專利名稱：旋挖鉆機及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工程機械，具體而言，涉及一種旋挖鉆機及其控制方法。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中的旋挖鉆機，機鎖式鉆桿的鎖定都是依靠機手判斷來進行加鎖，此過程為鉆桿先解鎖，此時，機手目測記住此時動力頭所處的位置(即解鎖位置)，然后提升主卷揚，使鉆具脫離孔口后，回轉(zhuǎn)上車體，實現(xiàn)卸土或者其他操作。在卸土或者其他操作時， 動力頭的位置要移動，在下一次鉆進之前，需要機手將動力頭停放在先前記住的位置(解鎖位置)，此時再下放鉆桿到底，并嘗試才能鎖進，然后實現(xiàn)鉆桿的加壓鉆進。上述過程中，完全是靠機手眼睛觀察、頭腦記憶來確定動力頭的解鎖位置。這就要反復控制動力頭的升降，來尋找鎖點。這一過程對于經(jīng)驗欠缺的機手，增加嘗試的時間，降低鉆進效率。同時，因需反復嘗試，造成內(nèi)外鍵之間反復碰撞磨損，加劇焊縫開裂的可能，對設備造成破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種旋挖鉆機及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術中鉆桿加鎖效率低，同時對設備磨損嚴重的問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種旋挖鉆機，包括桅桿，沿豎直方向設置；加壓油缸，設置在桅桿上，加壓油缸的活塞桿向下設置；動力頭，與加壓油缸的活塞桿連接；鉆桿組件，與動力頭驅(qū)動配合，鉆桿組件具有機鎖式鉆桿，旋挖鉆機還包括距離測量裝置，用于測量動力頭的移動距離；控制器，與距離測量裝置連接，確定動力頭的當前位置，并將該當前位置與之前記錄的鉆桿組件解鎖時動力頭所處的解鎖位置進行比較，根據(jù)比較結果發(fā)出控制信號給加壓油缸。進一步地，當前位置與鉆桿組件解鎖時動力頭所處的解鎖位置相同時，加壓油缸
停止給進。進一步地，距離測量裝置為機械位置傳感器。進一步地，距離測量裝置為拉線傳感器，包括拉線傳感器本體和拉線；拉線傳感器本體安裝在桅桿上，拉線沿豎直方向布置，并且拉線的自由端安裝在動力頭上。進一步地，拉線的自由端通過設置在動力頭上的吊耳安裝在動力頭上。進一步地，本發(fā)明的旋挖鉆機還包括加壓油缸電磁閥，與控制器連接；加壓油缸主閥，設置在加壓油缸和加壓油缸電磁閥之間。進一步地，本發(fā)明的旋挖鉆機還包括強制開關，與加壓油缸電磁閥連接，用于控制加壓油缸。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種旋挖鉆機的控制方法，包括以下步驟記錄鉆桿組件解鎖時動力頭所處的解鎖位置；確定動力頭的當前位置，并與鉆桿組件解鎖時動力頭所處的解鎖位置進行比較；根據(jù)比較結果發(fā)出控制信號給加壓油缸。
進一步地，根據(jù)比較結果發(fā)出控制信號給加壓油缸的步驟中進一步包括當前位置與鉆桿組件解鎖時動力頭所處的解鎖位置相同時，加壓油缸停止給進。進一步地，在加壓油缸停止給進后，進行以下步驟使動力頭旋轉(zhuǎn)，以使鉆桿組件的機鎖式鉆桿加鎖；加壓油缸給進，以使鉆桿組件鉆進。應用本發(fā)明的技術方案，在旋挖鉆機上增設距離測量裝置和與其連接的控制器， 距離測量裝置用于測量動力頭的移動距離，控制器根據(jù)距離測量裝置輸出的信號發(fā)出控制信號給加壓油缸。具體地說，當旋挖鉆機需要卸土或者其他操作時(動力頭位置需改變時)，距離測量裝置可以測出鉆桿組件解鎖時動力頭所處的解鎖位置，并將該解鎖位置輸出給控制器，控制器記錄此解鎖位置。當旋挖鉆機的卸土或者其他操作完成后，需要再次鉆進時，控制器根據(jù)距離測量裝置獲得測量動力頭的當前位置，并將該當前位置與之前記錄的鉆桿組件解鎖時動力頭所處的解鎖位置進行比較，根據(jù)比較結果發(fā)出控制信號給加壓油缸。當比較結果相同時，控制器控制加壓油缸停止給進，此時再控制動力頭旋轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)鉆桿的加鎖。這樣，有效解決了現(xiàn)有技術中鉆桿加鎖效率低，同時對設備磨損嚴重的問題。


構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的旋挖鉆機的實施例的工作狀態(tài)示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的旋挖鉆機的實施例的卸土狀態(tài)示意圖；圖3示出了本發(fā)明的旋挖鉆機的控制示意圖；以及圖4示出了本發(fā)明的旋挖鉆機的控制方法的流程示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的旋挖鉆機的實施例的工作狀態(tài)示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的旋挖鉆機的實施例的卸土狀態(tài)示意圖。結合參見圖1至圖2，從圖中可以看出，本實施例的旋挖鉆機，包括桅桿10、加壓油缸20、動力頭30、鉆桿組件40、主卷揚、距離測量裝置50和控制器。桅桿10為鉆桿組件40的支撐部件，在工作中承受扭矩、振動等，工作條件惡劣，桅桿的起降及調(diào)正垂直靠桅桿油缸控制，主要包括上桅桿、中桅桿、下桅桿，從圖中可以看出， 桅桿10，沿豎直方向設置。加壓油缸20主要作用為控制動力頭30的移動，通過動力頭30鎖進將加壓力傳遞到鉆桿組件40的機鎖式鉆桿上。加壓油缸20無桿腔端和有桿腔端固定于桅桿10上。加壓油缸20的活塞桿向下設置，加壓油缸20的活塞桿與動力頭之間通過加壓油缸銷連接，活塞桿伸出，則動力頭30下降；活塞桿收回，則動力頭30上升。動力頭移動的行程即為活塞桿伸出行程。動力頭30在旋挖鉆機工作時，主要起到傳遞加壓力和扭矩的作用。加壓力的來源即為加壓油缸；扭矩的來源為動力頭馬達。動力頭通過動力頭馬達、減速機、動力箱和動力
4頭內(nèi)件套將扭矩傳遞至鉆桿上。鉆桿組件40主要包括提引器、隨動架、機鎖式鉆桿和鉆具。提引器上端與主卷揚鋼絲繩相連，下端與鉆桿芯節(jié)相連；鉆桿每一節(jié)基本由管體、外鍵、內(nèi)鍵構成，它們共同作用傳遞加壓力和扭矩。隨動架與第一節(jié)鉆桿頂部隨動架法蘭相連接，并與桅桿10的軌道相配合，以保證鉆桿的垂直度；鉆桿穿過動力頭10內(nèi)鍵套后，與鉆具相連接。主卷揚之上纏繞鋼絲繩，鋼絲繩與提引器上端連接，通過卷揚的回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)鉆桿的上提和下放；主卷揚的位置位于桅桿之后側或者固定于車體之上。距離測量裝置50，用于測量動力頭30的移動距離，并將該移動距離信號輸出給控制器?？刂破?，參見圖3，該控制器與距離測量裝置50連接，確定動力頭30的當前位置， 并將該當前位置與之前記錄的鉆桿組件40解鎖時的解鎖位置進行比較，根據(jù)比較結果發(fā)出控制信號給加壓油缸20。如圖4所示，該旋挖鉆機的控制方法包括以下步驟(1)當旋挖鉆機需要卸土或者其他操作時(動力頭位置需改變時)，距離測量裝置 50可以測出鉆桿組件40解鎖時動力頭所處的解鎖位置，并將該解鎖位置輸出給控制器，控制器利用存儲器記錄此解鎖位置。(2)當旋挖鉆機的卸土或者其他操作完成后，需要再次鉆進時，控制器根據(jù)距離測量裝置50獲得測量動力頭的當前位置，并將該當前位置與之前記錄在存儲器中的鉆桿組件40解鎖時動力頭所處的解鎖位置進行比較，根據(jù)比較結果發(fā)出控制信號給加壓油缸20。(3)當比較結果相同時，控制器控制加壓油缸停止給進。(4)下放所述鉆桿組件40，使所述鉆桿組件40的鉆具觸底；(5)控制動力頭30旋轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)鉆桿的加鎖。(6)控制加壓油缸20給進，使鉆桿組件40鉆進，繼續(xù)工作。這樣，通過距離測量裝置50來記錄動力頭30的位置，并根據(jù)該位置通過控制器來控制加壓油缸20是否繼續(xù)給進，上述操作過程中，不需要機手的觀察和記憶，從而避免了反復嘗試，這樣，有效解決了現(xiàn)有技術中鉆桿加鎖效率低，同時對設備磨損嚴重的問題。優(yōu)選地，距離測量裝置50為機械位置傳感器，比如，拉線傳感器、磁致伸縮位置傳感器等，該機械位置傳感器的結構簡單、成本較低，同時，旋挖鉆機經(jīng)常在露天環(huán)境下使用， 灰塵，揚塵較多，這種情況下，機械傳感器的測量精度受到干擾較小。當然，也可以使用無線位置傳感器，比如紅外測距傳感器、超聲波測距傳感器、雷達測距傳感器等。在一種優(yōu)選的實施例中，距離測量裝置50為拉線傳感器，包括拉線傳感器本體 51和拉線52 ；拉線傳感器本體51安裝在桅桿10上，拉線傳感器本體51內(nèi)設有編碼器，拉線52沿豎直方向布置，并且拉線52的自由端安裝在動力頭30上。在本實施例中，如圖1 所示，為了保證拉線52沿豎直方向布置，拉線52的自由端通過設置在動力頭30上的吊耳 31安裝在動力頭30上。優(yōu)選地，本實施例的旋挖鉆機還包括加壓油缸電磁閥，與控制器連接；加壓油缸主閥，設置在加壓油缸和加壓油缸電磁閥之間。使用時，拉線傳感器的拉線可以隨著動力頭30的移動而伸出或者收回，拉線傳感器本體51的輸出信號電流通過信號電纜傳到控制器，控制器將鉆桿組件40解鎖時動力頭所處的解鎖位置(比如解鎖位置為a，此時產(chǎn)生電流信號為A)，當旋挖鉆機的卸土或者其他操作完成后，需要再次鉆進時，利用加壓油缸20控制動力頭30的移動位置，控制器根據(jù)距離測量裝置50獲得測量動力頭30的當前位置，當動力頭30移動至鉆桿組件40解鎖時的解鎖位置時(此時，當前位置為a，產(chǎn)生電流信號也為A)，控制器將加壓油缸電磁閥斷電，這樣，加壓油缸主閥閥芯處于中位，加壓油缸20停止給進，動力頭30停止移動，此時機手操縱手柄，實現(xiàn)動力頭旋轉(zhuǎn)，即可保證每節(jié)鉆桿實現(xiàn)加鎖。優(yōu)選地，本實施例的旋挖鉆機還包括強制開關，與加壓油缸電磁閥連接，用于控制加壓油缸20。當動力頭30停止移動，保證每節(jié)鉆桿實現(xiàn)加鎖后，需要再次移動動力頭30 實現(xiàn)加壓，此時機手按下強制開關，輸出的信號給控制器，控制器輸出信號給加壓油缸電磁閥，最終通過加壓油缸主閥芯移動實現(xiàn)加壓油缸20的無桿腔進油，從而實現(xiàn)加壓過程。本發(fā)明的旋挖鉆機及其控制方法的有益效果是實現(xiàn)了旋挖鉆機的機鎖式鉆桿的智能加鎖功能，使得機手省去記憶動力頭位置的過程，操作簡單易行，對機手的操作要求降低；另外還可避免鎖進時反復嘗試過程中對鉆桿和動力頭內(nèi)外鍵的碰撞磨損，保護了旋挖鉆機的相關部件。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種旋挖鉆機，包括 桅桿(10)，沿豎直方向設置；加壓油缸(20)，設置在所述桅桿(10)上，所述加壓油缸00)的活塞桿向下設置； 動力頭(30)，與所述加壓油缸00)的活塞桿連接；鉆桿組件(40)，與所述動力頭(30)驅(qū)動配合，所述鉆桿組件GO)具有機鎖式鉆桿， 其特征在于，所述旋挖鉆機還包括距離測量裝置(50)，用于測量所述動力頭(30)的移動距離；控制器，與所述距離測量裝置(50)連接，確定所述動力頭(30)的當前位置，并將該當前位置與之前記錄的所述鉆桿組件GO)解鎖時所述動力頭(30)所處的解鎖位置進行比較，根據(jù)比較結果發(fā)出控制信號給所述加壓油缸O0)。
2.根據(jù)權利要求1所述的旋挖鉆機，其特征在于，所述當前位置與所述鉆桿組件GO) 解鎖時所述動力頭(30)所處的解鎖位置相同時，所述加壓油缸O0)停止給進。
3.根據(jù)權利要求1所述的旋挖鉆機，其特征在于，所述距離測量裝置(50)為機械位置傳感器。
4.根據(jù)權利要求3所述的旋挖鉆機，其特征在于，所述距離測量裝置(50)為拉線傳感器，包括拉線傳感器本體(51)和拉線(5 ；所述拉線傳感器本體(51)安裝在所述桅桿 (10)上，所述拉線(52)沿豎直方向布置，并且所述拉線(52)的自由端安裝在所述動力頭 (30)上。
5.根據(jù)權利要求4所述的旋挖鉆機，其特征在于，所述拉線(52)的自由端通過設置在所述動力頭(30)上的吊耳(31)安裝在動力頭(30)上。
6.根據(jù)權利要求1所述的旋挖鉆機，其特征在于，還包括 加壓油缸電磁閥，與所述控制器連接；加壓油缸主閥，設置在所述加壓油缸和所述加壓油缸電磁閥之間。
7.根據(jù)權利要求6所述的旋挖鉆機，其特征在于，還包括強制開關，與所述加壓油缸電磁閥連接，用于控制所述加壓油缸O0)。
8.一種旋挖鉆機的控制方法，其特征在于，包括以下步驟 記錄鉆桿組件GO)解鎖時動力頭(30)所處的解鎖位置；確定動力頭(30)的當前位置，并與所述鉆桿組件GO)解鎖時所述動力頭(30)所處的解鎖位置進行比較；根據(jù)比較結果發(fā)出控制信號給所述加壓油缸00)。
9.根據(jù)權利要求8所述的旋挖鉆機的控制方法，其特征在于，根據(jù)比較結果發(fā)出控制信號給所述加壓油缸O0)的步驟中進一步包括所述當前位置與所述鉆桿組件G0)解鎖時所述動力頭(30)所處的解鎖位置相同時， 所述加壓油缸O0)停止給進。
10.根據(jù)權利要求9所述的旋挖鉆機的控制方法，其特征在于，在所述加壓油缸O0)停止給進后，進行以下步驟下放所述鉆桿組件(40)，使所述鉆桿組件00)的鉆具觸底； 使所述動力頭(30)旋轉(zhuǎn)，以使所述鉆桿組件G0)的機鎖式鉆桿加鎖； 所述加壓油缸O0)給進，以使所述鉆桿組件G0)鉆進。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種旋挖鉆機，包括桅桿(10)，沿豎直方向設置；加壓油缸(20)，設置在桅桿(10)上，加壓油缸(20)的活塞桿向下設置；動力頭(30)，與加壓油缸(20)的活塞桿連接；鉆桿組件(40)，與動力頭(30)驅(qū)動配合，鉆桿組件(40)具有機鎖式鉆桿，旋挖鉆機還包括距離測量裝置(50)，用于測量動力頭(30)的移動距離；控制器，與距離測量裝置(50)連接，確定動力頭(30)的當前位置，并將該當前位置與之前記錄的鉆桿組件(40)解鎖時的動力頭(50)所處解鎖位置進行比較，根據(jù)比較結果發(fā)出控制信號給加壓油缸(20)。本發(fā)明有效解決現(xiàn)有技術中鉆桿加鎖效率低，同時對設備磨損嚴重的問題。
文檔編號E21B3/02GK102392630SQ20111031265
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權日2011年10月14日
發(fā)明者周靖, 孫濤, 李超, 楊濤, 王亞偉 申請人:上海中聯(lián)重科樁工機械有限公司, 中聯(lián)重科股份有限公司