专利名称：旋挖钻机动力头的转动控制方法、装置、系统和旋挖钻机的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，更具体地，涉及一种旋挖钻机动力头的转动控制方法、装置、系统和旋挖钻机。
背景技术：
旋挖钻机的工作原理是靠动力头带动钻杆以及其他动作的配合来实现钻孔。当孔中为土壤层时，动力头转动相对较轻松；当打岩层时，动力头转动会相对费力，有时甚至会因扭矩不够而转不动。动力头因扭矩不够而转不动时，若保持时间久对动力头马达以及其他液压结构系统都会有较大的损害。针对相关技术中旋挖钻机在钻挖较硬地点时，动力头因扭矩不足无法转动，而动 力头持续受力导致马达等设备受损的问题，目前尚未提出有效地解决方案。
发明内容
为了解决上述旋挖钻机在钻挖较硬地点时，动力头因扭矩不足无法转动，而动力头持续受力导致马达等设备受损的问题，本发明提供一种旋挖钻机动力头的转动控制方法、装置、系统和旋挖钻机。根据本发明的一方面，提供了一种旋挖钻机动力头的转动控制方法，包括根据动力头压力传感器反馈的压力值判断动力头是否处于转动状态；如果是，监测动力头在指定时长内的转动位移；如果该转动位移小于位移阈值，控制该动力头处于非转动状态。上述根据动力头压力传感器反馈的压力值判断动力头是否处于转动状态包括当动力头压力传感器反馈的压力值大于压力阈值时，确定动力头处于转动状态。上述监测动力头在指定时长内的转动位移包括通过设置在动力头的转盘上的角位移检测装置监测动力头在指定时长内的转动位移。上述制动力头处于非转动状态包括关闭动力头的左右回转阀。上述控制动力头处于非转动状态包括触发报警装置向用户报警，以使动力头的手柄处于不受力状态；如果报警预定时间后动力头仍处于转动状态，关闭动力头的左右回转阀。根据本发明的另一方面，提供了一种旋挖钻机动力头的转动控制装置，包括动力头状态判断设备，用于根据动力头压力传感器反馈的压力值判断动力头是否处于转动状态；转动位移监测设备，用于如果动力头状态判断设备的判断结果为是，监测动力头在指定时长内的转动位移；转动控制设备，用于如果转动位移监测设备监测的转动位移小于位移阈值，控制动力头处于非转动状态。上述动力头状态判断设备包括转动状态确定单元，用于当动力头压力传感器反馈的压力值大于压力阈值时，确定动力头处于转动状态。上述转动位移监测设备包括转动位移监测单元，用于通过设置在动力头的转盘上的角位移检测装置监测动力头在指定时长内的转动位移。
上述转动控制设备包括第一控制单元，用于如果转动位移监测设备监测的转动位移小于位移阈值，关闭动力头的左右回转阀。上述转动控制设备包括报警单元，用于如果转动位移监测设备监测的转动位移小于位移阈值，触发报警装置向用户报警，以使动力头的手柄处于不受力状态；第二控制单元，用于如果报警单元触发报警预定时间后，动力头仍处于转动状态，关闭动力头的左右回转阀。根据本发明的又一方面，提供了一种旋挖钻机动力头的转动控制系统，包括动力头压力传感器，用于检测动力头的压力，并反馈检测的压力值；控制器，用于接收动力头压力传感器反馈的压力值，根据压力值判断动力头处于转动状态时，监测动力头在指定时长内的转动位移；如果转动位移小于位移阈值，控制动力头处于非转动状态。上述系统包括设置在动力头的转盘上的角位移检测装置，用于检测动力头在指定时长内的转动位移，并将转动位移反馈给控制器。上述角位移检测装置为位移脉冲编码器。·上述控制器还用于如果转动位移小于位移阈值，发送报警指令；如果报警指令发送预定时间后动力头仍处于转动状态，关闭动力头的左右回转阀；上述系统还包括报警装置，用于接收控制器发送的报警指令，向用户进行报警，以使动力头的手柄处于不受力状态。上述报警装置至少包括以下设备之一蜂鸣报警器、信号灯报警器或语音报警器。根据本发明的再一方面，提供了一种旋挖钻机，包括上述系统。本发明通过在动力头处于转动状态，而转动位移比较小或动力头基本没有转动时，主动控制该动力头处于非转动状态，进而马达和液压系统停止作业，解决了旋挖钻机在钻挖较硬地点时，动力头因扭矩不足无法转动，而动力头持续受力导致马达等设备受损的问题，延长了旋挖钻机的使用寿命，增强了系统性能。
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I是根据本发明实施例的旋挖钻机动力头的转动控制方法流程图；图2是根据本发明实施例的旋挖钻机动力头的转动控制装置的结构框图；图3是根据本发明实施例的旋挖钻机动力头的转动控制系统的结构框图；以及图4是根据本发明实施例的旋挖钻机动力头的转动控制系统的具体结构框图。
具体实施例方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。考虑到旋挖钻机在钻挖较硬地点时，动力头因扭矩不足无法转动，而此时的动力头持续受力会导致马达等设备受损，本发明实施例提供了一种旋挖钻机动力头的转动控制方法、装置、系统和旋挖钻机。如图I所示的旋挖钻机动力头的转动控制方法流程图，该方法可以应用在旋挖钻机的控制器中实现，控制器可以为PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)，该方法包括以下步骤步骤S102，根据动力头压力传感器反馈的压力值判断动力头是否处于转动状态；步骤S104，如果是，监测该动力头在指定时长内的转动位移；步骤S106，如果上述转动位移小于位移阈值，控制该动力头处于非转动状态。其中，上述指定时长和位移阈值均可以根据经验和实际需要设定。本实施例通过在动力头处于转动状态，而转动位移比较小或动力头基本没有转动时，主动控制该动力头处于非转动状态，进而马达和液压系统停止作业，解决了旋挖钻机在钻挖较硬地点时，动力头因扭矩不足无法转动，而动力头持续受力导致马达等设备受损的问题，延长了旋挖钻机的使用寿命，增强了系统性能。
本实施例中，动力头压力传感器会实时发送动力头压力数据给PLC，若动力头转动时，则该压力数据会大于PLC的设定值，这时PLC将确定该动力头为转动状态。基于此，上述根据动力头压力传感器反馈的压力值判断动力头是否处于转动状态包括当动力头压力传感器反馈的压力值大于压力阈值时，确定动力头处于转动状态。该实现方式可以直接应用旋挖钻机的现有器件进行，实现简单，成本低。为了确定当前钻挖的地方是否存在钻不动的情况，本实施例在动力头的转盘上设置了角位移检测装置，例如，位移脉冲编码器，这样可以根据角位移检测装置的检测结果判断该动力头是否转动。基于此，上述监测动力头在指定时长内的转动位移可以包括通过设置在动力头的转盘上的角位移检测装置监测动力头在指定时长内的转动位移。这种角位移检测装置的应用方式能够比较准确地检测出动力头的位移大小，保障后续控制的精确度。本实施例在监测到指定时长内的转动位移小于位移阈值时，需要控制该动力头处于非转动状态，在具体控制实现时，可以采用以下两种方式，第一种，直接关闭动力头的左右回转阀；第二种，先触发报警装置向用户报警，以使动力头的手柄处于不受力状态；如果报警预定时间后动力头仍处于转动状态，则再关闭动力头的左右回转阀。通常用户收到报警后，将会松开动力头的手柄，这样就使动力头处于非转动状态了，如果因为报警装置故障或者其它原因导致用户没有松开动力头的手柄，控制器再触发报警一段时间后，发现动力头仍处于转动状态，则关闭动力头的左右回转阀。这两种实现方式均可以达到尽快使动力头停止转动的目的，第二种方式较第一种方式更具有与用户的互动性，让用户能够知道当前运行情况及时进行响应，避免动力头的左右回转阀已经关闭了，用户还用力操作动力头的手柄的现象。本发明实施例中的报警装置可以是蜂鸣报警器、信号灯报警器或语音报警器等中的一种或多种。对应于上述方法，本发明实施例还提供了一种旋挖钻机动力头的转动控制装置，该装置可以应用在旋挖钻机的控制器中，如图2所示的旋挖钻机动力头的转动控制装置的结构框图，该装置包括以下设备动力头状态判断设备22，用于根据动力头压力传感器反馈的压力值判断动力头是否处于转动状态；转动位移监测设备24，用于如果动力头状态判断设备22的判断结果为是，监测动力头在指定时长内的转动位移；
转动控制设备26，用于如果转动位移监测设备24监测的转动位移小于位移阈值，控制该动力头处于非转动状态。本实施例的装置通过在动力头处于转动状态，而转动位移比较小或动力头基本没有转动时，主动控制该动力头处于非转动状态，进而马达和液压系统停止作业，解决了旋挖钻机在钻挖较硬地点时，动力头因扭矩不足无法转动，而动力头持续受力导致马达等设备受损的问题，延长了旋挖钻机的使用寿命，增强了 系统性能。本实施例的动力头状态判断设备22包括转动状态确定单元，用于当动力头压力传感器反馈的压力值大于压力阈值时，确定动力头处于转动状态。优选地，上述转动位移监测设备24包括转动位移监测单元，用于通过设置在动力头的转盘上的角位移检测装置监测动力头在指定时长内的转动位移。对应于上述两种控制方式，本实施例的转动控制设备26可以包括第一控制单元，用于如果转动位移监测设备监测的转动位移小于位移阈值，关闭动力头的左右回转阀。或者，上述转动控制设备26包括报警单元，用于如果转动位移监测设备监测的转动位移小于位移阈值，触发报警装置向用户报警，以使动力头的手柄处于不受力状态；第二控制单元，用于如果报警单元触发报警预定时间后，动力头仍处于转动状态，关闭动力头的左右回转阀。对应于上述方法和装置，本发明实施例还提供一种旋挖钻机动力头的转动控制系统，如图3所示的旋挖钻机动力头的转动控制系统的结构框图，该系统包括以下设备动力头压力传感器32，用于检测动力头的压力，并反馈检测的压力值；控制器34，用于接收动力头压力传感器32反馈的压力值，根据压力值判断动力头处于转动状态时，监测动力头在指定时长内的转动位移；如果该转动位移小于位移阈值，控制所述动力头处于非转动状态。本实施例的系统通过动力头压力传感器反馈的压力值确定动力头处于转动状态时，如果动力头的转动位移比较小或动力头基本没有转动时，控制器主动控制该动力头处于非转动状态，进而马达和液压系统停止作业，解决了旋挖钻机在钻挖较硬地点时，动力头因扭矩不足无法转动，而动力头持续受力导致马达等设备受损的问题，延长了旋挖钻机的使用寿命，增强了系统性能。优选地，该系统还包括设置在动力头的转盘上的角位移检测装置，用于检测动力头在指定时长内的转动位移，并将转动位移反馈给控制器34。其中，该角位移检测装置为位移脉冲编码器。本实施例的控制器34还用于如果转动位移小于位移阈值，发送报警指令；如果发送报警指令预定时间后动力头仍处于转动状态，关闭动力头的左右回转阀；相应地，该系统还包括报警装置，用于接收控制器发送的报警指令，向用户进行报警，以使动力头的手柄处于不受力状态。上述报警装置至少包括以下设备之一蜂鸣报警器、信号灯报警器或语音报警器。如图4所示的旋挖钻机动力头的转动控制系统的具体结构框图，该图所示的系统中包括PLC 41、动力头压力传感器42、位移脉冲编码器43、蜂鸣报警器44和动力头左右回转阀45。其中，位移脉冲编码器43安装于动力头的转盘上，随动力头转动而转动，位移脉冲编码器43的作用是判断动力头转动的位移，并发送动力头的实时位移状态至PLC 41 ；PLC 41的作用是接收位移脉冲编码器的信号，判断并处理逻辑，若位移持续几秒不变或变化极微小时(前提是动力头转动以后，操作者未松开动力头操作手柄。操作者是否松开操作手柄，PLC 41只需读取动力头压力即可。)PLC 41发送报警信号至蜂鸣报警器使操作者警觉，若报警后几秒时间 内操作者未松开操作动力头手柄，PLC 41自动关闭动力头左右回转阀45 (此处的时间和位移量均可按实际情况更改确定)，使动力头停止转动以保护动力头马达及整车液压结构系统；蜂鸣报警器的作用是动力头移位极小即岩层打不动时响起以提醒操作者；动力头压力传感器42的作用是发送动力头压力数据给PLC 41，若动力头转动，该压力数据会大于PLC 41的设定值(即上述压力阈值)。由上述内容可知，本实施例的PLC 41认定动力头为转动状态，该转动状态是PLC41发送报警的前提条件；若PLC 41判断动力头为转动状态并且动力头位移量小于其极小的设定值(即上述位移阈值)并且时间大于设定的报警时间，则PLC 41发送报警指令给蜂鸣报警器44使其报警；若报警条件满足并且操作者还未松开动力头手柄则PLC 41发送指令关闭动力头左右回转阀45，使动力头不动作以保护钻机系统；同时，本实施例中的PLC 41进行上述控制后的几秒后自动复位至初始状态。上述系统还包括旋挖钻机的其它现有器件，例如动力头马达等，在图4中未示意出。对应于上述方法、装置和系统，本发明实施例还提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机包括上述系统。从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例通过动力头压力传感器反馈的压力值确定动力头处于转动状态时，如果动力头的转动位移比较小或动力头基本没有转动时，控制器主动控制该动力头处于非转动状态，进而马达和液压系统停止作业，解决了旋挖钻机在钻挖较硬地点时，动力头因扭矩不足无法转动，而动力头持续受力导致马达等设备受损的问题，延长了旋挖钻机的使用寿命，增强了系统性能。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各设备或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个设备或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种旋挖钻机动力头的转动控制方法，其特征在于，包括 根据动力头压力传感器反馈的压力值判断动力头是否处于转动状态； 如果是，监测所述动力头在指定时长内的转动位移； 如果所述转动位移小于位移阈值，控制所述动力头处于非转动状态。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据动力头压力传感器反馈的压力值判断动力头是否处于转动状态包括 当动力头压力传感器反馈的压力值大于压力阈值时，确定动力头处于转动状态。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，监测所述动力头在指定时长内的转动位移包括 通过设置在所述动力头的转盘上的角位移检测装置监测所述动力头在指定时长内的转动位移。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，控制所述动力头处于非转动状态包括 关闭所述动力头的左右回转阀。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，控制所述动力头处于非转动状态包括 触发报警装置向用户报警，以使所述动力头的手柄处于不受力状态； 如果报警预定时间后所述动力头仍处于转动状态，关闭所述动力头的左右回转阀。
6.一种旋挖钻机动力头的转动控制装置，其特征在于，包括 动力头状态判断设备，用于根据动力头压力传感器反馈的压力值判断动力头是否处于转动状态； 转动位移监测设备，用于如果所述动力头状态判断设备的判断结果为是，监测所述动力头在指定时长内的转动位移； 转动控制设备，用于如果所述转动位移监测设备监测的转动位移小于位移阈值，控制所述动力头处于非转动状态。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述动力头状态判断设备包括 转动状态确定单元，用于当动力头压力传感器反馈的压力值大于压力阈值时，确定动力头处于转动状态。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述转动位移监测设备包括 转动位移监测单元，用于通过设置在所述动力头的转盘上的角位移检测装置监测所述动力头在指定时长内的转动位移。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述转动控制设备包括第一控制单元，用于如果所述转动位移监测设备监测的转动位移小于位移阈值，关闭所述动力头的左右回转阀。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述转动控制设备包括 报警单元，用于如果所述转动位移监测设备监测的转动位移小于位移阈值，触发报警装置向用户报警，以使所述动力头的手柄处于不受力状态； 第二控制单元，用于如果所述报警单元触发报警预定时间后，所述动力头仍处于转动状态，关闭所述动力头的左右回转阀。
11.一种旋挖钻机动力头的转动控制系统，其特征在于，包括 动力头压力传感器，用于检测动力头的压力，并反馈检测的压力值；控制器，用于接收所述动力头压力传感器反馈的压力值，根据所述压力值判断所述动力头处于转动状态时，监测所述动力头在指定时长内的转动位移；如果所述转动位移小于位移阈值，控制所述动力头处于非转动状态。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统包括设置在所述动力头的转盘上的角位移检测装置，用于检测所述动力头在指定时长内的转动位移，并将所述转动位移反馈给所述控制器。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述角位移检测装置为位移脉冲编码器。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于如果所述转动位移小于位移阈值，发送报警指令；如果所述报警指令发送预定时间后所述动力头仍处于转动状态，关闭所述动力头的左右回转阀； 所述系统还包括报警装置，用于接收所述控制器发送的所述报警指令，向用户进行报警，以使所述动力头的手柄处于不受力状态。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述报警装置至少包括以下设备之一蜂鸣报警器、信号灯报警器或语音报警器。
16.—种旋挖钻机,其特征在于,包括权利要求11至15中任一项所述的系统。
全文摘要
本发明提供了一种旋挖钻机动力头的转动控制方法、装置、系统和旋挖钻机。其中，该方法包括根据动力头压力传感器反馈的压力值判断动力头是否处于转动状态；如果是，监测动力头在指定时长内的转动位移；如果该转动位移小于位移阈值，控制该动力头处于非转动状态。本发明解决了旋挖钻机在钻挖较硬地点时，动力头因扭矩不足无法转动，而动力头持续受力导致马达等设备受损的问题，延长了旋挖钻机的使用寿命，增强了系统性能。
文档编号E21B3/02GK102926737SQ20121045773
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者张刊, 李昱, 何欢, 李明, 赵亮 申请人:中联重科股份有限公司