专利名称：具有多自由度操纵功能的振动打桩锤的制作方法
技术领域：
本发明涉及打桩机，特别涉及一种具有多自由度操纵功能的振动打桩锤。
背景技术：
打桩机广泛应用于建筑施工和抗洪抢险等过程中，可以实现地基、路基和提坝的 加固等作用。但是目前桩工机械在施工过程中，桩体往往需要人工或其他机械搬运到沉桩 地点，而且桩锤夹持桩体也需要人工操作来完成，这样不仅准备过程时间较长，工人工作强 度大，施工效率低下，而且由于目前桩锤的夹持机构都是安装于激振器底部，对于长桩的夹 持比较困难，不易实现操作的自动化，在操作过程中易对桩锤附近的施工人员构成人身安 全威胁。因此，打桩施工过程中迫切需要一种新型的具有多自由度操纵功能的打桩机，能够 实现任意位置自动夹持桩体、快速定位等功能，以提高打桩机的施工效率并保证施工人员 的人身安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有多自由度操纵功能的振动打桩锤，通过多个自由 度以实现快速定位以及快速沉桩，提高打桩机的施工效率。本发明是通过如下技术方案实现的具有多自由度操纵功能的振动打桩锤，包括 起吊连接板、吊架、激振器、夹持装置、减震装置，吊架通过减振装置与激振器相连，夹持装 置安装在激振器上；还包括一个在水平面内可作360°旋转的水平回转机构，以及一个带 动激振器和减震装置形成摆动的垂直摆动机构；所述水平回转机构的一端与起吊连接板固 定连接，另一端与吊架固定连接，所述垂直摆动机构的一端固定在吊架上，垂直摆动机构的 另一端与减震装置固定连接。所述水平回转机构包括液压马达、齿轮箱体、安装在齿轮箱体内的齿轮传动装置； 液压马达固定在齿轮箱体上，液压马达与齿轮传动装置固定连接。所述齿轮传动装置包括连接液压马达的第一传动轴、连接吊架的第二传动轴、大 齿轮以及小齿轮，第一传动轴与小齿轮周向固定连接，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮与第二 传动轴周向固定连接。所述齿轮箱体包括支撑液压马达的齿轮箱上盖，以及支撑齿轮传动装置的齿轮箱 底盖，齿轮箱上盖与齿轮箱底盖固定连接。所述垂直摆动机构包括摆动油缸和连接减震装置的曲柄，摆动油缸的一端固定在 吊架上，摆动油缸的另一端与曲柄铰链连接。减震装置包括减震块、减振架以及设置在减振架两侧的销轴，减震架呈倒U型，减 震架的通过销轴与吊架铰接，激振器通过减震块固定于减振架的内侧。所述夹持装置包括固定夹持臂、左夹板、右夹板、活动夹持臂、夹持控制油缸；固定 夹持臂固定于激振器的前侧面上，左夹板固定在固定夹持臂上，活动夹持臂铰接于激振器 的前侧面的上端和下端，夹持控制油缸的一端与激振器铰接，另一端与活动夹持臂的后端
3铰接。 所述起吊连接板上设有连接挖掘机前臂的销轴。本发明的优点在于通过起吊连接板连接挖掘机的前臂连接，起吊连接板在挖掘 机前臂液压缸的驱动下，使振动打桩锤绕着挖掘机前臂的轴旋转一定角度；通过在水平面 内可作360°旋转的水平回转机构，可以使吊架在平面内也随之发生360°的旋转，使夹持 装置夹持的桩在水平面内也可以发生360°的旋转。通过垂直摆动机构带动激振器和减震 装置形成摆动，也能使夹持装置夹持的桩在垂直面内可以发生摆动，从而转动相应的角度。 这样，可实现桩锤在空间任意位置的操作，且通过控制系统可协调控制各个自由度操作实 现复杂的运动，提升操纵功能。桩锤的多自由度旋转和夹持装置结合到一起，使桩锤具备一 定角度和范围的抓桩和桩体定位调整能力，从而实现施工中桩锤快速抓桩、快速定位、快速 沉桩等功能，有利于提高了施工效率和降低施工成本，同时也保证施工安全。利用具有的多 自由度操作特性，可实现任意角度打斜桩等功能。实现了桩工机械施工的自动化和机械化， 降低了施工成本、提高了施工的效率、保证施工安全。夹持装置装在激振器侧面上，可以夹持桩身的任一部位，便于施工，在一定程度上 也降低了桩锤对起吊装备高度的要求。
图1为本发明的振动打桩锤整体装置结构示意图；图2为水平回转机构内部结构的示意图；图3为垂直摆动机构的的结构示意图；图4为振动打桩锤装减振装置的结构示意图；图5为夹持机构的的结构示意图。附图中1为起吊连接板；2为水平回转机构，2-1为液压马达，2-2为齿轮箱上盖， 2-3为小齿轮，2-4为大齿轮，2-5为齿轮箱底盖，2-6为第二传动轴，2_7为第一传动轴；3为 吊架；4为激振器；5为夹持装置，5-1为固定夹持臂，5-2为左夹板，5-3为右夹板，5_4为活 动夹持臂，5-5为夹持控制油缸；6为减震装置，6-1为减震块，6-2为减震架，6-3为销轴；7 为垂直摆动机构，摆动油缸7-1，曲柄7-2。8为挖掘机前臂，9为挖掘机前臂液压缸
具体实施例方式以下结合附图对本发明专利的实施作进一步说明。本发明专利可通过图1所示的结构进行实施所述具有多自由度操纵功能的振动 打桩锤包括起吊连接板1、水平回转机构2、吊架3、激振器4、夹持装置5、减震装置6和垂直 摆动机构7组成；其中起吊连接板1与水平回转机构2固定在一起，水平回转机构2以旋转 副与吊架3相连，能带动吊架3在水平面内作360°旋转，吊架3通过减振装置6与激振器 4相连，夹持装置5安装在激振器4上；多自由度操纵功能的振动打桩锤由四个自由度操纵 机构组成，起吊连接板1与挖掘机前臂8相连，由挖掘机前臂液压油缸9驱动的转动副；置 于起吊连接板1与吊架3之间，由液压马达2-1驱动一对齿轮，并带动吊架3转动的水平转 动副；连接在吊架3与减震装置6和激振器4之间的垂直摆动机构7实现的激振器垂直面 内的摆动副；由夹持控制油缸5-5控制开合的活动夹持臂转动副。
如图1所示，在起吊连接板1上设有连接挖掘机前臂8的销轴，起吊连接板1是通 过销轴与挖掘机前臂8相连，起吊连接板1在挖掘机前臂液压缸9的驱动下，使振动打桩锤 整体绕着挖掘机前臂的轴旋转一定角度。如图2所示，水平回转机构2用于使打桩锤在水平面内形成360°的回转。水平 回转机构2包括液压马达2-1、齿轮箱体、安装在齿轮箱体内的齿轮传动装置。齿轮箱体包 括支撑液压马达的齿轮箱上盖2-2，以及支撑齿轮传动装置的齿轮箱底盖2-5，齿轮箱上盖 2-2与齿轮箱底盖2-5固定连接。液压马达2-1固定在齿轮箱上盖2-2上，液压马达2_1与 齿轮传动装置固定连接。齿轮传动装置包括连接液压马达2-1的第一传动轴2-7、连接吊架 3的第二传动轴2-6、大齿轮2-4以及小齿轮2-3，第一传动轴2_7与小齿轮2_3周向固定连 接，小齿轮2-3与大齿轮2-4啮合，大齿轮2-4与第二传动轴2-6周向固定连接。本部分的 工作过程为当液压马达2-1驱动小齿轮2-3转动时，小齿轮2-3带动大齿轮2-4转动，大 齿轮通过传动轴将旋转的动力传递至吊架3，吊架转动转动，从而使桩锤绕传动轴2-6实现 水平面内的回转。如图3所示，垂直摆动机构7包括摆动油缸7-1和连接减震装置的曲柄7-2，摆动 油缸7-1的一端固定在吊架3上，摆动油缸7-1的另一端与曲柄7-2铰链连接，曲柄7-2与 销轴6-3相连。本部分的工作过程为当摆动油缸7-1伸缩时，带动曲柄7-2转动，同时使 与之相连的销轴6-3带动减震装置6与激振器4在垂直面内作一定角度的摆动。如图4所示，所述振动打桩锤装减振装置6包括减震块6-1、减振架6-2与销轴 6-3，减震架6-2成U型，其左、右两侧分别用销轴6-3与吊架3相铰接，激振器4通过减震 块6-1固定于减振架6-2的内侧。如图5所示，所述夹持装置5包括固定夹持臂5-1、左夹板5-2、右夹板5_3、活动夹 持臂5-4、夹持控制油缸5-5 ；其中固定夹持臂5-1固定于激振器4的前侧面上，左夹板5-2 固定在固定夹持臂5-1上，活动夹持臂5-4铰接于激振器4的前侧面的上端和下端，并装有 右夹板5-3，左夹板5-2、和右夹板5-3可方便更换，其外表面夹持部位均具有花纹；夹持控 制油缸5-5的一端与激振器4铰接，另一端与活动夹持臂5-4的后端相铰接，当夹持控制油 缸5-5缩短和伸长时，活动夹持臂5-3带动右夹板5-4完成张开和闭合动作，从而实现桩的 夹持操作。本发明实现桩锤操纵的动作原理如下当液压马达2-1驱动小齿轮2-3转动时，小 齿轮2-3带动大齿轮2-4和吊架3转动，从而桩锤绕传动轴2-6在水平面内实现了 360°的 旋转；当摆动油缸7-1伸长或缩短时，将使曲柄7-2转动，同时带动销轴6-3和减震装置6、 激振器4在垂直面内作一定角度范围内的摆动；当夹持控制油缸5-5缩短和伸长时，活动夹 持臂5-4带动右夹板5-3完成张开和闭合动作，从而实现桩的夹持操作。本发明所提出的桩锤可以多自由度旋转，通过机械手的开合可以实现桩锤在一定 范围内自动抓桩，快速定位、打斜桩等功能，实现了桩工机械施工的自动化和机械化，降低 了施工成本、提高了施工的效率、保证施工安全。
权利要求
一种具有多自由度操纵功能的振动打桩锤，包括起吊连接板(1)、吊架(3)、激振器(4)、夹持装置(5)、减震装置(6)，吊架(3)通过减振装置(6)与激振器(4)相连，夹持装置(5)安装在激振器(4)上；其特征在于还包括一个在水平面内可作360°旋转的水平回转机构(2)，以及一个带动激振器(4)和减震装置(6)形成摆动的垂直摆动机构(7)；所述水平回转机构(2)的一端与起吊连接板(1)固定连接，另一端与吊架(3)固定连接，所述垂直摆动机构(7)的一端固定在吊架(3)上，垂直摆动机构(7)的另一端与减震装置(6)固定连接。
2.如权利要求1所述的具有多自由度操纵功能的振动打桩锤，其特征在于所述水平 回转机构(2)包括液压马达(2-1)、齿轮箱体、安装在齿轮箱体内的齿轮传动装置；液压马 达(2-1)固定在齿轮箱体上，液压马达(2-1)与齿轮传动装置固定连接。
3.如权利要求2所述的具有多自由度操纵功能的振动打桩锤，其特征在于所述齿 轮传动装置包括连接液压马达(2-1)的第一传动轴(2-7)、连接吊架(3)的第二传动轴 (2-6)、大齿轮(2-4)以及小齿轮(2-3)，第一传动轴(2-7)与小齿轮(2_3)周向固定连接， 小齿轮(2-3)与大齿轮(2-4)啮合，大齿轮(2-4)与第二传动轴(2-6)周向固定连接。
4.如权利要求2所述的具有多自由度操纵功能的振动打桩锤，其特征在于所述齿轮 箱体包括支撑液压马达的齿轮箱上盖(2-2)，以及支撑齿轮传动装置的齿轮箱底盖(2-5)， 齿轮箱上盖(2-2)与齿轮箱底盖(2-5)固定连接。
5.如权利要求1所述的具有多自由度操纵功能的振动打桩锤，其特征在于所述垂直 摆动机构(7)包括摆动油缸(7-1)和连接减震装置的曲柄(7-2)，摆动油缸(7-1)的一端固 定在吊架(3)上，摆动油缸(7-1)的另一端与曲柄(7-2)铰链连接。
6.如权利要求1所述的具有多自由度操纵功能的振动打桩锤，其特征在于减震装置(6)包括减震块(6-1)、减振架(6-2)以及设置在减振架两侧的销轴(6-3)，减震架(6-1)呈 倒U型，减震架的通过销轴(6-3)与吊架(3)铰接，激振器(4)通过减震块(6-1)固定于减 振架(6-2)的内侧。
7.如权利要求1所述的具有多自由度操纵功能的振动打桩锤，其特征在于所述夹持 装置(5)包括固定夹持臂(5-1)、左夹板(5-2)、右夹板(5-3)、活动夹持臂(5-4)、夹持控制 油缸(5-5)；固定夹持臂(5-1)固定于激振器(4)的前侧面上，左夹板(5-2)固定在固定夹 持臂(5-1)上，活动夹持臂(5-4)铰接于激振器(4)的前侧面的上端和下端，夹持控制油缸 (5-5)的一端与激振器(4)铰接，另一端与活动夹持臂(5-4)的后端铰接。
8.如权利要求1所述的具有多自由度操纵功能的振动打桩锤，其特征在于所述起吊 连接板(1)上设有连接挖掘机前臂(8)的销轴。
全文摘要
本发明公开了一种具有多自由度操纵功能的振动打桩锤，包括起吊连接板、吊架、激振器、夹持装置、减震装置，吊架通过减振装置与激振器相连，夹持装置安装在激振器上；还包括一个在水平面内可作360°旋转的水平回转机构，以及一个带动激振器和减震装置形成摆动的垂直摆动机构；所述水平回转机构的一端与起吊连接板固定连接，另一端与吊架固定连接，所述垂直摆动机构的一端固定在吊架上，垂直摆动机构的另一端与减震装置固定连接。本发明通过多个自由度以实现快速定位以及快速沉桩，提高打桩机的施工效率。
文档编号E02D7/18GK101982616SQ201010517269
公开日2011年3月2日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者何钢, 朱灯林, 石国国 申请人:河海大学常州校区