可自动调节钻头转速的实验室用钻孔取芯的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种可自动调节钻头转速的实验室用钻孔取芯机，包括机架、安装在机架上的钻头和电机，其钻头外壁面的上部设置有一振动传感器；机架上分别设置有信号转化器和变频器；所述振动传感器、信号转化器、变频器和电机顺序连接成一条控制回路；其中，所述振动传感器用于检测钻头工作时的机械振动，并将振动信号传输至信号转化器；所述信号转化器用于将上述振动信号转化成电信号，并将该电信号传输至变频器；所述变频器用于根据电信号的变化调节电机的转速。本发明相对于现有技术具有操作简单、钻芯取样实验结果真实、准确，实验过程偶然误差产生几率小，钻头使用寿命长等特点。
【专利说明】可自动调节钻头转速的实验室用钻孔取芯机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种实验室用钻孔取芯机，尤其涉及一种可自动调节钻头转速的实验室用钻孔取芯机。
【背景技术】
[0002]现有技术中，实验室用钻孔取芯机一般设置有高、中、低三档(或者更多档位)速度调节钮，以满足使用人员在钻孔取芯操作时对钻头转速的不同要求。这种完全依赖操作人员的熟练程度和操作经验，通过换挡调节钻头的转速的方式存在诸多的不足，主要表现为:
[0003]从钻头接触试样产生震动、震动信号反馈到人手、再传输到大脑、大脑再指令手动调节的整个信息传递过程，使得钻头转速快慢的调节操作的合理性完全依赖操作人员的经验。显而易见，这种完全依赖操作人员熟练程度和操作经验的钻头转速调节的方法，不可避免地，必然存在时机把握上不精准、调节超前或滞后等问题。而且，换挡变速调节所产生的速度变化存在跳跃性，不能实现无级变速。
[0004]而钻头的转速的高低直接影响钻头的使用寿命和/或钻芯取样结果的真实性与准确性:钻头转速过高，取芯效率高，但是对于较硬的试件易造成钻头发热、钻头过快磨损；
[0005]钻头转速过低时，一方面，取芯效率低；另一方面，对于较软的试件，很难保证取芯的质量，进而造成所取得的试样样品缺乏代表性；
[0006]特别是，对于大型试件的钻芯取样，由于其不同部位的硬度值可能存在差异，这种单凭操作经验进行换挡调节钻头转速的办法，存在较大的盲目性，不同的实验操作人员进行相同的钻芯取样必然存在较大的偶然误差。
[0007]如何保证钻头的转速与试件硬度的适时匹配，以获得具有代表性的试样样品，并有效保证钻头的使用寿命，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题之一。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是，提供一种控制方式简单、钻头转速可依据试件硬度变化情况适时自动调节的实验室用钻芯取样机。
[0009]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种可自动调节钻头转速的实验室用钻孔取芯机，包括机架、安装在机架上的钻头和电机，其特征在于，所述钻头外壁面的上部设置有一振动传感器；所述机架上还分别设置有信号转化器和变频器；
[0010]所述振动传感器、信号转化器、变频器和电机顺序连接成一条控制回路；其中，所述振动传感器用于检测钻头工作时的机械振动，并将振动信号传输至信号转化器；
[0011]所述信号转化器用于将上述振动信号转化成电信号，并将该电信号传输至变频器；
[0012]所述变频器根据上述电信号的变化调节电机的转速。
[0013]上述技术方案直接带来的技术效果是，可以利用钻头在对试件钻孔取芯工作过程中，所产生的机械振动的规律与不同的试件硬度之间的对应关系，通过振动传感器将机械振动信息适时传输给信号转化器，再经信号转化器转化成电信号传输至变频器，通过变频器调节电机的转速。这一方面，彻底消除了现有技术钻芯取样实验过程中存在的偶然误差:将现有技术的人工手动换挡控制形式改变为自动控制的方式，依据待钻芯取样试件的硬度变化情况适时自动调节钻头转速，从而大幅提高了钻芯取样过程中钻头转速的合理性，进而保证了钻芯取样实验结果的真实性与可靠性；
[0014]而且，将现有技术的钻头转速调节数值上的不连续改变成无级变速的调节方式，进一步保证了实验结果的准确性；
[0015]另一方面，有利于实验室用钻孔取芯机钻头使用寿命的延长，从而降低其使用成本。
[0016]作为优选，上述可自动调节钻头转速的实验室用钻孔取芯机，其特征在于，所述变频器内设置有PID调节器，所述PID调节器用于根据所述信号转化器传送来的电信号按公式
[0017]/ = &.『换算出结果，作为变频器的频率调节指令；上式中，f表示频率，i表示电
I
信号，r为设定的经验值。
[0018]上述技术方案直接带来的技术效果是，控制方式简单，r值可根据经验原先设定，带来了实验室用钻孔取芯机使用上的便利。
[0019]综上所述，本发明的可自动调节钻头转速的实验室用钻孔取芯机，相对于现有技术，具有操作简单、钻芯取样实验结果真实、准确，实验过程偶然误差产生几率小，钻头使用寿命长等有益效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明可自动调节钻头转速的实验室用钻孔取芯机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面结合附图，对本发明进行详细说明。
[0022]如图1所示，本发明的可自动调节钻头转速的实验室用钻孔取芯机，其包括机架
3、安装在机架上的钻头2和电机4，在钻头外壁面的上部设置有一振动传感器I ;机架上还分别设置有信号转化器和变频器(图中未示出)；
[0023]上述振动传感器1、信号转化器、变频器和电机顺序连接成一条控制回路；其中，振动传感器I用于检测钻头工作时机械振动，并将振动信息传输至信号转化器；
[0024]信号转化器用于将上述振动信息转化成电信号，并传输至变频器；
[0025]变频器根据电信号的变化调节电机的转速。
[0026]上述变频器内设置有PID调节器，所述PID调节器用于根据信号转化器传送来的电信号按公式:
[0027]/=&./换算出结果，作为变频器的频率调节指令；上式中，f表示频率，i表示电
I信号，r为设定的经验值。
【权利要求】
1.一种可自动调节钻头转速的实验室用钻孔取芯机，包括机架、安装在机架上的钻头和电机，其特征在于，所述钻头外壁面的上部设置有一振动传感器；所述机架上还分别设置有信号转化器和变频器； 所述振动传感器、信号转化器、变频器和电机顺序连接成一条控制回路；其中，所述振动传感器用于检测钻头工作时的机械振动，并将振动信号传输至信号转化器； 所述信号转化器用于将上述振动信号转化成电信号，并将该电信号传输至变频器； 所述变频器根据上述电信号的变化调节电机的转速。
2.根据权利要求1所述的可自动调节钻头转速的实验室用钻孔取芯机，其特征在于，所述变频器内设置有PID调节器，所述PID调节器用于根据所述信号转化器传送来的电信号按公式/= ].换算出结果，作为变频器的频率调节指令；
I 上式中，f表示频率，i表示电信号，r为设定的经验值。
【文档编号】G01N1/08GK104198219SQ201410428269
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】陈绍杰, 尹大伟, 闵瑞, 王怀远, 刘小岩, 朱彦, 王海龙 申请人:山东科技大学