井下作业机安全防护装置制造方法及图纸

井下作业机安全防护装置，属于工业控制领域，本实用新型专利技术为解决钻井设备体积和重量大，更新换代会造成极大浪费的问题。本实用新型专利技术包括钢绳轮毂齿轮、光电编码器、主控单元、矩阵按键、显示屏和刹车气缸电磁阀，钢绳轮毂齿轮与光电编码器通过齿轮啮合连接，光电编码器的数据输出端与主控单元的输入端连接，矩阵按键的按键信号输出端与主控单元的按键信号输入端连接，主控单元的显示数据输出端与显示屏的显示数据输入端连接，主控单元的刹车信号输出端与刹车气缸电磁阀的刹车信号输入端连接。本实用新型专利技术装置能够对吊绳的位置实时显示和对设定位置报警刹车。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及井下作业机安全防护装置，属于工业控制领域。
技术介绍
现代井下作业机多采用人工手动操作器械的启停动作。经常因各种原因如:操控人员的疲劳、操作失误、不可恢复机械故障等，造成被吊器械与作业机井架发生碰撞的事故。这个重大的隐患需要一种具有精确定位报警和刹车功能的安全防护装置。随着我国钻井设备的不断更新，高新技术带来高效作业的同时，安全作业也引起了社会广泛的关注。由于钻井设备体积和重量大，更新换代会造成极大的浪费，所以，开发出一种高精度井下作业机安全防护装置是非常必要的。
技术实现思路
本技术目的是为了解决钻井设备体积和重量大，更新换代会造成极大浪费的问题，提供了一种井下作业机安全防护装置。本技术所述井下作业机安全防护装置，它包括钢绳轮毂齿轮、光电编码器、主控单元、矩阵按键、显示屏和刹车气缸电磁阀，钢绳轮毂齿轮与光电编码器通过齿轮啮合连接，光电编码器的数据输出端与主控单元的输入端连接，矩阵按键的按键信号输出端与主控单元的按键信号输入端连接，主控单元的显示数据输出端与显示屏的显示数据输入端连接，主控单元的刹车信号输出端与刹车气缸电磁阀的刹车信号输入端连接。本技术的优点:本技术提供一种高精度井下作业机安全防护装置，该装置能够对吊绳的位置实时显示和对设定位置报警刹车，能对范围为地面上100米到地面下几千米的位置自动测量，同时显示测量结果，精度最高可达微米级，精度根据齿轮啮合传动比调整。本技术结构简单，体积小，制作成本较低，稳定性高，安装操作简便，实用性强。附图说明图1是本技术所述井下作业机安全防护装置的结构示意图。具体实施方式具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述井下作业机安全防护装置，它包括钢绳轮毂齿轮1、光电编码器2、主控单元3、矩阵按键4、显示屏5和刹车气缸电磁阀7，钢绳轮毂齿轮I与光电编码器2通过齿轮啮合连接，光电编码器2的数据输出端与主控单元3的输入端连接，矩阵按键4的按键信号输出端与主控单元3的按键信号输入端连接，主控单元3的显示数据输出端与显示屏5的显示数据输入端连接，主控单元3的刹车信号输出端与刹车气缸电磁阀7的刹车信号输入端连接。矩阵按键4由16个按键以矩阵排列，用于录入每层钢绳一圈的周长，以提高精度。具体实施方式二:本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括声光报警器6，主控单元3的报警信号输出端与声光报警器6的报警信号输入端连接。声光报警器用于在靠近提前设定好的刹车位置时提示操作人员注意安全。固态继电器用于控制连接刹车气缸电磁阀7。光电编码器2实时监测钢绳的下降或者上升的米数，传送给显示屏5显示，主控单元3将当前米数与提前设定好的上限位置和下限位置比较，当临近该距离时，声光报警器6开始报警，当达到该距离时，固态继电器动作驱动刹车气缸电磁阀7执行刹车动作，以保证安全，减少人工操作。具体实施方式三:本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，主控单元3采用型号为STM32F103C8的单片机来实现。STM32F103C8是一款基于ARM32位的Cortex_M3CPU内核的增强型高性能单片机，工作频率为72MHZ，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，含有丰富的增强I/O端口和连接到两条APB总线的外设。包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包括含标准和先进的通信接口:多达2个I2C和SP1、3个USART、一个USB和一个CAN。具体实施方式四:本实施方式对实施方式一、二或三作进一步说明，光电编码器2采用欧姆龙E6A2-CWZ5C/360P增量式多相光电编码器。欧姆龙E6A2-CWZ5C/360P增量式多相光电编码器直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相，A、B两组脉冲相位差90°，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点 定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输，用于检测吊车钢绳轮毂的旋转角度，以转换成钢绳的当前米数。具体实施方式五:本实施方式对实施方式一、二、三或四作进一步说明，显不屏5采用型号为GYTF024HY25TP-37D的彩屏显示电路来实现。GYTF024HY25TP-37D彩屏显示电路是薄膜晶体管型液晶显示屏，可以显示数字、中英文字符和彩色图案，分辨率较高。具体实施方式六:给出一个具体实施例，钢绳轮毂齿轮I与光电编码器2通过齿轮啮合连接，齿轮传动比可以改变，例如设定为20:1。光电编码器2每转一圈发送360个脉冲给主控单元3。矩阵按键4的数值按键用于手动录入钢绳轮毂每层的钢绳圈数，数据格式举例为:第一层钢绳有10圈，对应光电编码器2的脉冲范围为10*360=3600，每圈的周长为2米，对应每个脉冲钢绳下降或者上升的距离为:2000mm/20/360 ^ 0.28mm ;第二层的钢绳有12圈，对应光电编码器2的脉冲范围为12*360=4320，每圈的周长为1.6米，对应每个脉冲钢绳下降或者上升的距离为:1600mm/20/360 ^ 0.22mm ;第三层的钢绳有12圈，对应光电编码器2的脉冲范围为12*360=4320，每圈的周长为1.2米等，对应每个脉冲钢绳下降或者上升的距离为:1200mm/20/360 ^ 0.17mm,依次根据实际情况将钢绳轮毂上每层的钢绳圈数及每圈的周长录入到主控单元3。将钢绳上升到最高位置时，按下矩阵按键4的起点设置键，将起点按键信息传到主控单元3，由主控单元3将光电编码器2的脉冲计数值即起点脉冲值设为零并存入其内部自带的可掉电保护存储器，设为A0，作为计数的起点；主控单元3规定:钢绳下降时脉冲计数值做加法，钢绳上升时脉冲计数值做减法，将钢绳下降到地面位置时，按下矩阵按键4的零点设置键，将零点按键信息传到主控单元3，由主控单元3将此时光电编码器2的正脉冲值即零点脉冲值存入其可掉电保护存储器，设为Al，由实际情况知钢绳起点到地面的最大距离为几十米，所以这个距离一定处于第一层钢绳范围内，Al相对于AO的钢绳距离为D0=A1*0.28/1000m ;主控单元3规定:将当前时刻的光电编码器2脉冲值设为A2，由主控单元3判断:若A2小于Al，则记显示屏5显示当前钢绳高度为B0=|A2*0.28-D0|/1000m，将钢绳上升到上限位置时，按下矩阵按键4的上限位置设置键，将上限位置按键信息传到主控单元3，由主控单元3将此时光电编码器2的正脉冲值即上限脉冲值存入其可掉电保护存储器，设为LI，同时显示屏5显示上限位置高度BI，BI等于此时刻的BO ;主控单元3判断:若A2大于Al，此时分为以下情况讨论:若A2大于Al且小于3600(第一层钢绳对应的脉冲范围)，则记显示屏5显示当前钢绳高度B0=(A2*0.28-D0)/1000m ；若A2大于3600且小于(3600+4320)(前两层钢绳对应的脉冲光范围)，则记显示屏5显示当前钢绳高度 BO= (3600*0.28+ (A2-3600) *0.22) /IOOOm ;若 A2 大于(3600+4320)且小于(3600+4320+4320)(前三层钢绳对应的脉冲范围)，则记显示屏5显示当前钢绳高度BO=(36本文档来自技高网...

【技术保护点】
井下作业机安全防护装置，其特征在于，它包括钢绳轮毂齿轮（1）、光电编码器（2）、主控单元（3）、矩阵按键（4）、显示屏（5）和刹车气缸电磁阀（7），钢绳轮毂齿轮（1）与光电编码器（2）通过齿轮啮合连接，光电编码器（2）的数据输出端与主控单元（3）的输入端连接，矩阵按键（4）的按键信号输出端与主控单元（3）的按键信号输入端连接，主控单元（3）的显示数据输出端与显示屏（5）的显示数据输入端连接，主控单元（3）的刹车信号输出端与刹车气缸电磁阀（7）的刹车信号输入端连接。

【技术特征摘要】
1.井下作业机安全防护装置，其特征在于，它包括钢绳轮毂齿轮(I)、光电编码器(2)、主控单元(3)、矩阵按键(4)、显示屏(5)和刹车气缸电磁阀(7)， 钢绳轮毂齿轮(I)与光电编码器(2 )通过齿轮啮合连接，光电编码器(2 )的数据输出端与主控单元(3)的输入端连接，矩阵按键(4)的按键信号输出端与主控单元(3)的按键信号输入端连接，主控单元(3)的显示数据输出端与显示屏(5)的显示数据输入端连接，主控单元(3)的刹车信号输出端与刹车气缸电磁阀(7)的刹车信号输入端连接。2.根据权利要求1所述井下作业机安...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜波，佟巳刚，李长威，侯帅丞，
申请(专利权)人：姜波，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23