CN104564013B - 一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，包括控制器(1)、测速传感器(2)、推拉手柄(3)和显示器(4)，测速传感器用于检测动力头马达的正转及反转速度；控制器、测速传感器以及显示器的正极均与24V直流电源的正极连接；24V直流电源的负极分别与控制器及显示器的负极连接；测速传感器与控制器连接；控制器与推拉手柄的负极、信号端及正极连接，控制器与显示器连接；控制器与推拉泵(7)的正转电磁阀(5)、反转电磁阀(6)连接。本发明通过对动力头马达正转与反转的测速，计算出动力头在钻架上向前及向后运行的距离，从而保证动力头的安全运行位置，保证了施工的安全。

Description

一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置
技术领域
本发明涉及一种水平定向钻机的控制装置，具体是一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，属于水平定向钻机控制装置技术领域。
背景技术
水平定向钻机是一种在不开挖地表的条件下，铺设各种地下公用设施(管道，电缆等)的施工机械，已被广泛用于穿越公路、铁路、建筑物、河流，以及在闹市区、文物保护区、农作物和植被保护区等不易开挖地表的条件下进行供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线的铺设。目前，市场上销售的水平定向钻机中，动力头在钻架上的前后运行位置都是凭机手的视觉及经验完成的，而钻机的施工经常是白天晚上连续进行，中大型钻机由于钻架较长且后端不易观察，很难知道动力头运行到钻架后端的位置，极易造成动力头撞坏钻架后端的机械限位，甚至发生动力头从钻架后端掉下的严重事故。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，可通过显示器设定动力头在钻架上的运行距离，通过对动力头马达正转与反转的测速，计算出动力头在钻架上向前及向后运行的距离，从而保证动力头的安全运行位置，保证了施工的安全。
为了实现上述目的，本发明采用的一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，包括控制器、测速传感器、推拉手柄和显示器，所述测速传感器用于检测动力头马达的正转及反转速度；所述控制器的101、127、128和271端子、测速传感器的1端子以及显示器的正极均与24V直流电源的正极连接；所述24V直流电源的负极分别与控制器的102端子及显示器的负极连接；所述测速传感器的2、3、4端子分别与控制器的270、275、274端子连接；所述控制器的133、139、147端子分别与推拉手柄的负极、信号端及正极连接，控制器的259、265端子分别与显示器的CAN_L及CAN_H端子连接；控制器的103、115端子分别与推拉泵的正转电磁阀的正极、反转电磁阀的正极连接；控制器的107端子与正转电磁阀的负极、反转电磁阀的负极连接。
所述动力头马达包括推拉马达I、推拉马达II、推拉马达III和推拉马达IV，所述推拉马达I的B端、推拉马达II的B端、推拉马达III的A端以及推拉马达IV的A端分别通过液压管与推拉泵的A端连接，所述推拉泵的B端与推拉马达I的A端、推拉马达II的A端、推拉马达III的B端以及推拉马达IV的B端连接；所述推拉泵的L端、S端通过液压管与液压油箱连接。
所述测速传感器为双脉冲测速传感器。
当向前或向后推动推拉手柄时，动力头在钻架上向前或向后运行，推拉手柄向前或向后推拉的角度越大，动力头的运行速度越快。
所述控制器的259、265端子与显示器CAN_L、CAN_H端子之间并联有120欧姆电阻。
还包括安装在钻架最前端的前后虎钳总成，动力头可在钻架上边旋转边前后运行，从前后虎钳总成的最后端移动到钻架的最后端，动力头移动的距离应大于所使用钻杆的长度。
所述24V直流电源接有保险，控制器采用TTC60。
与现有技术相比，本发明通过采用测速传感器检测动力头马达正反转速度，并设定动力头在钻架上的运行距离，通过动力头双脉冲转速传感器检测的动力头马达正反转速度及马达的减速比，计算出动力头向前或向后运行的距离，从而确定动力头在钻架上的具体位置，保证动力头的安全运行位置，避免了因机手经验不足或晚上视线不好施工时，动力头撞坏钻架限位或从钻架后端掉下发生的危险，保证了施工的安全。
附图说明
图1为本发明的电气系统部分原理图；
图2为本发明的液压系统部分原理图；
图3为本发明的部分结构示意图。
图中：1、控制器，2、测速传感器，3、推拉手柄，4、显示器，5、正转电磁阀，6、反转电磁阀，7、推拉泵，8、推拉马达I，9、推拉马达III，10、推拉马达IV，11、推拉马达II，12、液压油箱，13、前后虎钳总成，14、钻架，15、动力头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，包括控制器1、测速传感器2、推拉手柄3和显示器4，所述测速传感器2用于检测动力头马达的正转及反转速度；所述控制器1的101、127、128和271端子、测速传感器2的1端子以及显示器4的正极均与24V直流电源的正极连接；所述24V直流电源的负极分别与控制器1的102端子及显示器4的负极连接；所述测速传感器的2、3、4端子分别与控制器的270、275、274端子连接；所述控制器1的133、139、147端子分别与推拉手柄3的负极、信号端及正极连接，控制器1的259、265端子分别与显示器4的CAN_L及CAN_H端子连接；控制器1的103、115端子分别与推拉泵7的正转电磁阀5的正极、反转电磁阀6的正极连接；控制器1的107端子与正转电磁阀5的负极、反转电磁阀6的负极连接。
为了使动力头位置自动识别与保护装置的控制过程更方便快捷、安全可靠，达到电液联合控制的效果，可以采用如下液压管路连接，具体是：所述动力头马达包括推拉马达I8、推拉马达II11、推拉马达III9和推拉马达IV10，所述推拉马达I8的B端、推拉马达II11的B端、推拉马达III9的A端以及推拉马达IV10的A端分别通过液压管与推拉泵7的A端连接，所述推拉泵7的L端、S端通过液压管路与液压油箱12连接。其中，所述测速传感器为双脉冲测速传感器，可以检测动力头马达正转及反转速度。
为了实现对动力头推拉泵及推拉马达的控制，当向前或向后推动推拉手柄3时，动力头在钻架上向前或向后运行，推拉手柄3向前或向后推拉的角度越大，动力头的运行速度越快。
为了保证控制器与显示器之间可以更稳定的正常通信，如图1所示，可在所述控制器1的259、265端子与显示器4CAN_L、CAN_H端子之间并联接电阻。
还包括安装在钻架14最前端的前后虎钳总成13，动力头15可在钻架14上前后运行，其前端的钻铤可左右旋转，从前后虎钳总成13的最后端移动到钻架14的最后端，动力头15移动的距离应大于所使用钻杆的长度。
所述24V直流电源接有保险，控制器1采用TTC60。
当水平定向钻机工作时，动力头在钻架上边向前或向后运行，动力头前方的钻铤连接钻杆，钻杆向前钻进或向后回拖将由推拉手柄3前推或后推实现的，向前推或向后推的行程越大，推拉手柄3的S端输出到推拉泵7正转电磁阀5或反转电磁阀6的电流越大，推拉泵7内部的斜盘摆角越大，推拉泵7排出的液压油越多，推拉马达的旋转速度越快，动力头的运行速度越快。
当定向钻机向前钻进作业时，首先把动力头运行到钻架14最前端，此时按下显示器4中动力头位置窗口中的清零按钮，操作推拉手柄3把动力头移动到钻架的最后端，然后在钻头与动力头钻铤之间通过虎钳的夹紧及动力头的旋转连接第一根钻杆，操作推拉手柄慢慢前推向前钻进；当动力头运行到钻架前端时，通过前后虎钳总成13的夹紧、后虎钳及动力头钻铤的旋转，使动力头钻铤与第一根钻杆脱开，然后向后操作动力头手柄，此时动力头沿钻架向后运行，直到运行到钻架后端，然后在第一根钻杆与动力头钻铤之间通过后虎钳的夹紧及动力头的旋转连接第二根钻杆，这样通过动力头双脉冲转速传感器检测的动力头马达正反转速度及马达的减速比，计算出动力头向前或向后运行的距离，从而确定动力头在钻架上的具体位置，避免了因机手经验不足或晚上视线不好施工时，动力头撞坏钻架限位或从钻架后端掉下发生的危险，保证了施工的安全。
此外，为了方便利用钻机上的电瓶直接作为输出电源，可以使所述电源VCC为24V直流电源。

Claims (7)

1.一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，其特征在于，包括控制器(1)、测速传感器(2)、推拉手柄(3)和显示器(4)，所述测速传感器(2)用于检测动力头马达的正转及反转速度；所述控制器(1)的101、127、128和271端子、测速传感器(2)的1端子以及显示器(4)的正极均与24V直流电源的正极连接；所述24V直流电源的负极分别与控制器(1)的102端子及显示器(4)的负极连接；所述测速传感器(2)的2、3、4端子分别与控制器(1)的270、275、274端子连接；所述控制器(1)的133、139、147端子分别与推拉手柄(3)的负极、信号端及正极连接，控制器(1)的259、265端子分别与显示器(4)的CAN_L及CAN_H端子连接；控制器(1)的103、115端子分别与推拉泵(7)的正转电磁阀(5)的正极、反转电磁阀(6)的正极连接；控制器(1)的107端子与正转电磁阀(5)的负极、反转电磁阀(6)的负极连接。
2.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，其特征在于，所述动力头马达包括推拉马达I(8)、推拉马达II(11)、推拉马达III(9)和推拉马达IV(10)，所述推拉马达I(8)的B端、推拉马达II(11)的B端、推拉马达III(9)的A端以及推拉马达IV(10)的A端分别通过液压管与推拉泵(7)的A端连接，所述推拉泵(7)的B端与推拉马达I(8)的A端、推拉马达II(11)的A端、推拉马达III(9)的B端以及推拉马达IV(10)的B端连接；所述推拉泵(7)的L端、S端通过液压管路与液压油箱(12)连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，其特征在于，所述测速传感器(2)为双脉冲测速传感器。
4.根据权利要求1或2所述的一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，其特征在于，当向前或向后推动推拉手柄(3)时，动力头在钻架上向前或向后运行，推拉手柄(3)向前或向后推拉的角度越大，动力头的运行速度越快。
5.根据权利要求1或2所述的一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，其特征在于，所述控制器(1)的259、265端子与显示器(4)CAN_L、CAN_H端子之间并联有120欧姆电阻。
6.根据权利要求1或2所述的一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，其特征在于，还包括安装在钻架(14)最前端的前后虎钳总成(13)，动力头(15)可在钻架(14)上前后运行，从前后虎钳总成(13)的最后端移动到钻架(14)的最后端，动力头(15)移动的距离应大于所使用钻杆的长度。
7.根据权利要求1或2所述的一种水平定向钻机动力头位置自动识别与保护装置，其特征在于，所述24V直流电源接有保险，控制器(1)采用TTC60。
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