专利名称：旋挖钻机的自动复位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑工程机械中的旋挖钻机，特别是涉及将挖掘斗从排土位置返回到挖掘位置时，通过平行连杆机构将挖掘斗的位置返回到原挖掘位置的旋挖钻机的自动复位系统。
背景技术：
旋挖钻机是在地基上挖掘用于构筑基础的竖孔的机械，在旋挖钻机中，除了在臂上悬挂挖掘钻的类型以外，还具有配备导杆使作业装置升降来进行地基挖掘的类型。配备导杆的旋挖钻机具备图1所示的平行连杆机构6，其在保持安装了作业装置的导杆5的姿态的状态下，在水平方向上调整导杆5的位置。在后面详细描述旋挖钻机的细节。在图1所示的旋挖钻机中，在地基挖掘作业中，需要在挖掘斗25内装满挖掘土时临时中断挖掘作业、排出挖掘斗25内的挖掘土的排土工序。其中，在将挖掘斗25从地面向上提起后使旋挖钻机本体旋转，向旋挖钻机旁边的地面或准备好的卡车进行排土。此时，使平行连杆机构6变形来将挖掘斗25移动到远离旋挖钻机本体的位置。该平行连杆机构6 的变形所引起的移动，保持导杆5的姿态，成为伴随上下方向的移动的向水平方向的移动。 因此，为使挖掘斗25再次返回挖掘中心，需要进行通过旋挖钻机的旋转、以及通过平行连杆机构6使导杆5在水平方向上移动来使挖掘斗25与挖掘中心对齐的所谓的对芯。在挖掘斗25的排土后进行返回挖掘中心的对芯的情况下，驾驶旋挖钻机并进行操作的操作员难以通过目视独立将挖掘斗25的位置返回挖掘中心。即，使平行连杆机构6 动作，使挖掘斗25在水平方向上移动来进行的定位，由于挖掘斗25以及挖掘中心在一条直线上重合，因此从操作员看来难以掌握前后的距离感，难以确认。因此，在对芯作业时，需要站立在旋挖钻机旁边来确认挖掘斗25和挖掘中心的位置关系的合作者，操作员按照该合作者的指示来操作旋挖钻机，进行将挖掘斗25返回挖掘中心的对芯。因此，在频繁地进行挖掘作业中的排土的情况下，操作员必须每次都接受合作者的指示，成为非常烦杂的作业。为解决上述问题，在专利文献1中公开了一种可以使平行连杆机构恢复到特定的原来的动作状态的旋挖钻机的自动复位系统。但是，对旋挖钻机本身来说，出于稳定性或者强度等方面的考虑，在进行排土时存在作业范围的界限。现有的旋挖钻机，当自动复位系统发生故障而无法正常工作的情况下，有可能超出作业范围从而造成事故。专利文献1JP特开2005-97888号公报
发明内容
为了解决上述问题而提出本发明，其目的在于，在可以使平行机构恢复特定的原来的动作状态的旋挖钻机的自动复位系统中，提供可以维持作业范围界限内的动作、以及在该自动复位系统不正常工作的情况下也可以确保不超出作业范围的功能。为了实现上述目的，本发明的第一方式的旋挖钻机的自动复位系统具有状态检测器，用于检测旋挖钻机的平行连杆机构的当前状态参数；控制装置，用于在接收到复位指令后，将存储的复位状态参数与来自所述状态检测器的所述当前状态参数进行比较，在比较结果为一致的条件下，停止所述平行连杆机构的运动。所述自动复位系统还包括作业范围检测器以及与其相连的安全装置，所述作业范围检测器，用于检测所述旋挖钻机的作业范围，并将检测结果发送给所述安全装置，所述安全装置，用于将所述检测结果与预先存储的作业范围阈值进行比较，当所述检测结果达到所述作业范围阈值时，停止所述平行连杆机构的运动。另外，本发明的第二方式的自动复位系统，其中，所述控制装置和所述安全装置分别与控制阀相连，所述控制阀设置在用于推动所述平行连杆机构的升降缸的油路上，所述控制装置和所述安全装置分别通过所述控制阀关断所述油路来停止所述升降缸，从而停止所述平行连杆机构的运动。另外，本发明的第三方式的自动复位系统，其中，所述作业范围检测器是临界角度传感器，其安装在构成所述平行连杆机构的升降起重臂上，检测出该升降起重臂的角度作为检测结果，发送给所述安全装置。另外，本发明的第四方式的自动复位系统，其中，所述作业范围检测器是行程传感器，其安装在使所述平行连杆机构动作的所述升降缸上，检测出该升降缸的行程作为检测结果，发送给所述安全装置。根据本发明，具有如下效果本发明的自动复位系统，通过安全装置可以防止旋挖钻机超出安全作业区域，因此可以确保安全。而且，由于安全装置与控制装置独立工作，因此即使控制装置发生故障或进行了错误的设定，也可以在发生事故前安全地停止。此外，由于自动复位系统中的控制装置与安全装置相互独立，因此控制逻辑变得简单，成本低廉并且可以提高可靠性。而且，安全装置本身也可以利用其它工业机械的倾角限制装置等。
图1是具有导杆的旋挖钻机的整体图。图2是旋挖钻机的自动复位系统的框图。图3是旋挖钻机的挖掘作业图(挖掘位置)。图4是旋挖钻机的挖掘作业图(排土位置)。
具体实施例方式以下，参照
本发明的旋挖钻机的自动复位系统的一个实施方式。首先，图1是具有导杆的旋挖钻机的整体图。旋挖钻机1在可以通过履带牵引装置行走的下部行走体2上具有可旋转的上部旋转体3，该上部旋转体3具备驾驶室和油压单
兀等ο在上部旋转体3上具备平行连杆机构6，该平行连杆机构6由以下各部构成分别有一端被上部旋转体3轴支撑，互相平行地配置的升降起重臂11和升降连杆12 ；分别对升降起重臂11和升降连杆12的另一端进行轴支撑的三角框架13 ；以及升降缸14。在升降起重臂11和上部旋转体3之间轴支撑升降缸14，通过其伸缩动作使平行连杆形状改变。在三角框架13上，通过向前方突出的托架轴支撑导杆5，另外，一端被导杆5轴支撑的背撑缸 7的另一端也在所述三角框架13上被轴支撑。因此，通过背撑缸7从后方对导杆5进行支撑，导杆5通过背撑缸7的伸长动作，如图所示成为立起状态，另外，通过背撑缸7的收缩动作，成为向附图右侧、即后方倒伏的状态。在立起的导杆5上以可升降的方式安装了作为作业装置的驱动装置21。S卩，导杆 5在其左右两侧沿轴线方向具有引导管15，驱动装置21以嵌入可以相对于该引导管15滑动的引导导轨22的方式被安装。驱动装置21从中空轴输出旋转转矩，以贯穿该中空轴来接受旋转转矩的方式安装了钻杆23。并且，在该钻杆23的上端设有引导导轨24，其在引导管15上滑动，由此，钻杆23在与导杆5平行的状态下升降。在导杆5的上端设置了天滑轮16，通过经由该天滑轮16送出的卷扬绳17来吊设钻杆23。从设置在上部旋转体3上的卷扬机送出该卷扬绳17，通过卷扬机的开卷或反卷， 向下降方向送出钻杆23或者将钻杆23拉起。并且，在该钻杆23的下端安装了挖掘斗25， 其在旋转挖掘地基的同时装入挖掘土。在该旋挖钻机1上安装了自动复位系统，其在挖掘作业过程中使挖掘斗25移动后，使钻杆23的轴心再次返回挖掘孔的中心位置。接下来，结合附图，说明本实施方式的旋挖钻机1的自动复位系统的作用。首先， 旋挖钻机1如下所述进行钻土挖掘作业。图3和图4是表示该钻土挖掘作业的示意图。在钻土挖掘作业中，首先，将套管26配置在挖掘位置，用于在其中插入挖掘斗25。 然后，旋挖钻机1通过下部行走体2的行走而进入作业位置。然后，在旋挖钻机1中进行导杆5的定位，以使挖掘斗25进入套管26内。S卩，通过升降缸14的伸缩动作来调整平行连杆机构6的倾角，决定导杆5的水平方向的位置。另外，通过背撑缸7的伸缩动作，将导杆 5调整到垂直立起的状态。当如此进行导杆5的定位后，钻杆23沿着该导杆5垂直下降，下端的挖掘斗25进入套管26内，一边使挖掘斗25旋转一边进行地基的挖掘。当挖掘出的土装满挖掘斗25时将钻杆23拉起。钻杆23上升直到将挖掘斗25从套管26中拉出，然后，上部旋转体3旋转， 使挖掘斗25移动到排土位置。假定此时的排土位置如图4所示，为旋挖钻机1的后方。因此，上部旋转体3旋转180度，挖掘斗25运动到后方，在此，挖掘斗25打开，排出其中的土。 此后，反方向旋转，为使挖掘斗25可以再次插入套管26内，需要进行用于恢复到挖掘中心的定位。在进行挖掘斗25的排土时，通过在上部旋转体3旋转的同时改变平行连杆机构6 的倾角来使其水平移动，使挖掘斗25远离上部旋转体3在大范围内进行排土。因此，向挖掘中心的复位，不仅需要旋挖钻机上部旋转体3的旋转，还需要平行连杆机构6的水平方向的定位。旋转方向可以通过操作员的视线来比较容易地确定。但导杆5在上部旋转体3的前后方向上的定位较为困难，在本实施方式中通过图2所示的自动复位系统来自动进行。图2是表示旋挖钻机的自动复位系统的框图。本实施方式的自动复位系统对导杆 5的水平方向的位置进行控制，尤其检测构成平行连杆机构6的升降起重臂11的角度来进行升降缸14的伸缩控制。在该自动复位系统中，在设置在旋挖钻机1上的控制装置31上，连接了安装在升降起重臂11上的角度传感器32，获得平行连杆机构6的角度信息。
在驾驶室内具有操作员用来直接操作平行连杆机构6的升降杆33。而且，设置有桩芯复位开关34和自动停止开关35，它们分别与控制装置31连接。桩芯复位开关34向控制装置31发送用于存储升降起重臂11的角度传感器32的值的信号，自动停止开关35发送执行自动复位的信号。并且，在控制装置31中存储了用于执行自动复位的程序。在该旋挖钻机中，操作员在驾驶室中操纵升降杆33来进行油压控制，通过油压回路向升降缸14供给来自泵的驱动油、或者切断该驱动油的供给，由此调整升降缸14的伸缩，从而调整平行连杆机构6的动作状态、即倾角。该油压控制，通过设置在上部旋转体3 上的控制阀来进行，该控制阀被设置在泵和升降缸14之间的驱动油油路上。接下来，说明基于该自动复位系统的导杆复位过程。首先，当操作员在将挖掘斗25从套管26中拉出前，为了确定与平行连杆机构6相关的复位状态而按下桩芯复位开关34。此时，从桩芯复位开关34向控制装置31发送动作状态存储信号。当接收到该动作状态存储信号时，控制装置31存储平行连杆机构6此时的动作状态，该动作状态基于此时从角度传感器32发送的信号。此后，使钻杆23上升来将挖掘斗25从套管26中拉出，然后，在使上部旋转体3旋转的同时改变平行连杆机构6的倾角，使挖掘斗25移动到排土位置并进行排土。在排土后， 使上部旋转体3反向旋转到原位置。接着，进行使导杆5恢复到挖掘中心的定位。此时，操作员按下自动停止开关35 来向控制装置31发送自动停止信号，并在驾驶室中操纵升降杆33。在接收到该自动停止信号后，控制装置31把基于定期从角度传感器32发送的状态信号的动作状态、和控制装置31所存储的动作状态进行比较，在二者一致时自动使平行连杆机构6的升降缸14的伸缩动作停止。由此，平行连杆机构6返回通过控制装置31存储的复位状态，实现了导杆5的水平方向的定位。另外，如图2所示，该旋挖钻机的自动复位系统中还具有边界角度传感器36和安全装置37。所述边界角度传感器36安装在升降起重臂11上，定期向所述安全装置37发送检测信号。所述安全装置37中预先存储有作业范围阈值，并比较该作业范围阈值和根据边界角度传感器36的检测信号而确定的范围，当根据边界角度传感器36的检测信号而确定的范围达到预先存储的作业范围阈值时，所述安全装置37进行油压控制，在油压回路中控制所述平行连杆机构6的升降缸14的驱动油的供给/切断，停止升降缸14的伸缩动作，从而停止作业半径的增大。因此，根据本实施方式的旋挖钻机的自动复位系统，在中断挖掘来进行排土时，关于平行连杆机构6，根据从角度传感器32发送的检测信号，将挖掘时的动作状态存储在控制装置31中，在排土后再次返回挖掘时的状态时，可以在该存储的动作状态，使平行连杆机构6的动作自动停止，可以使操作员不接受合作者的指示地进行操作。此时，操作员，通过在以往进行的升降杆33的操作以外，附加桩芯复位开关34和自动停止开关35的简单操作，便可以进行对芯。另外，根据本实施方式的旋挖钻机的自动复位系统，即使控制装置发生故障或进行了错误的设定，由于安全装置进行油压控制，也可以防止旋挖钻机的作业半径超过作业范围，从而防止事故的发生。以上，说明了本发明的旋挖钻机的自动复位系统的一个实施方式，但本发明不限于此，在不脱离其主旨的范围内，可以进行各种变更。例如，在所述实施方式中，使用角度传感器32来确定平行连杆机构6在挖掘时的动作状态，但除此以外，也可以使用检测升降缸14的行程的行程传感器来确定平行连杆机构6的动作状态。另外，在所述实施方式中，安全装置37根据来自边界角度传感器36的检测信号来确定作业范围，所述边界角度传感器36安装在构成所述平行连杆机构6的升降起重臂11 上，但该安全装置37也可以根据来自安装在使所述平行连杆机构6动作的所述升降缸14 上的行程传感器来确定作业范围。综上所述，根据本发明的旋挖钻机的自动复位系统，通过安全装置可以防止旋挖钻机超出安全作业区域，因此可以确保安全。而且，由于安全装置与控制装置独立工作，因此即使控制装置发生故障或进行了错误的设定，也可以在发生事故前安全地停止。此外，由于自动复位系统中的控制装置与安全装置相互独立，因此控制逻辑变得简单，成本低廉并且可以提高可靠性。而且，安全装置本身也可以利用其它工业机械的倾角限制装置等。以上，对本发明的具体实施方式
进行了说明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明主旨的范围内，可以对其进行各种修正以及变更。
权利要求
1.一种旋挖钻机的自动复位系统，包括状态检测器，用于检测旋挖钻机的平行连杆机构的当前状态参数；控制装置，用于在接收到复位指令后，将存储的复位状态参数与来自所述状态检测器的所述当前状态参数进行比较，在比较结果为一致的条件下，停止所述平行连杆机构的运动；其特征在于，所述自动复位系统还包括作业范围检测器以及与其相连的安全装置；所述作业范围检测器，用于检测所述旋挖钻机的作业范围，并将检测结果发送给所述安全装置，所述安全装置，用于将所述检测结果与预先存储的作业范围阈值进行比较，当所述检测结果达到所述作业范围阈值时，停止所述平行连杆机构的运动。
2.根据权利要求1所述的自动复位系统，其特征在于，所述控制装置和所述安全装置分别与控制阀相连，所述控制阀设置在用于推动所述平行连杆机构的升降缸的油路上，所述控制装置和所述安全装置分别通过所述控制阀关断所述油路来停止所述升降缸，从而停止所述平行连杆机构的运动。
3.根据权利要求1或2所述的自动复位系统，其特征在于，所述作业范围检测器是临界角度传感器，其安装在构成所述平行连杆机构的升降起重臂上，检测出该升降起重臂的角度作为检测结果，发送给所述安全装置。
4.根据权利要求1或2所述的自动复位系统，其特征在于，所述作业范围检测器是行程传感器，其安装在使所述平行连杆机构动作的所述升降缸上，检测出该升降缸的行程作为检测结果，发送给所述安全装置。
全文摘要
本发明提供一种旋挖钻机的自动复位系统，其包括状态检测器，用于检测旋挖钻机的平行连杆机构的当前状态参数；控制装置，用于在接到复位指令后，将存储的复位状态参数与来自所述状态检测器的所述当前状态参数进行比较，在比较结果为一致的条件下，停止所述平行连杆机构的运动；其特征在于，所述自动复位系统还包括作业范围检测器以及与其相连的安全装置；所述作业范围检测器，用于检测所述旋挖钻机的作业范围，并将检测结果发送给所述安全装置，所述安全装置，用于将所述检测结果与预先存储的作业范围阈值进行比较，当所述检测结果达到所述作业范围阈值时，停止所述平行连杆机构的运动。
文档编号E21B44/00GK102465694SQ20101054272
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
发明者卢凯, 张丛颖, 杨宜林, 王传华 申请人:日立建机(中国)有限公司