钻斗的控制系统及桩工机械的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种钻斗的控制系统及桩工机械，该钻斗的控制系统，用于控制具有扩大翼的钻斗，包括液压泵、换向阀和用于驱动扩大翼的驱动油缸；液压泵、换向阀和驱动油缸依次通过液压油路连接，驱动油缸与扩大翼机械连接；液压泵通过换向阀将液压油可选择地输入至驱动油缸的有杆腔和无杆腔，用于驱动扩大翼展开或收缩；液压油路上还连接有流量计，用于测量液压油路中的液压油流量；流量计连接有可编程控制器，根据流量计测量的液压油流量计算扩大翼的展开角度。本实用新型通过流量计测量液压油路中的液压油流量，并据此来计算扩大翼的展开角度，允许操作人员能够了解扩大翼的实时展开角度，方便操作人员对扩大翼的控制，提高施工的效率。
【专利说明】
钻斗的控制系统及粧工机械
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及一种钻斗的控制系统及桩工机械。
【背景技术】
[0002]在基建工程中，桩基础施工十分重要。而预制桩在基建工程中非常普遍，预制桩中的空心混凝土预制桩沉桩方法大多采用打入法、压入法或中掘植入法。而目前的中掘植入法采用具有扩大翼的钻斗，其功能相对简单，只能满足施工过程中的基本要求。现有的具有扩大翼的钻斗通过接头连接钻杆，钻杆上设置液压油路，主机安装有液压油路控制单元，通过控制单元实现液压油路中液压油的换向，进而实现扩大翼的展开和收起，同时通过机械压力表测量液压油路的压力值来判断扩大翼是否已完全展开或完全收起。
[0003]然而，在实际操作过程中仅凭压力值来判断扩大翼的开和闭两种状态，对于操作人员来说是不够的，操作人员需要更精确地了解扩大翼的实时展开角度，以便于更精确地控制扩大翼展开或收起，提高桩孔施工的精确性和效率。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型提出一种钻斗的控制系统及桩工机械，能够控制具有扩大翼的钻斗，允许操作人员能够精确了解扩大翼的实时展开角度，方便操作人员对扩大翼的精准控制，提高桩孔施工的精确性和效率。
[0005]一方面，本实用新型提供了一种钻斗的控制系统，用于控制具有扩大翼的钻斗，包括液压泵、换向阀和用于驱动扩大翼展开或收缩的驱动油缸；
[0006]所述液压泵、所述换向阀和所述驱动油缸依次通过液压油路连接，所述驱动油缸与所述扩大翼机械连接；所述液压泵通过所述换向阀将液压油可选择地输入至所述驱动油缸的有杆腔和无杆腔，用于驱动扩大翼展开或收缩；
[0007]所述液压油路上还连接有流量计，用于测量所述液压油路中的液压油流量；
[0008]所述流量计连接有可编程控制器，根据所述流量计测量的液压油流量计算所述扩大翼的展开角度。
[0009]进一步地，所述流量计通过开关阀连接至所述液压油路中的回油油路上；
[0010]所述回油油路还连接有泄压阀，所述泄压阀与所述流量计并联。
[0011]进一步地，所述开关阀为电磁开关阀，所述电磁开关阀的控制端与所述可编程控制器连接；
[0012]所述泄压阀为电磁阀，所述电磁阀的控制端与所述可编程控制器连接。
[0013]进一步地，所述换向阀为三位四通换向阀，所述换向阀的工作油口分别通过第一油路和第二油路连接至所述驱动油缸的无杆腔和有杆腔，所述换向阀的进油口连接所述液压栗;
[0014]所述换向阀的回油口通过所述开关阀连接所述流量计，并且所述换向阀的回油口还连接所述泄压阀；或者，
[0015]所述换向阀的回油口直接连接至油箱，所述泄压阀包括第一泄压阀和第二泄压阀，所述第一泄压阀直接连接至所述第一油路，所述第二泄压阀直接连接至所述第二油路。
[0016]进一步地，所述换向阀的进油口连接有压力传感器，所述压力传感器与所述可编程控制器连接。
[0017]又一方面，本实用新型还提供一种桩工机械，设置有具有扩大翼的钻斗，所述桩工机械还设置有如上任意一项所述的钻斗的控制系统，用于控制所述具有扩大翼的钻斗。
[0018]本实用新型的钻斗的控制系统通过液压系统来控制钻斗的扩大翼展开和收缩，通过流量计测量液压油路中的液压油流量，并据此来计算扩大翼的展开角度，允许操作人员能够精确了解扩大翼的实时展开角度，方便操作人员对扩大翼的控制，提高桩孔施工的效率。
[0019]本实用新型的钻斗的控制系统还优选通过设置泄压阀，利用泄压阀与流量计的配合工作，避免油管膨胀影响流量计测量的液压油流量数值，进而避免据此计算出的扩大翼角度发生偏差，方便操作人员对扩大翼的更精准控制，提高桩孔施工的精确性和效率。
[0020]本实用新型的桩工机械设置有上述钻斗的控制系统，因此也具有相同的技术效果，不再赘述。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0022]图1为本实用新型实施例提供的一种钻斗控制系统的结构示意图；
[0023]图2所示为本实用新型实施例提供的一种钻斗控制方法的流程图。
[0024]附图标记说明
[0025]1、液压泵，2、换向阀，3、驱动油缸，4、流量计，5、油箱，6、开关阀，7、泄压阀，8、压力传感器，11、第一油路，12、第二油路。
【具体实施方式】
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0027]图1为本实用新型实施例提供的一种钻斗控制系统的结构示意图；图2所示为本实用新型实施例提供的一种钻斗控制方法的流程图。
[0028]如图1所示为本实用新型实施例提供的一种钻斗的控制系统的结构示意图，该控制系统用于控制具有扩大翼的钻斗，该控制系统包括液压泵1、换向阀2和用于驱动扩大翼展开或收缩的驱动油缸3，液压泵1、换向阀2和驱动油缸3依次通过液压油路连接，具体如图所示，液压泵I输入端连接液压油箱5，输出端连接至换向阀2的进油口，换向阀2的工作油口连接至驱动油缸3的有杆腔和无杆腔，驱动油缸3的活塞杆用于与扩大翼机械连接，以驱动扩大翼展开或收缩；如图1所示，上述的液压油路上还连接有流量计4，用于测量液压油路中的液压油流量，流量计4还连接有可编程控制器(图中未示出)，其可以根据流量计4测量的液压油流量来计算扩大翼的展开角度。
[0029]本实用新型的钻斗的控制系统通过液压油路中液压油带动驱动油缸3，进而由驱动油缸3驱动扩大翼展开和收缩，并通过在液压油路上设置流量计4以测量液压油路中液压油流量，流量计4将其测量的液压油流量转换成电信号传输给可编程控制器，可编程控制器根据测量到的液压油流量来计算扩大翼展开角度，可以使操作人员精确了解扩大翼的实时展开角度，方便操作人员对扩大翼进行控制，提高桩孔施工的精确性和效率。
[0030]这里需要说明的是，首先，虽然上述实施例中钻斗的控制系统采用驱动油缸3与扩大翼进行机械连接并驱动扩大翼展开和收缩，但是应当理解的是，本实用新型的保护范围不应限于驱动油缸3，如果液压油路中采用其他形式的执行元件(例如液压马达)来驱动扩大翼也属于本实用新型的保护范围；其次，上述实施例中可编程控制器根据液压油流量计算得到扩大翼的展开角度，本实用新型对可编程控制器的具体计算方式不做限定，例如，可以设定一个具体的计算公式，可编程控制器将液压油流量代入计算公式计算扩大翼的展开角度，也可以在可编程控制器内预设一个液压油流量与扩大翼的展开角度对应关系表，然后可编程控制器根据液压油流量的值找到与该值对应的扩大翼的展开角度。
[0031]目前的液压系统中，液压油路通常采用胶管作为油管，因此，在工作过程中，当液压系统的压力比较大时，会导致液压油路中会出现胶管膨胀现象，这种情况会对液压油路中流量计测量的液压油流量的值造成一定影响，进而导致计算出的扩大翼展开角度不精确。为了解决这一问题，提升钻斗的控制系统计算出的扩大翼展开角度的精度，上述实施例还优选在液压油路中连接一个泄压阀，以将液压油路中胶管膨胀所包含的液压油提前释放掉，避免对流量计造成影响，同时可编程控制器根据压力传感器值可对流量计的测量进行判断与校正，例如:压力值超过工作压力值时，可初频判断驱动油缸活塞杆是否到达油缸端部，从而对采集的数据进行修正，因为活塞杆到达端部时流量是已知数，通过采集数与已知数进行对比则可对采集数据进行校正。
[0032]仍以图1所示为例，换向阀2优选为三位四通电磁换向阀，换向阀2的进油口接于液压泵1，换向阀2的两个工作油口分别通过第一油路11连接至驱动油缸3的无杆腔，通过第二油路12连接至驱动油缸3的有杆腔；换向阀2的回油口通过一个开关阀6连接流量计4，该开关阀6优选为电磁开关阀，并且其控制端与可编程控制器连接，接受可编程控制器的控制。同时，换向阀2的回油口还连接泄压阀7，该泄压阀7与开关阀6、流量计4形成的油路并联，并且优选该泄压阀7为电磁阀，其控制端与可编程控制器连接，接受可编程控制器的控制。
[0033]工作时，液压油经过液压泵I从换向阀2的进油口进入换向阀2，若换向阀2工作在左位，则液压油从工作油口经过第一油路11进入驱动油缸3的无杆腔，推动活塞杆向外移动，设定此时扩大翼相应展开，相应地，驱动油缸3的有杆腔内的液压油经过第二油路流入换向阀2，可编程控制器控制开关阀6打开，液压油从换向阀2的回油口经过开关阀6流经流量计4后，流回油箱5，此时流量计4测量液压油路中的液压油流量，即从驱动油缸3的有杆腔内流出的液压油的量，从而根据该液压油流量计算驱动油缸3的活塞杆行程，进而计算出对应的扩大翼的展开角度，并将计算出的结果通知操作人员，如此，操作用人员能够精确了解扩大翼的实时展开角度。
[0034]驱动油缸3的有杆腔进油时，工作原理与此类似，不再赘述。需要说明的是，由于驱动油缸3的有杆腔和无杆腔的缸内截面积是不同的，因而流量计4计量有杆腔和无杆腔流出相同液压油流量，对应的活塞杆的行程是不同的，因此，在计算时应区别对待，可以通过换向阀2的换向来识别是有杆腔出油还是无杆腔出油，从而选择不同的计算方式，或者选择不同的对应关系表来查找与液压油流量对应的扩大翼展开角度。
[0035]然而，在实际工作中，由于扩大翼展开受阻，因而驱动扩大翼展开时液压油路中压力过大，或者，当扩大翼完全展开或完全收缩位置时，液压油路仍然供油，通常会造成进油油路(如换向阀2左位时，第一油路11为进油油路)的油管膨胀，而当换向阀2换向后，原来的进油油路(即第一油路11)成为回油油路，回油时造成油管膨胀的一部分液压油先流经流量计4，此时流量计4测量的液压油流量即为额外流量，该流量对驱动油缸3的行程不起作用，即对扩大翼的展开角度不产生影响；待油管恢复常态时，驱动油缸3内的液压油才经回油油路流出，流量计4此时测量的液压油流量为常态流量，是由于驱动油缸3的行程发生变化而流出的，即与扩大翼展开角度相关。如果不考虑油管膨胀产生的额外流量的影响，则计算出的扩大翼的展开角度就会出现偏差，而本实用新型的上述优选实施例中的泄压阀7可以解决这一问题。
[0036]工作时，液压泵I通过换向阀2、第一油路11向驱动油缸3的无杆腔内供油，该过程中由于某种原因导致第一油路11的油管膨胀；需要扩大翼反向运动时，换向阀2换向，原来的进油油路(即第一油路11)成为回油油路，此时，可编程控制器先控制泄压阀7打开，同时控制开关阀6关闭，即回油油路中的液压油先经过泄压阀7流回油箱5，在预定时间后即关闭泄压阀7，同时打开开关阀6，此时液压泵I工作向换向阀2换向后的进油油路供油，流量计4测量回油油路流出的液压油流量。其中，预定时间的值应当根据具体情况预设，其是为了在这一时间段内将回油油路中造成油管膨胀的一部分液压油先行流回油箱5，避免其直接流经流量计4，造成流量计4测量的液压油流量产生误差，因此，该预定时间通常是非常短的时间。该优选实施例针对现实情况经常遇到的问题，设置泄压阀7对流量计4测量的液压油流量进行校正，使得该钻斗的控制系统计算出的扩大翼的展开角度更加精确。
[0037]为了配合泄压阀7的工作，该优选实施例中还在换向阀2的进油口之前设置一个压力传感器8，压力传感器8与可编程控制器连接，将检测的压力值传递至可编程控制器，当压力传感器8检测的进油油路的压力超出正常工作压力时，则视为进油油路出现油管膨胀的现象，则在换向阀2换向，部分进油油路(例如第一油路11)成为回油油路时，可编程控制器打开泄压阀7预定时间，同时关闭开关阀6，并在预定时间后，关闭泄压阀7，同时打开开关阀6。当然，该压力传感器8检测的超过一预定值时，该预定值大于正常工作压力值，因为通常在扩大翼完全打开或完全收起时会出现此种情况，因此可以判断为此时扩大翼完全打开或完全收起，可编程控制器可以将流量计4检测的液压油流量实时校正为相应的值，以便计算出的扩大翼展开角度与完全打开或完全收起相对应。
[0038]此外需要说明的是，该优选实施例中的流量计4和泄压阀7是设置在回油油路上，以测量回油油路中的液压油流量，同时通过泄压阀7进行流量校正，但是二者的连接方式不限于图示中连接在换向阀2的回油口处，考虑到泄压阀7所针对的主要是在换向阀2换向前后进油油路成为回油油路的部分产生油管膨胀的问题，因此，在其他实施例中，还可以在第一油路11和第二油路12上各连接一个泄压阀7，在换向阀2换向后，分别控制相应油路上的泄压阀7进行泄压即可。与此相应，流量计4和开关阀6可以参照上述优选实施例的方式连接在换向阀2的回油口 ；除此之外，流量计4和开关阀6也可以对应连接至第一油路11和第二油路12，当然，如此连接时，优选由可编程控制器控制第一油路11和第二油路12中作为回油油路使用的油路上连接的流量计4来测量油量，不再赘述。
[0039]本实用新型上述优选实施例中的钻斗的控制系统，通过液压系统来控制钻斗的扩大翼展开和收缩，通过流量计4测量液压油路中的液压油流量，并据此来计算扩大翼的展开角度，允许操作人员能够精确了解扩大翼的实时展开角度；还优选通过设置泄压阀7，利用泄压阀7与流量计4的配合工作，避免油管膨胀影响流量计4测量的液压油流量数值，进而避免据此计算出的扩大翼角度发生偏差，方便操作人员对扩大翼的精准控制，提高桩孔施工的精确性和效率。
[0040]本实用新型的实施例还提供一种桩工机械，其设置有具有扩大翼的钻斗，还设置有上述优选实施例提供的钻斗的控制系统，因此，该桩工机械同样具有上述的效果，不再赘述。本领域技术人员应当理解的是，该桩工机械可以是旋挖钻机、电液压桩机等设备。
[0041]本实用新型实施例还提供一种钻斗的控制方法，用于控制具有扩大翼的钻斗展开或收缩扩大翼，与上述钻斗的控制系统实施例相对应，如图2所示，该控制方法包括:利用驱动油缸驱动扩大翼展开或收缩，并测量与驱动油缸连接的液压油路中的液压油流量；然后，根据测量得到的所述液压油流量计算扩大翼的展开角度。
[0042]可以结合参照上述实施例的描述和图1，驱动油缸3驱动扩大翼展开或收缩，与之连接的液压油路中连接有流量计4，利用流量计4测量相应液压油路中的液压油流量，从而据此计算扩大翼的展开角度。该控制方法能够允许操作人员精确了解扩大翼的实时展开角度，方便其对扩大翼进行控制，提高桩孔施工效率。
[0043]进一步地，作为优选方案，该控制方法测量从驱动油缸流出液压油的回油油路中的液压油流量，并且在测量回油油路的液压油流量之前，还对回油油路进行预定时间的泄压操作，以避免上述实施例中提及的油缸膨胀对最终计算的扩大翼展开角度造成偏差。当然，与上述控制系统实施例相对应，流量计4通过一个开关阀6连接至回油油路，并且回油油路上连接一个泄压阀7，泄压阀7与流量计4、开关阀6并联连接在回油油路上，以便泄压阀7进行泄压操作时，流量计4不对回油油路进行液压油流量进行测量。此外，预定时间的设置与上一实施例中的设置相同，旨在在该时间内利用泄压阀7让导致油管膨胀的额外液压油先行流出。
[0044]更进一步地，在对回油油路进行持续预定时间的泄压操作之前，还包括测量液压油路中进油油路的压力值，以便为是否进行所述泄压操作提供判断依据，若检测的压力值超出正常工作压力值，则视为出现油管膨胀现象，因此，在换向阀换向后，则对回油油路进行持续预定时间的泄压操作，否则，视为没有出现油管膨胀现象，可以直接测量回油油路中液压油流量，省去泄压操作的步骤。此外，如果检测的压力值超出一个预定值，该预定值比正常工作压力值更大，可以判断扩大翼已经达到完全展开位置或完全收缩位置，而扩大翼完全展开或完全收缩时对应的液压油路中的液压油流量是一个特定值，此时，可以不管实际测量的液压油流量为多少，均视为液压油流量与扩大翼完全展开或完全收缩时的液压油流量特定值对应，由此对检测到的液压油流量的值进行校正。参照上述钻斗的控制系统实施例，可以通过在进油油路上设置一个压力传感器8来检测油路中压力值。
[0045]本实用新型上述钻斗的控制方法实施例，通过测量液压油路中的液压油流量，并据此来计算扩大翼的展开角度，允许操作人员能够精确了解扩大翼的实时展开角度；还优选通过在测量液压油流量前对回油油路进行泄压操作，避免油管膨胀影响测量的液压油流量数值，进而避免据此计算出的扩大翼角度发生偏差，方便操作人员对扩大翼的精准控制，提高桩孔施工的精确性和效率。
[0046]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种钻斗的控制系统，用于控制具有扩大翼的钻斗，其特征在于，包括液压泵、换向阀和用于驱动扩大翼展开或收缩的驱动油缸； 所述液压泵、所述换向阀和所述驱动油缸依次通过液压油路连接，所述驱动油缸与所述扩大翼机械连接；所述液压泵通过所述换向阀将液压油可选择地输入至所述驱动油缸的有杆腔和无杆腔，用于驱动扩大翼展开或收缩； 所述液压油路上还连接有流量计，用于测量所述液压油路中的液压油流量； 所述流量计连接有可编程控制器，根据所述流量计测量的液压油流量计算所述扩大翼的展开角度。
2.根据权利要求1所述的钻斗的控制系统，其特征在于，所述流量计通过开关阀连接至所述液压油路中的回油油路上； 所述回油油路还连接有泄压阀，所述泄压阀与所述流量计并联。
3.根据权利要求2所述的钻斗的控制系统，其特征在于，所述开关阀为电磁开关阀，所述电磁开关阀的控制端与所述可编程控制器连接； 所述泄压阀为电磁阀，所述电磁阀的控制端与所述可编程控制器连接。
4.根据权利要求3所述的钻斗的控制系统，其特征在于，所述换向阀为三位四通换向阀，所述换向阀的工作油口分别通过第一油路和第二油路连接至所述驱动油缸的无杆腔和有杆腔，所述换向阀的进油口连接所述液压泵； 所述换向阀的回油口通过所述开关阀连接所述流量计，并且所述换向阀的回油口还连接所述泄压阀；或者， 所述换向阀的回油口通过所述开关阀连接所述流量计，所述泄压阀包括第一泄压阀和第二泄压阀，所述第一泄压阀直接连接至所述第一油路，所述第二泄压阀直接连接至所述第二油路。
5.根据权利要求4所述的钻斗的控制系统，其特征在于，所述换向阀的进油口连接有压力传感器，所述压力传感器与所述可编程控制器连接。
6.一种桩工机械，设置有具有扩大翼的钻斗，其特征在于，所述桩工机械还设置有如权利要求1-5中任意一项所述的钻斗的控制系统，用于控制所述具有扩大翼的钻斗。
【文档编号】F15B11/08GK204003689SQ201420409324
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】邓霞容, 银兵 申请人:北京市三一重机有限公司