SE531293C2

SE531293C2 - Control system at drilling rig

Info

Publication number: SE531293C2
Application number: SE0502872A
Authority: SE
Inventors: Johan Larsson
Original assignee: Atlas Copco Rock Drills Ab
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2009-02-17
Also published as: WO2007073327A1; SE0502872L

Description

20 25 30 53"! 253 bäraren. I den främre delen används i stället för främre tripod och ovan nämnda matarrota- tionsled en kombination av tvä rotationsleder och en led manövrerad medelst en hydraul- cylinder. Denna konfiguration av ledema har som nämnts tidigare använts, men endast för mindre bommar vid smà borriggar, där inga högre krav pä precision vid inställning av mata- ren föreligger. In the front part, instead of the front tripod and the above-mentioned feed rotation joint, a combination of two rotation joints and a joint operated by means of a hydraulic cylinder is used. This configuration of the joints has, as mentioned before, been used, but only for smaller booms on small drilling rigs, where there are no higher requirements for precision when setting the feeder.

[005] Vid borming medelst borriggen positioneras och ﬁxeras först bäraren stabilt. Där- efter styrs bom och matare ut, antingen manuellt eller medelst ett elektroniskt styrsystem.When drilling by means of the drilling rig, the carrier is first positioned and stabxed stably. Then the boom and feeder are controlled out, either manually or by means of an electronic control system.

Bommen styrs ut pà önskvärt sätti horisontal- och vertikalled genom drivning av de hydraul- cylindrar som är anbringade i tripoden mellan bärare och bom samt en första av rotations- enhetema (med en rotationsaxel som är parallell med bommens longltudinella riktning) mellan bom och matare, så att mataren längst fram pà bommen intar önskat läge. Riktningen för mataren i sin tur ställs in genom drivning av den främre rotationsenheten samt med den främre hydraulcylinderleden mellan bom och matare, så att borrmaskinen pä mataren kan föra en borr in i berget i en förutbestämd riktning i rymden. The boom is guided in the desired manner horizontally and vertically by driving the hydraulic cylinders mounted in the tripod between carrier and boom and a first of the rotating units (with a rotation axis parallel to the longitudinal direction of the boom) between boom and feeder, so that the feeder at the front of the boom assumes the desired position. The direction of the feeder is in turn set by driving the front rotary unit and with the front hydraulic cylinder joint between boom and feeder, so that the drill on the feeder can guide a drill into the rock in a predetermined direction in space.

[006] Wd manuell positionering av bommen använder man sig ofta av parallellhällning, när mataren skall förflyttas frän ett borrningsläe till ett annat. Härvid inrättas den främre rota- tionsenheten samt den främre hydraulcylinderleden pà bommen att rotera mataren i förhål- lande till bommen för att kompensera för en rotation som krävs av bommen iförhállande till bäraren för att förflytta mataren till det nya läget. Den kompensation som beräknas är avsedd för att bibehålla matarens riktning i rymden under förﬂyttningen av mataren till det nya läget. For manual positioning of the boom, parallel pouring is often used when the feeder is to be moved from one borehole to another. In this case, the front rotation unit and the front hydraulic cylinder joint on the boom are arranged to rotate the feeder relative to the boom to compensate for a rotation required by the boom relative to the carrier to move the feeder to the new position. The compensation calculated is intended to maintain the direction of the feeder in space during the movement of the feeder to the new position.

[007] Ett elektroniskt styrsystem kan beräkna och styra rörelsema i de främre ledema för att kompensera för rotationema hos de bakre ledema. Även hydraulmekaniska system används i tillämpningar, där kraven pà precision är begränsade. För att kunna styra parallell- hållningen elektroniskt fordras att samtliga leder är utrustade med givare som kontinuerligt mäter rotationsläget för arrnama i en led. Genom avläsning av nämnda rotationslägen kan en styroentral i styrsystemet ständigt vara uppdaterad med rotationsläget för respektive armar i en led. An electronic control system can calculate and control the movements of the front links to compensate for the rotations of the rear links. Hydraulic mechanical systems are also used in applications where the requirements for precision are limited. In order to be able to control the parallel position electronically, it is required that all joints are equipped with sensors that continuously measure the rotational position of the arms in one joint. By reading said rotational positions, a control center in the control system can be constantly updated with the rotational position of the respective arms in a joint.

[008] För att uppnå en acceptabel verkningsgrad och livslängd måste växlama, vanligen planetväxlar, som används i rotationsledema ha ett visst spel. Detta spel ger upphov till ett glapp i en rotationsled, vilket innebär att ett drivelelement som roteras av ett drivorgan i rota- tionsleden kan röra sig mellan en första och en andra rotationsvinkel utan att en utgående ann som skall roteras av drivelementet i leden rör sig, varvid vinkeln mellan dessa utgör nämnda spel. Vrnkeln för spelet kan uppgä till storleksordningen 0,3°. Beroende på 10 15 20 25 30 35 531 293 förhållandet mellan vinkelläge för drivelementet och utgående arm ur leden uppkommer nämnda glapp, vilket har inverkan pà stymingen vid i huvudsak två drittfall: 1. Vid rörelser där tyngdpunkten hos roterbara enheter som ligger framför aktuell rotationsled byter lastriktnlng utlöses glappet. 2. Då rotationsriktningen hos en arm som roteras med en rotationsled ändras, eller vid inledning av en rotation av armen medelst en drivanordning måste glappet inhämtas innan armen börjar röra sig. In order to achieve an acceptable efficiency and service life, the gears, usually planetary gears, used in the rotary joints must have a certain clearance. This play gives rise to a play in a rotational joint, which means that a drive element which is rotated by a drive means in the rotary joint can move between a first and a second angle of rotation without an outgoing ann to be rotated by the drive element in the joint moving, wherein the angle between them constitutes said game. The angle of the game can be in the order of 0.3 °. Depending on the relationship between the angular position of the drive element and the outgoing arm out of the joint, said play arises, which has an effect on the steering in essentially two third cases: 1. In movements where the center of gravity of rotatable units in front of the current rotation joint changes load direction trigger the gap. 2. When the direction of rotation of an arm rotating with a rotational joint changes, or when initiating a rotation of the arm by means of a drive device, the play must be obtained before the arm begins to move.

[009] Att på detta sätt ha ett fysiskt spel i ledema på en bom som är avsedd för applika- tioner med höga krav på prestanda och precision är inte tillfredsställande. Genom att mon- tera en broms i rotationsleden kan glappet i det första driftfallet ovan elimineras, medan det är betydligt mer komplicerat i fall nummer 2. To have in this way a physical play in the joints of a boom which is intended for applications with high demands on performance and precision is not satisfactory. By fitting a brake in the rotation joint, the play in the first operating case above can be eliminated, while it is much more complicated in case number 2.

[0010] Under vissa omständigheter i fall nummer 2 ovan kan, då en rotation av en arm ska inledas, annen befinna sig i ett ändläge för spelet, dvs. vid den rotationsvinkel för spelet i leden som ligger från den rotationsriktning som skall beskrivas av armen. l detta fall är glappet lika med hela spelet. Detta yttrar sig i att ingen fysisk rotation inträffar hos armen förrän hela glappet har inhämtats vid påbjuden rotation (dvs. trots att ett drivorgan arbetar med att rotera ett drivelement i leden) av armen i leden i nämnda rotationsriktning. Problemet är störst vid små utstymingar, dvs. låga rörelsehastigheter, då det kan ta ﬂera sekunder för rotationsledens drivorgan att inhämta det glapp som föreligger och åstadkomma en fysisk rörelse hos den arm i leden som skall roteras. Problemet yttrar sig framförallt under manuell lägesinställning med krav pà parallsllhållning hos mataren, då ett långsamt lyft av bommen, och/eller svängning av bommen, av styrsystemet skall kompenseras av en i vissa fall ännu långsammare rörelse vid mataren, där denna måste svängas eller lyftas för bibehållande av matarens riktning under bomförﬂyttningen. Den då på grund av glappet uteblivna rörelsen hos rotationsenheten upplevs som mycket störande, då i värsta fall hela förflyttningen hinner göras innan kompensation av rörelser för parallellhållning, dvs för inriktning, av mataren påbörjats. In certain circumstances in case number 2 above, when a rotation of one arm is to be initiated, another may be in an end position for the game, i.e. at the angle of rotation of the game in the joint which is from the direction of rotation to be described by the arm. In this case, the gap is equal to the entire game. This is manifested in the fact that no physical rotation occurs in the arm until the entire play has been obtained at the required rotation (ie despite a drive means working to rotate a drive element in the joint) of the arm in the joint in said direction of rotation. The problem is greatest with small cuts, ie. low speeds of movement, as it can take ﬂ your seconds for the drive means of the rotary joint to catch the gap that is present and to cause a physical movement of the arm in the joint to be rotated. The problem manifests itself mainly during manual position adjustment with requirements for parallel maintenance of the feeder, as a slow lifting of the boom, and / or pivoting of the boom, by the control system must be compensated by an in some cases even slower movement at the feeder, where it must be swung or lifted for maintaining the direction of the feeder during the boom movement. The movement of the rotary unit which is then absent due to the play is perceived as very disturbing, as in the worst case the entire movement has time to be made before compensation of movements for parallel holding, ie for alignment, of the feeder has begun.

[0011] Dokumentet US 3 828 238 visar ett exempel på lösning av problemet med ett spel som förekommer där en maskindel skall förﬂyttas till en önskad position. Ett servosystem styr förﬂyttningen. Lösningen innebär att förstärkningen i servosystemet momentant ökas, när en ändring av rörelseriktningen för maskindelen ska genomföras. Härvid kommer det mekaniska spelet att snabbt tas upp och förkorta dödtiden i styroperationen. 10 15 20 25 30 531 293 Document US 3,828,238 shows an example of solving the problem of a game occurring where a machine part is to be moved to a desired position. A servo system controls the output. The solution means that the reinforcement in the servo system is momentarily increased, when a change in the direction of movement of the machine part is to be implemented. In this case, the mechanical play will be taken up quickly and shorten the dead time in the control operation. 10 15 20 25 30 531 293

[0012] l dokumentet US 4 742 284 visas en annan variant vid styming av t ex. en ventil som drivs av en elektrisk motor, där ett dödband föreligger. Stymlngen utförs medelst styr- pulser för motom. Om den senast utförda rörelsen av motom skedde i en riktning motsatt den önskade utstràcks styrpulsen till motom för att övervinna dödtiden som orsakas av omkastningen av rotationsrilctningen för motom. Document US 4,742,284 discloses another variant for controlling e.g. a valve driven by an electric motor, where a dead band is present. The control is performed by means of control pulses for the motor. If the last movement of the motor took place in a direction opposite to the desired one, the control pulse is extended to the motor to overcome the dead time caused by the reversal of the rotational direction of the motor.

[0013] Ett syfte med den föreliggande uppﬁnninen är att anvisa en lösning på de visade olägenhetema med den kända tekniken.An object of the present invention is to provide a solution to the disadvantages shown with the prior art.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0014] Enligt en aspekt av uppfinningen presenteras en anordning med kännetecknen enlit det bifogade patentkravet 1. According to one aspect of the invention, a device with the features according to the appended claim 1 is presented.

[0015] Enligt en ytterligare aspekt av uppﬁnningen presenteras en metod med kännetecken enligt det bifogade oberoende metodkravet. According to a further aspect of the invention, a method with features according to the appended independent method requirement is presented.

[0016] Ytterligare utföranden av uppﬁnningen framläggs i de beroende patentkraven. Further embodiments of the invention are set out in the dependent claims.

[0017] Sá som framgår av patentkraven är en aspekt av uppﬁnningen att minska inverkan av ett glapp i en rotationsled for rotering av mataren, när denna skall föras till en ny position i rymden. genom att snabbt rotera drivorganet åtminstone vid den rotationsled som har störst känslighet för nämnda glapp till ett läge där ytterligare utstyming medför en fysisk rörelse hos mataren. Detta åstadkoms genom att dä en rörelse av den berörda rotationsleden pábjuds av styrsystemet initieras en styrloop som under en kort tid styr ut och driver drivorganet i rctationsleden med en hög utstymingshastighet tills en rörelse hos mataren kan detekteras. varefter styrsystemet styr ut hela rörelsen för bom och matare med den av styrsystemet beordrade hastigheten. It appears from the claims that one aspect of the invention is to reduce the effect of a play in a rotational joint for rotating the feeder, when this is to be moved to a new position in space. by rapidly rotating the drive means at least at the rotational joint which has the greatest sensitivity to said play to a position where further control entails a physical movement of the feeder. This is achieved by initiating a movement of the affected rotation joint by the control system, a control loop which for a short time steers out and drives the drive means in the rotation joint at a high tuning speed until a movement of the feeder can be detected. after which the control system controls the entire movement of the boom and feeder at the speed ordered by the control system.

[0018] Några fördelar med den presenterade lösningen än - standardkomponenter kan användas i stället för specialväxlar med osäker livslängd, - precisionen vid inställning av borrlägen och borriktningar förbättras, - rotationsledema som utnyttjas kräver mindre utrymme än motsvarande traditionella hydraulcylindrar i en tripodstruktur. - implementering av anordningen och metoden enligt uppﬁnningen medför knappast några extrakostnader för produkten, eftersom någon extra hårdvara i fonn av givare ochleller 10 15 20 25 30 35 531 293 datorkapacitet inte erfordras utöver vad som redan erfordras för den konventionella utrust- ningen för den beskrivna parallellhällningen vid en borrigg.Some advantages of the presented solution than - standard components can be used instead of special gears with uncertain service life, - the precision in setting drilling positions and drilling directions is improved, - the rotary joints used require less space than corresponding traditional hydraulic cylinders in a tripod structure. implementation of the device and method according to the invention hardly entails any additional costs for the product, since no additional hardware in the form of sensors and / or computer capacity is required in addition to what is already required for the conventional equipment for the described parallel pouring. at a drilling rig.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 visar en schematisk bild av en bom enligt en aspekt av uppfinningen, där bommen är utrustad med matare försedd med bergborrmaskin.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows a schematic view of a boom according to an aspect of the invention, where the boom is equipped with feeders equipped with a rock drilling machine.

Fig. 2 visar förenklat en länkmodell som schematiskt beskriver stymingen och frihetsgrader- na för bom och matare.Fig. 2 simply shows a link model which schematically describes the control and degrees of freedom for boom and feeder.

Fig. 3 är ett ﬂödesschema som illustrerar en styrloop enligt en aspekt av uppﬁnningen, där ett drivorgan för en rotationsled till ett ändläge för ett spel i rotatlonsleden.Fig. 3 is a fate diagram illustrating a control loop according to an aspect of the invention, in which a drive means for a rotational joint to an end position for a play in the rotating joint.

Fig. 4 visar en borrigg utrustad med en bom och matare.Fig. 4 shows a drilling rig equipped with a boom and feeder.

UTFÖRANDEN EXECUTIONS

[0019] Ett antal utföranden av uppfinningen beskrivs i det följande med stöd av de bifogade ritningama. A number of embodiments of the invention are described in the following with reference to the accompanying drawings.

[0020] Figur 1 visar ett användningsområde för styrsystemet enligt en aspekt av den före- liggande uppﬁnningen. En bärare 1 vid en bonigg är endast symboliserad med en pil som anger riktningen för anslutning tiil bäraren av en bom 2. Bäraren 1 kan utgöras av ett lämpligt arbetsfordon. Bommen 2 är ledbart inrättad vid bäraren 1. Hydraulcylindrar 2a, 2b är ledbart förbundna med både bäraren 1 och bommen 2 för manövrering av bommen. Sålunda kan bommen, om borriggens arbetsfordon förutsätts vara ﬁxerad i ett horisontalplan, svängas i horisontell led kring en vertikal axel 1a (se ﬁg. 2) och lyftas en höjdvinkel kring en horisontell axel 1b medelst hydraulcylindrama 2a, 2b. Dessa två rörelser hos bommen benämnas bom- sväng respektive bomlyft. Ytterst pä bommen 2 visas en matare 3 för en bergborrmaskln 4.Figure 1 shows an area of use for the control system according to an aspect of the present invention. A carrier 1 at a dwelling is only symbolized by an arrow indicating the direction of connection to the carrier of a boom 2. The carrier 1 may be a suitable work vehicle. The boom 2 is articulated at the carrier 1. Hydraulic cylinders 2a, 2b are articulated to both the carrier 1 and the boom 2 for maneuvering the boom. Thus, if the working vehicle of the drilling rig is assumed to be axed in a horizontal plane, the boom can be pivoted in a horizontal direction about a vertical axis 1a (see ﬁ g. 2) and a height angle can be raised around a horizontal axis 1b by means of the hydraulic cylinders 2a, 2b. These two movements of the boom are called boom turns and boom lifts, respectively. At the end of the boom 2 a feeder 3 is shown for a rock drill 4.

Borrmasklnen 4 är av känt slag och redovisas ej ytterligare här. The drill bit 4 is of a known type and is not reported further here.

[0021] En komplett borrigg visas l figur 4 med bärare 1. bom 2 och matare 3. Av figuren framgår även att bäraren 1 befinner sig iett ﬁxerat läge för borrning i en borryta 9. 10 15 20 25 30 35 53¶ 293 A complete drilling rig is shown in Figure 4 with carrier 1. boom 2 and feeder 3. The figure also shows that the carrier 1 is in a different position for drilling in a drilling surface 9. 10 15 20 25 30 35 53¶ 293

[0022] Figur 2 visar schematiskt frihetsgradema för bom 2 och matare 3 i en länkmodell.Figure 2 schematically shows the degrees of freedom of boom 2 and feeder 3 in a link model.

Borriggen har som synes i ﬁgur 2 ﬂer axlar och frihetsgrader än vad som belyses i denna beskrivning. Dessa ytterligare frihetsgrader är dock inte relevanta för uppfinningen och diskuteras ej vidare hår. The drilling rig has, as can be seen in Figure 2, axes and degrees of freedom than what is illustrated in this description. However, these additional degrees of freedom are not relevant to the invention and are not discussed further.

[0023] Mellan bommen 2 och mataren 3 är en vinkelenhet 5 anordnad. Wnkelenheten 5 år utformad med en första rotationsled 6 och en andra rotationsled 7 anbringade i huvudsak 90 grader i förhållande till varandra i vardera ändan av vinkelenheten. Den första rotationsleden 6 år härvid monterad mot bommen 2, varvid vinkelenheten 5 kan roteras medelst den första rotationsleden kring en i förhållande till bommens 2 längdriktning longitudinell axel 6a (matar- rotation). På motsvarande sätt är hos vinkelenheten 5 en andra rotationsled 7 angjord mot mataren 3, varvid mataren 3 kan roteras medelst den andra rotationsleden 7 kring en iför- hållande till bommens långdriktning transversell axel 7a (matarsväng). Ett drivorgan är appli- cerat inuti de respektive rotationsledema så att en arm utgående från leden roteras. Driv- organet ugörs lämpligen av en elektrisk, elekrohydraulisk eller hydraulisk motor. An angle unit 5 is arranged between the boom 2 and the feeder 3. The angle unit 5 is formed with a first rotation joint 6 and a second rotation joint 7 arranged substantially 90 degrees relative to each other at each end of the angle unit. The first rotation joint 6 is in this case mounted against the boom 2, whereby the angular unit 5 can be rotated by means of the first rotation joint about a longitudinal axis 6a (feed rotation) in relation to the longitudinal direction of the boom 2. Correspondingly, in the angular unit 5, a second rotation joint 7 is arranged against the feeder 3, whereby the feeder 3 can be rotated by means of the second rotation joint 7 about a transverse axis 7a (feed turn) relative to the longitudinal direction of the boom. A drive means is applied inside the respective rotation joints so that an arm starting from the joint is rotated. The drive means is suitably actuated by an electric, electro-hydraulic or hydraulic motor.

[0024] Både den första 6 och den andra 7 rotationsleden är mekaniskt uppbyggda och upp- visar hårigenom ett spel som kännetecknas av ett vinkelintervall för ett drivelement i rota- tionsleden mellan två rotationsvinklar som utgör ändlågen för det uppvisade spelet. Når driv- elementet, som driver en arm utgående från rotationsleden, befinner sig i en rotationsvinkel som ligger mellan de nämnda ändlågena kommer den utgående armen inte att roteras av drivorganet förrän drivelementet I leden roterats till spelets åndläge, dvs ingen fysisk rörelse uppvisas hos utgående arm förrän drivorgan ooh utgående ann har direkt mekanisk kontakt i den rotationsriktning som år aktuell. Both the first 6 and the second 7 rotational joints are mechanically constructed and thereby have a play which is characterized by an angular interval for a drive element in the rotational joint between two angles of rotation which constitute the end layers of the game shown. When the drive element, which drives an arm starting from the rotation joint, is at an angle of rotation which lies between the said end layers, the output arm will not be rotated by the drive member until the drive element in the joint is rotated to the spirit position of the game, ie no physical movement until the drive means ooh outgoing ann have direct mechanical contact in the direction of rotation in question.

[0025] Eftersom bibehållande av matarens parallellitet vid förflyttningar av borren till nya lägen för borrning mest påverkas av glapp i matarsvängleden, dvs rotationsleden 7, diskute- ras här enligt uppfinnlngsaspekten åtgärder för att minska inverkan av glapp beroende på spelet enbart med hänvisning till rotationsleden 7. Det är naturligtvis inget som hindrar att spelet vid andra rotationsleder åtgärdas på motsvarande sätt som den redovisade. Since maintaining the parallelism of the feeder when moving the drill to new positions for drilling is most affected by play in the feed swing joint, i.e. the rotation joint 7, measures to reduce the effect of play depending on the play are discussed here only with reference to the rotation joint 7. Of course, there is nothing to prevent the game at other stages of rotation being treated in the same way as the one reported.

[0026] Olågenheten med spelet i den andra rotationsleden 7 har störst inverkan vid manu- ell lågesinstallning av mataren 3 och framförallt vid parallellhållning av mataren 3 under rota- tion av bommen 2. Syftet med en parallellhållningsrörelse är att förﬂytta spetsen 3a hos mataren 3 till ett nytt läge där ett nytt hål skall borras på en yta för borrning och där riktningen i rymden skall bibehållas för matare 3 och borrmaskin 4. Parallellhållningsrörelsen karakteri- seras av att en operatör ger ett styrkommando via ett styrdon, som utgörs av t.ex. en 10 15 20 25 533 253 joystick, en styrboll eller annat människa-rnaskin gränssnitt. Detta styrkommando översätts till signaler i styrsystemet och påverkar bommen 2 att rotera kring axel 1a och/eller 1 b och/eller 6a, dvs bomsväng och/eller bomlyft och/eller matarrotation påkallas, för att påverka mataren 3 att förflyttas i önskad riktning till ett nytt läge. Samtidigt måste de främre ledema, i detta fall den andra 7 rotationsleden och en matartiltled 8 påverkas att rotera för att kompen- sera för rotationen hos de bakre ledema vid axlama 1a, 1b och/eller den första rotations- leden 6 vid axeln 6a för att matarens 3 riktning hela tiden skall vara parallell med den riktning som mataren hade innan rörelsen på börjades. The uneasiness with the winch in the second rotation joint 7 has the greatest effect during manual low installation of the feeder 3 and especially when holding the feeder 3 in parallel during rotation of the boom 2. The purpose of a parallel holding movement is to move the tip 3a of the feeder 3 to a new position where a new hole is to be drilled on a surface for drilling and where the direction in space is to be maintained for feeder 3 and drilling machine 4. The parallel holding movement is characterized by an operator giving a control command via a control device, which consists of e.g. a joystick, a trackball or other human-machine interface. This control command is translated into signals in the control system and causes the boom 2 to rotate about axis 1a and / or 1b and / or 6a, i.e. boom swing and / or boom lift and / or feed rotation is required, to cause the feeder 3 to move in the desired direction to a new mode. At the same time, the front joints, in this case the second rotation joint and a feed tilt joint 8, must be caused to rotate to compensate for the rotation of the rear joints at the shafts 1a, 1b and / or the first rotation joint 6 at the shaft 6a in order to the direction of the feeder 3 must always be parallel to the direction that the feeder had before the movement began.

[0027] Rörelsen hos utgående ann i rotationsleden 7 benämns eller likställs i denna be- skrivning med matarens rörelse i sin helhet för enkelhets skull. Wd mataren 3 kan ﬂera rota- tionsleder förekomma på nämnda utgående arm. Dessutom förekommer teleskopisk för- skjutning vid mataren. Dessa ytteriigare rototionsleder och förskjutningar bortses ifrån vid beskrivning av parallellhàllningen av mataren 3. The movement of the outgoing ann in the rotation joint 7 is referred to or equated in this description with the movement of the feeder in its entirety for the sake of simplicity. Wd the feeder 3 ﬂ your rotational joints can occur on said output arm. In addition, there is a telescopic displacement at the feeder. These additional rotational joints and displacements are disregarded when describing the parallel holding of the feeder 3.

[0028] En aspekt av uppﬁnningen är att då en rörelse hos borriggens enheter startas, eller byter riktnin för att placera matarspetsen 3a på en ny punkt på borrytan 9, där en rotations- led uppvisar sagda spel, utnyttja att matarens 3 läge vid rotationsleden skall vara känd. Detta kan fastställas genom en bestämning av matarens vinkelposition i leden vid start, dvs. dess startvinkel. Eftersom det är omöjligt för styrsystemet att känna till i förväg om en aktivering av rotationsledens drivorgan omedelbart kommer att resultera i en rörelse i rotationsleden som medför att den utgående armen i leden rör sig (i detta fall en arm kopplad till mataren 3) eller endast initialt åstadkommer att ett glapp hämtas in, utnyttjas givare i leden för att man ska kunna mäta matarens 3 vinkelposition i rotationsleden (givaren mäter den sanna rotations- vinkeln i leden mellan en bakre infästning av rotationsleden och den från leden utgående armen, dvs. oberoende av eventuellt glapp i leden). När sålunda en rotation av rotations- leden beordras av styrsystemet avläses matarens vinkelposition, varefter drivorganet roterar rotationsleden i den beordrade rotationsriktningen till dess att en rörelse hos den utgående armen i rotationsleden som medför att mataren roteras i denna rotationsriktning kan detekte- ras vid en tidpunkt to. Wd tidpunkten to har sålunda glappet hämtats in och ytterligare rotation av drivorganet kommer att ge rörelse hos mataren 3. One aspect of the invention is that when a movement of the drilling rig units is started, or changes direction to place the feed tip 3a at a new point on the drilling surface 9, where a rotation joint has said play, use that the position of the feeder 3 at the rotation joint should be known. This can be determined by determining the angular position of the feeder in the joint at start, ie. its starting angle. Since it is impossible for the control system to know in advance whether an activation of the drive means of the rotary joint will immediately result in a movement in the rotational joint which causes the outgoing arm in the joint to move (in this case an arm connected to the feeder 3) or only initially causes a gap to be collected, sensors are used in the joint to be able to measure the angular position of the feeder 3 in the rotation joint (the sensor measures the true angle of rotation in the joint between a rear attachment of the rotation joint and the arm extending from the joint, ie regardless of any gap in the joint). Thus, when a rotation of the rotation joint is ordered by the control system, the angular position of the feeder is read, after which the drive means rotates the rotation joint in the ordered direction of rotation until a movement of the output arm in the rotation joint which causes the feeder to rotate in this direction of rotation can be detected at a time to . At this time, the gap has thus been collected and further rotation of the drive means will give movement of the feeder 3.

[0029] Eftersom det endast är vid långsamma rörelser som glappet på grund av spelet i leden är märkbart kan funktionen för reduktion av inverkan av glappet enligt uppﬁnninge- aspekten begränsas till att aktiveras endast då utstymingshastigheten för den glappkompen- serade rotationsleden ligger under ett speeiﬁkt gränsvärde. 10 15 20 25 30 35 531 293 Since it is only in slow movements that the play is noticeable due to the play in the joint, the function for reducing the effect of the play according to the invention aspect is limited to being activated only when the tuning speed of the play compensated rotation joint is below a specific limit value. . 10 15 20 25 30 35 531 293

[0030] Händelsemönstret vid utstyming av en rotationsled enligt uppﬁnningsaspekten fram- går av ﬂödesschemat som visas i ﬁgur 3. För exempliﬁering redovisas här åtgärder som av- ser den andra rotationsleden 7, men motsvarande styming kan tillämpas vid andra rota- tionsleder. \f|d ruta 11 anges att styrsystemet erhåller indata för utstyming av bom 2 och matare 3 från ett styrorgan, t.ex. fràn en joystick som manövreras av en operatör, eller från ett styrschema. I nästa steg, vid ruta 12, undersöks om en styrloop (enligt ruta 13, 14, 15, 16, 18, 19) för reducering av inverkan av glapp i rotationsleden skall aktiveras. Om, som nämnts, utstymingshastigheten vid den aktuella rotationsleden överstiger ett satt gränsvärde aktive- ras inte styrloopen, varvid samtliga leder i bom 2 och matare 3 utan tidsfördröjning styrs ut enligt indata som förts till och lagrats i styrsystemet. Om å andra sidan, gränsvärdena visar att styrloopen skall aktiveras avläser och lagrar styrsystemet vinkelpositionen för utgående arm i leden, enligt ruta 13, dvs. den utgående arm i leden som direkt påverkar matarens 3 rörelse. Efter detta styrs rotationsledens drivorgan, ruta 14, att rotera ett drivelement i leden i önskad rotationsriktning. Med korta tidsintervall avläses och lagras, enligt ruta 15, ny vinkel- position för utgående ann i rotationsleden för att möjliggöra detektering av den tidpunkt tu, vid vilken den utgående armen uppvisar en rotation. Ett villkor undersöks, ruta 16, efter varje ny avläsning av vinkelposition enligt ruta 15, om villkoret är uppfyllt, dvs. att utgående arm precis börjar röra sig och att tidpunkten to är uppnådd. Om villkoret är uppfyllt enligt ruta 16, lämnas styrloopen och stymingen gär åter till huvudprogrammet, varvid styrprogrammet styr ut samtliga leder enligt ruta 17. The pattern of events when controlling a rotary joint according to the recovery aspect is shown in the fate diagram shown in Figure 3. For example, measures relating to the second rotary joint 7 are reported here, but corresponding control can be applied to other rotary joints. Box 11 states that the control system receives input data for controlling boom 2 and feeder 3 from a control means, e.g. from a joystick operated by an operator, or from a control diagram. In the next step, at box 12, it is examined whether a guide loop (according to box 13, 14, 15, 16, 18, 19) for reducing the effect of play in the rotation joint should be activated. If, as mentioned, the tuning speed at the current rotation path exceeds a set limit value, the control loop is not activated, whereby all joints in boom 2 and feeder 3 are controlled without time delay according to input data fed to and stored in the control system. If, on the other hand, the limit values show that the control loop is to be activated, the control system reads and stores the angular position of the outgoing arm in the joint, according to box 13, ie. the outgoing arm of the joint that directly affects the movement of the feeder 3. After this, the drive means of the rotation joint, box 14, is guided to rotate a drive element in the joint in the desired direction of rotation. At short time intervals, according to box 15, a new angular position for the outgoing ann in the rotation joint is read and stored in order to enable detection of the time tu at which the outgoing arm exhibits a rotation. A condition is examined, box 16, after each new reading of the angular position according to box 15, if the condition is met, ie. that the outgoing arm is just starting to move and that the time to is reached. If the condition is met according to box 16, the control loop is left and the control returns to the main program, whereby the control program controls all joints according to box 17.

[0031] En ﬂagga, M, används för att fastställa om glappet i leden redan inhämtats. Denna flagga M sätts till falsk i ruta 12 om önskad rotationsriktning för leden ändrats eller tidigare är noll. Flaggan M erhåller sedan värdet sann om svaret ”ja” erhålls i ruta 16, dvs. om leden börjat röra sig. An ﬂ agga, M, is used to determine if the gap in the joint has already been obtained. This flag M is set to false in box 12 if the desired direction of rotation of the joint has changed or is previously zero. The flag M then receives the value true if the answer "yes" is obtained in box 16, ie. if the trail has started to move.

[0032] Om villkoret i nrta 16 inte är uppfyllt undersöks i styrloopen om ursprungliga styrdata fortfarande gäller. En operatör kan t.ex. ha ändrat förutsättningama för stymingen genom att mata in nya styrdata. För att undersöka detta hämtas indata enligt ruta 18, varefter pro- grammet i ruta 19 undersöker om dessa data är oförändrade. År indata oförändrade återgår styrloopen till fortsatt utstyming, enligt mta 14, av drivelementet i rotationsleden i den önskade rotationsriktrringen för påverkan av den utgående annen i leden. År däremot indata förändrade, har hela styrförloppet förändrats, varvid stymingen enligt styrprogrammet återgår till ingången av ruta 12, dvs. för att återigen avgöra om styrloopen skall köras av styrpro- grammet 10 15 20 25 30 53? 253 If the condition in nrta 16 is not fulfilled, it is examined in the control loop if the original control data still applies. An operator can e.g. have changed the conditions for the control by entering new control data. To examine this, input data is retrieved according to box 18, after which the program in box 19 examines whether this data is unchanged. If the input data remains unchanged, the control loop returns to continued control, according to mta 14, of the drive element in the rotation joint in the desired direction of rotation for influencing the outgoing other in the joint. If, on the other hand, the input data changed, the entire control process has changed, whereby the control according to the control program returns to the entrance of box 12, ie. to decide again whether the control loop should be run by the control program 10 15 20 25 30 53? 253

[0033] Utstymingshastigheten under programmets köming av styrloopen är hög, sä att eventuellt glapp hämtas in pà kort tid, vilket innebär tt väntetiden till dess att glappet har hämtats in blir kort, varvid stymingen av samtliga leder med kort tidsfördröjning kan köras på förutbestàmt sätt. Genom utnyttjande av den visade reduktionen av inverkan av glapp medelst en mjukvarulösning enligt uppﬁnningen upplevs hårdvaran iforrn av bom 2 och matare 3 med tillhörande leder som fria fràn glapp. The tuning speed during the program run of the control loop is high, so that any play is retrieved in a short time, which means that the waiting time until the play has been brought in is short, whereby the tuning of all joints with a short time delay can be run in a predetermined manner. By utilizing the shown reduction of the effect of play by means of a software solution according to the invention, the hardware in front of boom 2 and feeder 3 with associated joints is experienced as free from play.

[0034] l beskrivningen och petentkraven har rotationema som utförs för mataren sagts utföras runt bommens longitudinella axel (Ba), resp. dess transversella axel (7a). Det är inget som hindrar, om så anses önskvärt, att rotera mataren (3) i en vinkel som avviker från bom- mens longitudinella axel med ett vinkelbelopp, t.ex. 20 graders awikelse. Pà motsvarande sätt kan matarens rotation anordnas att ske runt en axel som awiker fràn den transversella axeln med ett önskat vinkelbelopp, t.ex 20 grader. Sådana awikelser skall ses som inklude- rade i benämningen bommens longitudinella axel, resp. dess transversella axel. De enda kompletteringar som behöver utföras vid sådana vinkelawikelser är en omarbetning av programmeringen av stymingen för borriggen, där kompensation för sådana avvikelser inordnas i programmet.In the description and the patent claims, the rotations performed for the feeder have been said to be performed around the longitudinal axis (Ba) of the boom, resp. its transverse axis (7a). There is nothing to prevent, if considered desirable, rotating the feeder (3) at an angle deviating from the longitudinal axis of the boom by an angular amount, e.g. 20 degree deviation. Correspondingly, the rotation of the feeder can be arranged to take place around an axis which deviates from the transverse axis by a desired angular amount, eg 20 degrees. Such deviations shall be seen as included in the term longitudinal axis of the boom, resp. its transverse axis. The only additions that need to be made to such angular deviations are a reworking of the programming of the control for the drilling rig, where compensation for such deviations is included in the program.

Deﬁnitionen I den föreliggande texten avser: Spel: rotationsvinkeln för ett drivelement i en rotationsled mellan en första vinkelposi- tion och en andra vinkelposition mellan vilka en utgående ann i rotationsleden ei roteras av drivelementet.The ﬁ nition in the present text refers to: Game: the angle of rotation of a drive element in a rotation joint between a first angular position and a second angular position between which an outgoing ann in the rotation joint ei is rotated by the drive element.

Glapp: rotationsvinkeln för drivelementet i rotationsleden mellan dess aktuella vinkel- position och dess vinkelposition i rotationsriktningen vid vilken en utgående arm börjar roteras av drivelementet.Gap: the angle of rotation of the drive element in the rotation joint between its current angular position and its angular position in the direction of rotation at which an outgoing arm begins to rotate by the drive element.

Claims

1. 0 15 20 25 30 35 531 293 10 PATENT CLAIMS Control system for a drilling rig comprising: - a carrier (1), - a boom (2) suspended from the carrier (1) and rotatably arranged relative to the carrier (1), a feeder (3) for a drilling machine (4) arranged on the boom (2), - at least one rotational joint (7) arranged between the boom (2) and the feeder (3), with which the feeder (3) can be rotated relative to the boom (2). ) and wherein said rotation joint (7) upon rotation of the feeder (3) has a play; wherein the control system is further arranged to set a position comprising a position and a direction of the feeder by at least one of: - a rotation of the boom (2) relative to the carrier (1), - a rotation of the feeder (3) relative to the boom (2) by means of a rotation of the rotation joint (7) in a first direction of rotation, characterized in that: - the control system is arranged with a control loop which, before the control system controls the feeder (3) from a first position to a second position, controls the rotation joint ( 7) to perform a rotation in the first direction of rotation until an end position of said game is detected in the rotation joint (7). The control system according to claim 1, wherein the detection of said game is effected by means of a sensor in the rotation joint (7), wherein the sensor measures a true angle of rotation in the joint between an attachment for the rotation joint (7) and an arm emanating from the rotation joint (7). is an arm that controls the feeder (3). The control system according to claim 1, wherein the second rotation joint (7) comprises a drive means which by means of control signals actuates a drive element to rotate the feeder (3). Method for controlling a drilling rig, which comprises: - a carrier (1), - a boom (2) suspended from the carrier (1) and rotatably arranged relative to the carrier (1), - a feeder (3) for a drilling machine ( 4) arranged on the boom (2), - at least one rotation joint (7) arranged between the boom (2) and the feeder (3), whereby the feeder (3) can be rotated relative to the boom (2) and where said rotation joint (7) upon rotation of the feeder (3) has a game; 10 15 20 25 30 35 10. 531 »E33 11 where the method is characterized by the steps of: - the drilling rig is controlled to set a position comprising a position and a direction of the feeder (3) by at least one of: a rotation of the boom (2) in relation to the carrier (1), a rotation of the feeder (3) relative to the boom (2) by means of a rotation of the rotation joint (7) in a first direction of rotation and - before guiding the feeder (3) from a first position to a second position, the rotation joint (7) is controlled to perform at least one rotation in the first direction of rotation until an end position of said play in the rotation joint (7) is detected. The method according to claim 4, further comprising the step of: - controlling the feeder (3) to a new position is performed by means of control signals generated by a control device or a control diagram. The method according to claim 5, further comprising the step of: - the guide activates a guide loop (13, 14, 15, 16, 18, 19) if a play is present in the second rotational joint (7). The method according to claim 6, further comprising the steps: - the control loop drives a drive element intended for rotation of the feeder (3) in the rotation joint (7) in the first direction of rotation, - the control loop regularly detects if the feeder (3) has moved. The method according to claim 7, further comprising the step: - if the control loop detects a movement of the feeder (3), the control according to the control loop is abandoned and further control of the drilling rig is performed via the control signals. The method according to any one of claims 6 - 8, further comprising the steps: - within the control loop it is detected if the control signals change, - when detecting changed control signals, the control returns to the method step according to claim 5. Drilling rig comprising a carrier (1) with at least one boom (2) at its front end carries a feeder (3) for drilling machine (4), characterized in that the drilling rig is equipped with the control system according to claim

1.