专利名称：一种旋挖钻机的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑施工机械，特别是涉及利用平行连杆结构进行导杆水平方向定位的一种旋挖钻机。
背景技术：
旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中挖孔作业的施工机械，在灌注桩、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。图1是现有技术中的旋挖钻机侧视图，如图1所示，旋挖钻机1的行走部分上设置有上部旋转体2，上部旋转体2装有旋挖钻机的驾驶座、发动机、油压单元等。导杆5通过平行连杆机构6的三角形铰座7安装在上部旋转体2上。下起落油缸10用于改变平行连杆机构6的平行四边形形状，从而改变导杆5的操作半径。上滑轮16安装在导杆5的上部， 用于从装在上部旋转体2上的绞车中送出的卷扬缆17及辅助操作缆的布线。另外，引导管 15安装在导杆5上。凯式钻杆18通过旋转驱动的传动装置13来旋转。引导栓14将传动装置13支撑在导杆5上，引导栓14连接在引导管15，并沿着引导管15上下移动。卷扬缆 17用于进行凯式钻杆18的卷扬，也用于辅助吊挂操作。钻铲12设置在钻杆18的下端，并根据钻杆18的旋转而旋转。如图1所示，在旋挖钻机对地盘进行钻孔作业时，钻铲12中会存留钻出来的土，一旦需要排出钻铲12中的存土，钻铲12就会被提升到地面上，就要暂时中断钻孔作业。图2 是现有技术中的旋挖钻机的排土时的状态图。如图2所示，通过旋转上部旋转体2以及通过平行连杆机构6的变形来移动导杆5，将钻铲12中的土倾倒在旋挖钻机的侧面的地上或是倾倒在准备好的卡车中。因此，如果继续进行挖孔作业，就需要再次将钻铲12移动到钻孔中心，即所谓的桩孔对位。这个过程不但需要旋转上部旋转体2，还需要通过平行连杆机构6来移动导杆5，进而将钻铲12对位到钻孔中心。图3是现有技术中的平行连杆机构的结构图。如图3所示，所述平行连杆机构6 包括起伏连杆8，其下端铰接在上部旋转体2上的第一铰接轴21，其上端铰接在所述三角形铰座7的第二铰接轴22 ；上臂9，其下端铰接在上部旋转体2上的第三铰接轴23，上端铰接在所述三角形铰座7的第四铰接轴24 ；因此，第一铰接轴21、第二铰接轴22、第三铰接轴 23和第四铰接轴24构成平行连杆机构6的四个铰接点。根据平行四边形的原理，由第一铰接轴21、第三铰接轴23所确定的直线与由第二铰接轴22、第四铰接轴24所确定的直线时刻保持平行。下起落油缸10的上端铰接在上臂9上的第五铰接轴25，下端铰接在上部旋转体2 上的第六铰接轴26 ；三角形铰座7与移动导杆5铰接在万向接头27 ；上起落油缸11的下端铰接在三角形铰座7上的第八铰接轴28，上端铰接在导杆5 上的第九铰接轴29。因为第一铰接轴21、第三铰接轴23位于上部旋转体2上，所以由第一铰接轴21、第三铰接轴23所确定的直线与水平面的夹角不变，并且，因为由第一铰接轴21、第三铰接轴23所确定的直线与由第二铰接轴22、第四铰接轴24所确定的直线时刻保持平行，所以当通过下起落油缸10的伸缩使上臂9绕第三铰接轴23转动时，根据平行四边形的原理，由第二铰接轴22、第四铰接轴24所确定的直线与水平面的夹角保持不变，在此状态下使三角形铰座7移动。由此，上起落油缸11和导杆5进行平行移动，在保持导杆5的垂直度不变的条件下，实现了导杆5的移动定位。由图3可知，下起落油缸10伸缩产生作用力F，作用力F推动上臂9绕第三铰接轴23转动，作用力F对上臂9的力臂L为第三铰接轴23到下起落油缸10的垂直距离，推动上臂9的为转矩M，M = FXL0而基于图3中的现有机构，可知现有技术具有以下缺陷1)下起落油缸10具有自己独立的第五铰接轴25和第六铰接轴26，其布局空间受到了平行连杆机构6的限制，很难增加力臂L的长度，因此需要增大转矩M的时候，只能增加作用力F，导致下起落油缸10的负载加大，必须加大油缸尺寸、提高油缸的保持压力，由此造成高成本，并出现漏油的问题。2)由于下起落油缸10的上端铰接在上臂9上，限制了下起落油缸10的有效伸缩长度，所以也减小了三角形铰座7的上下方向的移动角度，进而影响了导杆5旋转角度，限制了旋挖钻机的使用范围。此外，这种结构还导致为了确保上臂9的设计强度所带来的不必要的重量和成本的增加。3)由于上起落油缸11的铰接点和上臂9在三角形铰座7上的铰接点不同，上起落油缸11的有效伸缩长度受到限制，也影响了导杆5移动角度，进而限制了旋挖钻机的使用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋挖钻机，能够减少下起落油缸10的负载，降低平行连杆机构6的强度要求，进而实现设备的小型化。为了实现上述目的，本发明提供了一种旋挖钻机，包括上部旋转体2，导杆5、平行连杆机构6、三角形铰座7、上起落油缸11和下起落油缸10 ；所述上起落油缸11的上端铰接在所述导杆5上，下端铰接在所述三角形铰座7 上；所述平行连杆机构6包括起伏连杆8，下端铰接在所述上部旋转体2上的第一铰接轴21，上端铰接在所述三角形铰座7的第二铰接轴22 ；上臂9，下端铰接在上部旋转体2 上的第三铰接轴23，上端铰接在所述三角形铰座7的第四铰接轴24 ；所述下起落油缸10的下端铰接在所述上部旋转体2上，并且铰接的轴心线与所述第一铰接轴21的轴心线相重合。优选地，上述的旋挖钻机中，所述下起落油缸10的上端铰接在所述三角形铰座7 上，并且铰接的轴心线与所述第四铰接轴24的轴心线相重合。优选地，上述的旋挖钻机中，所述下起落油缸10的下端与所述起伏连杆8的下端共同铰接在所述第一铰接轴21上。优选地，上述的旋挖钻机中，所述下起落油缸10的上端与所述上臂(9)的上端共同铰接在所述第四铰接轴24上。
优选地，上述的旋挖钻机中，所述上起落油缸11的下端铰接在所述三角形铰座7 上的第八铰接轴28，所述第八铰接轴28的轴心线与所述第四铰接轴24的轴心线相重合。优选地，上述的旋挖钻机中，所述第八铰接轴28的直径小于所述第四铰接轴24的直径，所述第八铰接轴28嵌入到所述第四铰接轴24中。本发明实施例具有如下技术效果1)为了避免干涉，下起落油缸10要设置在平行连杆机构6的范围之内，但是本发明通过将第六铰接轴26与第一铰接轴21设置在同一个铰接点，并将第五铰接轴25与第四铰接轴24设置在同一个铰接点，使下起落油缸10的作用力最小化，可以降低油缸负载，减小油缸尺寸。2)本发明通过将第六铰接轴26与第一铰接轴21设置在同一个铰接点，第五铰接轴25与第四铰接轴24、第八铰接轴28设置在同一个铰接点，减少了 3个铰接点，减少了装
配工序。3)因为减少了 3个铰接点，使三角形铰座、上臂的作用力线简化、明确，因此可以简化三角形铰座、上臂的结构。4)上臂9、下起落油缸10铰接在直径为A的第四铰接轴24，上起落油缸11的第八铰接轴28可以嵌入到第四铰接轴24，因此可以先组装平行连杆部分和下起落油缸10，之后再组装上起落油缸11，将第八铰接轴28嵌入到第四铰接轴24即可完成上起落油缸11的组装。5)铰接轴的数量减少，因此本发明旋挖钻机可以减少制作成本。6)铰接轴的数量减少，降低旋挖钻机的组装工作量。
图1是现有技术中的旋挖钻机侧视图；图2是现有技术中的旋挖钻机的排土时的状态图；图3是现有技术中的平行连杆机构的结构图；图4是本发明的旋挖钻机的侧视图；图5是本发明的旋挖钻机的平行连杆机构及立柱的结构图；图6a是本发明的平行连杆的安装结构6b是图6a中b部分的剖视图；图6c是图6a中c部分的剖视图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。由图3可知，下起落油缸10伸缩产生作用力F，作用力F推动上臂9绕第三铰接轴23转动，作用力F对上臂9的力臂L为第三铰接轴23到下起落油缸10的垂直距离，推动上臂9的为转矩M，M = FXL0降低成本需要减小下起落油缸10的负载，也就是减小作用力F，在不降低转矩M的情况下，只能增加力臂L。力臂L的确定方式如下L = kX sin α，其中k代表第五铰接轴25到第三铰接轴23的距离，α代表上臂9与下起落油缸10的夹角。因此，要增加力臂L，就需要增大夹角 α或者增大k。为了增加夹角α，可以考虑第六铰接轴26向下越过第一铰接轴21，但此时下起落油缸10的运动会与起伏连杆8产生干涉，为了解决这种干涉，会使起落连杆8的结构复杂化，这不利于降低成本也不利于小型化。因此，本发明实施例的旋挖钻机将第六铰接轴26 与第一铰接轴21设置在同一个铰接点。图4是本发明的旋挖钻机的侧视图，图5是本发明的旋挖钻机的平行连杆机构及立柱的结构图，如图4、图5所示，本发明实施例提供的旋挖钻机包括上部旋转体2，导杆 5、平行连杆机构6三角形铰座7、上起落油缸11和下起落油缸10 ；上起落油缸11的上端铰接在导杆5上，下端铰接在三角形铰座7上；平行连杆机构6包括起伏连杆8，下端铰接在上部旋转体2上的第一铰接轴21， 上端铰接在所述三角形铰座7的第二铰接轴22 ；上臂9，下端铰接在上部旋转体2上的第三铰接轴23，上端铰接在所述三角形铰座7的第四铰接轴24 ；其中，下起落油缸10的下端铰接在上部旋转体2上，并且铰接的轴心线与第一铰接轴21的轴心线相重合。可见，本发明实施例的旋挖钻机将第六铰接轴26与第一铰接轴21设置在同一个铰接点，即增大了夹角α，又避免了干涉。因此，其能够降低下起落油缸10的负载，减小下起落油缸10的尺寸，从而降低成本，有利于设备的小型化。为了增大k，可以考虑第五铰接轴25向上越过第四铰接轴24，但此时下起落油缸 10的运动会与上臂9产生干涉，会使上臂9的结构复杂化，这不利于降低成本也不利于小型化。因此，本发明另一个实施例中，下起落油缸10的上端铰接在三角形铰座7上，并且铰接的轴心线与所述第四铰接轴24的轴心线相重合。可见，本发明将第五铰接轴25与第四铰接轴24设置在同一个铰接点，即增大了 k，又避免了干涉。图6a是本发明的平行连杆的安装结构图，图6b是图6a中b部分的剖视图；图6c 是图6a中c部分的剖视图。如图6a所示，为了接受施加在导杆5上的扭曲负载，将平行连杆机构6的上臂9 作为箱体断面，起伏连杆8为2个。所述下起落油缸10也为2个，配置在起伏连杆8的外侧。如图6c所示，下起落油缸10的下端与起伏连杆8的下端共同铰接在第一铰接轴 21上，即将第六铰接轴26与第一铰接轴21合并为了同一个轴。如图6b所示，下起落油缸10的上端与上臂9的上端共同铰接在第四铰接轴24上。 即将第五铰接轴25与第四铰接轴24合并为了同一个轴，通过这种同轴设置的方式，可以简化结构降低成本。如图3所示，为了减小上起落油缸11的负载，需要增加上起落油缸11的力臂，这就需要上起落油缸11远离导杆5的铰接点，即远离万向接头27，因此，如图5所示，本发明的一个实施例中，第八铰接轴28的轴心线与所述第四铰接轴24的轴心线相重合。因此，既增加了上起落油缸11的力臂也不会和上臂9产生干涉。并且，上臂9、上起落油缸11和下起落油缸10铰接在了同一个点，简化了结构。
如图6b所示，第八铰接轴28的直径B小于第四铰接轴24的直径A，第八铰接轴28 嵌入到第四铰接轴24中，构成了具有两个不同直径不同强度的轴肩，构成了一个阶梯轴， 这有利于安装定位。第八铰接轴28与第四铰接轴24可以为一体的，以减少铰接轴的个数。由上可知，本发明实施例具有以下优势1)为了避免干涉，下起落油缸10要设置在平行连杆机构6的范围之内，但是本发明通过将第六铰接轴26与第一铰接轴21设置在同一个铰接点，并将第五铰接轴25与第四铰接轴24设置在同一个铰接点，使下起落油缸10的作用力最小化，可以降低油缸负载，减小油缸尺寸。2)通过将第六铰接轴26与第一铰接轴21设置在同一个铰接点，第五铰接轴25与第四铰接轴24、第八铰接轴28设置在同一个铰接点，减少了 3个铰接点，减少了装配工序。3)因为减少了 3个铰接点，使三角形铰座、上臂的作用力线简化、明确，因此可以简化三角形铰座、上臂的结构。4)上臂9、下起落油缸10铰接在直径为A的第四铰接轴24，上起落油缸11的第八铰接轴28可以嵌入到第四铰接轴24，因此可以先组装平行连杆部分和下起落油缸10，之后再组装上起落油缸11，将第八铰接轴28嵌入到第四铰接轴24即可完成上起落油缸11的组装。5)铰接轴的数量减少，因此本发明旋挖钻机的价格便宜。6)铰接轴的数量减少，降低旋挖钻机的组装工作量。以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种旋挖钻机，包括上部旋转体(2)，导杆(5)、平行连杆机构(6)、三角形铰座(7)、 上起落油缸(11)和下起落油缸(10)；所述上起落油缸(11)的上端铰接在所述导杆(5)上，下端铰接在所述三角形铰座(7)上；所述平行连杆机构(6)包括起伏连杆(8)，下端铰接在所述上部旋转体(2)上的第一铰接轴(21)，上端铰接在所述三角形铰座(7)的第二铰接轴(22)；上臂(9)，下端铰接在上部旋转体(2)上的第三铰接轴(23)，上端铰接在所述三角形铰座(7)的第四铰接轴(24)； 其特征在于，所述下起落油缸(10)的下端铰接在所述上部旋转体(2)上，并且铰接的轴心线与所述第一铰接轴(21)的轴心线相重合。
2.权利要求1中所述旋挖钻机，其特征在于，所述下起落油缸(10)的上端铰接在所述三角形铰座(7)上，并且铰接的轴心线与所述第四铰接轴(24)的轴心线相重合。
3.权利要求1中所述旋挖钻机，其特征在于，所述下起落油缸(10)的下端与所述起伏连杆(8)的下端共同铰接在所述第一铰接轴(21)上。
4.权利要求2中所述旋挖钻机，其特征在于，所述下起落油缸(10)的上端与所述上臂 (9)的上端共同铰接在所述第四铰接轴(24)上。
5.权利要求1-4中任意一项所述旋挖钻机，其特征在于，所述上起落油缸(11)的下端铰接在所述三角形铰座(7)上的第八铰接轴(28)，所述第八铰接轴(28)的轴心线与所述第四铰接轴(24)的轴心线相重合。
6.权利要求5中所述旋挖钻机，其特征在于，所述第八铰接轴(28)的直径小于所述第四铰接轴(24)的直径，所述第八铰接轴(28)嵌入到所述第四铰接轴(24)中。
全文摘要
本发明提供一种旋挖钻机，包括上部旋转体2，导杆5、平行连杆机构6、三角形铰座7、上起落油缸11和下起落油缸10；上起落油缸11的上端铰接在导杆5上，下端铰接在三角形铰座7上；所述平行连杆机构6包括起伏连杆8，下端铰接在所述上部旋转体2上的第一铰接轴21，上端铰接在所述三角形铰座7的第二铰接轴22；上臂9，下端铰接在上部旋转体2上的第三铰接轴23，上端铰接在所述三角形铰座7的第四铰接轴24；下起落油缸10的下端铰接在上部旋转体2上，并且铰接的轴心线与所述第一铰接轴21的轴心线相重合。本发明能够减少下起落油缸10的负载，降低平行连杆机构6的强度要求，进而实现设备的小型化。
文档编号E21B7/02GK102465666SQ20101054271
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者张丛颖, 杨琳, 沈华坤, 郭士军 申请人:日立建机(中国)有限公司