旋挖鑽機的自動復位系統的製作方法
2023-05-29 10:25:16
專利名稱：旋挖鑽機的自動復位系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及建築工程機械中的旋挖鑽機，特別是涉及將挖掘鬥從排土位置返回到挖掘位置時，通過平行連杆機構將挖掘鬥的位置返回到原挖掘位置的旋挖鑽機的自動復位系統。
背景技術：
旋挖鑽機是在地基上挖掘用於構築基礎的豎孔的機械，在旋挖鑽機中，除了在臂上懸掛挖掘鑽的類型以外，還具有配備導杆使作業裝置升降來進行地基挖掘的類型。配備導杆的旋挖鑽機具備圖1所示的平行連杆機構6，其在保持安裝了作業裝置的導杆5的姿態的狀態下，在水平方向上調整導杆5的位置。在後面詳細描述旋挖鑽機的細節。在圖1所示的旋挖鑽機中，在地基挖掘作業中，需要在挖掘鬥25內裝滿挖掘土時臨時中斷挖掘作業、排出挖掘鬥25內的挖掘土的排土工序。其中，在將挖掘鬥25從地面向上提起後使旋挖鑽機本體旋轉，向旋挖鑽機旁邊的地面或準備好的卡車進行排土。此時，使平行連杆機構6變形來將挖掘鬥25移動到遠離旋挖鑽機本體的位置。該平行連杆機構6 的變形所引起的移動，保持導杆5的姿態，成為伴隨上下方向的移動的向水平方向的移動。 因此，為使挖掘鬥25再次返回挖掘中心，需要進行通過旋挖鑽機的旋轉、以及通過平行連杆機構6使導杆5在水平方向上移動來使挖掘鬥25與挖掘中心對齊的所謂的對芯。在挖掘鬥25的排土後進行返回挖掘中心的對芯的情況下，駕駛旋挖鑽機並進行操作的操作員難以通過目視獨立將挖掘鬥25的位置返回挖掘中心。即，使平行連杆機構6 動作，使挖掘鬥25在水平方向上移動來進行的定位，由於挖掘鬥25以及挖掘中心在一條直線上重合，因此從操作員看來難以掌握前後的距離感，難以確認。因此，在對芯作業時，需要站立在旋挖鑽機旁邊來確認挖掘鬥25和挖掘中心的位置關係的合作者，操作員按照該合作者的指示來操作旋挖鑽機，進行將挖掘鬥25返回挖掘中心的對芯。因此，在頻繁地進行挖掘作業中的排土的情況下，操作員必須每次都接受合作者的指示，成為非常煩雜的作業。為解決上述問題，在專利文獻1中公開了一種可以使平行連杆機構恢復到特定的原來的動作狀態的旋挖鑽機的自動復位系統。但是，對旋挖鑽機本身來說，出於穩定性或者強度等方面的考慮，在進行排土時存在作業範圍的界限。現有的旋挖鑽機，當自動復位系統發生故障而無法正常工作的情況下，有可能超出作業範圍從而造成事故。專利文獻1JP特開2005-97888號公報
發明內容
為了解決上述問題而提出本發明，其目的在於，在可以使平行機構恢復特定的原來的動作狀態的旋挖鑽機的自動復位系統中，提供可以維持作業範圍界限內的動作、以及在該自動復位系統不正常工作的情況下也可以確保不超出作業範圍的功能。為了實現上述目的，本發明的第一方式的旋挖鑽機的自動復位系統具有狀態檢測器，用於檢測旋挖鑽機的平行連杆機構的當前狀態參數；控制裝置，用於在接收到復位指令後，將存儲的復位狀態參數與來自所述狀態檢測器的所述當前狀態參數進行比較，在比較結果為一致的條件下，停止所述平行連杆機構的運動。所述自動復位系統還包括作業範圍檢測器以及與其相連的安全裝置，所述作業範圍檢測器，用於檢測所述旋挖鑽機的作業範圍，並將檢測結果發送給所述安全裝置，所述安全裝置，用於將所述檢測結果與預先存儲的作業範圍閾值進行比較，當所述檢測結果達到所述作業範圍閾值時，停止所述平行連杆機構的運動。另外，本發明的第二方式的自動復位系統，其中，所述控制裝置和所述安全裝置分別與控制閥相連，所述控制閥設置在用於推動所述平行連杆機構的升降缸的油路上，所述控制裝置和所述安全裝置分別通過所述控制閥關斷所述油路來停止所述升降缸，從而停止所述平行連杆機構的運動。另外，本發明的第三方式的自動復位系統，其中，所述作業範圍檢測器是臨界角度傳感器，其安裝在構成所述平行連杆機構的升降起重臂上，檢測出該升降起重臂的角度作為檢測結果，發送給所述安全裝置。另外，本發明的第四方式的自動復位系統，其中，所述作業範圍檢測器是行程傳感器，其安裝在使所述平行連杆機構動作的所述升降缸上，檢測出該升降缸的行程作為檢測結果，發送給所述安全裝置。根據本發明，具有如下效果本發明的自動復位系統，通過安全裝置可以防止旋挖鑽機超出安全作業區域，因此可以確保安全。而且，由於安全裝置與控制裝置獨立工作，因此即使控制裝置發生故障或進行了錯誤的設定，也可以在發生事故前安全地停止。此外，由於自動復位系統中的控制裝置與安全裝置相互獨立，因此控制邏輯變得簡單，成本低廉並且可以提高可靠性。而且，安全裝置本身也可以利用其它工業機械的傾角限制裝置等。
圖1是具有導杆的旋挖鑽機的整體圖。圖2是旋挖鑽機的自動復位系統的框圖。圖3是旋挖鑽機的挖掘作業圖(挖掘位置)。圖4是旋挖鑽機的挖掘作業圖(排土位置)。
具體實施例方式以下，參照
本發明的旋挖鑽機的自動復位系統的一個實施方式。首先，圖1是具有導杆的旋挖鑽機的整體圖。旋挖鑽機1在可以通過履帶牽引裝置行走的下部行走體2上具有可旋轉的上部旋轉體3，該上部旋轉體3具備駕駛室和油壓單
兀等ο在上部旋轉體3上具備平行連杆機構6，該平行連杆機構6由以下各部構成分別有一端被上部旋轉體3軸支撐，互相平行地配置的升降起重臂11和升降連杆12 ；分別對升降起重臂11和升降連杆12的另一端進行軸支撐的三角框架13 ；以及升降缸14。在升降起重臂11和上部旋轉體3之間軸支撐升降缸14，通過其伸縮動作使平行連杆形狀改變。在三角框架13上，通過向前方突出的託架軸支撐導杆5，另外，一端被導杆5軸支撐的背撐缸 7的另一端也在所述三角框架13上被軸支撐。因此，通過背撐缸7從後方對導杆5進行支撐，導杆5通過背撐缸7的伸長動作，如圖所示成為立起狀態，另外，通過背撐缸7的收縮動作，成為向附圖右側、即後方倒伏的狀態。在立起的導杆5上以可升降的方式安裝了作為作業裝置的驅動裝置21。S卩，導杆 5在其左右兩側沿軸線方向具有引導管15，驅動裝置21以嵌入可以相對於該引導管15滑動的引導導軌22的方式被安裝。驅動裝置21從中空軸輸出旋轉轉矩，以貫穿該中空軸來接受旋轉轉矩的方式安裝了鑽杆23。並且，在該鑽杆23的上端設有引導導軌24，其在引導管15上滑動，由此，鑽杆23在與導杆5平行的狀態下升降。在導杆5的上端設置了天滑輪16，通過經由該天滑輪16送出的卷揚繩17來吊設鑽杆23。從設置在上部旋轉體3上的卷揚機送出該卷揚繩17，通過卷揚機的開卷或反卷， 向下降方向送出鑽杆23或者將鑽杆23拉起。並且，在該鑽杆23的下端安裝了挖掘鬥25， 其在旋轉挖掘地基的同時裝入挖掘土。在該旋挖鑽機1上安裝了自動復位系統，其在挖掘作業過程中使挖掘鬥25移動後，使鑽杆23的軸心再次返回挖掘孔的中心位置。接下來，結合附圖，說明本實施方式的旋挖鑽機1的自動復位系統的作用。首先， 旋挖鑽機1如下所述進行鑽土挖掘作業。圖3和圖4是表示該鑽土挖掘作業的示意圖。在鑽土挖掘作業中，首先，將套管26配置在挖掘位置，用於在其中插入挖掘鬥25。 然後，旋挖鑽機1通過下部行走體2的行走而進入作業位置。然後，在旋挖鑽機1中進行導杆5的定位，以使挖掘鬥25進入套管26內。S卩，通過升降缸14的伸縮動作來調整平行連杆機構6的傾角，決定導杆5的水平方向的位置。另外，通過背撐缸7的伸縮動作，將導杆 5調整到垂直立起的狀態。當如此進行導杆5的定位後，鑽杆23沿著該導杆5垂直下降，下端的挖掘鬥25進入套管26內，一邊使挖掘鬥25旋轉一邊進行地基的挖掘。當挖掘出的土裝滿挖掘鬥25時將鑽杆23拉起。鑽杆23上升直到將挖掘鬥25從套管26中拉出，然後，上部旋轉體3旋轉， 使挖掘鬥25移動到排土位置。假定此時的排土位置如圖4所示，為旋挖鑽機1的後方。因此，上部旋轉體3旋轉180度，挖掘鬥25運動到後方，在此，挖掘鬥25打開，排出其中的土。 此後，反方向旋轉，為使挖掘鬥25可以再次插入套管26內，需要進行用於恢復到挖掘中心的定位。在進行挖掘鬥25的排土時，通過在上部旋轉體3旋轉的同時改變平行連杆機構6 的傾角來使其水平移動，使挖掘鬥25遠離上部旋轉體3在大範圍內進行排土。因此，向挖掘中心的復位，不僅需要旋挖鑽機上部旋轉體3的旋轉，還需要平行連杆機構6的水平方向的定位。旋轉方向可以通過操作員的視線來比較容易地確定。但導杆5在上部旋轉體3的前後方向上的定位較為困難，在本實施方式中通過圖2所示的自動復位系統來自動進行。圖2是表示旋挖鑽機的自動復位系統的框圖。本實施方式的自動復位系統對導杆 5的水平方向的位置進行控制，尤其檢測構成平行連杆機構6的升降起重臂11的角度來進行升降缸14的伸縮控制。在該自動復位系統中，在設置在旋挖鑽機1上的控制裝置31上，連接了安裝在升降起重臂11上的角度傳感器32，獲得平行連杆機構6的角度信息。
在駕駛室內具有操作員用來直接操作平行連杆機構6的升降杆33。而且，設置有樁芯復位開關34和自動停止開關35，它們分別與控制裝置31連接。樁芯復位開關34向控制裝置31發送用於存儲升降起重臂11的角度傳感器32的值的信號，自動停止開關35發送執行自動復位的信號。並且，在控制裝置31中存儲了用於執行自動復位的程序。在該旋挖鑽機中，操作員在駕駛室中操縱升降杆33來進行油壓控制，通過油壓迴路向升降缸14供給來自泵的驅動油、或者切斷該驅動油的供給，由此調整升降缸14的伸縮，從而調整平行連杆機構6的動作狀態、即傾角。該油壓控制，通過設置在上部旋轉體3 上的控制閥來進行，該控制閥被設置在泵和升降缸14之間的驅動油油路上。接下來，說明基於該自動復位系統的導杆復位過程。首先，當操作員在將挖掘鬥25從套管26中拉出前，為了確定與平行連杆機構6相關的復位狀態而按下樁芯復位開關34。此時，從樁芯復位開關34向控制裝置31發送動作狀態存儲信號。當接收到該動作狀態存儲信號時，控制裝置31存儲平行連杆機構6此時的動作狀態，該動作狀態基於此時從角度傳感器32發送的信號。此後，使鑽杆23上升來將挖掘鬥25從套管26中拉出，然後，在使上部旋轉體3旋轉的同時改變平行連杆機構6的傾角，使挖掘鬥25移動到排土位置並進行排土。在排土後， 使上部旋轉體3反向旋轉到原位置。接著，進行使導杆5恢復到挖掘中心的定位。此時，操作員按下自動停止開關35 來向控制裝置31發送自動停止信號，並在駕駛室中操縱升降杆33。在接收到該自動停止信號後，控制裝置31把基於定期從角度傳感器32發送的狀態信號的動作狀態、和控制裝置31所存儲的動作狀態進行比較，在二者一致時自動使平行連杆機構6的升降缸14的伸縮動作停止。由此，平行連杆機構6返回通過控制裝置31存儲的復位狀態，實現了導杆5的水平方向的定位。另外，如圖2所示，該旋挖鑽機的自動復位系統中還具有邊界角度傳感器36和安全裝置37。所述邊界角度傳感器36安裝在升降起重臂11上，定期向所述安全裝置37發送檢測信號。所述安全裝置37中預先存儲有作業範圍閾值，並比較該作業範圍閾值和根據邊界角度傳感器36的檢測信號而確定的範圍，當根據邊界角度傳感器36的檢測信號而確定的範圍達到預先存儲的作業範圍閾值時，所述安全裝置37進行油壓控制，在油壓迴路中控制所述平行連杆機構6的升降缸14的驅動油的供給/切斷，停止升降缸14的伸縮動作，從而停止作業半徑的增大。因此，根據本實施方式的旋挖鑽機的自動復位系統，在中斷挖掘來進行排土時，關於平行連杆機構6，根據從角度傳感器32發送的檢測信號，將挖掘時的動作狀態存儲在控制裝置31中，在排土後再次返回挖掘時的狀態時，可以在該存儲的動作狀態，使平行連杆機構6的動作自動停止，可以使操作員不接受合作者的指示地進行操作。此時，操作員，通過在以往進行的升降杆33的操作以外，附加樁芯復位開關34和自動停止開關35的簡單操作，便可以進行對芯。另外，根據本實施方式的旋挖鑽機的自動復位系統，即使控制裝置發生故障或進行了錯誤的設定，由於安全裝置進行油壓控制，也可以防止旋挖鑽機的作業半徑超過作業範圍，從而防止事故的發生。以上，說明了本發明的旋挖鑽機的自動復位系統的一個實施方式，但本發明不限於此，在不脫離其主旨的範圍內，可以進行各種變更。例如，在所述實施方式中，使用角度傳感器32來確定平行連杆機構6在挖掘時的動作狀態，但除此以外，也可以使用檢測升降缸14的行程的行程傳感器來確定平行連杆機構6的動作狀態。另外，在所述實施方式中，安全裝置37根據來自邊界角度傳感器36的檢測信號來確定作業範圍，所述邊界角度傳感器36安裝在構成所述平行連杆機構6的升降起重臂11 上，但該安全裝置37也可以根據來自安裝在使所述平行連杆機構6動作的所述升降缸14 上的行程傳感器來確定作業範圍。綜上所述，根據本發明的旋挖鑽機的自動復位系統，通過安全裝置可以防止旋挖鑽機超出安全作業區域，因此可以確保安全。而且，由於安全裝置與控制裝置獨立工作，因此即使控制裝置發生故障或進行了錯誤的設定，也可以在發生事故前安全地停止。此外，由於自動復位系統中的控制裝置與安全裝置相互獨立，因此控制邏輯變得簡單，成本低廉並且可以提高可靠性。而且，安全裝置本身也可以利用其它工業機械的傾角限制裝置等。以上，對本發明的具體實施方式
進行了說明，但本領域技術人員應該理解，在不脫離本發明主旨的範圍內，可以對其進行各種修正以及變更。
權利要求
1.一種旋挖鑽機的自動復位系統，包括狀態檢測器，用於檢測旋挖鑽機的平行連杆機構的當前狀態參數；控制裝置，用於在接收到復位指令後，將存儲的復位狀態參數與來自所述狀態檢測器的所述當前狀態參數進行比較，在比較結果為一致的條件下，停止所述平行連杆機構的運動；其特徵在於，所述自動復位系統還包括作業範圍檢測器以及與其相連的安全裝置；所述作業範圍檢測器，用於檢測所述旋挖鑽機的作業範圍，並將檢測結果發送給所述安全裝置，所述安全裝置，用於將所述檢測結果與預先存儲的作業範圍閾值進行比較，當所述檢測結果達到所述作業範圍閾值時，停止所述平行連杆機構的運動。
2.根據權利要求1所述的自動復位系統，其特徵在於，所述控制裝置和所述安全裝置分別與控制閥相連，所述控制閥設置在用於推動所述平行連杆機構的升降缸的油路上，所述控制裝置和所述安全裝置分別通過所述控制閥關斷所述油路來停止所述升降缸，從而停止所述平行連杆機構的運動。
3.根據權利要求1或2所述的自動復位系統，其特徵在於，所述作業範圍檢測器是臨界角度傳感器，其安裝在構成所述平行連杆機構的升降起重臂上，檢測出該升降起重臂的角度作為檢測結果，發送給所述安全裝置。
4.根據權利要求1或2所述的自動復位系統，其特徵在於，所述作業範圍檢測器是行程傳感器，其安裝在使所述平行連杆機構動作的所述升降缸上，檢測出該升降缸的行程作為檢測結果，發送給所述安全裝置。
全文摘要
本發明提供一種旋挖鑽機的自動復位系統，其包括狀態檢測器，用於檢測旋挖鑽機的平行連杆機構的當前狀態參數；控制裝置，用於在接到復位指令後，將存儲的復位狀態參數與來自所述狀態檢測器的所述當前狀態參數進行比較，在比較結果為一致的條件下，停止所述平行連杆機構的運動；其特徵在於，所述自動復位系統還包括作業範圍檢測器以及與其相連的安全裝置；所述作業範圍檢測器，用於檢測所述旋挖鑽機的作業範圍，並將檢測結果發送給所述安全裝置，所述安全裝置，用於將所述檢測結果與預先存儲的作業範圍閾值進行比較，當所述檢測結果達到所述作業範圍閾值時，停止所述平行連杆機構的運動。
文檔編號E21B44/00GK102465694SQ20101054272
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月5日 優先權日2010年11月5日
發明者盧凱, 張叢穎, 楊宜林, 王傳華 申請人:日立建機(中國)有限公司