分案申請(qǐng)說(shuō)明

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)柺?01210022625.9、發(fā)明名稱是“帶有彎曲懸臂的繩索挖掘機(jī)”、申請(qǐng)日是2012年2月1日的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

該申請(qǐng)要求在2011年2月1日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)no.61/438,458的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，所述專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容由此在這里通過(guò)引用并入。

本發(fā)明涉及例如在采礦和建筑工業(yè)中使用的繩索挖掘機(jī)。

背景技術(shù)：

在采礦領(lǐng)域中，和在應(yīng)該從工地收集并且移除大量材料的其它領(lǐng)域中，典型的是采用動(dòng)力挖掘機(jī)，該動(dòng)力挖掘機(jī)包括用于從工地鏟除材料的大型鏟斗。在利用材料填充鏟斗之后，挖掘機(jī)向一側(cè)擺動(dòng)鏟斗以將材料傾倒到材料處理單元諸如自卸卡車或者本地處理單元(例如，破碎機(jī)、分揀器或者傳送器)中。通常，在工業(yè)中使用的挖掘機(jī)包括液壓挖掘機(jī)和電動(dòng)繩索挖掘機(jī)。電動(dòng)繩索挖掘機(jī)通常包括挖掘機(jī)懸臂，該懸臂支撐牽引機(jī)構(gòu)，該牽引機(jī)構(gòu)牽引挖掘機(jī)鏟斗，由此產(chǎn)生有效率的挖掘作用力以開(kāi)挖材料堆。傳統(tǒng)的電動(dòng)繩索挖掘機(jī)包括相對(duì)于水平面(例如，地面)以四十五度安裝的、比較直的懸臂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在某些方面，本發(fā)明提供一種用于采礦挖掘機(jī)的挖掘組件。該組件包括基本v形的懸臂，該懸臂包括用于附接到采礦挖掘機(jī)的下連接點(diǎn)。懸臂的第一部分從下連接點(diǎn)基本向上延伸，并且懸臂的第二部分相對(duì)于第一部分是成一角度的并且從第一部分向上和向前延伸。該第二部分包括限定滑輪支撐件的遠(yuǎn)端，并且樞軸元件基本位于第一部分和第二部分之間的連接區(qū)域處。該組件還包括懸臂附接件(還被稱作懸臂柄)，該懸臂附接件具有被樞軸元件以樞轉(zhuǎn)方式支撐的第一端部和被連接到鏟斗的第二端部。

在其它方面，本發(fā)明提供一種用于采礦挖掘機(jī)的挖掘組件。該組件包括基本v形的懸臂，該懸臂包括用于附接到采礦挖掘機(jī)的下連接點(diǎn)。懸臂的第一部分從下連接點(diǎn)基本向上延伸，并且懸臂的第二部分相對(duì)于第一部分是成一角度的并且從第一部分向上和向前延伸。該第二部分包括限定滑輪支撐件的遠(yuǎn)端，并且樞軸元件位于距從下連接點(diǎn)向正上方延伸的豎直線大約零度和大約10度之間。該組件還包括懸臂附接件，該懸臂附接件具有被樞軸元件以樞轉(zhuǎn)方式支撐的第一端部和被連接到鏟斗的第二端部。

在另外的其它方面，本發(fā)明提供一種采礦挖掘機(jī)，該采礦挖掘機(jī)包括下基部和上基部，該上基部以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在下基部上以相對(duì)于下基部旋轉(zhuǎn)?；緑形的懸臂包括用于附接到上基部的下連接點(diǎn)、從下連接點(diǎn)基本向上延伸的第一部分，和相對(duì)于第一部分是成一角度的并且從第一部分向上和向前延伸的第二部分。該第二部分包括限定滑輪支撐件的遠(yuǎn)端。樞軸元件基本位于第一部分和第二部分之間的連接區(qū)域處。滑輪被滑輪支撐件以可旋轉(zhuǎn)方式支撐。懸臂附接件具有被樞軸元件以樞轉(zhuǎn)方式支撐的第一端部和被連接到鏟斗的第二端部。繩索在滑輪之上從上基部延伸，并且被連接到鏟斗以對(duì)其進(jìn)行支撐。

在另外的其它方面，本發(fā)明提供一種采礦挖掘機(jī)，該采礦挖掘機(jī)包括下基部和上基部，該上基部以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在下基部上以相對(duì)于下基部旋轉(zhuǎn)?；緑形的懸臂包括用于附接到上基部的下連接點(diǎn)、從下連接點(diǎn)基本向上延伸的第一部分，和相對(duì)于第一部分是成一角度的并且從第一部分向上和向前延伸的第二部分。該第二部分包括限定滑輪支撐件的遠(yuǎn)端。樞軸元件位于距從下連接點(diǎn)向正上方延伸的豎直線大約零度和大約10度之間。滑輪被滑輪支撐件以可旋轉(zhuǎn)方式支撐。懸臂附接件具有被樞軸元件以樞轉(zhuǎn)方式支撐的第一端部和被連接到鏟斗的第二端部。繩索在滑輪之上從上基部延伸，并且被連接到鏟斗以對(duì)其進(jìn)行支撐。

通過(guò)考慮詳細(xì)說(shuō)明和附圖，本發(fā)明的其它方面將變得明顯。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)繩索挖掘機(jī)的透視圖。

圖2是圖1的電動(dòng)繩索挖掘機(jī)的側(cè)視圖，其中某些部分被移除并且示出在傳統(tǒng)懸臂a和彎曲懸臂b之間的可達(dá)范圍比較。

圖3是圖1的電動(dòng)繩索挖掘機(jī)的側(cè)視圖，其中另外的部分被移除并且示意挖掘機(jī)的某些構(gòu)件的重心的相對(duì)位置。

圖4是電動(dòng)繩索挖掘機(jī)的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。

應(yīng)該理解，本發(fā)明在它的應(yīng)用方面不限于在以下說(shuō)明中闡述或者在圖中示意的構(gòu)件的構(gòu)造和布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠具有其它實(shí)施例和被以各種方式實(shí)踐或者執(zhí)行。而且，應(yīng)該理解，在這里使用的措辭和術(shù)語(yǔ)是為了說(shuō)明而不應(yīng)該被視為限制。

具體實(shí)施方式

圖1-圖4示意一種電動(dòng)繩索挖掘機(jī)10，其包括被支撐在驅(qū)動(dòng)履帶20上的下基部15。電動(dòng)挖掘機(jī)10進(jìn)一步包括上基部25(還被稱為平臺(tái))，該上基部25位于被安裝到下基部15的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)30上。旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)30允許上基部25相對(duì)于下基部15旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)限定挖掘機(jī)10的旋轉(zhuǎn)中心線27(見(jiàn)圖4)。旋轉(zhuǎn)中心線27垂直于由下基部15限定并且基本對(duì)應(yīng)于地面坡度的平面28。在一個(gè)實(shí)施例中，除了其它元件，上基部25還包括由操作員或者駕駛員使用來(lái)操作電動(dòng)繩索挖掘機(jī)10的操作區(qū)域33。如在這里所使用地，術(shù)語(yǔ)“上方”、“向上”、“豎直”等假定驅(qū)動(dòng)履帶20位于水平地面上從而旋轉(zhuǎn)中心線27是基本豎直的。

電動(dòng)繩索挖掘機(jī)10進(jìn)一步包括從上基部25向上延伸的懸臂45。懸臂45包括第一端部46和第二端部47，該第一端部46被聯(lián)接到上基部25。懸臂45是彎曲的并且具有“香蕉”或者“v”的形狀。懸臂45經(jīng)由鉸接件或者其它適當(dāng)?shù)母浇訖C(jī)構(gòu)在點(diǎn)26處被聯(lián)接到上基部25。在某些實(shí)施例中，懸臂45包括從基部25基本向上延伸的、基本豎直的第一部分31，和朝向第二端部47從第一部分31以一定角度延伸的第二部分32。懸臂45的第二端部47遠(yuǎn)離基部25。在一個(gè)實(shí)施例中，懸臂45包括組合懸臂的第一部分和第二部分的一件式構(gòu)造。在其它實(shí)施例中，懸臂45包括兩個(gè)零件，其中懸臂45的兩個(gè)部分經(jīng)由焊接、鉸接件、緊固器或者任何其它適當(dāng)?shù)母浇訖C(jī)構(gòu)而被可靠地附接到彼此。

懸臂45的第一部分31相對(duì)于懸臂的第二部分32是成一角度的。在某些實(shí)施例中，懸臂的第一部分31和第二部分32之間的角度能夠在大約一百二十度和大約一百六十度之間。更加具體地，在第一部分31和第二部分32之間的角度能夠在大致一百度和六十度之間。換言之，懸臂45的第二部分32從懸臂45的第一部分31在大約二十度和大約六十度之間偏移。特別地，在懸臂45的第二部分32和第一部分31之間的偏移能夠是二十度。

電動(dòng)繩索挖掘機(jī)10還包括挖掘附接件，該挖掘附接件包括懸臂附接件50(還被稱為懸臂柄)和鏟斗55，該懸臂附接件50被以樞轉(zhuǎn)和可滑動(dòng)方式聯(lián)接到懸臂45，且該鏟斗55被剛性地聯(lián)接到懸臂附接件50的端部39。在其它實(shí)施例中，鏟斗55能夠被以可移動(dòng)方式(例如，以樞轉(zhuǎn)方式)附接到懸臂柄50。懸臂45、懸臂附接件50，和鏟斗55一起限定挖掘機(jī)10的挖掘組件。鏟斗55包括鏟斗齒56并且被用于開(kāi)挖所期工作區(qū)域、收集材料，并且將所收集的材料轉(zhuǎn)移到所期位置(例如，材料處理車輛)。

牽引機(jī)構(gòu)58被安裝在懸臂45的第二端部47上并且部分地支撐懸臂柄50和鏟斗55。在某些實(shí)施例中，牽引機(jī)構(gòu)58包括滑輪或者懸臂滑輪60和柔性提升繩索62，該柔性提升繩索62從基部25沿著懸臂45向上并且在懸臂滑輪60之上并且向下地延伸到在鏟斗55上的附接點(diǎn)。柔性提升繩索62圍繞安裝在電動(dòng)挖掘機(jī)10的上基部25上的絞盤滾筒63纏繞。絞盤滾筒63由電動(dòng)機(jī)(未示出)供以動(dòng)力，該電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪式提升傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)向滾筒63提供轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。

滑輪60在位于懸臂45的第二端部47處的一對(duì)滑輪支撐部件37之間被以可旋轉(zhuǎn)方式聯(lián)接到懸臂45的第二端部47。桿或者負(fù)載銷34在滑輪支撐部件37之間延伸并且通過(guò)滑輪60，由此將滑輪60以可旋轉(zhuǎn)方式聯(lián)接懸臂45。因此，滑輪60圍繞桿或者負(fù)載銷34旋轉(zhuǎn)。在其它實(shí)施例中，能夠使用用于將滑輪60連接到懸臂45的可替代機(jī)構(gòu)。絞盤滾筒63的旋轉(zhuǎn)卷入和放出提升繩索62，該提升繩索62在滑輪60之上行進(jìn)并且升高和降低鏟斗55。

電動(dòng)挖掘機(jī)10還包括支柱機(jī)構(gòu)48，該支柱機(jī)構(gòu)48用于將懸臂45相對(duì)于基部25支撐在豎立的位置中。支柱48包括被剛性連接部件51聯(lián)接的兩個(gè)平行的支柱支腿49。支柱48的一端52在從懸臂45的第一端部46隔開(kāi)的位置處被剛性地安裝在基部25上。通過(guò)將每一個(gè)支柱支腿49連接到懸臂45的懸垂部分54，支柱48的第二端部53被聯(lián)接到懸臂45。在某些實(shí)施例中，支柱48的第二端部53被聯(lián)接到懸臂45的第一部分31和第二部分32連接或者交叉的一般區(qū)域。支柱48將懸臂45支撐在豎立的位置中。挖掘機(jī)10的支柱48允許消除在傳統(tǒng)挖掘機(jī)中使用的一個(gè)主要結(jié)構(gòu)部件(即，臺(tái)架結(jié)構(gòu))和也在傳統(tǒng)挖掘機(jī)中使用的懸繩。

在某些實(shí)施例中，支柱48經(jīng)由移動(dòng)鉸接件或者其它類型的連接器而被以樞轉(zhuǎn)方式連接到基部25和懸臂45。支柱48能夠設(shè)置有沖擊吸收連接器，諸如結(jié)合到支柱48、基部25和懸臂45之間的銷接附接接頭中的各種類型的彈簧組件。當(dāng)壓力和張力作用于支柱上時(shí)，這些沖擊吸收連接器能夠降低支柱組件的總體剛度，由此減小沖擊負(fù)載并且又減小各種構(gòu)件經(jīng)受的總應(yīng)力。

彎曲懸臂45能夠與各種不同地構(gòu)造的懸臂柄50一起使用。例如，在圖1-3的實(shí)施例中，懸臂柄50包括兩個(gè)基本筆直的和平行的細(xì)長(zhǎng)柄部件61，其位于懸臂45的任一側(cè)上。在另一方面，在圖4的實(shí)施例中，懸臂柄50包括上臂64和下臂65。上臂64并且因此懸臂柄50被以樞轉(zhuǎn)方式附接到懸臂45的、基本上懸臂45的第一部分31和第二部分32連接或者交叉的部分。在所示意的實(shí)施例中，上臂64包括平行的上臂部件43，從而一個(gè)上臂部件43延伸到懸臂45的每一側(cè)。懸臂柄50的下臂65被以機(jī)械方式連接到上臂64，并且被上臂64驅(qū)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，下臂65經(jīng)由自由移動(dòng)鉸接件被連接到上臂64，但是還可以使用其它機(jī)械連接件諸如凸輪、連桿、齒輪組等，來(lái)實(shí)現(xiàn)在上臂64和下臂65之間的所期相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

繼續(xù)參考圖4的實(shí)施例，懸臂柄50被一個(gè)或者多個(gè)液壓缸66驅(qū)動(dòng)，該液壓缸66在上臂64和下臂65中的至少一個(gè)臂和懸臂45和基部25中的至少一個(gè)之間延伸。在所示意的構(gòu)造中，使用兩個(gè)液壓缸66，其中一個(gè)液壓缸66位于懸臂45的每一側(cè)上。液壓缸66使得上臂64相對(duì)于懸臂45樞轉(zhuǎn)并且將下臂65和鏟斗55推入正被開(kāi)挖的材料堆中。鏟斗55被以可移動(dòng)方式(例如，以樞轉(zhuǎn)方式)連接到下臂65的遠(yuǎn)端。形式為液壓缸的至少一個(gè)致動(dòng)器71在鏟斗55和下臂65之間延伸并且能夠操作用于相對(duì)于下臂移動(dòng)鏟斗55。能夠使用其它類型的致動(dòng)器，并且其它類型的致動(dòng)器能夠替代地聯(lián)接到上臂64或者與上臂64和下臂65之一或這兩者相聯(lián)接的中間結(jié)構(gòu)(未示出)。

與挖掘機(jī)是否具有圖1-3的懸臂附接件50或圖4的懸臂附接件50無(wú)關(guān)地，懸臂附接件50還經(jīng)由提升繩索62被滑輪60支撐。為此目的，懸臂附接件包括一種連接機(jī)構(gòu)，該連接機(jī)構(gòu)接合提升繩索62并且將懸臂附接件與滑輪60連接。在一個(gè)實(shí)施例中，連接機(jī)構(gòu)包括被聯(lián)接到下臂65的平衡器73。在可替代實(shí)施例中(例如，當(dāng)驅(qū)動(dòng)鏟斗的液壓缸被附接到鏟斗的上部時(shí))，平衡器73定位成靠近下臂65和鏟斗的樞軸點(diǎn)，并且提升繩索62在致動(dòng)器71之間經(jīng)過(guò)以到達(dá)平衡器。當(dāng)使用多于一根的提升繩索時(shí)，平衡器73能夠感測(cè)在每一根提升繩索62上施加的張力并且能夠操作用于平衡在兩根提升繩索62中的張力。在其它實(shí)施例中，能夠使用不同類型的連接機(jī)構(gòu)來(lái)連接滑輪60和懸臂附接件50以及鏟斗55。

如在圖1-圖4中所示，懸臂45包括以樞轉(zhuǎn)方式支撐懸臂柄50的樞軸元件或者樞軸點(diǎn)59(例如，根據(jù)懸臂柄50的類型的移動(dòng)軸或者銷釘)。當(dāng)與用于傳統(tǒng)的筆直懸臂的樞軸點(diǎn)位置相比時(shí)，彎曲懸臂45的樞軸點(diǎn)59定位成顯著地更加靠近挖掘機(jī)10的旋轉(zhuǎn)中心線27。例如，在某些實(shí)施例中，與如果懸臂45是傳統(tǒng)的筆直懸臂的情形相比，樞軸點(diǎn)59距旋轉(zhuǎn)軸線27更近大約九英尺。因此，如在圖2中所示，當(dāng)與傳統(tǒng)鏟斗的可達(dá)范圍(被示為a)相比時(shí)，鏟斗10的最大可達(dá)范圍(被示為b)更加靠近基部和旋轉(zhuǎn)中心線27。彎曲懸臂45的重心83也比傳統(tǒng)懸臂的重心更加靠近旋轉(zhuǎn)中心線27。因此，要求較小的配重來(lái)支撐挖掘附接件和機(jī)器總重量，并且慣性降低。

在某些實(shí)施例中，懸臂柄的樞軸點(diǎn)59大致位于懸臂45的第一部分31和第二部分32連接或者交叉的一般區(qū)域處。在某些實(shí)施例中，樞軸點(diǎn)59基本位于懸臂45的第一部分31和上基部25之間的連接點(diǎn)26的正上方。例如，根據(jù)懸臂的具體構(gòu)造，樞軸點(diǎn)59能夠位于距從連接點(diǎn)26向正上方繪制的豎直線大約零度和大約十度之間。在其它實(shí)施例中，樞軸點(diǎn)59能夠位于距從連接點(diǎn)26向上方繪制的豎直線大約零度和大約五度之間。

因?yàn)閼冶?5的彎曲形狀，所以懸臂柄45的樞軸點(diǎn)59基本朝向挖掘機(jī)10的基部25和旋轉(zhuǎn)中心線27移動(dòng)。在圖3中示意并且關(guān)于圖3討論了沿著懸臂45的不同的點(diǎn)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線27和相對(duì)彼此的關(guān)系。沿著懸臂45的有關(guān)的點(diǎn)或者位置包括樞軸點(diǎn)59、懸臂45的重心83、第二懸臂部分32的幾何中心82，和滑輪60被以可旋轉(zhuǎn)方式聯(lián)接到第二懸臂部分42的滑輪連接點(diǎn)81。滑輪基準(zhǔn)距離79被定義為從旋轉(zhuǎn)軸線27到滑輪連接點(diǎn)81的垂直距離。樞軸點(diǎn)距離80被定義為從旋轉(zhuǎn)軸線27到樞軸點(diǎn)59的垂直距離。cg距離90被定義為從旋轉(zhuǎn)軸線27到懸臂45的重心83的垂直距離。第二部分中心距離91被定義為從旋轉(zhuǎn)軸線27到第二懸臂部分32的幾何中心82的垂直距離。

在某些實(shí)施例中，樞軸點(diǎn)距離80在滑輪基準(zhǔn)距離79的大約20％和大約40％之間。在其它實(shí)施例中，樞軸點(diǎn)距離80在滑輪基準(zhǔn)距離79的大約25％和大約35％之間。在另外的其它實(shí)施例中，樞軸點(diǎn)距離80是滑輪基準(zhǔn)距離79的大約百分之三十。

在某些實(shí)施例中，cg距離90在滑輪基準(zhǔn)距離79的大約35％和大約55％之間。在其它實(shí)施例中，cg距離90在滑輪基準(zhǔn)距離79的大約40％和大約50％之間。在另外的其它實(shí)施例中，cg距離90是滑輪基準(zhǔn)距離79的大約45％。

在某些實(shí)施例中，第二部分中心距離91在滑輪基準(zhǔn)距離79的大約55％和大約75％之間。在其它實(shí)施例中，第二部分中心距離91在滑輪基準(zhǔn)距離79的大約60％和大約70％之間。在另外的其它實(shí)施例中，第二部分中心距離91是滑輪基準(zhǔn)距離79的大約65％。

繼續(xù)參考圖3，基準(zhǔn)線84在點(diǎn)26(即，在懸臂45的第一部分31和上基部25之間的連接點(diǎn))和滑輪連接點(diǎn)81之間延伸?；鶞?zhǔn)線85延伸通過(guò)樞軸點(diǎn)59并且垂直于基準(zhǔn)線84。在某些實(shí)施例中，基準(zhǔn)線85的長(zhǎng)度在基準(zhǔn)線84的長(zhǎng)度的大約1/4和大約1/8之間。在其它實(shí)施例中，基準(zhǔn)線85的長(zhǎng)度在基準(zhǔn)線84的長(zhǎng)度的大約1/5和大約1/7之間。在另外的其它實(shí)施例中，基準(zhǔn)線85的長(zhǎng)度是基準(zhǔn)線84的長(zhǎng)度的大約1/6。

基準(zhǔn)線86從點(diǎn)26延伸到樞軸點(diǎn)59。在某些實(shí)施例中，在基準(zhǔn)線86和基準(zhǔn)線84之間的角度θ大于大約10度。在其它實(shí)施例中，角度θ大于大約20度。在另外的其它實(shí)施例中，角度θ大于大約30度。

因此，與具有筆直懸臂的挖掘機(jī)相比，彎曲懸臂45的特征幫助挖掘機(jī)10將它的鏟斗挖掘作用力增加高達(dá)15％。具體地，樞軸點(diǎn)59相對(duì)于平面28的高度、滑輪連接點(diǎn)81相對(duì)于樞軸點(diǎn)59的位置，和柄50的長(zhǎng)度幫助增加鏟斗挖掘作用力。挖掘作用力和效率的這種增加允許制造商降低挖掘機(jī)的提升馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)系的尺寸，由此降低挖掘機(jī)的成本。

由于懸臂45的彎曲形狀，電動(dòng)挖掘機(jī)10顯著地改進(jìn)了當(dāng)希望觀察停下的自卸卡車的挖掘機(jī)操作員將挖掘機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到與操作員的區(qū)域33相對(duì)的一側(cè)(即，操作員的盲側(cè))時(shí)他/她的直接視線。與傳統(tǒng)的筆直懸臂相比，當(dāng)操作員試圖將卡車車箱與滿載鏟斗瞄準(zhǔn)從而調(diào)整鏟斗在等待中的卡車車箱之上的位置時(shí)，彎曲懸臂45在他或者她的視線上方和后方移位。此外，彎曲懸臂45敞開(kāi)了懸臂前方和下方的區(qū)域以在卡車后區(qū)域中實(shí)現(xiàn)更高的鏟斗容納程度。