一种水平定向钻机的电气控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水平定向钻机的电气控制系统及其控制方法，在自动卸杆时，当位置传感器反馈钻杆到达卸扣位置时，钻杆停止旋转与钻进，夹持器夹紧翻转卸扣，动力头反向旋转并后拉退扣；在自动装杆时，当位置传感器反馈动力头到达装杆位置时，检测装置检测所述夹持器内有钻杆存在后控制器控制机械手臂翻转装杆，装杆到位后动力头正向旋转并前推上紧钻杆。本发明专利技术的水平定向钻机的电气控制系统及其控制方法，可以实现钻杆的自动装卸，装卸钻杆更加方便便捷，且不受钻机手主观判断的影响。

Electric control system and control method of horizontal directional drilling machine

【技术实现步骤摘要】
一种水平定向钻机的电气控制系统及其控制方法
本专利技术涉及水平定向钻机制造领域，尤其涉及一种水平定向钻机的电气控制系统及其控制方法。
技术介绍
随着城市建设的快速发展，城市和农村对基础设施建设的要求也越来越高。地下管网作为一个城市基础设施的重要组成部分，比如水电、通讯、天然气以及石油等领域的地下管道或管线的铺设工程中，通常会采用非开挖技术进行地下管线的铺设、更换或修复作业，以保护生态环境并提高铺管效率。非开挖水平定向钻机，简称HDD，是应用非开挖技术的典型工程机械产品，目前公共设施建设工程中有49％用到了HDD，现有的非开挖行业中17.6％的企业已经将HDD作为业务重点。非开挖水平定向钻机在城市建设，尤其是市政基础设施建设中有着非常重要的作用。不过在进行钻机作业时，一根钻杆钻完后需要钻机手人工操作卸扣和装杆。这种操作方式不仅效率低下，耗时耗力，而且在卸扣和装杆的过程中，钻机手容易受到其自己主观判断的影响，无法精准地控制装杆旋转扭矩，有时会产生卸扣困难甚至损坏钻杆的现象。因此，结合上述存在的技术问题，有必要提供一种新的技术方案。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种水平定向钻机的电气控制系统及其控制方法，具体技术方案如下所述：本专利技术的一种水平定向钻机的电气控制系统，具有自动装杆状态和自动卸杆状态，所述控制系统包括马达、位置传感器、控制器、检测装置和机械手臂，所述机械手臂上设置有夹持器，所述马达用于带动动力头运动，所述位置传感器用于检测所述动力头的位置，所述检测装置用于检测钻杆和所述夹持器的位置，所述控制器用于根据所述动力头的位置控制所述马达动作以控制所述动力头的运动，同时控制所述机械手臂和夹持器动作以控制钻杆运动。进一步地，所述马达包括用于驱动所述动力头做推拉运动的推拉马达和驱动所述动力头做旋转运动的旋转马达。进一步地，所述控制器为PLC控制器。进一步地，所述推拉马达上还设置有霍尔传感器。一种水平定向钻机的电气控制方法，包括自动装杆和自动卸杆两种控制方法。进一步地，自动装杆的控制方法步骤如下：S1：水平定向钻机的控制模式切换至自动模式；S2：控制器控制马达运动，所述马达驱动动力头做推拉和旋转运动；S3：当设置在装杆位置的位置传感器检测到所述动力头后，所述位置传感器将其检测信号传送给所述控制器，所述控制器控制所述马达停止运动；S4：检测装置对钻杆进行检测，如果检测到夹持器内有钻杆，所述检测装置将检测信号传送至所述控制器，所述控制器控制所述夹持器加紧钻杆；S5：所述控制器控制机械手臂带动所述夹持器进行翻转，将钻杆安装至所述动力头上；S6：当设置在装杆位置的检测装置检测到钻杆安装到位后，所述控制器控制所述马达运动，所述马达驱动所述动力头正向旋转和前推，直至上紧钻杆。进一步地，自动卸杆的控制方法步骤如下：P1：水平定向钻机的控制模式切换至自动模式；P2：控制器控制马达运动，所述马达驱动动力头做前推和正向旋转运动，从而带动所述动力头上的钻杆旋转和钻进；P3：当设置在卸扣位置的位置传感器检测到所述动力头后，所述位置传感器将其检测信号传送给所述控制器，所述控制器控制所述马达停止运动；P4：所述控制器控制机械手臂进行翻转，直至检测装置检测到夹持器到达钻杆的卸扣位置；P5：所述检测装置将检测信号传送至所述控制器，所述控制器控制所述夹持器夹紧钻杆；P6：所述控制器控制所述马达运动，所述马达驱动所述动力头反向旋转和后拉，直至钻杆退扣。本专利技术的一种水平定向钻机的电气控制系统及其控制方法，具有如下有益效果：(1)本专利技术的水平定向钻机的电气控制系统及其控制方法，其解决了自动装、卸杆的自动控制问题；(2)本专利技术的水平定向钻机的电气控制系统及其控制方法，其解决了卸杆困难的控制问题；(3)本专利技术的水平定向钻机的电气控制系统及其控制方法，其解决了夹持器自动夹持、翻转的控制问题。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本专利技术的控制系统图；图2是本专利技术的自动装杆控制系统流程图；图3是本专利技术的自动卸杆控制系统流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以使直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。实施例请参阅图1，图1是本专利技术的控制系统图。如图所示，一种水平定向钻机的电气控制系统，包括马达、位置传感器、控制器、检测装置和机械手臂，所述机械手臂上设置有夹持器，所述马达用于带动动力头运动，所述位置传感器用于检测所述动力头的位置，所述检测装置用于检测钻杆和所述夹持器的位置，所述控制器用于根据所述动力头的位置控制所述马达动作以控制所述动力头的运动，同时控制所述机械手臂和夹持器动作以控制钻杆运动。所述马达包括用于驱动所述动力头做推拉运动的推拉马达和驱动所述动力头做旋转运动的旋转马达，所述控制器为PLC控制器。所述控制系统具有自动装杆和自动卸杆两种状态，具体的控制方法如下：请参阅图2，图2是本专利技术的自动装杆控制系统流程图。由图所示，自动装杆的控制方法具体步骤如下：S1：水平定向钻机切换至自动模式；S2：所述PLC控制器给所述所推拉马达和旋转马达分别发出正转信号，所述推拉马达收到正转信号后开始运行并带动所述水平定向钻机的动力头进行前推，所述旋转马达接收到正转信号后开始运行并带动所述动力头正向旋转；S3：当设置在装杆位置的所述位置传感器检测到所述动力头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平定向钻机的电气控制系统，其特征在于，所述控制系统具有自动装杆状态和自动卸杆状态，所述控制系统包括马达、位置传感器、控制器、检测装置和机械手臂，所述机械手臂上设置有夹持器，所述马达用于带动动力头运动，所述位置传感器用于检测所述动力头的位置，所述检测装置用于检测钻杆和所述夹持器的位置，所述控制器用于根据所述动力头的位置控制所述马达动作以控制所述动力头的运动，同时控制所述机械手臂和夹持器动作以控制钻杆运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种水平定向钻机的电气控制系统，其特征在于，所述控制系统具有自动装杆状态和自动卸杆状态，所述控制系统包括马达、位置传感器、控制器、检测装置和机械手臂，所述机械手臂上设置有夹持器，所述马达用于带动动力头运动，所述位置传感器用于检测所述动力头的位置，所述检测装置用于检测钻杆和所述夹持器的位置，所述控制器用于根据所述动力头的位置控制所述马达动作以控制所述动力头的运动，同时控制所述机械手臂和夹持器动作以控制钻杆运动。


2.根据权利要求1所述的水平定向钻机的电气控制系统，其特征在于，所述马达包括用于驱动所述动力头做推拉运动的推拉马达和驱动所述动力头做旋转运动的旋转马达。


3.根据权利要求1所述的水平定向钻机的电气控制系统，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。


4.根据权利要求2所述的水平定向钻机的电气控制系统，其特征在于，所述推拉马达上还设置有霍尔传感器。


5.一种水平定向钻机的电气控制方法，其特征在于，所述控制方法包括自动装杆和自动卸杆两种控制方法。


6.根据权利要求5所述的水平定向钻机的电气控制方法，其特征在于，自动装杆的控制方法步骤如下：
S1：水平定向钻机的控制模式切换至自动模式；
S2：控制器控制马达运动，所述马达驱动动力头做推拉和旋转运动；

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凤钢，许为松，胡孝新，程熙，石姚姚，
申请(专利权)人：江苏谷登工程机械装备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32