CN109563731B - 工作机械以及用于处理地面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工作机械以及用于借助于工作机械来处理地面的方法，所述工作机械具有桅杆，借助于定位装置，旋转头沿所述桅杆竖直移动，通过所述旋转头来移位和引导具有至少两个方钻棒的伸缩方钻杆。根据本发明，所述方钻棒借助于控制件自动地锁定或解锁，其中，借助于第一检测装置，检测至少一个方钻棒的旋转角度，和/或借助于第二检测装置，检测液压系统中的力、扭矩或压力变化。通过所述控制件，根据所检测到的旋转角度和/或所检测到的变化来确定所述方钻棒的锁定和/或解锁。

Description

工作机械以及用于处理地面的方法

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的工作机械（Arbeitsmaschine）、特别是施工机械，其具有桅杆，借助于定位装置，旋转头可沿所述桅杆竖直移动，通过所述旋转头，以可移位的方式引导具有至少两个方钻棒（Kellystangen）的伸缩方钻杆（Kellygestänge），其中，提供外部方钻棒和内部方钻棒，所述外部方钻棒被设计成被支撑在旋转头上，所述内部方钻棒包括用于绳索的绳索悬挂件，通过所述绳索，所述内部方钻棒可借助于主绳索绞盘竖直移动，其中，出于扭矩传递的目的，方钻棒在其外侧和/或内侧上设置有轴向延伸的驱动键、以及在驱动键上的锁定凹口、和/或轴向闩锁元件，所述轴向闩锁元件能够被移动到锁定凹口中以用于轴向地锁定方钻棒、或被移动到锁定凹口之外以用于解锁。

本发明进一步涉及根据权利要求7的前序部分的用于借助于工作机械来处理（Bearbeiten）地面的方法，所述工作机械具有桅杆，借助于定位装置，旋转头沿所述桅杆竖直移动，通过所述旋转头来移位和引导具有至少两个方钻棒的伸缩方钻杆，其中，提供外部方钻棒和内部方钻棒，所述外部方钻棒被支撑在旋转头上，所述内部方钻棒被悬挂在绳索上，通过所述绳索，内部方钻棒借助于主绳索绞盘竖直移动，其中，出于扭矩传递的目的，方钻棒在其外侧和/或内侧上设置有轴向延伸的驱动键、以及驱动键上的锁定凹口、和/或轴向闩锁元件，所述轴向闩锁元件被移动到锁定凹口中以用于轴向地锁定方钻棒，或被移动到锁定凹口之外以用于解锁。

背景技术

方钻杆是伸缩工具杆，其包括多个管状棒元件，并且至少具有外部方钻棒和内部方钻棒。内部方钻棒、并且因此作为整体的方钻杆被悬挂在绳索上，其中方钻杆由凯氏引导件（Kellyführung）和/或环形旋转驱动器（也称为旋转头）引导。经由方钻杆，扭矩能够从旋转驱动器被传递到被安装在内部方钻棒的下端上的地面处理工具、特别是钻孔工具。通过单独的方钻棒元件相对于彼此的对应向外伸缩，还能够达到更大钻孔深度。

为了传递扭矩，单独的方钻棒元件在其外侧和其内侧上具有用于扭矩传递的轴向延伸的止动凸缘。此外，在特定轴向位置中、尤其是在起始和末端区域中，提供锁定凹口或闩锁元件，方钻棒元件能够通过所述锁定凹口或闩锁元件相对于彼此轴向地紧固。以此方式，轴向压缩力也可以经由钻孔驱动器被施加到方钻杆、并且因此被施加到地面处理工具。外部方钻棒还能够以轴向固定的方式连接到钻孔驱动器。

尤其是当以不连续方式处理地面时，例如当借助于钻斗产生钻孔时，钻斗必须反复地被移动到钻孔中以及再次被移动到钻孔外。根据相应钻孔深度，方钻杆相应地反复地向内和向外伸缩。在用所移除的地面材料填充钻斗之后，必须将钻斗从钻孔取出以便清空。为此目的，单独的方钻棒元件必须被再次解锁并且缩回到彼此中。在此缩回位置中，方钻杆能够与钻斗一起从钻孔取出并被枢转到清空位置。然后，对于进一步的钻孔步骤，钻孔工具再次被移动到钻孔中，其中方钻杆重新向外伸缩。

方钻杆的向内和向外伸缩需要钻孔设备的操作者一方的时间和技巧。通常，锁定位置被隐藏，使得钻孔设备的操作者无法识别闩锁元件和锁定凹口被定位在哪里。已知的是，单独的方钻棒元件相对于彼此的位置在操作者的操作监视器上被显示给钻孔设备的操作者。然而，从控制工程学角度来看，此类显示非常复杂，并且需要在钻孔开始之前对单独的驱动部件和方钻杆的位置的精确校准。此外，必须将正使用哪种类型的方钻杆键入到控制件中。

从DE 10 2012 019 850 A1已知用于监视凯氏钻孔杆（Kellybohrgestänge）的方法。

发明内容

本发明基于如下目的：提供准许借助于方钻杆进行尤其有效的处理的工作机械和用于处理地面的方法。

所述目的一方面通过具有权利要求1的特征的工作机械、并且另一方面通过具有权利要求7的特征的方法来实现。在相应从属权利要求中陈述了本发明的优选实施例。

根据本发明的工作机械的特征在于提供控制件，所述控制件被设计成用于方钻棒的自动锁定和/或解锁，借助于第一检测装置，能够检测至少一个方钻棒的旋转角度，和/或借助于第二检测装置，能够检测驱动系统中的力、扭矩或压力变化，定位装置、旋转头和/或主绳索绞盘由所述驱动系统来驱动，并且所述控制件被设计成根据所检测到的旋转角度和/或所检测到的力、扭矩或压力变化来确定方钻棒的锁定和/或解锁。

本发明的基本思想在于如下事实：提供控制件，所述控制件被设计成用于方钻棒的自动锁定和/或解锁。借助于第一检测装置，能够检测至少一个方钻棒的旋转角度。第一方钻棒的闩锁元件能够以一定轻微压力被施加到第二相对的方钻棒的驱动键。在两个方钻棒相对于彼此的相对轴向移动期间，旋转角度最初保持相同。一旦闩锁元件在此轴向移动期间到达锁定凹口（其构成沿驱动键的轴向凹口），闩锁元件便旋转到锁定凹口中。旋转角度的此突然变化能够由第一检测装置检测到作为已经发生锁定的指示。旋转角度的变化能够由合适的角度编码器（例如，增量编码器）以直接的方式被检测，或者通过旋转驱动器的驱动系统中的力、扭矩或压力变化以间接的方式被检测，例如，作为临时负载下降。驱动系统能够被设计为电动驱动系统或优选地被设计为液压驱动系统。

根据本发明的另外的方面，所进行的替代性或额外的规定在于，借助于第二检测装置，检测驱动系统中的力、扭矩或压力变化，定位装置、旋转头和/或主绳索绞盘由所述驱动系统来驱动。当闩锁元件锁定到锁定凹口中时，两个毗邻的方钻棒互锁。于是，闩锁元件的简单轴向移动不再是可能的，这能够以轴向驱动单元的驱动系统中的对应功率增加的形式被察觉。两个方钻棒相对于彼此的轴向移位能够经由定位装置、旋转头和/或主绳索绞盘来进行。根据所使用的是哪个驱动单元，例如能够监视相应液压系统或整个系统中的压力，并且因此能够检测可能的压力增加。同样的内容以相反次序适用于解锁。

根据所检测到的旋转角度和/或所检测到的功率变化，控制件因此能够可靠地确定方钻棒的锁定和/或解锁。

在最简单情况下，方钻杆包括仅两个方钻棒，即，管状外部方钻棒、和以可移位的方式被布置在管状外部方钻棒中的内部方钻棒。为了达到更大钻孔深度，根据本发明的进一步发展，有利的是，方钻杆具有被布置在外部方钻棒与内部方钻棒之间的一个或多个中间方钻棒。特别地，具有三个或四个方钻棒的方钻杆是优选的。

基本上，具有方钻杆的根据本发明的工作机械能够被用于各种各样的操作。根据本发明的进一步发展，特别有利的是，钻孔工具、特别是钻斗或螺旋钻以可释放方式被安装在内部方钻棒的下端上。此类钻孔工具能够被采用以用于不连续钻孔，其中方钻杆必须反复地延伸和缩回。

本发明的另一优选实施例在于如下事实：提供至少一个输入装置，借助于所述输入装置，能够键入方钻杆的类型和/或尺寸、用于旋转头的定位装置的位置、绳索的位置、和/或旋转头的类型和/或尺寸。在最简单情况下，可以经由输入终端来执行输入。替代性地，可以借助于传感器来自动地检测位置。此外，有可能将相应部件放置到所限定起始位置中并借助于这些部件来校准工作机械。能够在以下事实中看到本发明的优选的进一步发展：第一检测装置具有用于检测旋转角度的旋转角度编码器。优选地，旋转角度编码器被集成在旋转头中。然而，能够提供对于旋转角度的直接或间接检测来说合适的任何其他传感器布置。

本发明的另一有利实施例变型在于如下事实：第二检测装置具有用于检测压力增加的压力传感器。压力传感器能够优选地被提供在相应液压系统的压力管线中。优选地，压力传感器被定位成靠近这样的部件：将监视该部件的压力以便控制锁定。

根据本发明的方法的特征在于借助于控制件，方钻棒被自动地锁定或解锁，借助于第一检测装置，检测至少一个方钻棒的旋转角度，和/或借助于第二检测装置，检测驱动系统中的力、扭矩或压力变化，定位装置、旋转头和/或主绳索绞盘由所述驱动系统来驱动，并且通过所述控制件，根据所检测到的旋转角度和/或所检测到的力、扭矩或压力变化来确定方钻棒的锁定和/或解锁。

根据本发明的方法能够特别地借助于如先前所描述的工作机械来实现。相应地，能够实现在先描述的优点。

本发明的有利方法变型在于如下事实：为了锁定和/或解锁，将方钻杆上的地面处理工具放置到地面上、特别是放置到钻孔底部上。通过这样做，地面处理工具和牢固地连接到地面处理工具的内部方钻棒被定位在所限定位置中。优选地，根据本发明的外部方钻棒或中间方钻棒现在能够相对于内部方钻棒移动，直到实现所期望锁定或解锁。基本上，根据本发明的方法能够被用于其中需要具有方钻杆的工具的每种应用。根据实施例变型，尤其优选的是，在地面中产生钻孔。钻孔的产生能够通过挖掘地面材料来执行。

根据本发明的另外的实施例变型，所进行的规定是，填充钻孔以形成基础元件。在最简单情况下，能够用可浇注材料（例如，沙子或砾石）来填充基础元件。优选地，通过填充可硬化物质（更特别地，混凝土材料）来形成基础元件。

根据依照本发明的方法的进一步发展，有利的是，为了锁定方钻棒，向所述方钻棒施加第一扭矩，其中，闩锁元件以轻微压力被施加到相对的方钻棒的驱动键，并且，所述两个方钻棒相对于彼此轴向移动，直到闩锁元件沿周向方向旋转到锁定凹口中和/或轴向地邻接（anschlägt）锁定凹口。闩锁元件和驱动键之间的相对按压以由控制件预先确定的初始轻微压力发生。通过这样做，压力被设定成使得两个方钻棒仍然能够以相对小摩擦力相对于彼此轴向移动。当闩锁元件经过锁定凹口时，闩锁元件沿周向方向旋转到锁定凹口中。此锁定既能够通过两个相对的方钻棒之间的旋转角度的变化来察觉，又能够通过轴向驱动单元中的压力变化来察觉。通过控制件，于是自动地设定两个方钻棒相对于彼此的轴向移位。在需要的情况下，如果期望与另一方钻棒的进一步锁定，则能够发生进一步轴向移动。

根据本发明，另一方法变型在于如下事实，具有闩锁元件的方钻棒轴向相对移动达预先确定的距离。预先确定的距离能够在从几十厘米至几米的范围内。如果在行进穿过此预先确定的距离时未察觉到锁定，则可以通过控制件将可移动方钻棒重置到起始点，其中在所述预先确定的距离上再一次实现轴向移动。此过程可以被重复一次或数次。如果仍然不存在锁定，则能够向钻孔设备的操作者提示错误指示或以常规方式执行锁定的请求。

附图说明

在下文中通过在附图中示意性地示出的优选实施例进一步解释本发明，在附图中示出：

图1 根据本发明的第一工作机械的示意性局部视图；

图2 根据本发明的第二工作机械的示意性局部视图；

图3 方钻杆在解锁之前的示意性剖视（aufgebrochene）图解；以及

图4 图3的方钻杆在锁定之后的示意性剖视图解。

具体实施方式

根据图1和2的工作机械10在每种情况下具有基本上竖直的桅杆12，基本上竖直的桅杆12各自具有桅杆头14，该桅杆头仅在图1中绘出。方钻杆40经由绳索52沿桅杆12以可竖直移位的方式被悬挂，绳索52由主绳索绞盘50驱动并且经由在桅杆头14上的偏转辊16被引导。

根据依照图1和图2的两个实施例，方钻杆40在每种情况下被设计成具有位于上部的外部方钻棒42、位于下部的内部方钻棒46和布置在其之间的中间方钻棒44。绳索悬挂件48被提供在内部方钻棒46的上端上，在绳索悬挂件48上，绳索52被设计成用于内部方钻棒46和另外的管状方钻棒元件的竖直移位。

外部方钻棒42在其上端处具有支撑凸缘43，借助于支撑凸缘43，外部方钻棒42被支撑在旋转头30（即，环形旋转驱动器）上。为了减弱冲击，在根据图1的实施例中，具有弹簧的阻尼装置32被布置在旋转头30和支撑凸缘43之间。旋转头30、并且因此外部方钻棒42能够经由定位装置20沿桅杆12竖直移动。在根据图1的实施例中，定位装置20被设计为液压缸。为了将扭矩从旋转头30传递到外部方钻棒42、并且因此传递到作为整体的方钻杆40，驱动键66在外部方钻棒42的外侧上被布置在外部方钻棒42上，如图2中能够看到的。

以已知的方式，对应的驱动键66或闩锁元件也被布置在另外的方钻棒元件的其他外侧和内侧上。销形连接元件49被提供在内部方钻棒46的下侧上，借助于销形连接元件49，能够以抗扭矩的方式安装地面处理工具36。在根据图1和图2的实施例中，地面处理工具36被设计为螺旋钻。

在图3和图4中，示出了具有外部方钻棒42和内部方钻棒46的简化的方钻杆40。为了从外部方钻棒42到内部方钻棒46的传递扭矩，外部方钻棒42在其内侧上具有至少一个闩锁元件62，闩锁元件62沿周向方向被安置成抵靠在内部方钻棒46的外侧上的轴向延伸的驱动键66。

为了轴向锁定外部方钻棒42和内部方钻棒46，通过借助于根据本发明的控制件经由旋转头30施加轻微扭矩，使外部方钻棒42上的闩锁元件62轻轻地压靠驱动键66。在此按压位置中，外部方钻棒42和内部方钻棒46现在经由定位装置20抑或主绳索绞盘50相对于彼此轴向移动。在所示出实施例中，当到达图4中示出的位置时，具有闩锁元件62的外部方钻棒42在到达被设计为驱动键66中的轴向凹口的锁定凹口68时沿周向方向逆时针旋转到锁定凹口68中。通过这样做，在外部方钻棒42和内部方钻棒46之间发生扭转，这能够由第一检测装置、特别是传感器装置察觉作为锁定的指示。

在外部方钻棒42相对于内部方钻棒46的进一步轴向移动时，块状闩锁元件62轴向地邻接抵靠锁定凹口68的轴向止动部69。外部方钻棒42的进一步轴向移动现在不再可能或者仅以增加的力消耗才有可能，其能够作为液压系统中的压力增加被检测到，轴向驱动构件由所述液压系统驱动。同样地，闩锁元件62沿周向方向邻接抵靠锁定凹口68的侧向表面也能够作为压力变化借助于用于驱动旋转头的液压系统中的第二检测装置（例如，压力传感器）而被察觉。这些相应的压力变化能够被检测到作为存在方钻棒的成功锁定的进一步指示并由控制件记录。

Claims (15)

1.一种工作机械，所述工作机械具有桅杆，借助于定位装置，旋转头能够沿所述桅杆竖直移动，通过所述旋转头以可移位的方式引导具有至少两个方钻棒的伸缩方钻杆，其中，提供外部方钻棒和内部方钻棒，所述外部方钻棒被设计成被支撑在所述旋转头上，所述内部方钻棒包括用于绳索的绳索悬挂件，通过所述绳索，所述内部方钻棒能够借助于主绳索绞盘竖直移动，其中，出于扭矩传递的目的，方钻棒在其外侧和/或内侧上设置有轴向延伸的驱动键、以及所述驱动键上的锁定凹口、和/或轴向闩锁元件，所述轴向闩锁元件能够被移动到所述锁定凹口中以用于轴向地锁定所述方钻棒，或被移动到所述锁定凹口之外以用于解锁，

其中，提供控制件，所述控制件被设计成用于所述方钻棒的锁定和/或解锁，

其中，

为了自动锁定所述方钻棒，所述控制件被构造成使得：

第一扭矩能够被施加到所述方钻棒，其中，闩锁元件以轻微压力被施加到相对的方钻棒的驱动键，并且

所述两个方钻棒相对于彼此轴向移动，直到所述闩锁元件沿周向方向旋转到锁定凹口中，

借助于第一检测装置，能够在向内旋转期间检测至少一个方钻棒的旋转角度，或借助于第二检测装置，能够在向内旋转期间检测驱动系统中的力变化或扭矩变化，所述定位装置、所述旋转头或所述主绳索绞盘由所述驱动系统来驱动，

并且，

所述控制件被设计成根据所检测到的旋转角度或所述驱动系统中的所检测到的力变化或扭矩变化来确定所述方钻棒的锁定。

2.根据权利要求1所述的工作机械，

其中，

所述方钻杆具有被布置在所述外部方钻棒与所述内部方钻棒之间的一个或多个中间方钻棒。

3.根据权利要求1所述的工作机械，

其中，

地面处理工具以可释放的方式被安装在所述内部方钻棒的下端上。

4.根据权利要求1所述的工作机械，

其中，

提供至少一个输入装置，借助于所述输入装置，能够键入所述方钻杆的类型和/或尺寸、用于所述旋转头的所述定位装置的位置、所述绳索的位置和/或所述旋转头的类型和/或尺寸。

5.根据权利要求1所述的工作机械，

其中，

所述第一检测装置具有用于检测旋转角度的旋转角度编码器。

6.根据权利要求1所述的工作机械，

其中，

所述第二检测装置具有用于检测液压驱动系统中的压力增加的压力传感器。

7.根据权利要求3所述的工作机械，

其中，所述地面处理工具是钻斗或螺旋钻。

8.根据权利要求1所述的工作机械，

其中，所述力变化是压力变化。

9.一种用于借助于根据权利要求1所述的工作机械来处理地面的方法，所述工作机械具有桅杆，借助于定位装置，旋转头沿所述桅杆竖直移动，通过所述旋转头来移位和引导具有至少两个方钻棒的伸缩方钻杆，其中，提供外部方钻棒和内部方钻棒，所述外部方钻棒被支撑在所述旋转头上，所述内部方钻棒被悬挂在绳索上，通过所述绳索，所述内部方钻棒借助于主绳索绞盘竖直移动，其中，出于扭矩传递的目的，所述方钻棒在其外侧和/或内侧上设置有轴向延伸的驱动键、以及所述驱动键上的锁定凹口、和/或轴向闩锁元件，所述轴向闩锁元件被移动到所述锁定凹口中以用于轴向地锁定所述方钻棒，或被移动到所述锁定凹口之外以用于解锁，

其中，借助于控制件，所述方钻棒被锁定或解锁，

其中，

为了自动锁定方钻棒，向所述方钻棒施加第一扭矩，其中，闩锁元件以轻微压力被施加到相对的方钻棒的驱动键，

所述两个方钻棒相对于彼此轴向移动，直到所述闩锁元件沿周向方向旋转到锁定凹口中，

借助于第一检测装置，在向内旋转期间检测至少一个方钻棒的旋转角度，或借助于第二检测装置，在向内旋转期间检测驱动系统中的力变化或扭矩变化，所述定位装置、所述旋转头或所述主绳索绞盘由所述驱动系统来驱动，并且

通过所述控制件，根据所检测到的旋转角度或所检测到的力变化或扭矩变化来确定所述方钻棒的锁定。

10.根据权利要求9所述的方法，

其中，

为了所述锁定和/或解锁，将所述方钻杆上的地面处理工具放置到地面上。

11.根据权利要求9所述的方法，

其中，

为了所述锁定和/或解锁，将所述方钻杆上的地面处理工具放置到钻孔底部上。

12.根据权利要求9所述的方法，

其中，

在地面中产生钻孔。

13.根据权利要求12所述的方法，

其中，

填充所述钻孔以形成基础元件。

14.根据权利要求9所述的方法，

其中，

具有所述闩锁元件的所述方钻棒轴向相对移动达预先确定的距离。

15.根据权利要求9所述的方法，

其中，所述力变化是压力变化。

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