一种挖掘机(10)，包括驱动单元(11)、挖掘工具(12)以及用于所述挖掘工具(12)的安装装置(14)，所述安装装置(14)包括设置成连接到所述挖掘工具(12)上的至少两个臂(30)。所述挖掘机(10)包括位于至少两个不同位置(A，B)的弹性装置(38)，所述弹性装置(38)设置成当所述挖掘工具(12)安装在所述安装装置(14)上时允许所述挖掘工具(12)相对于所述驱动单元(11)在至少一个平面(20)内运动，从而允许所述挖掘工具(12)在所述至少一个平面内振动。
1.一种挖掘机(10)，包括驱动单元(11)、挖掘工具(12)以及用于所述挖掘工具(12)的安装装置(14)，所述安装装置(14)包括设置成连接到所述挖掘工具(12)上的至少两个臂(30)，由此所述挖掘机(10)包括位于至少两个不同位置(A，B)中的弹性装置(38)，所述弹性装置(38)设置成当所述挖掘工具(12)安装在所述安装装置(14)上时允许所述挖掘工具(12)相对于所述驱动单元(11)在至少一个平面(20)内运动，从而允许所述挖掘工具(12)在所述至少一个平面内振动，其特征在于，所述至少两个臂(30)是能够单独操纵的。
2.根据权利要求1所述的挖掘机(10)，其特征在于，所述安装装置(14)设置成固定地连接到所述驱动单元(11)，并且所述至少两个臂(30)设置成经由第一接头以可移动的方式连接到所述挖掘工具(12)，由此通过所述第一接头来设置所述弹性装置(38)。
3.根据权利要求1所述的挖掘机(10)，其特征在于，所述安装装置(14)设置成固定地连接到所述驱动单元(11)，并且所述至少两个臂(30)设置成经由第二接头以可移动的方式连接到所述安装装置(14)的一部分，由此通过所述第二接头来设置所述弹性装置(38)。
4.根据权利要求1所述的挖掘机(10)，其特征在于，所述安装装置(14)设置成经由第三接头以可移动的方式连接到所述驱动单元(11)，并且通过所述第三接头来设置所述弹性装置(38)。
5.根据权利要求1所述的挖掘机(10)，其特征在于，所述弹性装置(38)设置成仅允许所述挖掘工具(12)相对于所述驱动单元(11)在基本上一个平面内运动。
6.根据权利要求5所述的挖掘机(10)，其特征在于，所述一个平面(20)为垂直平面(H)，即，垂直于所述挖掘机在纵向方向上的延伸的平面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的挖掘机(10)，其特征在于，所述弹性装置(38)包括弹性材料、机械弹簧和/或气压弹簧。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的挖掘机(10)，其特征在于，所述至少两个臂(30)为提升臂。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的挖掘机(10)，其特征在于，所述至少两个臂(30)安装在所述安装装置(14)中的球轴承(34)中。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的挖掘机(10)，其特征在于，所述挖掘机(10)包括用于防止所述挖掘工具(12)能够相对于所述驱动单元(11)在至少一个平面内运动的锁定装置(40，42，44，46)。
11.一种安装装置(14)，其特征在于，所述安装装置(14)设置成使用在如前述权利要求中任一项所述的挖掘机(10)中，由此所述安装装置(14)包括位于至少两个不同位置(A，B)中的弹性装置(38)，所述弹性装置(38)设置成当所述挖掘工具(12)安装在所述安装装置(14)上时允许所述挖掘工具(12)相对于所述驱动单元(11)在至少一个平面内运动，从而允许所述挖掘工具(12)在所述至少一个平面内振动。
12.一种挖掘工具(12)，其特征在于，所述挖掘工具(12)设置成使用在如权利要求
1-10中任一项所述的挖掘机(10)中或安装在如权利要求11所述的安装装置(14)上，由此所述挖掘工具(12)包括位于至少两个不同位置(A，B)中的弹性装置(38)，所述弹性装置(38)设置成当所述挖掘工具(12)安装在所述挖掘机的安装装置(14)上时允许所述挖掘工具(12)相对于所述挖掘机的驱动单元(11)在至少一个平面内运动，从而允许所述挖掘工具(12)在所述至少一个平面内振动。
挖掘机、安装装置以及挖掘工具
技术领域
[0001] 本发明涉及一种挖掘机和安装装置，以及用于这种挖掘机的挖掘工具。
背景技术
[0002] 挖掘机是一种主要用于搬运泥土或负载、进行挖掘作业以及进行破坏的工程机械。诸如掘土机的挖掘机通常包括具有底架和上部架的驱动单元，其中，上部架具有电机和能够相对于底架旋转的舱体部。挖掘机还包括具有挖掘工具，诸如铲斗、铲子、用于破碎冻土的钩子、沥青切断机或夹持工具的组件，该组件经由安装装置连接到挖掘机的底部，并且通常使用至少液压操纵的提升臂来进行液压控制。
[0003] 当在矿山中使用例如挖掘铲斗挖掘碎石时，地面可能是坚硬而又粗糙的，这意味着需要很大的力来使挖掘铲斗向前移动。然而，如果允许挖掘铲斗在垂直平面内移上和移下，并且遵从下表面轮廓，则挖掘铲斗变得更容易向前移动。同时，地面被刮得更平整，因此铲斗安装装置上的力将更小。
[0004] 在许多应用中利用了铲斗振动，通常，挖掘铲斗枢转安装在沿挖掘机的向前行驶方向中延伸的轴上。挖掘铲斗绕所述轴从一侧振动到另一侧，并且压缩力，即使挖掘铲斗向前移动的力由设置在所述轴的周边以及挖掘铲斗的轴附件上的滑轨吸收。这种结构的一个缺点在于，由于滑轨中的摩擦力，滑轨进一步阻止了挖掘铲斗的移动，因此与压缩力相比，铲斗振动阻力变得更大。
[0005] 实现铲斗振动的另一种方式是将铲斗安装装置制成柔性的。如果铲斗安装装置是柔性的，则其在铲斗振动时发生扭转。这样，疲劳损坏挖掘机结构的风险高。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种改进的挖掘机。
[0007] 该目的是通过这样一种挖掘机来实现的，其包括驱动单元、可拆卸或不可拆卸的挖掘工具、以及安装装置，所述安装装置包括至少两个设置成连接到所述挖掘工具上的臂。挖掘机包括位于至少两个不同位置的弹性装置。所述弹性装置设置成在所述挖掘工具安装在所述安装装置上时允许所述挖掘工具相对于所述驱动单元在至少一个平面内运动，从而允许所述挖掘工具在所述至少一个平面内振动。由于所述弹性装置设置在至少两个不同的位置，例如在所述安装装置的各侧上，因此所述挖掘工具的一侧可以运动而基本上不影响所述挖掘工具的另一侧。
[0008] 术语“弹性装置”是指诸如弹簧的装置，或能够弹性变形的诸如橡胶、塑料或泡沫的材料。该术语排除了挖掘机固定安装的部件之间的不可避免的游隙，这种游隙可导致挖掘机结构的疲劳损坏。
[0009] 值得注意的是，术语“至少两个不同的位置”并不排除弹性装置可形成为在所述至少两个不同位置中的至少两个位置之间延伸的单个结构。然而，这种术语排除了基本上整个安装装置都由弹性材料制成。即，本发明的挖掘机中的安装装置在除了振动方向外的所有方向中都是刚硬的，从而避免了挖掘机的固定连接部件之间的不可避免的游隙。
[0010] 这种结构为挖掘机提供了有利于挖掘工具振动的坚固的安装装置，即，该安装装置有利于所述挖掘工具从一侧摆动到另一侧，和/或上下摆动，和/或在一些其他平面内摆动。可通过改变弹性装置的种类、刚性和/或尺寸和/或布置来改变振动阻力和振动运动的尺度。由于振动是经由例如弹簧的弹性装置来吸收，而不是通过扭转安装装置本身或挖掘机的一些其他部件来吸收，因此本发明的挖掘机能够抵抗疲劳。此外，用于振动挖掘工具的力独立于压缩力。因此，这种挖掘机能够以有效而又简单的方式来振动挖掘工具。
[0011] 根据本发明的一个实施例，所述安装装置设置成固定连接到所述驱动单元上，并且所述至少两个臂设置成经由第一接头而以可移动的方式连接到所述挖掘工具上，由此通过所述第一接头来设置所述弹性装置。例如，所述弹性装置仅通过臂接头设置在每个臂的一端或设置在其附近。所述弹性装置设置在所述至少两个臂上，或者在它们之间设置在挖掘工具上，或设置在所述至少两个臂以及挖掘工具两者上。
[0012] 根据本发明的另一个实施例，所述安装装置设置成固定连接到所述驱动单元上，并且所述至少两个臂设置成经由第二接头而以可移动的方式连接到所述安装装置的一部分上，由此将所述弹性装置设置在所述第二接头中。所述弹性装置设置在所述至少两个臂上和/或设置在安装装置的所述一部分上，或设置在它们之间。
[0013] 根据本发明的再一个实施例，所述安装装置设置成经由第三接头而以可移动的方式连接到所述驱动单元上，并且通过所述第三接头来设置所述弹性装置。在这种情况下，通过允许整个安装装置相对于所述驱动单元运动而实现所述挖掘工具的振动。
[0014] 根据本发明的一个实施例，所述弹性装置设置成只允许所述挖掘工具相对于所述驱动单元基本上在一个平面内运动，例如垂直平面，即，垂直于挖掘机在纵向方向上的延伸的平面。如果挖掘机用于例如挖掘基本竖直的表面，则所述弹性装置可设置成仅允许所述挖掘工具在基本水平的平面内运动，即垂直于挖掘机在高度方向上的延伸的平面。
[0015] 根据本发明的另一个实施例，所述弹性装置包括弹性材料，机械弹簧，例如板簧、圆柱形或锥形螺旋弹簧、环形弹簧、片簧、盘簧或扭转弹簧。作为替换或者补充，所述弹性装置可包括气压弹簧。例如，可将所述弹性装置设置成，如果挖掘机要用于挖掘基本水平的表面，则当其被卸载时基本上水平地保持住所述挖掘工具。
[0016] 根据本发明的再一个实施例，所述至少两个臂为提升臂。可替代地，所述臂只支撑所述挖掘工具。根据本发明的另一个实施例，所述至少两个臂是能够单独操纵的，例如通过液压或气动元件。可替代地，所述至少两个臂可设置成一起操纵。因此，挖掘工具可拆卸地或不可拆卸地安装在本发明的安装装置上。
[0017] 根据本发明的一个实施例，所述至少两个臂安装在所述安装装置的球轴承中。由于所有的臂关节都具有球关节轴承而不是衬套，因此消除了边缘切割的风险。
[0018] 根据本发明的另一个实施例，所述安装装置包括防止所述挖掘工具相对于所述驱动单元在至少一个平面内运动的锁定装置。例如，如果挖掘机用于挖掘基本水平的表面，则可防止所述挖掘工具在挖掘机的横向方向中运动。
[0019] 本发明涉及一种挖掘机，其例如用于挖掘作业、破坏、材料处理、森林或花园工作、除雪或河道疏浚。这种挖掘机的重量可高达20吨或更高，并且包括重达一吨或更重的工具。
[0020] 本发明还涉及一种安装装置，其设置成使用在本发明的挖掘机中，由此所述安装装置包括位于至少两个不同位置的弹性装置，所述弹性装置设置成当挖掘工具安装在所述安装装置上时允许所述挖掘工具相对于所述挖掘机的驱动单元在至少一个平面内运动，从而允许所述挖掘工具在所述至少一个平面内振动。
[0021] 本发明进一步涉及一种设置成使用在根据本发明实施例的挖掘机中或安装在根据本发明实施例的安装装置上的挖掘工具，例如铲斗、铲斗、用于破碎冻土的弯钩、沥青切断机、垃圾组件或夹持工具。挖掘工具包括位于至少两个不同位置的弹性装置，所述弹性装置设置成当挖掘工具安装在所述挖掘机的安装装置上时允许所述挖掘工具相对于所述驱动单元在至少一个平面内运动，从而允许所述挖掘工具在所述至少一个平面内从一侧振动到另一侧。
附图说明
[0022] 下面，参照示意性附图来更加详细地描述本发明，其中：
[0023] 图1显示了根据本发明一个实施例的挖掘机；
[0024] 图2显示了根据本发明一个实施例的挖掘机的纵断面；
[0025] 图3显示了从后面看的、具有根据本发明一个实施例的安装装置的挖掘铲斗；
[0026] 图4显示了根据本发明一个实施例的挖掘工具和安装装置的纵断面，[0027] 图5显示了从后面看的、具有根据本发明一个实施例的安装装置的挖掘铲斗；和[0028] 图6显示了根据本发明一个实施例的安装装置的一侧的分解图。
[0029] 应当注意的是，这些附图并不一定是按比例绘制的，为了清晰起见，对有些特征的尺寸进行了夸大。
具体实施方式
[0030] 图1显示了挖掘机10，例如带式挖掘机，其包括驱动单元11、挖掘工具12-即所示实施例中的挖掘铲斗、以及铲斗安装装置14。挖掘铲斗12的A、B各侧均设置成在粗箭头20所示的基本竖直的平面内上下运动，即，挖掘工具12设置成在基本竖直的平面内从一侧振动到另一侧。
[0031] 图2示意性显示了挖掘机10，其驱动单元11使挖掘铲斗12在粗箭头18所示的方向上在坚硬而粗糙的底面16上方运动。挖掘铲斗12设置成在基本竖直的平面内振动，并且遵从底面轮廓16，因此挖掘铲斗12变得更容易向前移动。与此同时，底面16被刮得更平整，因此铲斗安装装置14所受到的力更小。安装装置包括可以是支撑臂或提升臂的两个臂30，其长度是可调的或不可调的。
[0032] 图2指出了弹性装置38在安装装置14的一侧A上可设置的不同位置，从而实现挖掘工具12的相应侧(A)在至少一个平面，例如粗箭头20所示的基本竖直的平面内的铲斗振动。即，弹性装置38可通过将各臂30连接到挖掘机铲斗上而设置在安装装置14的各侧A、B的两个不同位置中。作为替代形式或是作为补充，可通过将各臂30连接到安装装置14上而设置弹性装置38。作为替代形式或是作为补充，可通过将安装装置14连接到驱动单元11上而设置弹性装置38。
[0033] 图3和图4显示了根据本发明一个实施例的、从后面以及从侧面看的挖掘机铲斗12和安装装置14。在所示的实施例中，安装装置14的安装板26设置成固定连接到挖掘机的驱动单元11上。安装装置14包括使用可单独操纵的液压提升油缸28而可单独操纵的两个提升臂30。安装装置还包括两个倾斜油缸32。各提升臂30均连接到挖掘机铲斗12上。值得注意的是，臂30并不一定必须连接到挖掘工具12的下部或连接到安装装置14的下部。
[0034] 在图3和4中，弹性装置38在安装装置14各侧(A和B)的两个不同位置上设置在安装装置14和提升臂30之间，以便允许各提升臂30相对于安装装置14在至少一个平面内，即，在所示实施例中的竖直平面内运动，并因此使铲斗能够在该平面内振动。即，弹性装置38设置在基本平行于挖掘工具12的振动平面的一个平面内。
[0035] 图3和4所示安装装置14的更加详细的略图显示在图5中，安装装置14的一侧A的分解图显示在图6中。
[0036] 参照图5和6，在所示的实施例中，安装装置14是对称的，并且包括抗扭桥接器22。然而，值得注意的是，根据本发明的挖掘机10并不一定需要在其结构、臂30的布置、部件之间的连接以及弹性装置38的类型、刚性、尺寸以及布置等方面对称。换言之，挖掘机10并不一定需要在其两侧具有相同的结构。
[0037] 桥接器22绕安装板26上的轴24安装，并且连接到两个提升油缸28上。两个提升臂30也安装在相同的轴24上。两个提升臂30、桥接器22、提升油缸28以及两个倾斜油缸32安装在球关节轴承34上。
[0038] 提升臂30经由叉形接头36和诸如板簧的弹性装置38A、38B连接到桥接器22上。因此，提升臂30前端可在竖直平面20内相对于桥接器22上下运动。弹性装置38设置成平行于桥接器22而保持住提升臂30。
[0039] 使用锁定装置，诸如包括例如塑料材料并且靠近桥接器22一侧的滑轨40来锁定提升臂30，以防止其横向运动。可使用支撑板42和利用螺母44锁定的切换杆46来调节滑轨40。
[0040] 当提升臂30完全投入挖掘时，使用压缩力来向前移动挖掘铲斗12。挖掘铲斗12经由轴48而固定安装在关节轴承上的提升臂30前孔中。桥接器22的前凸耳具有一体安装的限定套筒50。在卸载状态中，限定套筒的中心与轴48一致。限定套筒50的内径大于轴48的外径。例如，限定套筒50的内径比轴48的外径大5cm。因此，挖掘铲斗接头可在竖直平面20内向上或向下运动的值达到轴48的外部半径与限定套筒50的内部半径之间的差值，即在给定的实施例中达到5cm。然而，可使用具有不同内径的套筒50来自由选择往复运动。可根据应用场合来选择例如高达10cm或更大的振动距离。
[0041] 通过将挖掘铲斗12安装在根据本发明的挖掘机10的安装装置14上，能够以下述方式使挖掘铲斗运动：
[0042] i)当挖掘铲斗运动时，挖掘铲斗12利用其静负载处于下表面轮廓16上并遵从该轮廓。并未使用提升油缸28来提升挖掘铲斗12。
[0043] ii)当挖掘铲斗在未加载状态下运动时，挖掘铲斗12利用小于其静负载的负载处于下表面轮廓16上并遵从该轮廓。提升油缸28经由例如储气器(未显示)提供一定的提升力。因此，挖掘机10具有更好的牵引性。
[0044] iii)当挖掘铲斗在加载状态下运动时，挖掘铲斗12利用大于其静负载的负载处于下表面轮廓16上并遵从该轮廓。提升油缸28经由例如储气器(未显示)提供一定的提升力。因此，表面被刮得更坚硬。
[0045] 本发明的许多变型对于本领域技术人员来说是明显的。例如，虽然权利要求涉及挖掘机，但是本发明也适用于任何包括工具的工程机械。
