一种牙轮钻及牙轮钻无人控制系统的制作方法

本发明涉及牙轮钻开采，具体而言，涉及一种牙轮钻及牙轮钻无人控制系统。

背景技术：

1、智慧矿山是以矿山数字化、信息化为前提和基础，对矿山自动化管理，自动分析，快速处置能力的综合体现，其总体目标就是实现无人矿山、高效矿山、绿色矿山、本质安全矿山。牙轮钻机是矿山作业中的一种钻孔设备，传统牙轮钻机作业时，需要多人共同操作。例如调平、钻杆对准以及接卸杆等操作都需要人工进行辅助，如若进行无人化操作，则上述操作都无法联动，如果是远程控制，操作员仅凭上传的数据进行判断，无法通过传统的实地测验方式来判断是否对准，是否调平，导致操作容易失误。

2、因此，亟需一种无人控制牙轮钻的系统来进行智慧作业，减少人力成本，推进生产智慧化。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种牙轮钻及牙轮钻无人控制系统，以解决上述问题。

2、为解决以上技术问题，本发明提供了一种牙轮钻，包括：

3、钻架、控制室与走行部；

4、钻孔平台钻架包括钻架结构件、钻孔平台与钻杆架；钻孔平台钻架结构件用于对钻孔平台牙轮钻主体形成支撑；钻孔平台钻孔平台用于形成承载钻孔平台控制室与钻架结构件的支撑平台，其还设置有承载支腿；钻孔平台钻杆架用于存储钻杆；其中，任一钻杆配置有动力头与牙轮钻头；

5、钻孔平台控制室与钻孔平台钻架和走行部电动连接，用于执行驱动操作；

6、钻孔平台走行部包括履带、驱动轮以及支撑轮；

7、其中，钻孔平台钻杆架存储有至少两根钻杆，钻孔平台走行部移动到作业地点后，钻孔平台钻孔平台进行定位调平，并接受钻孔平台控制室的指令驱动牙轮钻头进行作业；当第一根钻杆进入地下之后，钻孔平台控制室驱动钻孔平台钻杆架调用第二根钻架进行下沉。

8、作为一种可选方式，钻孔平台钻架为桁架式结构，其与钻孔平台钻杆架活动连接；其中，钻孔平台钻杆架与钻孔平台钻杆同时运动，并通过接卸杆工装进行装配与分离。

9、作为一种可选方式，接卸杆工装包括上锁定装置与下锁定装置。

10、作为一种可选方式，钻孔平台钻架结构件上配置有天轮与提升链条，钻孔平台天轮与提升链条滑动连接，其用于共同配合实现对钻孔平台钻架杆进行往复驱动。

11、另一方面，本发明还提供了一种牙轮钻无人控制系统，用于控制如上述的钻孔平台的牙轮钻进行作业，作为一种可选方式，包括：

12、作业驱动模块，钻孔平台作业驱动模块设置在钻孔平台控制室内，用于根据预设指令对牙轮钻不同部件进行驱动；

13、自动装卸模块，钻孔平台自动装卸模块用于对钻杆架和钻杆继续自动装卸；

14、自动调平模块，钻孔平台自动调平模块用于对钻孔平台钻孔平台进行调平；

15、断链保护模块，钻孔平台断链保护模块用于检测天轮的运行状态，并根据检测数据对钻架结构件进行断链保护。

16、作为一种可选方式，钻孔平台自动装卸模块采用如下方法进行自动装卸：

17、采集目标钻杆的钻杆数据，以及目标钻机的动力头数据；

18、基于钻孔平台钻杆数据与钻孔平台动力头数据，确定动力头旋转参数；

19、响应于钻杆装卸指令，调整钻孔平台目标钻杆的位姿，并根据钻孔平台动力头旋转参数控制钻孔平台目标钻机的动力头旋转，完成钻孔平台目标钻杆的装卸。

20、作为一种可选方式，响应于钻杆装卸指令包括接装指令与拆卸指令；

21、当目标钻杆与动力头接装时，自动装卸模块响应指令，移动目标钻杆至目标钻机的钻孔区域，锁定目标钻杆，进行调平验证；将动力头下降至预设对接位置；根据动力头旋转参数控制动力头的旋转，直至完成动力头与目标钻杆接装，并释放目标钻杆；

22、当目标钻杆自动力头上拆卸时，自动装卸模块响应指令，锁定目标钻杆，进行调平验证；根据动力头旋转参数控制动力头的旋转，直至动力头与目标钻杆分离；释放目标钻杆，将动力头提升至预设停放位置，并移动目标钻杆离开目标钻机的钻孔区域，将目标钻杆入库。

23、作为一种可选方式，进行调平验证为判断钻架是否达到了平衡状态，包括：

24、读取钻孔平台的倾角测量数据，若测量数据小于预设值，则控制任一支腿按照预设伸展方向进行快速支撑；并将每一个支腿的压力传感检测数据与预设压力数据进行比较，判断任一支腿是否支撑到位。

25、作为一种可选方式，钻孔平台自动调平模块采用如下方法进行自动调平：

26、初始化控制室、钻孔平台与倾角传感器的通信参数，使其达成同步；

27、对钻孔平台的四个支腿进行平稳度检测，判断其是否处于平衡状态；

28、根据平衡状态的判断结果，进入调平流程；

29、调平结束后，钻孔平台控制室进行信号反馈，开始校准钻杆对接和/或钻杆入库。

30、作为一种可选方式，钻孔平台断链保护模块采用如下方法进行断链检测及保护：

31、根据预设传感器，实时采集目标钻机的天轮状态数据；

32、基于钻孔平台天轮状态数据，根据预设的速度算法确定天轮速度数据；

33、当钻孔平台天轮速度数据满足预设的断链条件时，生成停机指令与预警指令；

34、响应于钻孔平台停机指令，钻孔平台目标钻机停止运行，并响应于钻孔平台预警指令，预设的预警装置发出断链预警。

35、本发明的有益效果为：

36、本发明通过提供一种牙轮钻以及配合该牙轮钻进行作业的无人控制系统，可以以智能控制的方式完成牙轮钻作业任务。对于拆卸、调平等依赖人工的过程作业提供了智慧化的免人工帮助，大大提升了矿山的作业效率，并减少了人工成本消耗。

技术特征：

1.一种牙轮钻，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种牙轮钻，其特征在于，所述钻架为桁架式结构，其与所述钻杆架活动连接；其中，所述钻杆架与所述钻杆同时运动，并通过接卸杆工装进行装配与分离。

3.根据权利要求2所述的一种牙轮钻，其特征在于，所述接卸杆工装包括上锁定装置与下锁定装置。

4.根据权利要求1所述的一种牙轮钻，其特征在于，所述钻架结构件上配置有天轮与提升链条，所述天轮与提升链条滑动连接，其用于共同配合实现对所述钻架杆进行往复驱动。

5.一种牙轮钻无人控制系统，用于控制如上述权利要求1-4任意一项所述的牙轮钻进行作业，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的一种牙轮钻无人控制系统，其特征在于，所述自动装卸模块采用如下方法进行自动装卸：

7.根据权利要求6所述的一种牙轮钻无人控制系统，其特征在于，所述响应于钻杆装卸指令包括接装指令与拆卸指令；

8.根据权利要求7所述的一种牙轮钻无人控制系统，其特征在于，所述进行调平验证为判断钻架是否达到了平衡状态，包括：

9.根据权利要求5或8所述的一种牙轮钻无人控制系统，其特征在于，所述自动调平模块采用如下方法进行自动调平：

10.根据权利要求5所述的一种牙轮钻无人控制系统，其特征在于，所述断链保护模块采用如下方法进行断链检测及保护：

技术总结本发明公开了一种牙轮钻及牙轮钻无人控制系统，包括钻架、控制室与走行部；所述钻架包括钻架结构件、钻孔平台与钻杆架；所述钻架结构件用于对所述牙轮钻主体形成支撑；所述钻孔平台用于形成承载所述控制室与钻架结构件的支撑平台，其还设置有承载支腿；所述钻杆架用于存储钻杆；其中，任一钻杆配置有动力头与牙轮钻头；所述控制室与所述钻架和走行部电动连接，所述走行部包括履带、驱动轮以及支撑轮。控制系统包括作业驱动模块、自动装卸模块、自动调平模块与断链保护模块，本发明可以以智能控制的方式完成牙轮钻作业任务。对于拆卸、调平等依赖人工的过程作业提供了智慧化的免人工帮助，大大提升了矿山的作业效率，并减少了人工成本消耗。技术研发人员：谢超,高文远,黎一冰,王科军,古良兵,侯蛟受保护的技术使用者：攀钢集团矿业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15