[发明专利]地下钻机及其角度测量系统

说明书

本发明公开一种地下钻机及其角度测量系统。所述角度测量系统包括大臂角度测量组件，推进梁角度测量组件，倾角仪组件和与上述三个组件分别电连接的显示组件。大臂角度测量组件用于测量钻机大臂的水平摇摆角度，推进梁角度测量组件用于测量钻机推进梁相对于钻机大臂的水平摇摆角度，倾角仪组件用于测量钻机凿岩钻杆的俯仰角度和翻滚角度。根据本发明的角度测量系统，能够精确测量钻进的探出角并显示钻杆相对于预设基准的位置信息，进而确保精确控制凿岩钻杆的钻进方向，由此提高钻孔的位置精度。

技术领域

本发明涉及凿岩台车，具体涉及地下钻机及其角度测量系统。

背景技术

为了控制凿岩台车在岩石中所钻的孔的位置，已经研制了多种角度测量系统来可靠地控制钻杆的方位朝向，以使钻进的角度(探出角(look-out angle of feed)，水平摇摆角度和俯仰角度)与所要钻的孔的设计方向一致。

US 5,383,524A公开了一种用于凿岩设备的角度测量系统，其借助于一个2轴倾角仪(包括2个传感器，分别测量在x和y平面上的倾角)测量推进梁的倾角，通过校正测量值来使推进梁对准所要钻的孔的设计方向。

CN107724958A公开了一种用于凿岩台车的角度测量系统，其在推进梁上包括测量竖直方向倾角的陀螺仪和一个测量在水平面内倾角的角度编码器，由此确保推进梁的钻进方向的精确度。

仍然存在提高在岩石中所钻孔的位置精度的需要。

发明内容

有鉴于此，在第一方面，本发明提出一种用于地下钻机的角度测量系统，其包括大臂角度测量组件，推进梁角度测量组件，倾角仪组件和与上述三个组件分别电连接的显示组件。大臂角度测量组件用于测量钻机的大臂的水平摇摆角度，推进梁角度测量组件用于测量钻机的推进梁相对于钻机大臂的水平摇摆角度，倾角仪组件用于测量钻机推进梁(以及因此安装于推进梁上的凿岩钻杆)的俯仰角度和翻滚角度。

根据实施例，大臂角度测量组件包括第一角度编码器，其安装在钻机的车架上，该第一角度传感器的第一轴与大臂相对于钻机的车架水平摇摆的第一立轴重合，以测量钻机的大臂通过第一立轴而相对于车架水平摇摆的枢转角度。

根据实施例，推进梁角度测量组件包括第二角度传感器，其安装在钻机的大臂上，第二角度传感器的第二轴与推进梁相对于大臂水平摇摆的第二立轴重合，以测量钻机的推进梁通过第二立轴而相对于大臂水平摇摆的枢转角度。

优选的，第一角度传感器或第二角度传感器中至少一个为绝对值编码器。

根据实施例，倾角仪组件包括两轴倾角仪，该两轴倾角仪固定于推进梁本体，以测量推进梁本体的俯仰角度和翻滚角度，所述推进梁本体相对大臂翻滚，倾斜及枢转。

优选的，大臂角度测量组件还包括第一固定部，第一角度传感器通过所述第一固定部安装于钻机的车架上，以使第一角度传感器与第一立轴同心；第一联轴部，一端安装在钻机的大臂上以随大臂运动，另一端安装在第一角度传感器上以随大臂的运动枢转第一角度传感器；以及第一罩盖，其固定于固定部并罩住第一角度传感器。这一布置的优点是，能够防止作业环境中的水及落石影响编码器，减少干扰。

根据实施例，第一固定部包括安装帽和固定帽，安装帽用于固定第一角度传感器并固定于固定帽，固定帽安装于车架。第二联轴部包括联轴块和拨叉，拨叉一端构造成叉形以夹住联轴块，另一端固定于大臂，联轴块设有与第一轴配合的孔。以此布置，第一角度传感器可以测量大臂的水平摇摆角度。

优选的，推进梁角度测量组件还包括第二固定部，第二角度传感器通过所述第二固定部安装于钻机的大臂上，以使第二角度传感器与第二立轴同心；第二联轴部，一端安装在钻机的推进梁上以随推进梁运动，另一端安装在第二角度传感器上以随推进梁的运动枢转第二角度传感器；以及第二罩盖，其固定于第二固定部并罩住第二角度传感器。这一布置的优点是，能够防止作业环境中的水及落石影响第二角度传感器，减少干扰。