[发明专利]一种入岩钻机及其控制系统和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种用于入岩钻机的控 制系统。本发明还涉及一种包括上述控制系统的入岩钻机，以及应用 上述控制系统的控制方法。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，各种工程机械特别是旋挖钻机越 来越广泛地应用于现代化建设的诸多领域中。

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械.广泛 地应用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等基础施工工程中，通过与 各种不同的钻具配合，适应于干式(与短螺旋钻具配合)，或湿式(与 回转斗配合)及岩层(与岩心钻配合)的成孔作业。旋挖钻机以其装 机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活，施工效率高和成孔 质量好等优势，在工程施工领域得到了广泛的使用，成为工程施工的 主要成孔设备。

对岩层进行钻孔作业时使用的旋挖钻机为入岩钻机，工程机械自 动化程度的提高一直受到现场施工条件复杂多变、安全性要求高等条 件的限制，对于旋挖钻机特别是入岩钻机同样存在着这样的问题。入 岩钻机的入岩深度和进给量的控制是整个施工过程中最为关键，也是 最耗时耗力的一个步骤，在入岩钻机的入岩过程中，当钻机达到指定 的深度时，需要将钻头提起，钻头提起时间延迟，会导致钻孔深度加 深，而钻头提起的时间提前，又会造成钻孔深度不够。

目前，入岩钻机一般通过操作手结合长期的操作经验对其工作状 态进行控制和调整，整个调整的过程对操作手的要求较高，而且操作 手的观察和判断无法避免地会存在较大的误差，使得入岩效率和入岩 精度均较难以得到保证；同时，在入岩钻机破岩的过程中，操作手通 过操纵液压推杆实现手动破岩，劳动强度较高，且破岩频率较低。

因此，如何减轻在入岩钻机的破岩过程中操作手的劳动强度，并 提高入岩控制精度和破岩效率，就成为本领域技术人员亟须解决的问 题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于入岩钻机的控制系统，其能够降低 破岩过程中操作手的劳动强度，并且能够提高入岩钻机的入岩精度和 破岩效率。本发明的另一目的是提供一种包括上述控制系统的入岩钻 机，以及应用上述控制系统的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于入岩钻机的控制系 统，包括：

位置传感器，用于实时检测钻斗的深度位置，并得到相应的位置 信号；

控制装置，用于实时接收所述位置信号，并将所述钻斗的深度位 置与位置基准值相比较，当所述深度位置大于或者等于所述位置基准 值时，所述控制装置控制所述入岩钻机的钻斗上提；

还包括：

压力传感器，用于实时检测所述钻斗的压力，并得到相应的压力 信号；

所述控制装置接收所述压力信号，并将检测到的钻斗压力与压力 基准值相比较，当所述钻斗压力与所述压力基准值达到第一预定关系 时，所述控制装置控制所述钻斗停止入岩；

所述压力传感器通过检测加压压力值，获得所述钻斗压力，所述 压力基准值为最大加压压力值；所述第一预定关系为，所述加压压力 值大于或者等于所述最大加压压力值。

优选地，所述位置基准值为三分之二倍的最大入岩深度值。

优选地，还包括：

旋转力传感器，用于实时检测钻斗旋转力，并得到相应的旋转力 信号；

所述控制装置将所述钻斗旋转力与旋转力基准值相比较，所述钻 斗旋转力与所述旋转力基准值达到第二预定关系时，所述控制装置控 制所述钻斗停止入岩。

优选地，所述旋转力传感器通过检测钻斗扭矩，获得所述钻斗旋 转力，所述旋转力基准值为最大扭矩值；所述第二预定关系为，所述 钻斗扭矩的测量值大于最大扭矩值。

优选地，还包括速度传感器；所述速度传感器用于检测所述钻斗 的转速，并将得到的速度信号传送至所述控制装置；在所述位置传感 器检测所述钻斗的深度位置之前，所述控制装置接收所述速度信号， 并与速度基准值相比较，当所述钻斗转速的测量值大于或者等于所述 速度基准值时，所述控制装置控制主卷扬提高加压压力。

优选地，还包括拉力传感器；所述拉力传感器用于检测主卷扬拉 力，并将得到的拉力信号输送至所述控制装置；在所述速度传感器检 测所述钻斗转速之前，所述控制装置接收所述拉力信号，并与主卷扬 拉力的最小值相比较，当所述主卷扬拉力的测量值小于主卷扬拉力的 最小值时，所述控制装置控制所述钻斗提高转速。