专利名称：钻孔机自动控制系统及方法
技术领域：
本发明涉路桥施工领域，尤其涉及用于在路桥施工中钻孔的钻孔机自动控制系统及方法。
背景技术：
钻孔机广泛应用于各种路桥施工中的打孔操作中，利用钻孔机向地下钻出相应大小与深度的孔，从而可在孔上竖立钢筋笼并灌注混凝土，从而形成具有较强承载力的支撑柱，以支撑桥面板。因此，在路桥施工中钻孔机是常用且重要设备之一。传统的钻孔机钻孔施工采用人工手扳式操作冲击钻孔机，每台钻孔机最少配备4个操作手轮流作业，工人劳动强度较大，工作效率低，进度缓慢。另外，通常在桥梁钻孔桩施 工中，经常会遇到不良地质发育，尤其是溶洞、溶蚀破碎带强烈发育等现象；在这种地质情况下钻孔，使得钻孔机在钻孔过程中，其钻头很容易被卡死在石缝中，从而不能及时提升钻头，导致卡钻、掉钻现象频繁，降低了钻孔效率。另外，钻头被卡住后，钻孔机的动力系统还将继续驱动所述钻杆上下移动，这样不仅容易损坏已被卡住的钻头及钻杆，减少了钻孔机的使用寿命，提闻了钻头及钻杆的更换频率，提闻了钻孔的成本。因此，针对上述问题，有必要提供一种改进的钻孔机自动控制系统及方法，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻孔机自动控制系统及方法，通过本发明的技术方案，减少了工人的劳动强度，提高了工作效率，而且减小了钻孔成本，提高了钻孔机的使用寿命O为实现上述目的，本发明提供一种钻孔机自动控制系统，该系统包括磁铁、第一传感器及控制器；所述磁铁安装于钻孔机的机架上，且所述磁铁随钻孔机的钻杆的伸缩而晃动；所述第一传感器固定安装于一支架上，所述第一传感器正对并邻近所述磁铁，且所述第一传感器的感测范围与所述钻孔机正常工作时所述磁铁的晃动范围相同，所述第一传感器检测所述磁铁晃动的位置变化；所述控制器内存储所述钻孔机的各种参数信息，所述控制器与钻孔机的电源、刹车气缸、离合气缸及第一传感器电连接，所述控制器控制所述刹车气缸与离合气缸的冲程与动作，所述控制器接收所述第一传感器检测获得的所述磁铁晃动的位置变化信息，且所述控制器根据所述磁铁的位置变化信息控制所述钻孔机电源的通断。较佳地，所述磁铁安装于所述钻孔机的机架的后尾端，且远离于所述钻孔机的钻头。较佳地，所述钻孔机自动控制系统还包括一信号灯，所述信号灯与所述第一传感器电连接，且所述信号灯根据所述第一传感器检测到的磁铁的位置变化而相应点亮或熄灭。
较佳地，所述钻孔机自动控制系统还包括与所述控制器电连接的第二传感器，所述第二传感器安装于所述钻孔机的卷扬机上，所述第二传感器检测所述卷扬机上绕卷的钢缆圈数。相应地，本发明还提供一种钻孔机的自动控制方法，该控制方法包括如下步骤第一传感器检测钻孔机上磁铁晃动的位置变化，并将获得的磁铁晃动的位置变化信息传送给控制器；所述控制器根据磁铁晃动的位置变化信息控制钻孔机电源的通断。较佳地，所述钻孔机的自动控制方法还包括步骤第二传感器检测卷扬机上绕卷的钢缆圈数，并将检测获得的钢缆圈数传送至所述控制器。较佳地，所述步骤所述控制器根据磁铁晃动的位置变化信息控制钻孔机电源的通断，具体为当所述磁铁的晃动位于所述第一传感器的感测范围内时，所述控制器维持所述钻孔机电源的接通；当所述磁铁的晃动超出于所述第一传感器的感测范围内时，所述控制器断开所述钻孔机的电源。 本发明的有益效果本发明的钻孔机的自动控制系统及方法通过所述第一传感器实时地感测所述磁铁晃动的位置变化，且所述第一传感器将其所获得的所述磁铁晃动的位置变化信息传送给控制器，所述控制器根据所获得的有磁铁晃动的位置变化信息，而控制所述钻孔机电源的通断，从而当所述钻孔机在工作过程导致所述磁铁出现异常晃动时，所述控制器则可立刻切断所述钻孔机的电源，使所述钻孔机停止运转，进而可对所述钻孔机进行故障检查，避免在故障情况下继续运行而损坏所述钻孔机的相关部件，提高了钻孔机的使用寿命，减小了钻孔成本；而且在本发明中，所述钻孔机的停开机及工作过程中的各种控制均是通过所述控制器来实现，从而大大减少了工人的劳动强度，提高了工作效率，加快了施工进度。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
图I为本发明钻孔机自动控制系统的结构框图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。请参考图1，图I为本发明钻孔机自动控制系统的结构框图。其中，所述钻孔机100的具体结构及其工作原理均为本领域技术人员所熟知，在此不再对钻孔机100的结构及原理进行描述。所述钻孔机自动控制系统包括磁铁210、第一传感器220及控制器230 ;所述磁铁210安装于钻孔机100的机架上，且位于所述机架的后尾端，也即是远离于所述钻孔机100的钻头的一端；众所周知地，所述钻孔机100在正常的工作过程中，其机架将随钻杆与钻头的工作而有规律地在较小范围内来回晃动，同时也带动所述磁铁210晃动，而将所述磁铁210安装在机架的后尾端(也即是离钻头最远的位置)，通过力矩原理可知，在钻头工作过程中机架后尾端是整个钻孔机晃动范围最大的位置，从而也使得所述磁铁210的晃动范围相较钻孔机的其它部位都要大，也即使得所述磁铁210晃动位置的变化可准确地反应出钻头工作的正常与否。所述第一传感器220固定安装于一支架上，所述支架立于地面；所述第一传感器220正对并邻近所述磁铁210，且所述第一传感器220的感测范围与所述钻孔机正常工作时所述磁铁210的晃动范围相同，所述第一传感器220检测所述磁铁210的位置变化，从而以检测所述钻头是否处于正常工作状态；具体地，当所述钻头处于正常工作状态时，所述磁铁210随机架而有规律地来回晃动，由于所述第一传感器220的感测范围与所述钻孔机正常工作时所述磁铁210的晃动范围相同,从而所述第一传感器220 —直维持在能感测到所述磁铁210的状态，则说明所述钻孔机100的钻头处于正常工作状态；相反地，当钻头在工作过程中被卡住后，钻孔机100的钻杆的伸缩不能正常进行，而钻孔机100的动力驱动装置还照常驱动钻杆做伸缩运动，此时则会导致机架晃动幅度大幅加大，所述磁铁210的晃动范围也随着加大，使得所述磁铁210的晃动范围超过所述第一传感器220的感测范围，而导致固定于支架上的第一传感器220感测不到所述磁铁210，从而所述第一传感器220即可由此检测判断所述钻孔机100的钻头处于非正常工作状态。所述控制器230安 装于所述钻孔机100的机架上，且所述控制器230内存储所述钻孔机100的各种参数信息，以控制所述钻孔机100的工作过程；具体地，所述控制器230与钻孔机100的电源、刹车气缸、离合气缸及第一传感器220电连接,所述控制器230控制所述刹车气缸与离合气缸的冲程与动作，从而所述控制器通过控制所述钻杆与钻头的伸缩及停止动作而控制所述钻孔机100的停开机及工作过程，使得在钻孔机100的工作过程中减少了工作人员的操作，因此大大减少了工人的劳动强度，提高了工作效率，加快了施工进度；另外，所述控制器230接收所述第一传感器220检测获得的所述磁铁210的位置变化信息，且所述控制器230根据所述磁铁210的位置变化信息控制所述电源的通断；详细地，当所述控制器230通过所述第一传感器220检测而获得所述钻孔机100的钻头处于正常工作状态时，所述控制器230维持所述钻孔机100的电源处于接通状态，当所述控制器230通过所述第一传感器220检测而获得所述钻孔机100的钻头处于非正常工作状态时，也即是所述第一传感器220感测不到所述磁铁210，所述控制器230则控制所述电源切断电源，从而使整个钻孔机100停止运作，进而可对所述钻孔机100进行故障检查，避免在故障情况下继续运行而损坏所述钻孔机100的相关部件，提闻了钻孔机100的使用寿命，减少了钻孔成本。在本发明的优选实施方式中，所述第一传感器220还与一信号灯240电连接，当所述钻孔机100处于正常工作状态时，所述信号灯240处于熄灭状态；而当所述第一传感器220感测涅所述磁铁210时，所述第一传感器220控制所述信号灯240点亮，从而当所述钻孔机100在非正常情况下停止运转时，工作人员可通过所述信号灯240的亮灭状态来判断故障原因是否是钻头被卡住了，提高了检测效率，也提高了整个控制系统对钻孔机100的控制效率。在本发明的优选实施方式中，为了进一步提高钻孔机100的工作效率，该控制系统还包括第二传感器250，所述第二传感器250与所述控制器230电连接；且所述第二传感器250安装于所述钻孔机100的卷扬机上，所述第二传感器250检测所述卷扬机上绕卷的钢缆圈数；众所周知地，所述卷扬机绕卷钢缆的圈数与钻孔机100的钻杆缩回的距离成正t匕，从而所述第二传感器250可通过检测所述卷扬机上绕卷的钢缆圈数而检测所述钻杆缩回的距离；另外，所述第二传感器250将检测获得的结果传送给所述控制器230，所述控制器230将绕卷的钢缆圈数转化为钻杆缩回距离的具体数值，并在所述控制器230的显示屏上显示，从而工作人员可通过显示屏上显示的距离数值而控制钻杆缩回的距离，从而使钻杆与钻头的每一次钻孔动作均是按设定的冲程进行的，保证了钻孔的效率与质量。相应的，本发明钻孔机的自动控制方法具体过程如下
第一传感器检测钻孔机上磁铁晃动的位置变化，并将获得的磁铁晃动的位置变化信息传送给控制器；在所述钻孔机正常的工作状态下，安装于钻孔机的机架的后尾端(也即远离于所述钻孔机的钻头的一端)的磁铁会陏钻杆及钻头的工作而有规律的来回晃动；而当所述钻孔机由于钻头被卡住时，由于钻孔机动力装置的继续工作将使所述磁铁的晃动幅度加大，并远远大于正常的晃动范围；如此，所述第一传感器检测所述磁铁在两种情况下的晃动的位置变化；具体地，当所述磁铁是正常晃动时，由于所述第一传感器的感测范围与所述钻孔机正常工作时所述磁铁的晃动范围相同，因此这种正常的晃动能被所述第一传感器检测 至IJ，此时所述第一传感器检测而获得的磁铁晃动的位置变化信息为正常的位置信息；当所述钻孔机由于钻头被卡住时，所述磁铁的晃动范围超出所述第一传感器的感测范围，从而使所述第一传感器感测不到所述磁铁，此时所述第一传感器检测而获得的磁铁晃动的位置变化信息为异常的位置信息；且所述传感器将其检测获得的磁铁晃动的位置变化信息传送给控制器。所述控制器根据磁铁晃动的位置变化信息控制钻孔机电源的通断；当所述第一传感器获得的磁铁晃动的位置变化信息为正常的位置信息时，所述控制器不执行任何动作，维持所述钻孔机的电源处于接通状态，而使所述钻孔机继续正常工作；当所述第一传感器获得的磁铁晃动的位置变化信息为异常的位置信息时，所述控制器则控制所述电源切断电源，从而使整个钻孔机停止运作，进而可对所述钻孔机进行故障检查，避免在故障情况下继续运行而损坏所述钻孔机的相关部件，提高了钻孔机的使用寿命。另外，在本发明钻孔机的自动控制方法的优选实施方式中，在所述第一传感器检测钻孔机上磁铁晃动的位置变化的同时，安装于钻孔机的卷扬机上的第二传感器检测卷扬机上绕卷的钢缆圈数，且所述第二传感器将检测获得的钢缆圈数传送至所述控制器，所述控制器根据钢缆圈数与钻杆的缩回距离的对应关系，而将钢缆圈数转化为钻杆的缩回距离，并在其屏幕上显示出来，从而工作人员可通过显示屏上显示的距离数值而控制钻杆缩回的距离，从而使钻杆与钻头的每一次钻孔动作均是按设定的冲程进行的，保证了钻孔的效率与质量。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
权利要求
1.一种钻孔机自动控制系统，其特征在于，包括 磁铁，所述磁铁安装于钻孔机的机架上，且所述磁铁随钻孔机的钻杆的伸缩而晃动； 第一传感器，所述第一传感器固定安装于一支架上，所述第一传感器正对并邻近所述磁铁，且所述第一传感器的感测范围与所述钻孔机正常工作时所述磁铁的晃动范围相同，所述第一传感器检测所述磁铁晃动的位置变化； 控制器，所述控制器内存储所述钻孔机的各种参数信息，所述控制器与钻孔机的电源、刹车气缸、离合气缸及第一传感器电连接，所述控制器控制所述刹车气缸与离合气缸的冲程与动作，所述控制器接收所述第一传感器检测获得的所述磁铁晃动的位置变化信息，且所述控制器根据所述磁铁的位置变化信息控制所述钻孔机电源的通断。
2.如权利要求I所述的钻孔机自动控制系统，其特征在于，所述磁铁安装于所述钻孔机的机架的后尾端，且远离于所述钻孔机的钻头。
3.如权利要求I或2所述的钻孔机自动控制系统，其特征在于，还包括一信号灯，所述信号灯与所述第一传感器电连接，且所述信号灯根据所述第一传感器检测到的磁铁的位置变化而相应点亮或熄灭。
4.如权利要求3所述的钻孔机自动控制系统，其特征在于，还包括与所述控制器电连接的第二传感器，所述第二传感器安装于所述钻孔机的卷扬机上，所述第二传感器检测所述卷扬机上绕卷的钢缆圈数。
5.一种钻孔机的自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤 第一传感器检测钻孔机上磁铁晃动的位置变化，并将获得的磁铁晃动的位置变化信息传送给控制器； 所述控制器根据磁铁晃动的位置变化信息控制钻孔机电源的通断。
6.如权利要求5所述的钻孔机的自动控制方法，其特征在于，还包括步骤 第二传感器检测卷扬机上绕卷的钢缆圈数，并将检测获得的钢缆圈数传送至所述控制器。
7.如权利要求5所述的钻孔机的自动控制方法，其特征在于，所述磁铁安装于所述钻孔机的机架的后尾端，且远离于所述钻孔机的钻头。
8.如权利要求7所述的钻孔机的自动控制方法，其特征在于，所述步骤所述控制器根据磁铁晃动的位置变化信息控制钻孔机电源的通断，具体为 当所述磁铁的晃动位于所述第一传感器的感测范围内时，所述控制器维持所述钻孔机电源的接通； 当所述磁铁的晃动超出于所述第一传感器的感测范围内时，所述控制器断开所述钻孔机的电源。
全文摘要
本发明公开了一种钻孔机自动控制系统及方法，该系统包括磁铁、第一传感器及控制器；磁铁安装于钻孔机的机架上，且磁铁随钻孔机的钻杆的伸缩而晃动；第一传感器固定安装于一支架上，第一传感器正对并邻近磁铁，第一传感器检测磁铁晃动的位置变化；控制器内存储钻孔机的各种参数信息，控制器与钻孔机的电源、刹车气缸、离合气缸及第一传感器电连接，控制器控制刹车气缸与离合气缸的冲程与动作，控制器接收第一传感器检测获得的磁铁晃动的位置变化信息，且控制器根据磁铁的位置变化信息控制钻孔机电源的通断。本发明的钻孔机自动控制系统及方法，减少了工人的劳动强度，提高了工作效率，而且减小了钻孔成本，提高了钻孔机的使用寿命。
文档编号E21B44/02GK102808606SQ20121031174
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者张圣强, 王春堂, 史卫滨, 刘阳平 申请人:中铁二十三局集团第一工程有限公司