CN116065951A - 工程机械和用于运行工程机械的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工程机械和用于运行工程机械的方法，工程机械具有：移动式载体器具；具有线性引导部的布置在工程机械处的导引器；工作滑架，其可竖直行进地支承在导引器的线性引导部处并构造用于保持加工工具；具有主绳索的主卷扬机，该主绳索的自由端与工作滑架连接；进给单元，其构造成在工作运行中使工作滑架沿着导引器向上或向下行进并施加进给力；第一测量设备，其用于检测施加到工作滑架上的实际进给力；以及控制设备，在其中针对进给单元相对进给力存储有上极限值和/或下极限值，控制设备构造成根据由第一测量设备检测到的实际进给力值自动操控主卷扬机，使得检测到的实际进给力值低于上极限值或高于下极限值。

Description

工程机械和用于运行工程机械的方法

技术领域

本发明涉及根据权利要求1所述的工程机械、尤其钻孔器具，其具有：移动式载体器具；具有线性引导部的布置在工程机械处的导引器(Mäkler,亦或导杆)；和工作滑架(Arbeitsschlitten)，该工作滑架可竖直行进地支承在导引器的线性引导部处并构造用于保持加工工具。

本发明此外涉及根据权利要求9所述的用于运行这样的工程机械的方法。

背景技术

例如，从EP 2 378 053 A1中已知一种用于钻孔的工程机械。在该已知的工程机械中，在工作滑架处设置有钻孔驱动装置，用于转动驱动具有钻孔螺杆的钻孔工具。钻孔工具有钻杆、即所谓的方钻杆(Kellystange)，该钻杆悬挂在主卷扬机(Hauptwinde)的主绳索处。利用主绳索来保持和承受包括钻孔工具在内的钻孔杆的重量。

在方钻杆中，钻孔杆引导穿过环形钻孔驱动装置、即所谓的动力驱动系统(Kraftdrehkopf,亦或顶部驱动系统)，其中，转矩可以从环形驱动轮传递到钻孔杆的外带动条上。

在本发明尤其涉及的所谓的单程方法中，钻孔工具(如连续螺杆)直接装设在钻孔驱动装置、即所谓的动力驱动系统处，并且如此可以被拉动通过进给设备。因为运行中的拉力由于钻孔工具和钻孔驱动装置的附挂质量而通常高于钻孔时的压力，所以主绳索被附挂在钻孔驱动装置处。

为了将附加的进给力施加到钻孔工具上，工作滑架可以利用钻孔驱动装置沿着导引器向下行进经过进给单元。

相应地，在钻孔工具被拉出钻孔时，也可以经由进给单元向上施加进给力。在这种情况下，机械操作者还应相应地操控主卷扬机，以便使主绳索保持在张紧下并且不产生松弛绳索，由此主绳索可能从柱头部处的转向辊中跳出。这将中断钻孔运行并需要耗时的维护措施。

即使在利用附加的进给力进行钻探时，也可能出现关键的运行情形，亦即如果在某些土地层中钻孔螺杆不再去除土地材料，而是如木塞起子般拧入到较软的土地层中，那么就如此。由此，钻孔工具可以由于旋拧运动而相对于土地实施增加的进给运动。在钻孔工具如木塞起子般拧入时，由于强制运动而可能产生向下指向的进给力的突然增加。这可导致进给单元过载和损坏。在使用具有进给绳索的卷扬机时，进给绳索尤其可能断裂。

此外，在钻孔工具如木塞起子般拧入时，也可能造成工程机械整体的倾斜和倾翻，从而可面临工程机械倾覆的危险。

发明内容

本发明的目的在于，说明一种工程机械和一种方法，利用它们可以实现工程机械的特别安全的运行。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的工程机械或通过具有权利要求9的特征的方法来实现。优选的实施形式在从属权利要求中说明。

根据本发明，工程机械设置有：

- 移动式载体器具，

- 具有线性引导部的布置在工程机械处的导引器，

- 工作滑架，该工作滑架可竖直行进地支承在导引器的线性引导部处并构造用于保持加工工具，

- 具有主绳索的主卷扬机，该主绳索的自由端与工作滑架直接或间接地连接，其中，主卷扬机驱动和控制成承受并基本上补偿工作滑架连同保持在工作滑架处的加工工具的重力，

- 进给单元，该进给单元构造成在工作运行中使工作滑架沿着导引器向上或向下行进并施加进给力，

- 第一测量设备，该第一测量设备用于检测施加到工作器具滑架上的实际进给力，以及

- 控制设备，在该控制设备中针对进给单元相对进给力存储有上极限值和/或下极限值，并且其中，控制设备构造成根据由第一测量设备检测到的实际进给力值自动操控主卷扬机，使得检测到的实际进给力值低于上极限值或高于下极限值。

本发明的第一方面在于，主卷扬机的主绳索与工作滑架连接，使得主卷扬机可以直接作用于工作滑架。主绳索可以直接或间接装设在工作滑架处，其中，在工作滑架处支承有转向辊。主绳索在此可以如滑轮组般围绕转向辊引导并固定在柱处。主卷扬机可以承受并补偿与工作滑架连接的加工工具以及工作滑架的重量。工作滑架在此可以通过与主绞盘分离的进给单元行进，其中，通过进给单元根据需求将进给力向下或向上施加到工作滑架上并因此施加到加工工具上。

根据本发明的另一方面，设置有第一测量设备，利用该第一测量设备检测施加到工作器具滑架上的当前的实际进给力。相应当前的实际进给力值从测量设备传送到控制设备，在该控制设备中针对进给单元相对进给力存储有上极限值和/或下极限值。如果实际进给力值超过或低于所存储的极限值中的一个，则由控制设备根据预设的控制程序有针对性地操控主卷扬机，以为了保护进给单元和整个机器的运行安全性。控制器在此如此设计，使得当前的实际进给力值由于主卷扬机的附加作用而保留在极限值之间的范围内，无论如何再次低于上极限值或再次超过下极限值。

因此，例如如果在将加工工具钻探到土地中时向下出现具有快速增加的进给力的所谓木塞起子效应的初始情况，则通过控制设备如此激活主卷扬机，使得经由主绳索将附加的拉力向上施加到工作器具滑架上。由此，防止了钻孔工具拧入到土地中，使得钻孔工具在限定的预设进给运动中继续去除土地材料。

反之，如果在钻探时向下需要特别高的进给力，其中，进给单元达到其负载极限，则可以经由控制单元减小主卷扬机处的预先设定的保持力以进行重量补偿，使得具有加工工具的工作器具滑架的一部分或几乎整个重力在进给方向上附加地向下起作用。在主绳索处仅保留一定的残余拉力，以便预防松弛绳索。

相应地，即使在加工工具被拉出土地时，在达到进给单元的负载极限的情况下，该负载极限例如由于钻孔物、护套摩擦的负载或在加工工具可能被卡住时可出现，也可以借助于控制设备通过由主卷扬机附加地施加拉力来避免进给单元的过载。

总体而言，控制设备如此设计，使得该控制设备自动执行可导致调节的测量-和控制过程。由此，使机械操作者在运行工程机械时显著减负，并且能够可靠地避免工程机械的危险运行情形。

根据本发明的工程机械的一种优选实施形式在于，设置有第二测量设备用于检测主绳索中的绳索力，并且控制设备构造成操控主卷扬机和进给单元，从而在主绳索中存在最小绳索力。

通过测量主绳索中的实际绳索力并相应地操控主卷扬机和/或进给单元，可以确保主绳索中存在预设的最小绳索力。由此，确保了主绳索的最小张力，从而抵消了主绳索处形成松弛绳索的危险。

原则上，进给单元可以以任何合适的方式构造。根据本发明的一种改进方案，特别优选的是，进给单元具有线性驱动装置、尤其调整缸体。调整缸体尤其可以实施为液压缸体。原则上，进给单元可以具有双作用缸体，通过该缸体可以向下和向上引起进给力。也可以以相反的布置设置有两个单作用调整缸体。至少一个调整缸体可以直接或经由进给绳索与工作滑架连接。另外，调整缸体也可以用于设定进给绳索处的预紧力。

根据本发明的另一设计方案，有利的是，进给单元具有进给卷扬机。进给卷扬机在此可以包括可以在两个转动方向上驱动的卷扬机。如此，可以在两个方向上、即向上或向下施加拉力。

尤其地，优选的是，进给单元具有用于将进给力向上施加到工作滑架上的上部进给绳索和用于将进给力向下施加到工作滑架上的下部进给绳索。在进给卷扬机中，两个进给绳索尤其可以如此缠绕在卷扬机滚筒上，使得如果下部进给绳索展开，则上部进给绳索卷起，并且反之亦然。因此，根据卷扬机滚筒的转动方向，滑架可以沿着导引器向下或向上运动。经由一个或多个调整缸体，足够的绳索张力可以例如借助于张紧辊来实现。进给绳索可以经过转向辊引导。

原则上，测量设备可以以任何合适的方式构造用于检测所期望的力。力测量可以在绳索的端部处或在卷扬机处进行。根据本发明的一种改进方案，特别适宜的是，测量设备中的至少一个具有带有力测量元件的转向辊。由此，可以以简单且可靠的方式测量主绳索和/或至少一个进给绳索处的力。

原则上，工程机械可以以任意方式实施，尤其实施为地下工程机械，用于执行土地加工的地下工程措施。尤其地，在工作器具滑架处可以设置有振动器(Rüttler)或打桩机，用于在土地中插入或拉动板桩墙板(Spundwandbohle)。根据本发明的一种实施变型方案，特别优选的是，工程机械构造为钻孔器具，并且在工作滑架处布置有用于转动驱动钻孔工具的钻孔驱动装置。这种钻孔器具尤其可以用于在土地中生成基础桩。

在此，根据本发明的一种改进方案，特别有利的是，钻孔工具具有钻孔螺杆。尤其地，在钻孔器具的该设计方案中，可以实现特别安全的运行，因为通过将钻孔螺杆拧入到土地中，可以可靠地避免由于所谓的木塞起子效应而产生的潜在危险的运行情形。

根据本发明，上述工程机械可以按照如下方法来运行，该方法特征在于，利用第一测量设备检测通过进给单元施加到工作滑架上的实际进给力，并且根据当前检测到的实际进给力值，通过控制设备自动操控主卷扬机，使得检测到的实际进给力值低于上极限值或超过下极限值。

通过根据本发明的方法，可以在运行根据本发明的工程机械时实现上述优点。尤其地，可以将实际进给力值保持在上极限值和下极限值之间的设定范围中。由此，可以实现工程机械的高效且安全的运行。

根据本发明，一种优选的方法变型方案在于，利用第二测量设备检测主绳索中的绳索力，并且通过控制设备操控主卷扬机和进给单元，从而设定主绳索中的最小绳索力。如此，通过控制设备可以确保主绳索中足够的绳索张力，从而可靠地抵抗松弛绳索的出现。

按照根据本发明的方法的另一实施方案，有利的是，在工作滑架处布置有钻孔驱动装置，利用该钻孔驱动装置转动驱动具有钻孔螺杆的钻孔工具，并且利用钻孔工具在土地中生成钻孔。根据本发明，尤其可以在利用钻孔螺杆进行钻孔时实现特别安全的运行。土地中的钻孔尤其可以用于生成基础元件。在此，钻孔可以利用可硬化的悬浮物填充，以形成基础元件。

附图说明

下面借助优选的实施例更详细地阐释本发明。在附图中，唯一的图例示出了构造为钻孔器具的工程机械的示意性侧视图。

具体实施方式

为了阐明本发明，示出了工程机械10，其构造为具有载体器具14的钻孔器具12。移动式载体器具14具有带有履带式行驶机构的底盘16。在底盘16上围绕竖直轴线可转动地支承有上部结构18。经由铰接机构19，具有线性引导部22的基本上竖直指向的柱状导引器20在其前侧处可调整地支承在上部结构18处。沿着线性引导部22，设置有具有用于转动驱动加工工具40的钻孔驱动装置32的工作滑架30。加工工具40构造为具有钻孔螺杆44的钻孔工具42。

根据本发明，工作滑架30保持在主卷扬机50的主绳索52处。主绳索52在此从主卷扬机50(其可以布置在导引器20的后侧处或在上部结构18处的其它位置处)经由在导引器20的上端处的具有两个柱-转向辊56a,56b的柱头部24引导直到固定元件34，主绳索52利用该固定元件与工作滑架30连接。

主卷扬机50基本上由载体器具14中的控制设备70如此操控，使得具有钻孔驱动装置32和加工工具40的工作滑架30的重量很大程度上由主卷扬机50的拉力承受。主卷扬机50的拉力在此如此设定，使得在主绳索52中存在最小张力，以便避免松弛绳索。

为了使工作滑架30沿着导引器20行进，设置有进给单元60，该进给单元在所示实施例中具有带有上部进给绳索64和下部进给绳索66的进给卷扬机62。上部进给绳索64由进给卷扬机62向上引导到第一转向辊68，上部进给绳索64从该第一转向辊再次向下引导并经由未呈现的辊铰接在工作滑架30处。上部进给绳索64的自由端可以经由未呈现的辊在工作滑架30处再次向上引导，并且经由另外的转向部引导到张紧缸体67，通过该张紧缸体确保上部进给绳索64的足够的绳索张紧。经由上部进给绳索64，如此可以将进给力向上施加到工作滑架30上并因此施加到加工工具40上。

下部进给绳索66经由两个辊69a,69b从下方引导至工作滑架30处并固定在那里，或者备选地经由转向辊引导并固定在导引器20处。通过将拉力施加到下部进给绳索66上，如此可以将进给力向下施加到工作滑架30上。上部进给绳索64和下部进给绳索66以相反的缠绕布置在进给卷扬机62的卷扬机卷筒上。

进给单元60的进给力可以例如经由第一转向辊68处的第一测量设备71亦或利用张紧缸体67的区域中的另一测量设备检测并传送到控制设备70处。类似地，主绳索52处的力可以经由第二测量设备72来检测，该第二测量设备在所示实施例中布置在柱头部24处的第一柱-转向辊56a的区域中。第二测量设备72也与控制设备70处于连接。

在控制设备70中，针对进给单元60相对进给力可以存储上极限值和下极限值。控制设备70在此如此构造，使得根据由第一测量设备71检测到的实际进给力值自动操控主卷扬机50，其中，如此控制或调节检测到的实际进给力值，使得该实际进给力值低于上极限值或高于下极限值。

例如，如果进给单元60在向上拉动工作滑架30时达到负载极限，即如果达到或超过实际进给力的上极限值，则可以通过控制设备70激活主卷扬机50以进行支撑，使得经由主绳索52将附加的拉力施加到工作滑架30上。

类似地，在进给单元60在向下进给时达到负载极限的情况下，可以通过控制设备70如此激活主卷扬机50，使得通过主绳索52减少基本上作用在工作滑架30处的拉力。因此，通过工作滑架30、钻孔驱动装置32和加工工具40的重量将附加的力向下施加到工作滑架上，由此向下增加进给力并使进给单元60减负。

通过主卷扬机50的这种自动激活，尤其可以在利用钻孔螺杆44进行钻孔时防止钻孔螺杆44不期望地如木塞起子般旋入到软土地层中，因为由此可能引起进给单元60过载和钻孔器具12的倾翻。因此，根据本发明的控制设备70也有助于提高运行安全。

Claims (11)

1.一种工程机械、尤其钻孔器具(12)，其具有：

- 移动式载体器具(14)，

- 具有线性引导部(22)的布置在所述工程机械处的导引器(20)，

- 工作滑架(30)，所述工作滑架能够竖直行进地支承在所述导引器(20)的线性引导部(22)处并构造用于保持加工工具(40)，

- 具有主绳索(52)的主卷扬机(50)，所述主绳索的自由端与所述工作滑架(30)直接或间接地连接，其中，所述主卷扬机(50)驱动和控制成承受并基本上补偿所述工作滑架(30)连同保持在所述工作滑架处的所述加工工具(40)的重力，

- 进给单元(60)，所述进给单元构造成在工作运行中使所述工作滑架(30)沿着所述导引器(20)向上或向下行进并施加进给力，

- 第一测量设备(71)，所述第一测量设备用于检测施加到所述工作滑架(30)上的实际进给力，以及

- 控制设备(70)，在所述控制设备中针对所述进给单元(60)相对所述进给力存储有上极限值和/或下极限值，并且其中，所述控制设备(70)构造成根据由所述第一测量设备(71)检测到的实际进给力值自动操控所述主卷扬机(50)，使得所检测到的实际进给力值低于所述上极限值或高于所述下极限值。

2.根据权利要求1所述的工程机械，

其特征在于，

设置有第二测量设备(72)用于检测所述主绳索(52)中的绳索力，并且

所述控制设备(70)构造成如此操控所述主卷扬机(50)和所述进给单元(60)，使得在所述主绳索(52)中存在最小绳索力。

3.根据权利要求1或2所述的工程机械，

其特征在于，

所述进给单元(60)具有线性驱动装置、尤其调整缸体。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的工程机械，

其特征在于，

所述进给单元(60)具有进给卷扬机(62)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的工程机械，

其特征在于，

所述进给单元(60)具有用于将进给力向上施加到所述工作滑架(30)上的上部进给绳索(64)和用于将进给力向下施加到所述工作滑架(30)上的下部进给绳索(66)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的工程机械，

其特征在于，

所述测量设备(71,72)中的至少一个具有带有力测量元件的转向辊(56,68)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的工程机械，

其特征在于，

所述工程机械构造为钻孔器具(12)，并且

在所述工作滑架(30)处布置有钻孔驱动装置(32)，用于转动驱动钻孔工具(42)。

8.根据权利要求7所述的工程机械，

其特征在于，

所述钻孔工具(42)尤其具有钻孔螺杆(44)。

9.一种用于运行根据权利要求1至7中任一项所述的工程机械(10)的方法，

其特征在于，

利用所述第一测量设备(71)检测通过所述进给单元(60)施加到所述工作滑架(30)上的实际进给力，并且

通过所述控制设备(70)根据当前检测到的实际进给力值自动操控所述主卷扬机(50)，使得所检测到的实际进给力值低于所述上极限值或超过所述下极限值。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，

利用第二测量设备(72)检测所述主绳索(52)中的绳索力，并且

通过所述控制设备(70)操控所述主卷扬机(50)和所述进给单元(60)，从而设定所述主绳索(52)中的最小绳索力。

11.根据权利要求9或10所述的方法，

其特征在于，

在所述工作滑架(30)处布置钻孔驱动装置(32)，利用所述钻孔驱动装置转动驱动尤其具有钻孔螺杆(44)的钻孔工具(42)，并且

利用所述钻孔工具(42)在土地中生成钻孔。

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