[发明专利]用于控制挖掘装置的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及采矿和建筑工业，更具体而言涉及钻孔装置。

背景技术

目前的采矿方法涉及使用用来在岩石上钻孔的装置组合，将炸药放在孔中，然后起爆炸药来炸碎岩石。

用于该目的的典型钻孔装置由向该装置的钻头部件施加旋转扭矩的马达和向钻头部件施加前向力的机构控制。用于施加扭矩和力的装置可以是液压马达或汽缸，风动马达或汽缸，或电动马达中的一个或组合。各种各样的机构用来将扭矩源或力源施加给钻头部件，包括使用链条，绳索或齿轮或启闭装置(leaver)。

在所有钻孔操作中，希望在保持孔精确度的同时能够最大化所钻岩石的穿透速率。然而这是一个困难的目标，并且迄今为止还没有成功地实现。因此尽管对于给定类型的岩石或所钻材料而言，对于给定的旋转扭矩已经有最佳的进给力，但是还没有开发出能够成功地控制钻孔以便在整个孔的长度上确保持续的最大岩石穿透速率的装置。

本发明提供一种用于控制钻孔装置以提高钻孔操作期间穿透速率的方法和系统。

应当理解，钻孔装置意图覆盖在采矿或诸如冲击和旋转钻孔的其他应用中，用于挖掘诸如岩石等材料的所有类型的切削装置。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于控制钻孔装置的方法，它包括以下步骤：向钻孔装置的钻头部件施加旋转扭矩，以包括预定调制频率信号和预定进给力的进给力向钻头部件施加进给力，其中从与旋转扭矩或进给力中至少一个相关联的感测数据，周期地确定最佳的预定进给力，以便优化钻孔装置的穿透速率。

最好是仅从旋转扭矩或仅从进给力确定最佳的预定进给力。

最佳的预定进给力最好是包括落在进给力最佳范围之内的进给力。

预定调制频率信号最好是具有恒定的幅度。

该方法可以包括组合预定调制频率与最佳预定频率的步骤。

该方法最好是包括提供用以计算最佳预定频率的控制器。

在进给力由或液压或气动装置施加的情况下，该方法可以包括提供用以控制向钻头部件施加的进给力的压力控制阀的步骤。在这种情况下，进给力由进给压力控制，并称作进给压力。

在旋转扭矩由液压或气动装置施加的情况下，该方法最好是包括提供用以控制向钻头部件施加的旋转压力的流量控制阀。在这种情况下，旋转扭矩由旋转压力控制，并称作旋转压力。

所感测的数据可以包括从所感测旋转压力解调的调制频率。

压力阀最好是控制至少一个进给锤泵，链条或绳索。

流量阀最好是控制至少一个马达。

最好是钻头部件包括一个或更多锤泵或马达。

该装置最好是分别地包括诸如锤泵和马达的进给机构。

该装置可以包括控制链或电动马达。

该方法可以包括用于分别测量和控制进给锤泵和马达的数个压力阀和流量阀和换能器。

根据一个实施例，该方法包括改变调制频率信号的幅度的步骤。

该方法可以包括根据所感测的旋转压力向进给压力施加递增变化的步骤。

最好是对递增变化加以选择，以降低所感测旋转压力和最佳旋转压力之间的差值。

可以选择递增变化以降低进给压力与最佳进给压力的差值。

该方法最好是包括在控制器中存储与对正切削的预定材料而言最佳的进给压力和旋转压力相关的数据的步骤。

该方法最好是包括在控制器中存储与对给定类型的钻孔装置或钻孔装置的部分而言最佳的进给压力和旋转压力相关的数据。

该方法可以包括存储对于以下不同内容的比较数据的步骤，该比较数据例如与旋转压力对进给压力，和穿透速率对进给压力和/或旋转压力相关的图解数据：

a.不同的材料(岩石，矿物等)；或

b.不同的钻孔部件/类型

可以在范围上限和下限之间以递增值周期地改变进给压力。

范围上限和下限最好是进给压力的+或-15％。

该方法最好是包括以大于调制频率的采样速率对旋转压力进行采样的步骤。

采样速率最好是调制速率的至少20倍以克服噪声水平。

根据本发明的另一方面，提供一种用于控制钻孔装置的系统，它包括：用以感测钻孔装置上旋转压力的旋转压力传感器；用以感测钻孔装置上进给压力的进给压力传感器；控制向钻孔装置施加的旋转压力或进给压力中至少一个的控制器；及调制装置，该调制装置向旋转压力或进给压力中的至少一个施加预定调制频率信号，由此控制器根据旋转压力或进给压力传感器中至少一个所感测的数据，周期地改变进给压力以便优化驱动装置的穿透速率。