土木工程地下设备和操作土木工程地下设备的方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的土木工程地下设备，其包括：用于地面耕作的至少一个工作元件；至少两个致动单元；用于确定每个致动单元的至少一个当前致动参数的至少一个测量装置；以及被设计成用于控制致动单元的控制器，其中控制器被连接到测量装置，并且为了防止土木工程地下设备倾倒，所述控制器被设计成，当达到致动单元中的至少一个的极限致动参数时，基于致动单元的恰好限定了一个可允许操作范围的之前计算的极限致动参数，限制这个致动单元的进一步致动或者向操作者显示已经达到极限致动参数和/或显示极限致动参数。
本发明此外涉及根据权利要求12所述的用于操作这种类型的土木工程地下设备的方法。
背景技术
例如在EP 2 275 604 A1中公开了这种类型的土木工程地下设备。可以记录桅杆的调整位置的传感器与载架装置相对地被设置在桅杆的支撑装置上。在这种情况下，传感器被连接到控制单元，当到达桅杆的极限位置时借助于该控制单元来锁定桅杆的致动器。因此，可以可靠地防止土木工程设备的操作状态，在所述操作状态下，可以得到关于稳定性的临界位置。
然而，这种限制的类型会显著地限制调整机构所提供的可能性。因此，在许多设备中，例如规定了安装程序来超控电子锁定和调整限制，并且针对某些情况提供对延伸超出正常极限致动参数的桅杆的调整。在这种情况下，然后，机器操作者直接负责机器的可能临界操作状态。这会导致工业事故。
发明内容
本发明的目标是详细说明一种土木工程地下设备和用于操作所述土木工程地下设备的方法，其确保了调整选项的增加的灵活性，同时仍维持高度的操作安全性。
该目标在一方面是通过具有根据权利要求1的特征的土木工程地下设备且另一方面通过具有权利要求12的特征的方法来实现的。本发明的优选实施例在从属权利要求中进行详细说明。
根据本发明的土木工程地下设备的特征在于，至少两个不同的单独操作范围被存储在控制器中，其中每个单独操作范围针对致动单元的n个参数具有一组不同的极限致动参数，并且单独操作范围中的一个或更多个可以由控制器来选择。
本发明的基本构思可以被看作是，既没有为土木工程地下设备提供单一操作范围，也没有基于所存储的算法经由计算机计算新的当前可能的极限致动参数。替代地，本发明如其本身地构成了临时方案，其中设备制造商提前计算和规定具有不同组极限致动参数的各个单独操作范围。因此可以通过致动单元来监测特定参数，其中同时提供了针对另外的致动单元进行调整的极限致动参数。这因此借助于从具有在每种情况下为此存储的数据集的规定单独操作范围中进行简单选择，而允许调整组合的可允许操作范围而不需复杂计算。在每种情况下使可能的单独操作范围与不同的可允许极限致动参数组合，使得可以确定增加的组合可允许操作范围。
因此，根据本发明，可以提前计算结构稳定性规格（每种情况下具有离散的操作范围）及其相应的极限致动参数。
顾客特别地根据装配来获得对结构稳定性规格的选择，包括对应的单独操作范围。这些例如从装置存储器、数据载体或者通过远程数据传输被存储在控制器中。
通过操作者或者通过控制器基于自动确定的装配来选择相关结构稳定性规格。
优选地持续地测量n个参数中的至少一个。控制器对在单独操作范围中的一个或多个经测量参数值在最小/最大间隔内进行检查。在每种情况下，从这些单独可允许操作范围，针对所有n个参数，最低的最小值和最高的最大值能够被读出并且被存储在控制器中。也可以选择在这些限值内的其他极限致动参数（最小/最大值）。
在每种情况下所述极限致动参数中的至少1个至n个被显示给操作者，和/或在每种情况下所述极限致动参数中的至少1个至n个被控制器用作调整装置的致动的“止动”，例如作为桅杆半径的断开功能，或者作为旋转速度的限制功能。
如果所述参数中的一个或更多个改变，例如如果负荷被抬升和/或桅杆或吊臂被延伸，则极限致动参数通过正进行的监测被调整成因此改变的测量值。相应的可允许单独操作范围可以永久地改变，因此取决于情况，与借助于恰好一个单独操作范围来规定可允许操作范围的情况相比，可获得更多和更大的极限致动参数。
在现有技术中，在每种情况下，仅提供来自一组单独操作范围的一个单独操作范围，该范围从一些固定的参数开始且因此对于许多情况而言规定了过于窄的极限致动参数。在单独情况下，使用对应致动装置，可以超过所述极限致动参数，但是其中设备制造商静态地检查的操作范围被保留。
作为其替代方案，现有技术向操作者提供呈书面形式的单独操作范围的极限致动参数。因此操作者必须不断地检查他当前处于哪个单独操作范围，并且应遵守哪些极限致动参数。这与在最坏情况下会导致土木工程地下设备翻转以及对应后果的错误风险相关联。
本发明的优选实施例在于，其可以根据特别是工作元件的设备、操作模式和/或另外的标准，来选择结构稳定性规格，包括多个单独操作范围。因此，例如在钻机的情况下，可以根据所选择的钻孔工具（例如，钻斗或蜗杆（endless screw））来选择合适的结构稳定性规格，该规格包含多个单独操作范围。在操作模式中，也可以例如在钻孔模式和转换模式（change-over mode）之间进行区分，其中在转换模式中，较低的操作力使得其可以提供具有通常带有更宽或更大极限致动参数的操作范围的不同结构稳定性规格，例如用于调整范围。
同时，例如在转换模式中，致动单元将然后被限制例如以免前进，或者被完全锁定，或者表现较小的可允许绞盘提升力。关于另外的标准，例如可以根据地面条件来选择结构稳定性。如果地面是固体且稳定的，则与较软地面的情况相比，可以选择具有不同单独操作范围的不同结构稳定性规格。
原则上，可以改变被存储在土木工程地下设备中的具有其相关的单独操作范围的结构稳定性规格。在这种情况下，根据本发明的实施例，根据特别是工作元件的土木工程地下设备的装配，将控制器中的结构稳定性规格传输到控制器的数据库中是有利的。例如，如果选择一特殊的钻孔工具作为工作元件并将其附接到土木工程地下设备，那么只有针对所述工作元件计算的单独操作范围被存储在控制器的数据库中或者至少是可检索的。借助于使用对应的数据载体或通过远程数据传输，可以进行到控制器的数据存储器中的所述传输。
原则上，在根据本发明的组件中，可以在土木工程地下设备上提供的所有不同致动单元都可以被考虑在内。致动单元优选地均包括至少一个致动驱动器。
根据本发明的发展，工作元件上的馈送力、缠绕力、液压操作压力、土木工程地下设备的部件（特别是桅杆、底架、上层结构）的操作位置、附加支撑件的状态、旋转速度（特别是上层结构的旋转速度）和/或旋转加速度（特别是上层结构的旋转加速度）优选地被提供作为操作参数。
根据本发明的变型，此外可能的是，土木工程地下设备的风压力和/或倾斜或者配重的质量能够借助于测量装置的传感器元件被确定或者能够由操作者或通过识别来输入。
此外还优选的是，支撑装置、被安装在支撑装置上的桅杆以便至少在水平方向上可移位，其中至少一个桅杆调整驱动器被提供用于调整，并且提供用于检测桅杆的至少在水平方向上的调整位置的测量装置，其中，控制器被设计成：在桅杆的距离增加到第一极限距离之上的情况下，设定所述至少一个另外致动单元的所规定的极限参数，借助于该极限参数，限制致动驱动器或者另外致动单元的操作。
在这种情况下，提供的是，控制器永久地检查相关致动单元处于哪个单独操作范围，由此确定其中所有被记录致动单元的值处于极限致动参数内的可允许单独操作范围，并且从所述可允许单独操作范围的极限致动参数出发，设定最大极限致动参数作为所述另外致动单元的极限致动参数。如果例如在桅杆和支撑装置之间的水平距离增加超过第一极限致动参数，则至少一个单独操作范围因此变成不允许的，因此另一较小极限致动参数被设定成用于至少一个另外致动单元的至少一个其他操作参数，即例如对上层结构的旋转速度或桅杆上的拉伸力的限制。在这种情况下，首先对桅杆的扩大的极限距离的这种状态进行了计算并对其静力稳定性进行了检查。
原则上，超过极限致动参数和遗漏所述至少一个单独可允许操作范围可以导致各种操作参数的调整。根据本发明的发展，特别优选的是，所述至少一个致动单元包括用于沿着桅杆移动工作元件的线缆绞盘、用于辅助线缆的辅助绞盘、用于使得桅杆相对于竖直方向倾斜的致动器和/或使得上层结构与桅杆一起相对于底盘旋转的旋转装置。可沿着桅杆移动的工作元件可以特别是托架，优选地是钻孔驱动器托架，土木工程地下工具被附接到所述托架。辅助绞盘的辅助线缆优选地被桅杆头上的偏转滑轮引导，并且可以被用于附加的提升应用，例如用于抬升钻杆元件或者土木工程地下工具。关于旋转装置，极限致动参数可以与旋转角度或旋转速度相关。极限致动参数的规格也可以是零值，使得例如用于辅助线缆的对应驱动器被锁定。
可以实现可允许组合操作范围的另外增加，在于在控制器中规定了至少一个第三极限距离，该距离与至少一个另外极限致动参数相关联，所述另外极限致动参数与至少一个另外致动单元相关联，即其限定了第三单独操作范围。原则上，可以在控制单元中提供对程序设定的选择，例如用于正常施工或钻孔模式、转换模式、行进模式和另外操作状态，在每种情况下，对于与上述操作状态相关的结构稳定性规格，桅杆相对于支撑装置的具体极限距离以及至少一个致动单元的另外极限参数被存储在单独操作范围内。
在这种情况下，根据本发明的变型，特别优选的是，控制器包括数据存储器，其中以单独操作范围的形式将具有在每种情况下相关联的极限参数的极限距离存储为数据集。所述数据集基于先前进行的用于确定设备的抗翻转稳定性的静态计算，该稳定性不能由操作者或控制单元本身改变。数据集可以被牢固地规定在内部或外部存储器中，或者可以借助于远程数据传输从中心传输或调用。
土木工程设备优选地被设计成钻机、挖沟机、特别是槽壁抓斗的夹持器、冲头（ram）或振动器。钻机特别地包括钻孔工具，其由钻机驱动器可旋转地驱动。挖沟机原则上包括被设置在切割框架的下端上的两对切割轮。
根据本发明的方法的特征在于，在每种情况下，控制器以综合的方式从可允许的单独操作范围中选择最大极限致动参数，从而形成可允许组合操作范围，其中每个单独操作范围包括致动单元的不同组极限操作参数。
可以借助于所述方法实现上文所描述的优点。所述方法可以特别地通过上文所描述的土木工程地下设备来实现。
附图说明
参考附图中示意性示出的优选示例性实施例在下文中进一步详细地描述本发明。在所述附图中：
图1是根据本发明的土木工程地下设备的部分截面图；
图2是根据本发明的土木工程地下设备的透视图，其具有操作范围的示意图；以及
图3是根据本发明的土木工程地下设备的另一实施例的透视图，其具有操作范围的示意图。
具体实施方式
根据图1，根据本发明的土木工程地下设备10包括支撑装置12，调整机构21作为第一致动单元20被提供在该支撑装置12上。在其上，近似竖直取向的桅杆18被安装成以便在竖直方向上且特别是在水平方向上可调整。支撑装置12包括底盘14，其被形成为履带式行进装置，并且包括操作者舱的上层结构16被可旋转地安装在该底盘14上。上层结构16能够借助于旋转装置38（未被更具体地示出）相对于底盘14绕竖直取向的旋转轴线40旋转。提供桅杆调整驱动器22以用于相对于上层结构16调整桅杆18。桅杆18关于旋转轴线40在水平方向上相对于支撑装置12可移位。在这种情况下，在正常操作中，桅杆18的水平调整范围是可在相对于旋转轴线40的最小距离A与最大距离B之间进行调整。这导致正常操作的水平调整范围C。桅杆18的在水平方向上的所述正常操作范围B允许安全地操作土木工程设备10，而不管规定或设定何种被允许的工作工具、工作力和操作参数。正常操作可以特别是其中在地面中形成孔、特别是钻孔的工作操作。
然而，对于特定情况，可能期望针对每个操作状态将安全最大操作范围B增加一扩大距离D，以便因此实现相对于旋转轴线40的扩大的极限距离E。迄今为止，这是由于土木工程地下设备10在扩大的距离D的方向上移动而实现的，但这也带来了进一步的问题。因此，例如有必要在接收存储在接收区域中的钻杆5之后，在距旋转轴线40的扩大的距离处，将土木工程地下设备10再次移动到原始位置，必须非常精确地执行该操作，以便再次找到原始钻孔点。因此在这些情况下，机器操作者可以替代地自主地离开设备的静态安全操作范围，并扩大桅杆距离，从而停用了安全装置。
如图2中明显所示，根据本发明的土木工程地下设备10包括控制器，在桅杆18在水平方向上相对于支撑装置12运动超出在单独操作范围61中限定的极限致动参数的情况下，在控制器中，第二致动单元30的至少一个操作参数被约束成严格设定的极限操作参数，该第二致动单元30特别地致动用于沿着桅杆18调整旋转驱动器52的线缆绞盘32，或用于上层结构16的旋转装置38。
在这种情况下，根据本发明，在桅杆18的新接近距离且致动单元30的受限操作参数的情况下，计算防止土木工程地下设备10倾斜的静态安全性，使得控制器可以从操作范围62选择可能的较大极限致动参数，例如用于上层结构16的旋转速度，用于土木工程地下设备10的其他操作参数。
这导致扩大的操作范围，特别是可允许的组合操作范围。在根据图2所示的实施例中，所示出的圆柱形操作范围61、62由桅杆18在水平方向上相对于旋转轴线40的最大可能距离和工作元件50在桅杆18上的最大可能提升高度来限定。特别应该理解的是，在防翻转的持续稳定性下，操作范围AB在水平方向上的扩大能够通过工作元件50的竖直提升高度H的规定减小来实现。换言之，操作者能够使得桅杆18进一步向外延伸，只要不超过工作元件50的存储在工作范围62中的最大提升高度H即可。如果桅杆18已经延伸足够远以致设备恰好在结构稳定性规格62的范围内，则控制器阻止工作元件50被抬升超出被存储在结构稳定性规格62中的极限致动参数。此外，提供上层结构的较高的规定旋转速度OW，该速度仅在离开操作范围62的区域时受限。
迄今，操作者不可能离开单独操作范围61，即使例如工作元件50的提升高度处于单独操作范围62的区域中。操作者现在已可用组合的可允许操作范围，而不需手动改变规格、进行特殊选择或故意超过极限致动参数，其中该组合的可允许操作范围由这两个操作范围61、62的和来形成。
在根据本发明的土木工程地下设备10的另外实施例中，根据图3，以两个步骤示出了桅杆18关于旋转轴线40在水平方向上相对于支撑装置12的距离的扩大、即操作范围AB的扩大。基于根据图2的单独的操作范围61、62，可以在第二另外的极限距离的情况下实现操作范围在水平方向上的进一步扩大，只要对于工作元件50的提升高度H而言，不超过由圆柱形第三操作范围63示出的另外较低的极限致动参数即可。
为了简化表示的目的，描述具有仅很少的致动参数的示例性实施例。根据本发明，可以提供并考虑到其他致动单元的另外的或者其他的致动参数。
