專利名稱：挖掘機(jī)鉸齒操作機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種挖掘機(jī)鉸齒操作機(jī)。
挖掘機(jī)鉸刀盤用于從諸如海底提取材料。鉸刀盤被安裝在挖掘船船體延伸出來的鉸刀架的端部。鉸刀盤旋轉(zhuǎn)從而用以沿著海底進(jìn)行鉆鑿或者碾磨。鉸刀盤上設(shè)置有臂。臂的前緣裝有鉸齒。臂之間的開口形成通孔(或者通道)，用于通過鉸刀盤進(jìn)行海底材料的提取。因此，可通過臂之間的開口將來自于海底的材料沿著鉸刀架吸到挖掘船上，從而移出海底，像一個(gè)大的真空吸塵器一樣。
挖掘船通常很大，舉例來說，有些擁有重達(dá)約30噸(30,000千克)的鉸刀盤。鉸刀盤可具有約3.5米的外直徑以及約2.3米的高度或者長度。鉸刀盤上通常設(shè)置有六個(gè)螺旋臂，每個(gè)臂上大概有10個(gè)鉸齒。這樣累計(jì)起來，一個(gè)鉸刀盤大概就有60個(gè)鉸齒，每個(gè)鉸齒的重量大概為20千克。
在使用中，鉸齒嵌入或者掘進(jìn)海底材料中，從而分裂或者疏松它。但是，鉸齒最終會損耗。因而，有必要定期更換損耗的鉸齒。為了更換損耗的鉸齒，需要中止挖掘操作并且需要將鉸刀架從海底升到挖掘船后部的鉸刀平臺。鉸刀平臺需要無水，以便船上的人員可以進(jìn)行鉸齒更換作業(yè)。船上的人員將損耗或者損壞的鉸齒從臂的前緣移除。當(dāng)損壞或者損耗的鉸齒被更換之后，鉸刀架可以返回到海底，從而可以繼續(xù)挖掘。圖9和

圖10顯示了人力更換鉸刀盤上的鉸齒。
當(dāng)挖掘硬巖石時(shí)，通常每天需要更換600個(gè)鉸齒。更換一個(gè)鉸齒約需30秒鐘。更換一個(gè)鉸齒大概需要三個(gè)人。另外，鉸刀架在每個(gè)方向的提升和下落需要大概5分鐘。此外，在每次更換鉸齒的過程中，大約20到30個(gè)鉸齒被替換。所以，鉸齒的更換過程需要占用大量的工作時(shí)間和人工時(shí)間。另外，鉸齒的型號因個(gè)體處理新舊鉸齒的能力而被限制。某些國家的健康和安全標(biāo)準(zhǔn)要求將每個(gè)鉸齒的重量限制在20千克。另外，如此重的鉸刀盤是危險(xiǎn)的。再進(jìn)一步，移除的方法也是危險(xiǎn)的，比如在手工移除和更換鉸齒的過程中使用像大錘這樣的沉重工具。所以，當(dāng)人們在鉸刀盤或鉸齒附近工作或者對其進(jìn)行操作時(shí)，安全是需要考慮在內(nèi)的。因此，需要有一個(gè)新的用于挖掘機(jī)鉸刀盤的系統(tǒng)，它能夠減小設(shè)備停機(jī)時(shí)間和人力需求，同時(shí)也能夠允許使用更大的鉸齒——更大的鉸齒使得允許設(shè)計(jì)更大的鉸刀盤，從而提高挖掘速度。更大的鉸齒同時(shí)更耐用，從而它們的更換頻率可以降低。
本領(lǐng)域中提出的系統(tǒng)是在鉸刀架的每個(gè)升降過程中替換整個(gè)鉸刀盤。但是，提供多個(gè)鉸刀盤的費(fèi)用是非常高的，每個(gè)鉸刀盤不只是重約30噸(從而需要大量的原材料)，而且還是一種精確制造的產(chǎn)品，對鉸齒的位置以及鉸齒的連接裝置有嚴(yán)格的容差要求，因此其生產(chǎn)十分昂貴。此外，由于鉸刀盤的重量，更換鉸刀盤本身是一件費(fèi)時(shí)并且危險(xiǎn)的過程。另外，鉸刀盤沉重的重量使得需要在船上安裝相當(dāng)大的設(shè)備用以更換鉸刀盤。然而，這個(gè)設(shè)備已經(jīng)被證明是不成功的。所以需要一個(gè)改進(jìn)的且具有更高成本效率比的系統(tǒng)。
本發(fā)明提供了一種包括至少一個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)的挖掘機(jī)鉸齒操作機(jī)，所述操作機(jī)包括用于進(jìn)行以下操作的裝置1、從挖掘機(jī)鉸刀盤(36)上移除鉸齒(10)；以及2、用新的鉸齒(48)替換移除的鉸齒(10)。
優(yōu)選地，鉸齒被裝在鉸刀盤的聯(lián)接器上，聯(lián)接銷延伸通過鉸齒和聯(lián)接器以將其固定?？蛇x地，鉸齒可通過聯(lián)接銷安裝到螺旋形式的聯(lián)接器上，聯(lián)接銷安裝在聯(lián)接器和鉸齒的側(cè)面，用來防止鉸齒從螺旋上脫落?？蛇x地，鉸齒可點(diǎn)焊接或者粘接到鉸刀盤的聯(lián)接器上。因此，鉸齒操作機(jī)包含用于抓住鉸齒及以下裝置之一的手，即，用于摘除聯(lián)接銷的銷驅(qū)動(dòng)裝置、或者用于在鉸齒和聯(lián)接器之間斷開焊接或者粘接的裝置，例如焊接切割機(jī)或者膠水溶劑。
優(yōu)選地，所述操作機(jī)包含兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)。第一個(gè)移除損耗的鉸齒，第二個(gè)安裝新的鉸齒以更換損耗的鉸齒。
優(yōu)選地，所述手安裝在第一個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)上。
同樣也提供了第二個(gè)用來抓取新鉸齒以及把新鉸齒固定到聯(lián)接器的手。優(yōu)選地，通過聯(lián)接銷來進(jìn)行固定，例如，通過將聯(lián)接銷穿入鉸齒和聯(lián)接器、或者將其插入鉸齒的凸緣和聯(lián)接器的一側(cè)之間(可能是其內(nèi)的凹槽中)。可選地，可以通過焊接或粘接將鉸齒固定至聯(lián)接器。聯(lián)接器優(yōu)選地包括螺旋元件，來輔助鉸齒在聯(lián)接器上的正確對準(zhǔn)。優(yōu)選地，這種螺旋元件是四分之一周螺紋。
優(yōu)選地，第二個(gè)手設(shè)置在第二個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)上。
優(yōu)選地，操作機(jī)安裝在挖掘船的鉸刀平臺上。優(yōu)選地，兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)安裝在鉸刀平臺的相對兩側(cè)，以使得鉸刀盤被提升到兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)之間的位置。
優(yōu)選地，操作機(jī)安裝在減震器上，用來使操作機(jī)和挖掘操作期間產(chǎn)生的震動(dòng)隔離。優(yōu)選地，當(dāng)操作機(jī)操縱鉸齒時(shí)，可以控制減震器停止減震。
優(yōu)選地，所述或者每個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)包括多重軸機(jī)器臂，所述臂具有用于接合或者抓取鉸刀盤鉸齒的手。優(yōu)選地，所述手位于臂的末端。
優(yōu)選地，所述或者每個(gè)多軸機(jī)器臂的各個(gè)部件由馬達(dá)或者水力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。
在此還公開了一種操縱挖掘機(jī)鉸刀盤上的鉸齒的方法。
在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，提供了一種包括兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)的挖掘機(jī)絞齒操作機(jī)，所述機(jī)器人鉸齒處理機(jī)用于從挖掘機(jī)鉸刀盤上移除損耗的鉸齒和用新鉸齒(48)來替換移除的鉸齒(10)。所述操作機(jī)安裝在挖掘船上，所述兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)安裝在挖掘船的鉸刀平臺相反的兩側(cè)，從而鉸刀盤可被提升到兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)之間的位置。
所附權(quán)利要求中列出了本發(fā)明更優(yōu)選的特征，以下將參照附圖僅以舉例的方式對其進(jìn)行描述。在附圖中圖1顯示了具有結(jié)合到海底的鉸刀盤的挖掘船；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的、在圖1的挖掘船的鉸刀平臺上的挖掘機(jī)鉸齒操作機(jī)的優(yōu)選實(shí)施方案；圖3詳細(xì)顯示了圖2中操作機(jī)的第一個(gè)臺；圖4詳細(xì)顯示了圖2的挖掘船的鉸刀盤；圖5詳細(xì)顯示了圖2中操作機(jī)的第二個(gè)臺；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的操作機(jī)的平面圖；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的操作機(jī)的正視圖；圖8顯示了一種具有三種能安裝在其上的備選鉸齒的聯(lián)接器；圖9顯示了一種可選的鉸刀盤；圖10顯示了根據(jù)現(xiàn)有鉸齒移除技術(shù)，一個(gè)人正使用聯(lián)接銷移除工具從鉸齒和聯(lián)接器上移除聯(lián)接器銷；圖11顯示了兩個(gè)人正準(zhǔn)備移除圖10的聯(lián)接器銷。
首先參照圖9和圖10，以下將描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種更換鉸齒的方法。圖10和圖11中均示出了設(shè)置在聯(lián)接器12上的已磨損鉸齒10。
鉸齒10附接在聯(lián)接器12上鉸刀盤的臂的前緣，同時(shí)聯(lián)接銷14將鉸齒10固定在聯(lián)接器12上合適的位置。這一點(diǎn)從圖4或圖9中可以更清楚地看出。第一個(gè)人16首先握住鉸齒移除工具18的第一個(gè)指桿使其抵靠聯(lián)接銷14。然后第二個(gè)人20用大錘22來通過工具18驅(qū)使聯(lián)接銷14部分移出鉸齒10和聯(lián)接器12。然后轉(zhuǎn)動(dòng)工具18，從而工具18上第二個(gè)長的指桿15可用來驅(qū)使聯(lián)接銷完全退到孔外。以上兩個(gè)過程是需要的，這歸結(jié)于銷的長度——當(dāng)開始從鉸齒10和聯(lián)接器12移出聯(lián)接銷14時(shí)，工具18的短指桿更容易和聯(lián)接銷14的頭部對齊。
此后第三個(gè)人(未顯示)移除舊鉸齒10，并用新的鉸齒48(未顯示)替換它。然后第一個(gè)人16將新的聯(lián)接銷(或舊聯(lián)接銷14)放入鉸齒，以備第二個(gè)人20將聯(lián)接銷穿入新鉸齒48和聯(lián)接器12的孔中，從而使得新鉸齒48保留在聯(lián)接器12上。
現(xiàn)在參考圖1，其中顯示了挖掘船24。挖掘船24包括具有架升降線28的鉸刀架26，當(dāng)通過滑輪(未顯示)將線28拉到船上時(shí)，可以使鉸刀架26朝著鉸刀平臺32上升，如箭頭30所示。鉸刀架26升高后的位置在圖1中由虛線34示出。
鉸刀架26的末端具有鉸刀盤36。在使用中，鉸刀盤36結(jié)合于海底38，以從海底38挖掘材料。
在升高的位置34，鉸刀盤36脫離水面40。所以，鉸齒的更換操作是在船24的甲板上進(jìn)行的。
圖2、4、6、7、9中更詳細(xì)地顯示了鉸刀盤36。正如所看到的，鉸刀盤36總體上是半球形的，并包含了從半球的頂點(diǎn)朝著半球的最外邊緣基本上徑向延伸的盤繞臂。然而，它們環(huán)繞半球扭曲(即盤繞)從而限定出輕微的螺旋。臂是凹入或者成角度的，以提供具有等間距鉸齒安裝位置46的前切割邊緣44，在圖2和圖4所示的實(shí)施方案中，每個(gè)前緣44有八個(gè)位置。這提供了總共48個(gè)鉸齒。臂之間設(shè)置有通孔或開口42。
參考圖2所示，在鉸刀盤36上安裝了一個(gè)新鉸齒48。鉸齒48安裝在一個(gè)聯(lián)接器上，該聯(lián)接器與同樣顯示在圖2中的四個(gè)聯(lián)接器12類似。參考圖4，鉸齒34和聯(lián)接器12得以更清楚地顯示。聯(lián)接器12附著在鉸刀盤36上設(shè)置的鉸齒安裝位置46，或者與其形成為整體。
如圖9所示，可以環(huán)繞鉸刀盤36最外面的圓周設(shè)置附加的鉸齒50。由于存在這些附加的鉸齒50，鉸刀盤上鉸齒的總量增加到了54。
在臂的前緣44可以設(shè)置多于八個(gè)鉸齒安裝位置46。進(jìn)一步，可以設(shè)置多于6個(gè)臂。類似地，每個(gè)前緣可以設(shè)置較少的鉸齒，或者可以設(shè)置少于6個(gè)臂。但是，出于特定描述的目的，只在鉸刀盤36上提供48個(gè)鉸齒48。
參考圖11，其詳細(xì)示出了鉸齒10和聯(lián)接器12之間的優(yōu)選連接。鉸齒10被顯示為損耗的鉸齒。為了將鉸齒10附接到聯(lián)接器12上，底部具有開口的(未顯示)、大小正好能夠緊密地固定在聯(lián)接器12(在圖4中完整顯示)上的鉸齒10被裝配到聯(lián)接器12上，使得鉸齒10上的孔52與聯(lián)接器12上的孔(未顯示)對齊。鉸齒10上的孔52設(shè)置在從底部延伸出來的凸緣54上，凸緣54與設(shè)置在聯(lián)接器12上的槽相接合。由于凸緣接合于槽內(nèi)，因此有助于避免鉸齒在聯(lián)接器12上旋轉(zhuǎn)或者不能與聯(lián)接器12對準(zhǔn)。然后將聯(lián)接銷14穿過孔，從而將鉸齒10鎖定到聯(lián)接器12上。聯(lián)接銷通過在相對的鉸齒10上的孔52和聯(lián)接器12上的孔內(nèi)的接合固定而鎖定在孔內(nèi)。接合固定足以防止使用中的聯(lián)接銷的非故意移除。然而，也可以使用另外的附接方法，例如對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的方法，或者在挖掘機(jī)鉸刀盤領(lǐng)域使用的其他方法。
圖8顯示了聯(lián)接器12的一個(gè)可選設(shè)置。聯(lián)接器12本身從軸線剖面來看是方形的，但沿著其軸線呈螺旋形。所以，聯(lián)接器12具有螺旋形式——四分之一周(quarter-turn)螺紋。
還顯示了3種具有不同端部形狀的不同鉸齒48。包括尖頭端部110喇叭形端部112以及鑿形端部114。各個(gè)類型適用于不同的巖石類型。
圖8中顯示的鉸齒48和聯(lián)接器12基本上與能從商標(biāo)Heliloc(RTM)下的Esco(RTM)獲得的聯(lián)接器12和鉸齒48一致，其鉸齒在挖掘技術(shù)領(lǐng)域非常著名。鉸齒(僅是待被固定至各個(gè)聯(lián)接器上的多個(gè)鉸齒之一)在其底部116上具有與聯(lián)接器形狀類似的開口(未顯示)，以固定在聯(lián)接器12的螺旋紋上并與之相匹配。
在安裝位置(未顯示)，鉸齒48和凸緣117將與聯(lián)接器12的平臺115相對。金屬條形狀而非柱形的聯(lián)接銷14將牢固地固定在凸緣117和平臺115之間的縫隙內(nèi)，以將鉸齒48固定在聯(lián)接器12上。因此，在使用中，聯(lián)接銷14安裝在聯(lián)接器的一側(cè)并且抵靠鉸齒48的凸緣117，以防止鉸齒48從聯(lián)接器12的螺旋上脫落。
此后，通過擊打聯(lián)接銷14的底部(未顯示)可以將其從聯(lián)接器和鉸齒的裝置中移除。從而允許從聯(lián)接器12上移除鉸齒48。
在未顯示的另外一種裝置中，鉸齒可以點(diǎn)焊(或者焊接)到聯(lián)接器上。這樣將不再需要聯(lián)接銷14?？蛇x地，鉸齒可以粘接到聯(lián)接器上。合適的粘膠包括耐沖擊環(huán)氧樹脂，可以將其預(yù)涂覆到鉸齒的開口內(nèi)。在這一點(diǎn)上，挖掘技術(shù)領(lǐng)域眾所周知的Exco Spherilok(RTM)系統(tǒng)是特別合適的。另外，同樣在挖掘技術(shù)領(lǐng)域眾所周知的Esco Quadrilok(RTM)系統(tǒng)也非常適用。
根據(jù)鉸齒48和聯(lián)接器12之間的連接形式，鉸刀盤操作機(jī)的一個(gè)或者幾個(gè)手(hand)中包括用于抓住鉸齒及以下裝置之一的手，即，用于安裝/摘除聯(lián)接銷的銷驅(qū)動(dòng)裝置、或者用于在鉸齒和聯(lián)接器之間焊接/斷開焊接的裝置、或者用于在鉸齒和聯(lián)接器之間粘接/斷開粘接的裝置，例如焊接機(jī)/焊接切割機(jī)，或者粘接裝置和膠水溶劑施加裝置。但是，如果鉸齒的開口中預(yù)涂覆有膠水，例如Esco spherilok(RTM)鉸齒，則不再需要粘接裝置(或者注膠機(jī))。
以下將描述本發(fā)明操作機(jī)的一個(gè)更換鉸齒的實(shí)施方案，該鉸齒的固定形式為通過延伸穿過鉸齒和聯(lián)接器的銷固定，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地認(rèn)識到所述手可以被適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，以適用于本領(lǐng)域中存在的各種不同形式的齒連接。
根據(jù)本發(fā)明，在此提供了挖掘機(jī)鉸齒操作機(jī)或者機(jī)器人鉸齒處理設(shè)備，而不是像現(xiàn)有技術(shù)中一樣手工地更換這些鉸齒。如圖2所示，操作機(jī)包括兩個(gè)臺。圖2的左部和圖3中顯示了第一個(gè)臺，即鉸齒移除臺56。圖2的右部和圖5中顯示了第二個(gè)臺，即新鉸齒安裝臺58。
如圖所示，在操作鉸齒的過程中(即鉸齒更換的過程中)，鉸刀盤36與現(xiàn)有技術(shù)一樣被升到鉸刀平臺32。
但是，在本發(fā)明中，鉸刀盤36雖然上升到鉸刀平臺32上同樣的位置，但是現(xiàn)在被置于兩個(gè)臺56、58中間，而不是升到鉸刀平臺32上的工作人員面前，也就是說，本發(fā)明的操作機(jī)代替了工作人員。
現(xiàn)在參考圖3，鉸齒移除臺56具有廢物箱60，廢物箱60包括兩個(gè)隔間94、96，安全擋板62和機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64。廢物箱60位于機(jī)器人鉸齒處理機(jī)54的與鉸刀盤36相反的一側(cè)。安全擋板62位于廢物箱60和機(jī)器人鉸齒處理機(jī)54中間，以覆蓋傳輸線(例如電力、水力、或者充氣線纜)或者連接到機(jī)器人鉸齒處理機(jī)上的導(dǎo)管。
可以提供例如用于接收磨損的鉸齒的陣列來取代廢物箱。這使得磨損的鉸齒被移除以后更容易處理。請參看下面對于第二個(gè)臺58的描述，以作為一類適宜類型的陣列的例子。
機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64是具有臂和手的多軸機(jī)器人，用以處理鉸刀盤36上的鉸齒。由于鉸刀盤上的各種鉸齒沒有平行的軸線，因此需要提供多軸控制。另外，由于鉸刀盤是可以旋轉(zhuǎn)的，因此各個(gè)鉸齒相對于機(jī)器人鉸齒處理機(jī)的軸是可變的。由于具有多重軸控制，因此機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64能夠操縱它的臂和手，使得手不僅能在正確的位置上、而且能在正確的方向上一次一個(gè)地抓住和操縱各種鉸齒10。
機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64裝在臺面66上。臺面66在朝著每個(gè)末端的方向具有滑動(dòng)擋塊68。機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64可被制造為通過滑輪、傳送帶或者鉸齒架(未顯示)在臺面66上滑動(dòng)或者移動(dòng)。這使得機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64能夠沿著和鉸刀盤38的軸線平行的線移動(dòng)，來輔助手沿著臂的前緣44相對于各個(gè)齒定位。
處理機(jī)安裝在減震器上，所述減震器在系統(tǒng)未使用時(shí)啟動(dòng)。這樣在挖掘操作期間保護(hù)了設(shè)備；因?yàn)樵谕诰虿僮髌陂g振動(dòng)將沿著鉸刀架從鉸刀盤傳遞到鉸刀平臺。減震器用來防止挖掘操作期間操作機(jī)被損壞。但是，當(dāng)操作機(jī)在使用中并且鉸刀盤被放置在兩個(gè)臺56、58之間時(shí)，鉸齒的操作需要準(zhǔn)確度，因此，使用例如由水力柱驅(qū)動(dòng)的壓板(未顯示)夾緊減震器，來確保除了所需的用于操作鉸齒的移動(dòng)之外，操作機(jī)不會產(chǎn)生其他移動(dòng)。
在機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64的底部70上設(shè)置有轉(zhuǎn)臺73。這使得機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64得以繞著垂直軸或者第一軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)鉸刀盤36在鉸刀平臺32上處于升起位置時(shí)，所述軸基本上垂直于鉸刀盤36的中軸線。所述轉(zhuǎn)動(dòng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。但是，和機(jī)器人所有移動(dòng)部分一樣，處理機(jī)的旋轉(zhuǎn)或者擺動(dòng)可由本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其他方法實(shí)現(xiàn)，比如通過帶、齒輪或者充氣或水力的方式。
在轉(zhuǎn)臺上，機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64包括多重的、線性互連的可擺動(dòng)臂部分。他們之間有效地首尾相連，在手90處終止，類似于傳統(tǒng)的機(jī)器人手臂。第一臂部分72可以繞著安裝在機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64的底座76上的軸74轉(zhuǎn)動(dòng)。第一臂部分72在其頂端具有可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)的軸78，軸78的軸線與第一軸74平行。第二臂部分80安裝在第二軸78上。它可以繞另一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸82旋轉(zhuǎn)，軸82的軸線與第一軸74垂直。第二臂部分80可繞自己的軸82旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)由馬達(dá)84驅(qū)動(dòng)。
第二臂部分80具有肘86和腕88，以實(shí)現(xiàn)手90的精確多重軸操作。手90安裝在第二臂部分80的末端。手90包括鉸齒抓取裝置和聯(lián)接銷移除裝置，例如水力驅(qū)動(dòng)器。其還包括聯(lián)接銷抓取裝置，用于從鉸齒和聯(lián)接器組件上移除聯(lián)接銷時(shí)握緊聯(lián)接銷。
在此沒有提供手和臂元件及其控制系統(tǒng)的精確細(xì)節(jié)；機(jī)器人學(xué)和操作機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地意識到這種多重軸臂和手的多種可能的實(shí)施方式的潛在構(gòu)造細(xì)節(jié)。本發(fā)明的操作機(jī)的臂和手必須足夠有力，以具有在鉸刀盤上移除和安裝鉸齒所需的力量。
除了附圖所示之外的許多多重軸機(jī)器臂的設(shè)計(jì)也可以達(dá)到這一效果，例如那些對于機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的設(shè)計(jì)。但是，優(yōu)選的是提供六個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，并且通過使處理機(jī)沿著臺面滑動(dòng)來提供第七個(gè)運(yùn)動(dòng)軸。
在圖3中，鉸齒10被示出為被手90抓住。多重軸機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64如箭頭92所示地向廢物箱60擺動(dòng)。當(dāng)手90擺動(dòng)到廢物箱60上方后，鉸齒10被投進(jìn)廢物箱60的第一個(gè)隔間94內(nèi)。臂繼續(xù)擺動(dòng)，然后聯(lián)接銷(未顯示)被投進(jìn)廢物箱60的第二個(gè)隔間96內(nèi)。聯(lián)接銷通?？梢圆唤?jīng)過再加工而重新使用。但是由于鉸齒10已磨損，因此在他們再次被使用前，需要再次加工。這就是用這種方式對鉸齒和聯(lián)接銷進(jìn)行分類的原因。
本發(fā)明的操作機(jī)具有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，以將手90導(dǎo)引到磨損的鉸齒上，鉸齒無需位于相對于處理機(jī)64固定的位置上。因此，圖中顯示的手90上安裝有光學(xué)鉸齒檢測系統(tǒng)(未顯示)，以使得計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠控制和定位機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64、處理機(jī)64的臂和手，從而依次移除一些或者全部不同磨損的鉸齒。也可以使用機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的其他位置檢測方法。
還可以對驅(qū)動(dòng)手定位控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行編程，以識別可以接受的鉸齒和不同的磨損鉸齒，并且只是替換這些磨損的鉸齒。例如可以使用圖形匹配軟件以實(shí)現(xiàn)這一目的。
鉸刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)控制同樣可以連接到機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。從而鉸刀盤可以加速旋轉(zhuǎn)以將前緣44以及鉸齒10移動(dòng)到合適的旋轉(zhuǎn)位置，以使得機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64能夠更容易對前緣44上的鉸齒進(jìn)行處理或者能夠通過一種逐步的方式進(jìn)行處理。
在鉸刀盤38的另一側(cè)設(shè)置有第二個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)98。同第一個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64一樣，第二個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)98是多重軸設(shè)備。其具有固定在臺面102上的底部100，臺面102在其各個(gè)端部具有阻擋器104(見圖6)，從而機(jī)器人鉸齒處理機(jī)98可以平行于鉸刀盤38的軸線在臺面102上移動(dòng)。另外，機(jī)器人鉸齒處理機(jī)98具有可旋轉(zhuǎn)或者可擺動(dòng)的臂部分，以及各種軸和用于驅(qū)動(dòng)所述擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)部分的電機(jī)。這些臂部分和軸與第一機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64基本上相同或者類似。然而，雖然在設(shè)計(jì)上基本相同，但是第二個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)98的手是用于將新的齒48放置在聯(lián)接器12上，所述聯(lián)接器12原本具有通過第一機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64從其上移除的磨損的齒10。
第二個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)98的計(jì)算機(jī)控制與第一個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64的計(jì)算機(jī)控制相連接，以指導(dǎo)它哪個(gè)位置應(yīng)安裝新鉸齒。
同樣，可以在第二個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)98的手上設(shè)置光學(xué)位置控制系統(tǒng)。它將指導(dǎo)手來安裝新鉸齒或者從鉸齒供應(yīng)部分拾起新鉸齒。光學(xué)控制系統(tǒng)還可以用于識別沒有鉸齒的聯(lián)接器。該系統(tǒng)可以與將兩個(gè)電腦控制連在一起的連接共同工作或者獨(dú)立于其工作。特別地，它將允許更換在海底從聯(lián)接器上掉落的鉸齒。
第二個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)98和第一個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)64的一個(gè)顯著的不同之處在于設(shè)置有一批新鉸齒48以取代廢物箱60。該一批新鉸齒48被安放在與鉸刀盤38的軸平行延伸的鉸齒工作臺106上。提供了三條這樣的處于不同高度的工作臺106。這種交錯(cuò)效果使得第二個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)的手能夠從不同的工作臺106更輕松地抓住鉸齒48，因?yàn)槠渌ぷ髋_106上的鉸齒48不會干擾處理機(jī)98的活動(dòng)。
鉸齒被端部朝上地放置，從而使得鉸齒處理機(jī)98的手能夠在不調(diào)整其對鉸齒48的抓握的情況下，將齒底部的開口套在鉸刀盤38的聯(lián)結(jié)器上。
臺面102的末端設(shè)置有聯(lián)接銷儲存盒分配器108。分配器108含有小容器，小容器包含有許多新的(或再循環(huán)的)聯(lián)接銷14。容器和分配器108以類似于機(jī)關(guān)槍或者步槍的彈夾的方式工作。第二個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)98的手除了從鉸齒工作臺106上選取鉸齒48之外，當(dāng)需要時(shí)還將從分配器108之一中選取聯(lián)接銷儲存盒。儲存盒中的聯(lián)接銷14將被用于將新的鉸齒48固定到鉸刀盤38的聯(lián)接器12上。所述手上設(shè)置有聯(lián)接銷抓取裝置和水力驅(qū)動(dòng)器(未顯示)，用來握住并驅(qū)動(dòng)聯(lián)接銷14穿過鉸齒和聯(lián)接器，以將新鉸齒48附著到聯(lián)接器12上。
在鉸刀平臺上使用本發(fā)明以使得工作人員無需在鉸刀平臺上的危險(xiǎn)環(huán)境中工作。這提高了在挖掘船上工作的安全性。另外，機(jī)器人系統(tǒng)能夠比工作人員操作的更快。此外，操作機(jī)被設(shè)計(jì)為能夠處理20千克以上的鉸齒，因此允許設(shè)計(jì)更大的鉸刀盤并將其安裝到挖掘船上。此外，本發(fā)明使得鉸齒更換過程自動(dòng)化，而不需要對鉸刀盤和鉸刀架進(jìn)行任何設(shè)計(jì)上的改變。另外，本發(fā)明可以更新到現(xiàn)有的鉸刀平臺上。
以上僅通過示例的方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明。在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明進(jìn)行細(xì)節(jié)上的修改。
權(quán)利要求
1.一種挖掘機(jī)鉸齒操作機(jī)，包括至少一個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(64，98)，所述操作機(jī)包括用于進(jìn)行以下操作的裝置1、從挖掘機(jī)鉸刀盤(36)上移除鉸齒(10)；以及2、用新的鉸齒(48)替換移除的鉸齒(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的操作機(jī)，包括用來抓取磨損鉸齒(10)和從所述鉸刀盤(36)移除所述鉸齒的手(90)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的操作機(jī)，包括用來抓取新鉸齒(48)和把所述新鉸齒(48)安裝到所述鉸刀盤(36)上的手(90)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的操作機(jī)，其中所述鉸齒(10，48)用于安裝到聯(lián)接器(12)上，以及可通過將聯(lián)接銷(14)穿過相應(yīng)的鉸齒(10，48)和聯(lián)接器(12)，從而利用所述聯(lián)接銷(14)將所述鉸齒(10，48)鎖定到所述聯(lián)接器(12)上。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的操作機(jī)，其中所述鉸齒(10，48)用于安裝到聯(lián)接器(12)上，以及可通過將聯(lián)接銷(14)裝配到相應(yīng)的聯(lián)接器(12)和鉸齒(10，48)的一側(cè)，從而利用所述聯(lián)接銷(14)將所述鉸齒(10，48)鎖定到所述聯(lián)接器(12)上。
6.如權(quán)利要求4或5所述的操作機(jī)，其中所述聯(lián)接銷(14)是從聯(lián)接銷儲存盒中提供的。
7.如權(quán)利要求6所述的操作機(jī)，其中通過所述操作機(jī)的新鉸齒操作手來握住所述聯(lián)接銷儲存盒。
8.如權(quán)利要求1或2或3所述的操作機(jī)，其中所述齒(10，48)通過點(diǎn)焊安裝到所述聯(lián)接器(12)上。
9.如權(quán)利要求1或2或3或7所述的操作機(jī)，其中所述齒(10，48)通過粘合劑裝配到所述聯(lián)接器(12)上。
10.如權(quán)利要求4到9中任意一項(xiàng)所述的操作機(jī)，其中所述聯(lián)接器(12)是具有四分之一周螺紋的聯(lián)接器。
11.如權(quán)利要求10所述的操作機(jī)，其中所述聯(lián)接器(12)包括四分之一周螺紋。
12.如權(quán)利要求4到11中任意一項(xiàng)所述的操作機(jī)，其中所述聯(lián)接器(12)位于所述鉸刀盤(36)的臂的前緣。
13.如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操作機(jī)，包括兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(64，98)。
14.如權(quán)利要求13所述的操作機(jī)，其中第一個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(64)移除磨損的鉸齒(10)，第二個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(98)安裝新鉸齒(48)。
15.如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操作機(jī)，包括用于操縱所述操作機(jī)從鉸刀盤(36)上移除和更換鉸齒(10，48)的光學(xué)位置控制系統(tǒng)。
16.如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操作機(jī)，包括安裝到機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(98)上的手，用于從新鉸齒(48)供應(yīng)部分(106)抓取新鉸齒(48)，以及將所述新鉸齒(48)固定到所述鉸刀盤(36)上。
17.如權(quán)利要求16所述的操作機(jī)，其中所述手設(shè)置在第二個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(98)上。
18.如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操作機(jī)，所述或者每個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(64，98)包括多軸機(jī)器臂，所述臂具有用于接合或者抓取鉸齒(10，48)的手。
19.如權(quán)利要求18所述的操作機(jī)，其中所述或者每個(gè)手位于所述或者每個(gè)臂的末端。
20.如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操作機(jī)，其是在挖掘船(24)的鉸刀平臺(32)上更新的。
21.如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操作機(jī)，其安裝在減震器上，從而使所述操作機(jī)與其外部的振動(dòng)隔離。
22.如權(quán)利要求21所述的操作機(jī)，其中所述減震器設(shè)置有壓板，來選擇性地阻止所述減震器的運(yùn)行。
23.一種挖掘船(24)，其包括如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操作機(jī)，其中所述操作機(jī)包括兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(64，98)，所述兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(64，98)安裝在所述挖掘船(24)的鉸刀平臺(32)的相反兩側(cè)上，從而所述鉸刀盤(36)將被提升到用于進(jìn)行鉸齒操作的兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(64，98)之間的位置。
全文摘要
一種挖掘機(jī)鉸齒操作機(jī)，包括兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(64，98)，用來從挖掘機(jī)鉸刀盤(36)上移除磨損的鉸齒(10)，以及用新鉸齒(48)來更換移除的鉸齒(10)。操作機(jī)安裝在挖掘船(24)上，兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(64，98)安裝在挖掘船(24)的鉸刀平臺(32)的相反兩側(cè)，從而鉸刀盤(36)可以被提升到用于進(jìn)行鉸齒操作的兩個(gè)機(jī)器人鉸齒處理機(jī)(64，98)之間的位置。
文檔編號E21C35/18GK1860271SQ200480028383
公開日2006年11月8日 申請日期2004年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月9日
發(fā)明者沃爾特·迪滕斯, 羅比·德·巴克爾 申請人:楊德諾有限公司