本發(fā)明專(zhuān)利涉及水平定向鉆機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置、控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、水平定向鉆機(jī)是一種通過(guò)控制鉆頭的方向和角度，精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)水平方向上不開(kāi)挖地表的鉆探設(shè)備，適用于土層、硬質(zhì)巖層以及沙土層等多種不同地質(zhì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于供水、供電、通訊、煤氣、天然氣和石油等地下管線鋪設(shè)。

2、目前水平定向鉆機(jī)的鉆桿箱拆卸裝置操作復(fù)雜，操作按鈕一共6個(gè)，裝桿或卸桿正常單獨(dú)控制動(dòng)作在9-10個(gè)，需要機(jī)手操作手柄9-10次，操作復(fù)雜，影響施工效率，一旦出現(xiàn)誤操作就會(huì)導(dǎo)致鉆桿滑落，容易引發(fā)安全隱患，導(dǎo)致施工周期增加，效率變低。

3、現(xiàn)有水平定向鉆機(jī)鉆桿箱選列裝置大多依靠機(jī)械銷(xiāo)軸，每次換列需要依靠施工方認(rèn)為更換銷(xiāo)軸位置，操作十分不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置、控制系統(tǒng)及控制方法。

2、為解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置，包括：鉆架以及設(shè)于所述鉆架上的頂起裝置、送桿裝置、鉆桿箱、鉆桿、鉆架和動(dòng)力頭；所述動(dòng)力頭設(shè)于鉆桿箱的端部；所述鉆桿箱內(nèi)設(shè)有若干列鉆桿，所述鉆桿箱的底部鏤空，所述頂起裝置和送桿裝置交錯(cuò)設(shè)于鉆桿箱的底部，所述頂起裝置用于頂起若干列鉆桿上升或下降；所述送桿裝置用于：裝桿時(shí)，抵達(dá)預(yù)定列鉆桿的下方，所述頂起裝置下降，所述送桿裝置抓取所述鉆桿并移送至裝桿位置；卸桿時(shí)，所述送桿裝置抓取所述鉆桿并將鉆桿移送至所述頂起裝置上。

3、進(jìn)一步地，所述送桿裝置包括：梭臂和抓手；所述抓手用于抓取所述鉆桿；所述抓手設(shè)于梭臂端部，所述梭臂用于伸縮，使抓手在裝卸桿位置與鉆桿箱預(yù)定列兩點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

4、進(jìn)一步地，所述送桿裝置設(shè)有防撞限位器，所述防撞限位器用于限制所述梭臂的行程，避免撞擊所述抓手。

5、進(jìn)一步地，所述送桿裝置設(shè)有梭臂編碼器，所述梭臂編碼器用于采集脈沖判斷所述梭臂伸縮長(zhǎng)度。

6、進(jìn)一步地，所述送桿裝置設(shè)有梭臂編碼器清零限位器；所述梭臂編碼器清零限位器用于將所述梭臂編碼器采集的脈沖數(shù)清零。

7、進(jìn)一步地，所述頂起裝置設(shè)有頂起限位感應(yīng)板、上升限位器和下降限位器；所述頂起限位感應(yīng)板隨頂起裝置上升或下降；所述上升限位器用于感應(yīng)頂起限位感應(yīng)板上升高度，所述下降限位器用于感應(yīng)頂起限位感應(yīng)板下降高度。

8、進(jìn)一步地，還包括動(dòng)力頭位置傳感器，所述動(dòng)力頭位置傳感器用于感應(yīng)所述動(dòng)力頭的位置。

9、相應(yīng)地，本發(fā)明還提供基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于控制上述的裝卸鉆桿裝置；所述控制系統(tǒng)包括：鉆桿箱選列旋鈕、顯示器和操作手柄；所述顯示器用于顯示鉆桿箱選列旋鈕所選列數(shù)；操作手柄設(shè)有梭臂伸縮、頂起裝置升降以及抓手抓緊松開(kāi)的操作組件。

10、進(jìn)一步地，還包括：控制器以及與所述控制器相連的動(dòng)力頭位置傳感器輸入端子、防撞限位器輸入端子、上升限位器輸入端子、下降限位器輸入端子；梭臂編碼器清零限位輸入端子、梭臂編碼器輸入端子、顯示器輸入總線端子、操作手柄輸入總線端子、鉆桿箱選列旋鈕輸入總線端子、抓手抓緊輸出端子、抓手松開(kāi)輸入端子、梭臂伸出輸出端子、梭臂縮回輸出端子、頂起裝置上升輸出端子和頂起裝置下降輸出端子。

11、進(jìn)一步地，包括油箱、主泵、主閥、電磁閥組、抓手油缸、梭臂油缸、頂起油缸和主閥輸出端子；所述主閥通過(guò)主泵連接油箱；所述抓手油缸、梭臂油缸和頂起油缸分別通過(guò)電磁閥組連接主閥；所述主閥輸出端子連接控制器。

12、進(jìn)一步地，包括梭臂動(dòng)力馬達(dá)，所述梭臂動(dòng)力馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)所述梭臂伸縮。

13、相應(yīng)地，本發(fā)明還提供基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置的控制系統(tǒng)的控制方法，包括：

14、梭臂伸出指令輸入，若動(dòng)力頭處于鉆架末端位置，則判斷此時(shí)需要裝桿；根據(jù)當(dāng)前鉆桿所選列數(shù)以及梭臂編碼器的脈沖數(shù)判斷出梭臂是否為縮回狀態(tài)，若梭臂未處于縮回狀態(tài)則停止后續(xù)指令輸出；若梭臂處于縮回狀態(tài)則繼續(xù)判斷頂起裝置是否為升起狀態(tài)，若上升限位器和下降限位器都不得電則說(shuō)明頂起裝置為升起狀態(tài)，則順序執(zhí)行指令抓手松開(kāi)、頂起裝置下降、抓手抓緊鉆桿、梭臂伸出，否則順序執(zhí)行指令抓手抓緊鉆桿、梭臂伸出；

15、梭臂伸出指令輸入，若動(dòng)力頭處于裝卸鉆桿位置，則判斷此時(shí)需要卸桿，需要滿(mǎn)足初始狀態(tài)，抓手抓緊、梭臂縮回、頂起裝置升起狀態(tài)；根據(jù)當(dāng)前鉆桿所選列數(shù)以及梭臂編碼器的脈沖數(shù)判斷出梭臂是否為縮回狀態(tài)，若梭臂未處于縮回狀態(tài)則停止后續(xù)指令輸出；若梭臂處于縮回狀態(tài)則繼續(xù)判斷頂起裝置是否為升起狀態(tài)，若上升限位器和下降限位器都不得電則說(shuō)明頂起裝置為升起狀態(tài)，則順序執(zhí)行指令抓手松開(kāi)、梭臂伸出，否則需要順序執(zhí)行指令依次使得抓手松開(kāi)、頂起裝置上升、梭臂伸出；

16、梭臂縮回指令輸入，若動(dòng)力頭處于裝卸鉆桿位置，則判斷此時(shí)裝鉆桿后需要空回，需要滿(mǎn)足初始狀態(tài)抓手松開(kāi)、梭臂伸出、頂起裝置降落狀態(tài)；若梭臂編碼器清零限位器將所述梭臂編碼器采集的脈沖數(shù)清零則說(shuō)明梭臂為完全伸出狀態(tài)，否則停止后續(xù)指令輸出；若上升限位器和下降限位器全都得電則說(shuō)明頂起裝置為降落狀態(tài)，順序執(zhí)行指令依次使得頂起裝置上升、梭臂縮回、抓手抓緊，否則順序執(zhí)行指令梭臂縮回、抓手抓緊；

17、梭臂縮回指令輸入，若動(dòng)力頭處于鉆架末端位置，則判斷此時(shí)是拆卸鉆桿后需要回桿，需要滿(mǎn)足初始狀態(tài)抓手抓緊、梭臂伸出、頂起裝置升起狀態(tài)；若梭臂編碼器清零限位器將所述梭臂編碼器采集的脈沖數(shù)清零則說(shuō)明梭臂為完全伸出狀態(tài)，否則停止后續(xù)指令輸出；若上升限位器和下降限位器全都不得電則說(shuō)明頂起裝置為升起狀態(tài)，順序執(zhí)行指令頂起裝置下降、抓手抓緊、梭臂縮回、抓手松開(kāi)、頂起裝置上升、抓手抓緊，否則順序執(zhí)行指令抓手抓緊、梭臂縮回、抓手松開(kāi)、頂起裝置上升、抓手抓緊。

18、本發(fā)明具有的有益效果：

19、本發(fā)明使得在拆卸或安裝鉆桿的輸入操作指令簡(jiǎn)化，只需要按兩次按鈕就可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)鉆桿箱的所有卸桿或上桿操作指令，大大簡(jiǎn)化了拆裝鉆桿的操作流程。并且本發(fā)明可以自動(dòng)判斷是否為誤操作，并停止后續(xù)指令輸出，極大地提高了施工質(zhì)量和施工安全。

技術(shù)特征：

1.一種基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置，其特征在于，包括：鉆架（8）以及設(shè)于所述鉆架（8）上的頂起裝置（2）、送桿裝置（5）、鉆桿箱（6）、鉆桿（7）、鉆架（8）和動(dòng)力頭（10）；所述動(dòng)力頭（10）設(shè)于鉆桿箱（6）的端部；所述鉆桿箱（6）內(nèi)設(shè)有若干列鉆桿（7），所述鉆桿箱（6）的底部鏤空，所述頂起裝置（2）和送桿裝置（5）交錯(cuò)設(shè)于鉆桿箱（6）的底部，所述頂起裝置（2）用于頂起若干列鉆桿（7）上升或下降；所述送桿裝置（5）用于：裝桿時(shí)，抵達(dá)預(yù)定列鉆桿（7）的下方，所述頂起裝置（2）下降，所述送桿裝置（5）抓取所述鉆桿（7）并移送至裝桿位置；卸桿時(shí)，所述送桿裝置（5）抓取所述鉆桿（7）并將鉆桿（7）移送至所述頂起裝置（2）上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置，其特征在于，所述送桿裝置（5）包括：梭臂（14）和抓手（15）；所述抓手（15）用于抓取所述鉆桿（7）；所述抓手（15）設(shè)于梭臂（14）端部，所述梭臂（14）用于伸縮，使抓手（15）在裝卸桿位置與鉆桿箱（6）預(yù)定列兩點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置，其特征在于，所述送桿裝置（5）設(shè)有防撞限位器（11），所述防撞限位器（11）用于限制所述梭臂（14）的行程，避免撞擊所述抓手（15）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置，其特征在于，所述送桿裝置（5）設(shè)有梭臂編碼器（12），所述梭臂編碼器（12）用于采集脈沖判斷所述梭臂（14）伸縮長(zhǎng)度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置，其特征在于，所述送桿裝置（5）設(shè)有梭臂編碼器清零限位器（13）；所述梭臂編碼器清零限位器（13）用于將所述梭臂編碼器（12）采集的脈沖數(shù)清零。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置，其特征在于，所述頂起裝置（2）設(shè)有頂起限位感應(yīng)板（1）、上升限位器（3）和下降限位器（4）；所述頂起限位感應(yīng)板（1）隨頂起裝置（2）上升或下降；所述上升限位器（3）用于感應(yīng)頂起限位感應(yīng)板（1）上升高度，所述下降限位器（4）用于感應(yīng)頂起限位感應(yīng)板（1）下降高度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置，其特征在于，還包括動(dòng)力頭位置傳感器（9），所述動(dòng)力頭位置傳感器（9）用于感應(yīng)所述動(dòng)力頭（10）的位置。

8.一種基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)用于控制權(quán)利要求7所述的裝卸鉆桿裝置；所述控制系統(tǒng)包括：鉆桿箱選列旋鈕、顯示器和操作手柄；所述顯示器用于顯示鉆桿箱選列旋鈕所選列數(shù)；操作手柄設(shè)有梭臂（14）伸縮、頂起裝置（2）升降以及抓手（15）抓緊松開(kāi)的操作組件。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：控制器（110）以及與所述控制器（110）相連的動(dòng)力頭位置傳感器輸入端子（101）、防撞限位器輸入端子（102）、上升限位器輸入端子（103）、下降限位器輸入端子（104）；梭臂編碼器清零限位輸入端子（105）、梭臂編碼器輸入端子（106）、顯示器輸入總線端子（107）、操作手柄輸入總線端子（108）、鉆桿箱選列旋鈕輸入總線端子（109）、抓手抓緊輸出端子（112）、抓手松開(kāi)輸入端子（113）、梭臂伸出輸出端子（114）、梭臂縮回輸出端子（115）、頂起裝置上升輸出端子（116）和頂起裝置下降輸出端子（117）。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括油箱、主泵（201）、主閥（202）、電磁閥組（203）、抓手油缸（204）、梭臂油缸（205）、頂起油缸（206）和主閥輸出端子（111）；所述主閥（202）通過(guò)主泵（201）連接油箱；所述抓手油缸（204）、梭臂油缸（205）和頂起油缸（206）分別通過(guò)電磁閥組（203）連接主閥（202）；所述主閥輸出端子（111）連接控制器（110）。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括梭臂動(dòng)力馬達(dá)，所述梭臂動(dòng)力馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)所述梭臂（14）伸縮。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置的控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于鉆桿箱的裝卸鉆桿裝置、控制系統(tǒng)及控制方法，包括：鉆架以及設(shè)于所述鉆架上的頂起裝置、送桿裝置、鉆桿箱、鉆桿、鉆架和動(dòng)力頭；所述動(dòng)力頭設(shè)于鉆桿箱的端部；所述鉆桿箱內(nèi)設(shè)有若干列鉆桿，所述鉆桿箱的底部鏤空，所述頂起裝置和送桿裝置交錯(cuò)設(shè)于鉆桿箱的底部，所述頂起裝置用于頂起若干列鉆桿上升或下降；所述送桿裝置用于：裝桿時(shí)，抵達(dá)預(yù)定列鉆桿的下方，所述頂起裝置下降，所述送桿裝置抓取所述鉆桿并移送至裝桿位置；卸桿時(shí)，所述送桿裝置抓取所述鉆桿并將鉆桿移送至所述頂起裝置上。使得在拆卸或安裝鉆桿的輸入操作指令簡(jiǎn)化，并且本發(fā)明可以自動(dòng)判斷是否為誤操作，并停止后續(xù)指令輸出，提高了施工質(zhì)量和施工安全。

技術(shù)研發(fā)人員：丁納敏,王剛,孫左帥,陳衛(wèi)超,張國(guó)澤,顧波,李明,楊明,李書(shū)亞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：徐州徐工基礎(chǔ)工程機(jī)械有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6