CN116605779A - 工程机械和用于运行工程机械的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工程机械、尤其是钻孔设备，其带有：桅杆，工具沿着所述桅杆可运动地支承，其中，所述工具悬挂在绳索处，所述绳索能够借助绳索卷扬机操纵以用于工具的升高和下降，绳索卷扬机由作为卷扬机驱动器的电动马达在驱动模式下驱动，其中，所述电动马达构造成用于在回收模式下运行，在该回收模式下，所述电动马达优选在所述工具下降时产生电能并输出到能量蓄存器处；以及控制器，所述控制器构造成用于根据可预设的理论值如此操控所述电动马达，使得所述绳索不仅在所述电动马达的驱动模式下而且在所述电动马达的回收模式下都张紧。

Description

工程机械和用于运行工程机械的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的工程机械。本发明还涉及一种根据权利要求8所述的用于运行工程机械的方法。
背景技术
长久以来已知具有桅杆的工程机械，工具沿着桅杆可运动地支承，该工具悬挂在用于升高和下降工具的绳索上。
在这种工程机械中，绳索卷扬机通常利用液压马达驱动，液压马达由液压泵供应以液压流体。液压泵通常通过内燃机、尤其是柴油机驱动。
发明内容
本发明的任务在于，给出一种工程机械和一种用于运行工程机械的方法，所述工程机械和所述方法实现特别经济、环保且可靠的运行。
所述任务一方面通过具有权利要求1的特征的工程机械解决，并且另一方面通过具有权利要求7的特征的方法解决。本发明的优选实施方式在从属权利要求中给出。
根据本发明的尤其是构造为钻孔设备的工程机械包括：桅杆，工具装置沿着所述桅杆可运动地支承，其中，所述工具装置悬挂在绳索处，所述绳索能够借助绳索卷扬机操纵以用于所述工具装置的升高和下降，所述绳索卷扬机由作为卷扬机驱动器的电动马达在驱动模式下驱动，其中，所述电动马达构造成用于在回收模式下运行，在该回收模式下，所述电动马达优选在所述工具装置下降时产生和输出电能；以及控制器，所述控制器构造成根据可预设的理论值如此操控所述电动马达，使得所述绳索不仅在所述电动马达的驱动模式下而且在所述电动马达的回收模式下都张紧。
本发明的第一方面在于，使用电动马达以用于驱动绳索卷扬机，该电动马达不仅可以在驱动模式运行而且可以在回收模式下运行。因此，尤其是在工具装置下降时(该工具装置可以是地下工程工具、钻孔驱动器、打桩机或振动器)，可以将势能(或位能，即Lageenergie)转换成电能。该电能可以被输出给工程机械的能量蓄存器或电能消耗器。以这种方式可以降低机器的能耗，这是经济且环保的。
然而，本发明不限于可回收运行的电动马达用于绳索卷扬机的用途。而是，根据本发明的另一方面，设置有控制器，电动马达借助该控制器不仅在驱动模式下而且尤其是在回收模式下如此运行，使得预设的绳索张力得到确保。例如，在特定的运行时间点，例如当悬挂在绳索处的工具、如钻孔工具被放出到填充有液体的钻孔中时，在碰到液体表面上时导致工具制动，并且然后以较低的下降速度下降。例如，在这样的运行状态下，通过控制器确保在回收模式下作为发电机运行的电动马达在工具装置进一步下降时以较低的电动马达阻力运行、即在回收功率减小的情况下以较低的制动阻力运行，或者必要时以一定的拉回力矩(或拉回转矩，即Rückzugsdrehmoment)运行，从而可以确保所期望的绳索张力。
通过在每个运行状态下预设的绳索张力确保，在绳索卷扬机或换向滑轮处不形成松弛绳索。否则，绳索由此可能会从卷扬机或换向滑轮跳出，这可能导致增加的绳索磨损、绳索的损坏或因工程机械维修而运行中断。
根据本发明的一种改进方案，特别适宜的是，针对所述电动马达的理论值是预设的绳索拉力。因此，可以直接经由控制器设定和预设最小绳索拉力。控制器可以尤其是在回收模式下相应地控制电动马达的功率或电动马达阻力。
在此特别有利的是，设置有用于测量绳索拉力的力测量装置，并且所述力测量装置与控制器处于连接中以用于根据测量到的绳索拉力控制(或开环控制、开环调节，即Steuern)/调节(或闭环控制、闭环调节，即Regeln)所述电动马达。借助力测量装置可以直接确定绳索处的拉力，并且经由控制器用于控制电动马达。通过该测量值的反馈可以借助控制器根据绳索拉力来实现电动马达的调节。
原则上，力测量装置可以以任何合适的方式构造。根据本发明的一个实施方案，特别适宜的是，所述力测量装置在绳索的换向滑轮处具有力测量销栓或在绳索卷扬机的卷扬机支架处具有力测量接片。在此，可以直接检测力，例如通过测力计(Kraftmessdose)或通过测力条(Kraftmessstreifen)。
原则上，可以为不同的运行情况设定统一的绳索拉力，尤其是用于工具装置的升高和下降。根据本发明的改进方案，特别有利的是，通过所述控制器能够改变可预设的绳索张力。为此可以为操作人员设置相应的输入装置或设置根据预设的控制程序的自动改变。尤其是，绳索张力可以根据运行模式而改变。例如，当工具装置下降时，可以设置与提升时不同的最小绳索拉力。相应的预设值在此可以从存储器中调用或通过操作人员输入。针对绳索拉力的预设值也可以与分别选择和附装的工具装置有关。
原则上，工程机械可以以任何合适的方式构造，其中工具装置借助绳索在桅杆处升高和下降。尤其是当工具装置沿着桅杆反复升高和下降时，根据本发明的用于回收能量的组件是特别经济的。这例如在打桩机、振动器或槽壁铣机或槽壁抓机(Schlitzwandgreifer)的情况下(如其尤其被使用于地下工程)是适宜的。
根据本发明的一个设计方案，特别有利的是，所述工程机械构造为钻孔设备，旋转钻孔驱动器在所述钻孔设备的桅杆处可调节地支承，所述旋转钻孔驱动器能够经由至少一个执行驱动器沿着所述桅杆移动。工具装置在此尤其可以是带有钻孔工具的可伸缩的方钻杆(或凯氏方钻杆，即Kellystange)。方钻杆的内杆可经由绳索与钻孔工具一起升高和下降。钻孔工具在此可以任意构造，尤其是构造为螺旋钻或特别优选地构造为钻斗(或钻桶，即Bohreimer)。
尤其是在带有频繁拉回钻孔工具以用于其排空的不连续钻孔情况下，本发明是特别经济的。
优选地，桅杆可以构造为导引件、尤其是伸缩式导引件。导引件沿着其前侧具有线性引导部，例如作为或用于工具装置的工作滑座在线性引导部处可竖直运动地引导。原则上，术语桅杆在本发明的意义下应一般性理解，其中，还应包括悬臂。
本发明还包括一种用于运行工程机械的方法，所述工程机械带有桅杆，工具装置沿着所述桅杆可运动地支承，其中，所述工具装置悬挂在绳索处，所述绳索能够借助绳索卷扬机操纵以用于所述工具装置的升高和下降，所述绳索卷扬机由作为卷扬机驱动器的电动马达在驱动模式下驱动，其中，所述电动马达构造成用于在回收模式下运行，在该回收模式下，所述电动马达优选在所述工具装置下降时产生和输出电能，其中通过控制器根据可预设的理论值如此操控所述电动马达，使得所述绳索不仅在所述电动马达的驱动模式下而且在所述电动马达的回收模式下都张紧。
根据本发明的方法尤其可以通过上述工程机械来执行。利用该方法可以实现上述优点。通过控制器可以设定和改变电动马达在回收模式下的电动马达阻力，从而确保针对绳索张力的预设的最小值。
根据本发明，一种优选的方法变型在于，根据预设的绳索拉力作为理论值来操控所述电动马达。由此，可以直接预设最小绳索拉力。
根据本发明，一个有利的改进方案在于，通过控制器来改变可预设的绳索张力。这可以经由输入装置直接通过操作人员进行或者自动相应于预设的控制程序根据特定的运行参数来进行。例如，由此可以在提升时预设与在下降时不同的绳索拉力。预设的绳索拉力也可以根据所使用的工具装置而改变。
根据本发明的一个实施变型方案，特别好的方法控制通过以下方式实现，借助力测量装置测量绳索拉力，其中，所述力测量装置与所述控制器处于连接中，其中，根据测量到的绳索拉力来控制或调节所述电动马达。由此可以借助力测量装置来确定绳索处的实际绳索拉力。将该实际绳索拉力与预设的理论绳索拉力进行比较。根据产生的差，可以通过控制器如此操控绳索卷扬机的驱动器，使得至少实际绳索拉力不小于预设的理论绳索拉力，该理论绳索拉力被预设为用于所期望的绳索张紧的最小力。
原则上，控制器也可以如此构造，使得通过该控制器将实际绳索拉力调节到给定的理论绳索拉力或调节到针对所述理论绳索拉力的至少一个理论范围。在此，在控制器中也可以将最大绳索拉力确定为上限。如果实际绳索拉力达到最大绳索拉力，则如此操控绳索卷扬机的电动马达，直到实际绳索拉力再次低于最大绳索拉力值。
附图说明
下面借助在附图中示意性示出的优选实施例进一步描述本发明。
其中：
图1示出根据本发明的具有承载设备12的工程机械10的侧视图。
具体实施方式
唯一的附图示出根据本发明的具有承载设备12的工程机械10的侧视图。承载设备12包括履带式行走装置作为底盘(Unterwagen)14，上部结构16可旋转地支承在底盘上。用于工程机械10的控制器60位于上部结构16的操作舱中。桅杆20通过铰接机构18可调节地支承在上部结构16处，该桅杆在运行时具有基本上竖直的位置。
根据所示出的实施例，桅杆20可以构造为在其前侧处具有线性引导部24的导引件21。带有旋转钻孔驱动器36的工作滑座38能够沿着线性引导部24可竖直移动地支承。由此，工程机械10可以实施为钻孔设备。在图中示出了旋转钻孔驱动器36的上部位置以及以虚线示出下部位置。
绳索40可以在桅杆20的上端部处在桅杆头部22处被引导，在绳索的一端部处设置有具有钻孔工具34的优选可伸缩的方钻杆32作为工具装置30。方钻杆32可以被引导穿过工作滑座38处的旋转钻孔驱动器36的套筒形的驱动轮，从而转矩可以从旋转钻孔驱动器36经由未示出的带动条传递到方钻杆32上。在方钻杆32的下端部处布置有用于在地面中建立钻孔的钻孔工具34。钻孔工具34原则上可以是任意构造并且尤其是可以具有螺旋钻或钻斗。
绳索40经由桅杆头部22处的换向滑轮26沿着桅杆20从方钻杆32被引导直至上部结构16中的绳索卷扬机46。根据本发明，绳索卷扬机46经由电动马达50驱动，电动马达也可以在回收模式下运行。带有钻孔工具34的方钻杆32可以经由绳索卷扬机46借助绳索40升高和下降。在下降时，势能可以通过电动马达50转换成电能并且输出给蓄存装置或电消耗器。
经由桅杆20处的带有卷扬机的执行驱动器28，带有旋转钻孔驱动器36的工作滑座38可以经由另一个调节绳索29向上牵拉。通过沿相反方向相应地驱动执行驱动器28，带有旋转钻孔驱动器36的工作滑座38也可以向下放出。执行驱动器28也可以配备未示出的电动马达，该电动马达也可以在回收模式下运行。带有旋转钻孔驱动器36的工作滑座38也可以被视作为工具装置30的一部分。
在所示的实施例中，力测量装置62优选地布置在桅杆头部22处的换向滑轮26处。力测量装置62例如可以构造为力测量销栓，通过力测量销栓可以检测作用在绳索40上的绳索拉力。力测量装置62与上部结构16处的控制器60连接。
用于运行绳索卷扬机46的至少一个电动马达50以及优选还有用于运行构造为卷扬机的执行驱动器28的另一个电动马达经由控制器60操控。在此，电动马达50的操控通过控制器60如此实现，使得根据用于绳索拉力的预设的理论值，如此操控所述至少一个电动马达50，使得绳索40不仅在电动马达50的驱动模式中，而且在电动马达的回收模式中都具有所设置的最小张力。尤其是，通过控制器60可以操控和改变所述至少一个电动马达50的电动马达阻力，其中，电动马达50的回收功率也相应地改变。总的来说，控制器60如此设计，使得确保绳索40的最小张力，即使由此电动马达50的回收功率相对于最大可能的值至少在一定时间段内降低。通过足够的绳索张力确保不形成松弛绳索，例如当钻孔工具34的制动在放出到填充有液体的钻孔中发生时。由此，避免了松弛绳索的形成，其带有绳索40从换向滑轮26跳出或在绳索卷扬机46上无序缠绕的风险。
通过根据本发明的工程机械10和相关的根据本发明的方法可以在进一步安全的运行过程的情况下实现节能和因此环保和经济的运行。

Claims (10)

1.一种工程机械、尤其是钻孔设备，其带有：
桅杆(20)，工具装置(30)沿着所述桅杆可运动地支承，其中，所述工具装置(30)悬挂在绳索(40)处，所述绳索能够借助绳索卷扬机(46)操纵以用于所述工具装置(30)的升高和下降，所述绳索卷扬机由作为卷扬机驱动器的电动马达(50)在驱动模式下驱动，
其中，所述电动马达(50)构造成用于在回收模式下运行，在该回收模式下，所述电动马达(50)优选在所述工具装置(30)下降时产生和输出电能，以及
控制器(60)，所述控制器构造成根据可预设的理论值如此操控所述电动马达(50)，使得所述绳索(40)不仅在所述电动马达(50)的驱动模式下而且在所述电动马达的回收模式下都张紧。
2.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，针对所述电动马达(50)的理论值是预设的绳索拉力。
3.根据权利要求2所述的工程机械，其特征在于，设置有用于测量所述绳索拉力的力测量装置(62)，并且所述力测量装置(62)与所述控制器(60)处于连接中以用于根据测量到的绳索拉力控制/调节所述电动马达(50)。
4.根据权利要求3所述的工程机械，其特征在于，所述力测量装置(62)在所述绳索(40)的换向滑轮(26)处具有力测量销栓或在绳索卷扬机(46)的卷扬机支架处具有力测量接片。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的工程机械，其特征在于，通过所述控制器(60)能够改变可预设的绳索张力。
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，所述工程机械(10)构造为钻孔设备，旋转钻孔驱动器(36)在所述钻孔设备的桅杆(20)处可调节地支承，所述旋转钻孔驱动器能够经由至少一个执行驱动器(28)沿着所述桅杆(20)移动。
7.一种用于运行工程机械(10)的方法，所述工程机械尤其是根据权利要求1至6中任一项所述的工程机械(10)，所述工程机械带有桅杆(20)，工具装置(30)沿着所述桅杆可运动地支承，其中，所述工具装置(30)悬挂在绳索(40)处，所述绳索能够借助绳索卷扬机(46)操纵以用于所述工具装置(30)的升高和下降，所述绳索卷扬机由作为卷扬机驱动器的电动马达(50)在驱动模式下驱动，其中，所述电动马达(50)构造成用于在回收模式下运行，在该回收模式下，所述电动马达(50)优选在所述工具装置(30)下降时产生和输出电能，
其中通过控制器(60)根据可预设的理论值操控所述电动马达(50)，使得所述绳索(40)不仅在所述电动马达(50)的驱动模式下而且在所述电动马达的回收模式下都张紧。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据预设的绳索拉力作为理论值来操控所述电动马达(50)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过所述控制器(60)或操作者来改变可预设的绳索张力。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，借助力测量装置(62)测量绳索拉力，其中，所述力测量装置(62)与所述控制器(60)处于连接中，其中，根据测量到的绳索拉力来控制或调节所述电动马达(50)。
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