專利名稱：旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑工程機械中的旋挖鉆機，特別是涉及將挖掘斗從排土位置返回到挖掘位置時，通過平行連桿機構(gòu)將挖掘斗的位置返回到原挖掘位置的旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
旋挖鉆機是在地基上挖掘用于構(gòu)筑基礎(chǔ)的豎孔的機械，在旋挖鉆機中，除了在臂上懸掛挖掘鉆的類型以外，還具有配備導(dǎo)桿使作業(yè)裝置升降來進行地基挖掘的類型。配備導(dǎo)桿的旋挖鉆機具備圖1所示的平行連桿機構(gòu)6，其在保持安裝了作業(yè)裝置的導(dǎo)桿5的姿態(tài)的狀態(tài)下，在水平方向上調(diào)整導(dǎo)桿5的位置。在后面詳細(xì)描述旋挖鉆機的細(xì)節(jié)。在圖1所示的旋挖鉆機中，在地基挖掘作業(yè)中，需要在挖掘斗25內(nèi)裝滿挖掘土?xí)r臨時中斷挖掘作業(yè)、排出挖掘斗25內(nèi)的挖掘土的排土工序。其中，在將挖掘斗25從地面向上提起后使旋挖鉆機本體旋轉(zhuǎn)，向旋挖鉆機旁邊的地面或準(zhǔn)備好的卡車進行排土。此時，使平行連桿機構(gòu)6變形來將挖掘斗25移動到遠(yuǎn)離旋挖鉆機本體的位置。該平行連桿機構(gòu)6 的變形所引起的移動，保持導(dǎo)桿5的姿態(tài)，成為伴隨上下方向的移動的向水平方向的移動。 因此，為使挖掘斗25再次返回挖掘中心，需要進行通過旋挖鉆機的旋轉(zhuǎn)、以及通過平行連桿機構(gòu)6使導(dǎo)桿5在水平方向上移動來使挖掘斗25與挖掘中心對齊的所謂的對芯。在挖掘斗25的排土后進行返回挖掘中心的對芯的情況下，駕駛旋挖鉆機并進行操作的操作員難以通過目視獨立將挖掘斗25的位置返回挖掘中心。即，使平行連桿機構(gòu)6 動作，使挖掘斗25在水平方向上移動來進行的定位，由于挖掘斗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后的距離感，難以確認(rèn)。因此，在對芯作業(yè)時，需要站立在旋挖鉆機旁邊來確認(rèn)挖掘斗25和挖掘中心的位置關(guān)系的合作者，操作員按照該合作者的指示來操作旋挖鉆機，進行將挖掘斗25返回挖掘中心的對芯。因此，在頻繁地進行挖掘作業(yè)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(yè)。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桿機構(gòu)恢復(fù)到特定的原來的動作狀態(tài)的旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)。但是，對旋挖鉆機本身來說，出于穩(wěn)定性或者強度等方面的考慮，在進行排土?xí)r存在作業(yè)范圍的界限?，F(xiàn)有的旋挖鉆機，當(dāng)自動復(fù)位系統(tǒng)發(fā)生故障而無法正常工作的情況下，有可能超出作業(yè)范圍從而造成事故。專利文獻1JP特開2005-97888號公報

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題而提出本發(fā)明，其目的在于，在可以使平行機構(gòu)恢復(fù)特定的原來的動作狀態(tài)的旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)中，提供可以維持作業(yè)范圍界限內(nèi)的動作、以及在該自動復(fù)位系統(tǒng)不正常工作的情況下也可以確保不超出作業(yè)范圍的功能。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方式的旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)具有狀態(tài)檢測器，用于檢測旋挖鉆機的平行連桿機構(gòu)的當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)；控制裝置，用于在接收到復(fù)位指令后，將存儲的復(fù)位狀態(tài)參數(shù)與來自所述狀態(tài)檢測器的所述當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)進行比較，在比較結(jié)果為一致的條件下，停止所述平行連桿機構(gòu)的運動。所述自動復(fù)位系統(tǒng)還包括作業(yè)范圍檢測器以及與其相連的安全裝置，所述作業(yè)范圍檢測器，用于檢測所述旋挖鉆機的作業(yè)范圍，并將檢測結(jié)果發(fā)送給所述安全裝置，所述安全裝置，用于將所述檢測結(jié)果與預(yù)先存儲的作業(yè)范圍閾值進行比較，當(dāng)所述檢測結(jié)果達(dá)到所述作業(yè)范圍閾值時，停止所述平行連桿機構(gòu)的運動。另外，本發(fā)明的第二方式的自動復(fù)位系統(tǒng)，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(shè)置在用于推動所述平行連桿機構(gòu)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(guān)斷所述油路來停止所述升降缸，從而停止所述平行連桿機構(gòu)的運動。另外，本發(fā)明的第三方式的自動復(fù)位系統(tǒng)，其中，所述作業(yè)范圍檢測器是臨界角度傳感器，其安裝在構(gòu)成所述平行連桿機構(gòu)的升降起重臂上，檢測出該升降起重臂的角度作為檢測結(jié)果，發(fā)送給所述安全裝置。另外，本發(fā)明的第四方式的自動復(fù)位系統(tǒng)，其中，所述作業(yè)范圍檢測器是行程傳感器，其安裝在使所述平行連桿機構(gòu)動作的所述升降缸上，檢測出該升降缸的行程作為檢測結(jié)果，發(fā)送給所述安全裝置。根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果本發(fā)明的自動復(fù)位系統(tǒng)，通過安全裝置可以防止旋挖鉆機超出安全作業(yè)區(qū)域，因此可以確保安全。而且，由于安全裝置與控制裝置獨立工作，因此即使控制裝置發(fā)生故障或進行了錯誤的設(shè)定，也可以在發(fā)生事故前安全地停止。此外，由于自動復(fù)位系統(tǒng)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，成本低廉并且可以提高可靠性。而且，安全裝置本身也可以利用其它工業(yè)機械的傾角限制裝置等。


圖1是具有導(dǎo)桿的旋挖鉆機的整體圖。圖2是旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)的框圖。圖3是旋挖鉆機的挖掘作業(yè)圖(挖掘位置)。圖4是旋挖鉆機的挖掘作業(yè)圖(排土位置)。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)的一個實施方式。首先，圖1是具有導(dǎo)桿的旋挖鉆機的整體圖。旋挖鉆機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(zhuǎn)的上部旋轉(zhuǎn)體3，該上部旋轉(zhuǎn)體3具備駕駛室和油壓單
兀等ο在上部旋轉(zhuǎn)體3上具備平行連桿機構(gòu)6，該平行連桿機構(gòu)6由以下各部構(gòu)成分別有一端被上部旋轉(zhuǎn)體3軸支撐，互相平行地配置的升降起重臂11和升降連桿12 ；分別對升降起重臂11和升降連桿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(zhuǎn)體3之間軸支撐升降缸14，通過其伸縮動作使平行連桿形狀改變。在三角框架13上，通過向前方突出的托架軸支撐導(dǎo)桿5，另外，一端被導(dǎo)桿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從后方對導(dǎo)桿5進行支撐，導(dǎo)桿5通過背撐缸7的伸長動作，如圖所示成為立起狀態(tài)，另外，通過背撐缸7的收縮動作，成為向附圖右側(cè)、即后方倒伏的狀態(tài)。在立起的導(dǎo)桿5上以可升降的方式安裝了作為作業(yè)裝置的驅(qū)動裝置21。S卩，導(dǎo)桿 5在其左右兩側(cè)沿軸線方向具有引導(dǎo)管15，驅(qū)動裝置21以嵌入可以相對于該引導(dǎo)管15滑動的引導(dǎo)導(dǎo)軌22的方式被安裝。驅(qū)動裝置21從中空軸輸出旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，以貫穿該中空軸來接受旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的方式安裝了鉆桿23。并且，在該鉆桿23的上端設(shè)有引導(dǎo)導(dǎo)軌24，其在引導(dǎo)管15上滑動，由此，鉆桿23在與導(dǎo)桿5平行的狀態(tài)下升降。在導(dǎo)桿5的上端設(shè)置了天滑輪16，通過經(jīng)由該天滑輪16送出的卷揚繩17來吊設(shè)鉆桿23。從設(shè)置在上部旋轉(zhuǎn)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， 向下降方向送出鉆桿23或者將鉆桿23拉起。并且，在該鉆桿23的下端安裝了挖掘斗25， 其在旋轉(zhuǎn)挖掘地基的同時裝入挖掘土。在該旋挖鉆機1上安裝了自動復(fù)位系統(tǒng)，其在挖掘作業(yè)過程中使挖掘斗25移動后，使鉆桿23的軸心再次返回挖掘孔的中心位置。接下來，結(jié)合附圖，說明本實施方式的旋挖鉆機1的自動復(fù)位系統(tǒng)的作用。首先， 旋挖鉆機1如下所述進行鉆土挖掘作業(yè)。圖3和圖4是表示該鉆土挖掘作業(yè)的示意圖。在鉆土挖掘作業(yè)中，首先，將套管26配置在挖掘位置，用于在其中插入挖掘斗25。 然后，旋挖鉆機1通過下部行走體2的行走而進入作業(yè)位置。然后，在旋挖鉆機1中進行導(dǎo)桿5的定位，以使挖掘斗25進入套管26內(nèi)。S卩，通過升降缸14的伸縮動作來調(diào)整平行連桿機構(gòu)6的傾角，決定導(dǎo)桿5的水平方向的位置。另外，通過背撐缸7的伸縮動作，將導(dǎo)桿 5調(diào)整到垂直立起的狀態(tài)。當(dāng)如此進行導(dǎo)桿5的定位后，鉆桿23沿著該導(dǎo)桿5垂直下降，下端的挖掘斗25進入套管26內(nèi)，一邊使挖掘斗25旋轉(zhuǎn)一邊進行地基的挖掘。當(dāng)挖掘出的土裝滿挖掘斗25時將鉆桿23拉起。鉆桿23上升直到將挖掘斗25從套管26中拉出，然后，上部旋轉(zhuǎn)體3旋轉(zhuǎn)， 使挖掘斗25移動到排土位置。假定此時的排土位置如圖4所示，為旋挖鉆機1的后方。因此，上部旋轉(zhuǎn)體3旋轉(zhuǎn)180度，挖掘斗25運動到后方，在此，挖掘斗25打開，排出其中的土。 此后，反方向旋轉(zhuǎn)，為使挖掘斗25可以再次插入套管26內(nèi)，需要進行用于恢復(fù)到挖掘中心的定位。在進行挖掘斗25的排土?xí)r，通過在上部旋轉(zhuǎn)體3旋轉(zhuǎn)的同時改變平行連桿機構(gòu)6 的傾角來使其水平移動，使挖掘斗25遠(yuǎn)離上部旋轉(zhuǎn)體3在大范圍內(nèi)進行排土。因此，向挖掘中心的復(fù)位，不僅需要旋挖鉆機上部旋轉(zhuǎn)體3的旋轉(zhuǎn)，還需要平行連桿機構(gòu)6的水平方向的定位。旋轉(zhuǎn)方向可以通過操作員的視線來比較容易地確定。但導(dǎo)桿5在上部旋轉(zhuǎn)體3的前后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(fù)位系統(tǒng)來自動進行。圖2是表示旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)的框圖。本實施方式的自動復(fù)位系統(tǒng)對導(dǎo)桿 5的水平方向的位置進行控制，尤其檢測構(gòu)成平行連桿機構(gòu)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(fù)位系統(tǒng)中，在設(shè)置在旋挖鉆機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，獲得平行連桿機構(gòu)6的角度信息。
在駕駛室內(nèi)具有操作員用來直接操作平行連桿機構(gòu)6的升降桿33。而且，設(shè)置有樁芯復(fù)位開關(guān)34和自動停止開關(guān)35，它們分別與控制裝置31連接。樁芯復(fù)位開關(guān)34向控制裝置31發(fā)送用于存儲升降起重臂11的角度傳感器32的值的信號，自動停止開關(guān)35發(fā)送執(zhí)行自動復(fù)位的信號。并且，在控制裝置31中存儲了用于執(zhí)行自動復(fù)位的程序。在該旋挖鉆機中，操作員在駕駛室中操縱升降桿33來進行油壓控制，通過油壓回路向升降缸14供給來自泵的驅(qū)動油、或者切斷該驅(qū)動油的供給，由此調(diào)整升降缸14的伸縮，從而調(diào)整平行連桿機構(gòu)6的動作狀態(tài)、即傾角。該油壓控制，通過設(shè)置在上部旋轉(zhuǎn)體3 上的控制閥來進行，該控制閥被設(shè)置在泵和升降缸14之間的驅(qū)動油油路上。接下來，說明基于該自動復(fù)位系統(tǒng)的導(dǎo)桿復(fù)位過程。首先，當(dāng)操作員在將挖掘斗25從套管26中拉出前，為了確定與平行連桿機構(gòu)6相關(guān)的復(fù)位狀態(tài)而按下樁芯復(fù)位開關(guān)34。此時，從樁芯復(fù)位開關(guān)34向控制裝置31發(fā)送動作狀態(tài)存儲信號。當(dāng)接收到該動作狀態(tài)存儲信號時，控制裝置31存儲平行連桿機構(gòu)6此時的動作狀態(tài)，該動作狀態(tài)基于此時從角度傳感器32發(fā)送的信號。此后，使鉆桿23上升來將挖掘斗25從套管26中拉出，然后，在使上部旋轉(zhuǎn)體3旋轉(zhuǎn)的同時改變平行連桿機構(gòu)6的傾角，使挖掘斗25移動到排土位置并進行排土。在排土后， 使上部旋轉(zhuǎn)體3反向旋轉(zhuǎn)到原位置。接著，進行使導(dǎo)桿5恢復(fù)到挖掘中心的定位。此時，操作員按下自動停止開關(guān)35 來向控制裝置31發(fā)送自動停止信號，并在駕駛室中操縱升降桿33。在接收到該自動停止信號后，控制裝置31把基于定期從角度傳感器32發(fā)送的狀態(tài)信號的動作狀態(tài)、和控制裝置31所存儲的動作狀態(tài)進行比較，在二者一致時自動使平行連桿機構(gòu)6的升降缸14的伸縮動作停止。由此，平行連桿機構(gòu)6返回通過控制裝置31存儲的復(fù)位狀態(tài)，實現(xiàn)了導(dǎo)桿5的水平方向的定位。另外，如圖2所示，該旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)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(fā)送檢測信號。所述安全裝置37中預(yù)先存儲有作業(yè)范圍閾值，并比較該作業(yè)范圍閾值和根據(jù)邊界角度傳感器36的檢測信號而確定的范圍，當(dāng)根據(jù)邊界角度傳感器36的檢測信號而確定的范圍達(dá)到預(yù)先存儲的作業(yè)范圍閾值時，所述安全裝置37進行油壓控制，在油壓回路中控制所述平行連桿機構(gòu)6的升降缸14的驅(qū)動油的供給/切斷，停止升降缸14的伸縮動作，從而停止作業(yè)半徑的增大。因此，根據(jù)本實施方式的旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)，在中斷挖掘來進行排土?xí)r，關(guān)于平行連桿機構(gòu)6，根據(jù)從角度傳感器32發(fā)送的檢測信號，將挖掘時的動作狀態(tài)存儲在控制裝置31中，在排土后再次返回挖掘時的狀態(tài)時，可以在該存儲的動作狀態(tài)，使平行連桿機構(gòu)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桿33的操作以外，附加樁芯復(fù)位開關(guān)34和自動停止開關(guān)35的簡單操作，便可以進行對芯。另外，根據(jù)本實施方式的旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)，即使控制裝置發(fā)生故障或進行了錯誤的設(shè)定，由于安全裝置進行油壓控制，也可以防止旋挖鉆機的作業(yè)半徑超過作業(yè)范圍，從而防止事故的發(fā)生。以上，說明了本發(fā)明的旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)的一個實施方式，但本發(fā)明不限于此，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)，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來確定平行連桿機構(gòu)6在挖掘時的動作狀態(tài)，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桿機構(gòu)6的動作狀態(tài)。另外，在所述實施方式中，安全裝置37根據(jù)來自邊界角度傳感器36的檢測信號來確定作業(yè)范圍，所述邊界角度傳感器36安裝在構(gòu)成所述平行連桿機構(gòu)6的升降起重臂11 上，但該安全裝置37也可以根據(jù)來自安裝在使所述平行連桿機構(gòu)6動作的所述升降缸14 上的行程傳感器來確定作業(yè)范圍。綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)，通過安全裝置可以防止旋挖鉆機超出安全作業(yè)區(qū)域，因此可以確保安全。而且，由于安全裝置與控制裝置獨立工作，因此即使控制裝置發(fā)生故障或進行了錯誤的設(shè)定，也可以在發(fā)生事故前安全地停止。此外，由于自動復(fù)位系統(tǒng)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，成本低廉并且可以提高可靠性。而且，安全裝置本身也可以利用其它工業(yè)機械的傾角限制裝置等。以上，對本發(fā)明的具體實施方式
進行了說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，可以對其進行各種修正以及變更。
權(quán)利要求
1.一種旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)，包括狀態(tài)檢測器，用于檢測旋挖鉆機的平行連桿機構(gòu)的當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)；控制裝置，用于在接收到復(fù)位指令后，將存儲的復(fù)位狀態(tài)參數(shù)與來自所述狀態(tài)檢測器的所述當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)進行比較，在比較結(jié)果為一致的條件下，停止所述平行連桿機構(gòu)的運動；其特征在于，所述自動復(fù)位系統(tǒng)還包括作業(yè)范圍檢測器以及與其相連的安全裝置；所述作業(yè)范圍檢測器，用于檢測所述旋挖鉆機的作業(yè)范圍，并將檢測結(jié)果發(fā)送給所述安全裝置，所述安全裝置，用于將所述檢測結(jié)果與預(yù)先存儲的作業(yè)范圍閾值進行比較，當(dāng)所述檢測結(jié)果達(dá)到所述作業(yè)范圍閾值時，停止所述平行連桿機構(gòu)的運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動復(fù)位系統(tǒng)，其特征在于，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(shè)置在用于推動所述平行連桿機構(gòu)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(guān)斷所述油路來停止所述升降缸，從而停止所述平行連桿機構(gòu)的運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動復(fù)位系統(tǒng)，其特征在于，所述作業(yè)范圍檢測器是臨界角度傳感器，其安裝在構(gòu)成所述平行連桿機構(gòu)的升降起重臂上，檢測出該升降起重臂的角度作為檢測結(jié)果，發(fā)送給所述安全裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動復(fù)位系統(tǒng)，其特征在于，所述作業(yè)范圍檢測器是行程傳感器，其安裝在使所述平行連桿機構(gòu)動作的所述升降缸上，檢測出該升降缸的行程作為檢測結(jié)果，發(fā)送給所述安全裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種旋挖鉆機的自動復(fù)位系統(tǒng)，其包括狀態(tài)檢測器，用于檢測旋挖鉆機的平行連桿機構(gòu)的當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)；控制裝置，用于在接到復(fù)位指令后，將存儲的復(fù)位狀態(tài)參數(shù)與來自所述狀態(tài)檢測器的所述當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)進行比較，在比較結(jié)果為一致的條件下，停止所述平行連桿機構(gòu)的運動；其特征在于，所述自動復(fù)位系統(tǒng)還包括作業(yè)范圍檢測器以及與其相連的安全裝置；所述作業(yè)范圍檢測器，用于檢測所述旋挖鉆機的作業(yè)范圍，并將檢測結(jié)果發(fā)送給所述安全裝置，所述安全裝置，用于將所述檢測結(jié)果與預(yù)先存儲的作業(yè)范圍閾值進行比較，當(dāng)所述檢測結(jié)果達(dá)到所述作業(yè)范圍閾值時，停止所述平行連桿機構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)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