CN103867126A

CN103867126A - 电机驱动的水平定向钻机

Info

Publication number: CN103867126A
Application number: CN201410106231.0A
Authority: CN
Inventors: 沈文宝
Original assignee: Huzhou Qianjin Baoyun Machinery Casting Co Ltd
Current assignee: Huzhou Qianjin Baoyun Machinery Casting Co Ltd
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明公开了一种电机驱动的水平定向钻机。本发明的底座（5）的侧面设有轨道（7），底座（5）的上方设有与轨道（7）配合的移动滑块（8），移动滑块（8）的上方设有移动电机（9）；所述的底座（5）的上方还设有与底座平行的齿条（10），所述的移动电机（9）经一齿轮与齿条（10）啮合；所述的移动滑块（8）的上方还设有一钻杆电机（11），钻杆电机（11）的输出端固定一钻杆（12）；所述钻杆电机（11）连接有一电流互感器（13），电流互感器（13）连接有一放大器（14），放大器（14）连接有一电机控制器（15），电机控制器（15）与移动电机（9）相连。本发明可以有效防止钻杆电机过载而引起的设备故障，同时可以提高钻地的效率。

Description

电机驱动的水平定向钻机

技术领域

本发明涉及一种水平定向钻机，特别是一种通过电机驱动钻杆边前进边转动的水平定向钻机。

背景技术

目前，随着现代文明意识和环保意识的逐渐加强，开挖路面进行各类地下管线施工导致的社会问题，交通问题和环境污染问题已越来越受人民的关注，城市限制开挖施工的法规将陆续出台，这给非开挖水平定向钻提供了广阔的舞台。现有的水平定向钻机在钻地过程中，一旦遇到坚硬的石块，钻杆的转动就会减慢，甚至停止转动，导致驱动钻杆的电机损坏甚至烧毁。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电机驱动的水平定向钻机。本发明可以有效防止钻杆电机过载而引起的设备故障，同时可以提高钻地的效率。

本发明的技术方案：一种电机驱动的水平定向钻机，包括机架，机架的下方设有履带，机架的上方设有驾驶室；机架的侧面设有水平定向钻机组，水平定向钻机组包括一底座，底座的前部与机架的侧面转动连接，底座的后部经一升降活塞与机架相连；所述的底座的侧面设有轨道，底座的上方设有与轨道配合的移动滑块，移动滑块的上方设有移动电机；所述的底座的上方还设有与底座平行的齿条，所述的移动电机经一齿轮与齿条啮合；所述的移动滑块的上方还设有一钻杆电机，钻杆电机的输出端固定一钻杆；所述钻杆电机连接有一电流互感器，电流互感器连接有一放大器，放大器连接有一电机控制器，电机控制器与移动电机相连。

上述的电机驱动的水平定向钻机中，所述的放大器包括与电流互感器相连的输入接口单元，输入接口单元连接有一信号处理单元，信号处理单元连接有一信号调节单元，信号调节单元连接有一功率放大单元，功率放大单元与电机控制器连接。

前述的电机驱动的水平定向钻机中，所述的信号调节单元包括运算放大器U1，U1的负输入端经电阻R0与信号处理单元相连，U1的负输入端还经电阻R1和电容C与U1的输出端相连，U1的输出端与功率放大单元相连。

与现有技术相比，本发明通过与转动电机相连的电流互感器和与移动电机相连的电机控制器之间的反馈控制，即在钻机钻地过程中，当钻到坚硬的石块，钻杆电机转动异常，电流互感器检测电机的相电流发生变化，电流互感器将信号发送给放大器，放大器将信号放大后再将信号发送给电机控制器，电机控制器通过控制移动电机的转速，减缓钻杆的进给速度，减小钻杆所受到的负荷，避免由于过载而引起的设备故障，同时本发明也能保证在钻地过程中钻杆始终以一定转速旋转，保证了钻地效果的一致性。作为优选，本发明还对放大器和信号调节单元作了优化处理，改进后的放大器具有良好的稳态控制特性、动态响应快，频带宽、功率放大级的功耗小、抗干扰能力强，有很好的稳定性和可靠性等效果，使得移动电机的运行稳定且可靠。本发明还对信号调节单元进行了改进，改进后的信号调节单元既能快速地抑制干扰量，又能进行精确的调整，消除静差。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的开环控制示意图；

图3是放大器的结构示意图；

图4是信号调节单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的限制。

实施例：一种电机驱动的水平定向钻机，如附图1和附图2所示，包括机架1，机架1的下方设有履带2，机架1的上方设有驾驶室3；机架的侧面设有水平定向钻机组4，水平定向钻机组4包括一底座5，底座5的前部与机架1的侧面转动连接，底座5的后部经一升降活塞6与机架1相连，通过升降活塞的升降实现钻杆钻地角度的调节；所述的底座5的侧面设有轨道7，底座5的上方设有与轨道7配合的移动滑块8，使得移动滑块可以在底座的轨道上自由滑行，移动滑块8的上方设有移动电机9；所述的底座5的上方还设有与底座平行的齿条10，齿条固定在底座上方。所述的移动电机9经一齿轮与齿条10啮合；当移动电机旋转时，与移动电机连接的齿轮转动，由于齿轮与齿条啮合，当齿轮转动时，移动电机所在的移动滑块沿着齿条发生移动。所述的移动滑块8的上方还设有一钻杆电机11，钻杆电机11的输出端固定一钻杆12；所述钻杆电机11连接有一电流互感器13，电流互感器用以检测电机的相电流变化，电流互感器13连接有一放大器14，放大器14连接有一电机控制器15，电机控制器15与移动电机9相连，放大器可将电流互感器的信号放大并传输给电机控制器，电机控制器用以控制电机的转速，由于放大器可以通过市售获得，因此在于不再赘述。如附图3所示，作为具体优选，申请人对放大器作了改进，改进后的放大器14包括与电流互感器13相连的输入接口单元16，输入接口单元16连接有一信号处理单元17，信号处理单元可以是FPGA，信号处理单元17连接有一信号调节单元18，信号调节单元18连接有一功率放大单元19，功率放大单元19与电机控制器15连接，信号调节单元用于改善电反馈闭环控制的稳态和动态品质，所述的信号调节单元和功率放大单元都可以采用常规的电路。如附图4所示，作为优选，所述的信号调节单元18包括运算放大器U1，U1的负输入端经电阻R0与信号处理单元相连，U1的负输入端还经电阻R1和电容C与U1的输出端相连，U1的输出端与功率放大单元相连。

Claims

1.电机驱动的水平定向钻机，其特征在于：包括机架（1），机架（1）的下方设有履带（2），机架（1）的上方设有驾驶室（3）；机架的侧面设有水平定向钻机组（4），水平定向钻机组（4）包括一底座（5），底座（5）的前部与机架（1）的侧面转动连接，底座（5）的后部经一升降活塞（6）与机架（1）相连；所述的底座（5）的侧面设有轨道（7），底座（5）的上方设有与轨道（7）配合的移动滑块（8），移动滑块（8）的上方设有移动电机（9）；所述的底座（5）的上方还设有与底座平行的齿条（10），所述的移动电机（9）经一齿轮与齿条（10）啮合；所述的移动滑块（8）的上方还设有一钻杆电机（11），钻杆电机（11）的输出端固定一钻杆（12）；所述钻杆电机（11）连接有一电流互感器（13），电流互感器（13）连接有一放大器（14），放大器（14）连接有一电机控制器（15），电机控制器（15）与移动电机（9）相连。

2.根据权利要求1所述的电机驱动的水平定向钻机，其特征在于：所述的放大器（14）包括与电流互感器（13）相连的输入接口单元（16），输入接口单元（16）连接有一信号处理单元（17），信号处理单元（17）连接有一信号调节单元（18），信号调节单元（18）连接有一功率放大单元（19），功率放大单元（19）与电机控制器（15）连接。

3.根据权利要求2所述的电机驱动的水平定向钻机，其特征在于：所述的信号调节单元（18）包括运算放大器U1，U1的负输入端经电阻R0与信号处理单元相连，U1的负输入端还经电阻R1和电容C与U1的输出端相连，U1的输出端与功率放大单元相连。