工作机械和用于加工土地的方法与流程

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1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的工作机械、尤其建筑机械，其具有柱杆，动力转动头可借助于调整设备沿着该柱杆进行竖直移动，通过该动力转动头能够移位地引导具有至少两个方钻杆的可伸缩方钻杆系统，其中，设置有外方钻杆和内方钻杆，所述外方钻杆构造成安置到动力转动头上，所述内方钻杆包括用于绳索的绳索悬挂装置，通过其借助于主绳索绞盘可竖直移动内方钻杆，其中，为了传递扭矩，方钻杆在其外侧和/或内侧处设有轴向延伸的带动板条以及在带动板条处的锁定凹口和/或轴向锁定元件，所述锁定元件可移入到锁定凹口中以轴向锁定方钻杆，或者可从锁定凹口中移出以解锁。
2.本发明还涉及一种根据权利要求9的前序部分所述的用于利用工作机械加工土地的方法，该工作机械具有柱杆，动力转动头沿着调整设备沿着该柱杆进行竖直移动，具有至少两个方钻杆的可伸缩方钻杆系统通过该动力转动头进行移位和引导，其中，设置有外方钻杆和内方钻杆，所述外方钻杆可安置在动力转动头上或与该动力转动头锁定，所述内方钻杆悬挂在绳索处，通过该绳索借助于主绳索绞盘使内方钻杆竖直移动，其中，为了传递扭矩，方钻杆在其外侧和/或内侧处设有轴向延伸的带动板条以及在带动板条处的锁定凹口和/或轴向锁定元件，所述锁定元件移入到锁定凹口中以轴向锁定方钻杆，或者从锁定凹口中移出以解锁。

背景技术：

3.方钻杆系统是一种可伸缩工具杆系统，其由多个管状杆元件构成并具有至少一个外方钻杆和内方钻杆。内方钻杆和因此方钻杆系统总体悬挂在绳索处，其中，方钻杆系统由方钻杆引导装置和/或也称为动力转动头的环形转动驱动装置引导。经由方钻杆系统可以将扭矩从转动驱动装置传递到土地加工工具、尤其钻孔工具上，该土地加工工具安设在内方钻杆的下端部处。通过相应将各个方钻杆元件相对于彼此伸缩，也可以实现更大的钻孔深度。
4.为了传递扭矩，各个方钻杆元件在其外侧和内侧处具有轴向伸延的止挡条，该止挡条用于传递扭矩。此外，在某些轴向位置处、尤其在开始区域和结束区域处，设置有锁定凹口或锁定元件，通过所述锁定凹口或锁定元件可以将方钻杆元件相对于彼此轴向固定。以这种方式，也可以经由钻孔驱动装置将轴向压力施加到方钻杆系统和因此土地加工工具上。外方钻杆也可以与钻孔驱动装置轴向固定连接。
5.尤其在不连续的土地加工中，例如利用钻斗(bohreimer)生成钻孔时，必须使钻斗反复移入到钻洞中并再次移出。根据相应的钻洞深度，使方钻杆系统相应地反复缩入和伸出。在钻斗填充有去除的土地材料之后，为了清空必须将该钻斗从钻洞中拉出。为此，需要再次解锁各个方钻杆元件并且使其移入到彼此中。在该移入的位置，可以将方钻杆系统与钻斗一起从钻洞中拉出，并且枢转到清空位置。随后，针对另外的钻孔步骤再进行钻孔工具到钻洞中的移入，其中方钻杆系统重新伸出。
6.方钻杆系统的缩入和伸出需要钻机驾驶员的时间和技术。通常，锁定部位是隐藏
的，使得钻机驾驶员无法识别锁定元件和锁定凹口位于何处。已知的是，在钻机驾驶员的操作显示器处向其显示各个方钻杆元件相对于彼此的位置。然而，这种显示在控制技术上非常复杂，并且需要在钻孔开始之前对各个驱动部件以及方钻杆系统的位置进行精确校准。此外，必须将在何种实施方案中使用何种类型的方钻杆系统输入控制装置中。
7.从de 10 2012 019 850 a1中已知一种用于监测方钻杆系统的方法。在该已知的方法中，需要检测杆的转动位置。这需要复杂的传感器组件，其在恶劣的钻孔运行中原则上是易出现故障的。
8.从此类的ep 3 287 588 b1中可以得知一种用于正确锁定和解锁方钻杆系统的有效方法。为了锁定，在施加一定的扭矩的情况下使方钻杆相对于彼此一直轴向移位，直到它们转入到锁定凹口中并因此锁定。扭转可以经由液压驱动系统中的短期产生的压力变化可靠地检测，并且因此作为针对锁定的证据。
9.在钻孔运行的进程中，钻机驾驶员为了可靠钻孔运行可能期望核实方钻杆系统的正确锁定状态。这可以经由方钻杆系统的目视检查或手动测试运行进行，然而，这比较费时并且至少在钻机驾驶员经验不足的情况下不排除错误判断的危险。

技术实现要素：

10.本发明的目的是给出一种工作机械和一种用于加工土地的方法，它们实现利用方钻杆系统的特别有效且可靠的工作。
11.该目的一方面由具有权利要求1特征的工作机械来实现，并且另一方面由具有权利要求9特征的方法来实现。本发明的优选实施形式分别在从属权利要求中给出。
12.根据本发明的工作机械特征在于：设置有控制装置，该控制装置构造用于自动检查方钻杆的锁定状态，其中，通过该控制装置可操纵动力转动头的调整设备和/或绳索绞盘，从而使方钻杆相对于彼此轴向移动；设置有至少一个检测设备，利用所述至少一个检测设备可以在方钻杆移动时检测方钻杆相对于彼此的移动路程和/或轴向力；控制装置构造成根据检测到的移动路程和/或检测到的轴向力来确定方钻杆的锁定状态。
13.根据本发明，创建了一种工作机械，在其中，可以独立于通过机械操纵员执行锁定过程，在任何时候可靠地检查方钻杆系统的锁定状态。为此不需要目视检查或机械操纵员的特别经验。
14.由于控制装置的简单操纵，通过该控制装置自动执行检查过程，在其中使方钻杆相对于彼此轴向移动。如果方钻杆在此处于锁定状态下，则锁定元件和锁定凹口必须在最大可能的轴向移动路程内轴向相互撞击，其中，也产生到绳索上的拉伸力和/或到动力转动头上的轴向压力的增加。如果这种轴向移动的状态和/或轴向力增加由控制装置确认，则识别出正确的锁定状态。如果这不发生，则反过来可以由控制装置确认不存在正确的锁定。
15.通过本发明，可以使方钻杆系统的锁定状态的检查自动化且过程可靠地设计。在此，可以同时使机械操作员免除该作业，其中，也消除了人为的错误判断的危险。总体上，可以因此有效且特别运行可靠地执行钻孔方法。
16.根据本发明的工作机械的一个优选实施形式在于，在控制装置中存储有针对最大移动路程的极限值和/或针对最小轴向力的极限值，并且为了确定锁定状态，可以将检测到的移动路程与最大移动路程进行比较，或者可以将检测到的轴向力与最小轴向力进行比
较。最大移动路程在此通常为每个锁定部位若干厘米，并且主要由锁定凹口的轴向长度和转入到其中的锁定元件的轴向长度之间的差确定。尤其地，最大移动路程取决于锁定凹口的数量，从而在多重方钻杆的情况下可以产生高达超过一米的总移动路程。
17.针对最小轴向力的极限值或阈值取决于常见的移位力。当锁定元件和锁定凹口轴向相互撞击时，阻碍了进一步的轴向移动，并且引起轴向移动的驱动单元处产生力增加。这尤其可以通过例如在主绳索绞盘或调整缸处的力测量元件来检测，或者通过液压驱动系统中的压力增加来确认。
18.在最简单的情况下，方钻杆系统仅由两个方钻杆组成，即管状外方钻杆和可移位地布置在其中的内方钻杆。根据本发明的一个改进方案，为了实现更大的钻孔深度，有利的是，方钻杆系统具有一个或多个中间方钻杆，所述中间方钻杆布置在外方钻杆和内方钻杆之间。尤其地，具有三到五个方钻杆的方钻杆系统是优选的。
19.原则上，根据本发明的具有方钻杆系统的工作机械可用于各种作业。根据本发明的一个改进方案，特别适宜的是，在内方钻杆的下端部处可松开地安设有钻孔工具、尤其钻斗或钻孔蜗杆。这种钻孔工具可用于不连续的钻孔，在其中必须使方钻杆系统反复移出和移入。
20.根据本发明的另一个实施变型方案，有利的是，在移动方钻杆时，动力转动头可以通过控制装置来操纵，其中，可以施加预设的扭矩。在此，如此施加扭矩到方钻杆上，使得锁定元件可靠地转入到锁定凹口中。由此可以确保，在存在锁定状态时，锁定元件和锁定凹口尽可能大面积地相遇。
21.原则上，移动路程以及轴向力可以经由相应的路程传感器或力传感器来确定。轴向力的特别有效的确定可以由此实现，即为了检测轴向力，可以检测液压驱动系统中的压力增加。
22.方钻杆系统的正确锁定状态的检查可以在需要时由机械操作员来执行或在预设的时间点或运行状态来执行。根据本发明的一个改进方案，特别适宜的是，在检测到锁定状态时，调整设备的位置和/或绳索的位置可以存储在控制设备中。这些检测到的数据可以用于校准方钻杆系统和验证锁定的位置。
23.本发明的另一个优选实施形式在于，设置有至少一个输入设备和/或确定设备，利用该输入设备和/或确定设备可以输入方钻杆系统的类型和/或尺寸、用于动力转动头的调整设备的位置和/或绳索的位置。在最简单的情况下，输入可以经由输入终端进行。备选地，位置也可以借助于传感器自动检测。此外，可以将相应的部件带入到限定的原始位置，并且利用这些部件校准工作机械。
24.根据本发明的方法特征在于：借助于控制装置自动检查方钻杆的锁定状态，其中，通过控制装置操纵动力转动头的调整设备和/或主绳索绞盘，从而使方钻杆相对于彼此轴向移动；轴向上借助于至少一个检测设备在移动方钻杆时检测方钻杆相对于彼此的移动路程和/或轴向力；并且通过控制装置根据检测到的移动路程和/或检测到的轴向力确定方钻杆的锁定状态。调整设备尤其可以是进给滑架的进给驱动装置，动力转动头布置在该进给滑架上，并且动力转动头可利用该进给滑架沿柱杆移位。进给驱动装置尤其可以具有液压缸或绳索传动装置绞盘。
25.根据本发明的方法尤其可以利用如其上述那样的工作机械来执行。因此，可以实
现上述的优点。
26.本发明的一个有利的方法变型方案在于，为了锁定和/或解锁，将方钻杆系统处的土地加工工具安置到土地、尤其钻洞底部上。因此，土地加工工具和与其牢固连接的内方钻杆处于限定的位置。优选地，现在可以使根据本发明的外方钻杆和/或中间方钻杆相对于内方钻杆移动，直到完成检查过程。原则上，根据本发明的方法可以用于任何需要具有方钻杆系统的工具的应用中。
27.根据一个实施变型方案，特别优选的是，在土地中生成钻洞。钻洞的生成可以在挖掘土地材料的情况下来执行。
28.根据本发明的另一个实施变型方案，设置成，填充钻洞以形成基础元件。在简单的情况下，在此可以通过能灌注的材料(如沙或砾石)来填充基础元件。优选的是，通过利用可固化的材料、尤其混凝土材料填充来实现基础元件。
29.根据本发明的一个改进方案，有效的运行流程可以由此实现，即当没有确定锁定状态时，通过控制装置执行自动锁定过程。在此，可以使方钻杆限定地相对于彼此轴向移动和扭转，如这原则上对于自动锁定来说已知的那样。
附图说明
30.下面参照优选的实施例进一步阐释本发明，所述实施例在附图中示意性地示出。其中：图1示出了根据本发明的第一工作机械的示意性局部视图；图2示出了根据本发明的第二工作机械的示意性局部视图；图3示出了方钻杆系统在解锁之前的示意性分解图；以及图4示出了图3的方钻杆系统在锁定之后的示意性分解图。
具体实施方式
31.根据图1和图2的工作机械10分别具有基本上竖直的柱杆12，所述柱杆分别具有仅在图1中示出的柱杆头14。方钻杆系统40经由绳索52沿柱杆12竖直可移位地悬挂，该绳索由主绳索绞盘50驱动并经由柱杆头14处的偏转辊16引导。
32.按照根据图1和图2的两个实施形式，方钻杆系统40分别构造有位于上方的外方钻杆42、位于下方的内方钻杆46以及布置在其之间的中间方钻杆44。在内方钻杆46的上端部处设置有绳索悬挂装置48，绳索52构造在该绳索悬挂装置处，用于使内方钻杆46和还有另外的管状方钻杆元件竖直移位。
33.外方钻杆42在其上端部处具有支承轴环43，外方钻杆43利用该支承轴环安放在动力转动头30，即环形转动驱动装置上。在根据图1的实施形式中，在动力转动头30和支承轴环43之间布置有具有弹簧的阻尼设备32，以阻尼冲击。滑架18上的动力转动头30和因此外方钻杆42可以经由调整设备20沿柱杆12竖直移动。在根据图1的实施形式中，调整设备20构造为液压缸。为了将扭矩从动力转动头30传递到外方钻杆42和因此方钻杆系统40总体上，在外方钻杆42处在其外侧处布置有带动板条66，如从图2中可以看到的那样。
34.以已知的方式，在另外的方钻杆元件的另外的外侧和内侧处也布置有相应的带动板条66或锁定元件。在内方钻杆46的底侧处设置有销状联接元件49，土地加工工具36可以
利用该联接元件抗转动地安设。在根据图1和图2的实施例中，土地加工工具36构造为钻孔蜗杆。
35.图3和图4中示出了简单的方钻杆系统40，其具有外方钻杆42和内方钻杆46。为了将扭矩从外方钻杆42传递到内方钻杆46，外方钻杆42在其内侧处具有至少一个锁定元件62，所述至少一个锁定元件在周向方向上在内方钻杆46的外侧处贴靠在轴向伸延的带动板条66处。
36.为了使外方钻杆42和内方钻杆46轴向锁定，可以借助于控制装置通过经由动力转动头30施加较轻的扭矩，将外方钻杆42处的锁定元件62轻轻地压靠到带动板条66处。在该压靠的位置，外方钻杆42和内方钻杆46现在可以经由调整设备20或主绳索绞盘50或通过两者相对于彼此轴向移动。在所示实施例中，在到达图4中所示的位置的情况下，具有锁定元件62的外方钻杆42在到达锁定凹口68(其构造为带动板条66中的轴向凹槽)时在周向方向上逆时针转入到锁定凹口68中。在此，在外方钻杆42和内方钻杆46之间出现扭转，该扭转可以由第一检测设备、尤其传感器设备确认为针对锁定的指示。
37.根据本发明，可以在任何时候借助于控制装置自动检查正确的锁定状态。为此，经由控制装置如此操纵调整设备20和/或具有绳索52的主绳索绞盘50，使得外方钻杆42的限定的轴向移动相对于内方钻杆46进行。如果存在正确的锁定，则至少在一定的轴向最大移动路程(其通常为每个锁定部位若干厘米并且在任何情况下都不超过锁定凹口的轴向长度)之后，块状锁定元件62必须轴向撞击锁定凹口68的轴向止挡69。外方钻杆42现在不再能够进一步轴向移动。此外，这导致了增加的力耗费，这可检测为液压系统中的压力增加，轴向驱动单元通过该液压系统驱动。这可以由控制装置检测，该控制装置然后显示正确的锁定继续存在。
38.如果在通过控制装置的检查过程中超过了轴向最大移动路程并且/或者没有确认轴向力增加到预设的最小轴向力值以上，则不再存在可靠的锁定。这种缺失锁定的状态可以通过控制装置向钻机驾驶员显示。该控制装置可以在任何时候由钻机驾驶员操纵，使得该钻机驾驶员始终可靠地了解正确的锁定状态。如果没有确认锁定，则可以通过控制装置优选地执行自动锁定过程。

技术特征：

1.一种工作机械、尤其建筑机械，其具有柱杆(12)，动力转动头(30)能够借助于调整设备(20)沿着所述柱杆进行竖直移动，通过所述动力转动头能够移位地引导具有至少两个方钻杆的可伸缩方钻杆系统(40)，其中，设置有外方钻杆(42)和内方钻杆(46)，所述外方钻杆构造用于安置到所述动力转动头(30)上，所述内方钻杆包括用于绳索(52)的绳索悬挂装置(48)，通过所述绳索借助于主绳索绞盘(50)可竖直移动所述内方钻杆(46)，其中，为了传递扭矩，所述方钻杆在其外侧和/或内侧处设有轴向伸延的带动板条(66)以及在所述带动板条(66)处的锁定凹口(68)和/或轴向锁定元件(62)，所述锁定元件能够移入到所述锁定凹口(68)中以轴向锁定所述方钻杆，或者能够从所述锁定凹口(68)中移出以解锁，其特征在于，设置有控制装置，所述控制装置构造成独立于锁定过程的执行自动检查所述方钻杆的正确锁定状态，其中，通过所述控制装置能够操纵所述动力转动头(30)的调整设备(20)和/或所述主绳索绞盘(50)，从而使所述方钻杆(42,46)相对于彼此轴向移动，设置有至少一个检测设备，利用所述至少一个检测设备能够在移动所述方钻杆(42,46)时检测所述方钻杆(42,46)相对于彼此的移动路程和/或轴向力，并且所述控制装置构造成根据所检测的移动路程和/或所检测的轴向力来确定所述方钻杆的正确锁定状态。2.根据权利要求1所述的工作机械，其特征在于，在所述控制装置中存储有针对最大移动路程的极限值和/或针对最小轴向压力的极限值，并且为了确定所述正确锁定状态，所检测的移动路程能够与所述最大移动路程进行比较，或者所检测的轴向压力能够与所述最小轴向压力进行比较。3.根据权利要求1或2所述的工作机械，其特征在于，所述方钻杆系统(40)具有布置在所述外方钻杆(42)和所述内方钻杆(46)之间的一个或多个中间方钻杆(44)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的工作机械，其特征在于，在所述内方钻杆(46)的下端部处可松开地安设有土地加工工具(30)、尤其钻斗或钻孔蜗杆。5.根据权利要求1至4中任一项所述的工作机械，其特征在于，在移动所述方钻杆(42,46)时，通过所述控制装置可操纵所述动力转动头(30)，其中，可施加预设扭矩。6.根据权利要求1至5中任一项所述的工作机械，其特征在于，为了检测轴向力，可检测液压驱动系统中的压力增加。7.根据权利要求1至6中任一项所述的工作机械，
其特征在于，设置有至少一个输入设备和/或确定设备，利用所述至少一个输入设备和/或确定设备可输入或可确定所述方钻杆系统(40)的类型和/或尺寸、用于所述动力转动头(30)的调整设备(20)的位置和/或所述绳索(52)的位置。8.根据权利要求7所述的工作机械，其特征在于，其中，在检测到所述正确锁定状态时，能够将所述调整设备(20)的位置和/或所述绳索(52)的位置存储在控制设备中。9.一种用于利用尤其根据权利要求1至8中任一项所述的工作机械(10)加工土地的方法，所述工作机械具有柱杆(12)，动力转动头(30)借助于调整设备(20)沿着柱杆进行竖直移动，具有至少两个方钻杆的可伸缩方钻杆系统(40)通过所述动力转动头进行移位和引导，其中，设置有外方钻杆(42)和内方钻杆(46)，所述外方钻杆安置在所述动力转动头(30)上，所述内方钻杆悬挂在绳索(52)处，通过所述绳索借助于主绳索绞盘(50)使所述内方钻杆(46)竖直移动，其中，为了传递扭矩，所述方钻杆在其外侧和/或内侧处设有轴向伸延的带动板条(66)以及在所述带动板条(66)处的锁定凹口(68)和/或轴向锁定元件(62)，所述锁定元件移入到所述锁定凹口(68)中以轴向锁定所述方钻杆，或者从所述锁定凹口(68)中移出以解锁，其特征在于，借助于所述方钻杆的控制装置独立于锁定过程的执行来自动检查正确锁定状态，其中，通过所述控制装置来操纵所述动力转动头(30)的调整设备(20)和/或所述主绳索绞盘(50)，从而使所述方钻杆(42,46)相对于彼此轴向移动，轴向上借助于至少一个检测设备在移动所述方钻杆(42,46)时检测所述方钻杆(42,46)相对于彼此的移动路程和/或轴向力，并且通过所述装置根据检测到的移动路程和/或检测到的轴向力来确定所述方钻杆的正确锁定状态。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，为了进行检查，将在所述方钻杆系统(40)处的土地加工工具(36)安放到所述土地上。11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在所述土地中生成钻洞。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，填充所述钻洞以形成基础元件。13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，如果没有确定正确锁定状态，则通过所述控制装置执行自动锁定过程。

技术总结

本发明涉及一种工作机械(10)和一种用于利用工作机械(10)加工土地的方法，该工作机械具有柱杆，动力转动头(30)借助于调整设备沿着该柱杆进行竖直移动，具有至少两个方钻杆的可伸缩方钻杆系统(40)通过该动力转动头进行移位和引导，其中，为了传递扭矩，方钻杆在其外侧和/或内侧处设有轴向伸延的带动板条(66)以及带动板条处的锁定凹口(68)和/或轴向锁定元件(62)，所述锁定元件移入到锁定凹口(68)中以轴向锁定方钻杆，或者从锁定凹口中移出以解锁。根据本发明设置成，借助于控制装置来自动检查方钻杆的锁定状态，其中，动力转动头(30)的调整设备和/或主绳索绞盘(50)通过控制装置来操纵，从而使方钻杆(42,46)相对于彼此轴向移动，轴向上借助于检测设备在移动方钻杆时检测方钻杆相对于彼此的移动路程和/或轴向力，并且通过控制装置根据检测到的移动路程和/或检测到的轴向力来确定方钻杆的锁定状态。到的轴向力来确定方钻杆的锁定状态。到的轴向力来确定方钻杆的锁定状态。