CN103486994A - 一种强夯机及其夯击深度检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于强夯机的夯击深度检测装置，该夯击深度检测装置包括编码器和控制器；所述编码器安装于所述强夯机的卷扬装置的转动部件上，所述编码器随所述转动部件同步转动，并输出与转动圈数相匹配的脉冲；所述控制器接收所述编码器输出的脉冲，并根据脉冲数计算所述卷扬装置的转动圈数。由于编码器是在转动的过程中即时产生脉冲信号，得到的检测信号是连续准确的，且编码器的信号反应快、测量精度高，从而实现了卷扬夯击深度的精确、连续测量，提高了夯击深度检测的精度。本发明还公开了一种包括上述夯击深度检测装置的强夯机，以及基于上述夯击深度检测装置的检测方法。

Description

一种强夯机及其夯击深度检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及夯击设备技术领域，特别涉及一种用于强夯机的夯击深度检测装置。本发明还涉及一种包括上述夯击深度检测装置的强夯机，和基于上述夯击深度检测装置的检测方法。

背景技术

在建筑工程中多使用强夯机对松土进行压实处理，具体地，将强夯机的夯锤吊到较大高度后使其自由落下，给地基以强烈的冲击力和振动，使土体结构破坏，孔隙压缩，土体局部液化，通过裂缝排出孔隙水和气体，地基土在新的状况下固结，从而提高承载能力，并降低其压缩性。并提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。

强夯机作业主要包含脱钩打夯作业、不脱钩带锤打夯作业两种模式，其中不脱钩作业是指，夯锤起升到作业高度后，启动快放模式，夯锤与脱钩器一同下落，夯锤打到地基后，卷扬钳盘机构自动锁住卷扬，避免钢丝绳过放。由上述工作过程可知，在不脱钩作业中需要检测夯锤的夯击深度，以便在指定位置及时锁住卷扬，避免钢丝绳过放。

夯击深度检测多通过检测卷扬的转动圈数得到。具体地，如图1所示，传统的夯击深度检测装置包括支架11和检测板12，支架11固定在强夯机的卷扬13上，检测板12通过螺栓固定于支架11上；卷扬13的适当位置开设有凹槽14，检测板12的相应位置设置有长圆孔，长圆孔内安装有高频检测开关15，在安装过程中，保证检测板12上的长圆孔覆盖卷扬13上的凹槽14。在强夯机作业过程中，夯锤自由下落时，高频检测开关15检测通过的凹槽14数量，并将检测到的信号传输至控制器，控制器记录凹槽14转过的数量，即得到卷扬转动的圈数，从而测算出卷扬的出绳量，进而得出卷扬的夯击深度。

但是，上述夯击深度检测装置中，如果卷扬带锤夯击速度过快，转动频率超过检测开关的响应频率，检测开关记录的凹槽数量可能有遗漏，甚至无法实现检测效果；同时，由于检测开关通过记录凹槽的数量来判断卷扬转动的圈数，若检测开关停止在两个凹槽之间则只能估算出结果，导致检测处的夯击深度误差较大；并且，该夯击深度检测装置的检测精度取决于卷扬上凹槽的数量，凹槽数量多则计算出夯击深度精度越高，如果凹槽数量少则实现的结果偏差就大，夯击深度的检测数值呈离散式分布，检测精度局限性较大。

因此，提供一种夯击深度检测装置，使其能够实现夯击深度的精确、连续测量，提高夯击深度检测的精度，就成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于强夯机的夯击深度检测装置，其能够实现卷扬夯击深度的精确、连续测量，提高了夯击深度检测的精度。本发明的另一目的是提供一种包括上述夯击深度检测装置的强夯机，以及基于上述夯击深度检测装置的检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于强夯机的夯击深度检测装置，包括编码器和控制器；所述编码器安装于所述强夯机的卷扬装置的转动部件上，所述编码器随所述转动部件同步转动，并输出与转动圈数相匹配的脉冲；所述控制器接收所述编码器输出的脉冲，并根据脉冲数计算所述卷扬装置的转动圈数。

优选地，还包括与所述卷扬装置的输出齿轮相啮合的齿轮机构，所述编码器安装于所述齿轮机构。

优选地，所述编码器为CANopen编码器。

优选地，还包括压力传感器，所述压力传感器检测所述卷扬装置的马达上升腔的压力，并将检测到的压力信号传输至所述控制器；

所述控制器接收所述压力信号，并将相邻两压力的差值与预定差值相比较，当检测到的相邻两压力的差值大于所述预定差值时，所述控制器开始累加所述编码器传输的脉冲数。

本发明还提供一种强夯机，包括卷扬装置和检测所述卷扬装置夯击深度的夯击深度检测装置，所述夯击深度检测装置为如上所述的夯击深度检测装置。

本发明还提供一种夯击深度检测方法，包括以下步骤：

1）检测卷扬装置的马达上升腔的压力；

2）计算检测到的相邻压力的差值，并将该压力的差值与预定差值相比较；当检测到的压力的差值小于所述预定差值时，转回步骤1）；当检测到的压力的差值大于所述预定差值时，转向步骤3）；

3）累加编码器输出的脉冲数，并根据所述脉冲数计算夯击深度。

进一步地，所述卷扬装置的输出齿轮啮合有齿轮机构，所述编码器安装于所述齿轮机构。

进一步地，所述编码器为CANopen编码器。

本发明所提供的夯击深度检测装置用于强夯机，该夯击深度检测装置包括编码器和控制器；所述编码器安装于所述强夯机的卷扬装置的转动部件上，所述编码器随所述转动部件同步转动，并输出与转动圈数相匹配的脉冲；所述控制器接收所述编码器输出的脉冲，并根据脉冲数计算所述卷扬装置的转动圈数。

编码器安装在卷扬装置的转动部件上，卷扬装置转动时带动编码器同步转动，编码器在转动过程中，每转过预定的圈数发出一个脉冲信号，控制器接收编码器发出的脉冲信号，并根据预定策略计算出卷扬装置转动的圈数。由于编码器是在转动的过程中即时产生脉冲信号，得到的检测信号是连续准确的，且编码器的信号反应快、测量精度高，从而实现了卷扬夯击深度的精确、连续测量，提高了夯击深度检测的精度。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的夯击深度检测装置还包括齿轮机构，该齿轮机构与卷扬装置的输出齿轮相啮合，且编码器安装于该齿轮机构上；在卷扬装置的动作过程中，齿轮机构随着输出齿轮转动，从而通过齿轮比带动编码器转动；通过与输出齿轮啮合的齿轮机构安装编码器，实现了编码器在减速器外部的安装，克服了减速器内部空间狭小的问题，提高了编码器的安装方便性。

在另一种具体实施方式中，本发明所提供的夯击深度检测装置还包括压力传感器，该压力传感器检测卷扬装置的马达上升腔的压力，并将检测到的压力信号传输至控制器；控制器接收压力信号，并将相邻两压力的差值与预定差值相比较，当检测到的相邻两压力的差值大于预定差值时，控制器开始累加编码器传输的脉冲数；这样，当压力传感器检测到上升腔具有压力突变时，表明卷扬装置开始动作，以此作为编码器计数的基准，进一步提高了夯击深度检测的精度。

本发明所提供的强夯机和检测方法均与上述夯击深度检测装置具有相近的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为一种传统的夯击深度检测装置的结构示意图；

图2为本发明所提供的夯击深度检测装置一种具体实施方式的结构示意图；

图3为图2所示夯击深度检测装置的控制原理框图；

图4为本发明所提供的夯击深度检测方法一种具体实施方式的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于强夯机的夯击深度检测装置，其能够实现卷扬夯击深度的精确、连续测量，提高了夯击深度检测的精度。本发明的另一核心是提供一种包括上述夯击深度检测装置的强夯机，以及基于上述夯击深度检测装置的检测方法。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2和图3，图2为本发明所提供的夯击深度检测装置一种具体实施方式的结构示意图；图3为图2所示夯击深度检测装置的控制原理框图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的夯击深度检测装置用于强夯机，该夯击深度检测装置包括编码器2和控制器3；所述编码器2安装于所述强夯机的卷扬装置4的转动部件上，所述编码器2随所述转动部件同步转动，并输出与转动圈数相匹配的脉冲；所述控制器3接收所述编码器2输出的脉冲，并根据脉冲数计算所述卷扬装置4的转动圈数。

编码器2输出的脉冲与卷扬的转动圈数相匹配是指，卷扬转动一圈，编码器2输出指定数量的脉冲，例如，卷扬转过一周，编码器2输出360个脉冲，即卷扬每转过1度，编码器2输出一个脉冲，或者卷扬转过一周编码器2输出180个脉冲等。只要编码器2输出的脉冲数与卷扬的转动圈数之间满足一定的转换关系即可，控制器3即根据该预定的转换关系得到卷扬的转动圈数。

优选地，上述编码器2为CANopen编码器，由于强夯机多采用总线控制，使用CANopen编码器能够与控制系统实现较好地契合，读数、控制更加便捷。从理论上来讲，上述编码器2也不局限于CANopen编码器，也可以为其他常规的绝对值编码器。

这样，编码器2安装在卷扬装置4的转动部件上，卷扬装置4转动时带动编码器2同步转动，编码器2在转动过程中，每转过预定的圈数发出一个脉冲信号，控制器3接收编码器2发出的脉冲信号，并根据预定策略计算出卷扬装置4转动的圈数。由于编码器2是在转动的过程中即时产生脉冲信号，得到的检测信号是连续准确的，且编码器2的信号反应快、测量精度高，从而实现了卷扬夯击深度的精确、连续测量，提高了夯击深度检测的精度。

进一步地，本发明所提供的夯击深度检测装置还包括齿轮机构5，该齿轮机构5与卷扬装置4的输出齿轮相啮合，且编码器2安装于该齿轮机构5上；在卷扬装置4的动作过程中，齿轮机构5随着输出齿轮转动，从而通过齿轮比带动编码器2转动；通过与输出齿轮啮合的齿轮机构5安装编码器2，实现了编码器2在减速器外部的安装，克服了减速器内部空间狭小的问题，提高了编码器2的安装方便性。

从理论上来讲，编码器2也不局限于通过齿轮机构5间接安装在卷扬装置4的转动部件上，也可以直接安装在输出齿轮、输出轴等卷扬装置4的转动部件上。

在上述具体实施方式中，本发明所提供的夯击深度检测装置还包括压力传感器6，该压力传感器6检测卷扬装置4的马达上升腔的压力，并将检测到的压力信号传输至控制器3；控制器3接收压力信号，并将相邻两压力的差值与预定差值相比较，当检测到的相邻两压力的差值大于预定差值时，控制器3开始累加编码器2传输的脉冲数；这样，当压力传感器6检测到上升腔具有压力突变时，表明卷扬装置4开始动作，以此作为编码器2计数的基准，进一步提高了夯击深度检测的精度。

具体地，当强夯机起升的时候，压力传感器6记录上升腔的压力，当卷扬脱离地面瞬间，编码器2基数定为零，此时卷扬起升腔压力值有个突变，夯锤起升编码器2记录值定为正向脉冲，夯锤下落则定为负向脉冲，当夯锤起升到作业高度后，夯锤下落打夯，控制器3采集编码器2的脉冲数，精确测算出夯锤的夯击深度。

显然地，也可以设定夯锤起升时为负向脉冲，相应的，设定夯锤下落时为正向脉冲。

上述控制器3与强夯机的主显示器信号连接，并将计算得到的夯击深度传输给该主显示器，并在主显示器上显示，以便直观的得到夯击深度。

除了上述夯击深度检测装置，本发明还提供一种包括上述夯击深度检测装置的强夯机，该强夯机的其他各部分结构请参考现有技术，在此不再赘述。

本发明还提供一种基于上述夯击深度检测装置的夯击深度检测方法，如图4所示，该夯击深度检测方法包括以下步骤：

S1：检测卷扬装置4的马达上升腔的压力；

S2：计算检测到的相邻压力的差值；

S3：将该压力的差值与预定差值相比较；当检测到的压力的差值小于所述预定差值时，转回步骤1）；当检测到的压力的差值大于所述预定差值时，转向步骤4）；

S4：累加编码器2输出的脉冲数，并根据所述脉冲数计算夯击深度。

控制器根据编码器的脉冲数得到夯击深度后，可以将该夯击深度传输至强夯机的主显示器上，并通过主显示器输出夯击深度值，以方便工作人员及时查看。

这样，当压力传感器6检测到上升腔具有压力突变时，表明卷扬装置4开始动作，以此作为编码器2计数的基准；编码器2在转动过程中，每转过预定的圈数发出一个脉冲信号，控制器3接收编码器2发出的脉冲信号，并根据预定策略计算出卷扬装置4转动的圈数。由于编码器2是在转动的过程中即时产生脉冲信号，得到的检测信号是连续准确的，且编码器2的信号反应快、测量精度高，从而实现了卷扬夯击深度的精确、连续测量，提高了夯击深度检测的精度。

具体地，当强夯机起升的时候，压力传感器6记录上升腔的压力，当卷扬脱离地面瞬间，编码器2基数定为零，此时卷扬起升腔压力值有个突变，夯锤起升编码器2记录值定为正向脉冲，夯锤下落则定为负向脉冲，当夯锤起升到作业高度后，夯锤下落打夯，控制器3采集编码器2的脉冲数，精确测算出夯锤的夯击深度。

上述编码器2为CANopen编码器，由于强夯机多采用总线控制，使用CANopen编码器能够与控制系统实现较好地契合，读数、控制更加便捷。从理论上来讲，上述编码器2也不局限于CANopen编码器，也可以为其他常规的绝对值编码器。

本发明所提供的夯击深度检测装置还包括齿轮机构5，该齿轮机构5与卷扬装置4的输出齿轮相啮合，且编码器2安装于该齿轮机构5上；在卷扬装置4的动作过程中，齿轮机构5随着输出齿轮转动，从而通过齿轮比带动编码器2转动；通过与输出齿轮啮合的齿轮机构5安装编码器2，实现了编码器2在减速器外部的安装，克服了减速器内部空间狭小的问题，提高了编码器2的安装方便性。

从理论上来讲，编码器2也不局限于通过齿轮机构5间接安装在卷扬装置4的转动部件上，也可以直接安装在输出齿轮、输出轴等卷扬装置4的转动部件上。

以上对本发明所提供的一种强夯机及其夯击深度检测装置和检测方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于强夯机的夯击深度检测装置，其特征在于，包括编码器（2）和控制器（3）；所述编码器（2）安装于所述强夯机的卷扬装置（4）的转动部件上，所述编码器（2）随所述转动部件同步转动，并输出与转动圈数相匹配的脉冲；所述控制器（3）接收所述编码器（2）输出的脉冲，并根据脉冲数计算所述卷扬装置（4）的转动圈数。

2.根据权利要求1所述的用于强夯机的夯击深度检测装置，其特征在于，还包括与所述卷扬装置（4）的输出齿轮相啮合的齿轮机构（5），所述编码器（2）安装于所述齿轮机构（5）。

3.根据权利要求2所述的用于强夯机的夯击深度检测装置，其特征在于，所述编码器（2）为CANopen编码器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的用于强夯机的夯击深度检测装置，其特征在于，还包括压力传感器（6），所述压力传感器（6）检测所述卷扬装置（4）的马达上升腔的压力，并将检测到的压力信号传输至所述控制器（3）；

所述控制器（3）接收所述压力信号，并将相邻两压力的差值与预定差值相比较，当检测到的相邻两压力的差值大于所述预定差值时，所述控制器（3）开始累加所述编码器（2）传输的脉冲数。

5.一种强夯机，包括卷扬装置（4）和检测所述卷扬装置（4）夯击深度的夯击深度检测装置，其特征在于，所述夯击深度检测装置为如权利要求1至4任一项所述的夯击深度检测装置。

6.一种夯击深度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）检测卷扬装置（4）的马达上升腔的压力；

2）计算检测到的相邻压力的差值，并将该压力的差值与预定差值相比较；当检测到的压力的差值小于所述预定差值时，转回步骤1）；当检测到的压力的差值大于所述预定差值时，转向步骤3）；

3）累加编码器（2）输出的脉冲数，并根据所述脉冲数计算夯击深度。

7.根据权利要求6所述的夯击深度检测方法，其特征在于，所述卷扬装置（4）的输出齿轮啮合有齿轮机构（5），所述编码器（2）安装于所述齿轮机构（5）。

8.根据权利要求7所述的夯击深度检测方法，其特征在于，所述编码器（2）为CANopen编码器。

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