一种机载钻机液压多维控制模块及控制方法与流程

1.本发明属于机载钻机控制的技术领域，具体公开了一种机载钻机液压多维控制模块及控制方法。


背景技术：

2.随着煤矿井下装备智能化、一体化发展趋势，掘探一体机、掘锚一体机应用逐渐增多。其中掘锚一体机、运锚机、锚杆机等装备集成了机载钻机，提高了生产效率，但同时由于机载钻机动作较多，液压控制较复杂。目前常用的方法一般是用一个七联多路阀去控制一个机载钻机的全部动作，液压控制动作包含钻箱旋转、钻箱进给、支撑柱进给、夹钳张合、钻架前后摆动、钻架左右摆动、钻架上下提升。其中前四个动作负责钻架的工作部分，后三个动作负责整体钻架的位姿调整部分。此种方法不可避免存在动作控制阀组多、占用空间大、操作不便、管路复杂等问题，影响机载钻机效率的发挥。


技术实现要素：

3.本发明提供一种机载钻机液压多维控制模块及控制方法，解决现有机载钻机液压控制方式存在控制阀组多、占用空间大、操作不便、管路复杂的问题。
4.本发明提供一种机载钻机液压多维控制模块，包括多路阀、多维控制阀块和切断阀；多路阀上设置有一组多动作阀芯和多组单动作阀芯，阀芯数量小于机载钻机动作数量；多动作阀芯通过多维控制阀块控制机载钻机实现多个动作，多个动作相互独立且不同时进行；单动作阀芯控制机载钻机实现单个动作，多组单动作阀芯控制的单个动作同时进行，每组单动作阀芯的两个工作油口分别与对应单动作的执行机构的两个油口连接；多维控制阀块上设置有两组通道组；每组通道组包括一条单接口通道和多条双接口通道，单接口通道设置有接口x，每条双接口通道均设置有连通的接口y和接口y
′
，双接口通道的总数与多动作阀芯控制动作的总数相等，多条双接口通道相互独立，单接口通道的接口x与每条双接口通道的接口y
′
连通；切断阀设置在每条双接口通道的接口y
′
中，用于切断或连通对应双接口通道与单接口通道；两条单接口通道的接口x分别与多动作阀芯的两个工作油口连接；多动作阀芯控制的每个动作所对应的执行机构的两个油口分别与两条位于不同通道组中的双接口通道的接口y连接。
5.进一步地，上述机载钻机液压多维控制模块，还包括安装块，安装块上设置有安装口ⅰ，安装块固定在多路阀上；多维控制阀块上设置有与安装口ⅰ对应的安装口ⅱ，螺钉穿过安装口ⅱ和安装口ⅰ将多维控制阀块固定在安装块上。
6.进一步地，切断阀为插装式电磁球阀。
7.进一步地，单接口通道的接口x上以及双接口通道的接口y上均安装接头。
8.进一步地，多路阀上设置有一组多动作阀芯和四组单动作阀芯；第一组单动作阀芯的两个工作油口与钻机马达的两个油口连接，第二组单动作阀芯的两个工作油口与进给油缸的两个油口连接，第三组单动作阀芯的两个工作油口与支撑柱油缸的两个油口连接，
第四组单动作阀芯的两个工作油口与夹钳油缸的两个油口连接，实现钻箱旋转、钻箱进给、支撑柱进给、夹钳张合四个动作同时进行；每组通道组包括一条单接口通道和三条双接口通道；第一组通道组中，三条双接口通道依次为通道a、通道b和通道c，单接口通道为通道d，通道a设置有接口a和接口a
′
，通道b设置有接口b和接口b
′
，通道c设置有接口c和接口c
′
，通道d设置有接口d，接口d分别与接口a
′
、接口b
′
和接口c
′
连通；第二组通道组中，单接口通道为通道e，三条双接口通道依次为通道f、通道g和通道h，通道e设置有接口e，通道f设置有接口f和接口f
′
，通道g设置有接口g和接口g
′
，通道h设置有接口h和接口h
′
，接口e分别与接口f
′
、接口g
′
和接口h
′
连通；接口a
′
、接口b
′
、接口c
′
、接口f
′
、接口g
′
、接口h
′
安装切断阀；接口d和接口e分别与多动作阀芯的两个工作油口连接；接口a和接口f分别与前后摆动油缸的两个油口连接，实现钻架前后摆动；接口b和接口g分别与左右摆动油缸的两个油口连接，实现钻架左右摆动；接口c和接口h分别与上下提升油缸的两个油口连接，实现钻架上下提升。
9.进一步地，切断阀为电磁球阀，电磁球阀通过plc与上位机连接；接口a
′
、接口b
′
、接口c
′
、接口f
′
、接口g
′
、接口h
′
分别安装电磁球阀ⅰ、电磁球阀ⅱ、电磁球阀ⅲ、电磁球阀ⅳ、电磁球阀
ⅴ
、电磁球阀ⅵ。
10.进一步地，多维控制阀块上的接口a、接口b、接口c、接口d、接口e、接口f、接口g、接口h均安装有接头。
11.进一步地，多维控制阀块上设置有安装口m和安装口n；多路阀上焊接有安装块，两根螺钉分别穿过安装口m和安装口n将多维控制阀块固定在安装块上。
12.进一步地，多维控制阀块上设置有螺堵p和螺堵q。
13.本发明还提供一种机载钻机液压多维控制方法，采用上述机载钻机液压多维控制模块实施，包括下述步骤：
14.多路阀第一联控制钻机马达旋转；
15.多路阀第二联控制进给油缸伸缩；
16.多路阀第三联控制支撑柱油缸伸缩；
17.多路阀第四联控制夹钳油缸伸缩；
18.使用遥控或上位机给出指令，使电磁球阀ⅰ、电磁球阀ⅳ得电连通，电磁球阀ⅱ、电磁球阀ⅲ、电磁球阀
ⅴ
、电磁球阀ⅵ不得电断开，则多路阀第五联控制钻架前后摆动；
19.使用遥控或上位机给出指令，使电磁球阀ⅱ、电磁球阀
ⅴ
得电连通，电磁球阀ⅰ、电磁球阀ⅲ、电磁球阀ⅳ、电磁球阀ⅵ不得电断开，则多路阀第五联控制钻架左右摆动；
20.使用遥控或上位机给出指令，使电磁球阀ⅲ、电磁球阀ⅵ得电连通，电磁球阀ⅰ、电磁球阀ⅱ、电磁球阀ⅳ、电磁球阀
ⅴ
不得电断开，则多路阀第五联控制钻架上下提升。
21.本发明具有如下有益效果：
22.1.本发明提供的机载钻机液压多维控制模块及控制方法，可实现一联阀控制多个非同步动作，且各个动作满足其动作的流量及压力；
23.2.将多个电磁球阀集成在多路阀侧面，此种方法适合于多种型号多路阀的改造使用，可减小机载钻机控制阀体积，节省安装空间体积，减少多路阀控制片数，简化管路，节省成本；
24.3.可根据实际需求更改多维控制阀块，实现多路阀一联控制更多个动作；
25.4.实现液压控制的高度集成，简化操作，降低工人劳动强度，提高效率，有利于一
体化装备的进一步推广。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为机载钻机液压多维控制模块的结构示意图；
28.图2为多维控制阀块的立体图；
29.图3为图2的平面图；
30.图4为电磁球阀的结构示意图；
31.图5为实施例2中机载钻机液压多维控制模块的液压图。
32.图中：1-多路阀；2-安装块；3-多维控制阀块；4-电磁球阀；4.1-电磁球阀ⅰ；4.2-电磁球阀ⅱ；4.3-电磁球阀ⅲ；4.4-电磁球阀ⅳ；4.5-电磁球阀
ⅴ
；4.6-电磁球阀ⅵ；5-接头；6-螺钉；7-钻机马达；8-进给油缸；9-支撑柱油缸；10-夹钳油缸；11-前后摆动油缸；12-左右摆动油缸；13-上下提升油缸。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
34.实施例1
35.本实施例提供一种机载钻机液压多维控制模块，包括多路阀1、多维控制阀块3和切断阀；多路阀1上设置有一组多动作阀芯和多组单动作阀芯，阀芯数量小于机载钻机动作数量；多动作阀芯通过多维控制阀块3控制机载钻机实现多个动作，多个动作相互独立且不同时进行；单动作阀芯控制机载钻机实现单个动作，多组单动作阀芯控制的单个动作同时进行，每组单动作阀芯的两个工作油口分别与对应单动作的执行机构的两个油口连接；多维控制阀块3上设置有两组通道组；每组通道组包括一条单接口通道和多条双接口通道，单接口通道设置有接口x，每条双接口通道均设置有连通的接口y和接口y
′
，双接口通道的总数与多动作阀芯控制动作的总数相等，多条双接口通道相互独立，单接口通道的接口x与每条双接口通道的接口y
′
连通；切断阀设置在每条双接口通道的接口y
′
中，用于切断或连通对应双接口通道与单接口通道；两条单接口通道的接口x分别与多动作阀芯的两个工作油口连接；多动作阀芯控制的每个动作所对应的执行机构的两个油口分别与两条位于不同通道组中的双接口通道的接口y连接。
36.进一步地，上述机载钻机液压多维控制模块，还包括安装块2，安装块2上设置有安装口ⅰ，安装块2固定在多路阀1上；多维控制阀块3上设置有与安装口ⅰ对应的安装口ⅱ，螺钉6穿过安装口ⅱ和安装口ⅰ将多维控制阀块3固定在安装块2上。螺钉6为m12
×
50内六角螺钉。
37.进一步地，切断阀为插装式电磁球阀4。
38.进一步地，单接口通道的接口x上以及双接口通道的接口y上均安装接头5。接头5为常规h型油口接头，可通过使用流量需求选择不同型号大小。
39.实施例2
40.根据一般机载钻机动作需求，需满足钻箱旋转、钻箱进给、支撑柱进给、夹钳张合、钻架前后摆动、钻架左右摆动、钻架上下提升七个动作。选择五联多路阀进行控制。因钻箱旋转、钻箱进给、支撑柱进给、夹钳张合四个动作需同时动作，其中多路阀体前四联控制前四个动作；因钻架前后摆动、钻架左右摆动、钻架上下提升三个动作需单独动作，将多路阀最后一联通过多维控制阀块3控制三个动作。
41.本实施例中，多路阀1上设置有一组多动作阀芯和四组单动作阀芯；第一组单动作阀芯的两个工作油口与钻机马达7的两个油口连接，第二组单动作阀芯的两个工作油口与进给油缸8的两个油口连接，第三组单动作阀芯的两个工作油口与支撑柱油缸9的两个油口连接，第四组单动作阀芯的两个工作油口与夹钳油缸10的两个油口连接，实现钻箱旋转、钻箱进给、支撑柱进给、夹钳张合四个动作同时进行；每组通道组包括一条单接口通道和三条双接口通道；第一组通道组中，三条双接口通道依次为通道a、通道b和通道c(即y＝a、b、c)，单接口通道为通道d(即x＝d)，通道a设置有接口a和接口a
′
，通道b设置有接口b和接口b
′
，通道c设置有接口c和接口c
′
，通道d设置有接口d，接口d分别与接口a
′
、接口b
′
和接口c
′
连通；第二组通道组中，单接口通道为通道e(即x＝e)，三条双接口通道依次为通道f、通道g和通道h(即y＝f、g、h)，通道e设置有接口e，通道f设置有接口f和接口f
′
，通道g设置有接口g和接口g
′
，通道h设置有接口h和接口h
′
，接口e分别与接口f
′
、接口g
′
和接口h
′
连通；接口a
′
、接口b
′
、接口c
′
、接口f
′
、接口g
′
、接口h
′
安装切断阀；接口d和接口e分别与多动作阀芯的两个工作油口连接；接口a和接口f分别与前后摆动油缸11的两个油口连接，实现钻架前后摆动；接口b和接口g分别与左右摆动油缸12的两个油口连接，实现钻架左右摆动；接口c和接口h分别与上下提升油缸13的两个油口连接，实现钻架上下提升。
42.进一步地，切断阀为电磁球阀4，电磁球阀4通过plc与上位机连接；接口a
′
、接口b
′
、接口c
′
、接口f
′
、接口g
′
、接口h
′
分别安装电磁球阀ⅰ4.1、电磁球阀ⅱ4.2、电磁球阀ⅲ4.3、电磁球阀ⅳ4.4、电磁球阀
ⅴ
4.5、电磁球阀ⅵ4.6。
43.进一步地，多维控制阀块上的接口a、接口b、接口c、接口d、接口e、接口f、接口g、接口h均安装有接头5。
44.进一步地，多维控制阀块3上设置有安装口m和安装口n；多路阀1上焊接有安装块2，两根螺钉6分别穿过安装口m和安装口n将多维控制阀块3固定在安装块2上。
45.进一步地，多维控制阀块3上设置有螺堵p和螺堵q。
46.实施例3
47.本实施例提供一种机载钻机液压多维控制方法，采用上述机载钻机液压多维控制模块实施，包括下述步骤：
48.多路阀第一联控制钻机马达7旋转；
49.多路阀第二联控制进给油缸8伸缩；
50.多路阀第三联控制支撑柱油缸9伸缩；
51.多路阀第四联控制夹钳油缸10伸缩；
52.使用遥控或上位机给出指令，使电磁球阀ⅰ4.1、电磁球阀ⅳ4.4得电连通，电磁球
阀ⅱ4.2、电磁球阀ⅲ4.3、电磁球阀
ⅴ
4.5、电磁球阀ⅵ4.6不得电断开，则多路阀第五联控制钻架前后摆动；
53.使用遥控或上位机给出指令，使电磁球阀ⅱ4.2、电磁球阀
ⅴ
4.5得电连通，电磁球阀ⅰ4.1、电磁球阀ⅲ4.3、电磁球阀ⅳ4.4、电磁球阀ⅵ4.6不得电断开，则多路阀第五联控制钻架左右摆动；
54.使用遥控或上位机给出指令，使电磁球阀ⅲ4.3、电磁球阀ⅵ4.6得电连通，电磁球阀ⅰ4.1、电磁球阀ⅱ4.2、电磁球阀ⅳ4.4、电磁球阀
ⅴ
4.5不得电断开，则多路阀第五联控制钻架上下提升。
55.通过调节多路阀第五联二次限压使第五联流量压力同时均满足钻架上下提升、钻架前后摆动、钻架左右摆动三个动作。
56.由此可实现多路阀第五联一联控制三个多维动作功能。
57.本实施例展示为多路阀一联控制三个动作，实际使用可根据需求更改多维控制阀块3，实现多路阀一联控制更多个动作。
58.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。