CN105940179A - 钻机、卸载控制用程序 - Google Patents
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Abstract
提供一种提高了燃烧消耗率并且改善了对环境方面的影响等的钻机。具体地说，在钻机(1)中，在发动机(21)启动时进行压缩机(16a)的卸载控制，使空气罐(16c)内的气压为第一气压。另外，在已驱动发动机(21)且未驱动冲洗机构(17)时将空气罐(16c)内的气压维持为第一气压。然后，在冲洗机构(17)启动时进行压缩机(16a)的卸载控制，使空气罐(16c)内的气压上升到比第一气压高的第二气压。例如，第一气压为低压(0.5MPa)，第二气压为高压(1.03MPa)。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻机中的压缩机的卸载控制。
背景技术
在矿山、采石、土木工程等的现场，为了对岩石进行爆破孔的钻孔而使用履带式钻机等钻机。在钻机中，钻架跑道上搭载有凿岩机(架式凿岩机)。凿岩机具备冲击机构、旋转机构，安装有前端安装了钻头的钻杆。
在钻孔时，通过冲击机构对钻杆前端的钻头施加冲击来产生冲击波，利用旋转机构对钻杆前端的钻头施加旋转，来一边改变与基岩接触的钻头的相位一边向基岩传递冲击波来进行破坏，由此进行钻孔。另外，在钻孔过程中，钻头的前端粉碎岩石而产生粉尘，因此进行冲洗(flushing)(粉尘的去除)。
发明内容
发明要解决的问题
在冲洗时使用压缩空气，因此钻机搭载有用于压缩空气的压缩机。压缩机的起动电力量大，当频繁地开启/关闭时电力的损耗会变大，因此一般进行加载/卸载控制。例如，当空气罐内的压力变为上限的设定压力时，用于控制压缩机的运转的卸载器(容量调整装置)进行动作来推开吸入阀板，当在空转过程中空气罐内的压力变为下限的设定压力时，停止下压吸入阀板而转变为压缩运转。
通常，在钻机中，发动机与压缩机直接连接，在发动机启动后，将空气罐内的气压维持为低压(0.5MPa)。发动机与压缩机直接连接的理由是，不存在能够承受压缩机所需的动力的离合器、或能够传递压缩机所需的动力且收纳在有限的机身空间内的离合器。
之后，在接通压缩机开关(SW)的时间点进行压缩机的卸载控制，使空气罐内的气压从低压变为高压(1.03MPa)，维持该状态直到发动机停止为止。压缩机开关在集尘装置(集尘器)内的袋滤器等的清扫中所使用的脉冲喷嘴的开启/关闭以及压缩机的气压(高压/低压)切换功能的开启/关闭中使用。在压缩机开关断开时，压缩机始终为低压卸载。
但是，将空气罐内的气压维持为高压(1.03MPa)与将空气罐内的气压维持为低压(0.5MPa)相比，需要更多的能量。另外，压缩机、空气罐的负荷也大。另外，脉冲喷嘴将从空气罐供给的压缩空气通过减压阀减压到规定的气压(0.5MPa)后喷射到集尘装置内，因此能量的浪费、损耗大。
以往，在进行钻孔作业的钻机的领域中，最重视的是钻孔作业的效率，但是近年来燃烧消耗率、对环境方面的影响等也逐渐受到重视。因此，关于压缩机的卸载控制，也要求考虑燃烧消耗率、对环境方面的影响等来进行卸载控制。
本发明的目的在于提供一种提高了燃烧消耗率并且改善了对环境方面的影响等的钻机。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式所涉及的钻机在发动机启动时进行压缩机的卸载控制，使空气罐内的气压为第一气压，并且将空气罐内的气压维持为第一气压直到进行冲洗时为止。例如，在集尘装置内通过脉冲喷嘴进行除尘时也将空气罐内的气压维持为第一气压。而且，在冲洗机构启动时进行压缩机的卸载控制，使空气罐内的气压上升到比第一气压高的第二气压。例如，第一气压为低压(0.5MPa)，第二气压为高压(1.03MPa)。
优选的是，在冲洗机构停止时进行压缩机的卸载控制，使空气罐内的气压从第二气压下降到第一气压。
本发明的一个方式所涉及的卸载控制用程序是用于使搭载于钻机的计算机执行上述的钻机中的处理的程序。此外，该卸载控制用程序能够保存在存储装置、存储介质中。
发明的效果
根据本发明的一个方式，在钻机中，自动进行卸载控制，在为了进行脉冲喷嘴除尘而接通了压缩机开关时也维持为低压，只在如实施冲洗时那样需要高压时设为高压，因此能够提高燃烧消耗率，并且能够改善对环境方面的影响等。
附图说明
图1是作为钻机的一例的履带式钻机的立体图。
图2是表示搭载于履带式钻机的自动控制装置的结构例的图。
图3A是表示重视了燃烧消耗率、对环境方面的影响等的卸载控制的处理过程(实施冲洗时)的概要图。
图3B是表示重视了燃烧消耗率、对环境方面的影响等的卸载控制的处理过程(使用脉冲喷嘴时)的概要图。
图4A是表示只重视了钻孔作业的效率的卸载控制的处理过程(实施冲洗时)的概要图。
图4B是表示只重视了钻孔作业的效率的卸载控制的处理过程(使用脉冲喷嘴时)的概要图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的一个实施方式。在附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的标记。其中，应该注意的是，附图是示意性的，与实际不同。
另外，下面示出的实施方式是例示用于使本发明的技术思想具体化的装置、方法的实施方式，本发明的技术思想并非将结构部件的材质、形状、构造、配置等特定为下述的内容。本发明的技术思想能够在权利要求书中记载的权利要求所规定的技术范围内追加各种变更。
图1是作为本实施方式所涉及的钻机的一例的履带式钻机的立体图。图2是表示搭载于该履带式钻机的自动控制装置的结构例的框图。
履带式钻机1在台车2的前部具备动臂3。该动臂3通过其前端部支承着搭载有凿岩机(架式凿岩机)4的钻架跑道5。凿岩机4具备冲击机构6和旋转机构7，安装有前端安装了钻头8的钻杆9。
关于凿岩机4，被设置于钻架跑道5的给送机构10给送(进给)，从而沿着钻架跑道5在钻孔轴线上前后移动。在钻孔时，凿岩机4利用冲击机构6对钻杆9的前端的钻头8施加冲击来使钻头8产生冲击波，利用旋转机构7对钻杆9的前端的钻头8施加旋转，从而一边改变与基岩接触的钻头8的相位一边向基岩传递冲击波来进行破坏，由此进行钻孔。
另外，在钻架跑道5的中间部设置有容纳钻杆9的钻杆更换装置11，该钻杆更换装置11相对于钻孔轴线偏心。在钻孔长度比钻杆9的长度长的情况下，在钻孔作业时使用钻杆更换装置11来进行钻杆9的加长和回收。
另外，钻架跑道5的前端设置有底垫12。在钻孔过程中，通过将钻架跑道5的前端的底垫12压在基岩上来防止钻架跑道5因钻孔而摇晃。
另外，在底垫12的上方，在钻孔轴线上设置有吸引罩13。吸引罩13的内侧收纳有钻头8，吸引罩13的内侧的深处设置有用于将钻头8与钻杆9连结起来的贯通孔。
在钻孔过程中钻头8的前端粉碎岩石而产生粉尘，因此动臂3将钻架跑道5的前端的吸引罩13压在基岩表面。吸引罩13通过覆盖钻孔的口部来防止粉尘在基岩表面飞散。
台车2的后部设置(内置)有基于发动机旋转来驱动的集尘装置(集尘器)14、液压控制部15以及空气控制部16。集尘装置14经由粉尘输送管(省略图示)而与吸引罩13连接，经由该粉尘输送管(省略图示)来捕集粉尘。液压控制部15利用液压系统来驱动冲击机构6、旋转机构7、给送机构10以及钻杆更换装置11。在此，作为凿岩机4、给送机构10，设想了液压架式凿岩机、液压进给电动机。空气控制部16将空气压缩后供给压缩空气。
在本实施方式中，如图2所示，空气控制部16具备压缩机16a、吸入阀16b、空气罐16c以及释放阀16d。
压缩机16a是对空气进行压缩来生成压缩空气的压缩机。吸入阀16b是为了压缩机16a的空气吸入而设置的阀。例如，吸入阀16b进行空气吸入口的开闭。空气罐16c是用于事先蓄积从压缩机16a供给的压缩空气来供给稳定的压缩空气的空气槽。释放阀16d是为了释放空气罐16c内的压缩空气来调整气压而设置的阀。但是，实际上并不限定于这些例子。
并且，凿岩机4具备冲洗机构17，从空气控制部16接受压缩空气的供给。在钻孔时，冲洗机构17从凿岩机4的内部向钻杆9、前端的钻头8供给冲洗所需的压缩空气，来向基岩表面排出粉尘。
钻杆9和钻头8是中空的，内部设置有成为压缩空气的路径的空洞或管。如上所述，吸引罩13通过覆盖钻孔的口部来防止该粉尘在基岩表面飞散。集尘装置14经由与吸引罩13连接的粉尘输送管(省略图示)来捕集该粉尘。
作为用于检测凿岩机4的冲击压力、旋转压力、给送速度(给送长度)、给送压力以及冲洗压力的检测器18，对液压控制部15设置了旋转压力检测器18a、给送速度检测器18b、给送压力检测器18c、冲击压力检测器18d，对空气控制部16设置了冲洗压力检测器18e。
台车2上设置有用于控制履带式钻机1的动作的操作室19和自动控制装置20。虽然没有图示出，但是在操作室19内设置有操作员所需的驾驶席和显示装置。显示装置也可以是触摸面板。另外，实际上也可以设置通信装置等以能够进行远程操纵、无线操纵。
在自动控制装置20中，使用了具有存储、运算、控制的功能的计算机。另外，如图2所示，自动控制装置20连接有旋转压力检测器18a、给送速度检测器18b、给送压力检测器18c、冲击压力检测器18d以及冲洗压力检测器18e。另外，如图2所示，自动控制装置20对吸入阀16b、释放阀16d以及发动机21进行控制来检测反馈(检测值)。
在本实施方式中，如图2所示，自动控制装置20具备低压卸载控制部20a和高压卸载控制部20b。
低压卸载控制部20a使空气罐16c内的气压为低压(0.5MPa)的状态。低压与第一气压对应。例如，低压卸载控制部20a在发动机21启动(开启)时进行压缩机16a的卸载控制，使空气罐16c内的气压为低压，并且在接通了压缩机开关(SW)时也维持为低压(保持固定)。在发动机启动时使空气罐16c内的气压为低压是为了防止压缩机16a的烧结。在此，低压卸载控制部20a将低压设定为压缩机16a的润滑所需的压力。
高压卸载控制部20b使空气罐16c内的气压为高压(1.03MPa)的状态。高压与第二气压对应。例如，高压卸载控制部20b在冲洗机构17启动(开启)时进行压缩机16a的卸载控制，使空气罐16c内的气压为高压。
图3A、图3B是表示重视了燃烧消耗率、对环境方面的影响等的卸载控制的处理过程的概要图。图3A表示实施冲洗时的处理过程。图3B表示使用脉冲喷嘴时的处理过程。
首先，自动控制装置20根据操作员的操作或按照事先设定来自动启动(开启)履带式钻机1的发动机21，并且选择该处理过程的动作模式。当发动机21驱动时，压缩机16a连动地开始进行动作。
另外，在启动了发动机21时，自动控制装置20的低压卸载控制部20a开始进行处理。自动控制装置20的低压卸载控制部20a进行压缩机16a的卸载控制，使空气罐16c内的气压为低压(0.5MPa)。
自动控制装置20根据操作员的操作或按照事先设定来自动接通压缩机开关。至少由自动控制装置20对压缩机开关已接通进行探测。自动控制装置20的低压卸载控制部20a此时也持续将空气罐16c内的气压维持为低压(0.5MPa)。
在压缩机开关接通之后，自动控制装置20按照事先设定来自动启动(开启)在集尘装置14内的袋滤器等的清扫中使用的脉冲喷嘴22。此外，在压缩机开关接通的期间内，脉冲喷嘴22既可以始终持续进行动作，也可以间歇地(周期性地以固定时间)进行动作。自动控制装置20的低压卸载控制部20a此时也持续将空气罐16c内的气压维持为低压(0.5MPa)。
脉冲喷嘴22的喷射口设置于集尘装置14内。当脉冲喷嘴22启动时，脉冲喷嘴22向集尘装置14内喷射从空气罐16c供给的低压的压缩空气。即，在集尘装置14内利用脉冲喷嘴22进行除尘。
另外，自动控制装置20根据操作员的操作或按照事先设定来自动启动(开启)履带式钻机1的冲洗机构17。至少由自动控制装置20探测冲洗机构17的启动(开启)。
当冲洗机构17启动时，冲洗机构17执行冲洗。在启动了冲洗机构17时，自动控制装置20的低压卸载控制部20a结束处理，自动控制装置20的高压卸载控制部20b重新开始进行处理。即，动作的主体从低压卸载控制部20a转变为高压卸载控制部20b。
自动控制装置20的高压卸载控制部20b进行压缩机16a的卸载控制，使空气罐16c内的气压从低压上升到高压(1.03MPa)。
此外，在压缩机开关断开的情况下，无法使空气罐16c内的气压上升到高压(1.03MPa)，因此冲洗机构17即使启动也不进行动作(不执行冲洗)。或者，冲洗机构17为了安全而不启动。为了使冲洗机构17进行动作而需要使压缩机开关接通。
接着，自动控制装置20根据操作员的操作或按照事先设定来自动停止(关闭)冲洗机构17。至少由自动控制装置20探测冲洗机构17的停止(关闭)。冲洗机构17通过停止来结束冲洗。
在不结束一系列钻孔作业的情况下(继续进行作业的情况下)，在停止了冲洗机构17时，自动控制装置20的高压卸载控制部20b结束处理，自动控制装置20的低压卸载控制部20a重新开始进行处理。即，动作的主体从高压卸载控制部20b转变为低压卸载控制部20a。
自动控制装置20的低压卸载控制部20a进行压缩机16a的卸载控制，使空气罐16c内的气压从高压(1.03MPa)下降到低压(0.5MPa)。例如，在操作员停止冲洗机构17后在固定时间内不停止(关闭)发动机21的情况下，自动控制装置20的低压卸载控制部20a在经过了上述的固定时间的时间点进行卸载控制，使空气罐16c内的气压从高压变为低压后将空气罐16c内的气压维持为低压。即，不将空气罐16c内的气压维持为高压。因此，能够削减用于维持为高压的多余的能量，并能够减轻压缩机16a和空气罐16c的负担(抑制消耗)。
接着，自动控制装置20根据操作员的操作或按照事先设定来自动停止(断开)压缩机开关。至少由自动控制装置20探测压缩机开关的停止(断开)。自动控制装置20的低压卸载控制部20a此时也持续将空气罐16c内的气压维持为低压(0.5MPa)。
在压缩机开关断开之后，自动控制装置20按照事先设定来自动停止(关闭)脉冲喷嘴22。在不结束一系列钻孔作业的情况下(继续进行作业的情况下)，只要不启动(开启)冲洗机构17，自动控制装置20的低压卸载控制部20a就持续将空气罐16c内的气压维持为低压(0.5MPa)。
在结束一系列钻孔作业的情况下，自动控制装置20根据操作员的操作或按照事先设定来自动停止(关闭)发动机21。当停止发动机21时，压缩机16a和自动控制装置20也停止。
将用于使计算机执行如上所述的卸载控制的处理过程的程序称为卸载控制用程序。该卸载控制用程序能够保存在存储装置、存储介质中。卸载控制用程序也可以是常驻程序。在该情况下，低压卸载控制部20a和高压卸载控制部20b在实施上述的动作时以外始终待机。
此外，也可以通过分别执行独立的常驻程序来实现低压卸载控制部20a和高压卸载控制部20b。或者，也可以通过分别执行面向对象程序中的对象或从主例程中调用的子例程来实现低压卸载控制部20a和高压卸载控制部20b。另外，还可以通过分别独立的虚拟机(VM)来实现低压卸载控制部20a和高压卸载控制部20b。
虽然没有图示出，但是自动控制装置20是通过具备处理器以及内存和存储器的计算机来实现的，其中，该处理器基于该卸载控制用程序进行驱动，执行规定的处理，该内存和存储器用于存储该卸载控制用程序、各种数据。此外，实际上，也可以通过分别独立的计算机来实现自动控制装置20的低压卸载控制部20a和高压卸载控制部20b。
作为上述的处理器的例子，能够考虑CPU、微型处理器、微型控制器或者具有专用的功能的半导体集成电路等。作为上述的内存的例子，能够考虑RAM、ROM、EEPROM、闪存等半导体存储装置等。另外，也可以是缓冲器、寄存器等。作为上述的存储器的例子，能够考虑HDD、SSD等辅助存储装置等。另外，也可以是DVD等可移动盘、SD内存卡等存储介质(media)等。
此外，上述的处理器和上述的内存也可以一体化。例如，近年来，微型计算机等的单芯片化不断发展。因而，还能够考虑搭载于电子设备等的单芯片微型计算机具备上述的处理器和上述的内存的事例。但是，实际上并不限定于这些例子。
在上述的说明中，以履带式钻机为例来进行了说明，但是实际上也能够应用于潜孔钻机、凿岩台车。另外，还能够应用于进行与履带式钻机同样的卸载控制的其它重型设备。
以上详细叙述了本发明的实施方式，但是实际上并不限于上述的实施方式，不脱离本发明的宗旨的范围内的变更也包含于本发明。
(本实施方式的效果)
[作为比较对象的公知的卸载控制]
图4A、图4B是表示公知的只重视了钻孔作业的效率的卸载控制的处理过程的概要图。图4A表示实施冲洗时的处理过程。图4B表示使用脉冲喷嘴时的处理过程。
在钻机中，随着操作员启动(开启)发动机，压缩机连动地开始进行动作。此时，钻机进行压缩机的卸载控制，使空气罐内的气压为低压(0.5MPa)。
接着，当操作员接通压缩机开关时，钻机在该时间点进行压缩机的卸载控制，使空气罐内的气压从低压上升到高压(1.03MPa)，并维持为高压直到将压缩机开关断开为止。
当压缩机开关接通时，脉冲喷嘴自动开始进行动作，将从空气罐供给的高压的压缩空气通过减压阀减压到规定的气压后喷射到集尘装置内。另外，钻机在由操作员启动(开启)冲洗机构到停止(关闭)冲洗机构的期间内也将空气罐内的气压维持为高压。
接着，当操作员停止(断开)压缩机开关时，钻机进行压缩机的卸载控制，使空气罐内的气压从高压下降到低压，并维持为低压直到再次将压缩机开关接通为止。
在结束一系列钻孔作业的情况下，操作员停止(关闭)发动机。
关于如上所述的卸载控制，如果考虑钻孔作业的效率则足够了，但是如果考虑燃烧消耗率、对环境方面的影响等则并不是最适合的。
[本实施方式所涉及的卸载控制]
另一方面，在本实施方式中，钻机在发动机启动时使空气罐内的气压为低压(0.5MPa)并维持该低压，到此为止与以往相同，但是在此以后，如图3所示，无论压缩机开关接通还是断开(是否启动脉冲喷嘴)都将空气罐内的气压维持为低压直到启动(开启)冲洗机构为止。
在本实施方式中，在将空气罐内的气压维持为低压的期间内，脉冲喷嘴将从空气罐供给的低压的压缩空气喷射到集尘装置内。即，不需要通过减压阀进行减压。
然后，在启动了冲洗机构时才使空气罐内的气压从低压上升到高压(1.03MPa)并维持为高压。并且，在停止(关闭)冲洗机构时使空气罐内的气压从高压下降到低压，将空气罐内的气压维持为低压直到下一次启动冲洗机构为止。
这样，在本实施方式中的卸载控制中，除了进行冲洗时以外，即使是要通过脉冲喷嘴进行除尘时，也将空气罐内的气压维持为低压，只在进行冲洗时使空气罐内的气压为高压。
另外，构成为：通过在结束冲洗时使空气罐内的气压从高压恢复到低压来进一步抑制能量的损耗。因此，能够进行从燃烧消耗率、对环境方面的影响等观点来看最合适的卸载控制。
附图标记说明
1：履带式钻机(钻机)；2：台车；3：动臂；4：凿岩机(架式凿岩机)；5：钻架跑道；6：冲击机构；7：旋转机构；8：钻头；9：钻杆；10：给送机构(进给机构)；11：钻杆更换装置；12：底垫；13：吸引罩；14：集尘装置(集尘器)；15：液压控制部；16：空气控制部；16a：压缩机；16b：吸入阀；16c：空气罐；16d：释放阀；17：冲洗机构；18：检测器；18a：旋转压力检测器；18b：给送速度检测器；18c：给送压力检测器；18d：冲击压力检测器；18e：冲洗压力检测器；19：操作室；20：自动控制装置(计算机)；20a：低压控制部；20b：高压控制部；21：发动机；22：脉冲喷嘴。
Claims (7)
1.一种钻机，其特征在于，具备：
第一气压卸载控制部，其在发动机启动时进行压缩机的卸载控制，使空气罐内的气压为第一气压，在已驱动所述发动机且未驱动冲洗机构时将所述空气罐内的气压维持为第一气压；以及
第二气压卸载控制部，其在所述冲洗机构启动时进行所述压缩机的卸载控制，使所述空气罐内的气压上升到比所述第一气压高的第二气压。
2.根据权利要求1所述的钻机，其特征在于，
在集尘装置内通过脉冲喷嘴进行除尘时，所述第一气压卸载控制部也将所述空气罐内的气压维持为所述第一气压。
3.根据权利要求1或2所述的钻机，其特征在于，
所述第一气压卸载控制部在所述冲洗机构停止时进行所述压缩机的卸载控制，使所述空气罐内的气压从所述第二气压下降到所述第一气压。
4.根据权利要求1所述的钻机，其特征在于，具备：
用于启动所述发动机的发动机开关；
用于启动所述压缩机的压缩机开关；以及
用于启动所述冲洗机构的冲洗开关，
其中，所述发动机与所述压缩机不经由离合器而直接连接，
所述第一气压卸载控制部在所述发动机开关接通时进行所述压缩机的卸载控制，使所述空气罐内的气压为所述第一气压，并且，即使所述压缩机开关接通也将所述空气罐内的气压维持为所述第一气压，
所述第二气压卸载控制部在所述冲洗机构启动时进行所述压缩机的卸载控制，使所述空气罐内的气压上升到所述第二气压。
5.一种卸载控制用程序，其特征在于，使钻机的计算机执行以下步骤：
在发动机启动时进行压缩机的卸载控制，使空气罐内的气压为第一气压；
将所述空气罐内的气压维持为第一气压直到进行冲洗时为止；以及
在进行所述冲洗时进行所述压缩机的卸载控制，使所述空气罐内的气压上升到比所述第一气压高的第二气压。
6.根据权利要求5所述的卸载控制用程序，其特征在于，
在将所述空气罐内的气压维持为第一气压的步骤中包括以下步骤：在集尘装置内通过脉冲喷嘴进行除尘时，也将所述空气罐内的气压维持为所述第一气压。
7.根据权利要求5或6所述的卸载控制用程序，其特征在于，使钻机的计算机还执行以下步骤：
在没有进行所述冲洗时进行所述压缩机的卸载控制，使所述空气罐内的气压从所述第二气压下降到所述第一气压；以及
将所述空气罐内的气压维持为第一气压直到下一次进行所述冲洗时为止。
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