1.本發(fā)明屬于工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉆機(jī)自動換桿控制方法、裝置、系統(tǒng)及鉆機(jī)。

背景技術(shù)：

2.鉆機(jī)的換桿系統(tǒng)的快慢很大程度上都會影響鉆機(jī)的工作效率，特別是遇到一些對機(jī)器不是很熟悉的操作手或者是一些新手，適應(yīng)換桿操作都需要一定的時間。即使是一些比較熟練的操作工，有時候由于疏忽或者操作失誤，會導(dǎo)致鉆桿的掉落從而影響生產(chǎn)安全。在現(xiàn)有的大多數(shù)鉆機(jī)中，換桿系統(tǒng)都是通過人為的一步一步操作，在每一步的銜接過程中都需要操作手的觀察與經(jīng)驗(yàn)判斷，如果經(jīng)驗(yàn)不足會導(dǎo)致反復(fù)操作，從而會導(dǎo)致整機(jī)穿孔效率的降低。更為嚴(yán)重的，由于操作手的疏忽和操作失誤會出現(xiàn)掉桿現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

3.技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種鉆機(jī)自動換桿控制方法、裝置、系統(tǒng)及鉆機(jī)，旨在克服人為因素帶來的操作效率降低以及作業(yè)安全性降低的問題，通過自動化方案從整體上提高鉆機(jī)的效率。

4.技術(shù)方案：第一方面，本發(fā)明提供一種鉆機(jī)自動換桿控制方法，包括：

5.接收鑿巖機(jī)的位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置信號，所述鑿巖機(jī)的位置包括特定位置m1～m7；

6.定義換桿狀態(tài)，所述換桿狀態(tài)包括自動加桿狀態(tài)和自動卸桿狀態(tài)；

7.自動加桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置和機(jī)械手的位置決定進(jìn)入何種自動加桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作；

8.自動卸桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置決定進(jìn)入何種自動卸桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作。

9.優(yōu)選的，所述自動加桿狀態(tài)包括：

10.第一自動加桿狀態(tài)，所述第一自動加桿狀態(tài)為松螺紋；

11.第二自動加桿狀態(tài)，所述第二自動加桿狀態(tài)為快速返回至位置m6；

12.第三自動加桿狀態(tài)，所述第三自動加桿狀態(tài)為鉆桿進(jìn)入夾爪；

13.第四自動加桿狀態(tài)，所述第三自動加桿狀態(tài)為鉆桿至鑿巖中心；

14.第五自動加桿狀態(tài)，所述第三自動加桿狀態(tài)為重夾m6至m5；

15.第六自動加桿狀態(tài)，所述第三自動加桿狀態(tài)為輕夾m5至m4；

16.第七自動加桿狀態(tài)，所述第三自動加桿狀態(tài)為機(jī)械手回鉆桿庫。

17.進(jìn)一步地，所述判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置和機(jī)械手的位置決定進(jìn)入何種自動加桿狀態(tài)包括：

18.如果m2≤鑿巖機(jī)位置＜m3，進(jìn)入第一自動加桿狀態(tài)；

19.如果m3≤鑿巖機(jī)位置＜m6&機(jī)械手在鉆桿庫位置，進(jìn)入第二自動加桿狀態(tài)；

20.如果m6≤鑿巖機(jī)位置&機(jī)械手在鉆桿庫位置，進(jìn)入第三自動加桿狀態(tài)；

21.如果m4≤鑿巖機(jī)位置&機(jī)械手在鑿巖中心，進(jìn)入第五自動加桿狀態(tài)。

22.優(yōu)選地，所述自動卸桿狀態(tài)包括：

23.第一自動卸桿狀態(tài)，所述第一自動卸桿狀態(tài)為快速返回至m4；

24.第二自動卸桿狀態(tài)，所述第二自動卸桿狀態(tài)為鉆桿退出夾爪；

25.第三自動卸桿狀態(tài)，所述第三自動卸桿狀態(tài)為機(jī)械手至鑿巖中心；

26.第四自動卸桿狀態(tài)，所述第四自動卸桿狀態(tài)為夾爪關(guān)閉；

27.第五自動卸桿狀態(tài)，所述第五自動卸桿狀態(tài)為備用狀態(tài)；

28.第六自動卸桿狀態(tài)，所述第六自動卸桿狀態(tài)為緊上螺紋；

29.第七自動卸桿狀態(tài)，所述第七自動卸桿狀態(tài)為松下螺紋；

30.第八自動卸桿狀態(tài)，所述第八自動卸桿狀態(tài)為松上螺紋；

31.第九自動卸桿狀態(tài)，所述第九自動卸桿狀態(tài)為鉆桿退出夾爪；

32.第十自動卸桿狀態(tài)，所述第十自動卸桿狀態(tài)為機(jī)械手至鉆桿庫；

33.第十一自動卸桿狀態(tài)，所述第十一自動卸桿狀態(tài)為快速前進(jìn)至m3；

34.第十二自動卸桿狀態(tài)，所述第十二自動卸桿狀態(tài)為緊螺紋。

35.進(jìn)一步地，所述判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置決定進(jìn)入何種自動卸桿狀態(tài)包括：

36.如果鑿巖機(jī)位置＜m4&扶釬器打開，進(jìn)入第一自動卸桿狀態(tài)；

37.如果鑿巖機(jī)位置＝m4&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫位置&鉆桿在夾爪位置，進(jìn)入第二自動卸桿狀態(tài)；

38.如果鑿巖機(jī)位置＝m4&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫位置&鉆桿不在夾爪位置，進(jìn)入第三自動卸桿狀態(tài)；

39.如果m4≤鑿巖機(jī)位置＜m5&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鑿巖中心，進(jìn)入第六自動卸桿狀態(tài)；

40.如果m5≤鑿巖機(jī)位置＜m6&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鑿巖中心，進(jìn)入第八自動卸桿狀態(tài)；

41.如果鑿巖機(jī)位置＝m6&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鑿巖中心，進(jìn)入第九自動卸桿狀態(tài)；

42.如果鑿巖機(jī)位置＝m6&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫，進(jìn)入第十一自動卸桿狀態(tài)；

43.如果鑿巖機(jī)位置＝m3&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫，進(jìn)入第十二自動卸桿狀態(tài)。

44.第二方面，本發(fā)明提供一種鉆機(jī)自動換桿控制裝置，利用所述的鉆機(jī)自動換桿控制方法控制鉆機(jī)自動換桿，包括：

45.信號接收單元，其被配置為用于接收鑿巖機(jī)的位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置信號；

46.狀態(tài)定義單元，其被配置為用于定義換桿狀態(tài)，所述換桿狀態(tài)包括自動加桿狀態(tài)和自動卸桿狀態(tài)；

47.執(zhí)行控制單元，其被配置為在自動加桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置和機(jī)械手的位置決定進(jìn)入何種自動加桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作；在自動卸桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置決定進(jìn)入何種自動卸桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作。

48.第三方面，提供一種鉆機(jī)自動換桿控制系統(tǒng)，包括：

49.信號采集元件，其配置為用于獲取鑿巖機(jī)的位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)、鉆桿位置信號；

50.控制器，其包括所提出的鉆機(jī)自動換桿控制裝置；所述信號采集單元能夠?qū)⑺@取的信號數(shù)據(jù)傳遞給控制器的信號接收單元。

51.進(jìn)一步地，所述信號采集單元包括：

52.絕對值編碼器，用于標(biāo)定m1-m7的位置和測量鑿巖機(jī)的位置；

53.接近開關(guān)，用于判斷機(jī)械手的位置以及鉆桿的位置。

54.進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)還包括開關(guān)，所述開關(guān)用于選擇自動加桿及自動卸桿。

55.第四方面，提供一種鉆機(jī)，利用所述的鉆機(jī)自動換桿控制方法控制鉆機(jī)自動換桿。

56.本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過對換桿系統(tǒng)進(jìn)行自動化的操作，極大地增加工作效率以及提高生產(chǎn)安全，盡量避免一些人為因素而導(dǎo)致的效率降低以及一些安全風(fēng)險問題。

附圖說明

57.圖1為鉆機(jī)的換桿系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖；

58.圖2為本發(fā)明的實(shí)施例中的鉆機(jī)自動換桿控制方法的流程圖；

59.圖3～圖9為本發(fā)明的實(shí)施例中的m1～m7位置的示意圖。

具體實(shí)施方式

60.下面結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅是出于便于描述的目的，并不能理解為對數(shù)量和性質(zhì)等的限定。

61.結(jié)合圖1所示，鉆機(jī)自動換桿系統(tǒng)的涉及的機(jī)械機(jī)構(gòu)包括鉆桿庫1、推進(jìn)梁2、鑿巖機(jī)3、扶釬器4、機(jī)械手5和夾爪6等，所涉及的元器件有編碼器7、接近開關(guān)8、控制器、液壓閥組9等等。

62.圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例中鉆機(jī)自動換桿控制方法的流程圖。結(jié)合圖2，示例中該方法包括：

63.步驟s100：接收鑿巖機(jī)的位置、、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置信號，所述鑿巖機(jī)的位置包括設(shè)定位置m1～m7。本發(fā)明主要判斷鑿巖機(jī)目前處于的位置進(jìn)而確定執(zhí)行何種控制動作。

64.圖3～9給出了鑿巖機(jī)的重要位置m1～m7，這幾個位置是換桿系統(tǒng)必須的幾個位置，具體為：

65.m1：鑿巖機(jī)在最前端，如圖3所示；

66.m2：鑿巖機(jī)在扶釬器處，如圖4所示；

67.m3：快速前進(jìn)停止位置，如圖5所示；

68.m4：下連接套在扶釬器，如圖6所示；

69.m5：取桿位置，如圖7所示；

70.m6：上連接套退螺紋位置，如圖8所示；

71.m7：鑿巖機(jī)在最尾端，如圖9所示。

72.對于機(jī)械手的位置，示例中所涉及的機(jī)械手的位置包括：機(jī)械手在鉆桿庫、機(jī)械手

在鑿巖中心；所涉及的扶釬器的狀態(tài)包括扶釬器打開和扶釬器關(guān)閉；鉆桿位置包括鉆桿在夾爪位置和鉆桿不在夾爪位置。

73.步驟s200：定義換桿狀態(tài)，換桿狀態(tài)包括自動加桿狀態(tài)和自動卸桿狀態(tài)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，自動加桿包括以下狀態(tài)：

74.第一自動加桿狀態(tài)：松螺紋；

75.第二自動加桿狀態(tài)：快速返回至位置m6；

76.第三自動加桿狀態(tài)：鉆桿進(jìn)入夾爪；

77.第四自動加桿狀態(tài)：鉆桿至鑿巖中心；

78.第五自動加桿狀態(tài)：重夾m6至m5；

79.第六自動加桿狀態(tài)：輕夾m5至m4；

80.第七自動加桿狀態(tài)：機(jī)械手回鉆桿庫。

81.自動卸桿包括以下狀態(tài)：

82.第一自動卸桿狀態(tài)：快速返回至m4；

83.第二自動卸桿狀態(tài)：鉆桿退出夾爪；

84.第三自動卸桿狀態(tài)：機(jī)械手至鑿巖中心；

85.第四自動卸桿狀態(tài)：夾爪關(guān)閉；

86.第五自動卸桿狀態(tài)：備用狀態(tài)；

87.第六自動卸桿狀態(tài)：緊上螺紋；

88.第七自動卸桿狀態(tài)：松下螺紋；

89.第八自動卸桿狀態(tài)：松上螺紋；

90.第九自動卸桿狀態(tài)：鉆桿退出夾爪；

91.第十自動卸桿狀態(tài)：機(jī)械手至鉆桿庫；

92.第十一自動卸桿狀態(tài)：快速前進(jìn)至m3；

93.第十二自動卸桿狀態(tài)：緊螺紋。

94.步驟s300：自動加桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置和機(jī)械手的位置決定進(jìn)入何種自動加桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作；自動卸桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置決定進(jìn)入何種自動卸桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作。

95.在本發(fā)明的示例中，在自動加桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置和機(jī)械手的位置決定進(jìn)入何種自動加桿狀態(tài)包括：

96.如果m2≤鑿巖機(jī)位置＜m3：進(jìn)入第一自動加桿狀態(tài)；

97.如果m3≤鑿巖機(jī)位置＜m6&機(jī)械手在鉆桿庫位置：進(jìn)入第二自動加桿狀態(tài)；

98.如果m6≤鑿巖機(jī)位置&機(jī)械手在鉆桿庫位置：進(jìn)入第三自動加桿狀態(tài)；

99.如果m4≤鑿巖機(jī)位置&機(jī)械手在鑿巖中心：進(jìn)入第五自動加桿狀態(tài)。

100.順序執(zhí)行各種狀態(tài)下的動作，當(dāng)狀態(tài)處于：

101.第一自動加桿狀態(tài)：

[0102]-扶釬器夾緊；

[0103]-鑿巖機(jī)旋轉(zhuǎn)后退即松螺紋；

[0104]-當(dāng)鑿巖機(jī)到達(dá)m3的時候，進(jìn)入第二自動加桿狀態(tài)。

[0105]

第二自動加桿狀態(tài)：

[0106]-鑿巖機(jī)快速后退至m6位置；

[0107]-當(dāng)鑿巖機(jī)到達(dá)m6位置的時候，進(jìn)入第三自動加桿狀態(tài)。

[0108]

第三自動加桿狀態(tài)：

[0109]-打開夾爪；

[0110]-旋轉(zhuǎn)鉆桿庫，將桿送入夾爪；

[0111]-當(dāng)鉆桿在出庫位置的時候，進(jìn)入第四自動加桿狀態(tài)。

[0112]

第四自動加桿狀態(tài)：

[0113]-夾緊鉆桿，機(jī)械手從鉆桿庫移至鑿巖中心；

[0114]-當(dāng)機(jī)械手在鑿巖中心的時候，進(jìn)入第五自動加桿狀態(tài)。

[0115]

第五自動加桿狀態(tài)：

[0116]-鑿巖機(jī)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)即緊螺紋；

[0117]-夾爪重夾；

[0118]-當(dāng)鑿巖機(jī)到達(dá)m5位置的時候，進(jìn)入第六自動加桿狀態(tài)。

[0119]

第六自動加桿狀態(tài)：

[0120]-扶釬器夾緊，夾爪輕夾

[0121]-鑿巖機(jī)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)即緊螺紋

[0122]-當(dāng)鑿巖機(jī)到達(dá)m4位置的時候，進(jìn)入第七自動加桿狀態(tài)

[0123]

第七自動加桿狀態(tài)：

[0124]-機(jī)械手從鑿巖中心移至鉆桿庫；

[0125]-當(dāng)機(jī)械手到達(dá)鉆桿庫位置的時候，自動加桿程序結(jié)束跳出。

[0126]

在本發(fā)明的示例中，在自動加桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置和機(jī)械手的位置決定進(jìn)入何種自動卸桿狀態(tài)包括：

[0127]

如果鑿巖機(jī)位置＜m4&扶釬器打開：進(jìn)入第一自動卸桿狀態(tài)；

[0128]

如果鑿巖機(jī)位置＝m4&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫位置&鉆桿在夾爪位置，進(jìn)入第二自動卸桿狀態(tài)；

[0129]

如果鑿巖機(jī)位置＝m4&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫位置&鉆桿不在夾爪位置，進(jìn)入第三自動卸桿狀態(tài)；

[0130]

如果m4≤鑿巖機(jī)位置＜m5&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鑿巖中心：進(jìn)入第六自動卸桿狀態(tài)；

[0131]

如果m5≤鑿巖機(jī)位置＜m6&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鑿巖中心：進(jìn)入第八自動卸桿狀態(tài)；

[0132]

如果鑿巖機(jī)位置＝m6&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鑿巖中心：進(jìn)入第九自動卸桿狀態(tài)；

[0133]

如果鑿巖機(jī)位置＝m6&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫：進(jìn)入第十一自動卸桿狀態(tài)；

[0134]

如果鑿巖機(jī)位置＝m3&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫：進(jìn)入第十二自動卸桿狀態(tài)。

[0135]

順序執(zhí)行各種狀態(tài)下的動作，當(dāng)狀態(tài)處于：

[0136]

第一自動卸桿狀態(tài)：

[0137]-鑿巖機(jī)返回至m4位置；

[0138]-當(dāng)鑿巖機(jī)到達(dá)m4的時候，進(jìn)入第二自動卸桿狀態(tài)。

[0139]

第二自動卸桿狀態(tài)：

[0140]-當(dāng)鉆桿不在出庫位置，進(jìn)入第三自動卸桿狀態(tài)。

[0141]

第三自動卸桿狀態(tài)：

[0142]-機(jī)械手從鉆桿庫到鑿巖中心；

[0143]-當(dāng)機(jī)械在鑿巖中心的時候，進(jìn)入第四自動卸桿狀態(tài)。

[0144]

第四自動卸桿狀態(tài)：

[0145]-夾緊夾爪；

[0146]-當(dāng)夾爪夾緊的時候，進(jìn)入第六自動卸桿狀態(tài)。

[0147]

第六自動卸桿狀態(tài)：

[0148]-夾緊扶釬器；

[0149]-夾爪重夾；

[0150]-鑿巖機(jī)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)即緊上螺紋；

[0151]-當(dāng)上螺紋擰緊的時候，進(jìn)入第七自動卸桿狀態(tài)。

[0152]

第七自動卸桿狀態(tài)：

[0153]-夾緊扶釬器；

[0154]-夾爪輕夾；

[0155]-鑿巖機(jī)旋轉(zhuǎn)返回即松下螺紋；

[0156]-當(dāng)鑿巖機(jī)位置到達(dá)m5的時候，進(jìn)入第八自動卸桿狀態(tài)。

[0157]

第八自動卸桿狀態(tài)：

[0158]-夾爪重夾

[0159]-鑿巖機(jī)旋轉(zhuǎn)返回即松上螺紋；

[0160]-當(dāng)鑿巖機(jī)位置到達(dá)m6的時候，進(jìn)入第九自動卸桿狀態(tài)。

[0161]

第九自動卸桿狀態(tài)：

[0162]-當(dāng)鉆桿不在出庫位置，進(jìn)入第十自動卸桿狀態(tài)。

[0163]

第十自動卸桿狀態(tài)：

[0164]-夾爪夾緊；

[0165]-機(jī)械手從鑿巖中心移至鉆桿庫；

[0166]-當(dāng)機(jī)械手在鉆桿庫位置的時候，進(jìn)入第十一自動卸桿狀態(tài)。

[0167]

第十一自動卸桿狀態(tài)：

[0168]-鑿巖機(jī)推進(jìn)；

[0169]-當(dāng)鑿巖機(jī)到達(dá)位置m3的時候，進(jìn)入第十二自動卸桿狀態(tài)。

[0170]

第十二自動卸桿狀態(tài)：

[0171]-夾緊扶釬器；

[0172]-鑿巖機(jī)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)即緊螺紋；

[0173]-當(dāng)鑿巖機(jī)位置到達(dá)m2的時候，自動卸桿程序結(jié)束跳出。

[0174]

通過所提出的鉆機(jī)自動換桿控制方法，從而克服人為因素帶來的操作效率降低以及增加作業(yè)安全，通過自動化方案從整體上提高鉆機(jī)的效率。

[0175]

進(jìn)一步地，本發(fā)明的實(shí)施例中，基于所提供的鉆機(jī)自動換桿控制方法，提供一種鉆機(jī)自動換桿控制裝置，該裝置可以通過所提供的鉆機(jī)自動換桿控制方法來控制鉆機(jī)自動換桿。具體的，該裝置包括信號接收單元、狀態(tài)定義單元和執(zhí)行控制單元。其中，其中，信號接

收單元被配置為用于接收鑿巖機(jī)的位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置信號；狀態(tài)定義單元被配置為用于定義換桿狀態(tài)，所述換桿狀態(tài)包括自動加桿狀態(tài)和自動卸桿狀態(tài)；執(zhí)行控制單元被配置為在自動加桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置和機(jī)械手的位置決定進(jìn)入何種自動加桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作；在自動卸桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置、機(jī)械手的位置和扶釬器的狀態(tài)決定進(jìn)入何種自動卸桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作。具體的鉆機(jī)上可通過電磁閥組來執(zhí)行相應(yīng)的動作。

[0176]

再一方面，本發(fā)明的實(shí)施例中，還提供一種鉆機(jī)自動換桿控制系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)采集單元和控制器。其中，信號采集元件，其配置為用于獲取鑿巖機(jī)的位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)、鉆桿位置信號；控制器包括上述的鉆機(jī)自動換桿控制裝置，數(shù)據(jù)采集單元能夠?qū)⑺@取的信號數(shù)據(jù)傳遞給控制器的信號接收單元。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可結(jié)合圖1，數(shù)據(jù)采集元件包括絕對值編碼器，可用于標(biāo)定m1-m7的位置和測量鑿巖機(jī)的位置。數(shù)據(jù)采集元件還包括接近開關(guān)，可用于判斷機(jī)械手的位置以及鉆桿的位置。例如在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置有三個接近開關(guān)，其中一個接近開關(guān)可用于檢測機(jī)械手是否在鉆桿庫，一個用于檢測機(jī)械手是否在鑿巖中心，最后一個用于檢測鉆桿位置。接近開關(guān)可將檢測信號傳輸給控制器。在本發(fā)明的示例中，控制器可以采用可編程控制器。

[0177]

進(jìn)一步地，本發(fā)明可通過設(shè)置一個開關(guān)，通過開關(guān)來選擇自動加桿及自動卸桿。以及設(shè)置壓力應(yīng)變器，從而通過壓力的檢測來判斷擰緊程度。還可以設(shè)置人機(jī)交互界面，用于顯示數(shù)據(jù)及進(jìn)行人機(jī)交互，使得操作手可以根據(jù)界面來判斷各種狀況。

[0178]

利用該系統(tǒng)，當(dāng)鉆機(jī)鉆孔(沖擊)停止之后，操作手只需判斷此時是需要加桿繼續(xù)進(jìn)行鉆孔還是已完成此次鉆孔需要拆桿至鉆桿庫。當(dāng)操作手明確下一步需要加桿還是拆桿的時候，只需要按下加桿按鈕或者拆桿按鈕，自動換桿系統(tǒng)會根據(jù)事先編寫好的軟件代碼自動進(jìn)行一系列的換桿操作直至加桿完畢或者拆桿完畢。

[0179]

最后一方面，本發(fā)明提供了一種鉆機(jī)，該鉆機(jī)利用所提供的鉆機(jī)自動換桿控制方法控制鉆機(jī)自動換桿，該鉆機(jī)可以克服人為因素帶來的操作效率降低以及增加作業(yè)安全，通過自動化方案從整體上提高鉆機(jī)的效率。

[0180]

上述實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和等同替換，這些對本發(fā)明權(quán)利要求進(jìn)行改進(jìn)和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。技術(shù)特征：

1.一種鉆機(jī)自動換桿控制方法，其特征在于，包括：接收鑿巖機(jī)的位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置信號，所述鑿巖機(jī)的位置包括特定位置m1～m7；定義換桿狀態(tài)，所述換桿狀態(tài)包括自動加桿狀態(tài)和自動卸桿狀態(tài)；自動加桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置和機(jī)械手的位置決定進(jìn)入何種自動加桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作；自動卸桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置決定進(jìn)入何種自動卸桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆機(jī)自動換桿控制方法，其特征在于，所述自動加桿狀態(tài)包括：第一自動加桿狀態(tài)，所述第一自動加桿狀態(tài)為松螺紋；第二自動加桿狀態(tài)，所述第二自動加桿狀態(tài)為快速返回至位置m6；第三自動加桿狀態(tài)，所述第三自動加桿狀態(tài)為鉆桿進(jìn)入夾爪；第四自動加桿狀態(tài)，所述第三自動加桿狀態(tài)為鉆桿至鑿巖中心；第五自動加桿狀態(tài)，所述第三自動加桿狀態(tài)為重夾m6至m5；第六自動加桿狀態(tài)，所述第三自動加桿狀態(tài)為輕夾m5至m4；第七自動加桿狀態(tài)，所述第三自動加桿狀態(tài)為機(jī)械手回鉆桿庫。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆機(jī)自動換桿控制方法，其特征在于，所述判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置和機(jī)械手的位置決定進(jìn)入何種自動加桿狀態(tài)包括：如果m2≤鑿巖機(jī)位置＜m3，進(jìn)入第一自動加桿狀態(tài)；如果m3≤鑿巖機(jī)位置＜m6&機(jī)械手在鉆桿庫位置，進(jìn)入第二自動加桿狀態(tài)；如果m6≤鑿巖機(jī)位置&機(jī)械手在鉆桿庫位置，進(jìn)入第三自動加桿狀態(tài)；如果m4≤鑿巖機(jī)位置&機(jī)械手在鑿巖中心，進(jìn)入第五自動加桿狀態(tài)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)自動換桿控制方法，其特征在于，所述自動卸桿狀態(tài)包括：第一自動卸桿狀態(tài)，所述第一自動卸桿狀態(tài)為快速返回至m4；第二自動卸桿狀態(tài)，所述第二自動卸桿狀態(tài)為鉆桿退出夾爪；第三自動卸桿狀態(tài)，所述第三自動卸桿狀態(tài)為機(jī)械手至鑿巖中心；第四自動卸桿狀態(tài)，所述第四自動卸桿狀態(tài)為夾爪關(guān)閉；第五自動卸桿狀態(tài)，所述第五自動卸桿狀態(tài)為備用狀態(tài)；第六自動卸桿狀態(tài)，所述第六自動卸桿狀態(tài)為緊上螺紋；第七自動卸桿狀態(tài)，所述第七自動卸桿狀態(tài)為松下螺紋；第八自動卸桿狀態(tài)，所述第八自動卸桿狀態(tài)為松上螺紋；第九自動卸桿狀態(tài)，所述第九自動卸桿狀態(tài)為鉆桿退出夾爪；第十自動卸桿狀態(tài)，所述第十自動卸桿狀態(tài)為機(jī)械手至鉆桿庫；第十一自動卸桿狀態(tài)，所述第十一自動卸桿狀態(tài)為快速前進(jìn)至m3；第十二自動卸桿狀態(tài)，所述第十二自動卸桿狀態(tài)為緊螺紋。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆機(jī)自動換桿控制方法，其特征在于，所述判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置決定進(jìn)入何種自動卸桿狀態(tài)包括：

如果鑿巖機(jī)位置＜m4&扶釬器打開，進(jìn)入第一自動卸桿狀態(tài)；如果鑿巖機(jī)位置＝m4&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫位置&鉆桿在夾爪位置，進(jìn)入第二自動卸桿狀態(tài)；如果鑿巖機(jī)位置＝m4&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫位置&鉆桿不在夾爪位置，進(jìn)入第三自動卸桿狀態(tài)；如果m4≤鑿巖機(jī)位置＜m5&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鑿巖中心，進(jìn)入第六自動卸桿狀態(tài)；如果m5≤鑿巖機(jī)位置＜m6&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鑿巖中心，進(jìn)入第八自動卸桿狀態(tài)；如果鑿巖機(jī)位置＝m6&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鑿巖中心，進(jìn)入第九自動卸桿狀態(tài)；如果鑿巖機(jī)位置＝m6&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫，進(jìn)入第十一自動卸桿狀態(tài)；如果鑿巖機(jī)位置＝m3&扶釬器關(guān)閉&機(jī)械手在鉆桿庫，進(jìn)入第十二自動卸桿狀態(tài)。6.一種鉆機(jī)自動換桿控制裝置，利用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)自動換桿控制方法控制鉆機(jī)自動換桿，其特征在于，包括：信號接收單元，其被配置為用于接收鑿巖機(jī)的位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置信號；狀態(tài)定義單元，其被配置為用于定義換桿狀態(tài)，所述換桿狀態(tài)包括自動加桿狀態(tài)和自動卸桿狀態(tài)；執(zhí)行控制單元，其被配置為在自動加桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置和機(jī)械手的位置決定進(jìn)入何種自動加桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作；在自動卸桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置決定進(jìn)入何種自動卸桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作。7.一種鉆機(jī)自動換桿控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：信號采集元件，其配置為用于獲取鑿巖機(jī)的位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)、鉆桿位置信號；控制器，其包括權(quán)利要求6所述的鉆機(jī)自動換桿控制裝置；所述信號采集單元能夠?qū)⑺@取的信號數(shù)據(jù)傳遞給控制器的信號接收單元。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉆機(jī)自動換桿控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集單元包括：絕對值編碼器，用于標(biāo)定m1-m7的位置和測量鑿巖機(jī)的位置；接近開關(guān)，用于判斷機(jī)械手的位置以及鉆桿的位置。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉆機(jī)自動換桿控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括：開關(guān)，用于選擇自動加桿及自動卸桿；壓力變送器，通過壓力的檢測來判斷擰緊程度；人機(jī)交互界面，用于顯示數(shù)據(jù)及進(jìn)行人機(jī)交互。10.一種鉆機(jī)，其特征在于，利用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)自動換桿控制方法控制鉆機(jī)自動換桿。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種鉆機(jī)自動換桿控制方法、裝置、系統(tǒng)及鉆機(jī)，屬于工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括：接收鑿巖機(jī)的位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置信號；定義換桿狀態(tài)，所述換桿狀態(tài)包括自動加桿狀態(tài)和自動卸桿狀態(tài)；自動加桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置和機(jī)械手的位置決定進(jìn)入何種自動加桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作；自動卸桿過程中，判斷當(dāng)前鑿巖機(jī)位置、機(jī)械手的位置、扶釬器的狀態(tài)和鉆桿位置決定進(jìn)入何種自動卸桿狀態(tài)以執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)下的動作。所述裝置、系統(tǒng)及鉆機(jī)均是利用所提出的方法來控制鉆機(jī)進(jìn)行自動換桿。本發(fā)明克服了人為因素帶來的操作效率降低以及作業(yè)安全性降低的問題，從整體上提高鉆機(jī)的效率。從整體上提高鉆機(jī)的效率。從整體上提高鉆機(jī)的效率。

技術(shù)研發(fā)人員：胡俊

受保護(hù)的技術(shù)使用者：安百拓(南京)建筑礦山設(shè)備有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.04.24

技術(shù)公布日：2022/7/15