[发明专利]用于限制铲斗和挖掘机起重臂之间接触的系统

说明书

技术领域

本公开涉及电动绳索式挖掘机，并且更具体地，涉及防止在挖掘机杆柄的端部上的电动绳索式挖掘机铲斗和连接件接触挖掘机的其余部分。

背景技术

图1是电动绳索式挖掘机的示意图。挖掘机8包括铲斗22，所述铲斗22用于从堤岸(未示出)收集材料然后将材料移至材料堆(未示出)或卡车(未示出)以从工地去除材料。

动力挖掘机8包括：采用机械台座形式的平台13；在下端16处连接至平台13的、向上延伸的起重臂15；在起重臂15的顶部处的滑轮17。铲斗22通过绳索23悬挂于起重臂15，所述绳索23被拖拽在滑轮17上并且在吊环销30处连接至铲斗22。机器结构是可动的以将铲斗22定位在相应的装载位置和卸载位置中。更特别地，所述结构被安装在转台12上。

动力挖掘机8包括移动基座10，所述移动基座10支撑在驱动履带11上，并且具有通过转台12支撑在其上的机械台座13。转台12允许机械台座13相对于该基座的完全360°旋转。

起重臂15在16处以可枢转的方式连接到机械台座13。起重臂15通过张紧缆索形式的牵索保持成相对于台座13向上且向外延伸，所述牵索18被锚固到支撑结构20的后支撑部19，所述支撑结构20被刚性安装于械台座13。

铲斗22通过绳索或缆索23悬挂于滑轮17，所述绳索23被锚固至安装在机械台座13上的绞车滚筒24。当绞车滚筒24旋转时，绳索23放出或拉回从而使铲斗22降低或升高。铲斗22具有刚性连接至铲斗22的杆柄25，其中铲斗杆柄25以可滑动的方式支撑在鞍座块体26中，所述鞍座块体26在27处以可枢转的方式安装于起重臂15。铲斗杆柄25在其上具有齿条齿形式(未示出)，所述齿条齿形式与安装在鞍座块体26中的驱动小齿轮(未示出)接合。驱动小齿轮通过电动马达和传动单元28被驱动，以实现铲斗杆柄25相对于鞍座块体26的伸展或缩回。

电源(未示出)被安装在机械台座13上以向驱动绞车滚筒24的一个或多个起吊电动马达(未示出)、驱动鞍座块体传动单元28的推进电动马达(未示出)和转动机械台座转台12的摆动电动马达(未示出)提供电力。铲式装载机的上述基本结构被广泛地公知和使用，并且因为在本领域中已经熟知，不再提供对于该结构的进一步详述。

各个推进马达、起吊马达和摆动马达通过其自身的马达控制器(未示出)被驱动，所述马达控制器响应操作者的指令以熟知的方式来产生所需的电压和电流。介于操作者指令和马达控制器之间的是可编程逻辑控制器(PLC)。PLC包括程序，该程序响应于不同状况使马达控制器以如下文所述的预定的方式运行。

当铲斗相对于起重臂移动时，铲斗可能与起重臂接触。为了防止该情况，用于对移进和移出杆柄和上下移动起吊绳索的马达进行控制的控制系统被监控。推进(杆柄)马达和起吊(绳索)马达的旋转被计数，并且基于这些计数，作出关于推进位置或杆柄位置是否将导致铲斗接触起重臂、或起吊绳索的长度是否将导致铲斗接触起重臂的假设。基于这些计数，马达控制中的起重臂极限有助于防止铲斗和连接件接触起重臂或机械台座。

因此起重臂极限的目的是防止挖掘机的起重臂和连接件之间的碰撞。更特别地，起重臂极限系统的目的是防止挖掘机连接件(杆柄、铲斗和吊环)与起重臂接触，以及防止杆柄的超限运动和过度的绳索放出。能够由连接件产生的、冲击起重臂的大的质量和大量的力可能导致应力裂痕并且快速降低挖掘机前端设备的寿命。由于连接件的大的质量和快速运动，驱动装置可需要一些时间来减速然后停止任何将形成碰撞的运动。

图2、图3和图4图示了能够在铲斗或连接件与起重臂或机械台座之间发生接触的、可能的不同位置中的一些位置。更特别地，图2示出朝着外壳拉回杆柄，其中铲斗接触起重臂。图3示出铲斗降低，其中杆柄被拉回。图4示出处于收拢位置的铲斗，其中铲斗接触机械台座和起重臂。

目前起重臂限制系统利用被动式控制设计来防止对挖掘机的损坏。起重臂限制系统基于相对于起重臂物理廓线的偏移建立″减速″区域和″零速度″区域。当操作者进入某一区域时，向操作者的基准施加具体的限制以防止可能的冲击。