专利名称：旋挖钻机起拔控制方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械控制领域，更具体的说是涉及一种旋挖钻机起拔保护控制方 法与系统。
背景技术：
随着人们对工程机械设施在施工过程中的安全性的要求越来越高，工程机械设施 也不断的在改进。在进行道路交通和高层建筑施工时，旋挖钻机是必不可少的工具。但是， 目前市场上的旋挖钻机基本没有针对起拔力的保护设计，即便有也只是通过液压管路简单 的切换几种工作模式，通过现有技术的方式并不能很好的控制旋挖钻机工作时的起拔力， 仍然存在由于起拔力过大导致旋挖钻机倾翻或者损坏钻杆和整机的情况，不仅造成了经济 上的损失，甚至有可能威胁到操作机手等相关人员的生命安全。所以，目前急需一种保护控制系统以控制旋挖钻机的最大起拔力，并且能保证旋 挖钻机的施工安全，又不限制旋挖钻机功能的有效发挥的旋挖钻机起拔保护控制系统。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种旋挖钻机起拔控制方法与系统，实现了在旋挖钻机 最大起拔力之下控制起拔力，在保证旋挖钻机施工安全的同时又使旋挖钻机的功能得到有 效发挥的目的。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种旋挖钻机起拔控制方法，包括接收拉力传感器实时检测的实际起拔力与角度传感器实时检测的实际动臂角度 值；依据预设的所述旋挖钻机起拔力与动臂角度值的函数关系式，对所述实际起拔力 与实际动臂角度值进行处理，获取所述实际动臂角度值下允许的最大起拔力；控制所述旋挖钻机的执行机构在允许的所述最大起拔力下进行起拔动作。优选的，在进行起拔动作之后，还包括，当所述实际起拔力大于等于允许的所述最 大起拔力时，进行报警提示。优选的，在进行起拔动作之后，包括，当所述实际起拔力小于允许的所述最大起拔 力时，返回执行接收拉力传感器实时检测的实际起拔力与角度传感器实时检测的实际动臂 角度值这一步骤。优选的，当所述实际起拔力大于等于允许的所述最大起拔力时，还包括，控制所述 执行机构停止起拔动作。优选的，所述进行报警提示之后，还包括，控制所述执行机构停止起拔动作。一种旋挖钻机起拔控制系统，包括角度传感器，用于实时检测所述旋挖钻机动臂的实际动臂角度值；拉力传感器，用于实时检测所述旋挖钻机的实际起拔力；
控制器，用于接收实时检测到的实际动臂角度值与起拔力并进行处理，获取允许 的最大起拔力，依据允许的所述最大起拔力控制执行机构进行起拔动作，以及将实际起拔 力和允许的所述最大起拔力进行比较；执行机构，用于执行起拔动作；显示器，用于当实际起拔力大于等于允许的所述最大起拔力时，显示报警提示。优选的，还包括，所述显示器在显示报警提示时发出报警声。优选的，还包括，所述控制器在实际起拔力大于等于允许的所述最大起拔力时，控 制所述执行机构停止起拔动作。优选的，还包括，所述控制器在报警提示之后，控制所述执行机构停止起拔动作。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种旋挖钻机起拔控 制方法及系统，分别通过拉力传感器与角度传感器实时检测旋挖钻机的起拔力和动臂角 度值，并发送至起拔控制系统中的控制器，由该控制器依据预设的起拔力与动臂角度值之 间的函数关系式对两者进行处理，并获取允许的最大起拔力，并由控制器控制旋挖钻机的 执行机构在该允许的最大起拔力之下进行起拔动作。通过本发明的起拔控制方法及系统， 由控制器控制旋挖钻机的执行机构，在当前的动臂角度值下允许的最大起拔力之下进行起 拔动作，使旋挖钻机避免因为起拔力过大，导致旋挖钻机的钻杆、桅杆支撑变形和整机重心 前移的问题，提高了旋挖钻机的稳定性，保证了旋挖钻机的施工安全；同时也避免了一味减 少最大起拔力，限制旋挖钻机功能有效发挥的问题，保证最大限度的发挥旋挖钻机的功能。 即通过本发明的起拔控制方法及系统，能够保证安全又最大限度的发挥出旋挖钻机的功 能。此外，当实时检测到的旋挖钻机起拔力大于等于允许的最大起拔力时，可以显示 报警提示，或者由控制器控制旋挖钻机的执行机构停止起拔动作；也可以在显示报警提示 之后，由控制器控制旋挖钻机的执行机构停止起拔动作。
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 提供的附图获得其他的附图。图1为本发明实施例公开的一种旋挖钻机起拔控制方法流程图；图2为本发明实施例公开的动臂角度值与整机允许最大起拔力的曲线关系图；图3为本发明另一实施例公开的起拔控制方法流程图a ；图4为本发明另一实施例公开的起拔控制方法流程图b ；图5为本发明实施例公开的一种旋挖钻机起拔控制系统的原理框图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例公开了一种旋挖钻机起拔控制方法及系统，分别通过拉力传感器与 角度传感器实时检测旋挖钻机起拔力和动臂角度值，并发送至起拔控制系统中的控制器， 由该控制器依据预设的起拔力与动臂角度值之间的函数关系式对两者进行处理，获取该动 臂角度值下允许的最大起拔力，并由控制器控制旋挖钻机的执行机构在该允许的最大起拔 力之下进行起拔动作。能够使旋挖钻机避免因为起拔力过大，导致旋挖钻机的钻杆、桅杆支 撑变形和整机重心前移的问题，提高了旋挖钻机的稳定性，保证了旋挖钻机的施工安全；同 时也避免了一味减少最大起拔力，限制旋挖钻机功能有效发挥的问题，保证最大限度的发 挥旋挖钻机的功能。此外，当实时检测到的旋挖钻机起拔力大于等于允许的最大起拔力时，可以由起 拔控制系统中的显示器显示报警提示，或者由控制器控制旋挖钻机的执行机构停止起拔动 作；也可以在显示报警提示之后，由控制器控制旋挖钻机的执行机构停止起拔动作。请参阅附图1，为本发明一种旋挖钻机起拔控制方法流程图，主要包括以下步骤步骤S101，预设所述旋挖钻机起拔力与动臂角度值之间的函数关系式。由于当前市场上的旋挖钻机的类型有很多种，各种旋挖钻机的固有参数也因此有 所不同，在步骤SlOl中所进行预设的起拔力与动臂角度值之间的函数关系式，针对各种不 同的旋挖钻机而有所不同，但是必然都与该旋挖钻机的动臂角度值，起拔力以及旋挖钻机 的固有参数有关。步骤S102，拉力传感器实时检测实际起拔力，以及角度传感器实时检测实际动臂 角度值，并将该实际起拔力和实际动臂角度值发送给控制器。步骤S103，控制器依据预设的函数关系式对接收到的实际起拔力与实际动臂角度 值进行处理，从而获取在该实际动臂角度值下允许的最大起拔力。请参阅附图2，为本发明实施例公开的旋挖钻机中，动臂角度值与整机允许最大起 拔力的曲线关系图，其中，a的指向为整机允许最大起拔力，KN ;b的指向为动臂与水平面角 度，0。步骤S104，控制器控制该旋挖钻机的执行机构进行起拔动作，并且保证起拔力在 执行步骤S103获取的允许的最大起拔力之下。步骤S105，在执行机构进行起拔的过程中，将实际起拔力与允许的最大起拔力进 行比较，判断实际起拔力是否大于等于允许的最大起拔力，如果是，则执行步骤S106;如果 否，则转而执行步骤S102。步骤S106，在显示器上显示报警提示。需要说明的是，在步骤S106中，显示器不仅可以显示报警提示，同时，还可以发出 报警声，以便更有效的提示操作人员旋挖钻机的状态。在本实施例公开的旋挖钻机中，钢丝绳通过滑轮将钻杆提起，起拔力则反应在钢 丝绳的拉力上，而在旋挖钻机进行施工的时候，钢丝绳的拉力则通过滑轮上的拉力传感器 测得。动臂角度值由安装在旋挖钻机动臂上的角度传感器测得，然后将测得的起拔力和动 臂角度值发送至起拔控制系统中的控制器，由该控制器接收该实际起拔力和动臂角度值， 并依据预设的起拔力与动臂角度值之间的函数关系式进行处理，以便获取在该动臂角度下 的允许起拔的最大起拔力，然后，再由该控制器控制旋挖钻机的执行机构在该允许的最大
5起拔力的之下进行起拔动作。使该控制器在获取的允许的最大起拔力的限制下控制执行机 构进行起拔动作，从而避免施工过程中，旋挖钻机因为起拔力过大，导致旋挖钻机的钻杆、 桅杆支撑变形和整机重心前移的问题，提高了旋挖钻机的稳定性，保证了旋挖钻机的施工安全。同时，也可以避免一味减少最大起拔力，限制旋挖钻机功能有效发挥的问题，保证 最大限度的发挥旋挖钻机的功能。需要说明的是，在本发明公开的实施例中，拉力传感器的安装位置并不仅限于此， 还可以安装在其他位置，只要能够直接或间接测量最终的加压压力即可。此外，在执行步骤S102和步骤S105时，其中，当控制器判断实际起拔力没有大于 等于允许的最大起拔力时，返回执行步骤S102，这是一个循环的过程，直到拉力传感器将 实时检测到的起拔力发送给控制器，由控制器判断实际起拔力大于等于最大起拔力时，停 止此循环，并执行步骤S106。在上述本发明公开的实施例的基础上，步骤S106也可以是，由控制器控制进行起 拔动作的执行机构停止起拔。请参阅附图3。同时，还可以在执行步骤S106之后，即显示报警提示之后，还包括步骤是S107，请 参阅附图4。步骤S107，由控制器控制进行起拔动作的执行机构停止起拔。通过步骤S106在起拔控制系统的显示器上进行报警提示之后，由控制器控制旋 挖钻机的执行机构停止起拔，进一步保证了旋挖钻机在施工过程中的安全性。上面实施例中详细说明了本发明的控制方法，对于本发明实施例的方法还可以采 用多种形式的系统实现，因此，本发明还公开了一种旋挖钻机起拔控制系统，其结构图请参 阅附图5，主要包括角度传感器501，拉力传感器502，控制器503，执行机构504和显示器 505。角度传感器501，安装于旋挖钻机动臂上，用于实时检测所述旋挖钻机动臂的实际 动臂角度值。拉力传感器502，安装于连接钢丝绳与钻杆的滑轮上，用于实时检测所述旋挖钻机 执行机构504在进行起拔时的实际起拔力。在本发明的实施例中，拉力传感器502为轴式 拉力传感器，但是，本发明的并不仅限于此。需要说明的是，角度传感器501和拉力传感器502在旋挖钻机进行施工的时候，分 别实时检测旋挖钻机动臂(图中未标示)的动臂角度值和钢丝绳(图中未标示)的起拔力， 并将实时检测到的动臂角度值和起拔力发送至控制器503中。控制器503，用于接收实时检测到的实际动臂角度值与起拔力并进行处理，获取最 大起拔力，依据允许的所述最大起拔力控制执行机构504进行起拔动作，以及对实际起拔 力和允许的最大起拔力进行比较。需要说明的是，在进行起拔动作之前，根据该旋挖钻机的固有参数，以及预设的动 臂角度值和起拔力，得到该旋挖钻机中动臂角度值与起拔力之间的函数关系式，并将该函 数关系式保存到控制器503中。当控制器503接收到检测到的动臂角度值与起拔力之后，依据预设的函数关系式 对接收到的数据进行处理，获得该旋挖钻机的最大起拔力，然后，控制器503依据获得的允许的最大起拔力控制执行机构504进行起拔动作，并保证起拔动作带来的起拔力在允许的 最大起拔力之下。使得在旋挖钻机进行工作的时候，不会因为起拔力过大，引起旋挖钻机的 钻杆、桅杆支撑变形和整机重心前移的问题，提高了旋挖钻机的稳定性，保证了旋挖钻机的 施工安全；同时也避免了一味减少最大起拔力，限制旋挖钻机功能有效发挥的问题，保证最 大限度的发挥旋挖钻机的功能。执行机构504，用于在控制器503的控制下执行起拔动作。需要说明的是，执行机构504中包括阀门，即电磁阀和比例阀5041，包括液压油缸 和液压马达5042等。控制器503控制执行机构504进行加压动作，具体为控制器503控 制电磁阀和比例阀5041动作，以使得液压油缸和液压马达5042进一步动作，从而达到加压 的效果。显示器505，用于实时显示起拔力和动臂角度值，并当实际起拔力大于等于允许的 所述最大起拔力时，显示报警提示。需要说明的是，旋挖钻机上的角度传感器501和力传感器502将实时检测到的数 据发送至控制器503中，并同时在显示器505上显示。控制器依据预设的动臂角度值与起 拔力的函数关系式对接收到的数据进行处理，获得该旋挖钻机允许的最大起拔力，并由控 制器503依据该允许的最大起拔力控制该旋挖钻机的执行机构504进行起拔动作，并保证 执行机构504执行起拔动作带来的实际起拔力在允许的最大起拔力之下。由于角度传感器501和力传感器502进行实时检测，所以在拉力传感器502实时 检测到实际的起拔力发送至控制器503中，并由控制器503实时将实际起拔力与允许的最 大起拔力进行比较，当实际起拔力大于等于允许的最大起拔力时，由显示器505进行显示 报警提示。另外，在显示器显示505报警提示的同时还可以发出报警声，从而，进一步提示 操作人员该旋挖钻机当前的状态。此外，在上述本发明的实施例的基础上，当实际起拔力大于等于允许的最大起拔 力时，可以由显示器505显示报警提示，或者由控制器503控制执行机构504停止加压的 动作；也可以在显示器505显示报警提示之后，控制器503控制执行机构504停止起拔的动 作，保证该旋挖钻机在施工过程中的安全，并进一步提高了该旋挖钻机的钻杆的安全性能 和操作人员的人身安全。需要说明的是，各种旋挖钻机的固有参数也因此有所不同，在进行预设起拔力与 动臂角度值之间的函数关系式时，针对各种不同的旋挖钻机而有所不同，但是必然都与该 旋挖钻机的动臂角度值，起拔力以及旋挖钻机的固有参数有关。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置 而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说 明即可。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执 行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存 储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术 领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
权利要求
一种旋挖钻机起拔控制方法，其特征在于，包括接收拉力传感器实时检测的实际起拔力与角度传感器实时检测的实际动臂角度值；依据预设的所述旋挖钻机起拔力与动臂角度值的函数关系式，对所述实际起拔力与实际动臂角度值进行处理，获取所述实际动臂角度值下允许的最大起拔力；控制所述旋挖钻机的执行机构在允许的所述最大起拔力下进行起拔动作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行起拔动作之后，包括，当所述实际 起拔力大于等于允许的所述最大起拔力时，进行报警提示。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行起拔动作之后，还包括，当所述实 际起拔力小于允许的所述最大起拔力时，返回执行接收拉力传感器实时检测的实际起拔力 与角度传感器实时检测的实际动臂角度值这一步骤。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述实际起拔力大于等于允许的所述 最大起拔力时，还包括，控制所述执行机构停止起拔动作。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述进行报警提示之后，还包括，控制所 述执行机构停止起拔动作。
6.一种旋挖钻机起拔控制系统，其特征在于，包括角度传感器，用于实时检测所述旋挖钻机动臂的实际动臂角度值； 拉力传感器，用于实时检测所述旋挖钻机的实际起拔力；控制器，用于接收实时检测到的实际动臂角度值与起拔力并进行处理，获取允许的最 大起拔力，依据允许的所述最大起拔力控制执行机构进行起拔动作，以及将实际起拔力和 允许的所述最大起拔力进行比较； 执行机构，用于执行起拔动作；显示器，用于当实际起拔力大于等于允许的所述最大起拔力时，显示报警提示。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括，所述显示器在显示报警提示时发出报警声。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括，所述控制器在实际起拔力大于等 于允许的所述最大起拔力时，控制所述执行机构停止起拔动作。
9.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，还包括，所述控制器在报警提示之后， 控制所述执行机构停止起拔动作。
全文摘要
本发明公开了一种旋挖钻机起拔控制方法及系统，包括接收拉力传感器实时检测的实际起拔力与角度传感器实时检测的实际动臂角度值；依据预设的所述旋挖钻机起拔力与动臂角度值的函数关系式，对所述实际起拔力与实际动臂角度值进行处理，获取所述实际动臂角度值下允许的最大起拔力；控制所述旋挖钻机的执行机构在允许的所述最大起拔力下进行起拔动作。通过本发明的方法及系统实现了在旋挖钻机最大起拔力之下控制旋挖钻机的起拔，在保证旋挖钻机施工安全的同时又使旋挖钻机的功能得到有效发挥的目的。
文档编号E21B44/00GK101906956SQ20101020950
公开日2010年12月8日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者冯志雄, 刘振岳, 蒋颖 申请人:北京市三一重机有限公司