CN112218986A - 正铲挖掘机及操作方法 - Google Patents

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Abstract

诸如正铲挖掘机的挖掘机(1)以自动倾倒顺序被控制，其中铲斗(10、10′)在打开并且可选地重新定向至略微向前倾斜的第二角度取向之前枢转至第一角度取向。第一取向可以将铲斗的前部(20)从装载中释放，而第二取向被选择为以最佳轨迹排出装载。铲斗可以在克服重力关闭前部(20)之前移动到第三角度取向。

Description

正铲挖掘机及操作方法
技术领域
本发明涉及挖掘机，特别是包括正铲挖掘机，其中铲斗或铲形成为两个部分，这两个部分在挖掘构造和倾倒构造之间可打开和关闭。
背景技术
在本说明书中，挖掘机是指具有工具的机器，该工具被配置成从物料主体选择性地移除松散物料并将其放置在例如车辆中的另一位置。在本说明书中，工具被称为铲斗，术语铲斗和铲可互换使用。
在许多挖掘机中，铲斗可枢转地安装在通常称为斗杆的刚性支撑臂的远端，斗杆又可枢转地安装在通常称为悬臂的刚性支撑臂的远端。通常这三个部分通过液压柱塞可移动，而悬臂可枢转地安装在机器的主体上，该机器可在轮子或履带上移动。
对于许多应用，通常通过手动控制和预限定的自动例程的组合来控制铲斗的操作，操作员可以选择这些例程来执行某些重复性任务。
例如，美国专利第5446980A号教导了一种具有控制系统的挖掘机，该控制系统被布置成感测液压缸压力和铲斗、斗杆和悬臂的位置，并响应于操作员命令自动地移动铲斗以执行重复的挖掘和倾倒操作。该移动可以被配置成猛拉或摇动铲斗以帮助从铲斗倾倒粘附的物料。
美国专利第20160002878A1号教导了一种类似的机器，其中控制系统被布置成用于将铲斗返回到递增前进的挖掘位置。
正铲挖掘机代表一种特殊类型的挖掘机，通常是在露天开采和类似操作中使用的非常大的机器。铲斗或铲子包括通常被称为蛤的前部，以及该前部可枢转地安装在其上的后部或后壁。该前部相对于后部可枢转以限定倾倒构造和挖掘构造，在倾倒构造中，物料可以经由在前部与后部的分开下缘之间形成的孔从铲斗掉出，在挖掘构造中，下边缘被闭合在一起以将物料保持在铲斗中。
正铲挖掘机典型地被配置成在履带底座上在水平面内回转，并且被布置成使得在挖掘构造中，铲斗的前部的前缘可以向上和向外移动以将松散物料从工作面挖掘或铲起到铲斗中。前缘可以包括适合于预期物料的一个或多个硬化刀片或齿，该预期物料可以例如是通过爆破而松动的岩石。对于挖掘操作，机器可以例如如图1、图3和图5所示定位。该机器然后可以在打开铲斗的前部之前回转四分之一、二分之一或四分之三圈，如图2、图4和图6所示，以将物料倾倒在机器旁边被牵引的等待车辆中。
典型地，工作面将是陡峭的角度，并且在一个大的面铲中，铲斗可以具有50m3或更大的体积。因此，根据工作面的高度和倾斜角度，大的面铲可快速产生潜在涉及数百吨物料的不稳定状况。因此操作员必须持续注意工作面的变化状态以避免形成危险情况，在该危险情况下，大量松散物料(例如固体岩石或悬垂物)可能掉落到机器上。为此，正铲挖掘机通常在手动控制下操作，而不是使用自动工作程序。
其他操作考虑来自两部分式铲的布置。铲斗的前部是非常大且重的部件，包括支撑在两个端壁之间的前壁。在挖掘构造中，铲斗的两个部分闭合在一起，使得由机器经由前部的前缘施加到工作面上的挤力(挖掘力)通过两个部分的各自的下缘的抵靠而反作用于后部。因此，在挖掘期间，铲斗就像是单个部分一样操作。
为了使铲斗在其倾倒构造中适当地打开，端壁的尺寸必须在其可枢转地连接到后部的位置减小为相对较窄的颈部。传统地，控制铲斗的前部的打开和关闭移动的液压缸隐藏在铲斗的后部内，并且作用在颈部的短延伸部上。
短延伸部为打开铲斗提供了非常有限的机械优势，而狭窄的颈部和连接到其上的其他部分易受损坏，例如，如果没有经验的操作员试图在铲斗处于其倾倒构造时挖掘。由于其重量，如果允许铲斗在重力下快速关闭，铲斗的前部也会损坏打开机构和连接的部分。为此，在从铲斗倾倒物料之后，优选的是在操作关闭缸以将前部升高到关闭位置之前将后部移动到面朝下的位置，其中前部悬挂在该面朝下的位置下方，例如如图7所示。以此方式，关闭操作通过铲斗的重量来调节，使得铲斗逐渐且安全地移动到关闭位置。
有经验的操作员还将在倾倒期间密切关注铲斗的位置以确保所倾倒的物料直接落入等待的车辆中，如图4所示。如果后部向前倾斜太远，则物料可能在铲斗前部倾斜的内表面上滑动并落到车辆的一侧，如图2所示。如果后部向后倾斜太远，则物料可能在铲斗后部倾斜的内表面上滑动并落到车辆的另一侧，如图6所示。滑动物料将过早地磨损前部和后部的内表面，因此通过选择如图4所示的正确倾倒位置，操作员也可以使铲斗的使用寿命最大化。
发明内容
在其各个方面，本发明提供了一种挖掘机和一种操作挖掘机的方法，如权利要求所限定的。
该挖掘机包括铲斗；支撑铲斗的臂组件；以及用于移动铲斗和臂组件以将松散物料挤入铲斗内并将松散物料从铲斗中倾倒的执动器组件。控制系统被布置成响应于经由用户控件接收的用户命令来控制致动器组件的操作。
铲斗包括前部、后部、以及挖掘孔口，在前部的挖掘构造中，当铲斗关闭时，松散物料可能通过挖掘孔口挤入铲斗中。后部可枢转地安装在臂组件上。致动器组件被配置成在竖直平面内旋转地移动后部，在移动角度范围内，通过一系列角度位置，以相反、向前和向后的方向移动。
当在前部的挖掘构造中考虑时，向前的方向被限定为远离铲斗的面朝上取向并且朝着铲斗的面朝下取向的角度移动，并且向后的方向被限定为远离铲斗的面朝下取向并且朝着铲斗的面朝上取向的角度移动。
前部包括挖掘孔口的前缘并且通过致动器组件可相对于后部在挖掘构造与倾倒构造之间旋转地移动。
在倾倒构造中，前部和后部的对应边缘是分开的以在边缘之间限定倾倒孔口，松散物料可以通过倾倒孔口沿铲斗的面朝上取向从铲斗向下掉落，而在挖掘构造中，前部和后部被闭合在一起以将松散物料保持在铲斗的面朝上取向。
控制系统被布置成至少响应于经由用户控件接收的倾倒命令来控制致动器组件以包括预限定的移动顺序的倾倒顺序来移动铲斗，包括预定位步骤和随后的打开步骤。
在预定位步骤中，在前部的挖掘构造中，后部旋转地移动至第一倾倒取向。第一倾倒取向是后部在移动角度范围内的第一预限定角度位置或角度位置范围。
在预定位步骤之后，在打开步骤中，将前部从挖掘构造移动到倾倒构造。
可选地，倾倒顺序可以包括进一步的移动顺序，该移动顺序包括第一关闭步骤和第二关闭步骤，其被执行以在打开步骤或重新定位步骤之后关闭铲斗。
在重新定位步骤中，后部沿向前的方向旋转地从第一倾倒取向移动到第二倾倒取向。第二倾倒取向是后部在移动角度范围中的第二预限定角度位置或角度位置范围。
可选地，倾倒顺序可以包括进一步的移动顺序，该进一步的移动顺序包括第一关闭步骤和第二关闭步骤，在打开步骤或重新定位步骤之后执行第二关闭步骤以关闭铲斗。
在第一关闭步骤中，后部沿向前的方向旋转地从第一倾倒取向移动到关闭取向。关闭取向是后部在移动角度范围中的进一步预限定的角度位置或角度位置范围。
在第一关闭步骤期间、之后或者在第一关闭步骤期间和之后，在第二关闭步骤中，前部从倾倒构造移动到挖掘构造。
附图说明
从下面的说明性实施方式中将认识到更多的特征和优点，现在将仅通过示例并参考附图来描述这些说明性实施方式，其中：
图1和图2示出了挖掘机，其铲斗处于略微面朝下的取向，分别处于挖掘(关闭)构造(图1)和倾倒(打开)构造，以将松散物料从铲斗倾倒到车辆中(图2)；
图3和图4示出了挖掘机，其铲斗处于面朝上的第二倾倒取向，分别处于挖掘构造(图3)和倾倒构造(图4)；
图5和图6示出了挖掘机，其铲斗分别在挖掘构造(图5)和倾倒构造(图6)中向后旋转至更加陡峭的面朝上取向；
图7和图8示出了挖掘机，其铲斗分别在倾倒构造(图7)和挖掘构造(图8)中向前旋转到更加陡峭的面朝下的关闭取向；
图9示出了处于关闭(挖掘)构造和第二倾倒取向的铲斗；
图10示出了第一预定位步骤其中铲斗移动到第一倾倒取向；
图11示出了打开步骤，其中前部移动到打开(倾倒)构造，同时后部处于第一倾倒取向；
图12示出了重新定位步骤，其中在前部处于打开(倾倒)构造的情况下，后部从第一倾倒取向(以虚线示出)向前移动到第二倾倒取向(以实线示出)；
图13和图14示出了可以选择性地且可替代地安装在机器上的两个铲斗；
图15示出了机器的控制系统和致动器组件；并且
图16是示出各种操作方法的流程图。
在多个附图中出现的附图标记表示在每个附图中指示相同或相应的部分。
参照图1至图6，所示的挖掘机1被配置成包括安装在臂组件40上的铲斗10的正铲挖掘机。臂组件包括可枢转地安装在第二刚性臂或悬臂42上的第一刚性臂或斗杆41。悬臂42可枢转地安装在机器1的主体或壳体43上，壳体43支撑在轴承或回转环44上以例如在挖掘位置(图1)与倾倒位置(图2)之间围绕竖直轴线枢转或回转。壳体被安装在履带底座45上，使得机器1可以沿着工作面移动以从工作面挖出松散物料2(如沙子或爆破的岩石)并将其倾倒到等待的车辆3中。
图13和14示出了两个可替换的铲斗10、10′，它们可互换地安装在斗杆41的远端，第一铲斗10′具有比第二铲斗10更大的容量。可根据待挖掘的物料选择使用铲斗10、10′中的任一个。在每个附图中，从一侧示出了铲斗10、10′；应当理解，另一侧通常是相同的，铲斗10、10′在其宽度尺寸上在两侧之间延伸。由于铲斗10、10′的宽度尺寸通常选择为符合其上安装铲斗10、10′的机器1的尺寸的工业标准，所以铲斗10、10′的容量由其距前缘21到后壁31的深度确定，为此，较小的所示铲斗10具有比较大铲斗10′更短且更陡峭的底壁32。
每个铲斗10、10′包括前部20和后部30；前部20安装成围绕后部30上的枢轴22旋转，而后部安装成围绕斗杆41的远端上的枢轴33旋转。以此方式，铲斗10、10′被支撑在臂组件40上以用于在竖直平面，即在图1至14的每个的平面中的旋转地移动。应当理解的是，通常在本说明书中，旋转地移动可以指绕单个枢转轴线或绕两个或更多个枢转轴线的旋转，可选地结合平移移动，这取决于部件如何铰接在一起以及使用哪个致动器来完成该移动。
前部20的前缘21可以形成有一系列硬化齿或直边缘，并且形成挖掘孔口11的前缘、下缘或唇缘，铲斗通过该前缘、下缘或唇缘装载松散物料。
还参照图15，铲斗和臂组件可通过致动器组件50移动，该致动器组件50在所示实施方式中包括多个液压致动器51、52，每个液压致动器51、52具有可滑动地接收在壳体或缸中的柱塞或活塞，并且可由通过本领域公知的泵54从箱53供应的液压流体操作。前部20的打开和关闭移动可以由两个致动器52来控制，这两个致动器被布置在铲斗的任一侧上，每个致动器典型地被隐藏在铲斗的后部30的两个平行侧壁之间以作用在颈部24的短延伸部23上，该延伸部从前部20的每个侧壁26延伸。在附图中，后部的外侧壁被移除以在后部的内侧壁34中的一个的前方示出致动器52中的一个。
致动器组件的操作由控制系统70控制，控制系统70通常包括一组用户控件60和阀组件55，以选择性地将加压的液压流体供应到致动器51、52中的每一个。响应于经由用户控件60接收到的用户命令，控制系统可操作以控制致动器组件50，例如以移动铲斗10、10′和臂组件40以经由挖掘孔口11将松散物料2挤入(即推动)到铲斗10、10′中并例如经由倾倒孔口12从铲斗10、10′将松散物料倒入车辆3中，如图所示。
致动器组件50，具体地致动器52可操作以在关闭的挖掘构造(图1、3、5)与打开的倾倒构造(图2、4、6)之间相对于后部30旋转地移动铲斗10、10′的前部20。
在挖掘构造中，前部和后部20、30关闭在一起，使得前部20被支撑为与后部30接触。
在倾倒构造中，前部20和后部30的相应的相对下缘25、35被分开以在它们之间限定倾倒孔口12，松散物料可以通过倾倒孔口倾倒以在铲斗10、10′的面朝上取向中从铲斗10、10′落下。
致动器组件50进一步被配置成当在附图的竖直平面中考虑时，使后部30以相反的、向前的(D1)和向后的(D2)方向旋转地移动一定角度位置的范围，如在移动角度范围内所示。在前部20处于挖掘构造的情况下，向前的方向D1被限定为远离铲斗10、10′的面朝上取向并且朝着面向下取向的角度移动。向后的方向D2被限定为远离铲斗10、10′的面朝下取向并且朝着铲斗10、10′的面朝上取向的角度移动。
当铲斗10、10′以面朝上取向布置时，即，使得其在挖掘孔口11处朝上打开时，前部20和后部30在将松散物料2通过挖掘孔口11挤入前部20的前缘21上方的铲斗中时将其保持在铲斗10、10′中。当铲斗以面朝下取向布置时，松散物料可以在不打开倾倒孔口12的情况下从挖掘孔口11朝下排出到前缘21上方。这在例如松散物料包括太大而不能穿过倾倒孔口的固体岩石的情况下是有用的。
用户控件60可以包括前部打开控件，例如布置在操纵杆62上的触发器61，该触发器可操作以控制铲斗10、10′和臂组件的移动。在手动操作模式中，使用者可以操作触发器61或其他前部打开控件，可能与安全按钮63结合使用，以产生前部打开命令来打开铲斗10、10、，也就是说，将前部20从挖掘构造移动到倾倒构造。
图2示出了当后部30沿向前的方向D1旋转太远时，如果前部20打开至倾倒构造，则松散物料2如何以倾斜的轨迹排出。在该取向中，松散物料2在前部20的前壁27上滑动，引起内部保护板的过早磨损。
在与图1所示的后部30相同的取向中，并且在打开前部20之前，可以看出，铲斗10、10′中的任何松散物料将主要放置在前部20的前壁27上，因此为了打开铲斗10、10′，致动器52不仅需要增加前部20的重量，而且还需要增加松散物料2的整个装载的重量。在该取向中，沉重的装载可能阻止铲斗10、10′正确打开。
图6示出了当后部30在向后的方向D2上旋转太多时，如果前部20被打开到倾倒构造，则松散物料2如何沿相反方向的倾斜轨迹被排出。在该取向中，松散物料2在后部30的后壁31或底壁32上滑动，再次引起铲斗10、10′内的内部保护板的过早磨损。
尽管有经验的操作员试图避免这些情况，但是已经观察到，在许多正铲挖掘机中，通常难以在正常操作中观察铲斗10、10′的角度取向。
还参照图16，为了确保铲斗在倾倒操作过程中如图4所示正确地定向，控制系统70被布置成控制致动器组件50以实现限定自动倾倒顺序的操作方法，在下文中也简称为倾倒顺序。倾倒顺序是铲斗移动的预限定顺序，其可以被存储在控制系统的存储器72中并且由处理器单元73响应于至少包括倾倒命令100(在本文中也被称为前部打开命令100)的触发条件来执行，该倾倒命令经由用户控件60接收。用户可以以任何方便的方式执行倾倒命令100，例如通过按下操纵杆上的开关或触发器61，或者可能与安全按钮63结合使用。
可以响应于接收到倾倒命令100并结合来自装载或位置传感器71的另一命令或传感器输入来实现倾倒顺序，例如，指示前部20处于挖掘构造中或机器已经移动(例如回转)到预期倾倒位置。
控制系统70可以被布置成响应于经由用户控件60接收到的启用/禁用命令101而选择性地启用和禁用倾倒顺序，例如在操作员换档期间的先前时间并将其存储在存储器72中。该选择可以在两种可选操作模式之间进行，例如，通过选择性地操作控制面板或显示器74上的自动倾倒模式选择器65或手动倾倒模式选择器66，以在例如操作员换档期间保持车辆的操作持续时间。
当自动倾倒顺序被禁用104时，控制系统70可以响应于操作员的前部打开命令100来控制致动器组件50以打开铲斗10、10′，也就是说，在步骤106将前部20从挖掘构造移动到倾倒构造，或者以响应于单个操作员输入的单个预限定移动，或者作为持续移动，该持续移动被保持直到操作员松开相应的控件(例如触发器61)，如优选的。
当启用自动倾倒顺序103时，控制系统70可响应于前部打开命令100启动自动倾倒顺序105。
可替代地，可以通过经由单独的控制例如通过按钮64发出倾倒命令100来启动105自动倾倒顺序，使得如果操作员偏好手动操作模式，则他可以通过在另一控制件例如触发器61上施加压力来选择性地控制铲斗10、10′的前部20的打开。当然，也可以将自动倾倒顺序设置为默认选项而不需要手动替换，以避免不正确的手动操作的可能性。
倾倒顺序包括预定位步骤111或114，其中，在前部20处于挖掘构造的情况下，后部30旋转地移动到第一倾倒取向，例如，从图9所示的位置和图10中的虚线移动到图10中的实线所示的第一倾倒取向。第一倾倒取向是后部30在移动角度范围内的的第一预限定角度位置或角度位置范围，其可以存储在存储器72中并由处理器单元73基于来自位置传感器71的输入来确定，这些位置传感器被布置成感测机器的所有移动部分的相对位置。
倾倒顺序进一步包括打开步骤112或115，该打开步骤在预定位步骤之后执行，以通过将前部20从挖掘构造移动到倾倒构造，例如移动到如图11所示的位置来打开铲斗10、10′。
可以选择第一倾倒取向，使得当前部20移动到倾倒构造时，松散物料2以所希望的轨迹从倾倒孔口12排出。
可选地，控制系统70可以被布置成响应于经由用户控件60接收的第一倾倒取向调节命令而改变第一预定角度位置或位置范围。例如，用户控件60可以被配置成允许用户调节后部30的角度以适合被倾倒的特定物料2，或优化用于特定类型的铲斗10或10′的角度。
可替代地或附加地，控制系统的装载传感器71可以布置成感测铲斗中的松散物料2的装载的重量(例如，通过感测相应的一个或多个致动器中的液压压力)并且响应于所感测的装载而改变倾倒取向的第一预定角度位置或位置范围。例如，如果110所感测的装载低于阈值重量，则步骤114处的第一倾倒取向可被选择为第二值或步骤114的第二值范围内的值，而如果109所感测的装载超过阈值重量，则步骤111的第一倾倒取向可被选择为第一值或步骤111的第一值范围内的值，其中，相对于第二值范围，后部30的角度更朝向向后的方向D2，以减小前部20上的装载，使得在步骤112处前部可以更容易地打开。
在第一铲斗10′和第二铲斗10具有不同容量的情况下，控制系统70可以布置成在针对第一铲斗10′优化的第一预定值或值范围与针对第二铲斗10优化的第二预定值或值范围之间改变第一预定角度位置或位置范围，例如，通过在控制面板74上选择性地操作102铲斗选择器功能68以选择第一铲斗10′，或操作铲斗选择器功能67以选择第二铲斗10。
可以根据选择来适配第一倾倒顺序，以针对较深的铲斗107选择第一倾倒取向或针对较小的铲斗108选择第一倾倒取向。
例如，由于第一铲斗10′具有带有相对较小陡峭倾斜的底壁32的更深的构造，第一铲斗10′的第一倾倒取向可能比第二铲斗10的(例如，如图10中的实线所示)更陡峭(例如，对应于图10中虚线所示的第二铲斗10的位置)。
可替代地，如果例如发现第一铲斗10′难以在满装载下打开，则第一倾倒取向可相对于第二铲斗的取向向后调节，以减轻来自打开致动器52的装载。
在选择第一倾倒取向(例如，作为单个预编程值或作为可由操作员选择的一组或一组范围的替代值)以从前部20减轻装载使得致动器52可以更容易地打开前部20的情况下，倾倒顺序可以包括进一步的移动或重新定位步骤113或116，其可以在打开步骤112或115期间或之后以及期间和之后进行。
当然应当理解，在倾倒顺序中包括该步骤或任何其他可选步骤的情况下，可以在倾倒顺序的先前步骤之后由控制系统70自动执行该步骤，这取决于操作员先前设定的判定点或参数或者来自传感器71的输入，但是在其他情况下不需要操作员的进一步启动。可替代地，控制系统可以提示操作员输入命令，以确认控制系统应移动到倾倒顺序的下一个预编程步骤，例如存储在存储器72中的预编程步骤。在任一种情况下，装载顺序在根据预定顺序(例如存储在存储器中的顺序)执行的意义上是自动的，该预定顺序可以包括顺序中涉及的机器的每个相应部分的预定位置或位置范围。因此，移动部分由控制系统70根据预定的移动顺序而不是单纯地响应于经由用户控件的操作员输入而移动。
在重新定位步骤113或116中，在前部20处于打开、倾倒构造的情况下，后部30在远离第一倾倒取向的方向D1上旋转地移动(如图11中所示并且在图12中以虚线示出)，其被选择成允许前部20更容易地打开，朝向如图12中的实线所示的第二倾倒取向。第二倾倒取向是在移动的角度范围内的后部30的第二预定角度位置或角度位置范围，并且被选择成允许松散物料2在如图4所示的所希望的轨迹中从倾倒孔口12掉落。
如上所述，控制系统被配置成在步骤102中在具有不同容量的两种可替换的可互换铲斗类型10、10′之间进行选择，控制系统可布置成改变第一和第二预定角度位置或位置范围中的一个或两个，分别在步骤111或114处限定第一倾倒取向和在步骤113或116限定第二倾倒取向，以对应于在步骤102处所选择的铲斗类型。因此，在重新定位步骤113或116处，控制系统可以在针对较小的第二铲斗10优化的用于该步骤116的第二预定值或值范围与针对较深的第一铲斗10′优化的用于该步骤113的第一预定值或值范围之间进行选择。
可替代地或附加地，控制系统可以被布置成经由装载传感器71来感测铲斗中的松散物料2的装载的重量，并且响应于所感测的装载来启用重新定位步骤113或禁用重新定位步骤116。在这种情况下，控制系统可以布置成在用于该步骤111的第一预定值或值范围与用于该步骤114的第二预定值或值范围之间改变限定第一倾倒取向的第一预定角度位置或位置范围。当重新定位步骤113被启用时，可以选择第一预限定值或值范围(步骤111)，并且在重新定位步骤116被禁用时选择第二预限定值或值范围(步骤114)。
例如，如果存在较重装载109，则在步骤111可选择第一值或值范围以提供相对向后倾斜的第一倾倒取向以帮助前部20打开，而如果110装载低于阈值重量，则在步骤114处可以选择第一倾倒取向的第二值或值范围与在步骤113处的第二倾倒取向的第一值或值范围相同，使得第二部分20可以在后部30的最佳取向中打开以减轻装载，如图4所示，而不需要重新定位步骤116。
可替代地或附加地，控制系统可以布置成在针对第一铲斗10′优化的第一预定值或值范围(步骤111)与针对第二铲斗10优化的第二预定值或值范围(步骤114)之间改变或选择用于第一倾倒取向的第一预定角度位置或位置范围，并且当选择第一预定值或值范围时启用重新定位步骤113，以及当选择第二预定值或值范围时禁用重新定位步骤116。
因此，例如，如果正在使用较深的第一铲斗10′，则第一倾倒取向可略微更向后取向，以在前部20在步骤111打开时减轻装载，然后在步骤113(在打开移动期间和/或之后)重新取向到最佳排出位置。如果使用第二较小铲斗10，则在步骤114处的第一倾倒取向可以稍微更向前地定向在最佳排出角度处，使得不需要重新定位步骤116。
可选地，倾倒顺序可以包括进一步的移动或关闭顺序以在松散物料已经通过倾倒孔口12排出之后关闭铲斗。可以在步骤112或115响应于打开铲斗而自动触发进一步移动，或者在提供重新定位步骤的情况下，响应于在步骤113或116将后部30移动到第二倾倒取向，可能在一段时间延迟之后或在装载传感器71指示物料已经被排出之后。可替代地，并且还响应于自动顺序中的先前步骤的完成，可以响应于在步骤117处从用户控件接收的″关闭铲斗″命令来触发进一步的关闭动作。与其他步骤一样，可以通过经由用户控件的持久的操作员设置或瞬时操作员选择来选择或取消选择关闭顺序。可以响应于操作员的输入而执行，如果取消选择关闭顺序，则该操作会启动铲斗的手动关闭，这与上面讨论的布置类似，其中倾倒命令可以被解释为手动前部打开命令，取决于自动倾倒顺序是否已经被预先选择或取消选择。
在关闭顺序中，在之前的打开步骤112或115或重新定位步骤113或116之后，并且可选地，还响应于步骤117处的″关闭铲斗″命令，在第一关闭步骤118中，后部30远离第一倾倒取向在向前的方向D1上旋转地移动(或者，如果执行了重新定位步骤，则远离第二倾倒取向)到如图7所示的关闭取向。关闭取向是后部30在移动角度范围内的进一步预限定的角度位置或角度位置范围，并且被选择成使得前部20悬挂在后部30的下方。在该取向中，在第一关闭步骤期间或之后或者在第一关闭步骤期间和之后，在第二关闭步骤119中，前部20从倾倒构造移动到挖掘构造以关闭铲斗，如图8所示。致动器52抵抗前部20的重量工作，使得铲斗渐进且安全地关闭。
机器1然后可以返回(例如回转)回到挖掘位置并且重新开始挖掘，也就是说，经由挖掘孔口将更多的物料引入到铲斗中。
工业实用性
该新颖的机器和方法可以被配置成提供可重复且更精确的倾倒操作，同时允许操作员完全手动控制挖掘操作。可重复的倾倒位置可以通过减少致动器52上的打开装载来减少对铲斗的内表面的磨损损坏并且减少燃料消耗。
总之，诸如正铲挖掘机的挖掘机在自动倾倒顺序中受到控制，在该自动倾倒顺序中，铲斗在打开并且可选地重新定向至略微向前倾斜的第二角度取向之前枢转至第一角度取向。第一取向可以将铲斗的前部从装载释放，而第二取向被选择为以最佳轨迹排出该装载。铲斗可以在克服重力关闭前部之前移动到第三角度取向。
该新颖的机器可以被特别地配置为正铲挖掘机，尽管其他配置也是可能的。在可替代实施方式中，臂组件和机器的其他部件可以被配置和铰接成与所示不同。例如，可以想到将铲斗的前部安装在机器的另一个部件上而不是直接安装在铲斗的后部上，或者将臂组件形成为一个部分或三个或更多个部分。
对于本领域技术人员而言，在权利要求的范围内的许多其他可能的修改将是显而易见的。
在权利要求中，附图字符和标记仅仅是为了便于参考而在括号中提供，并且不应被解释为限制性特征。

Claims (15)

1.一种挖掘机(1)，包括：
铲斗(10、10′)，
支撑所述铲斗的臂组件(40)，
致动器组件(50)，用于移动所述铲斗和所述臂组件以将松散物料(2)挤入所述铲斗中并从所述铲斗中倾倒所述松散物料，以及
控制系统(70)，包括多个用户控件(60)，所述控制系统被布置成响应于经由所述用户控件(60)接收的用户命令来控制所述致动器组件(50)的操作；
所述铲斗(10、10′)包括前部(20)、后部(30)和挖掘孔口(11)，在所述前部(20)的挖掘构造中，松散物料能够通过所述挖掘孔口挤入所述铲斗中；
所述后部(30)可枢转地安装在所述臂组件(40)上；
所述致动器组件(50)被配置成当在竖直平面中考虑时使所述后部(30)以相反、向前(D1)和向后(D2)的方向旋转地移动经过一定移动角度范围内的角度位置范围，其中在所述前部(20)的挖掘构造中，
所述向前的方向(D1)被限定为远离所述铲斗的面朝上取向并且朝向所述铲斗的面朝下取向的角度移动，以及
所述向后的方向(D2)被限定为远离所述铲斗的面朝下取向并且朝向所述铲斗的面朝上取向的角度移动；
所述前部(20)包括所述挖掘孔口(11)的前缘(21)；
所述前部(20)通过所述致动器组件(50)相对于所述后部(30)能够在所述挖掘构造与所述倾倒构造之间旋转地移动，其中
在所述倾倒构造中，所述前部(20)和后部(30)的相应边缘(25、35)是分开的以在所述边缘之间限定倾倒孔口(12)，松散物料能够通过所述倾倒孔口在所述铲斗的面朝上取向中从所述铲斗(10、10′)中向下掉落，以及
在所述挖掘构造中，所述前部和后部(20、30)被关闭在一起以将所述松散物料保持在所述铲斗(10、10′)的面朝上取向中；
其中所述控制系统(70)被布置成，响应于经由所述用户控件(60)接收的至少一个倾倒命令(100)，以控制所述致动器组件(50)在倾倒顺序中移动所述铲斗(10、10′)，所述倾倒顺序包括预限定的移动顺序：
(i)在预定位步骤(111、114)中，在所述前部(20)的挖掘构造中，将所述后部(30)旋转地移动到第一倾倒取向，所述第一倾倒取向是所述后部(30)在所述移动角度范围内的第一预定角度位置或角度位置范围；然后
(ii)在所述预定位步骤之后，在打开步骤(112、115)中将所述前部(20)从所述挖掘构造移动到所述倾倒构造。
2.根据权利要求1所述的挖掘机，其中所述倾倒顺序包括进一步的移动：
(iii)在所述打开步骤期间、之后，或期间和之后，在重新定位步骤(113、116)中，使所述后部(30)沿远离所述第一倾倒取向的向前的方向旋转地移动至第二倾倒取向，所述第二倾倒取向是所述后部(30)在所述移动角度范围内的第二预定角度位置或角度位置范围。
3.根据权利要求1所述的挖掘机，其中所述倾倒顺序包括进一步的移动：
(iii)在所述打开步骤之后，在第一关闭步骤(118)中，将所述后部(30)在远离所述第一倾倒取向的所述向前的方向(D1)旋转地移动到关闭取向，所述关闭取向是所述后部(30)在所述移动角度范围内的进一步的预限定角度位置或角度位置范围；然后
(iv)在所述第一关闭步骤期间、之后，或在期间和之后，在第二关闭步骤(119)中，将所述前部(20)从所述倾倒构造移动到所述挖掘构造。
4.根据权利要求2所述的挖掘机，其中所述倾倒顺序包括进一步的移动：
(iv)在所述重新定位步骤之后，在第一关闭步骤(118)中，将所述后部(30)在远离所述第二倾倒取向的所述向前的方向旋转地移动到关闭取向，所述关闭取向是所述后部(30)在所述移动角度范围内的进一步的预定角度位置或角度位置范围；然后
(v)在所述第一关闭步骤期间、之后，或期间和之后，在第二关闭步骤(119)中，将所述前部(20)从所述倾倒构造移动到所述挖掘构造。
5.根据所述权利要求1所述的挖掘机，其中提供了第一(10′)和第二(10)所述铲斗，所述第一和第二铲斗能够选择性地安装在所述臂组件(40)上并且具有不同的容量；以及
所述控制系统(70)被布置成在针对所述第一铲斗(10′)优化的第一预限定值或值范围与针对所述第二铲斗(10)优化的第二预限定值或值范围之间改变所述第一预限定角度位置或位置范围。
6.根据权利要求2所述的挖掘机，其中提供了第一(10′)和第二(10)所述铲斗，所述第一和第二铲斗能够选择性地安装在所述臂组件(40)上并且具有不同的容量；以及
所述控制系统(70)被布置成分别在针对所述第一铲斗(10′)优化的第一预定值或值范围与针对所述第二铲斗(10)优化的第二预定值或值范围之间改变所述第一和所述第二预定角度位置或位置范围中的每一个。
7.根据权利要求2所述的挖掘机，其中提供了第一(10′)和第二(10)所述铲斗，所述第一和第二铲斗能够选择性地安装在所述臂组件(40)上并且具有不同的容量；以及
所述控制系统(70)被布置成用于在针对所述第一铲斗(10′)优化的第一预定值或值范围与针对所述第二铲斗(10)优化的第二预定值或值范围之间改变所述第一预定角度位置或位置范围，以及
当选择所述第一预定值或值范围时启用重新定位步骤(113)，以及
当选择所述第二预定值或值范围时禁用重新定位步骤(116)。
8.根据权利要求2所述的挖掘机，其中所述控制系统(70)被布置成：
感测所述松散物料(2)在所述铲斗(10、10′)中的装载，以及
响应于所感测的装载来启用或禁用所述重新定位步骤(113、116)，以及
在第一预定值或值范围与第二预定值或值范围之间改变位置的第一预定角度位置或范围，以及
当所述重新定位步骤(113)被启用时选择所述第一预定值或值范围，以及
当所述重新定位步骤(116)被禁用时选择所述第二预定值或值范围。
9.根据权利要求1所述的挖掘机，其中所述用户控件(60)包括前部打开控件(61)，所述前部打开控件能够由用户操作以产生前部打开命令(100)；并且所述控制系统(70)被布置为：
响应于经由所述用户控件(65、66)接收的启用/禁用命令(101)，选择性地启用(103)和禁用(104)所述倾倒顺序，以及
当所述倾倒顺序被禁用时，控制所述致动器组件(50)响应于所述前部打开命令将所述前部(20)从所述挖掘构造移动到所述倾倒构造；以及
当所述倾倒顺序被启用时，响应于所述前部打开命令来启用所述倾倒顺序。
10.一种操作挖掘机(1)的方法，所述挖掘机包括：
铲斗(10、10′)，
支撑所述铲斗的臂组件(40)，
致动器组件(50)，用于移动所述铲斗(10、10′)和所述臂组件(40)以将松散物料(2)挤入所述铲斗中并从所述铲斗中倾倒所述松散物料，以及
控制系统(70)，包括多个用户控件(60)，所述控制系统被布置成响应于经由所述用户控件(60)接收的用户命令来控制所述致动器组件(50)的操作；
所述铲斗包括前部(20)、后部(30)和挖掘孔口(11)，在所述前部(20)的挖掘构造中，松散物料能够通过所述挖掘孔口挤入所述铲斗中；
所述后部(30)可枢转地安装在所述臂组件(40)上；
所述致动器组件(50)被配置成当在竖直平面中考虑时使所述后部(30)以相反、向前(D1)和向后(D2)的方向旋转地移动经过一定移动角度范围内的角度位置范围，其中在所述前部(20)的挖掘构造中，
所述向前的方向(D1)被限定为远离所述铲斗的面朝上取向并且朝向所述铲斗的面朝下取向的角度移动，以及
所述向后的方向(D2)被限定为远离所述铲斗的面朝下取向并且朝向所述铲斗的面朝上取向的角度移动；
所述前部(20)包括所述挖掘孔口(11)的前缘(21)；
所述前部(20)通过所述致动器组件(50)相对于所述后部(30)能够在所述挖掘构造与所述倾倒构造之间旋转地移动，其中
在所述倾倒构造中，所述前部(20)和后部(30)的相应边缘(25、35)是分开的以在所述边缘之间限定倾倒孔口(12)，松散物料能够通过所述倾倒孔口在所述铲斗的面朝上取向中从所述铲斗(10、10′)中向下掉落，以及
在所述挖掘构造中，所述前部和后部(20、30)被关闭在一起以将所述松散物料保持在所述铲斗(10、10′)的面朝上取向中；
所述方法包括：
响应于经由所述用户控件(60)接收的至少一个倾倒命令(100)，所述控制系统(70)控制所述致动器组件(50)按倾倒顺序移动所述铲斗(10、10′)，所述倾倒顺序包括预限定的移动顺序：
(i)在预定位步骤(111、114)中，在所述前部(20)的挖掘构造中，将所述后部(30)旋转地移动到第一倾倒取向，所述第一倾倒取向是所述后部(30)在所述移动角度范围内的第一预定角度位置或角度位置范围；然后
(ii)在所述预定位步骤之后，在打开步骤(112、115)中将所述前部(20)从所述挖掘构造移动到所述倾倒构造。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述倾倒顺序包括进一步的移动：
(iii)在所述打开步骤期间、之后，或期间和之后，在重新定位步骤(113、116)中，使所述后部(30)沿远离所述第一倾倒取向的向前的方向旋转地移动至第二倾倒取向，所述第二倾倒取向是所述后部(30)在所述移动角度范围内的第二预定角度位置或角度位置范围。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述倾倒顺序包括进一步的移动：
(iii)在所述打开步骤之后，在第一关闭步骤(118)中，将所述后部(30)在远离所述第一倾倒取向的所述向前的方向(D1)旋转地移动到关闭取向，所述关闭取向是所述后部(30)在所述移动角度范围内的进一步的预限定角度位置或角度位置范围；然后
(iv)在所述第一关闭步骤期间、之后，或在期间和之后，在第二关闭步骤(119)中，将所述前部(20)从所述倾倒构造移动到所述挖掘构造。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述倾倒顺序包括进一步的移动：
(iv)在所述重新定位步骤之后，在第一关闭步骤(118)中，将所述后部(30)在远离所述第二倾倒取向的所述向前的方向旋转地移动到关闭取向，所述关闭取向是所述后部(30)在所述移动角度范围内的进一步的预定角度位置或角度位置范围；然后
(v)在所述第一关闭步骤期间、之后，或期间和之后，在第二关闭步骤(119)中，将所述前部(20)从所述倾倒构造移动到所述挖掘构造。
14.根据权利要求10所述的方法，其中提供了第一(10′)和第二(10)所述铲斗，所述第一和第二铲斗能够选择性地安装在所述臂组件(40)上并且具有不同的容量；并包括进一步的步骤
通过所述控制系统(70)，在针对所述第一铲斗(10′)优化的第一预限定值或值范围与针对所述第二铲斗(10)优化的第二预限定值或值范围之间改变所述第一预限定角度位置或位置范围。
15.根据权利要求11所述的挖掘机，其中提供了第一(10′)和第二所述铲斗(10)，所述第一和第二铲斗能够选择性地安装在所述臂组件(40)上并且具有不同的容量；并包括进一步的步骤
通过所述控制系统(70)，分别在针对所述第一铲斗(10′)优化的第一预定值或值范围与针对所述第二铲斗(10)优化的第二预定值或值范围之间改变所述第一和所述第二预定角度位置或位置范围中的每一个。
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