一种智能钻机电液控制系统的制作方法

文档序号:52938阅读:430来源:国知局
专利名称:一种智能钻机电液控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及矿山钻机的自动化控制领域,具体的说是一种智能钻机电液控制系统,整个电液控制系统包括电源、控制手柄、液压系统、电磁阀和多路换向阀,电源通过电控箱与钻机相连接,液压系统经电磁阀和多路换向阀控制,其特征在于还设有可编程控制器、报警器、传感器和显示器,电液控制系统由可编程控制器、控制手柄、报警器、显示器、传感器、电磁阀和多路换向阀组成,控制手柄、传感器经输入电线最好是CAN总线与可编程控制器相连接,可编程控制器为丹佛斯的MC?Core控制器,可编程控制器经输出线路与报警器、显示器、电磁阀和多路换向阀相连接。由于采用上述控制系统,本实用新型具有智能化程度高、钻凿效率高等优点。
【专利说明】
一种智能钻机电液控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及矿山钻机的自动化控制领域,具体的说是一种智能学习并智能识 别岩层的智能钻机电液控制系统。
【背景技术】
[0002] 普通钻机适用于露天矿钻孔爆破工程的钻凿,也可以在冶金、水电建设、道桥、国 防施工等露天土石方工程钻凿爆破孔中使用。但是普通钻机在同一地区内的钻凿,往往需 要人工干预整个钻凿的过程,无法智能的分析到该地域的地质地貌进而无法实行智能自动 化作业,使得整个钻机在钻凿的过程中过度依靠人去干预,同时也降低了整个钻机的工作 效率。 【实用新型内容】
[0003] 为了解决现有技术中的不足,本实用新型旨在提供一种智能学习并智能识别岩层 的智能钻机电液控制系统。
[0004] 为了实现上述功能,本实用新型将采用以下技术方案:
[0005] 一种智能钻机电液控制系统,整个电液控制系统包括电源、控制手柄、液压系统、 电磁阀和多路按向阀,电源通过电缆箱与钻机相连接,液压系统经电磁阀和多路换向阀控 制,其特征在于还设有可编程控制器、报警器、传感器和显示器,电液控制系统由可编程控 制器、控制手柄、报警器、显示器、传感器、电磁阀和多路换向阀组成,控制手柄、传感器经输 入电线最好是CAN总线与可编程控制器相连接,可编程控制器为丹佛斯MC-C 〇re控制器,可 编程控制器经输出线路与报警器、显示器、电磁阀和多路换向阀相连接。
[0006] 本实用新型所述传感器至少包括压力传感器,压力传感器分别位于回转阀的进口 和回转阀的出口,测出第一回转压力和第二回转压力。
[0007] 本实用新型所述可编程控制器内设有比功计算程序,比功计算公式为e = F/A+2V Α+23?ηΜ/Αμ,利用第一回转压力和第二回转压力的数值,计算出比功e的数值,通过比功数值 得出岩性大小。
[0008] 本实用新型根据比功值将岩石分为不少于2个硬度,不同的岩石硬度向电磁阀、电 液比例阀等发出不同的控制信号,以控制钻机的钻凿速度、钻进速度以及送风量。
[0009] 本实用新型所述显示器为具有数据存储功能的显示器,最好DP700,显示器经CAN 总线与控制器相互通讯。
[0010] 本实用新型可编程控制器内设有DI数据寄存器。
[0011] 本实用新型设有遥控器,遥控器与电磁阀和多路换向阀相连接,在环境危险的区 域,可以优先选择遥控操作,以保证工作人员的安全。
[0012] 本实用新型设有无线传输单元,无线数传模块内置有能兼容GSM手机卡的无线通 讯模块,通过2G无线网络传输数据,支持GPRS和EDGE二种工作模式。
[0013] 本实用新型设有GPS定位单元,GPS定位单元经输入电线与显示器相连接。
[0014] 本实用新型还设有测深系统,测深系统安装在钻机钻杆上,测深系统包括编码器 和回转机构,当钻杆伸出时拉着编码传感器,通过编码传感器的脉冲数计算钻进深度。该智 能钻机系统集成先进的测深系统,通过DP700显示屏实时监测钻机钻进的深度,精度可达 1_。同时测深系统可以设定超深深度,当钻机在达到设定深度作业时可以选择超深作业或 者停止作业。
[0015] 由于本实用新型根据比功值将岩石分为不少于2个硬度,根据机械设计的计算可 以把钻头给进力F与钻杆的回转扭矩Μ的计算公式代入e中得简化公式。与根据现有的对现 场不同岩性钻机工作的参数的研究建立各种岩性的比功值与岩石硬度对应关系例如下:
, Α-Jir1为钻孔截面面积,半径r目前为100mm,n为钻头折旧 率,默认值为1.0。
[0017] 高速小扭矩马达+减速机带动转具回转:m默认值为〇 . 95,一般无变化:油缸直径 为D,活塞杆直径d,马达排量VI、V2,减速比j,链轮半径R,μ为效率,一般无变化,默认值为 0.98 〇
[0018] 马达输出扭矩:Μ 、,ΛΡ = Ρ_Κιι-Ρ_Κ(2
[0019] 减速机输出扭矩:麵几麵批
[0020] 加压力:
[0021] 回转扭矩:
[0022] 根据比功值公式计算出对应比功值,通过DP700显示屏记录和查询,计算出作业区 域的岩性。以将岩性划分为系统将岩性种类设置为极软(f=l)、软(f = 2)、中软(f = 3)、中 硬(f = 4)、硬(f = 5)、极硬(f = 6)六种类型为例,
[0023] 具体查询公式如下:
[0024] 软岩f = 2比功取值范围
[0025] 中软岩f = 3比功取值范围:
[0026] 中硬岩f = 4比功取值范围:
[0027] 硬岩f = 5比功取值范围
[0028]在钻机的智能学习和岩性识别功能中,钻机学习时针对每一种岩性的岩石,工作 人员通过手柄或者遥控器进行钻凿,钻机通过手柄或者遥控器控制电磁阀和多路换向阀, 进而控制钻凿速度,回转阀进口和回转阀出口的压力传感器测出第一回转压力和第二回转 压力,第一回转压力和第二回转压力的值经输入电路传输到控制器,控制器经简化的比功 公式,计算得出比功值e并对比功值e进行存储。控制器根据计算出的比功e确定岩石岩性; 岩性识别后,智能钻机可以根据不同岩性控制电磁比例阀的各项动作,实现完全自动钻孔 的功能。所有岩性识别的数据运算都在丹佛斯MC控制器内部运行计算。
[0029]其次,在智能钻机自动钻凿前,工作人员也可以通过手柄或者遥控器控制智能钻 机,回转阀进口和回转阀出口的压力传感器测出第一回转压力和第二回转压力,进而通过 控制器计算出比功e,从而初步确定岩石岩性:岩性识别后,再进入自动钻凿横式,智能钻机 可以根据不同岩性控制电磁比例阀的各项动作,实现完全自动钻孔的功能。
[0030] 此外,最好将第一回转压力、第二回转压力,第一回转压力、第二回转压力、回转速 度、钻进速度上传至DP700记录,解算所获取每种岩性的比功值e最大取值空间,存储于显 示器的USB存储器中,以便于以后的数据分析。
[0031] 综上所述,由于采用上述控制系统,本实用新型具有智能化程度高、钻凿效率高等 优点。
【附图说明】
一种智能钻机电液控制系统的制作方法附图
[0032]图1为本实用新型的框图。
【具体实施方式】
[0033] 下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明:
[0034] -种智能钻机电液控制系统,整个电液控制系统包括电源1、控制手柄2、液压系 统、电磁阀3和多路换向阀4,电源1通过电缆箱与钻机相连接,液压系缝经电磁阀3和多路换 向阀4控制,其特征在于还设有可编程控制器5、报警器6、传感器7和显示器8,电液控制系统 由可编程控制器5、控制手柄2、报警器6、显示器8、传感器7、电磁阀3和多路换向阀4组成,控 制手柄2、传感器7经输入电线最好是CAN总线与可编程控制器5相连接,可编程控制器5为 MC-Core控制器,可编程控制器经输出线路与报警器、显示器、电磁阀和多路换向阀相连接。 其中,可编程控制器内设有DI数据寄存器9且设有比功计算程序,比功计算公式为e = F/A+2 νΑ+23?ηΜ/Αμ,利用第一回转压力和第二回转压力的数值,计算出比功e的数值,通过比功数 值得出岩性大小:根据比功值将岩石分为不少于2个硬度,不同的岩石硬度向电磁阀、电液 比例阀等发出不同的控制信号,以控制钻机的钻凿速度、钻进速度以及送风量。传感器7至 少包括压力传感器,压力传感器分别位于回转阀的进口和回转阀的出口,测出第一回转压 力和第二回转压力,除了控制手柄外,本实用新型还设有遥控器,遥控器与电磁阀和多路换 向阀相连接,在环境危险的区域,可以优先选择遥控操作,以保证工作人员的安全。显示器 为具有数据存储功能的显示器8,最好DP700,显示器经CAN总线与控制器相互通讯。本实用 新型设有无线传输单元,无线数传模块内置有能兼容GSM手机卡的无线通讯模块,通过2G无 线网络传输数据,可以只支持GPRS工作模式或者EDGE工作模式,也可以同时支持GPRS工作 模式和EDGE工作模式。本实用新型设有GPS定位单元11,GPS定位单元经输入电线与显示器 相连接。此外,本实用新型还设有测深系统,该智能钻机系统集成先进的测深系统,通过 DP700显示屏实时监测钻机钻进的深度,精度可达1mm。同时测深系统可以设定超深深度,当 钻机在达到设定深度作业时可以选择超深作业或者停止作业。
[0035]在钻机的智能学习和岩性识别功能中,钻机学习时针对每一种岩性的岩石,工作 人员通过手柄或者遥控器进行钻凿,钻机通过手柄或者遥控器控制电磁阀和多路换向阀, 进而控制钻凿速度,回转阀进口和回转阀出口的压力传感器测出第一回转压力和第二回转 压力,第一回转压力和第二回转压力的值经输入电路传输到控制器,控制器经简化的比功 公式,计算得出比功值e并对比功值e进行存储。控制器根据计算出的比功e确定岩石岩性; 岩性识别后,智能钻机可以根据不同岩性控制电磁比例阀的各项动作,实现完全自动钻孔 的功能。所有岩性识别的数据运算都在丹佛斯MC控制器内部运行计算。
[0036]其次,在智能钻机自动钻凿前,工作人员也可以通过手柄或者遥控器控制智能钻 机,回转阀进口和回转阀出口的压力传感器测出第一回转压力和第二回转压力,进而通过 控制器计算出比功e,从而初步确定岩石岩性;岩性识别后,再进入自动钻凿模式,智能钻机 可以根据不同岩性控制电磁比例阀的各项动作,实现完全自动钻孔的功能。
[0037]此外,最好将第一回转压力、第二回转压力、第一回转压力、第二回转压力、回转速 度、钻进速度上传至DP700记录,解算所获取每种岩性的比功值e最大取值空间,存储于显示 器的USB存储器中,以便于以后的数据分析。
[0038]综上所述,由于采用上述控制系统,本实用新型具有智能化程度高、钻凿效率高等 优点。
【主权项】
1. 一种智能钻机电液控制系统,整个电液控制系统包括电源、控制手柄、液压系统、电 磁阀和多路换向阀,电源通过电缆箱与钻机相连接,液压系统经电磁阀和多路换向阀控制, 其特征在于还设有可编程控制器、报警器、传感器和显示器,电液控制系统由可编程控制 器、控制手柄、报警器、显示器、传感器、电磁阀和多路换向阀组成,控制手柄、传感器经输入 电线与可编程控制器相连接,可编程控制器经输出线路与报警器、显示器、电磁阀和多路换 向阀相连接。2. 根据权利要求1所述的一种智能钻机电液控制系统,其特征在于传感器至少包括压 力传感器,压力传感器分别位于回转阀的进口和回转阀的出口,测出第一回转压力和第二 回转压力。3. 根据权利要求1所述的一种智能钻机电液控制系统,其特征在于可编程控制器内设 有比功计算程序,比功计算公式为e=F/A +2VA +23?ηΜ/Αμ,利用第一回转压力和第二回转 压力的数值,计算出比功e的数值,通过比功数值得出岩性大小。4. 根据权利要求1所述的一种智能钻机电液控制系统,其特征在于比功值将岩石分为 不少于2个硬度,不同的岩石硬度向电磁阀、电液比例阀发出不同的控制信号,以控制钻机 的钻凿速度、钻进速度以及送风量。5. 根据权利要求1所述的一种智能钻机电液控制系统,其特征在于显示器为具有数据 存储功能的DP700显示器,显示器经CAN总线与控制器相互通讯。6. 根据权利要求1所述的一种智能钻机电液控制系统,其特征在于可编程控制器内设 有DI数据寄存器。7. 根据权利要求1所述的一种智能钻机电液控制系统,其特征在于设有遥控器,遥控器 与电磁阀和多路换向阀相连接。8. 根据权利要求1所述的一种智能钻机电液控制系统,其特征在于无线传输单元,无线 数传模块内置有能兼容GSM手机卡的无线通讯模块,通过2G无线网络传输数据,支持 GPRS和EDGE二种工作模式。9. 根据权利要求1所述的一种智能钻机电液控制系统,其特征在于设有GPS定位单元, GPS定位单元经输入电线与显示器相连接。10. 根据权利要求1所述的一种智能钻机电液控制系统,其特征在于设有测深系统,测 深系统安装在钻机钻杆上,测深系统包括编码器和回转机构。
【文档编号】F15B13/02GK205715073SQ201620334033
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】毕重孟, 姚国章, 刘汶锋
【申请人】威海人合机电股份有限公司
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