智能防断裂钻孔取芯机及其使用方法技术

本发明专利技术公开智能防断裂钻孔取芯机及其使用方法，涉及岩石室内加工工具领域，能够保护岩样在钻进过程中不易断裂并实现自动退样防卡的目的；能够根据预设的钻削深度，实现智能化控制；对实时钻削深度进行显示，便于工作且效率高。技术方案为：钻杆，钻头，水管，单片机，支撑立柱，传动丝杆，显示器，输入设备，支撑座，电动机；钻杆内设有弹簧，转动轴，压力传感器，平动转轴，连接轴；输入待钻削深度S；打开开关，将钻头置于待钻削岩石处；随着钻头钻削深入，压力传感器测得弹簧所受压力值，并将其传给单片机；计算实时钻削深度S1，并将其传给显示器，当S1＝S时，开关自动断开并抬升钻头，弹簧回弹使岩样退出钻杆。本发明专利技术主要用于室内岩石制样的钻削中。

Intelligent anti fracture drilling coring machine and use method thereof

The invention discloses an intelligent anti fracture core drilling machine and use method thereof, relates to the indoor rock processing tools, can protect the core in the drilling process is not easy to break and automatically return to anti card; according to the preset depth of drilling, the realization of intelligent control; real time display of drilling depth, easy to work and high efficiency. Technical scheme: drill pipe, drill pipe, single chip, support column, drive screw, display, input device, supporting seat and a motor; a spring is arranged in the drill pipe, rotating shaft, pressure sensor, translational shaft, a connecting shaft; the input to the drilling depth of S; the switch is opened, the drill bit to be drilled in the rock with a drill; cutting depth, pressure sensors and spring stress value, and pass it to the microcontroller; real-time calculation of drilling depth of S1, and pass it to the display, when S1 = S, the switch is automatically disconnected and lifting the drill bit, the rock drill out spring rebound. The invention is mainly used for drilling in indoor rock samples.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岩石爆破工具领域，尤其涉及智能防断裂钻孔取芯机及其使用方法。
技术介绍
现有钻孔取芯机在使用时随着钻头下降，已钻取岩石部分在钻头内处于自由状态，随着钻头快速旋转，钻头内壁与自由状态的岩芯触碰时容易将其内的柱状岩芯从软弱结构面扭断，易造成岩样的损坏；现有钻孔取芯机在钻取软岩及层状岩石时，极易使软岩沿各种岩石界面扭断，且扭断后的软岩卡在取芯钢管内难以取出，需反复敲打震动钢管并配合流水冲刷才能将钻头内碎岩震松取出，这样就会对钻头造成损伤，而且效率极低；现有钻孔取芯机的最大钻削深度是固定的，若岩石取芯高度小于最大钻削深度时，只能通过在行程控制部位加特定高度的垫块控制钻削深度，这种方式既不方便，也不精确，也不能在取样过程中实时获得准确的钻削深度。
技术实现思路
本专利技术提供的智能防断裂钻孔取芯机及其使用方法，增设了弹簧、压力传感器、单片机、显示器，能够在工作过程中通过钻杆内弹簧受压缩不断增加岩样轴向压力来提高岩样界面摩阻力而保护岩样不易断裂破碎，达到防断裂的作用；钻杆抬升时，位于钻杆内的岩样在弹簧回弹伸长，自动将岩样压迫退出钻杆，确保岩样不会卡在钻杆内；能够根据预设的钻进深度，自动完成钻进工作，实现自动控制智能化；还可以根据弹簧、压力传感器、单片机、显示器对实时钻进深度进行显示，使用方便，进而大大提高了工作效率。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：本专利技术第一方面提供智能防断裂钻孔取芯机，包括：钻杆，所述钻杆一端连接钻头，所述钻杆的中部连接水管，所述钻杆的另一端连接转动轴，所述钻杆固定于设备平台的一端，所述设备平台的另一端咬合于传动丝杆上，所述设备平台的中间穿过平滑立柱，所述平滑立柱的上端固定小电机和传动齿轮，所述单片机与所述显示器和输入设备连接，所述立柱下端连接固定支撑座，工作电动机用于提供钻进动力，所述工作电动机上设有开关组；所述钻杆内部设有弹簧，所述弹簧的上端与转动轴连接，下端面与钻头齐平可自由压缩或伸长移动，所述转动轴分别设有压力传感器和平动转轴，所述压力传感器和所述平动转轴之间设有连接轴。本专利技术第二方面提供智能防断裂钻孔取芯机使用方法，包括：通过输入设备输入待钻削深度S，以便在完成所述待钻削深度时自动停止钻削；打开开关，开启工作电动机，所述电动机带动转动轴高速转动，所述转动轴带动钻头高速转动，将钻头置于待钻削岩石上端，开启小电机下行开关，通过传动丝杆驱动钻杆向下移动，对待钻削岩石进行钻削；随着所述钻头的钻削，弹簧受到向上的压力产生形变，压力传感器测得所述弹簧所受的实时压力值，并将其传送给单片机；所述单片机获取所述压力值，根据胡克定律：S＝F/k，计算实时钻削深度S1，并将所述钻削深度S1传送给显示器，以便随时显示当前钻削深度；其中F为实时压力值，k为弹簧的劲度系数；当S1＝S时，即实时钻削深度达到所述待钻削深度时，所述单片机控制所述工作电动机的启动开关自动断开，同时开启小电机上行开关自动抬升钻杆，钻杆内设弹簧回弹伸长将已钻好的岩样退出钻杆，完成此次钻削。本专利技术实施例提供的智能防断裂钻孔取芯机及其使用方法，包括：钻杆，钻头，水管，单片机，支撑杆，显示器，输入设备，支撑座，电动机；钻杆内设有弹簧，转动轴，压力传感器，平动转轴，连接轴；输入待钻削深度S；打开开关，将钻头置于待钻削岩石处，进行钻削；随着所述钻头的钻削深入，弹簧逐渐受压缩短，压力传感器测得弹簧所受的实时压力值，并将其传送给单片机；单片机根据胡克定律：S＝F/k，计算实时钻削深度S1，并将所述钻削深度S1传送给显示器，当S1＝S时，所述单片机控制所述工作电动机的开关自动断开并抬升钻杆，自动退出岩样，完成此次钻削，相比于现有技术，本专利技术能够在工作过程中通过连续不断增加岩样轴向压力来提高岩样的界面摩阻力，从而达到保护岩样不易断裂破碎的目的；能够根据预设的钻进深度，自动完成钻进工作，实现自动控制智能化；还可以根据弹簧、压力传感器、单片机、显示器对实时钻进深度进行显示，使用方便，进而大大提高了工作效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例1中智能防断裂钻孔取芯机组成结构示意图；图2为本专利技术图1中A处的放大图；图3为本专利技术实施例2中智能防断裂钻孔取芯机使用方法流程示意图。图中，1.钻杆，11.弹簧，12.转动轴，13.压力传感器，14.平动转轴，15.连接轴，2.钻头，3.水管，4.单片机，5.平滑立柱，6.小电机及传动齿轮，7.显示器和输入设备，8.支撑座，9.工作电动机，10.设备平台，91.开关组，92.传动丝杆。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本专利技术实施例提供智能防断裂钻孔取芯机，如图1所示，包括：钻杆1，所述钻杆1一端连接钻头2，所述钻杆中部连接水管3，所述钻杆1固定于设备平台10的一端，所述设备平台10咬合于传动丝杆92上，其中部穿过平滑立柱5，所述立柱5上端连接小电机和传动齿轮6，所述单片机4与所述压力传感器13及所述显示器和输入设备7连接，所述支撑杆5下端连接支撑座8，工作电动机9用于提供工作动力，所述电动机9上设有开关组91。此处需要说明的是：本专利技术对选用的单片机，显示器，电动机的具体型号、规格、工作功率等参数不做任何的限制，在生产的时候，均可根据实际的需要进行选取，除此之外，单片机完成本专利技术功能所需的编程，本实施例就不在此赘述。如图2所示，所述钻杆1内部前端设有弹簧11，所述弹簧11的一端自由与所述钻头2前端齐平，所述弹簧11的另一端与转动轴12连接，所述转动轴12分别设有压力传感器13和平动转轴14，所述压力传感器13和所述平动转轴14之间设有连接轴15。其中，弹簧11是用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状，可根据胡克定律：S＝F/k，计算实时钻削深度S；其中F为实时压力值，k为弹簧的劲度系数。压力传感器13是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。其工作原理：半导体压电阻抗扩散压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
智能防断裂钻孔取芯机，其特征在于，包括：钻杆(1)，所述钻杆(1)下端连接钻头(2)，所述钻杆(1)上端连接转动轴(12)中间连接水管(3)，所述钻杆(1)横向固定于设备平台(10)，所述设备平台(10)咬合连接于传动丝杆(92)并在中间部位穿越平滑立柱(5)，所述平滑立柱(5)的上端固定小电机及传动齿轮(6)并与传动丝杆(92)连接用于提供钻杆上下移动的动力，所述平滑立柱(5)的下端连接于支撑座(8)，所述设备平台(10)固定有单片机(4)，所述单片机(4)分别与所述输入设备和显示器(7)及所述压力传感器(13)连接，所述设备平台(10)的另一端固定有工作电动机(9)用于提供工作动力，所述电动机(9)上设有开关组(91)；所述钻杆(1)内部前端设有弹簧(11)，所述弹簧(11)的上端与转动轴(12)连接下端自由并与钻头(2)端头齐平，所述转动轴(12)分别设有压力传感器(13)和平动转轴(14)，所述压力传感器(13)和所述平动转轴(14)之间设有连接轴(15)，压力传感器(13)与单片机(4)连接。智能防断裂钻孔取芯机使用方法，其特征在于，包括：通过输入设备(7)输入待钻削深度S，以便在完成所述待钻削深度时自动停止钻削；打开开关组(91)中的工作电机开关，开启工作电动机(9)，所述电动机(9)带动转动轴(12)高速转动，所述转动轴(12)带动钻头(2)高速转动，将钻头(2)置于待钻削岩石处，打开开关组(91)中的小电机下行开关，开启小电机和传动齿轮(6)通过传动丝杆(92)驱动设备平台(10)带动钻头(2)向下移动，对待钻削岩石进行钻削；随着所述钻头(2)的钻削切入岩石内部，弹簧(11)受到岩样向上的压缩形变产生压力，压力传感器(13)测得所述弹簧(11)所受的实时压力值，并将其传送给单片机(4)；所述单片机(4)获取所述压力值，根据胡克定律：S＝F/k，计算实时钻削深度S1，并将所述钻削深度S1传送给显示器(7)，以便随时显示当前钻削深度；其中F为实时压力值，k为弹簧的劲度系数；当S1＝S时，即实时钻削深度达到所述待钻削深度时，所述单片机(4)控制所述工作电动机(9)的开关组(91)的停止开关，自动断开工作电机，同时启动小电机的上行开关，通过传动齿轮和传动丝杆(92)上升钻杆(1)，同时弹簧(11)将切削好的岩样自动挤出钻杆(1)，完成此次钻削。...

【技术特征摘要】
1.智能防断裂钻孔取芯机，其特征在于，包括：钻杆(1)，所述钻杆(1)下端连接
钻头(2)，所述钻杆(1)上端连接转动轴(12)中间连接水管(3)，所述钻杆(1)横向固
定于设备平台(10)，所述设备平台(10)咬合连接于传动丝杆(92)并在中间部位穿越平滑
立柱(5)，所述平滑立柱(5)的上端固定小电机及传动齿轮(6)并与传动丝杆(92)连接
用于提供钻杆上下移动的动力，所述平滑立柱(5)的下端连接于支撑座(8)，所述设备平台
(10)固定有单片机(4)，所述单片机(4)分别与所述输入设备和显示器(7)及所述压力
传感器(13)连接，所述设备平台(10)的另一端固定有工作电动机(9)用于提供工作动力，
所述电动机(9)上设有开关组(91)；
所述钻杆(1)内部前端设有弹簧(11)，所述弹簧(11)的上端与转动轴(12)连接下
端自由并与钻头(2)端头齐平，所述转动轴(12)分别设有压力传感器(13)和平动转轴(14)，
所述压力传感器(13)和所述平动转轴(14)之间设有连接轴(15)，压力传感器(13)与单
片机(4)连接。
智能防断裂钻孔取芯机使用方法，其特征在于，包括：
通过输入设备(7)输入待钻削深度...

【专利技术属性】
技术研发人员：林斌，徐冬，邹文，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34