CN102016181A - 作为用于施工车辆悬臂的附件设备的将基础设备和/或钻管和/或地钻插入地面的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将作为构建在施工车辆(5)的悬臂(4)上的附件设备的基础设备和/或钻管和/或地钻(2)插入地面的装置(1)，该装置由吊架(6)以及与吊架(6)刚性连接的被设计为螺旋钻孔机和/或冲击式钻孔机和/或打夯机的驱动头(8)构成，通过吊架(6)能够将该装置铰接在悬臂(4)的铰接点(7)上，基础设备和/或钻管和/或地钻(2)能够连接在驱动头(8)上用以插入地面中。铰接点(7)能够相对驱动头(8)在至少一个垂直于基础设备/地钻(2)的纵轴线(10)的第一方向(9)上、必要时也在垂直于第一方向(9)的第二方向(11)上移动。吊架(6)可以是万向接头(13)，其中第一支轴(14)被加长，使得第一和第二铰接件(16、17)在第一支轴(14)上在第一方向(9)上彼此相对移动从而移动铰接点(7)。第二支轴(15)可以被加长，使得第二和第三铰接件(17、18)能够在第二支轴(15)上在第二方向(11)上彼此相对移动。

Description

作为用于施工车辆悬臂的附件设备的将基础设备和/或钻管和/或地钻插入地面的装置

技术领域

本申请涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于操作基础设备和/或钻管和/或地钻以及将其插入地面的装置。

背景技术

敲打/打桩设备或基础装置和钻管的旋入设备或钻孔设备是公知的。它们作为独立的设备也可以利用所有所需的导向装置(能够保持和定向)以及驱动装置自行工作。这种方式虽然实用也非常舒适，但相对来说却成本过高，尤其是它们分别只能用于某一种插入方式(用于打桩或钻孔或旋入)。只有在需解决大量相同的插入过程的情况下才能取得效益。

针对仅有偶尔需求的使用者而言，这种装置仅被考虑作为附加在公知的多功能的施工车辆例如挖土机的悬臂上的附件设备。只有这样该装置对于这种使用者才是经济的。在美国专利US 6.942.430B1中描述了这样的附件设备，其为钻管的旋入装置。

当然在公知的装置中，在整个旋入过程中保持期望的旋入方向即保持垂直或另一种所希望的角度实际上是困难的。

其中，其上悬挂有旋入设备的悬臂随着旋入过程的推进而下降。螺旋工具在悬臂上的铰接点形成围绕挖土机上的悬臂的摆动轴线的环线。这表示，螺旋工具和需旋入的钻管或钻柱或地钻在上端部(如果没有进行修正)跟随铰接点并在挖土机臂的纵向上从预设的方向被压出。

如果需旋入的钻管的纵轴线不被挖土机臂的运动平面遮盖，在侧面定位过程中会产生类似的定位误差，大体上由于挖土机和悬臂(在垂直的螺旋方向)相互倾斜或者虽然挖土机水平放置，但旋入方向并不是垂直方向。将这些因素和之前所描述的误差来源相叠加，可能导致需旋入的钻管在各个方向的错误偏差。

此外也有其他的误差来源，比如说沿地面中的阻力，其将需旋入的钻管从设置的方向挤出，且随后会出现施工车辆的驾驶员的操作失误，尤其是在尝试修正前述定位误差时施工车辆的驾驶员的操作失误。

所提到的误差定位根据现有技术主要经对施工车辆或悬臂的操控来补偿，其中即施工车辆的驾驶者按照实际情况前进、后退或转动或者缩短、伸长或摆动悬臂。

因为修正的方法和范围取决于操作员的目测范围以及转向运动的精确度或技术精度(操控精确度)，这种操作方法本身自然会带来极大的误差来源。显而易见，特别在凹凸不平的地面上驾驶以及针对该工况设计的机器而言，上述精度常常远不能满足要求。

美国专利US 3,746,104提供了这些问题的部分解决方案。其中钻孔装置的悬臂在长度上液压可调。因此通过施工车辆的前后移动来取消对方向的修正，否则必需对方向进行修正例如为了防止在降低悬臂时铰接点偏离钻孔装置的纵轴线。通过对悬臂的液压长度调节可实现所需的修正，替代仅通过难以精确控制的驾驶运动。

显然这些仅可解决悬臂的纵向的定位误差问题，但也不能完全解决。因为当悬臂的方向与钻头插入方向不成直角时，悬臂长度的每次改变同样会引起高度的改变。根据运动方向的不同，这会导致钻头的不希望的拔出或压入。其他定位误差总归还是必须通过挖土机相应的驾驶运动来解决，在任何情况下都通过挖土机车身的摆动来补偿，因此都会带来缺点，或者可以放弃做出任何补偿并且将就着使用。但尤其是该解决方案的成本过高，因为这里要使用的悬臂与传统的样式完全不同。

该问题的另一个部分解决方案在专利文献AT 387424B中有描述，其中钻管装置上的万向吊架设计有液压的长度可调性，因此可避免悬臂的运动以及由此带来的问题。

当然该文章也仅仅避免了由悬臂运动引起的问题。对于其他的需要重新调整装置的定位误差，在文章中没有提出解决方法。此处仅仅涉及通过工程设备的驾驶运动或悬臂的调节移动来进行重新调整或者考虑误差校准。

此外，该装置成本过高，特别是对于较长的基础设备/钻管/地钻几乎不可能使用，因为其取决于悬臂的结构高度，常用的施工车辆几乎都不具有该高度。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于操作和插入作为施工车辆的悬臂上的附件设备的基础设备和/或钻管和/或地钻的装置，其通过简便的方式避免或修正敲打(打桩)和/或旋入和/或钻孔过程中的定位误差。

该目的通过按照权利要求1所述的根据本发明的装置来实现。

该装置和公知的装置的区别在于，其悬臂上的铰接点相对打桩设备和/或旋入设备和/或钻孔设备的驱动头在至少一个垂直于基础设备/钻管/地钻的纵轴线的第一方向上可移动。由此悬臂、确切地说在悬臂和驱动头之间的铰接点获得了自由，即至少在第一方向从基础设备/钻管/钻孔机的轴线移出，而不会产生侧面的冲击且因此不发生偏斜。既不是在悬臂上，也不是通过长度的改变实现补偿，而是在插入装置上，确切地说是在悬臂的铰接点和驱动头之间的任意的位置上来实现补偿。

相对于现有技术的解决方案存在不同的优点：误差补偿无需改装施工车辆或其悬臂，也不再需要高不可及的施工车辆的操控方式得以实现。在本来就有的插入装置、其吊架的附件部分中且通过其相对较小的改造实现补偿。比如与公知的钻孔装置的液压长度可调性比较，这种改造相对更为紧凑。特别是在对其进行驱动和控制时，利用现代化的施工车辆上本来就有的、为附件设备提供(液压的)的驱动和控制实现移动。因此通过操作人员以简单的方式手动地实现对移动的控制。

在另一个实施例中，铰接点也可相对于驱动头在垂直于第一方向设置的第二方向上移动。于是不仅一个方向的定位误差得到了补偿，而且在第二方向的误差也得到了补偿，因此两个方向的误差叠加可以同时得到相应的补偿。

因为在定位中的主要误差来源是铰接点在悬臂的纵向上的运动，可自由移动的第一方向优选为悬臂的纵向。

特别是当吊架(在螺旋钻孔装置中公知)设计成万向接头并且(与现有技术所公知的不同)至少一个第一支轴为了产生在第一方向上的可移动性被加长，使得万向接头的第一和第二铰接件在其支轴上可彼此相对移动时，则可以特别简单地以及结构上紧凑地实现可移动性。

此外，第一支轴优选位于第一方向上，即悬臂的纵向上。

当万向接头的第二支轴被加长，使得万向接头的第二和第三铰接件在其上可以彼此相对移动，则可以实现彻底的重新定位。此外，通过这两种可移动性的叠加使得铰接点相对于基本设备/钻管/钻孔机的轴的每一偏移(在其方向上总是)可以得到补偿。

如果仅仅在铰接点赋予必需的运动能力，则悬臂在运动时不会引起基础设备/钻管/钻孔机发生偏斜，万向接头在轴上的自由运动就可以满足。对此驱动装置不是绝对必需的。

当然在恶劣的工作条件下，无法一直确保为此所需的关节的平滑性由于该原因需要用于该移动的相应的驱动装置是合理的。此外驱动装置可实现其它的功能。因此驱动装置可实现主动定位修正，该定位修正可实现在不同于垂直方向的其他方向上调节插入装置或者调节水平的基础设备/钻管/钻孔机在该位置上的耦合。

在这种情况下，驱动装置经现代化的工程车辆上本来就设计的用于附件设备的大多为液压的驱动来实现，由此不会造成施工车辆或其悬臂的结构变化。

以同样方法，一个或多个驱动装置经配设给其的控制装置可进行手动控制。

调节或自动控制可以在最简单的情况下用倾斜开关(Neigungs schalter)来实现。

为了向操作人员指示插入装置相对于基础设备/钻管/钻孔机的当前角度位置，可以在插入装置上设计测斜仪(Inklinometer)。

插入设备可以具有至少一个限制其摆动范围的限制装置，其允许将该装置为了连接到位于地面上的基础设备/钻管机/钻孔机上而带入基本水平的位置上，或者为了在不同于垂直方向的方向上插入而带入相应的倾斜的位置中。

该装置可以在无需较大改造的情况下可选择地或附加地设计用于由基础设备或钻管的敲打/打桩和/或旋入，和/或用在地钻和/或凿岩机上。在其设计用于地钻的情况下，该装置还包括用于土料的传送装置。

附图说明

下面借助于附图详细描述本发明。其中：

图1a：具有悬挂在悬臂上的根据本发明的插入装置的施工车辆的立体视图，该插入装置具有万向吊架以及驱动头和基础设备/钻管/地钻，该吊架具有万向接头的被加长的第一支轴；

图1b：按照图1a的根据本发明的吊架的细节图；

图2：按照图1的施工车辆的侧视图，其中展示了悬臂的运动过程；

图3a：按照图1a、b和2的吊架的侧视图；

图3b：在悬臂的纵向上或相反方向上观察的按照图1a、b和2的吊架；

图3c：按照图1a、b和2的吊架的俯视图；

图4a：具有悬挂在悬臂上的根据本发明的插入装置的施工车辆的立体视图，该插入装置带有万向吊架以及驱动头和基础设备/钻管机/地钻，该吊架具有万向接头的被加长的第一支轴和第二支轴；

图4b：按照图4a的根据本发明的吊架的细节图；

图5a：在定向用于容纳水平的基础设备/水平的钻管或地钻中的按照图1a的施工车辆；以及

图5b：图5a的细节图，具有限制用于容纳水平的基础设备/钻管/地钻的插入装置的摆动范围的挡板。

具体实施方式

图1a展示了施工车辆(5)的立体视图，该施工车辆(5)具有悬挂在悬臂(4)的铰接点(7)上的根据本发明的插入装置(1)，该插入装置带有万向接头(13)的吊架(6)以及驱动头(8)和支承在其上的基础设备/钻管/地钻(2)，吊架(6)带有万向接头(13)的在悬臂(4)的纵向(12)上加长的第一支轴(14)。

图1b展示了按照图1a的根据本发明的铰接在悬臂(4)的铰接点(7)上的插入装置(1)的细节图，该插入装置(1)具有支承在其上的基础设备/钻管/地钻(2)，以及驱动头(8)和被设计为具有多个铰接件(16、17、18)的万向接头(13)的吊架(6)，以及具有万向接头(13)的第一、第二支轴(14、15)，其中垂直于基础设备/钻管/地钻(2)的纵轴线(10)的第一方向(9)指向的第一支轴(14)被加长，使得在其上用于移动铰接点(7)的万向接头的第一和第二铰接件(16，17)可彼此相对移动。

图2展示了按照图1的施工车辆(5)的侧视图，该施工车辆具有悬挂在悬臂(4)的铰接点(7)上的根据本发明的插入装置(1)，该插入装置(1)具有驱动头(8)以及支承在驱动头上的部分旋入地面(3)中的基础设备/钻管/地钻(2)。吊架(6)设计为具有第一、第二支轴(14、15)和第一、第二、第三铰接件(16、17、18)的万向接头(13)。在悬臂(4)纵向(12)上的第一方向(9)上延伸的万向接头(13)的第一支轴(14)被加长。图中特别展示了在基础设备/钻管/地钻(2)的插入过程中铰接点(7)如何通过降低悬臂(4)从其纵轴线(10)上移出，以及该移动如何借助第一、第二铰接件(16，17)在万向接头(13)的第一支轴(14)上的相对移动来进行补偿，因此保持基础设备/钻管/地钻(2)的定位不受影响。

图3a-c展示了按照图1a、b和2的插入装置(1)的不同视图：

图3a展示了插入装置的侧视图，该插入装置具有驱动头(8)和作为万向接头(13)的吊架(6)，其具有万向接头(13)的第一、第二支轴(14，15)和第一、第二、第三铰接件(16，17，18)以及铰接在悬臂(4)上的铰接点(7)。图中还展示了第一方向(9)以及用于限制插入装置(1)的摆动范围的挡板(19)，其可实现将插入装置带入用于容纳水平的基础设备/钻管/地钻的水平的位置或类似位置。

图3b展示了在悬臂(4)的纵向(12)或相反方向上的插入装置(1)的视图，该插入装置具有吊架(6)和驱动头(8)，以及在第一、第二方向(9、11)上的支轴(14，15)和第一、第二、第三铰接件(16，17，18)。

图3c展示了插入装置(1)的俯视图，该插入装置具有驱动头(8)和作为万向接头(13)的吊架(6)、第三铰接件(18)、万向接头(13)在第一方向(9)上的第一支轴(14)以及第二支轴(15)。

图4a展示了施工车辆(5)的立体视图，该施工车辆具有悬挂在悬臂(4)的铰接点(7)上的根据本发明的插入装置(1)，其由驱动头(8)和吊架(6)组成，在驱动头(8)上支承有基础设备/钻管/地钻(2)。吊架(6)被设计为万向接头(13)并且具有万向接头(13)的加长的第一、二支轴(14、15)。

图4b展示了按照图4a的铰接在悬臂(4)的铰接点(7)上的根据本发明的插入装置(1)的细节图，其具有驱动头(8)以及被设计为万向接头(13)的吊架(6)，该吊架(6)由第一、第二、第三铰接件(16，17，18)组成，所述铰接件可在加长的第一、第二支轴(14、15)上彼此相对摆动，且在轴(14，15)的方向上在第一方向(9)和第二方向(11)相互纵向移动。

图5a展示了按照图1a的施工车辆，在用于容纳水平放置的基础设备/钻管/地钻(2)的定向中，具有在其纵向(12)上延伸的悬臂(4)，悬臂上在铰接点(7)铰接有插入装置(1)，该插入装置(1)由驱动头(8)和吊架(6)组成，该吊架设计为具有多个铰接件(16、17、18)和支轴(14，15)的万向接头(13)。吊架定位为，第一(加长)支轴(14)设置在垂直或大致垂直延伸的第一方向(9)上。由此，驱动头(8)(其纵轴线方向垂直于万向接头(13)的第一支轴(14))被置于水平或大致水平的位置中，因此其可以较容易与同样水平的例如作为备用装置(Vorrat)支承在地面上的基础设备/钻管/地钻(2)相连接。

图5b展示了图5a的细节，在悬臂(4)的铰接点(7)上铰接有插入装置(1)的，该插入装置(1)由驱动头(8)和设计为具有多个铰接件(16、17、18)和多个支轴(14，15)的万向接头(13)的吊架(6)组成。吊架定位为，第一(加长)支轴(14)设置在垂直或大致垂直延伸的第一方向(9)上。由此，纵轴线方向垂直于万向接头(13)的第一支轴(14)的驱动头(8)水平或大致水平地设置，因此其较容易与同样在其纵轴线方向(10)上水平的例如作为备用装置支承在地面上的基础设备/钻管/地钻(2)相连接。此外，图5b展示了如何能达到吊架的位置的简单的方法，即以挡板(19)来限制插入装置的摆动范围的运动，从而必须遵循相应的悬臂调节。

为了将插入装置带入偏离垂直方向的倾斜的插入位置中，该种摆动范围的限制可以采用相同的方法。

当然也可以通过由驱动装置和其控制装置对吊架(6)的相应的控制来实现相应的结果。

附图标记

1.插入装置

2.基础设备/钻管/地钻

3.地面

4.悬臂

5.施工车辆

6.吊架

7.铰接点

8.驱动头

9.第一方向

10.基础设备/钻管/地钻的纵轴线

11.第二方向

12.悬臂的纵向

13.万向接头

14.万向接头的第一支轴

15.万向接头的第二支轴

16.万向接头的第一铰接件

17.万向接头的第二铰接件

18.万向接头的第三铰接件

19.插入装置的摆动范围的限制装置

Claims (10)

1.一种用于操作基础设备和/或钻管和/或地钻(2)以及将其插入地面(3)的装置(1)，作为构建在施工车辆(5)的悬臂(4)上的附件设备，所述装置由吊架(6)以及与吊架(6)刚性连接的被设计为螺旋钻孔机和/或冲击式钻孔机和/或打夯机的驱动头(8)构成，通过所述吊架(6)、必要时通过常见的快速连接能够将所述装置铰接在悬臂(4)的铰接点(7)上，基础设备和/或钻管和/或地钻(2)能够连接在驱动头(8)上用以操作和控制，其特征在于，铰接点(7)能够相对于驱动头(8)在至少一个垂直于基础设备/地钻(2)的纵轴线(10)的第一方向(9)上移动。

2.如权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，铰接点(7)能够相对于驱动头(8)在垂直于第一方向(9)的第二方向(11)上移动。

3.如前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，第一方向(9)是悬臂(4)的纵向(12)。

4.如前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，吊架(6)设计成万向接头(13)，其中至少一个第一支轴(14)被加长，使得第一和第二铰接件(16、17)能够在第一支轴(14)上彼此相对移动用以移动铰接点(7)。

5.如权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，第一支轴(14)设置在第一方向(9)上。

6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，第二支轴(15)被加长，使得万向接头(13)的第二和第三铰接件(17、18)能够在第二支轴(15)上彼此相对移动。

7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，为了纵向运动设置至少一个驱动装置。

8.如权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个驱动装置是可控/可调的。

9.如权利要求8所述的旋入装置(1)，其特征在于，设置至少一个倾斜开关用于控制/调节。

10.如前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，设置有至少一个限制所述装置的摆动范围(19)的限制装置，其允许将所述装置带入基本水平的位置中用以连接位于地面上的基础设备/地钻(2)上，或者将所述装置带入相应倾斜的位置中用以在偏离垂直方向的方向上插入。

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