有利的影响可以是：不使用的工具不必放在仓库中或储存在仓库中，但在需要时可直接在施工机械上使用。当施工机械至少部分地电操作时，可以看到另一个优点，即在工程机械的操作过程中可以减少废气和噪音排放。

施工机械包括底盘，其中机架可枢转地安装到底盘上。机架可以围绕垂直轴线相对于底盘枢转。底盘可以包括用于施工机械在地面上移动的装置。为此，底盘可以包括链传动装置和/或轮传动装置。底盘也可以定义为施工机械的下部机架。铰接式动臂可安装到机架和/或底盘。

工具存放箱包括第一工具托架，用于承载第一工具；以及第二工具托架，与第一工具托架分离并用于承载所述第二工具；工具托架可以是工具更换器，也可以进行相应设置。第一工具托架和/或第二工具托架可以包括工具架和/或工具支架。第一工具托架和第二工具托架位于施工机械的不同位置。在施工机械上提供第一和第二工具托架的优点是：在操作模式更换过程中可以拾取和存放第一和第二工具无需将其中一个工具放在地面上。因此，在所有操作阶段，第一工具和第二工具都可以设置在施工机械上。第一工具托架和/或第二工具托架可以包括外壳，用于包住第一和/或第二工具。

根据施工机械的实施例，第一工具托架和/或第二工具托架由至少一个电池和至少一个电机供电。第一工具托架和/或第二工具托架的至少一个组件可通过至少一个电机操作。第一工具托架可移动地设置在底盘上。第一工具托架可通过倾斜装置移动，用于将第一工具托架从向上位置倾斜到向下位置，反之亦然。倾斜装置可以由至少一个电机操作。此外，可在底盘上设置倾斜装置。第二工具托架可移动地设置在机架上。第二工具托架可通过枢转装置移动，用于将第二工具托架从收起位置枢转到移出位置，反之亦然。枢转设备可以通过至少一个电机操作。也可将枢转设备设置在机架上。

第一和/或第二工具托架可以用一种可移动的方式设置在施工机械上。所述工具托架可以按可枢转和/或可移位的方式设置在机架上或底盘上，以便能够相对于机架或底盘枢转和/或移动。工具托架可以设置在机械机架的左侧或右侧，并且可以相对于机械的向前移动方向枢接到施工机械的前侧或后侧。因此，工具可以由机械前部或后部的铰接式动臂拾取或放置，而无需围绕垂直轴线枢转动臂，因为工具托架本身能够向动臂枢转。

第一工具托架设置在底盘上，第二工具托架设置在施工机械的机架上。为了从/在第一工具托架中拾取和放置第一工具，可以通过使机架相对于底盘枢转，使铰接臂枢接到第一工具托架。为了从/在第二工具托架中拾取和放置第二工具，第二工具托架可以朝向铰接式动臂移动，特别是枢转。本实施例的优点是：用于装载机模式的第一工具，其通常是笨重的和相当笨重的，可以设置在工程机械的下部，以便使装载量最小化。另外地，本实施例允许最优地利用施工机械上的空间来存放不同的工具。

第一工具托架可包括用于固定第一工具的第一保持装置和/或第二工具托架可包括用于固定第二工具的第二保持装置。保持装置可包括至少一个夹具，用于与待承载的工具接合。保持装置可用于将压力施加到待固定的工具上。附加或替代地，保持装置可以包括至少一个销，用于与待承载的工具接合。销可以是液压驱动的或电驱动的。销可以由至少一个电机进行电驱动。提供保持装置可以增加在施工机械上收放工具的安全性。

根据一实施例，施工机械包括在装载机模式下可安装到铰接式动臂的第一工具和在挖掘机模式下可安装到铰接式动臂的第二工具。第一工具和第二工具以及铰接臂可以设置，以使得工具可以由铰接臂远端处的工具安装件拾取(可选地，不需要在操作员的协助下完成)。换句话说，工具的拾取和放置可以由施工机械本身完成。

第一工具可以是装载机铲斗，第二工具可以是挖掘机铲斗。第一工具托架可用于承载装载机铲斗，第二工具托架可用于承载挖掘机铲斗。与挖掘机铲斗相比，装载机铲斗可以具有更大的铲斗体积。装载机铲斗可以比挖掘机铲斗更宽。装载机铲斗可用于用作推土机工具。

根据施工机械的实施例，工具存放箱进一步用于同时存放第三工具。第二工具托架可用于将第三工具附加到第二工具。可选地，第二工具托架包括用于锁定第二工具的保持装置和用于锁定第三工具的另一保持装置。此外，施工机械还可以包括用于承载第三工具的另一个第三工具托架。第三工具托架可以与第一和/或第二工具托架分离。施工机械可用于通过铰接式动臂从工具存放箱中拾取和存放第三工具。因此，施工机械可以是多工具施工机械，其中三个工具可用于不同的操作任务，其中所有这些工具均可由施工机械同时承载。

在挖掘机模式下，施工机械可以包括可安装到铰接式动臂上的第三工具。第三工具可以是锤。锤可以是液压锤，用于松动混凝土和/或岩石。附加地或可替代地，施工机械可以包括割刀头、破碎机、钻具、用于升降托盘的托盘叉、吊钩和/或用于升降人员的吊篮。可选地，工具存放箱用于承载附加工具，而施工机械用于通过铰接式动臂自动从工具存放箱中拾取和存放工具。

根据施工机械的实施例，铰接式动臂包括可枢转地串联连接的多(可选地，可以为三条)臂，其中施工机械还包括锁定装置，用于选择性地锁定铰接式动臂的臂，所述臂直接连接到机架，从而在装载机模式下阻断所述臂与机架之间的任何相对移动。锁定装置可以由至少一个电机操作。与机架直接连接的铰接式动臂的臂也可被限定为近端臂。近端臂可连接到中间臂，而中间臂可连接到远端臂。锁定装置允许在装载机模式和挖掘机模式之间轻松更换施工机械的操作模式。具体而言，通过锁定装置，铰接式动臂的可选设置可以从挖掘机模式下的三臂动臂更换为装载机动臂中的两臂动臂，从而提高了装载机模式下的刚度，并提高了挖掘机模式下的操作灵活性。

第二工具托架可以是第二工具托架，也可以用于第二工具托架。第二工具托架可包括用于固定工具的至少一个工具保持部分，其中工具用于安装到铰接式动臂的工具安装件上。第二工具托架可以用于可移动地连接到施工机械，并且可以包括移动机构，用于移动工具保持部分对准施工机械的铰接式动臂，以允许工具安装件拾取工具。移动机构可以通过至少一个电机操作。

第二工具托架可以是用于在施工机上提供附加工具的装置，其中附加工具可以安装在施工机械上的工具安装件上。第二工具托架也可以是用于更换施工机械工具的装置。可以自动安装或更换工具，尤其是无需机械传动装置或其它施工工人手动操纵工具。工具的安装或更换可以用电进行。

因此，第二工具托架可以提供一种用于在施工机械上自安装或自更换工具的机构。利用施工机械上的第二工具托架可以提供附加工具来执行其它工作任务。例如，可以在常规铲斗(例如挖掘机铲斗或装载机铲斗)旁边的施工机械上设置液压锤或割刀头。

第二工具托架可移动地连接到上部结构或施工机械的底盘。第二工具托架可移动地连接到机架或施工机械的机身。

为了使用第二工具托架固定和存放工具，可以在第二工具托架上提供至少一个工具保持部分。工具保持部分可以是单独的部件，例如工具保持装置。第二工具托架可包括底板或基架，其中可提供至少一个工具保持部分。工具保持部分可以是基板内的凹部，也可以是基板上的工具对应部分，用于容纳和支撑工具。凹部或对应件的设计可以包括至少一个形状与待承载的工具的形状相对应的部分，以便在相应的工具和工具保持部分之间提供紧密配合。

第二工具托架可移动地连接到机身，并可相对于机身移动和/或旋转。第二工具托架的移动和/或旋转可以使第二工具托架上的工具向施工机械的工具安装件的工作范围移动。第二工具托架的移动和/或旋转可以由至少一个电机驱动。第二工具托架本身的可移动性可以补偿安装在铰接式动臂上的工具托架的有限可移动性。因此，第二工具托架允许在机械的不能通过铰接式动臂的工具安装件到达的区域处进行工具存放。第二工具托架的可移动性可根据铰接式动臂的现有可移动性进行调整，以便工具安装件可以从第二工具托架整体地直接拾取工具。

在配备第二工具托架时，施工机械可以自主且原位地更换工具。因此，无需大幅移动施工机械的底盘，甚至无需旋转施工机械的机身，即可进行工具更换。另一个有利的影响可以是：不使用的工具不必放在仓库中或储存在仓库中，而是由第二工具托架直接在施工机械上提供。另一个有利的影响可以是：无需使用内燃机即可对工具进行电动更换。

第二工具托架的移动机构可包括枢转机构，用于枢转工具保持部分对准施工机械的铰接式动臂。枢转机构可以由至少一个电机操作。第二工具托架以及铰接式动臂可枢转地安装在或铰接在施工机械的固定机架上。第二工具托架可以固定或活动地连接到连杆，而连杆又可以刚性或可移动地连接到机械机架。因此，连杆可以将第二工具托架和固定机架互连。第二工具托架可以围绕垂直轴线在水平平面内枢转，并且铰接式动臂可以至少围绕水平轴线在垂直平面内枢转。

可替代地或可附加地，工具的移动机构可以包括线性移动机构，用于移动工具保持部分对准施工机械的铰接式动臂。移动机构可以由至少一个电机操作。移动机构可以是抽屉式机构。移动可以包括工具保持部分向铰接式动臂的工具安装件平移。可移动的第二工具托架可以安装在机架或施工机械的底盘上，其中机架和底盘可以相对于彼此旋转。第二工具托架可以在水平平面上移动，其中铰接式动臂可以在垂直平面上枢转。第二工具托架的移动方向可以与铰接式动臂的枢转平面一致，以允许由铰接式动臂的工具安装件拾取工具。

第二工具托架还可以包括铰接部分，尤其是枢转臂，用于将第二工具托架可枢转地连接到施工机械。铰接部分可以将施工机械的机架与第二工具托架的工具保持部分互连。当第二工具托架相对于机架枢转时，铰接部分可以在机械架和工具保持部分之间提供间隔。第二工具托架至少可以包括四连杆机构组件。四连杆机构可包括两个铰接部分，尤其是两个枢转臂，用于将第二工具托架可枢转地连接到施工机械。至少一个铰接部分和/或枢转臂可以将施工机械的机架与第二工具托架的工具保持部分互连。

第二工具托架的移动机构可包括致动器，用于提供第二工具托架的可移动性。致动器可以是液压致动器，例如液压定位缸或电动致动器。第二工具托架可相对于施工机械以电气或液压方式移动。电动或液压致动器可将工具保持部分与施工机械的机架互连。第二工具托架的铰接部分和致动器可与工具保持部分相对连接，以便在将固定部分与致动器围绕铰接部分的枢轴点枢转时提供有利的杠杆臂。

至少一个电机的电机可以设置在所述第二工具托架上。致动器可以直接或间接地(例如通过液压泵)由电机操作。因此，致动器可以使第二工具托架自动移动到与施工机械的铰接式动臂对准的位置。因此，也可以远程控制移动机制。

第二工具托架还可以包括至少一个夹紧装置，用于将工具固定到工具保持部分上。夹紧装置可以设置在工具保持部分上，也可以是工具保持装置的一部分，所述工具保持装置可以附加地设置在第二工具托架上的工具保持部分附近。夹紧装置可包括至少一个夹紧装置，用于与待承载的工具接合。夹具可用于将压力施加到待固定的工具上。替代或者附加地，第二工具托架可以包括至少一个销，用于与待承载的工具接合。夹紧装置、至少一个夹具或至少一个销可由至少一个电机以电气或液压方式驱动。

第二工具托架可移动地连接到施工机械的上部结构，可以使第二工具托架在第二工具托架远离铰接式动臂的工具安装件时的收起状态与第二工具托架与铰接式动臂和/或工具安装件对准的更换状态之间移动。收起状态可以是第二工具托架靠近或邻近上部结构的收起位置，在该位置，第二工具托架可以并入上部结构中。更换状态可以是第二工具托架远离上部结构的位置。对于施工机械的机身，收起状态可以是近端状态，更换状态可以是第二工具托架的远端状态。在第二工具托架处于更换状态时，第二工具托架的工具保持部分可以与铰接式动臂的工具安装件对准。

上部结构可以包括凹部，用于容纳收起状态下的第二工具托架。第二工具托架可以至少部分位于凹部中，此时处于收起状态。为了容纳第二工具托架，第二工具托架可以在凹部中枢转和/或移动。要将第二工具托架移至更换状态，第二工具托架可以枢转和/或移出凹部。提供凹部允许将第二工具托架并入机身中，并禁止扩展机械。

第二工具托架可以有多个工具保持部分，尤其是两个工具保持部分，每个工具保持部分用于固定工具。此外，第二工具托架可移动地连接到上部结构，以使第二工具托架可从收起状态移到与铰接式动臂工具安装件的多个对准状态，尤其是两种不同的对准状态。每个对准状态都允许工具安装件选择其中一个工具。至少一个对准状态可以是第二工具托架的更换状态。在多个工具保持部分中至少可以提供两种不同的工具。第二工具托架的可移动性可以是连续的，这意味着第二工具托架的位置可以进行无级调节。或者，可以将第二工具托架移动到不连续的移动位置。通过提供具有多种对准状态的多工具更换器，可以提供施工机械的多种操作模式，其中在机械上提供了用于不同操作模式的工具。

施工机械的上部结构和第二工具托架可通过至少一个铰接件(尤其是至少一个枢轴接头)互连，以使第二工具托架可相对于上部结构进行枢轴移动。枢轴接头可以是用于转动第二工具托架的转轴。枢轴接头可以位于上部结构的机架的底部。枢轴接头的位置也可以邻近上部结构的凹部，用于容纳第二工具托架。可以提供四连杆机构，以使第二工具托架相对于上部结构进行枢轴移动。四连杆机构可包括至少一个铰接。四连杆机构也可以描述为双枢轴接头，所述接头可以位于上部结构的机架的底部。

在未明确描述的情况下，施工机械的所有其它组件也可以由至少一个电机单独或组合操作，或者由至少一个电池单独或组合供电。

此外，根据本发明的另一方面，本发明涉及一种更换具有底盘、上部结构和铰接式动臂的施工机械的操作模式的方法。上部结构包括可枢转地安装到底盘上的机架、至少一个电池和至少一个电机，该至少一个电机连接到至少一个电池。施工机械可以是根据上述任一实施例所述的施工机械。

该方法包括以下步骤：由至少一个电机操作铰接式动臂。该方法还包括以下步骤：铰接式动臂放置安装到铰接式动臂用于第一和第二操作模式中的一个操作模式的工具。随后，所述方法还包括以下步骤：铰接式动臂从施工机械上提供的工具存放箱中拾取用于第一和第二操作模式中的另一个操作模式的工具。铰接式动臂拾取第一工具或第二工具可以包括将所选工具上装或安装到动臂远端的工具安装件上。此步骤可由动臂自动执行，无需手动干预。工具的放置和/或拾取可以通过至少一个电机分别操作铰接式动臂来执行。

根据该方法的实施例，将工具放置在工具存放箱中。因此，安装在铰接式动臂上的用于第一和第二操作模式中的一个操作模式的工具可以先存放在工具存放箱中，然后再从工具存放箱中拾取用于第一和第二操作模式中的另一个操作模式的工具。放置和拾取由铰接式动臂本身执行。本实施例的优点是：两个工具在工具更换过程中都设置在机械上。因此，任何工具都不需要放在地面或其它地方。另一个优点是：执行工具更换不需要额外的机械或工具。

用于更换施工机械操作模式的方法可以包括步骤：将铰接式动臂的近端臂与机架互锁或解锁，以在施工机械的第一操作模式和第二操作模式之间切换。施工机械包括机架和铰接式动臂，其中铰接式动臂设置在机架上。近端臂和机架可以在第一操作模式下互锁，其中近端臂和机架可以在第二操作模式下互锁。更换操作模式可以包括从挖掘机模式切换到装载机模式，反之亦然。所述更换操作模式还可以包括通过工具安装件放下或抓取工具来更换工具，工具安装件设置在铰接式动臂的远端。

根据本发明的另一方面，提供了一种选择具有底盘、上部结构和铰接式动臂的施工机械的操作模式的方法。上部结构包括可枢转地安装到底盘上的机架、至少一个电池和至少一个电机，该至少一个电机连接到至少一个电池。施工机械可在第一操作模式和第二操作模式下运行，第二操作模式与第一操作模式不同。可选地，施工机械是根据上述任一实施例所述的施工机械。

该方法包括步骤：在施工机械上同时提供用于第一操作模式的第一工具和用于第二操作模式的第二工具；由至少一个电机操作铰接式动臂；并且由铰接式动臂选取和拾取第一工具和第二工具中的一个，用于在第一或第二操作模式下操作机械机械。在施工机械上提供第一工具和第二工具，可理解为在施工机械上或由施工机械上承载、固定和/或支撑这些工具。换句话说，工程机械可以同时承载、固定和/或支撑至少两个工具。

根据一实施例，根据本发明所述的方法包括以下步骤：将直接连接到机架(即近端臂)的铰接臂的臂锁定到施工机械的机架，以阻断所述臂和机架之间的任何相对运动。锁定近端臂可使施工机械在装载机模式下运行，解锁近端臂可使施工机械在挖掘机模式下运行。铰接式动臂可以是三臂动臂，其可以通过锁定近端臂而有效地简化为双臂动臂。

根据一实施例，第一操作模式为装载机模式，第二操作模式为挖掘机模式。

在未明确说明的情况下，所有其它方法步骤也可以单独或组合地基于至少一个电机操作或驱动施工机械的各组件执行。

根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种控制系统，其用于在根据上述任一实施例的在施工机械上选择工具的方法和/或在施工机械上更换工具的方法。

附图说明

图1示出了根据本发明一实施例所述的工程机械在挖掘机模式下的侧视图。

图2示出了图1所示施工机械在操作模式来回更换图1所示挖掘机模式期间的透视图。

图3示出了图1所示施工机械在锤模式下的侧视图。

图4示出了图1所述施工机械在操作模式来回更换图3所示锤模式期间的透视图。

图5示出了图1所述施工机械在装载机模式下的侧视图。

图6示出了图1所述施工机械在推土机模式下或在操作模式来回更换图5所示装载机模式期间的侧视图。

图7示出了图1所示施工机械上部结构底侧的平面图，其中第二工具托架处于收起状态。

图8示出了图1所示施工机械上部结构上侧的平面图，其中第二工具托架处于收起状态。

图9示出了图1所示施工机械上部结构底侧的平面图，其中第二工具托架处于对准状态。

图10示出了图1所示施工机械上部结构上侧的平面图，其中第二工具托架处于图9所示的对准状态。

图11示出了图1所示施工机械上部结构底侧的平面图，其中第二工具托架处于进一步的对准状态。

图12示出了图1所示施工机械上部结构上侧的平面图，其中第二工具托架处于图11所示的进一步对准状态。

图13示出了根据本发明一实施例所述的图1所示施工机械的装载后第二工具托架的侧视图。

图14示出了图13所示的装载后第二工具托架的进一步侧视图。

图15示出了图13所示的装载后第二工具托架上方的平面图。

图16示出了图13所示第二工具托架没有工具时的侧视图。

图17示出了图16所示第二工具托架的进一步侧视图。

图18示出了图16所示第二工具托架上方的平面图。

图19示出了根据本发明一实施例所述的一种装置在解锁结构中的透视图，所述装置包括铰接式动臂和图1所示施工机械的机架。

图20示出了图19所示装置的剖面图。

图21示出了图19所示装置在锁定结构中的透视图。

图22示出了图21所示装置的剖面图。

图23示意性地示出了根据一实施例所述的图1所示施工机械的电气操作系统。

图24示意性地示出了根据另一实施例所述的图1所示施工机械的电气操作系统。

图25示意性地示出了根据另一实施例所述的图1所示施工机械的电气操作系统。

具体实施方式

下文结合图1至图22描述本发明的实施例。

图1至图6示出了根据本发明一实施例所述的多工具施工机械1，其中，施工机械1处于不同的操作模式。施工机械1包括底盘4、上部结构5和铰接式动臂2。

底盘4可以是链式驱动的底盘4或轮式驱动的底盘(未示出)。上部结构5可以以可枢转的方式设置在底盘4上，以便能够相对于底盘4旋转。上部结构5相对于底盘4的旋转可以围绕垂直旋转轴线提供。可选地，上部结构5可相对于底盘4旋转360°。

上部结构5可包括机架6作为上部结构5的基架或基本框架。上部结构5还可以包括驾驶室9、液压单元(未示出)或可选的发动机液压单元15和/或配重16。液压单元可以由至少一个电池和/或至少一个电机(如图23至图25所示)提供动力。液压单元可以执行与发动机液压单元15相同的任务。上部结构5还可以包括至少一个电池和至少一个电机，至少一个电机可以连接到至少一个电池以操作多工具施工机械1或其至少一个组件。例如，底盘4、上部结构5和/或铰接式动臂2可由电机操作。还可提供用于操作液压致动器的液压泵和用于将上部结构5相对于底盘4旋转的回转传动装置。至少一个电机可以驱动液压泵。驾驶室9、发动机液压单元15和配重16可以设置在机架6上。上部结构5还可包括凹部7。凹部7可以形成在机架6的上方，当铰接式动臂2折叠到或抵靠机架6时，以容纳铰接式动臂2的至少一部分，即铰接式动臂2的近端臂。驾驶室9、发动机液压单元15和/或配重16可设置在凹部7周围。换句话说，凹部7可以被驾驶室9、发动机液压单元15和/或配重16包围。如图8、10和12所示，发动机液压单元15可以设置在凹部7的两侧。驾驶室9以及发动机液压单元15可分别设置在上部结构5和机架6的相对侧。铰接式动臂2可设置在驾驶室9和发动机液压单元15之间。

铰接式动臂2可以设置在上部结构5上，其中铰接式动臂2具体可以是三臂动臂2或两臂动臂(未示出)。在一个动臂端，铰接式动臂2可以通过第一铰接件61可枢转地连接到机架6。第一铰接件61可以是枢转接头。第一铰接件61可以按上部结构5的宽度方向设置在机架6的中心位置处，并且可以按上部结构5的长度方向设置在上部结构5的垂直旋转轴线的前面。在铰接式动臂2的另一端(未连接到机架6)，可枢转地设置工具安装件3。

铰接式动臂2可包括近端臂62、中间臂64和远端臂66。近端臂62可通过第一铰接件61铰接到机架6，中间臂64可通过第二铰接件63铰接到近端臂62，和/或远端臂66可通过第三铰接件65铰接到中间臂64。铰接61、63、65可设计为枢转铰接。第一铰接件61可以分别互连近端臂62和上结构5以及机架6；第二铰接件63可以互连中间臂64和近端臂62；第三铰接件65可以互连远端臂66和中间臂64。

铰接式动臂2还可以包括用于枢转近端臂62的第一定位缸82、用于枢转中间臂64的第二定位缸84、用于枢转远端臂66的第三定位缸86和/或用于枢转工具安装件3的第四定位缸88。

第一定位缸82可铰接到第一铰接件61后部的机架6上。此外，第一定位缸82可铰接到近端臂62的远端的背面，背面为远离中间臂64的一侧。第一定位缸82可以是动臂缸，用于将整个铰接式动臂2相对于机架6枢转。第二定位缸84可铰接到近端臂62的远端和中间臂64的远端。第二定位缸84可设置在中间臂64下方。第三定位缸86可铰接到中间臂64的近端和远端臂66的近端。第三定位缸86可以设置在中间臂64上方和/或第二定位缸84上方。第二定位缸84和第三定位缸86可以在动臂的所有操作位置基本上彼此平行设置。第四定位缸88可铰接到远端臂66的近端以及远端臂66远端处的工具安装件3。第四定位缸88可以设置在远端臂66上方，即位于远离近端臂62的远端臂66的那一侧。

在施工机械1上可以提供不同的工具10、20、30，这些工具用于安装到工具安装件3上，工具安装件3可以枢转地安装到远端臂66上。第四铰接67可将远端臂66和工具安装件3互连。未安装到工具安装件3的工具10、20、30由施工机械1承载。第一工具10可以是装载机铲斗11，第二工具20可以是挖掘机铲斗21，第三工具30可以是锤子31，其中至少可以在施工机械1上设置装载机桶11和挖掘机铲斗21。锤31可以是液压锤。或者，在该机械上只能提供不同工具10、20、30中的两个工具。

底盘4可包括第一工具托架40，上部结构5可进一步包括第二工具托架50，其中第一工具托架40和/或第二工具托架50可在施工机械1上提供工具存放箱和/或工具更换器。第一工具托架40可以设置在底盘4的后侧，并且可以用于承载或更换第一工具10。第一工具托架40可以是可倾斜的，并且可以在图1-5所示的向上位置和图6所示的向下位置之间移动。向上位置可用于承载第一工具10，向下位置可用于将第一工具10(例如装载机铲斗11)用于与施工机械1进行推土机工作。换句话说，在向上位置，第一工具10与地面隔开，而第一工具10在向下位置与地面接触或至少靠近地面。第一工具托架40和/或第二工具托架50可以通过至少一个电池和至少一个电机供电。

第二工具托架50可以设置在上部结构5的前端，其中第二工具托架50可以靠近铰接式动臂2和/或位于发动机液压单元15的前面。铰接式动臂2可设置在驾驶室9和第二工具托架50之间。第二工具托架50可以容纳在机架6的机架凹部8中，并且可以从如图1、3、5和6所示的收起位置枢转到如图2和4所示的至少一个枢转位置。在此，第二工具托架50可枢转地连接到机架6。第二工具托架50的枢转运动可由定位缸52(例如液压定位缸)提供。第二工具托架50上可以承载两个工具20、30。工具20、30可以是挖掘机铲斗21和锤31，两者均可安装到工具安装件3上。

或者，对于将第二工具托架50可移动地连接到机架6，第二工具托架50还可以通过至少两个连杆或铰接件(未示出)连接到机架6。连杆可以设置在机架6上和/或第二工具架50上，其中，连杆可以包括旋转接头或枢转接头，用于支撑第二工具架50，并将第二工具架50从如图1、3、5和6所示的收起位置枢转地移动到如图2和4所示的至少一个枢转位置。因此，连杆可以按类似铰接的方式将第二工具托架50与机架6互连。这些连杆还可以提供四杆连杆或曲柄摇杆，用于枢转第二工具托架50。四杆连杆可包括四个接头，其中两个接头可设置在机架6上。第二工具托架50可枢转地或固定地连接到四杆连杆机构的另外两个接头中的至少一个，这些接头不设置在机架6上，并且两个接头均可相对于机架6枢转地移动。根据其中一种机构，第二工具托架50可以在圆弧段上移动。第二工具托架50与机架6的这种连接设计可以是有利的，因为它可以在定位第二工具托架50时为工具更换或工具托架提供更大的灵活性。

此外，对于将第二工具托架50可移动地连接到机架6，第二工具托架50还可以通过至少一个不可枢转的连杆(未示出)连接到机架6，优选地，具有两个不可枢转的连杆。不可枢转的一个连杆可以设置在机架6上和/或第二工具架50上，其中不可枢转的一个连杆可以是滑道或滑行装置，用于承载第二工具架50并将其从收起位置(例如如图1、3、5和6所示)线性移动到至少一个移出位置(如图2和4所示)。因此，不可枢转的一个连杆可以以线性可调的方式将第二工具托架50与机架6互连。因此，第二工具托架50可沿线性移动路径移动。因此，至少一个连杆可以线性拉出第二工具托架50。

下文结合图1至图6描述施工机械1的不同操作模式。

图1示出了施工机械1处于挖掘机模式作为施工机械1的操作模式。在此操作模式下，铰接式动臂2可设置为解锁配置，从而使所有动臂铰接件61、63、65、67解锁，并且所有臂62、64、66均可移动。在此挖掘机模式下，挖掘机铲斗21可安装到工具安装件3上。装载机铲斗11和锤31可由施工机械1通过将它们存放在工具存放箱中承载，即存放在第一工具托架10或第二工具托架50中。

图2示出了图1所示施工机械1的步骤是通过将工具安装件3连接到铰接式动臂2的远端臂66选取或拾取挖掘机铲斗21，以使施工机械1在图1所示的挖掘机模式下运行。在此，挖掘机铲斗21可由工具安装件3从第二工具托架50的第一工具保持部分152中取出。为了允许这种捡取，第二工具托架50可以从图1所示的收起位置枢转至第一更换位置。在第二工具托架50的第一更换位置中，挖掘机铲斗21可由工具安装件3从工具托架50中拾取。因此，所述第一更换位置位于铰接式动臂2的工作空间中，即位于可通过铰接式动臂2的工具安装件3到达的位置。工具安装件3可自动卡入挖掘机铲斗21。为了到达第一更换位置，第二工具托架50可以从收起位置枢转90°，这可以从图1和图2的比较中得出。

图3示出了施工机械1的另一操作模式作为施工机械1处于锤模式。在此操作模式下，铰接式动臂2可以以未锁定结构设置，其中所有动臂铰接件61、63、65、67均可移动。锤31可安装在工具安装件3上，装载机铲斗11和挖掘机铲斗21可由施工机械1承载。

图4示出了施工机械1的步骤是通过将工具安装件3连接到铰接式动臂2的远端臂66选取或拾取锤31，以使施工机械1在图3所示的锤模式下运行。在此，锤子31可由工具安装件3从第二工具托架50的第二工具保持部分154取出。为了允许这种捡取，第二工具托架50可以从图3所示的收起位置枢转至第二个更换位置。在工具托架50的第二更换位置，锤31可以通过工具安装件3从工具托架50中选择。因此，所述第二更换位置位于铰接式动臂2的工作空间中。工具安装件3可以自动卡入锤31。为了达到第二更换位置，第二工具托架50可以从收起位置枢转小于90°的角度，这可以从图3和图4的比较中得出。

图5示出了施工机械1处于装载机模式作为施工机械1的另一操作模式。在此操作模式下，铰接式动臂2可以以部分锁定结构设置，其中第一铰接件61可以通过将铰接式动臂2的近端臂62与施工机械1的上部结构5和/或机架6互锁进行阻断。在装载机模式下，铰接式动臂2实际上可以是双臂动臂。装载机铲斗11可安装在工具安装件3上，挖掘机铲斗21和锤31可由施工机械1承载。

图6示出了施工机械1处于推土机模式作为施工机械1的另一操作模式。在此操作模式下，铰接式动臂2可以不操作。在操作模式更换为挖掘机模式期间，施工机械1的结构与图6所示相同。为了进行这种更换，装载机铲斗11可由工具安装件3从第一工具托架40上取下，方法是围绕垂直旋转轴线枢转上部结构5，将铰接式动臂2的工具安装件3移到装载机铲斗11上方，装载机铲斗11连接到第一工具托架40上。上部结构5可从底盘4的前部枢轴转动约180度到底盘4的后部，用于拾取装载机铲斗11。工具安装件3可以自动卡入装载机铲斗11中。在使用工具安装件3拾取装载机铲斗11后，上部结构5可相对于底盘4旋转180度。此后，近端臂62可分别与上部结构5和机架6互锁，如图5所示。

下文结合图7至图12描述第二工具架50的设置。在这些图中，从上方和下方仅示出了施工机械1的上部结构5和第二工具托架50。第二工具托架50包括定位缸52和工具托架铰接件54，例如枢轴接头。

定位缸52可枢转地连接到邻近上部结构5的垂直旋转轴线的机架6，并进一步枢转地连接到第二工具托架50的底板55。当延伸定位缸52的活塞杆53时，第二工具托架50可向外枢转到至少一个更换位置，即第一和第二更换位置；当缩回活塞杆53时，第二工具托架50可向内枢转到其收起位置。

为了通过定位缸52提供第二工具托架50的限定枢转移动，第二工具托架50的工具托架铰接件54可以分别设置在上部结构5和机架6上。第二工具托架50可通过铰接部分156铰接到工具托架铰接件54，铰接部分156可连接到底板55，并且可设置为枢转臂157，用于提供所述枢转运动。如上所述，这也可以通过四连杆机构实现。

图7和图8示出了处于收起位置的第二工具托架50，其中第二工具托架50分别容纳在上部结构5和机架6中。具体而言，在收起位置，第二工具托架50分别位于上部结构5和机架6内的框架凹部8中。从图10和图12的上方可以看到所述框架凹部8。如果第二工具托架50处于所述收起位置，则施工机械1可以处于装载机模式，其中挖掘机铲斗21和锤31可以由工具托架50承载，如图8所示。第二工具托架50的收起位置也可以限定为工具更换过程的初始位置。

图9和图10示出了处于第一更换位置的第二工具托架50，其中第二工具托架50向外枢转并远离机架6。第一更换位置可以是对准状态，其中，第二工具托架50上提供的锤31可以通过铰接式动臂2的工具安装件3拾取(两者均未示出)。通过从第二工具托架50中拾取具有铰接式动臂2的锤31，可以将施工机械1的操作模式更换为锤模式。在所述锤击模式下，挖掘机铲斗21仍可承载在第二工具托架50上。

图11和图12示出了处于第二更换位置的第二工具托架50，所述第二更换位置向外枢转并远离机架6。该第二更换位置可以是对准状态，其中，第二工具托架50上提供的挖掘机铲斗21可以通过铰接式动臂2的工具安装件3(均未示出)拾起。通过从第二工具托架50中拾取挖掘机铲斗21，施工机械1的操作模式可以更换为挖掘机模式。在所述挖掘机模式下，锤31仍可承载在第二工具托架50上。

图13至图18示出了第二工具托架50具有和不具有工具20、30的情况。在第二工具托架50上，挖掘机铲斗21和锤31可以彼此相邻设置，其中挖掘机铲斗21可以设置在定位缸52的旁边，锤31可以设置在铰接部分156的旁边。挖掘机铲斗21和锤31可以位于工具托架50的相对部分。在第二工具托架50的收放位置中，挖掘机铲斗21，即其对称平面，可以垂直于铰接式动臂2的工作平面设置，其中移动铰接式动臂2的近端臂62、中间臂64和远端臂66。在上方的俯视图中，锤31可相对于挖掘机铲斗21倾斜设置。此外，如图2、4、10和12所示，工具21、31可以按其对准的方式设置在第二工具托盘50上，即这些工具的对称平面分别与铰接式动臂2在第一(挖掘机铲斗21)和第二更换位置(锤31)中的工作平面平行。

或者，关于挖掘机铲斗21和锤31设置在第二工具托架50上，挖掘机铲斗21可以设置在铰接部分156的旁边，锤31可以设置在定位缸52的旁边(未示出这种装置)。挖掘机铲斗21和锤31可以按照上述方式互换设置。同样，在该替代设置中，在第二工具托架50的收起位置，挖掘机铲斗21，即其对称平面，可以垂直于铰接式动臂2的工作平面设置。但是，挖掘机铲斗21也有可以相对于铰接式动臂2的工作平面倾斜设置在第二工具托架50的收起位置。在上方的俯视图中，锤31可相对于挖掘机铲斗21倾斜设置。在实施例中，在所述顶视图中，锤31的对称平面相对于挖掘机铲斗21的对称平面倾斜设置。此外，在这种替代设置中，工具21、31可以按其对准的方式设置在第二工具托盘50上，即这些工具的对称平面分别与铰接式动臂2在第一(挖掘机铲斗21)和第二更换位置(锤31)中的工作平面平行。在这种替代设置中，为了达到第一更换位置，第二工具托架50可以从收起位置枢转90°，如上文所述。但是，为了达到此替代设置中的第二更换位置，第二工具托架50可以从收起位置枢转大于90°的角度。这种替代设置可以是有利的，因为施工机械1可以更多地使用挖掘机铲斗21而不是锤31来操作，因此在铰接部分156旁边的挖掘机铲斗21的设置允许快速安装。第二工具托架50上的工具21、31的这种替代设置可以进一步提高驾驶室9中的驾驶员的可视性。

第二工具托架50可以有两个工具保持部分152、154。挖掘机铲斗21可承载在第一工具保持部分152处，锤31可承载在第二工具保持部分154处。底板55可分为所述两个固定部分152、154。在第一工具保持部分152中，可设置底座56用于支撑挖掘机铲斗21。底座56可包括用于容纳挖掘机铲斗21的倾斜表面。

为固定工具，第二工具托架50可包括夹紧装置153、155，用于固定工具。第一夹紧装置153可设置为第一工具夹紧部分152上的夹具用于夹持挖掘机铲斗21；第二夹紧装置155可设置为第二工具夹紧部分154上的另一夹具用于夹持锤31。两个夹紧装置153、155可由液压缸151致动。第一夹紧装置153可以是推杆式或杵型，以将压力施加到挖掘机铲斗21上抵靠底座56。第二夹紧装置155可以是钳子式的，用于从锤的两侧向锤31施加夹紧力或压紧力。

为了将装载机铲斗11固定到第一工具托架40，可以在机架6上提供接口，其可以包括用于与装载机铲斗11接合的至少一个元件。例如，将销推入楔子，以实现接合。

图19至图22示出了装置100，其包括机架6的至少一部分，可枢转地连接到机架6的铰接吊杆2，以及锁定装置70。铰接式动臂2的近端臂62的铰接部61可以设置在机架6的前部，锁定装置70可以设置在机架6的后部。它们之间的距离可以与近端臂62的长度大致对应。

此外，图19至图22示出了铰接式动臂2的近侧臂62和中间臂64的折叠位置，其中机架6与近侧臂62形成锐角，且近侧臂62和中间臂64形成锐角。折叠后，铰接式动臂2的第一定位缸82、第二定位缸84和第三定位缸86基本上彼此平行。

锁定装置70可包括双吊钩72或单吊钩(未示出)和臂支撑件74。臂支撑74提供支靠面，可支撑近端臂62。吊钩72可由液压缸73致动。吊钩72可设置为与安装在近端臂62上的销89接合。此外，销89主要用于固定近端臂62的第一定位缸82的活塞杆孔90。

图19和20示出了脱钩状态，其中吊钩72不与销89接合。然而，近侧臂62位于臂支撑件74上，以允许钩住吊钩72。在这种脱钩状态下，铰接式动臂2可作为三臂动臂运行，例如在挖掘机或锤模式下。

图21和图22示出了钩起状态，其中钩72与销89接合。近端臂62靠在臂支架74上，用于稳定装置100。基于这种钩起状态，铰接式动臂2可作为双臂动臂运行，例如在装载机或推土机模式下。在这种钩起状态下，近端臂62与机架6互锁。

根据图1至图22所示的本发明的实施例，当多个工具10、20、30直接设置在机身上时，单个施工机械1可以以几种不同的操作模式有效地操作。这些工具可通过使用第二工具托架50自动更改，其中多臂动臂2可部分地阻断，以允许根据施工机械1的不同操作模式定制可变动臂操作。

图23示出了根据一实施例所述的施工机械1的第一电气操作系统200。第一电气操作系统200包括电池组110和多个电机122、124、126，例如三个电机122、124、126。电池组110电连接到电机122、124、126，以向电机122、124、126提供电力。电池组110可包括电连接在电池组110中的三个电池112、114、116。电池组110的每个电池112、114、116可用于为每个电机122、124、126供电。电池组110可以是施工机械1的上部结构5的一部分，并且可以进一步用作施工机械1的配重。

施工机械1的第一电气操作系统200包括电池组控制器118，用于控制电池组110的每个电池112、114、116在操作模式期间(例如在装载机模式和/或挖掘机模式期间)的充电和/或放电。电机122、124、126可由电机控制系统120控制。电机控制系统120可包括电机控制器121、123、125，用于分别控制第一电气操作系统200的电机122、124、126。

第一操作系统200的多个电机122、124、126中的第一电机122可由第一电机控制器121控制，用于操作施工机械1的接地驱动器13。地面驱动装置13可以是轮式驱动装置或链式驱动装置，用于在地面上移动施工机械1。电机控制器121、电机122和/或地面驱动装置13可以设置在施工机械1的底盘4上。

第一电动操作系统200的多个电动马达122、124、126中的第二电动马达124可由第二电动马达控制器123控制，用于操作施工机械1的回转传动装置器12。第二电机控制器123、第二电机124和/或回转传动装置器12可以设置在底盘4和/或施工机械1的上部结构5上。

第一电力操作系统200的多个电机122、124、126中的第三电机126可由第三电机控制器125控制，用于操作施工机械1的铰接式动臂2。铰接式动臂2可通过液压泵131操作，用于液压操作铰接式动臂2。液压泵131可由第三电机126进行电致动。因此，铰接式动臂2可由第三电机126以液压方式操作。第三电机控制器125、第三电机126和/或液压泵131可以位于施工机械1的上部结构5和/或铰接式动臂2上。近端臂62、中间臂64和/或远端臂66可通过液压泵131操作，以便在装载机模式和/或挖掘机模式下操作铰接式动臂2。

图24示出了根据进一步实施例的施工机械1的第二电气操作系统300。图24所示的第二电气操作系统300可与图23所示的第一电气操作系统200的至少一个组件组合，反之亦然。

第二电气操作系统300包括电池组110，其可以是图23所示的电池组110和两个电机128、130。电池组110电连接到电机128、130，用于向电机128、130供电。电池组110的每个电池可以用于给第二电气操作系统200的每个电机128、130供电。电机128、130可由电机控制系统120控制。电机控制系统120可包括电机控制器127、129，用于分别控制第二电气操作系统300的电机128、130。电机控制系统120可与图23所示的电机控制系统120结合使用，反之亦然。

第二电动操作系统300的多个电动马达128、130中的第一电动马达128可由第一电动马达控制器127控制，用于操作施工机械1的第一工具托架40。电机控制器127和/或电机128可以设置在施工机械1的底盘4上。

第二电动操作系统300的多个电动马达128、130中的第二电动马达130可由第二电动马达控制器129控制，用于操作施工机械1的第二工具托架50。电机控制器129和/或电机130可以设置在施工机械1的机架6上。

图25示出了根据另一实施例的施工机械1的第三电气操作系统400。图25中所示的第三电气操作系统400可与图23中所示的第一电气操作系统200的至少一个组件和/或与图24中所示的第二电气操作系统300的至少一个组件组合，反之亦然。第三电气操作系统400对应于图24中所示的第二电气操作系统300，但以下所述的差异除外。

在第三个电动操作系统400中，第一工具托架40可通过液压泵132操作，用于液压操作第一工具托架40。液压泵132可由第一电机128进行电气驱动。因此，第一工具托架40可由第一电机128以液压方式操作。电机控制器127、电动机128和/或液压泵132可以设置在施工机械1的底盘4上。第二工具托架50可通过液压泵134操作，用于液压操作第二工具托架50。液压泵134可由第二电机130进行电致动。因此，第二工具托架50可由电机130以液压方式操作。电机控制器129、电机130和/或液压泵134可以设置在施工机械1的机械架6上。液压泵132、134可以由单个液压泵单元实现，也可以是多个液压泵单元。

因此，第一工具托架40的每个组件也可以通过液压泵132或电机128间接供电。此外，第二工具托架50的每个组件也可以通过液压泵134或电机130间接供电。

附图标号

1 施工机械

2 铰接式动臂

3 工具安装件

4 底盘

5 上部结构

6 机架

7 凹部

8 框架凹部

9 驾驶室

10 第一工具

11 装载机铲斗

12 回转传动装置

13 地面驱动装置

15 发动机液压单元

16 配重

20 第二工具

21 挖掘机铲斗

30 第三工具

31 锤

40 第一工具托架

50 第二工具托架

52 定位缸

53 活塞杆

54 工具托架铰接件

55 底板

56 底座

61 第一铰接件

62 近端臂

63 第二铰接件

64 中间臂

65 第三铰接件

66 远端臂

67 第四铰接件

70 锁定装置

72 吊钩

73 液压缸

74 臂支撑

82 第一定位缸

84 第二定位缸

86 第三定位缸

88 第四定位缸

89 销

90 活塞杆孔

100 装置

110 电池组

112 电池

114 电池

116 电池

118 电池组控制器

120 电机控制系统

121 电机控制器

122 电机

123 电机控制器

124 电机

125 电机控制器

126 电机

131 液压泵

132 液压泵

134 液压泵

151 液压缸

152 第一工具保持部分

153 第一夹紧装置

154 第二工具保持部分

155 第二夹紧装置

156 铰接部分

157 枢轴臂

200 第一电动操作系统

300 第二电动操作系统

400 第三电动操作系统

Claims (15)

1.一种施工机械(1)，包括：

底盘(4)；

上部结构(5)，所述上部结构(5)包括机架(6)，所述机架(6)可枢转地安装到所述底盘(4)；

至少一个电池(112)和至少一个电机(126)，所述至少一个电机(126)连接到所述至少一个电池(112)以操作所述施工机械(1)的至少一个组件；

其中，所述至少一个电池(112)和/或所述至少一个电机(126)设置在所述底盘(4)和/或所述上部结构(5)处；

铰接式动臂(2)，所述铰接式动臂(2)可枢转地安装在所述机架(6)上；

所述施工机械(1)配置为在装载机模式下运行，第一工具(10)安装到所述铰接式动臂(2)，而在挖掘机模式下运行，第二工具(20)安装到所述铰接式动臂(2)；

其中，所述施工机械(1)进一步包括工具存放箱(40、50)，所述工具存放箱(40、50)用于存放所述第一工具(10)和/或所述第二工具(20)；

其中，所述工具存放箱(40、50)包括适于承载所述第一工具(10)的第一工具托架(40)；以及适于承载所述第二工具(20)第二工具托架(50)；

其中，所述第一工具托架(40)设置在所述底盘(4)处，所述第二工具托架(50)设置在所述机架(6)处；以及

其中，所述施工机械(1)用于将安装到所述铰接式动臂(2)的所述第一工具(10)和所述第二工具(20)中的一个替换为存放在所述工具存放箱(40、50)中的所述第一工具(10)和所述第二工具(20)中的另一个。

2.根据权利要求1所述的施工机械(1)，

其中，所述底盘(4)、所述上部结构(5)和/或所述铰接式动臂(2)通过所述至少一个电机(122、124、126)可操作。

3.根据权利要求1或2所述的施工机械(1)，进一步包括：

液压泵(131)，所述液压泵(131)用于操作至少一个液压致动器以液压致动所述施工机械(1)的至少一个组件；

其中，所述液压泵(131)可通过所述至少一个电机(126)驱动。

4.根据前述权利要求中任一项所述的施工机械(1)，

其中，所述第一工具托架(40)和/或所述第二工具托架(50)由所述至少一个电池(112)和所述至少一个电机(128、130)供电。

5.根据前述权利要求中任一项所述的施工机械(1)，

其中，所述第一工具托架(40)或所述第二工具托架(50)包括用于保持所述第一工具(10)或第二工具(20)的保持装置；

其中，所述保持装置尤其包括用于与所述第一工具(10)或第二工具(20)接合的至少一个电动销。

6.根据前述权利要求中任一项所述的施工机械(1)，包括：

第一工具(10)，其在所述装载机模式下能安装到所述铰接式动臂(2)；

第二工具(20)，其在所述挖掘机模式下能安装到所述铰接式动臂(2)。

7.根据权利要求6所述的施工机械(6)，

其中，所述第一工具(10)为装载机铲斗(11)，所述第二工具(20)为挖掘机铲斗(21)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的施工机械(1)，

其中，所述工具存放箱(40、50)还配置为同时存放第三工具(30)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的施工机械(1)，包括：

第三工具(30)，所述第三工具(30)在挖掘机模式下能安装到所述铰接式动臂(2)；

其中，所述第三工具(30)尤其为锤(31)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的施工机械(1)，

所述铰接式动臂(2)包括枢转地彼此串联连接的多个臂，可选地为三个臂；

其中，所述施工机械(1)进一步包括：

锁定装置(70)，所述锁定装置(70)用于选择性地锁定所述铰接式动臂(2)的臂，所述臂直接连接到所述机架(6)，以便在所述装载机模式下阻止所述臂与所述机架(6)之间的任何相对移动。

11.一种更换施工机械(1)操作模式的方法，其中，所述施工机械(1)包括：

底盘(4)；

上部结构(5)，所述上部结构(5)包括：

-机架(6)，其可枢转地安装到所述底盘(4)，

-至少一个电池(112)，以及，

-至少一个电机(126)，其连接到所述至少一个电池(112)；以及

铰接式动臂(2)；

所述施工机械(1)可选地为根据权利要求1至10中任一项所述的施工机械；所述方法包括以下步骤：

通过所述电机(126)操作所述铰接式动臂(2)；

通过所述铰接式动臂(2)放置在第一操作模式和第二操作模式中的一个操作模式下安装到所述铰接式动臂(2)的工具；以及

随后，通过所述铰接式动臂(2)从设置在所述施工机械(1)上的工具存放箱(40、50)中拾起用于第一操作模式和第二操作模式中的另一个操作模式的工具，其中所述工具存放箱(40、50)包括第一工具托架(40)，所述第一工具托架(40)适于承载所述工具并设置在所述底盘(4)处，以及包括第二工具托架(50)，所述第二工具托架(50)适于承载所述工具并设置在所述机架(6)处。

12.根据权利要求11所述的方法，

其中，所述工具放置在所述工具存放箱(40、50)中。

13.一种选择施工机械(1)操作模式的方法，其中，所述施工机械(1)包括：

底盘(4)；

上部结构(5)，所述上部结构(5)包括：

-机架(6)，其可枢转地安装到所述底盘(4)，

-至少一个电池(112)，以及

-至少一个电机(126)，其连接到所述至少一个电池(112)；以及

铰接式动臂(2)；

所述施工机械(1)可在第一操作模式和第二操作模式下运行，所述第二操作模式与所述第一操作模式不同，其中所述第一操作模式特别为装载机模式，所述第二操作模式特别为挖掘机模式；

所述施工机械(1)可选地为根据权利要求1至10中任一项所述的施工机械；

所述方法包括以下步骤：

在所述施工机械(1)上同时提供用于所述第一操作模式的第一工具(10)和用于所述第二操作模式的第二工具(20)；

通过所述电机(126)操作所述铰接式动臂(2)；以及

通过所述铰接式动臂(2)从所述施工机械(1)上提供的工具存放箱(40、50)中选择并拾取所述第一工具(10)和所述第二工具(20)中的一个，以在所述第一操作模式或第二操作模式下操作所述施工机械(1)，其中所述工具存放箱(40、50)包括第一工具托架(40)，所述第一工具托架(40)适于承载所述第一工具(10)并设置在所述底盘(4)处，以及包括第二工具托架(50)，所述第二工具托架(50)适于承载所述第二工具(20)并设置在所述机架(6)处。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，进一步包括：

锁定所述铰接式动臂(2)的臂(62)，所述臂(62)直接连接到所述施工机械(1)的机架(6)，以阻止所述臂(62)和所述机架(6)之间的任何相对移动。

15.一种控制系统，其配置为执行根据权利要求11至14中任一项所述的方法之一。

Images