CN102392630A - 旋挖钻机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋挖钻机，包括：桅杆(10)，沿竖直方向设置；加压油缸(20)，设置在桅杆(10)上，加压油缸(20)的活塞杆向下设置；动力头(30)，与加压油缸(20)的活塞杆连接；钻杆组件(40)，与动力头(30)驱动配合，钻杆组件(40)具有机锁式钻杆，旋挖钻机还包括：距离测量装置(50)，用于测量动力头(30)的移动距离；控制器，与距离测量装置(50)连接，确定动力头(30)的当前位置，并将该当前位置与之前记录的钻杆组件(40)解锁时的动力头(50)所处解锁位置进行比较，根据比较结果发出控制信号给加压油缸(20)。本发明有效解决现有技术中钻杆加锁效率低，同时对设备磨损严重的问题。

Description

旋挖钻机及其控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械，具体而言，涉及一种旋挖钻机及其控制方法。

背景技术

在现有技术中的旋挖钻机，机锁式钻杆的锁定都是依靠机手判断来进行加锁，此过程为：钻杆先解锁，此时，机手目测记住此时动力头所处的位置(即解锁位置)，然后提升主卷扬，使钻具脱离孔口后，回转上车体，实现卸土或者其他操作。在卸土或者其他操作时，动力头的位置要移动，在下一次钻进之前，需要机手将动力头停放在先前记住的位置(解锁位置)，此时再下放钻杆到底，并尝试才能锁进，然后实现钻杆的加压钻进。

上述过程中，完全是靠机手眼睛观察、头脑记忆来确定动力头的解锁位置。这就要反复控制动力头的升降，来寻找锁点。这一过程对于经验欠缺的机手，增加尝试的时间，降低钻进效率。同时，因需反复尝试，造成内外键之间反复碰撞磨损，加剧焊缝开裂的可能，对设备造成破坏。

发明内容

本发明旨在提供一种旋挖钻机及其控制方法，以解决现有技术中钻杆加锁效率低，同时对设备磨损严重的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种旋挖钻机，包括：桅杆，沿竖直方向设置；加压油缸，设置在桅杆上，加压油缸的活塞杆向下设置；动力头，与加压油缸的活塞杆连接；钻杆组件，与动力头驱动配合，钻杆组件具有机锁式钻杆，旋挖钻机还包括：距离测量装置，用于测量动力头的移动距离；控制器，与距离测量装置连接，确定动力头的当前位置，并将该当前位置与之前记录的钻杆组件解锁时动力头所处的解锁位置进行比较，根据比较结果发出控制信号给加压油缸。

进一步地，当前位置与钻杆组件解锁时动力头所处的解锁位置相同时，加压油缸停止给进。

进一步地，距离测量装置为机械位置传感器。

进一步地，距离测量装置为拉线传感器，包括：拉线传感器本体和拉线；拉线传感器本体安装在桅杆上，拉线沿竖直方向布置，并且拉线的自由端安装在动力头上。

进一步地，拉线的自由端通过设置在动力头上的吊耳安装在动力头上。

进一步地，本发明的旋挖钻机还包括：加压油缸电磁阀，与控制器连接；加压油缸主阀，设置在加压油缸和加压油缸电磁阀之间。

进一步地，本发明的旋挖钻机还包括：强制开关，与加压油缸电磁阀连接，用于控制加压油缸。

根据本发明的另一方面，提供了一种旋挖钻机的控制方法，包括以下步骤：记录钻杆组件解锁时动力头所处的解锁位置；确定动力头的当前位置，并与钻杆组件解锁时动力头所处的解锁位置进行比较；根据比较结果发出控制信号给加压油缸。

进一步地，根据比较结果发出控制信号给加压油缸的步骤中进一步包括：当前位置与钻杆组件解锁时动力头所处的解锁位置相同时，加压油缸停止给进。

进一步地，在加压油缸停止给进后，进行以下步骤：使动力头旋转，以使钻杆组件的机锁式钻杆加锁；加压油缸给进，以使钻杆组件钻进。

应用本发明的技术方案，在旋挖钻机上增设距离测量装置和与其连接的控制器，距离测量装置用于测量动力头的移动距离，控制器根据距离测量装置输出的信号发出控制信号给加压油缸。具体地说，当旋挖钻机需要卸土或者其他操作时(动力头位置需改变时)，距离测量装置可以测出钻杆组件解锁时动力头所处的解锁位置，并将该解锁位置输出给控制器，控制器记录此解锁位置。当旋挖钻机的卸土或者其他操作完成后，需要再次钻进时，控制器根据距离测量装置获得测量动力头的当前位置，并将该当前位置与之前记录的钻杆组件解锁时动力头所处的解锁位置进行比较，根据比较结果发出控制信号给加压油缸。当比较结果相同时，控制器控制加压油缸停止给进，此时再控制动力头旋转从而实现钻杆的加锁。这样，有效解决了现有技术中钻杆加锁效率低，同时对设备磨损严重的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的旋挖钻机的实施例的工作状态示意图；

图2示出了根据本发明的旋挖钻机的实施例的卸土状态示意图；

图3示出了本发明的旋挖钻机的控制示意图；以及

图4示出了本发明的旋挖钻机的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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发明。

图1示出了根据本发明的旋挖钻机的实施例的工作状态示意图；图2示出了根据本发明的旋挖钻机的实施例的卸土状态示意图。结合参见图1至图2，从图中可以看出，本实施例的旋挖钻机，包括：桅杆10、加压油缸20、动力头30、钻杆组件40、主卷扬、距离测量装置50和控制器。

桅杆10为钻杆组件40的支撑部件，在工作中承受扭矩、振动等，工作条件恶劣，桅杆的起降及调正垂直靠桅杆油缸控制，主要包括上桅杆、中桅杆、下桅杆，从图中可以看出，桅杆10，沿竖直方向设置。

加压油缸20主要作用为控制动力头30的移动，通过动力头30锁进将加压力传递到钻杆组件40的机锁式钻杆上。加压油缸20无杆腔端和有杆腔端固定于桅杆10上。加压油缸20的活塞杆向下设置，加压油缸20的活塞杆与动力头之间通过加压油缸销连接，活塞杆伸出，则动力头30下降；活塞杆收回，则动力头30上升。动力头移动的行程即为活塞杆伸出行程。

动力头30在旋挖钻机工作时，主要起到传递加压力和扭矩的作用。加压力的来源即为加压油缸；扭矩的来源为动力头马达。动力头通过动力头马达、减速机、动力箱和动力头内件套将扭矩传递至钻杆上。

钻杆组件40主要包括提引器、随动架、机锁式钻杆和钻具。提引器上端与主卷扬钢丝绳相连，下端与钻杆芯节相连；钻杆每一节基本由管体、外键、内键构成，它们共同作用传递加压力和扭矩。随动架与第一节钻杆顶部随动架法兰相连接，并与桅杆10的轨道相配合，以保证钻杆的垂直度；钻杆穿过动力头10内键套后，与钻具相连接。

主卷扬之上缠绕钢丝绳，钢丝绳与提引器上端连接，通过卷扬的回转，实现钻杆的上提和下放；主卷扬的位置位于桅杆之后侧或者固定于车体之上。

距离测量装置50，用于测量动力头30的移动距离，并将该移动距离信号输出给控制器。

控制器，参见图3，该控制器与距离测量装置50连接，确定动力头30的当前位置，并将该当前位置与之前记录的钻杆组件40解锁时的解锁位置进行比较，根据比较结果发出控制信号给加压油缸20。

如图4所示，该旋挖钻机的控制方法包括以下步骤：

(1)当旋挖钻机需要卸土或者其他操作时(动力头位置需改变时)，距离测量装置50可以测出钻杆组件40解锁时动力头所处的解锁位置，并将该解锁位置输出给控制器，控制器利用存储器记录此解锁位置。

(2)当旋挖钻机的卸土或者其他操作完成后，需要再次钻进时，控制器根据距离测量装置50获得测量动力头的当前位置，并将该当前位置与之前记录在存储器中的钻杆组件40解锁时动力头所处的解锁位置进行比较，根据比较结果发出控制信号给加压油缸20。

(3)当比较结果相同时，控制器控制加压油缸停止给进。

(4)下放所述钻杆组件40，使所述钻杆组件40的钻具触底；

(5)控制动力头30旋转从而实现钻杆的加锁。

(6)控制加压油缸20给进，使钻杆组件40钻进，继续工作。

这样，通过距离测量装置50来记录动力头30的位置，并根据该位置通过控制器来控制加压油缸20是否继续给进，上述操作过程中，不需要机手的观察和记忆，从而避免了反复尝试，这样，有效解决了现有技术中钻杆加锁效率低，同时对设备磨损严重的问题。

优选地，距离测量装置50为机械位置传感器，比如，拉线传感器、磁致伸缩位置传感器等，该机械位置传感器的结构简单、成本较低，同时，旋挖钻机经常在露天环境下使用，灰尘，扬尘较多，这种情况下，机械传感器的测量精度受到干扰较小。当然，也可以使用无线位置传感器，比如红外测距传感器、超声波测距传感器、雷达测距传感器等。

在一种优选的实施例中，距离测量装置50为拉线传感器，包括：拉线传感器本体51和拉线52；拉线传感器本体51安装在桅杆10上，拉线传感器本体51内设有编码器，拉线52沿竖直方向布置，并且拉线52的自由端安装在动力头30上。在本实施例中，如图1所示，为了保证拉线52沿竖直方向布置，拉线52的自由端通过设置在动力头30上的吊耳31安装在动力头30上。

优选地，本实施例的旋挖钻机还包括：加压油缸电磁阀，与控制器连接；加压油缸主阀，设置在加压油缸和加压油缸电磁阀之间。使用时，拉线传感器的拉线可以随着动力头30的移动而伸出或者收回，拉线传感器本体51的输出信号电流通过信号电缆传到控制器，控制器将钻杆组件40解锁时动力头所处的解锁位置(比如解锁位置为a，此时产生电流信号为A)，当旋挖钻机的卸土或者其他操作完成后，需要再次钻进时，利用加压油缸20控制动力头30的移动位置，控制器根据距离测量装置50获得测量动力头30的当前位置，当动力头30移动至钻杆组件40解锁时的解锁位置时(此时，当前位置为a，产生电流信号也为A)，控制器将加压油缸电磁阀断电，这样，加压油缸主阀阀芯处于中位，加压油缸20停止给进，动力头30停止移动，此时机手操纵手柄，实现动力头旋转，即可保证每节钻杆实现加锁。

优选地，本实施例的旋挖钻机还包括：强制开关，与加压油缸电磁阀连接，用于控制加压油缸20。当动力头30停止移动，保证每节钻杆实现加锁后，需要再次移动动力头30实现加压，此时机手按下强制开关，输出的信号给控制器，控制器输出信号给加压油缸电磁阀，最终通过加压油缸主阀芯移动实现加压油缸20的无杆腔进油，从而实现加压过程。

本发明的旋挖钻机及其控制方法的有益效果是：

实现了旋挖钻机的机锁式钻杆的智能加锁功能，使得机手省去记忆动力头位置的过程，操作简单易行，对机手的操作要求降低；另外还可避免锁进时反复尝试过程中对钻杆和动力头内外键的碰撞磨损，保护了旋挖钻机的相关部件。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋挖钻机，包括：

桅杆(10)，沿竖直方向设置；

加压油缸(20)，设置在所述桅杆(10)上，所述加压油缸(20)的活塞杆向下设置；

动力头(30)，与所述加压油缸(20)的活塞杆连接；

钻杆组件(40)，与所述动力头(30)驱动配合，所述钻杆组件(40)具有机锁式钻杆，

其特征在于，所述旋挖钻机还包括：

距离测量装置(50)，用于测量所述动力头(30)的移动距离；

控制器，与所述距离测量装置(50)连接，确定所述动力头(30)的当前位置，并将该当前位置与之前记录的所述钻杆组件(40)解锁时所述动力头(30)所处的解锁位置进行比较，根据比较结果发出控制信号给所述加压油缸(20)。

2.根据权利要求1所述的旋挖钻机，其特征在于，所述当前位置与所述钻杆组件(40)解锁时所述动力头(30)所处的解锁位置相同时，所述加压油缸(20)停止给进。

3.根据权利要求1所述的旋挖钻机，其特征在于，所述距离测量装置(50)为机械位置传感器。

4.根据权利要求3所述的旋挖钻机，其特征在于，所述距离测量装置(50)为拉线传感器，包括：拉线传感器本体(51)和拉线(52)；所述拉线传感器本体(51)安装在所述桅杆(10)上，所述拉线(52)沿竖直方向布置，并且所述拉线(52)的自由端安装在所述动力头(30)上。

5.根据权利要求4所述的旋挖钻机，其特征在于，所述拉线(52)的自由端通过设置在所述动力头(30)上的吊耳(31)安装在动力头(30)上。

6.根据权利要求1所述的旋挖钻机，其特征在于，还包括：

加压油缸电磁阀，与所述控制器连接；

加压油缸主阀，设置在所述加压油缸和所述加压油缸电磁阀之间。

7.根据权利要求6所述的旋挖钻机，其特征在于，还包括：

强制开关，与所述加压油缸电磁阀连接，用于控制所述加压油缸(20)。

8.一种旋挖钻机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

记录钻杆组件(40)解锁时动力头(30)所处的解锁位置；

确定动力头(30)的当前位置，并与所述钻杆组件(40)解锁时所述动力头(30)所处的解锁位置进行比较；

根据比较结果发出控制信号给所述加压油缸(20)。

9.根据权利要求8所述的旋挖钻机的控制方法，其特征在于，根据比较结果发出控制信号给所述加压油缸(20)的步骤中进一步包括：

所述当前位置与所述钻杆组件(40)解锁时所述动力头(30)所处的解锁位置相同时，所述加压油缸(20)停止给进。

10.根据权利要求9所述的旋挖钻机的控制方法，其特征在于，在所述加压油缸(20)停止给进后，进行以下步骤：

下放所述钻杆组件(40)，使所述钻杆组件(40)的钻具触底；

使所述动力头(30)旋转，以使所述钻杆组件(40)的机锁式钻杆加锁；

所述加压油缸(20)给进，以使所述钻杆组件(40)钻进。

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