CN106437684A - 一种旋挖钻机新型测深装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋挖钻机新型测深装置，包括主卷扬机架、主卷扬筒、行星减速机、控制器和非接触式编码器，主卷扬筒转动安装于主卷扬机架的上支板和下支板之间，行星减速机与主卷扬机架的上支板相连接，主卷扬筒与行星减速机相连接；主卷扬筒中心线的下端连接有末端轴，末端轴下端面的中心通过中心轴安装有磁环，主卷扬机架的下支板上安装有末端轴承套，末端轴承套通过轴承与末端轴转动安装，末端轴承套上安装有非接触式编码器，磁环与非接触式编码器的感应轴同轴，磁环的下端面与非接触式编码器的感应轴的上端面有间距，非接触式编码器与控制器相连接。本发明对钻孔深度进行实时检测，具有结构简单，性能可靠，安装要求低等优势。
Description
技术领域
本发明属于桩工机械技术领域，特别是涉及一种旋挖钻机新型测深装置。
背景技术
旋挖钻机钻孔施工时，必须实时了解钻孔深度。如专利号201410846931.3公开的一种钻孔深度测量方法，包括以下步骤：1)安装轮式测深装置与钻杆配合，轮式测深装置包括固定架和转动装配于固定架上的轮架、转动装配于轮架上的转轮，转轮的转动轴线与轮架的转动轴线垂直并存在设定的偏心距离，将转轮压紧贴合在钻杆上并保证轮架转动轴线与钻杆轴线垂直相交；2)在钻杆工作时，用位移传感器采集转轮转动的位移信号，用角度传感器采集轮架相对于钻杆轴线转动的角度信号，位移传感器的实时位移信号△L与转轮所接触的钻杆运动质点的运动实时轨迹展开线长度一致，角度传感器的实时角度信号与转轮所接触的运动质点相对于钻杆轴线的夹角角度一致；3)设定轮架正反向转动的初始角度位置及钻杆移动的正向，根据所述角度信号值、三角函数公式计算△L在钻杆轴线方向上的正向或反向的有方向性的分量L，对分量L求和得出钻孔深度。
现有测深装置的结构还有：在钢丝绳主滑轮或主卷扬筒一侧面安装固定一个齿形盘，在主滑轮或主卷扬筒安装支架上对准齿形安装两个相隔一定距离的接近开关，这个距离必须控制在1/4齿距的奇数倍附近，这两个接近开关在齿形盘旋转时产生两路有一定相位差的脉冲信号，这种检测装置产生的这两路脉冲信号相位差不是正交的90度，控制模块对这两路脉冲信号进行鉴相和计数时，很容易造成脉冲丢失，从而影响深度测量的准确性，这种检测装置结构的同轴度和平面度机械要求很高，接近开关周边的钢结构也容易对其信号产生干扰，由于盘齿与接近开关的感应距离一般只有3-6mm，还会经常出现接近开关被盘齿打坏的现象，造成测深装置损坏，为了解决这些难题，需要发明一种稳定可靠的新型测深装置。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种旋挖钻机新型测深装置，其能在旋挖钻机钻孔施工时，对钻孔深度进行实时检测，结构简单，性能可靠，成功解决了现有测深装置因安装要求高、机械损坏失灵引起的旋挖钻机多发故障。
为了实现上述目的，本发明提供了一种旋挖钻机新型测深装置，包括主卷扬机架、主卷扬筒、行星减速机、控制器和非接触式编码器，所述主卷扬筒转动安装于所述主卷扬机架的上支板和下支板之间，所述行星减速机与所述主卷扬机架的上支板相连接，所述主卷扬筒与所述行星减速机相连接；
所述主卷扬筒中心线的下端连接有末端轴，所述末端轴下端面的中心通过中心轴安装有磁环，所述主卷扬机架的下支板上安装有末端轴承套，所述末端轴承套通过轴承与所述末端轴转动安装，所述末端轴承套上安装有非接触式编码器，所述磁环与所述非接触式编码器的感应轴同轴，所述磁环的下端面与所述非接触式编码器的感应轴的上端面有间距，所述非接触式编码器与所述控制器相连接。
进一步地，所述磁环的下端面与所述感应轴的上端轴之间的间距L≦20mm。
进一步地，所述主卷扬筒的中心设置有贯通所述主卷扬筒两端的阶梯孔，所述主卷扬机架的上支板和下支板分别设置有上安装孔和下安装孔，所述行星减速机的下方内置于所述主卷扬机架的上安装孔和主卷扬筒的阶梯孔内，所述行星减速机通过所述行星减速机的上法兰与所述主卷扬机架的上支板相连接，所述行星减速机的下法兰与所述主卷扬筒的阶梯孔内的上台阶相连接，所述末端轴的上端螺栓连接于所述主卷扬筒的阶梯孔内的下台阶处，所述末端轴的下端外套所述轴承；所述末端轴承套安装于所述主卷扬机架的下支板的下安装孔处，所述末端轴承套的下端法兰与所述主卷扬机架的下支板螺栓连接，所述非接触式编码器安装于所述末端轴承套的内台阶处，所述末端轴承套的上内止口内套所述轴承。
进一步地，所述中心轴包括相连的外螺纹段和圆柱段，所述末端轴下端面的中心设置有端面中心螺孔，所述中心轴的外螺纹段螺纹连接于所述末端轴的端面中心螺孔处，所述磁环外套在所述中心轴的圆柱段的外表面，所述磁环的圆周设置有贯通所述磁环外表面和内孔内表面的螺纹孔，所述中心轴的圆柱段的外表面设置有凹槽，所述磁环的螺纹孔处安装紧定螺钉，所述紧定螺钉的端部顶紧所述中心轴凹槽的槽底。
进一步地，所述旋挖钻机新型测深装置还包括盖板，所述盖板中心设置有盖板中心孔，所述盖板螺栓连接于所述末端轴承套的内台阶处且所述盖板中心孔与所述末端轴承套的内台阶的中心孔同轴，所述非接触式编码器安装于所述盖板的盖板中心孔处，所述非接触式编码器位于所述盖板的上侧和下侧均外套有锁紧螺母，两所述锁紧螺母夹紧所述盖板。
进一步地，所述磁环的上端面和下端面沿中心线对称的两边分别设置有S极和N极。
非接触式编码器是一种主要以磁场为基础并整合感磁原件设计成的感应式非接触感测传感器，运用霍尔元件阵列通过霍尔原理取样角度变化而输出随之变化的直流电压值，通过调相电路输出两路正交脉冲信号。
本发明的工作原理：在行星减速机的作用下带动主卷扬筒旋转，此时主卷扬机架固定不动，对应的主卷扬机架上安装的末端轴承套固定不动，从而非接触式编码器固定不动，主卷扬筒旋转以带动与其相连接的末端轴旋转，末端轴旋转以带动与其通过中心轴连接的磁环旋转，同时末端轴通过轴承相对于末端轴承套旋转，磁环旋转以相对于固定不动的非接触式编码器旋转，由于磁环端面有S极和N极，因而磁环随着主卷扬筒旋转任意角度时，非接触式编码器的感应轴即可感应到磁环的角度变化，非接触式编码器将输出的两路正交脉冲信号传送给控制器，控制器根据接收的两路正交脉冲信号以及主卷扬筒的绕绳直径即可运算出钢丝绳的下放长度，从而得出旋挖钻机钻孔的实时深度。
本发明的有益效果：本发明结构简单、无须安装常规结构所用的齿形盘，且磁环安装在主卷扬筒的旋转中心，非接触式编码器与磁环同轴,而且非接触式编码器的磁性感应功能具有对磁环同轴度要求低的特点，因此安装简易方便，无需考虑同轴度误差。当主卷扬筒旋转以带动磁环旋转任意角度时，非接触式编码器能够随时地产生两路标准的正交脉冲信号输送给控制器，控制器对两路正交脉冲信号进行鉴相和计数，再根据深度当量可计算出钻孔深度。并且磁环与非接触式编码器之间稳定可靠的端面感应距离可达到20mm，完全避免了采用常规接近开关感应距离小(一般为3-6mm)、对安装精度要求高和容易发生机械撞坏的弊端，本发明的测深装置布线简单、抗干扰能力强、信号稳定、分辨率和重复精度高、综合成本低，经济实用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例结构原理的剖视图。
图2为图1的I处放大示意图。
图3为本发明实施例的磁环上S和N极的分布示意图。
上述附图标记：
1主卷扬机架，2行星减速机，3主卷扬筒，4末端轴，5轴承，6末端轴承套，7中心轴，8磁环，9紧定螺钉，10盖板，11非接触式编码器，12锁紧螺母，13感应轴。
具体实施方式
下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。
实施例
如图1-2所示，本发明提供的一种旋挖钻机新型测深装置，包括主卷扬机架1、主卷扬筒3、行星减速机2、控制器(图中未画出)和非接触式编码器11，所述主卷扬筒3转动安装于所述主卷扬机架1的上支板和下支板之间，所述行星减速机2与所述主卷扬机架1的上支板相连接，所述主卷扬筒3与所述行星减速机2相连接；所述主卷扬筒3中心线的下端连接有末端轴4，所述末端轴4下端面的中心通过中心轴7安装有磁环8，所述主卷扬机架1的下支板上安装有末端轴承套6，所述末端轴承套6通过轴承5与所述末端轴4转动安装，所述末端轴承套6上安装有所述非接触式编码器11，所述磁环8与所述非接触式编码器11的感应轴13同轴，所述磁环8的端面分布有S极和N极，所述磁环8的下端面与所述非接触式编码器11的感应轴13的上端面有间距，所述非接触式编码器11与所述控制器相连接。
如图3所示，磁环8下端面沿中心线对称的左边为S极，右边为N极，对应地，磁环8上端面沿中心线对称的左边为N极，右边为S极。
本发明具体地，所述磁环8的下端面与所述感应轴13的上端面之间的间距L≦20mm。即本发明的磁环与感应轴的端面感应距离最大可达到20mm。
本发明具体地，所述主卷扬筒3的中心设置有贯通所述主卷扬筒3两端的阶梯孔，所述主卷扬机架1的上支板和下支板分别设置有上安装孔和下安装孔，所述行星减速机2的下方内置于所述主卷扬机架1的上安装孔和主卷扬筒3的阶梯孔内，所述行星减速机2通过所述行星减速机2的上法兰与所述主卷扬机架1的上支板相连接，所述行星减速机2的下法兰与所述主卷扬筒3的阶梯孔内的上台阶相连接，所述末端轴4的上端螺栓连接于所述主卷扬筒1的阶梯孔内的下台阶处，所述末端轴4的下端外套所述轴承5；所述末端轴承套6安装于所述主卷扬机架1的下支板的下安装孔处，所述末端轴承套6的下端法兰与所述主卷扬机架1的下支板螺栓连接，所述非接触式编码器11安装于所述末端轴承套6的内台阶处，所述末端轴承套6的上内止口内套所述轴承5。
本发明具体地，如图2所示，所述中心轴7包括相连的外螺纹段和圆柱段，所述末端轴4下端面的中心设置有端面中心螺孔，所述中心轴4的外螺纹段螺纹连接于所述末端轴4的端面中心螺孔处，所述磁环8外套在所述中心轴4的圆柱段的外表面，所述磁环8的圆周设置有贯通所述磁环8外表面和内孔内表面的螺纹孔，所述中心轴4的圆柱段的外表面设置有凹槽，所述磁环8的螺纹孔处安装紧定螺钉9，所述紧定螺钉9的端部顶紧所述中心轴4凹槽的槽底。
本发明具体地，所述旋挖钻机新型测深装置还包括盖板10，所述盖板10中心设置有盖板中心孔，所述盖板10螺栓连接于所述末端轴承套6的内台阶处且所述盖板中心孔与所述末端轴承套6的内台阶的中心孔同轴，所述非接触式编码器11安装于所述盖板10的盖板中心孔处，所述非接触式编码器11位于所述盖板10的上侧和下侧均外套有锁紧螺母12，两所述锁紧螺母12夹紧所述盖板10。
非接触式编码器11是一种主要以磁场为基础并整合感磁原件设计成的感应式非接触感测传感器，运用霍尔元件阵列通过霍尔原理取样角度变化而输出随之变化的直流电压值，通过调相电路输出两路正交脉冲信号。
本发明的工作原理：在行星减速机2的作用下带动主卷扬筒3旋转，此时主卷扬机架1固定不动，对应的主卷扬机架1上安装的末端轴承套6固定不动，从而非接触式编码器11固定不动，主卷扬筒3旋转以带动与其相连接的末端轴4旋转，末端轴4旋转以带动与其通过中心轴7连接的磁环8旋转，同时末端轴4通过轴承5相对于末端轴承套6旋转，磁环8旋转以相对于固定不动的非接触式编码器11旋转，由于磁环8端面有S极和N极，因而磁环8随着主卷扬筒3旋转任意角度时，非接触式编码器11的感应轴13即可感应到磁环8的角度变化，非接触式编码器11将输出的两路正交脉冲信号传送给控制器，控制器根据接收的两路正交脉冲信号以及主卷扬筒3的绕绳直径即可运算出钢丝绳的下放长度，从而得出旋挖钻机钻孔的实时深度。其计算实时深度的公式为：实时深度＝脉冲计量总个数/非接触式编码器每一圈的脉冲数×绕绳直径×3.14。其中行星减速机2通过马达等动力设备带动其工作。
本发明结构简单、无须安装常规结构所用的齿形盘，且磁环8安装在主卷扬筒3的旋转中心，非接触式编码器11与磁环8同轴,而且非接触式编码器11的磁性感应功能具有对磁环8同轴度要求低的特点，因此安装简易方便，无需考虑同轴度误差。当主卷扬筒3旋转以带动磁环8旋转任意角度时，非接触式编码器11能够随时地产生两路标准的正交脉冲信号输送给控制器，控制器对两路正交脉冲信号进行鉴相和计数，再根据深度当量可计算出钻孔深度。并且磁环8与非接触式编码器11之间稳定可靠的端面感应距离可达到20mm，完全避免了采用常规接近开关感应距离小(一般为3-6mm)、对安装精度要求高和容易发生机械撞坏的弊端，本发明的测深装置布线简单、抗干扰能力强、信号稳定、分辨率和重复精度高、综合成本低，经济实用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种旋挖钻机新型测深装置，其特征在于：包括主卷扬机架、主卷扬筒、行星减速机、控制器和非接触式编码器，所述主卷扬筒转动安装于所述主卷扬机架的上支板和下支板之间，所述行星减速机与所述主卷扬机架的上支板相连接，所述主卷扬筒与所述行星减速机相连接；
所述主卷扬筒中心线的下端连接有末端轴，所述末端轴下端面的中心通过中心轴安装有磁环，所述主卷扬机架的下支板上安装有末端轴承套，所述末端轴承套通过轴承与所述末端轴转动安装，所述末端轴承套上安装有非接触式编码器，所述磁环与所述非接触式编码器的感应轴同轴，所述磁环的下端面与所述非接触式编码器的感应轴的上端面有间距，所述磁环的端面分布有S极和N极，所述非接触式编码器与所述控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机新型测深装置，其特征在于，所述磁环的下端面与所述感应轴的上端面之间的间距L≦20mm。
3.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机新型测深装置，其特征在于，所述主卷扬筒的中心设置有贯通所述主卷扬筒两端的阶梯孔，所述主卷扬机架的上支板和下支板分别设置有上安装孔和下安装孔，所述行星减速机的下方内置于所述主卷扬机架的上安装孔和主卷扬筒的阶梯孔内，所述行星减速机通过所述行星减速机的上法兰与所述主卷扬机架的上支板相连接，所述行星减速机的下法兰与所述主卷扬筒的阶梯孔内的上台阶相连接，所述末端轴的上端螺栓连接于所述主卷扬筒的阶梯孔内的下台阶处，所述末端轴的下端外套所述轴承；所述末端轴承套安装于所述主卷扬机架的下支板的下安装孔处，所述末端轴承套的下端法兰与所述主卷扬机架的下支板螺栓连接，所述非接触式编码器安装于所述末端轴承套的内台阶处，所述末端轴承套的上内止口内套所述轴承。
4.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机新型测深装置，其特征在于，所述中心轴包括相连的外螺纹段和圆柱段，所述末端轴下端面的中心设置有端面中心螺孔，所述中心轴的外螺纹段螺纹连接于所述末端轴的端面中心螺孔处，所述磁环外套在所述中心轴的圆柱段的外表面，所述磁环的圆周设置有贯通所述磁环外表面和内孔内表面的螺纹孔，所述中心轴的圆柱段的外表面设置有凹槽，所述磁环的螺纹孔处安装紧定螺钉，所述紧定螺钉的端部顶紧所述中心轴凹槽的槽底。
5.根据权利要求3所述的一种旋挖钻机新型测深装置，其特征在于，所述旋挖钻机新型测深装置还包括盖板，所述盖板中心设置有盖板中心孔，所述盖板螺栓连接于所述末端轴承套的内台阶处且所述盖板中心孔与所述末端轴承套的内台阶的中心孔同轴，所述非接触式编码器安装于所述盖板的盖板中心孔处，所述非接触式编码器位于所述盖板的上侧和下侧均外套有锁紧螺母，两所述锁紧螺母夹紧所述盖板。
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