[发明专利]具有用于进给单元的控制器的钻探设备

说明书

技术领域

本发明涉及自动进给系统，具体地，本发明涉及用于自动控制钻探机或类似机器的进给操作的方法和设备。

背景技术

进给单元可用于将诸如钻探机、搪孔机等的任意机器进给至目标对象。此外，当目标对象较大时，该进给尤其很有用，因为操作员可能不需要监督操作。这在操作员不可能接近并监督钻探操作的区域也很有用。

已知本领域中存在实施该进给单元的许多系统。在这些系统中，进给电机可以沿着钻台以恒定的进给力进给钻头。这里，钻探机可以用户设定的预定速度和力进入钻探对象，然而，钻头可能滑离钻探对象上的期望区域并且钻探可能不能产生适当的形状。另外，钻探对象可能具有多层不同的材料，这可能需要不同的进给力和速度。这可能导致电机过载并可能对电机造成永久的损坏。

该系统的另一问题在于进给单元可能不知道进给操作已完成并且可能继续进给。这可能损坏其他外围系统并产生不必要的电力损耗。

此外，由于使用飞轮离合器，安装和拆卸当前的进给系统是一个繁琐的过程，这可能使整个过程变得复杂。此外，螺钉和其他这类固定元件的使用可能使得该过程耗时。

根据前文所述，需要一种用于实施进给单元的改进方法和设备，其将克服或减少电机过载、钻头滑动、过量进给以及安装/拆卸复杂等缺点。

发明内容

鉴于上文所述，本发明的目的在于解决或至少减少上文所讨论的问题。具体地，目的在于提供用于将钻探机的钻头进给至钻探对象内并且能够感测负荷情况、改变进给力的方法和系统以及提供容易安装/拆卸的装置。

该目的通过权利要求1中所述的用于朝着钻探对象进给进给架（feeding house）的新颖设备实现。因此，根据本发明的第一方面，提供了一种钻探设备，包括：钻探机，具有适于执行钻探操作的钻头和用于旋转钻头的钻探电机；钻台；进给架；以及进给单元。进给架悬挂钻探机并可沿着钻台移动；并且进给单元包括用于使进给架沿着钻台进给的电动进给电机。该钻探设备的特征在于控制器连接至进给单元。控制器用于手动地改变（influence）进给电机的旋转方向、速度和进给力。因此，钻探设备不需要单独的控制器来改变进给电机的方向、速度和进给力。所有这些功能都由单个控制器来提供。这使得操作员能够更简便地操纵该钻探设备。

根据权利要求2和3，控制器可以是电位计（potentiometer），并且控制器可以连续地变化，以便以连续可变的方式改变进给电机的旋转方向、速度和进给力。因此，可以获得对进给程序的更精确控制。

根据权利要求4，控制器可以控制施加至电动进给电机的电流和电压。

根据权利要求5，控制器可以远程连接至进给单元。在本发明的一个方面中，如果工作环境危险、难于接近等，远程连接很有用。根据权利要求6，远程连接可以是无线连接。因此，钻探设备可以通过无线通信连接或类似连接进行操纵。

根据权利要求7，钻探设备可以是岩心钻探设备，并且钻头可以是岩心钻头。

根据权利要求8和9，控制器可适于在不同操作阶段用于不同目的。首先，当钻头不与钻探对象接触时，控制器可用于手动地改变进给电机的旋转方向和速度。此外，但钻头与钻探对象接触时，控制器可用于手动地改变进给电机的进给力。在本发明的一个方面，在这类系统中，不需要多个控制器，而是同一控制器用于在钻探操作的不同阶段期间执行不同的操作。控制器的功能可由进给单元中的逻辑电路控制。

根据权利要求10，钻探电机可以是电动钻探电机，并且进给单元可适于通过检测电动钻探电机中的电流变化来检测钻头与钻探对象之间的接触。因此，在电动钻探电机上的负荷增大的时刻，即，当钻头与钻探开始对象接触时，检测到通过电动钻探电机的电流的峰值。

根据权利要求11、12和13，进给单元可包括连接至电动进给电机的齿轮，该齿轮可以是锥齿轮（angle gear）。此外，锥齿轮可以是格里森（Gleason）齿轮。在本发明的一个方面，与蜗杆齿轮相比，格里森齿轮具有更高的效率。此外，格里森齿轮不是不可逆转的，因此还可以用手转动。此外，与蜗杆齿轮相比，格里森齿轮提供沿着钻台的可能更高的进给速度。

根据权利要求14，电动进给电机可由12-50伏的电池驱动。此外，电动进给电机可由24伏的电池驱动。用于进给单元中的低电压电机具有能够使进给单元的尺寸紧凑的优点。