CN1863971B - 多功能作业机械 - Google Patents

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Abstract

一种具有第一作业件和第二作业件的作业机械(10)，第一作业件和第二作业件均由转动控制站(22)操纵。在一优选实施例中，作业机械具有一个反向铲组件(18)和一个装卸组件(20)，两者均支承在机架上并可由转动控制站(22)操纵。作业机械可具有左侧和右侧矮型驱动系统(72、74)，其允许第一作业件在外侧处与作业机械(10)的纵向中心轴线(83)平行地进行作业。作业机械具有一个矮型动力源(70)和操作者平台，其允许从控制站(22)至第一和第二作业件(18、20)的无阻挡可视性。

Description

多功能作业机械
相关申请的交叉参考
本申请要求了2003年10月3日提交的美国临时申请US 60/508,339的优先权，其全部内容可在本申请中参考使用。
技术领域
本发明通常涉及多功能作业机械，特别涉及一种适于接纳可替换的作业工具的紧凑式多功能作业机械。
发明内容
本发明的作业机械包括一个机架，第一作业件，第二作业件和一个转动控制站。机架具有第一端和第二端。第一作业件由机架支承，以便第一作业件可以在机架的第一端处操作。第二作业件由机架支承，以便第二作业件可以在机架的第二端处操作。转动控制站由机架支承，并且可至少在第一位置和第二位置之间运动。转动控制站适于在第一位置时控制第一作业件，在第二位置时控制第二作业件。
本发明还包括一种挖掘机。所述挖掘机包括一个具有第一端和第二端的机架，一个控制站，一个由机架支承的矮型动力源，并且控制站也由机架支承。第一作业件由机架支承，以便第一作业件可以在机架的第一端处操作并由控制站操纵。第二作业件由机架支承，以便第二作业件可以在机架的第二端处操作并由控制站操纵。第二作业件包括一个提升臂和一个作业工具。提升臂具有第一和第二端。提升臂的第一端可绕枢轴转动地与机架相连。提升臂的第二端可在包括一下部位置和一上部位置的运动范围内移动。作业工具由提升臂的第二端支承。挖掘机还包括第一无阻挡视线和第二无阻挡视线。当提升臂的第二端位于下部位置时，第一无阻挡视线从控制站越过矮型动力源延伸至作业工具。当提升臂的第二端位于上部位置时，第二无阻挡视线从控制站延伸超出作业工具。
本发明还包括一种挖掘机，其包括一个机架，一个矮型左侧驱动系统和一个矮型右侧驱动系统。矮型左侧驱动系统和矮型右侧驱动系统均由机架支承并用于沿多个方向推进机架。挖掘机还包括第一作业件和第二作业件。第一作业件由机架支承，以便第一作业件在机架的第一端处可操作。第一作业件包括一个摆动臂、一个摆动柱、一个摆动柱促动器和一个摆动臂促动器。摆动臂可绕枢轴转动地与机架相连并具有中央纵向轴线。摆动柱可绕枢轴转动地与摆动臂相连。摆动臂促动器固定在机架上并适于使摆动臂和摆动柱相对于机架转动到多个位置处。所述多个位置包括至少一个使摆动柱超出左侧驱动系统的位置和至少一个使摆动柱超出右侧驱动系统的位置。摆动柱促动器固定到摆动臂上并适于使摆动柱相对于摆动臂转动至摆动臂的中央纵向轴线的任意一侧，以便摆动柱的转动不受摆动臂的位置约束。第二作业件由机架支承，以便第二作业件在机架的第二端处可操作。
另外，本发明包括一种作业机械，其包括一个机架、一个转动控制站、第一转动作业件和第二转动作业件。机架具有第一端、第二端和一条包括中点的纵向轴线。转动控制站由机架支承并具有一条设置在纵向轴线的中点附近的基本垂直的转动轴线。第一转动作业件由机架支承并具有一条设置在机架的纵向轴线的中点附近的基本垂直的转动轴线。第二转动作业件由机架支承并具有一条基本水平的转动轴线。
本发明还包括一种挖掘机，其包括一个具有第一端和第二端的机架、一个由机架支承的转动控制站、第一作业件和第二作业件。第一作业件由机架支承，以便第一作业件在机架的第一端处可操作。第一作业件包括一个可绕枢轴转动地与机架相连的摆动臂，一个可绕枢轴转动地与摆动臂相连的摆动柱，和一个由摆动柱支承的作业工具。第二作业件由机架支承，以便第二作业件在机架的第二端处可操作。挖掘机还包括一条从控制站延伸到第一作业件的作业工具的无阻挡视线。
另外，本发明包括一种作业机械，其包括一个具有第一端和第二端的机架、一个转动控制站、第一转动作业件和第二转动作业件。控制站由机架支承并具有一条基本垂直的转动轴线。第一转动作业件由机架支承，以便第一作业件在机架的第一端处可操作。此外，第一作业件包括一条基本垂直的转动轴线。第二转动作业件由机架支承，以便第二作业件在机架的第二端处可操作并包括一个基本水平的转动轴线。控制站的转动轴线、第一作业件的转动轴线和第二作业件的转动轴线相对于机架设置，以形成近联式作业机械。
附图的简要说明
图1是一个多功能作业机械侧面的侧视图。该作业机械具有第一作业件和第二作业件，两者如图所示，均被支承在一个机架上。图1中的机械装有一个可操纵第一和第二作业件的转动控制站。
图2是图1所示作业机械的机架的透视图，图2显示了作业件的转动轴线和控制站的位置。
图3是图2中机架的剖视透视图，图3显示了第一作业件在机架上的安装。图3所示的第一作业件具有一个摆动臂和一个摆动柱，它们用于支承和移动与摆动柱相连的作业工具。
图4是图1中作业机械的顶视图，其显示了挖掘机铲斗的交替收存位置。
图5是图4中的作业机械的顶视图，将其除去了翻转保护罩以便可以看到操作者的座位，图5显示了图3中所示的摆动臂的运动范围。
图6是图5中作业机械的顶视图，其显示了当与本发明的摆动臂和摆动柱一起使用时的作业工具的运动范围。
图7是作业机械的顶视图，其显示了使用挖掘机铲斗进行挖沟。
图8是图1中作业机械的侧视图，其显示了一条从控制站到作业工具的无阻挡视线。
图9是图1中作业机械的侧视图，其显示了一条从控制站到位于地面以下的挖掘机铲斗的无阻挡视线。
图10是作业机械的侧视图，其显示了一个由机架支承的作为作业工具的挖沟器。
图11是本发明的作业机械的侧视图，其具有一个由机架支承的作为可替换作业工具的可偏置的振动开沟器。
图12是具有替换结构的作业机械的侧视图。图12的作业机械具有一个固定在作业件上的“倾卸台”。
说明书
参见附图，首先参见图1，其显示了一种本发明的作业机械10。图1所示的作业机械10为挖掘机，其尤其可用于挖沟和移动泥土。作业机械10包括一个具有第一端14和第二端16的机架12。机架12支承第一作业件18和第二作业件20。第一作业件18由机架12支承，以便其可在机架的第一端14处工作。第二作业件20由机架12支承，以便其可在机架的第二端16处工作。图1中的作业机械10还包括一个由机架12支承的控制站22。控制站22可在第一位置A和第二位置B之间移动。当位于位置B时，控制站22控制第一作业件18的操作。当控制站22位于位置A时，第二作业件20由控制站22控制。
第一作业件18可包括一个工具承载架24。工具承载架24可包括一个与机架12相连的摆动臂26，一个与摆动臂相连的摆动柱28，和一个与摆动柱相连的作业工具。为了说明，图1中的作业工具为用于挖沟的反铲装置。该反铲包括一个悬臂30、一个铲斗臂32和一个挖掘机铲斗34。悬臂30、铲斗臂32和铲斗34顺次可绕枢轴转动地连接，并且彼此相对利用液压缸36、38和40进行定位或移动。通过移动摆动臂26和摆动柱28，使反向铲装置相对于机架12移动和定位。摆动臂26可具有一包括液压缸的摆动臂促动器42，液压缸适于使摆动臂和摆动柱29相对于机架12转动到多个位置处。摆动柱促动器44(图3)可固定到摆动臂26，并适于对摆动柱28提供相对于摆动臂26转动的运动。
第二作业件20可包括一个工具承载架46。工具承载架46的结构可支承多个可替换的作业工具。为了说明，固定至图1中的工具承载架46上的所示作业工具是装卸铲斗48。工具承载架46和装卸铲斗48由一个或多个提升臂50支承，所述提升臂具有第一端52和第二端54。每一提升臂50均在转动点58处可转动地与机架12的第二作业件支承件56相连。提升臂50的第二端54可在包括一下部位置(如图1所示)和一上部位置的运动范围内移动。利用提升臂促动器60，在其运动范围内的任意位置处，可以提升到或支承提升臂50。提升臂促动器60在转动点62处与第二作业件支承件56相连，并与支承在提升臂的第二端54处的托架64相连。
工具承载架46可包括一个快速固定机构，该机构适于连接多种作业工具，如图1中示出的装卸铲斗48。通过一个与工具承载架46相连的倾斜油缸66和一个由提升臂50支承的倾斜油缸支架68，可以以理想的“倾斜”(“旋转”)角，调整或保持作业工具48的角度转动位置。应理解：为了保证作业工具48的延伸距离和提升高度，提升臂50在其第二端54处可伸缩。
仍参见图1，作业机械10还可包括一个由机架12支承的矮型动力源70。矮型动力源70可包括一个支承在发动机舱室76内的内燃机(未示出)。当然，应理解：可使用不同类型的发动机或动力源对作业机械10提供动力。动力源70适于驱动左侧驱动系统72和右侧驱动系统74、以及用于作业机械10的各种液压和电子系统的操作。矮型驱动系统70的发动机舱室76倾斜，以便当控制站处于位置A并且作业工具位于图1所示的下侧位置时，不会阻挡控制站22与作业工具48之间的第一视线。然而，应理解：提升臂50的结构应确保当提升臂50的第二端54位于上侧位置(未示出)时，第二无阻挡的视线从控制站22延伸超出作业工具48。
机架12用于支承矮型左侧驱动系统72和右侧驱动系统74(图5)。矮型左侧驱动系统72和右侧驱动系统74均由机架支承，以便沿多个方向推进机架。图1和5所示的驱动系统72和74包括全地形循环履带系统。然而，应理解：在不脱离本发明精神的情况下，左侧驱动系统72和右侧驱动系统74均可包括多个以滑动、回转、协调或常规布置方式操纵的矮型轮。
参见图1，旋转控制站22由机架12支承并可包括一个具有垂直转动轴线80的操作者座位78。可以将多个控制器82a和82b支承在控制站22上，更确切说来，将它们设置在操作者座位78上以便与其一起转动。控制器82a和82b适于控制第一作业件18和第二作业件20的运行。
控制站20可还包括由机架12支承的翻转保护结构(“ROPS”)84。ROPS 84优选为一个具有两个垂直支柱86和88的前悬臂罩。两支柱前悬臂罩ROPS 84的使用改善了第一作业件18和第二作业件20在每一次运行过程中的可视性。作为可选择的案，ROPS可具有三个或更多的允许改善可视性的垂直立柱或其它ROPS结构。
下面，说明座位上的控制器82a和82b从第一作业件18的功能操作转换至第二作业件20的操作(或者反之)的过程。操作的转换可由一功能选择器(未示出)启动。在开关的第一位置处，座位控制器82a和82b控制为上述驱动系统提供能量的液压管路(通过左侧操纵杆)，同时还能促使第二作用构件20(通过右侧操纵杆)运动。在功能选择器开关的第二位置处，座位控制器82a和82b操纵第一作业件18的运动。开关的操纵使两个控制阀部分中每一个阀部分中的导控压力控制转向阀(未示出)使它们的操纵转移至第一作业件18或第二作业件20。另外，该开关可以使座位安装阀歧管79在驱动系统72和74的控制和第一作业件18的某一操作控制操作之间转换左侧控制器82a的操作控制。下面，将对由控制器82a和82b提供的操作控制进行简要说明。
根据本发明，存在作业机械10操作的两种基本模式。模式1包括第二作业件20和驱动系统72和74，而模式2适用于第一作业件18。在操作模式1中，左侧控制器82a可通过它们各自的静液压泵的导控来操纵驱动系统72和74。左侧控制器82a的向前运动使作业机械10向前移动。左侧控制器82a的向后运动使作业机械10向后移动。通过作业机械10获得的速度与左侧控制器82a偏离其中间位置的量有关。来自一个静液压泵的增压管路压力流经移动的左侧控制器82a以控制每个静液压泵的行程。左侧控制器82a的左右运动使作业机械10沿相应的方向转向。当左侧控制器82a处于其横向运动的任意范围时，驱动系统72和74的反向转动可以在相关方向上实现零回转半径。
在操作模式1中，右侧控制器82b可操纵第二作业件20的动作。在这个例子中(以及下文中所述的相似实施例中)，流经移动的右侧控制器82b的增压管路压力使主控制阀中的一个或多个阀芯进行导控-操作位移。下文描述了包括装卸机的第二作业件20的特定情况。控制器82b从其中间位置向前和向后的位移会相应地提升或降低提升臂50。控制器82b的左侧和右侧位移使装卸铲斗48向上旋转以盛载货物或倾斜(展开)以接收或排出货物。
在控制器82b上部的拨动开关(未示出)可控制液压能量朝辅助工具的流动，该辅助工具安装在第一工件18或第二作业件20(例如，柱穴挖掘机、混凝土路面破碎机或下文中描述的各种作业工具)上。拨动开关可包括一个三-位式摇臂开关，此处，工具启动(ON)位置为固定位置(detented)，相对的OFF位置是弹性返回中间位置。只要操作者不正确地坐在座位78内，操作者存在探测系统就使拨动开关和控制器82a和82b断电。这个使切断失效的系统可放置在阀歧管79内。
参见图1，为了说明，根据反向铲装置的使用说明第二操作模式(模式2)。功能选择开关的重新定位将使左侧控制器82a操纵悬臂30、摆动臂26的偏离运动以及摆动柱28的摆动(一侧到一侧的转动)。控制器82a朝操作者的纵向位移抬高悬臂30，同时从中间位置推离而降低悬臂30。控制器82a朝操作者横向向内的位移使摆动臂26迫使第一作业件18朝操作者的右侧偏离，而横向向外的运动使摆动臂26座相反运动，以便使铲斗34位于机架12的理想位置处或使其沿横向偏离纵向中心线83(图2)。
左侧控制器82a上部的拨动开关(未示出)控制摆动柱28和固定其上的悬臂30的转动。按压摇臂开关离操作者最近的部分使悬臂30朝操作者的右侧摆动，而按压外侧则使悬臂向相反方向移动。
在模式2中，右侧控制器82b控制铲斗臂32和反向铲斗34的运动。与控制器82b离开中间位置相似，控制器82b向操作者的纵向位移使铲斗臂32以相似方式移动。控制器82b朝操作者横向向内的位移使反向铲斗34向内朝操作者旋转；向外横向的运动使铲斗展开。
作为可选择的方案，控制器82a和82b以电形式作用。这种操纵杆或其他类型的电子启动器探测来自操作者的手动方向和间距输入，并向控制器发送相关的电信号，从而能够命令电动液压阀的启动和/或可变位移泵的输出。本领域技术人员应理解：来自阀或泵的输出为通常与输入信号成比例的液流速率。(还应理解：无需使用控制器，来自控制器82a和82b的信号就可直接启动电动液压阀)。电动液压阀通常与输入信号成比例地向其控制的管路传递液压流速。选定功能的电动控制能够实现它们的自动控制，并易于实现适于操作者习惯的控制功能的转换。例如，将两个常用的反向铲控制模式定为ISO和SAE标准控制模式。这些模式的选择可通过物理开关简单地转换控制信号的发送或通过控制器内的软件进行。
可以对上述控制器编程以自动实现作业机械10的特定功能。例如，希望将由第一作业件18挖掘的石料堆积在距离挖掘地一定距离处。其可通过摆动臂26和摆动柱28的结合转动来实现。通过操作者选择的“协调运动”控制法则，能够简化控制器82a-横向运动：摆动臂26；拨动开关：摆动柱28的运动-功能分配。在这种操作模式下，摆动臂26和摆动柱28的协调运动可以仅仅通过操作者左手的横向运动来启动。此处所用的“协调运动”是指绕摆动臂26(枢轴轴线94)和摆动柱28(枢轴轴线112)的相应枢轴轴线的同步或按顺序的转动量。它们的同步协调运动可成比率，即小于、大于或等于1∶1。取决于现场的优选的比例设定为：在协调运动的任意范围内，无需手动调节摆动臂26和摆动柱28之间的协调运动的角度关系，就能使第一作业件18在挖掘定位处和石料堆积地之间前后转动。其在挖掘点处是非常重要的。每当随时将反向铲斗34降低至挖掘地，悬臂30必须大致平行于挖掘地的预期定处。这项工作可通过执行能够自动使摆动臂26和摆动柱28返回与挖掘定位处等同的相应角度取向的“返回挖掘”子程序来保证。可以根据几种常规已知技术中的一种技术，由操作者设定或输入这两个“返回至挖掘”的角度参数。例如，当最初位于理想的位置取向时，按压按钮能够记录从安装在两转动轴线上的角度位置传感器(例如，角度编码器或电位计)产生的读数。一旦操作者进行使左侧控制器82a沿与朝挖掘处运动相关的方向作横向运动时，在观察到一系列电控信号(这些电控信号表示与提升、摆动和打开反向铲斗34以便将石料放置在石料堆放处相关的动作)之后，控制器使悬臂30返回这个位置。即使操作者可能继续使左侧控制器82a作横向运动，“返回挖掘”的子程序也会在它们的设定点处停止各个角度运动。通过左侧控制器82a沿相反方向的瞬间横向位移，可以在到达这些设定点之前，停止运动。可以独立于完整的“协调运动”控制周期使用“返回挖掘”的子程序。例如，在堆放石料的理想位置和/或高度因工作周期或者甚至频率更低而不同的情况下，摆动臂26和摆动柱28离开挖掘点的自动协调角度运动可能并不特别有用。
每当摆动臂26和摆动柱28运动而不与作业机械10的纵向中心轴线一致，“返回挖掘”的子程序的有效改进(修改)均会相同和相反地调节摆动臂26和摆动柱28的角度运动。换句话说，通过使用持续监控由两个角度位置传感器产生的读数的反馈控制回路，控制器保持第一作业件18的所有偏离位置与机架12的纵向中心轴线83平行对准。如果将一个挖沟器或者可偏离振动开沟器固定在摆动臂26上，则这个“平行偏置”的子程序将是特别有利的。平行度的自动控制能够放松操作者的注意力以使其能够关注其它重要的操作任务。在希望能够以平行取向的方式单独使用作业机械10的后部作业工具的情况下，无需控制器的自动化就能实现“机械化”的平行偏置。
参见图2，其显示了机架12从其第一端14所示的透视图。机架12可以为包括多个水平和垂直板的箱形结构。机架12还包括一包括中点85的纵向轴线83。板可包括操作者平台板89、动力源支承板90、一对垂直支承板91和92和第二作业件支承件56。图2所示的交叉连接的箱形结构在作业机械10运行期间，提供了反作用于施加在机架12上的作用力的扭转刚性。通常用于传递载荷和安装部件的单板结构的使用有助于作业机械10的紧凑性和简单化。
参见图2，机架12可还包括一个支承在操作者平台89上并适于支承操作者的座位78(图1)的支座93。支座93可以与控制站22的垂直转动轴线80同轴设置。如图2所示，控制站22(图1)的垂直转动轴线80可沿着机架12的纵向轴线83设置，以便与纵向轴线相交。第一作业件18(图1)的垂直转动轴线94同样沿机架12的纵向轴线83设置，并穿过已经描述的第一作业件18的安装装置。
垂直侧板91和92支承第二作业件支承56和仪表盘96。可以将第二作业件56焊接到垂直侧板91和92的外表面98上。第二作业件支承56可具有用于将第二作业件20安装到机架12上的孔101和102。因此，当安装到机架12上时，第二作业件20包括相对于机架12的纵向轴线83设置的基本水平转动轴线103。在图2中，水平轴线103垂直于机架12的纵向轴线83设置。应理解：机架的箱形结构允许控制站22的转动轴线80、第一作业件18的转动轴线94和第二作业件20的转动轴线103彼此相关设置，以形成本发明的近联式作业机械。还应理解：第一作业件18的转动轴线94和第二作业件20的转动轴线103的设置应确保使轴线大致重叠。
如图所示，将仪表盘96焊接到垂直侧板91和92的内表面100上。仪表盘96可具有不同尺寸和形状的孔104以容纳不同的仪表和控制器。
参见图3，其显示了支承第一作业件18的所示的机架12的局部剖视图。第一作业件18支承在操作者平台89和动力源板90之间。图3中的第一作业件18通常包括可绕枢轴旋转地与机架12相连的摆动臂26和可绕枢轴旋转地与摆动臂26相连的摆动柱28。通过一带有上部支承套管108和下部支承套管110的摆动臂安装销106，将摆动臂26固定在机架12上。摆动臂油缸42(参见图1)与机架12和摆动臂26相连，并对摆动臂提供摆动力以使其绕轴线94运动。然而，应理解：在不偏离本发明思想的情况下，可使用其它机构，如旋转促动器来提供用于移动摆动臂26的摆动力。
如前所述，摆动臂26具有无阻碍范围的偏离位置。图3的摆动臂26的布置只由与垂直侧板91和92接触的摆动臂点和摆动臂油缸42的延伸和收缩范围限定。为了说明，摆动臂26的转动轴线94沿横向位于机架12内的中心，以允许形成大致相同的第一作业件18的左或右偏离量。如参照图5所描述的那样，摆动臂26的运动范围允许摆动臂油缸42绕转动柱28转动并使臂摆动至超出左侧驱动系统72和/或右侧驱动系统74的位置处。
摆动柱28支承在摆动臂26上，并可以绕轴线112转动。摆动柱28可包括几个安装点114和一摆动柱油缸支架116。安装点114可支承作业工具以便在机架的第一端14处工作。例如，安装点适于使反向铲组件的悬臂30和油缸36与作业机械10相连。摆动柱油缸支架116从摆动柱28横向延伸并提供了用于摆动柱油缸44的连接点。使油缸44的相对端与转动支承在摆动臂26上的支架118相连。油缸44与摆动臂26的连接允许油缸相对于摆动臂的任意一侧，使摆动柱28转动，以便转动柱的转动不受摆动臂的位置限制。
参见图4，从在卷起“位置A”处具有第一作业件18的作业工具34的顶部显示了本发明的作业机械10。摆动臂26设置在作业机械10的左侧(在面对机架12的第一端14时为操作者的右侧)，摆动柱油缸44(图3)完全收缩。然而，为了增大作业工具34在“位置B”的卷起位置处的运动范围，可由常规的旋转促动器摆动机构(未示出)代替摆动柱油缸44。在位置A和B处所示的“最小悬垂”卷起位置能够在空间有限的应用中能够改善第一作业件18的功用。第一作业件18在行驶时，可利用摆动臂26在相对点处卷起，或者在其间的任意处卷起。操作者可利用该特征，在工作地点周围操纵时和/或在第二作业件20的操作期间，增强作业机械10的侧斜稳定性。应理解：通过下文所描述的控制系统，附加的适当的稳定性(倾斜)传感器允许自动转换卷起位置。作为可选择的方案，在第一作业件18的摆动臂26与机架12的纵向轴线83对准的卷起位置将会增强脱开力的平衡特性并增强第二作业件20的提升能力。如前所述，摆动臂26可移动超出左侧驱动系统72和右侧驱动系统74。但是，卷起位置优选将第一作业件18的摆动臂26保持在这些边界的内侧，以保持作业机械10的有限横向轮廓。
图5从顶部显示了作业机械10，其中除去了ROPS 84。在图5中，在位置C和D处显示了第一作业件18，以说明当通过摆动臂油缸42和摆动柱油缸44移动时，第一作业件的活动范围。可利用摆动臂油缸42沿横向(左侧或右侧)将摆动臂26定位并保持在大致由机架12的纵向轴线83平分的运动弧内的任意处。
可以设置一个锁定装置(未示出)，一旦设定在理想的操作或卷起位置处时，该锁定装置就能将摆动臂26固定在应有的位置处。例如，适合的锁定件可以是液压或其它驱动装置，如摩擦式夹钳(制动器)、多位置卡锁或简单地将摆动臂26固定在机架12或操作者平台89上的装置。作为可选择的方案，摆动臂锁定装置可以是闭环控制系统，其由一个或多个确定摆动臂26位置的传感器、用于操作者输入预定位置的操作界面(未示出)以及适当的控制电路和逻辑电路构成。该控制系统接收输入位置信号并启动摆动臂油缸42以将摆动臂26带到预定位置。来自操作者的“设定”信号使控制系统监视传感器输出，并且，在要求保持在预定位置处时，通过启动摆动臂油缸42确保摆动臂26停留在应有的位置处。所存储的位置点也可使摆动臂26反复返回至相同位置的位置处。这样，可以在配合使用摆动臂油缸42和摆动柱油缸44以将作业工具34(反向铲斗)的卸载定位在较大弧形范围内的每一点处的情况下，减轻操作者的负担。适合的位置传感器可包括一个摆动臂26上的旋转定位计或一个放置在摆动臂油缸42上或内部的线性运动转换器。
在图5和6中，悬臂30(图1)的弧形范围，即第一作业件18的范围为总共至少260度，并且，在机架12的纵向轴线83的任意一侧为130度。该范围表示摆动臂26和摆动柱28绕它们各自转动轴线94和112的协同组合转动。包括反向铲组件的第一作业件18在位置C和位置D的角度范围内，以预期方向形成一个挖掘点，同时在该范围内的另一位置处堆放挖掘的石料。它还可以在图6中位置E和位置F范围内的任意位置处形成一个与机架12的纵向轴线83大致平行的挖掘点。这两个位置的横向范围(偏离)取决于通过摆动柱油缸44的作用，适于摆动柱28的弧形运动量。位置E和F的偏离还取决于下文所述的对摆动臂26的考虑。
参见图5和6，摆动臂26绕其轴线94的弧形运动优选具有足够大的角度以允许第一作业件18能够沿一条基本与左侧72或右侧74驱动系统平行并沿横向位于这些系统外侧的直线执行其作业功能。在任意特定的偏离取向处，其可通过延伸或收缩摆动柱油缸44来实现，以便摆动柱28使作业工具34转动(定位)至与机架12的纵向轴线83平行(虽然偏离)取向。如图5和6所示，摆动臂26的整个运动范围为130弧度。其允许被执行的操作能够位于处于在左侧驱动系统72或右侧驱动系统74中任意一个外侧的直线的中心上。在机械稳定性考虑的范围内，所必需的弧形量主要取决于驱动系统72和74的整体宽度、用以进行工作的驱动系统72和74外侧的理想横向距离以及摆动臂26的长度。驱动系统72和74的整体宽度可以是单一(固定)值，其可具有适于循环履带或可调节底架的每一胎面宽度的给定值，可采用可变化的宽度。可以采用受其它设计变量(如用于摆动臂转动轴线94的支承布置的适合空间)影响的折衷关系确定包括伸缩结构的摆动臂26的运动弧度和长度。
图7显示了本发明的作业机械10，其利用虚线120表示了挖掘一条沟。沟120如图所示，偏离车辆履带72的外侧，并与悬臂30、铲斗臂32以及反向铲斗34的挖掘取向平行。
第一作业件18可通过摆动柱28和摆动臂26的转动操作设置在图7所示的偏离位置处。一旦通过摆动柱28和摆动臂26的转动操作，使悬臂30沿纵向平行于机架12的纵向轴线83，便通过悬臂30、铲斗臂32以及反向铲斗34的协调操作进行挖掘作业。通过摆动柱28或摆动臂26的转动操作进行的对反向铲的弧形重新定位，可以完成从铲斗34中排出石料。摆动柱28和摆动臂26的结合转动操作可用于希望从挖掘处进一步移动石料的情况。在图7中，朝挖掘机械中心线侧堆放石料实质上包括摆动臂26的转动操作，因为摆动柱28具有适于该方向的有限继续运动。相反，由于摆动臂26可能已经处于完全偏离的位置处，因此，超出挖掘地横向堆放石料实质上包括摆动柱28的转动操作。可以采用与图7中完全相同的方式设定可替换的工具，如开沟器(如图11所示)，从而允许工具能超出左侧驱动系统72和右侧驱动系统74工作。当沿障碍物(例如墙)工作时，这种布置方式是有利的。
借助横向偏置的第一作业件18，能够使装配有可单独调节宽度的驱动系统的作业机械10侧向“行走”，以便在坚固岩石区结束控制。在摆动臂26朝机械侧向运动的理想方向侧(本实施例中朝左)设置的情况下，在使左侧驱动系统72延伸的同时，压下反向铲斗34以提升机械10的左侧略微离开地面。同时，可以使右侧驱动系统74延伸以使机械10向左动。随后，可以使摆动臂26移动到机械10的右(相反)侧以略微提升右侧驱动系统74。可缩小左侧驱动系统72的宽度以向使机械10进一步向左移动。此时缩小右侧驱动系统74能够使驱动系统返回其起始位置或达到另一侧向运动的位置。也可利用可同步而不是独立调节的宽度使机械10以相同的方式侧向行驶。本领域的技术人员很容易修改上述程序，以适应机械10起初使可变宽度底架完全伸展的情况。
图8显示了本发明的作业机械10，其具有一名坐落在控制站22处的操作者122。图8所示的操作者122通常95％为男性的操作者。图8显示了第二作业件20以及装卸铲斗48的向前可视性。当提升臂50位于下降位置时，向前朝发动机舱室76倾斜的斜面为操作者122提供了铲斗48的无阻挡视线。发动机舱室76的斜面与操作者的视线124几乎平行。对操作者座位78的调节将进一步改善可视性。由于控制器82位于座位而不是控制台上，因此，这种调节即使对于体型较大的操作者78而言也是实用的。在ROPS 84(图4)罩上打孔能够在提升臂50位于上部位置时，改善操作者122对铲斗48的可视性。
使矮型动力源70相对于操作者视线122定位有助于获得图8所示的无阻挡视线。通过在相应的内侧后端处驱动左侧驱动系统72和右侧驱动系统74，能够部分实现动力源70的下侧定位。这种布置提供了左侧驱动系统72的前端和右侧驱动系统74之间的间隔，机架12(图2)的下部-即垂直侧板91和92和发动机支承板90可放置在该处，如图2所示。为了说明，在图8中，前方指操作者122所面对的方向。发动机-泵组件(将在下文中描述)设置在机架12的垂直侧板91和92之间，并部分嵌置在左侧驱动系统72和右侧驱动系统74之间。因此，为了提高操作者朝第二作业件20的可视性，发动机腔室76可前倾。
发动机舱室76内的发动机-泵组件(未示出)的并排布置缩小了发动机舱室和机架12的第二端16。因此，可以将第二作业件的支承件56设置在机架12的更后部。机架12中缩小的第一端14和第二端16可进一步由缩短的中央部分来弥补，该缩短的中央部分可由操作者平台89的紧凑长度实现。其紧凑长度主要是代替用于第一和第二作业件18和20的基座安装的控制器，使用座位上的控制器82的结果。
仍参见图8，在动力源板90上(参见图2)，由于驱动系统部件(未示出)安装在机架12内的下部，因此，可以形成发动机舱室76向下倾斜的护罩。应理解：传动系部件可包括一个通过两个静液压泵(驱动左侧驱动系统72和右侧驱动系统74中的每一系统均由一个静液压泵)的轴向“叠置”形成的以发动机为动力的液压泵组件和一个沿向后的发动机侧支承的辅助泵。发动机和液压泵的并排布置缩小了发动机舱室76，同样，也缩小了机架12的第二端16。
参见图9，其显示了操作者对第一作业件18的可视性。图9显示了带有一作业机械10，并且，其带有与机架12的纵向轴线83匹配的紧接其整个挖掘深度的反铲第一作业件18。操作者对反向铲斗134的无阻挡视线126由虚线显示。操作者平台89的敞开在反铲组件位于其下部位置时尤其明显。应理解：通过朝第一作业件18重新调整座位78，能够改善操作者对操作者平台89的视线126。
应理解：当第一作业件18展开时，操作者的视线126应保持基本上不受阻挡，以便能够平行于驱动系统72和74外侧的机架12的纵向轴线83进行挖掘。实质上，仅操作者的膝盖可能阻碍操作者观察铲斗34。在图5和6中所示的容易可能的工作位置处，作业机械10均能确保操作者不被阻挡地观察第一作业件18。
参见图10，其显示了本发明中作业机械10的另一种结构。图10的作业机械10包括其上支承有反铲组件的第一作业件18和包括由工具承载架46支承的挖沟器128的第二作业件20。在这种结构中，当挖沟的同时，机械10向后运动。如图所示，操作者可沿该方向面向操作者的座位78。然而，使座位78朝向机械10的左侧和右侧能够改善挖沟器128和所行驶路径的可视性。
应理解：一个或多个工具或作业件适于安装在作业机械10的任一端部。虽然未示出，但是，一个或多个快速安装机构(工具承载架)也可以由第一作业件18构成。例如，可以将一个快速安装机构安装在铲斗臂32和后侧作业工具(反向铲斗)34之间。随后，可利用适于悬臂安装的其它工具或作业件，迅速更换铲斗34。它们包括可偏置的振动开沟器、挖沟器128以及其它装置，如压实轮、振动夯土机或者混凝土路面破碎机。将挖沟器128安装在铲斗臂32的末端将允许在地面之上或之下和/或延伸的横向范围内使用挖沟器。
也可以将快速安装机构130安装到摆动柱28上以利于转换为一个更紧密结合但又可偏置的工具，如图11所示的振动开沟器132。在这种情况下，摆动臂26结合可摆动的固定机架134(以及它们的液压缸42和44)提供了横向偏置性能。在固定机架134内还含有用以提升和降低开沟器132的提升机构(未示出)。可以使用相似的结构由摆动臂26支承挖沟器128。
参见图12，其显示了本发明的作业机械的另一种结构。在图12的作业机械10中，第二作业件20如图所示，支承倾卸台136。倾卸台136位于作业机械10的发动机舱室76上方。将倾卸台138的后下部外形设计成能够基本上仿效发动机舱室76和提升臂50的外形。这种外形以及倾卸台136设置在发动机舱室76上方的情况能够移动更接近业机械10的CG的倾卸台的重心(CG)。这样，与可由普通铲斗结构(即在机器10的更外部)运送的货物相比，在将货物从一个处运送到另一处时，倾卸台136能够运送更大的重量。卸载油缸142对倾卸台136提供倾卸力以将所装物料144倾倒在地上，从而清空倾卸台136。在倾倒操作过程中，倾卸台136的CG140向前移动。为了降低机器10向前倾倒的几率，可通过启动油缸148，使支承板146下降至接触地面。
应理解：通过断开倾斜臂油缸142并除去固定销钉150，可以从装置上拆卸倾卸台136。在这种结构中，倾卸台136可装有至少一个可拆除的支承腿152。支承腿和倾卸台136的底部允许倾卸台直立于地面。通过这种方式，当机械10在其它处使用时，可通过另一机械或人工来填装倾卸台136。作为可选择的方案，可利用第一作业件18或第二作业件20来填装倾卸台136。一旦装满物料，以可通过机械10使倾卸台136迅速提升并将其运送到堆放物料的另一处。当必须装载附加重量或松散物料时，对于其它附件(例如用于运送麻袋或屋顶材料的平板式运送装置或混凝土运输机)而言，可利用类似的“在发动机舱室76上方”的结构。
在不脱离本发明思想的情况下，可对本发明的设计和操作作出各种改进。因此，虽然已采用最佳实施例的形式对本发明的总体优选结构和操作方式进行了说明，但应理解：本发明也可以采用不同于所说明的其它方式来实施。

Claims (32)

1.一种作业机械，其包括：
机架，该机架具有第一端、第二端和一条包括中点的纵向轴线；
可操纵地固定在机架上的驱动系统，其中所述驱动系统和机架响应于驱动系统的操纵一起移动；
由机架支承的第一转动作业件，其具有一条设置在机架的纵向轴线的中点附近的垂直的转动轴线，使得第一作业件在机架的第一端操作；
其中第一作业件包括一个绕枢轴转动地与机架相连的摆动臂；一个绕枢轴转动地与摆动臂相连的摆动柱；以及一个由摆动柱支承的作业工具；
由机架支承的第二转动作业件，其具有一条设置在机架的纵向轴线的中点附近的基本水平的转动轴线，且由机架支撑，使得第二作业件在机架的第二端操作；
转动控制站，该控制站具有一条设置在机架的纵向轴线附近的基本垂直的转动轴线且由机架支承，该转动控制站可以至少在第一位置和第二位置之间移动，并适于在第一位置时控制第一作业件、在第二位置时控制第二作业件、在第一位置或第二位置时控制驱动系统的操纵；以及
无阻挡视线，该视线从转动控制站延伸至第一作业件的作业工具。
2.根据权利要求1所述的作业机械，其中：所述第一作业件包括一个工具承载架，可操作地连接于所述摆动臂且适于支撑第一作业工具，其中第二作业件包括一个工具承载架。
3.根据权利要求1所述的作业机械，其中：转动控制站包括一个可转动的操作者座位以及多个设置在操作者座位处的控制器，这些控制器适于控制第一作业件、第二作业件的操作以及驱动系统的操纵。
4.根据权利要求1所述的作业机械，其包括：一个由机架支承的矮型动力源。
5.根据权利要求4所述的作业机械，其中，第二作业件包括：
提升臂，其具有第一和第二端，第一端可绕枢轴转动地与机架相连，第二端可在包括一下部位置和一上部位置的运动范围内移动；以及
由提升臂的第二端支承的第二作业工具。
6.根据权利要求5所述的作业机械，其还包括：
第一无阻挡视线，当提升臂的第二端位于下部位置时，该视线从控制站越过矮型动力源延伸至作业工具；以及
第二无阻挡视线，当提升臂的第二端位于上部位置时，该视线从控制站延伸超过作业工具。
7.根据权利要求1所述的作业机械，其中，驱动系统具有低位，以便第一作业工具能够在驱动系统之外摆动。
8.根据权利要求7所述的作业机械，其中，驱动系统包括一个左侧驱动系统和一个右侧驱动系统。
9.根据权利要求8所述的作业机械，其中所述左、右驱动系统中的每一个均包括一条循环履带。
10.根据权利要求8所述的作业机械，其中所述第一作业件包括：
固定在机架上的摆动臂促动器，其适于使摆动臂和摆动柱相对于机架转动到多个位置处，所述多个位置包括至少一个使摆动柱超出左侧驱动系统的位置和至少一个使摆动柱超出右侧驱动系统的位置；以及
固定到摆动臂上的摆动柱促动器，其适于使摆动柱相对于摆动臂转动至摆动臂的中央纵向轴线的任意一侧，以便摆动柱的转动不受摆动臂的位置约束。
11.一种挖掘机，其包括：
机架，其具有第一端、第二端以及包括中点的中央纵向轴线；
由机架支承的控制站，与机架的第一端相邻；
由机架支承的矮型动力源，与机架的第二端相邻；
第一转动作业件，其具有一条设置在活动机架的中点附近的垂直的转动轴线，以便第一作业件可以由控制站在机架的第一端处操纵；
第二作业件，由机架支承，以便第二作业件可以由控制站在机架的第二端处操作，该第二作业件包括：
提升臂，其具有第一和第二端，第一端可绕枢轴转动地与机架相连，第二端可在包括一下部位置和一上部位置的运动范围内移动；
由提升臂的第二端支承的作业工具；
第一无阻挡视线，当提升臂的第二端位于下部位置时，第一无阻挡视线从控制站越过矮型动力源延伸至作业工具；
第二无阻挡视线，当提升臂的第二端位于上部位置时，第二无阻挡视线从控制站延伸超出作业工具。
12.根据权利要求11所述的挖掘机，还包括可操纵地固定在机架上的驱动系统，其中所述驱动系统和机架响应于驱动系统的操纵一起移动；并且其中：所述控制站可至少在第一位置和第二位置之间移动，并适于在第一位置时控制第一作业件、在第二位置时控制第二作业件、在第一位置或第二位置时控制驱动系统的操纵。
13.根据权利要求12所述的挖掘机，其中：所述控制站包括一个可转动的操作者座位以及多个可操纵地支承在操作者座位上的控制器，这些控制器适于控制第一作业件的操作、第二作业件的操作、驱动系统的操纵。
14.根据权利要求11所述的挖掘机，其还包括：一个矮型左侧驱动系统和一个矮型右侧驱动系统，这两个系统均由机架支承以便沿多个方向上推进机架。
15.根据权利要求14所述的挖掘机，其中，第一作业件包括：
摆动臂，其可绕枢轴转动地与机架相连，摆动臂具有中央纵向轴线；
可绕枢轴转动地与摆动臂相连的摆动柱；
固定在机架上的摆动臂促动器，其适于使摆动臂和摆动柱相对于机架转动到多个位置处，所述多个位置包括至少一个使摆动柱超出左侧驱动系统的位置和至少一个使摆动柱超出右侧驱动系统的位置；以及
一固定到摆动臂上的摆动柱促动器，其适于使摆动柱相对于摆动臂转动至摆动臂的中央纵向轴线的任意一侧，以便摆动柱的转动不受摆动臂的位置约束。
16.根据权利要求11所述的挖掘机，其中：第一作业件包括：
绕枢轴转动地与机架相连的摆动臂；
绕枢轴转动地与摆动臂相连的摆动柱；
由摆动柱支承的作业工具；以及
无阻挡视线，其从控制站延伸到第一作业件的作业工具。
17.一种挖掘机，其包括：
机架，其包括第一端、第二端、以及包括中点的中央纵向轴线；
矮型左侧驱动系统和矮型右侧驱动系统，这两个系统均由机架支承以便沿多个方向推进机架；
第一作业件，其由机架支承，以便第一作业件在机架的第一端处可操作，第一作业件包括：
摆动臂，其绕枢轴可转动地与机架相连，并具有一个设置与纵向轴线的中点靠近的中央纵向轴线；
枢轴转动地与摆动臂相连的摆动柱，；
摆动臂促动器，其固定在机架上并适于使摆动臂和摆动柱相对于机架转动到多个位置处，所述多个位置包括至少一个使摆动柱超出左侧驱动系统的位置和至少一个使摆动柱超出右侧驱动系统的位置；
摆动柱促动器，其固定到摆动臂上并适于使摆动柱相对于摆动臂转动至摆动臂的中央纵向轴线的任意一侧，以便摆动柱的转动不受摆动臂的位置约束；
第二作业件，其由机架支承，以便第二作业件在机架的第二端处可操作。
18.根据权利要求17所述的挖掘机，其中：第一作业件包括一可操纵地与摆动柱相连的作业工具。
19.根据权利要求18所述的挖掘机，其中，所述作业工具包括：
与摆动柱相连的悬臂；
与悬臂相连的铲斗臂；
与铲斗臂相连的装卸铲斗。
20.根据权利要求17所述的挖掘机，其还包括：一个转动控制站，其由机架支承，并且可至少在第一位置和第二位置之间移动并适于在第一位置时控制第一作业件、在第二位置时控制第二作业件、在第一位置和第二位置时控制左侧驱动系统、右侧驱动系统的操作。
21.根据权利要求20所述的挖掘机，其中：转动控制站包括一个操作者座位以及多个支撑在操作者座位上的控制器，这些控制器适于控制第一作业件和第二作业件、以及左、右侧驱动系统的操作。
22.一种挖掘机，其包括：
机架，其具有第一端、第二端、包括中点的中央纵向轴线；
可操纵地固定在机架上的驱动系统，其中所述驱动系统和机架响应于驱动系统的操纵一起移动；
转动控制站，其具有一条设置在机架的中央纵向轴线附近的垂直的转动轴线，该转动控制站可以至少在第一位置和第二位置之间移动，并适于在第一作业位置时控制第一作业件、在第二作业位置时控制第二作业件、在第一位置或第二位置时控制驱动系统的操纵；以及；
第一作业件，其由机架支承，以便第一作业件在机架的第一端处可操作，第一作业件包括：
可绕枢轴转动地与机架相连的摆动臂，其具有一条设置在机架的中央纵向轴线中点附近的垂直的转动轴线；第二作业件，其具有一条设置在机架的中央纵向轴线中点附近的水平转动轴线，且由机架支承，以便第二作业件在机架的第二端处可操作；
从控制站延伸到第一作业件的作业工具的无阻挡视线。
23.根据权利要求22所述的挖掘机，其中：转动控制站包括一个操作者座位以及多个支撑在操作者座位上的控制器，这些控制器适于控制第一作业件、第二作业件以及驱动系统的操纵。
24.根据权利要求22所述的挖掘机，其还包括：一个与机架第二端邻近的矮型动力源。
25.根据权利要求24所述的挖掘机，其中，第二作业件包括：
提升臂，其具有第一和第二端，第一端可绕枢轴转动地与机架相连，第二端可在包括一下部位置和一上部位置的运动范围内移动；以及
由提升臂的第二端支承的作业工具。
26.根据权利要求25所述的作业机械，其还包括：
第一无阻挡视线，当提升臂的第二端位于下部位置时，该视线从控制站越过矮型动力源延伸至作业工具；以及
第二无阻挡视线，当提升臂的第二端位于上部位置时，该视线从控制站延伸超过作业工具。
27.一种作业机械，其包括：
机架，其具有第一端、第二端、以及包括中点的中央纵向轴线；
转动控制站，其由机架支承并具有一条基本垂直的转动轴线；
第一转动作业件，其由机架支承以便第一作业件在机架的第一端处可操作，其中第一转动作业件包括一条基本垂直的转动轴线；
第二转动作业件，其由机架支承以便第二作业件在机架的第二端处可操作，其中第二转动作业件包括一条基本水平的转动轴线；
控制站的转动轴线、第一作业件的转动轴线和第二作业件的转动轴线被放置与机架的中央纵向轴线相邻。
28.根据权利要求27所述的作业机械，还包括可操纵地固定在机架上的驱动系统，其中所述驱动系统和机架响应于驱动系统的操纵一起移动；并且其中：转动控制站可至少在第一位置和第二位置之间移动，并适于在第一位置时控制第一作业件、在第二位置时控制第二作业件、在第一位置或第二位置时控制驱动系统的操纵。
29.根据权利要求27所述的作业机械，其中所述驱动系统包括一个矮型左侧驱动系统和一个矮型右侧驱动系统，这两个系统均由机架支承以便沿多个方向上推进机架。
30.根据权利要求29所述的作业机械，其中：第一作业件包括：
摆动臂，其可绕枢轴转动地与机架相连，摆动臂具有中央纵向轴线；
可绕枢轴转动地与摆动臂相连的摆动柱；
固定在机架上的摆动臂促动器，其适于使摆动臂和摆动柱相对于机架转动到多个位置处，所述多个位置包括至少一个使摆动柱超出左侧驱动系统的位置和至少一个使摆动柱超出右侧驱动系统的位置；以及
固定到摆动臂上的摆动柱促动器，其适于使摆动柱相对于摆动臂转动至摆动臂的中央纵向轴线的任意一侧，以便摆动柱的转动不受摆动臂的位置约束。
31.根据权利要求8所述的作业机械，其中：左侧和右侧驱动系统中的每一个均包括至少两个矮型轮，并且这些轮可以滑动布置方式操纵。
32.根据权利要求14所述的作业机械，其中：左侧和右侧驱动系统中的每一个均包括至少两个矮型轮，并且这些轮可以滑动布置方式操纵。
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