CN102606321B - 旋挖钻机档位调节的控制器、系统和方法及旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于旋挖钻机档位调节的控制器、系统和方法及旋挖钻机。其中，该控制器包括：接收装置，用于接收旋挖钻机的压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号；判断装置，用于至少根据压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号中的一者判断旋挖钻机的当前操作状态；以及处理装置，用于根据预先设定的旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位输出与当前操作状态对应的控制发动机档位的信号。通过上述控制器，能够自动判断当前操作，并根据旋挖钻机不同的操作状态对应的发动机档位将发动机档位调整为与当前操作相对应的档位。从而实现了发动机档位的自动调节，减少了人工操作的繁琐，达到了节能高效的目的。

Description

旋挖钻机档位调节的控制器、系统和方法及旋挖钻机

技术领域

本发明涉及工程机械自动控制技术领域，具体地，涉及一种旋挖钻机档位调节的控制器、系统和方法及旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机传统的控制方式限定了其处于各个工况时的发动机的运行转速，而不同工况需要的转速与实际赋予的转速并不相同，例如，有的工况实际赋予的转速过大而造成浪费，而有的工况实际赋予的转速不足导致效率低，从而无法满足正日益提倡的节能高效的理念。

此外，旋挖钻机在施工时，主要的动作分别为：放斗、钻土、提升、回转、甩土、转回，这六个动作循环执行。在现有技术中，通常是机手操作来选择某一档位(例如8档)执行上述动作。此时，所有动作都工作在同一档位下，但是有些动作在比此档位还要低的档位即可满足工作的需求，而有些动作需要更高档位才能更快的满足施工要求。由此，在施工过程中执行上述六个动作时(或者在旋挖钻机执行其他动作并不需要最大档位时)，为达到每个动作所对应的要求，需要人为不停地变换档位，从而增加了操作者的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于旋挖钻机档位调节的控制器、系统和方法及旋挖钻机，以解决现有技术中人为变换发动机档位较为繁琐，效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于旋挖钻机档位调节的控制器，该控制器包括：接收装置，用于接收旋挖钻机的与操作状态相关的压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号；判断装置，用于至少根据压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号中的一者判断旋挖钻机的当前操作状态；以及处理装置，用于根据预先设定的旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位输出与当前操作状态对应的控制发动机档位的信号。

本发明还提供一种用于旋挖钻机档位调节的系统，该系统包括：检测装置，用于检测旋挖钻机的与操作状态相关的压力、钻杆深度、使能开关信号和油门旋钮信号；以及上述的用于旋挖钻机档位调节的控制器。

本发明还提供一种旋挖钻机，包括上述的用于旋挖钻机档位调节的系统。

本发明还提供一种旋挖钻机档位调节的方法，该方法包括：接收旋挖钻机的与操作状态相关的压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号；至少根据压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号中的一者判断旋挖钻机的当前操作状态；以及根据预先设定的旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位输出与当前操作状态对应的控制发动机档位的信号。

通过上述技术方案，通过对压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号的采集能够自动判断当前操作，并且根据旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位将发动机档位调整为与当前操作相对应的档位。从而实现了发动机档位的自动调节，减少了人工操作的繁琐，达到了节能高效的目的。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施例的用于旋挖钻机档位调节的控制器的方框图；

图2是根据本发明实施例一的用于旋挖钻机档位调节的系统的方框图；

图3是根据本发明实施例的旋挖钻机档位调节的方法的流程图；

图4是根据本发明实施例二的用于旋挖钻机档位调节的系统的方框图；

图5是根据本发明实施例三的用于旋挖钻机档位调节的系统的方框图；

图6是根据本发明实施例四的用于旋挖钻机档位调节的系统的方框图；以及

图7是根据本发明实施例五的用于旋挖钻机档位调节的系统的方框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是根据本发明实施例的用于旋挖钻机档位调节的控制器的方框图。

如图1所示，该用于旋挖钻机档位调节的控制器包括：接收装置10，用于接收旋挖钻机的与操作状态相关的压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号；判断装置12，用于至少根据与操作状态相关的压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号中的一者判断旋挖钻机的当前操作状态；以及处理装置14，用于根据预先设定的旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位输出与当前操作状态对应的控制发动机档位的信号。通过将上述控制器应用于旋挖钻机中，能够自动判断当前的操作，从而实现对旋挖钻机的发动机档位的自动调整，以达到自动控制的效果。

其中，操作状态包括以下中的至少一者：放斗、提升、钻土、回转、甩土和转回。压力信号包括主卷扬下降压力信号、主卷扬提升压力信号、动力头压力信号和回转压力信号；钻杆深度信号包括钻杆下降深度信号和钻杆提升深度信号；使能开关信号包括回转使能按钮开关信号和甩土使能按钮开关信号。

在本实施例中，判断装置12用于至少根据与操作状态相关的压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号中的一者判断旋挖钻机的当前操作状态包括以下中的至少一者：

根据主卷扬下降压力信号和钻杆下降深度信号判断旋挖钻机处于放斗操作状态，其中，所述钻杆下降深度大于或等于第一预定深度；

根据主卷扬提升压力信号和钻杆提升深度信号判断旋挖钻机处于提升操作状态，其中，所述钻杆提升深度大于或等于第二预定深度；

根据动力头压力信号判断旋挖钻机处于钻土状态；

根据回转使能按钮开关信号和回转压力信号判断旋挖钻机处于回转操作状态；

根据甩土使能按钮开关信号判断旋挖钻机处于甩土操作状态；

根据油门旋钮信号判断旋挖钻机处于转回操作状态。

通过上述实施例中的控制器，能够自动判断当前的操作，并根据旋挖钻机不同的操作状态所对应的档位将发动机档位调整为与当前操作相对应的档位。从而实现了发动机档位的自动调节，减少了人工操作的繁琐，达到了节能高效的目的。

图2是根据本发明实施例一的用于旋挖钻机档位调节的系统的方框图。

如图2所示，该系统包括：检测装置20，用于检测旋挖钻机的与操作状态相关的压力、钻杆深度、使能开关信号和油门旋钮信号；以及上述实施例中的用于旋挖钻机档位调节的控制器30。

在上述技术方案中，能够自动判断旋挖钻机当前的操作，并根据旋挖钻机不同的操作状态所对应的档位将发动机档位调整为与当前操作相对应的档位。从而实现了发动机档位的自动调节，减少了人工操作的繁琐，达到了节能高效的目的。

在本实施例中，检测装置20包括：压力开关，用于检测旋挖钻机的与操作状态相关的压力；旋转编码器，用于检测旋挖钻机的钻杆深度；以及使能按钮开关。

其中，压力开关包括：第一压力开关，用于检测主卷扬下降压力；第二压力开关，用于检测主卷扬提升压力；第三压力开关，用于检测动力头压力；和第四压力开关，用于检测回转压力。使能按钮开关包括：回转使能按钮开关和甩土使能按钮开关。

此外，在本实施例中，该系统还包括：人机交互界面，用于预先设定旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位。其中，人机交互界面可以是触摸屏。

通过人机交互界面的设定，用户可以利用人际交互界面针对旋挖钻机的不同操作状态预先设定不同操作状态所对应的发动机档位，从而合理地使用发动机档位，达到节能高效的目的。

本发明还提供了一种旋挖钻机，包括上述实施例中的用于旋挖钻机档位调节的系统。

图3是根据本发明实施例的旋挖钻机档位调节的方法的流程图。

如图3所示，该方法包括：

S300，接收旋挖钻机的与操作状态相关的压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号；

S302，至少根据与操作状态相关的压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号中的一者判断旋挖钻机的当前操作状态；以及

S304，根据预先设定的旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位输出与当前操作状态对应的控制发动机档位的信号。

通过自动判断旋挖钻机当前的操作，并根据旋挖钻机不同的操作状态所对应的档位将发动机档位调整为与当前操作相对应的档位。从而实现了发动机档位的自动调节，减少了人工操作的繁琐，达到了节能高效的目的。

其中，操作状态包括以下中的至少一者：放斗、提升、钻土、回转、甩土和转回。与操作状态相关的压力信号包括主卷扬下降压力信号、主卷扬提升压力信号、动力头压力信号和回转压力信号；钻杆深度信号包括钻杆下降深度信号和钻杆提升深度信号；使能开关信号包括回转使能按钮开关信号和甩土使能按钮开关信号。

在本实施例中，至少根据与操作状态相关的压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号中的一者判断旋挖钻机的当前操作状态包括以下中的至少一者：

根据主卷扬下降压力信号和钻杆下降深度信号判断旋挖钻机处于放斗操作状态，其中，所述钻杆下降深度大于或等于第一预定深度；

根据主卷扬提升压力信号和钻杆提升深度信号判断旋挖钻机处于提升操作状态，其中，所述钻杆提升深度大于或等于第二预定深度；

根据动力头压力信号判断旋挖钻机处于钻土状态；

根据回转使能按钮开关信号和回转压力信号判断旋挖钻机处于回转操作状态；

根据甩土使能按钮开关信号判断旋挖钻机处于甩土操作状态；

根据油门旋钮信号判断旋挖钻机处于转回操作状态。

在本实施例中，旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位是通过人机交互界面预先设定的。

由此，用户可以利用人际交互界面针对旋挖钻机的不同操作状态预先设定不同操作状态所对应的发动机档位，从而合理地使用发动机档位，达到节能高效的目的。

图4是根据本发明实施例二的用于旋挖钻机档位调节的系统的方框图。

本实施例二中：检测装置具体为压力开关22和旋转编码器24。其中，压力开关22可以包括第一压力开关和第二压力开关。

下面结合图4描述旋挖钻机处于放斗或提升操作状态下的档位调节方法。具体地，可以通过人机交互界面(其可以与控制器30的输入端连接，图中未示出)预先分别设定放斗和提升时所对应的发动机档位。当控制器30(例如可以为PLC)接收到第一压力开关检测到的旋挖钻机的主卷扬下降的压力对应的主卷扬下降压力信号(即，第一压力开关闭合)，以及旋转编码器24检测到的当前钻杆下降的深度对应的钻杆下降深度信号，控制器30根据该主卷扬下降压力信号和钻杆下降深度信号判断旋挖钻机处于放斗操作状态，其中，钻杆下降深度大于等于第一预定深度，该第一预定深度表示发动机需要工作在高档位(例如，假定发动机共有八个档位，从第一档位至第八档位档位依次升高，则高档位可以定义为第五档以上的档位(包括第五档)；也就是，该第一预定深度表示发动机工作需要的高档位为第五档以上的档位(包括第五档))。本领域技术人员可以根据发动机档位的实际设定来确定发动机的高档位。控制器30根据放斗状态对应的档位输出控制发动机档位调整为放斗状态所对应的档位的信号。发动机(其可以与控制器30的输出端连接，图中未示出)根据该输出信号达到预先设定档位，相应地，液压泵(与发动机相连接)开泵以满足快速放斗。当控制器30(例如可以为PLC)接收到第二压力开关检测到的旋挖钻机的主卷扬提升的压力对应的主卷扬提升压力信号(即，第二压力开关闭合)，以及旋转编码器24检测到的当前钻杆提升的深度对应的钻杆提升深度信号，控制器30根据该主卷扬提升压力信号和钻杆提升深度信号判断旋挖钻机处于提升操作状态，其中，钻杆提升深度大于等于第二预定深度，该第二预定深度表示发动机需要降低挡位。控制器30根据提升状态对应的档位输出控制发动机档位调整为提升状态所对应的档位的信号。发动机(其可以与控制器30的输出端连接，图中未示出)根据该输出信号达到预先设定档位，相应地，液压泵关泵。

图5是根据本发明实施例三的用于旋挖钻机档位调节的系统的方框图。

与实施例二的用于旋挖钻机档位调节的系统不同之处在于：检测装置具体为压力开关22。其中，压力开关22可以是第三压力开关(旋挖钻机动力头压力开关)。

下面结合图5描述旋挖钻机处于钻土操作状态下的档位调节方法。具体地，可以通过人机交互界面预先设定钻土时所对应的发动机档位。当压力开关22检测到旋挖钻机的动力头的压力，该压力开关22(动力头压力开关)开启，则此时检测到旋挖钻机处于钻土状态，并且该钻土状态发送给控制器30。当控制器30接收到第三压力开关(动力头压力开关)检测到的旋挖钻机的动力头压力对应的动力头压力信号(即，第三压力开关闭合)，控制器30根据动力头压力信号判断旋挖钻机处于钻土操作状态。控制器30根据钻土状态对应的档位输出控制发动机档位调整为钻土状态所对应的档位的信号。发动机根据该输出信号达到预先设定档位，相应地，液压泵开泵以满足相应操作。

图6是根据本发明实施例四的用于旋挖钻机档位调节的系统的方框图。

与实施例二的用于旋挖钻机档位调节的系统不同之处在于：检测装置具体为压力开关22和使能按钮开关26。其中，压力开关22可以是第四压力开关(旋挖钻机回转压力开关)，使能按钮开关26可以是回转使能按钮开关。

下面结合图6描述旋挖钻机处于回转操作状态下的档位调节方法。具体地，可以通过人机交互界面预先设定回转时所对应的发动机档位。当控制器30接收到第四压力开关(回转压力开关)检测到的旋挖钻机的回转压力对应的回转压力信号(即，第四压力开关闭合)和回转使能按钮开关信号(回转使能按钮开关闭合)，控制器30根据回转压力信号和回转使能按钮开关信号判断旋挖钻机处于回转操作状态。控制器30根据回转状态对应的档位输出控制发动机档位调整为回转状态所对应的档位的信号。发动机根据该输出信号达到预先设定档位，相应地，液压泵开泵达到设定的要求。

图7是根据本发明实施例五的用于旋挖钻机档位调节的系统的方框图。

与实施例二的用于旋挖钻机档位调节的系统不同之处在于：检测装置具体为使能按钮开关26。其中，该使能按钮开关26可以是甩土使能按钮开关。

下面结合图7描述旋挖钻机处于甩土操作状态下的档位调节方法。具体地，可以通过人机交互界面预先设定甩土时所对应的发动机档位。当控制器30接收到甩土使能按钮开关信号(即，甩土使能按钮开关闭合)，控制器30根据甩土使能按钮开关信号判断旋挖钻机处于甩土操作状态。控制器30根据甩土状态对应的档位输出控制发动机档位调整为甩土状态所对应的档位的信号。发动机根据该输出信号达到预先设定档位，相应地，液压泵开泵达到设定的要求。

此外，对于其他的只需要较低档位的辅助操作(例如，转回操作)，发动机均在油门旋钮对应的档位工作。例如，可以通过人机交互界面预先设定只需要较低档位的辅助操作(例如，转回操作)时所对应的发动机档位。当控制器接收到油门旋钮信号(即，油门旋钮闭合)，控制器根据油门旋钮开关信号判断旋挖钻机处于只需要较低档位的辅助操作(例如，转回操作)状态。控制器根据只需要较低档位的辅助操作(例如，转回操作)状态对应的档位输出控制发动机档位调整为该状态所对应的档位的信号。发动机根据该输出信号达到预先设定档位。

从上述实施例可以看出，本发明通过人机交互界面预先设定旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位，能够合理地使用发动机档位；通过利用压力开关、旋转编码器(速度位移传感器)、手柄使能按钮等输入信号采集能够自动判断当前的操作；根据旋挖钻机不同的操作状态对应的档位将发动机档位调整为与当前操作相对应的档位。从而实现了发动机档位的自动调节，减少了人工操作的繁琐，达到了节能高效的目的。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种用于旋挖钻机档位调节的控制器，该控制器包括：

接收装置，用于接收所述旋挖钻机的与操作状态相关的压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号；

判断装置，用于至少根据所述与操作状态相关的压力信号、所述钻杆深度信号、所述使能开关信号和所述油门旋钮信号中的一者判断所述旋挖钻机的当前操作状态，其中所述操作状态包括以下中的至少一者：放斗、提升、钻土、回转、甩土和转回；以及

处理装置，用于根据预先设定的所述旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位输出与所述当前操作状态对应的控制发动机档位的信号。

2.根据权利要求1所述的用于旋挖钻机档位调节的控制器，其中，

所述与操作状态相关的压力信号包括主卷扬下降压力信号、主卷扬提升压力信号、动力头压力信号和回转压力信号；

所述钻杆深度信号包括钻杆下降深度信号和钻杆提升深度信号；

使能开关信号包括回转使能按钮开关信号和甩土使能按钮开关信号。

3.根据权利要求2所述的用于旋挖钻机档位调节的控制器，其中，所述判断装置用于至少根据所述与操作状态相关的压力信号、所述钻杆深度信号、所述使能开关信号和所述油门旋钮信号中的一者判断所述旋挖钻机的当前操作状态包括以下中的至少一者：

根据所述主卷扬下降压力信号和所述钻杆下降深度信号判断所述旋挖钻机处于所述放斗操作状态，其中，所述钻杆下降深度大于或等于第一预定深度；

根据所述主卷扬提升压力信号和所述钻杆提升深度信号判断所述旋挖钻机处于所述提升操作状态，其中，所述钻杆提升深度大于或等于第二预定深度；

根据所述动力头压力信号判断所述旋挖钻机处于所述钻土状态；

根据所述回转使能按钮开关信号和所述回转压力信号判断所述旋挖钻机处于所述回转操作状态；

根据所述甩土使能按钮开关信号判断所述旋挖钻机处于所述甩土操作状态；

根据所述油门旋钮信号判断所述旋挖钻机处于所述转回操作状态。

4.一种用于旋挖钻机档位调节的系统，该系统包括：

检测装置，用于检测所述旋挖钻机的与操作状态相关的压力、钻杆深度、使能开关信号和油门旋钮信号；以及

根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的用于旋挖钻机档位调节的控制器。

5.根据权利要求4所述的用于旋挖钻机档位调节的系统，其中，该系统还包括：人机交互界面，用于预先设定所述旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位。

6.一种旋挖钻机，包括权利要求5所述的用于旋挖钻机档位调节的系统。

7.一种用于旋挖钻机档位调节的方法，该方法包括：

接收所述旋挖钻机的与操作状态相关的压力信号、钻杆深度信号、使能开关信号和油门旋钮信号；

至少根据所述与操作状态相关的压力信号、所述钻杆深度信号、所述使能开关信号和所述油门旋钮信号中的一者判断所述旋挖钻机的当前操作状态，其中所述操作状态包括以下中的至少一者：放斗、提升、钻土、回转、甩土和转回；以及

根据预先设定的所述旋挖钻机不同的操作状态所对应的发动机档位输出与所述当前操作状态对应的控制发动机档位的信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，

所述与操作状态相关的压力信号包括主卷扬下降压力信号、主卷扬提升压力信号、动力头压力信号和回转压力信号；

所述钻杆深度信号包括钻杆下降深度信号和钻杆提升深度信号；

使能开关信号包括回转使能按钮开关信号和甩土使能按钮开关信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，至少根据所述与操作状态相关的压力信号、所述钻杆深度信号、所述使能开关信号和所述油门旋钮信号中的一者判断所述旋挖钻机的当前操作状态包括以下中的至少一者：

根据所述主卷扬下降压力信号和所述钻杆下降深度信号判断所述旋挖钻机处于所述放斗操作状态，其中，所述钻杆下降深度大于或等于第一预定深度；

根据所述主卷扬提升压力信号和所述钻杆提升深度信号判断所述旋挖钻机处于所述提升操作状态，其中，所述钻杆提升深度大于或等于第二预定深度；

根据所述动力头压力信号判断所述旋挖钻机处于所述钻土状态；

根据所述回转使能按钮开关信号和所述回转压力信号判断所述旋挖钻机处于所述回转操作状态；

根据所述甩土使能按钮开关信号判断所述旋挖钻机处于所述甩土操作状态；

根据所述油门旋钮信号判断所述旋挖钻机处于所述转回操作状态。

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