CN105264144A - 锤击装置和用于操作锤击装置的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种锤击装置(1)，包括锤(2)，锤通过线缆工具(4)连接至绞盘(3)，其中绞盘(3)的转动由一个或多个液压马达(5)驱动，且其中锤击装置(1)进一步包括位置检测工具(6)，用于检测锤(2)的位置。此外，公开了一种用于操作锤击装置(1)的方法。

Description

锤击装置和用于操作锤击装置的方法

技术领域

本发明涉及一种锤击装置，其包括通过线缆工具连接至绞盘的锤。本发明进一步涉及一种用于操作锤击装置的方法。

背景技术

锤击装置，例如打桩机、破碎机、液压锤等被用于多种目的，例如在采矿和采石业用于打碎大石块及类似物，在钢铁行业用于钢包除渣、用于压碎渣或用作其他用途，如打碎大型混凝土表面，如机场跑道，公路和工厂地面。

锤击装置通常包括在例如以大型管道形式的锤导轨中运行的非常重的锤头。该装置还包括某种提升机构，被设置用以将锤提升到一定高度，之后锤头被释放并通过空转下落(即重力牵引)使其撞击到一个对象上，可以是需要被压碎或撞击的堆状物、岩石或其他对象。

通常情况下，锤头具有的重量从几吨到超过10吨，并且为了使这种锤击装置在经济上具有吸引力，有必要设计该装置，使其能够产生每分钟一定数量的完全撞击。

例如从国际专利申请WO2008/106964A1已知通过穿过滑轮组的导线提起锤。当锤落下，其从导线被释放并在再次被提起之间将必须重新被连接到导线上。然而，此系统是费时的,并且将锤联接到导线的可释放工具是昂贵的和脆弱的。

因此，从日本专利申请JP56046025已知通过由液压马达驱动的绞盘形成锤提升机构。为了使锤落下，在液压马达的输入端口和输出端口之间建立短接流径。然而，当锤达到撞击时，马达、绞盘及特别是重负荷导线的惯性将导致导线过冲。未卷绕的导线可能会缠结起来，它可能造成对导线破坏性的锐角弯头并且增加准备锤下次撞击所需花费的时间。

因此，本发明的一个目的是提供一种成本效益高的、能解决上述缺点的锤击装置技术。

发明内容

本发明提供了一种锤击装置，包括通过线缆工具连接到绞盘的锤，其中所述绞盘的转动由一个或多个液压马达驱动，并且其中所述锤击装置还包括用于检测该锤的位置的位置检测工具。

提供具有位置检测工具的锤击装置用于检测锤的实际位置是有利的，因为它使得在锤达到撞击之前，制动过程可以开始。由此，可以减少或完全避免线缆工具的过冲，并且锤因此可以在撞击之后立即再次被提升，这相较其它来说极大增加了锤击装置的能力。

应当强调的是，术语“线缆工具”在此上下文中应当被解释为适用于提升非常沉重的锤和用于被缠绕在绞盘上的任何种类的线，棒，绳，金属丝，链条或任何其他类型的线缆。

还应当强调的是，术语“位置检测工具”在此上下文中应该被解释为任何类型的增量编码器，绝对编码器，转速表，转速计数器，转速计或任何种类的能够检测位置(通过距离检测或检测增量)的接触或非接触传感器，如通过激光，光，声，磁，雷达或任何其他种类的能够检测锤击装置中锤的实际位置的位置检测器。

在本发明的一个方面，所述锤击装置还包括绞盘转动制动工具。

提供具有绞盘转动制动工具的锤击装置是有利的，因为这样的工具能够使制动工具简单且廉价。

在本发明的一个方面，所述锤击装置还包括控制工具，用于根据来自所述位置检测工具的输入激活所述绞盘转动制动工具。

根据锤的实际位置激活绞盘转动制动工具是有利的，它使得制动过程更加受控和精确。

在本发明的一个方面，所述控制工具包括复位工具，用于当所述锤达到撞击时复位所述位置检测工具。

在本发明的一个方面，所述锤击装置进一步包括撞击位置检测工具，用于检测何时所述锤达到撞击。

每次锤落下至对象上，该对象将最有可能变形、断裂或至少移动，这样，如果同一个对象被击中几次，撞击位置通常将越来越向下移动。但是，如果制动过程每次都在相同的位置上开始，在锤下一次击打达到撞击之前，制动系统将吸收太多的能量，这将限制制动系统，并减少撞击时的能量。因此，确保该撞击位置由撞击传感器检测是有利的，并且随后击打的制动步骤在该撞击位置的基础上开始。

撞击位置可以例如通过监测液压马达油路中的油压、通过在绞盘或线缆工具上/处的应变仪、通过加速度计、声学监视器工具或通过其他手段来检测。

在本发明的一个方面，所述锤击装置包括直接短接流径工具，用于在所述液压马达的输入端口与输出端口之间任选地创建直接短接流径。

短接液压马达是使锤可以充分空转地下降的一个快速而有效的方式。

在本发明的一个方面，所述绞盘转动制动工具包括用于阻断通过所述短接流径的流的短接流径阻断工具。

阻断通过所述短接流径的流是提供绞盘转动制动工具的快速和有效的方法。此外，通过这样的短接流径阻断工具的制动过程是比较容易控制的，并且对比与普通制动工具如盘式制动器或鼓式制动器，该短接流径阻断工具实质上不包括磨损部件。

在本发明的一个方面，所述直接短接流径工具包括超压缓解工具。

如果制动过程过早或错误地开始时，基本上落下的锤的所有的能量可以由短接流径阻断工具和/或直接短接流径工具吸收。这可能导致在直接短接流径中危险的压力增加，因此，提供具有超压缓解工具的直接短接流径工具是有利的。

在本发明的一个方面，所述超压缓解工具被设置成，如果压力超过700巴，优选地如果压力超过500巴，最优选的如果压力超过300巴，会减轻所述直接短接流径中的所述压力。

如果在直接短接流径中的压力被释放时太低，制动将会是无效的，如果压力过高，由于过压导致的损坏的风险会增加。因此，本压力水平在效率和安全性之间呈现有利关系。

在本发明的一个方面，所述直接短接流径工具包括再填充工具，用于增加所述直接短接流径中的压力。

当锤在加速并且当短接流径阻断工具被部署，则存在液压回路中气穴现象的显著风险——特别是在液压马达中。然而，通过再填充工具增加在所述短接流径中的压力，这种风险被大大降低。

在本发明的一个方面，所述绞盘是由一个以上的液压马达驱动。

两个或更多个液压马达通常比具有同等容量的单一的液压马达更便宜——特别是涉及到本重型液压马达——并且由两个或更多个液压马达驱动绞盘也将为提升系统提供互惠——因此增加了系统的安全水平。

在本发明的一个方面，所述一个以上的液压马达中的至少一个包括空转轮工具。

提供额外的具有空转轮工具的马达是有利的，因为空转轮工具使得在落下期间基本上没有能量被这些马达吸收——从而提高了锤击装置的能力。

在本发明的一个方面，所述空转轮工具包括用于将所述液压马达的输出端口连接至油箱工具的工具。

如果没有油被供给到液压马达的输入端口并且输出端口被连接到油箱，液压马达将在回转一周后被清空并将在马达内部建立真空。这是有利的，因为马达将吸收非常少的能量并且一旦它被再次加压，真空将辅助马达中的再填充。

在本发明的一个方面，所述位置检测工具包括转动编码器。

使用转动编码器是通过检测绞盘的转动来检测锤的位置的简单而有效的方法。

在本发明的一个方面，所述转动编码器被连接到绞盘轴，所述绞盘围绕所述绞盘轴转动。

据此实现了本发明的有利实施例。

本发明进一步提供了一种用于操作锤击装置的方法，所述方法包括下列步骤：

通过由至少一个液压马达驱动的绞盘工具提升所述锤击装置的锤至预定的初始位置；

通过在所述液压马达的输入端口和输出端口之间创建直接短接流径使所述锤落下，及

在所述锤达到撞击之前打断或降低通过所述直接短接流径的流。

在锤达到撞击前启动制动过程是有利的，因为由此能够避免或减少当锤达到装置时线缆的过冲。

在本发明的一个方面，所述方法还包括至少在所述落下期间检测所述锤的位置的步骤。

在锤落下期间检测锤的位置是有利的，因为这样可允许制动过程更精确地和有效地被启动。

此外，检测例如初始位置有利的，由此可能确定由落下而传递的能量，并且检测撞击位置是有利的，因为可以在下次落下时更精确地启动制动过程。

在本发明的一个方面，流经所述短接流径的所述流如果打断或减少响应于所述锤的所述检测的位置。

响应于锤的被检测到的位置减少通过直接短接流径中的流是有利的，这使得刚好在锤达到撞击之前，该流可以被减少或完全打断，从而保证了绞盘和线缆的转动/移动的动能由绞盘转动制动工具吸收——从而减小了线缆工具过冲的风险。

在本发明的一个方面，所述锤的所述位置相对于所述锤的最新撞击位置被检测。

在本发明的一个方面，所述打断或减少通过所述直接短接流径的所述流是响应于所述锤的最新的撞击位置而启动的。

相对于锤的最新撞击位置启动制动过程是有利的，因为这确保了制动过程可刚好在当前的撞击位置之前启动。

在本发明的一个方面，所述预定的初始位置由操作者手动选择。

不同的对象或不同的情况需要不同的能量的撞击，并且由于本发明的锤击装置包括锤位置检测工具，使该锤的初始位置可由操作者选择是有利的，以确保在每次击打时传递更准确量的能量。

在本发明的一个方面，所述锤击装置是根据任何前面所提到的锤击装置的锤击装置。

附图说明

本发明将在下文中参照附图说明，其中

图1.示出安装在重型挖掘机上的锤击装置，从侧面看，

图2示出锤击装置，从正面看，

图3示出穿过锤击装置的剖面图，从侧面看，

图4示出锤击装置的液压示意图，其包括单一的液压马达，及

图5示出包括两个液压马达的锤击装置的液压示意图。

具体实施方式

图1示出了安装在重型挖掘机18上的锤击装置1，从侧面看。

在本实施例中，挖掘机18的重量超过50吨，以便能够处理安装在挖掘机18的臂19上的大型锤击装置1。

然而，在另一个实施例中，锤击装置1可以安装在另一个更小或更大重量的挖掘机18上，锤击装置1可以安装在另一个移动或固定设备上，例如吊车、铲车、挖掘机或类似的，或者锤击装置1可被设置成静止的或可设有用于使其自行推进的工具。

在本实施例中，锤击装置1被提供有来自挖掘机内部油泵的油压，但在另一实施例中，锤击装置1可设有其自己独立的油加压工具，或者加压的油可以从挖掘机18和锤击装置1外部的加压源提供。

通常锤击装置1首先安装在挖掘机18的臂19上，锤击装置1连接到液压系统和/或挖掘机18的电气系统。然后操作者将启动，该锤击装置1将提升锤导引工具20内的锤2到初始位置。初始位置——即锤2最初提升至的高度——可以由操作员选择，它可以在最新撞击位置的基础上定义，它可能是在锤导引工具20内部的固定位置，或者初始位置可以以其他方式来选择或确定。然后挖掘机18将锤击装置1移动到使用的地点，并放置锤击装置1以使锤导引工具20搁置在被锤击的对象上或将锤导引工具20的底部贴近地放置在对象上方。然后操作者启动以单一打击、预定的一系列打击的形式的锤击过程，或者该锤击过程连续直到操作员再次停止它。

在锤击过程中，锤2首先从它的初始位置落下，其后重力将向下牵引锤2直到锤2击中锤击装置1放置在其之上的对象。紧接着锤2被提升上至初始位置并且，例如，再度落下。在一个实施例中，实际的撞击位置在每次锤2命中对象时确定，而且初始位置随后相应地调整以确保每次锤2都行进大致相同的距离，从而传递大致上相同的能量。行进距离也可由操作者连续地调节。

图2示出锤击装置1，从前面看。

在本实施例中，锤导引工具20形成为管道，即具有内径比锤2的外径稍大的细长圆柱体。锤导引工具20确保锤2沿预定路径上下行进，而在另一个实施例中，锤导引工具20可以代替地包括或者还包括导轨、引导件或其他，或者管道和/或锤2可以形成为具有正方形的、多边形的、椭圆形的或其他的横截面。

在本实施例中，锤击装置1设有绞盘3，绞盘3设置在锤导引工具20的外部。在本实施例中，绞盘工具3由两个设置在绞盘3的两侧的液压马达5驱动。在另一个实施例中，绞盘3可通过另外数量的液压马达5驱动，例如一个、三个、四个或更多个，或者绞盘3可以由一个或多个液压马达5结合另一马达类型诸如内燃机、电动机或其他来驱动。

在本实施例中，锤击装置1仅包括单个绞盘3，但在另一个实施例中，锤击装置1可包括一个以上的绞盘工具3，如两个、三个或更多个，例如并联耦合的。

图3示出穿过图2中所公开的锤击装置1的横截面，从侧面看。

在本实施例中，锤2通过线缆工具4被连接到绞盘3，线缆工具4从绞盘3延伸并向上围绕设置在锤导引工具20的上端的滑轮21以及向下至锤导引工具20内的锤2。然而，在另一个实施例中，所述绞盘3可以设置在锤导引工具20的上端，从而使该滑轮21是不必要的。

在本实施例中，锤击装置1还设有用于当锤2落下时用于制动绞盘3的转动的工具。在此实施例中，这些工具不是被提供用以防止锤2达到撞击，而是刚好在锤2达到撞击前启动制动过程，以防止线缆工具过冲。绞盘转动制动工具(未示出)将结合图4进行细节讨论。

为了确定锤2的实际位置，锤击装置1在本实施例中还设有位置检测工具6。在本实施例中，位置检测工具6被形成为转动编码器，转动编码器包括编码器盘22和感应式接近传感器23，当编码器盘22中的孔转动经过时，感应式接近传感器23会检测这些孔。然而，在另一个实施例中，位置检测工具6可包括另一类型的转动编码器，例如，可替代地被连接到滑轮21，位置检测工具可以包括另一类型的位置检测器，如通过声音，超声波，光，激光，雷达或其他检测锤2的位置的距离传感器，或者锤2的实际位置可以用多种其他方式检测。

然而，在另一个实施例中，锤击装置1可以形成为不具有位置检测工具6。这样的实施例，制动过程可以由计时器启动，响应于特定的被激活的传感器或由操作者手动。

图4示出包括单个液压马达5的锤击装置1的液压示意图。

本液压示意图简化成仅包含必要部件，但在本实施例中，锤击装置1包括通过线缆工具4连接到绞盘3的锤2。绞盘3在本实施例中由单个液压马达5驱动。油加压工具被连接到方向阀26的入口端口24，方向阀26的出口端口25被连接到油箱。因此，当方向阀26被改变至左腔室，加压油将被引导至液压马达5的输入端口10，而液压马达5的输出端口11被连接到油箱，这将使绞盘3转动并将锤2向上提升。如果由于某种原因，需要降低锤2——例如如需修理、维护或其他——方向阀26可改变至右腔室，使得通过液压马达5的油流的方向反转。

典型地，方向阀26首先被改变至左腔室以提升锤2，并且当初始位置已到达时方向阀26被改变回中心位置，以锁定该锤位置。

在本实施例中，锤击装置1还设置有直接短接流径工具9，其包括直接短接流径14和短接流径阻断工具12，以开/关阀的形式。当锤2需要落下时，短接流径阻断工具12被激活，使得通过直接短接流径14的流被建立。位置检测工具6连续地检测锤的位置，并且就在撞击之前，控制工具8将启动，短接流径阻断工具12关闭，或者开始再次关闭直接短接流径14，以保证线缆工具在撞击后不过冲。

在本实施例中，锤击装置1进一步设有撞击传感器27以用于检测何时发生撞击。这个信息被提供给控制工具8，而下一次落下的初始位置随后响应于最新的撞击位置被计算出来。

如果制动步骤被过早开启，而且短接流径阻断工具12在锤2达到撞击之间关闭——或几乎关闭——直接短接流径14，回路中的油压可能上升到危险的程度。

因此，在该实施例中，直接短接流径工具9包括以压力阀形式的超压缓解工具13，如果压力超过一个预定水平，会使油从回路渗出到油箱工具17。然而，在另一个实施例中，超压缓解工具13可以不同地放置在回路中，以及/或者该功能可以与激振阀集成。

为减小在落下期间液压马达5中的气穴现象的风险，在本实施例中回路设有再填充工具15，以确保在落下期间任何时候回路中的压力都高于损耗/阻力。即在本实施例中方向阀26在提升方向上略微打开以对回路稍微加压。然而，在另一个实施例中，再填充工具15可以包括连接到普通油加压工具或专用油加压工具的专用阀。

图5示出了包括两个液压马达5的锤击装置1的油压图。

在本实施例中，绞盘3由第一液压马达5和第二个液压马达5驱动，第一个液压马达5如在图4中说明的设置，第二液压马达5包括空转轮工具16。空转轮工具16包括油箱阀28，油箱阀28选择性地可将第二液压马达5的输出端口11连接至油箱工具17。因此，当锤2需落下时，短接流径阻断工具12和油箱阀28基本上同时被激活，使得第二液压马达中的油将被压出第二液压马达5的输出端口11并被压向油箱工具17。

由于阀26处于关闭的中间位置，空转轮期间没有油被供给到第二液压马达5，于是真空将在马达5内建立。

以上本发明已经参照具体例子来举例说明锤击装置1、绞盘3、位置检测工具6等。然而，应该理解的是，本发明不限于上述的特定示例，而是可以在权利要求中指定的本发明的范围内进行各种不同设计和变更。

列表

1.锤击装置

2.锤

3.绞盘

4.线缆工具

5.液压马达

6.位置检测工具

7.绞盘转动制动工具

8.控制工具

9.直接短接流径工具

10.液压马达的输入端口

11.液压马达的输出端口

12.短接流径阻断工具

13.超压缓解工具

14.直接短接流径15.再填充工具

16.空转轮工具

17油箱工具

18.挖掘机

19.挖掘机的臂

20.锤导引工具

21.滑轮

22.编码盘，

23.感应式接近传感器

24方向阀的入口端口

25方向阀的出口端口

26.方向阀

27.撞击传感器

28.油箱阀

Claims (18)

1.一种锤击装置(1)，包括通过线缆工具(4)连接到绞盘(3)的锤(2)，其中所述绞盘(3)的转动由一个或多个液压马达(5)驱动，并且其中所述锤击装置(1)还包括用于检测所述锤(2)的位置的位置检测工具(6)。

2.根据权利要求1所述的锤击装置(1)，其中所述锤击装置(1)还包括绞盘转动制动工具(7)。

3.根据权利要求1或2所述的锤击装置(1)，其中所述锤击装置(1)还包括控制工具(8)，用于根据来自所述位置检测工具(6)的输入激活所述绞盘转动制动工具(7)。

4.根据权利要求3所述的锤击装置(1)，其中所述控制工具(8)包括复位工具，用于当所述锤(2)达到撞击时复位所述位置检测工具(6)。

5.根据前述任一权利要求所述的锤击装置(1)，其中所述锤击装置(1)包括直接短接流径工具(9)，用于在所述液压马达(5)的输入端口(10)与输出端口(11)之间任选地创建直接短接流径(14)。

6.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的锤击装置(1)，其中所述绞盘转动制动工具(7)包括用于阻断通过所述短接流径的流的短接流径阻断工具(12)。

7.根据权利要求5或6所述的锤击装置(1)，其中所述直接短接流径工具(9)包括超压缓解工具(13)。

8.根据权利要求7所述的锤击装置(1)，其中所述超压缓解工具(13)被设置成，如果压力超过700巴，优选地如果压力超过500巴，最优选的如果压力超过300巴，减轻所述直接短接流径(14)中的所述压力。

9.根据权利要求5至8中任一权利要求所述的锤击装置(1)，其中所述直接短接流径工具(9)包括再填充工具(15)，用于增加所述直接短接流径(14)中的压力。

10.根据上述任一权利要求所述的锤击装置(1)，其中所述绞盘(3)由一个以上的液压马达(5)驱动。

11.根据权利要求10所述的锤击装置(1)，其中所述一个以上的液压马达(5)中的至少一个包括空转轮工具(16)。

12.根据权利要求10所述的锤击装置(1)，其中所述空转轮工具(16)包括用于将所述液压马达(5)的输出端口(11)连接至油箱工具(17)的工具。

13.一种用于操作锤击装置(1)的方法，所述方法包括下列步骤：

通过由至少一个液压马达(5)驱动的绞盘工具(3)提升所述锤击装置(1)的锤(2)至预定的初始位置；

通过在所述液压马达(5)的输入端口(10)和输出端口(11)之间创建直接短接流径(14)使所述锤(2)落下，及

在所述锤(2)达到撞击之前打断或降低通过所述直接短接流径(14)的流。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法还包括至少在所述落下期间检测所述锤(2)的位置的步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，其中通过所述直接短接流径(14)的所述流响应于所述锤(2)的所述检测到的位置被打断或降低。

16.根据权利要求15所述的方法，其中通过所述直接短接流径(14)的所述流的所述打断或减少是响应于所述锤(2)的最新的撞击位置而启动的。

17.根据权利要求13至16中任一权利要求所述的方法，其中所述预定的初始位置由操作者手动选择。

18.根据权利要求13至17中任一权利要求所述的方法，其中所述锤击装置(1)是根据权利要求1至12中任一权利要求所述的锤击装置(1)。