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申请/专利权人：河南理工大学

摘要：本发明公开一种岩层信息智能钻测机，属于矿用装备领域，该钻测机包括钻杆、马达、推力缸活动部、测距传感器、限位装置、推力缸静止部、动力控制系统、基座，马达驱动钻杆转动，推力缸活动部和推力缸静止部之间设有限位装置，限位装置可以防止推力缸活动部和推力缸静止部之间发生转动，测距传感器可以测量推力缸活动部和推力缸静止部之间的位移变化及变化速度，动力控制系统为各部分提供动力，并且可以对各种信号采集处理，基座对整个装置进行支撑，本发明可以在确保钻杆推力及转速的恒定的前提下，通过检测钻杆的进给速度来判定岩层的质地状况，整个测试过程简单、测量速度快，测试结果准确。

主权项：1.岩层信息智能钻测机，其特征在于，该钻测机包括钻杆1、马达2、推力缸活动部3、测距传感器4、限位装置5、推力缸静止部6、动力控制系统7、基座8，所述马达2和推力缸活动部3固定连接，马达2能够驱动钻杆1转动；所述推力缸活动部3和推力缸静止部6是一个推力缸相互嵌套的两部分，推力缸活动部3和推力缸静止部6之间设有限位装置5，限位装置5使得推力缸活动部3和推力缸静止部6之间在轴向上能够相互移动，但是不能相互转动，具体为所述推力缸活动部3上设有限位槽501，推力缸静止部6上设有限位块502，限位块502和推力缸静止部6固定连接，限位块502能够在限位槽501内嵌套滑动，使得推力缸活动部3和推力缸静止部6之间在轴向上能够相互移动，但是不能相互转动；所述测距传感器4能够测量推力缸活动部3和推力缸静止部6之间的位移变化及变化速度，所述动力控制系统7为各部分提供动力，并且能够对各种信号采集处理，所述基座8对整个装置进行支撑，所述钻杆1的推力和转动速度恒定，对于不同质地的岩层钻杆1的进给速度将不同，通过检测钻测过程中钻杆1的进给速度来判定相应岩层的质地状况；所述推力缸静止部6和基座8之间设有压力传感器602，压力传感器602能够测量作用在基座8上的压力；在一根钻杆钻到尽头，再次加装新的钻杆后，通过相应调节推力缸的气压大小，来平衡掉新增钻杆的重量，压力传感器能够对作用到钻杆上的作用力进行检校。

全文数据：岩层信息智能钻测机技术领域[0001]本发明涉及一种岩层信息智能钻测机，属于矿用装备领域。背景技术[0002]在矿道以及隧道建设、维护、研究过程中往往需要对岩层状态进行检测，及时了解岩层的内部情况，以便对施工方案提供指导作用。目前主要的检测手段还主要是采用先打孔，再放入摄像装置逐步检测各岩层的质量状态，这种检测方法非常繁杂，不能适应现在提高工作效率的要求。另有多指标融合岩层探测仪，诸如钻机推力、转速、振动、扭矩等，这些多指标融合的方法对于岩层信息探测起到了重要作用，然而煤矿地质条件千变万化，很难找到一种适应性较强的多指标融合方法。为了解决快速、准确探测岩层内部的质量信息，本发明公开一种岩层信息智能钻测机，该钻测机可以在钻孔过程中就判定岩层的质量状态，具有测试过程简单、测量速度快，测试结果准确等有益效果。发明内容[0003]为了实现方便、高效地对岩层钻孔进行探测，本发明公开一种岩层信息智能钻测机，该钻测机包括钻杆、马达、推力缸活动部、测距传感器、限位装置、推力缸静止部、动力控制系统、基座，马达和推力缸活动部固定连接，马达可以驱动钻杆转动，推力缸活动部和推力缸静止部是一个推力缸相互嵌套的两部分，推力缸活动部和推力缸静止部之间设有限位装置，限位装置可以防止推力缸活动部和推力缸静止部之间发生转动，测距传感器可以测量推力缸活动部和推力缸静止部之间的位移变化及变化速度，动力控制系统为各部分提供动力，并且可以对各种信号采集处理，基座对整个装置进行支撑。[0004]优选地，所述马达和钻杆之间加装减速变速箱。[0005]优选地，所述钻杆的钻头圆周直径要大于钻杆主体的直径。[0006]优选地，所述推力缸活动部上设有限位槽，推力缸静止部上设有限位块，限位块和推力缸静止部固定连接，限位块可以在限位槽内嵌套滑动，使得推力缸活动部和推力缸静止部之间在轴向上可以相互移动，但是不能相互转动。[0007]优选地，所述推力缸静止部下端设有定位杆，基座上设有定位基座孔，定位杆与定位基座孔嵌套连接，定位杆与定位基座孔设计成多边形状态，优选为四边形、六边形。[0008]优选地，所述推力缸静止部和基座之间设有压力传感器，压力传感器可以测量作用在基座上的压力。[0009]优选地，所述基座上设有轮子，这样便于很方便的移动该设备，以提高设备转场效率。[0010]优选地，所述基座上设有定位调平支撑，定位调平支撑可以上下运动，以便对基座进行固定及调平操作。[0011]优选地，所述定位调平支撑下侧末端为锥形，以增强定位调平支撑的固定效果。[0012]优选地，所述马达为液压马达。[0013]优选地，所述马达驱动模式为电动机驱动定量泵运转，定量泵驱动定量马达工作，定量马达再驱动钻杆转动工作，油箱存储液压油，对液压系统中的液压油降温。[0014]优选地，所述马达所用液压油路为钢管。[0015]优选地，所述推力缸活动部和推力缸静止部组成的推力缸为气缸。[0016]优选地，所述岩层信息智能钻测机，确保钻杆的推力及转速的恒定的前提下，通过检测钻杆的进给速度来判定岩层的质地状况。[0017]通过上述技术方案，本发明可以在对岩层钻孔过程中，在确保钻杆推力及转速的恒定的前提下，通过检测钻杆的进给速度来判定岩层的质地状况，整个测试过程简单、测量速度快，测试结果准确。[0018]本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明[0019]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：图1是岩层伯息智能钻测机整体结构不意图；图2是岩层彳目息智能钻测机限位装置部分结构示意图；图3是岩层信息智能钻测机基座部分结构示意图；图4是岩层信息智能钻测机马达驱动过程示意图。[0020]附图标记说明1、钻杆;2、马达;201、电动机;202、定量泵;203、定量马达;204、油箱;3、推力缸活动部；4、测距传感器;5、限位装置;501、限位槽;502、限位块;6、推力缸静止部;601、定位杆;602、压力传感器;7、动力控制系统;8、基座;801、定位基座孔;802、定位调平支撑;803、轮子。具体实施方式[0021]以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。[0022]在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。使用的方位词如“左、右”是指附图中的左、右方位。[0023]如图1所示，本发明提供了一种岩层信息智能钻测机，该钻测机包括钻杆丨、马达2、推力缸活动部3、测距传感器4、限位装置5、推力缸静止部6、动力控制系统7、基座8,马达2和推力缸活动部3固定连接，马达2可以驱动钻杆1转动，推力缸活动部3和推力缸静止部6是一个推力缸相互嵌套的两部分，推力缸活动部3和推力缸静止部6之间设有限位装置5,限位装置5可以防止推力缸活动部3和推力缸静止部6之间发生转动，测距传感器4可以测量推力缸活动部3和推力缸静止部6之间的位移变化及变化速度，动力控制系统7为各部分提供动力，并且可以对各种信号采集处理，基座8对整个装置进行支撑。[0024]为了可以给钻杆1提供足够大的扭矩，以保证钻杆1在钻测过程中转速恒定，优选地在马达2和钻杆1之间加装减速变速箱。为了尽量减少钻孔壁对钻杆丨作用力的影响，钻杆1的钻头圆周直径要大于钻杆1主体的直径。[0025]如图2所示，推力缸活动部3上设有限位槽501，推力缸静止部6上设有限位块502，限位块502和推力缸静止部6固定连接，限位块502可以在限位槽501内嵌套滑动，使得推力缸活动部3和推力缸静止部6之间在轴向上可以相互移动，但是不能相互转动，因此在钻杆1工作时，钻岩石时的反作用力不会使得推力缸活动部3和推力缸静止部6之间发生转动。[0026]如图3所示，推力缸静止部6下端设有定位杆601，基座8上设有定位基座孔801，定位杆601与定位基座孔801嵌套连接，定位杆601与定位基座孔801设计成多边形状态，优选为四边形、六边形，这样基座8不仅可以向上对推力缸静止部6进行支撑，而且还可以防止推力缸静止部6沿轴向发生转动。推力缸静止部6和基座8之间设有压力传感器602,压力传感器602可以测量作用在基座8上的压力。基座8上设有轮子803,这样便于很方便的移动该设备，以提高设备转场效率。基座8上设有定位调平支撑802,定位调平支撑802可以上下运动，以便对基座8进行固定及调平操作，优选的，定位调平支撑802下侧末端为锥形，以增强定位调平支撑802的固定效果。[0027]根据岩层信息智能钻测机工作原理的要求，该设备需要确保钻杆1工作时转速恒定，为了在一定误差范围内实现该功能，马达2优选步进电机、伺服电机或是液压马达，考虑该设备实际使用场合及工况条件，如钻动扭矩、钻动功率、设备体积等因素，马达2优选为液压马达。[0028]如图4所示，电动机201驱动定量栗202运转，定量栗202驱动定量马达203工作，定量马达203再驱动钻杆1转动工作，油箱204存储液压油，对液压系统中的液压油降温。液压油路优选钢管，以减小液压管路膨胀对传动效果的影响。电动机201额定功率大于钻杆1工作时需要的最大功率，以确保钻杆1可以实现恒速转动。[0029]根据岩层信息智能钻测机工作原理的要求，该设备还需要实现对钻杆1的推力恒定，为了在一定误差范围内实现该功能，推力缸可以用选择液压缸、气缸等执行机构，考虑该设备实际使用场合及工况条件，钻测机的推力缸优选气缸。并且在推力缸静止部6和基座8之间设有压力传感器602,压力传感器602测试值可以指导推力缸的压力设定，是实现对钻杆1推力恒定的重要保证。[0030]动力控制系统9可以通过测距传感器4和压力传感器602检测钻杆前进的距离和速度以及作用到钻杆1上的作用力，动力控制系统9内还包含数据处理分析模块，可以记录、分析、处理相应数据并且得出相应结果。动力控制系统9还包括电动机、液压泵、气泵等动力单元，可以为该设备运转提供动力。由于动力控制系统9所含的动力及控制元件及实现方法都属于现有技术范围，在此不再赘述。[0031]为了更清楚的反应该钻测机的结构和功能，现在介绍该钻测机的工作过程，此举例仅为多种选择方案中的一种，不是对本发明的限制。[0032]最初，将该钻测机移动到需要检测的位置，调节定位调平支撑802使得基座8固定，并且平衡角度达到测试要求。安装钻杆1，启动推力缸以及马达2,使得钻杆1钻入岩层一定距离，如5cm，这样钻杆1钻测的方向就得以固定。然后开启钻测模式，推力缸的气压恒定，使得作用到钻杆1上的推力恒定，用定量泵202驱动定量马达203工作，由于所选电动机201的额定功率大于钻杆1钻测所用最大功率，并且考虑了各种效率损失，因而电动机201可以驱动定量泵202的转速恒定，因而定量马达203在一定误差范围内的转速恒定，进而实现了钻杆1在钻测过程中的转速恒定，在钻杆1推力和转动速度恒定的前提下，不同质地的岩层钻杆1的进给速度将不同，因而可以通过检测钻测过程中钻杆1的进给速度来判定相应岩层的质地状况。[0033]在一根钻杆1钻到尽头，再次加装新的钻杆1后，通过相应调节推力缸的气压大小，来平衡掉新增钻杆1的重量，压力传感器6〇2可以对作用到钻杆1上的作用力进行检校。[0034]通过上述技术方案，本发明可以在对岩层钻孔过程中，在确保钻杆1推力及转速的恒定的前提下，通过检测钻杆1的进给速度来判定岩层的质地状况，整个测试过程简单、测量速度快，测试结果准确。[0035]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

权利要求：1.岩层信息智能钻测机，其特征在于，该钻测机包括钻杆（1、马达2、推力缸活动部3、测距传感器4、限位装置5、推力缸静止部6、动力控制系统7、基座8，马达2和推力缸活动部3固定连接，马达2可以驱动钻杆（1转动，推力缸活动部3和推力缸静止部6是一个推力缸相互嵌套的两部分，推力缸活动部3和推力缸静止部6之间设有限位装置5，限位装置5可以防止推力缸活动部3和推力缸静止部6之间发生转动，测距传感器4可以测量推力缸活动部3和推力缸静止部6之间的位移变化及变化速度，动力控制系统7为各部分提供动力，并且可以对各种信号采集处理，基座8对整个装置进行支撑。2.根据权利要求1所述的岩层信息智能钻测机，其特征在于，所述推力缸活动部（3上设有限位槽501，推力缸静止部6上设有限位块502，限位块502和推力缸静止部6固定连接，限位块502可以在限位槽5〇1内嵌套滑动，使得推力缸活动部3和推力缸静止部6之间在轴向上可以相互移动，但是不能相互转动。3.根据权利要求1所述的岩层信息智能钻测机，其特征在于，所述推力缸静止部6下端设有定位杆601，基座8上设有定位基座孔8〇1，定位杆601与定位基座孔801嵌套连接，定位杆601与定位基座孔801设计成多边形状态，优选为四边形、六边形。4.根据权利要求1所述的岩层信息智能钻测机，其特征在于，所述推力缸静止部6和基座8之间设有压力传感器602，压力传感器6〇2可以测量作用在基座8上的压力。5.根据权利要求1所述的岩层信息智能钻测机，其特征在于，所述基座8上设有轮子803，这样便于很方便的移动该设备，以提高设备转场效率。6.根据权利要求1所述的岩层信息智能钻测机，其特征在于，所述基座8上设有定位调平支撑802，定位调平支撑802可以上下运动，以便对基座8进行固定及调平操作。7.根据权利要求1所述的岩层信息智能钻测机，其特征在于，所述马达2为液压马达，优选驱动模式为电动机2〇1驱动定量泵（2〇2运转，定量栗（2〇2驱动定量马达203工作，定量马达203再驱动钻杆（1转动工作，油箱204存储液压油，对液压系统中的液压油降温。8.根据权利要求1所述的岩层信息智能钻测机，其特征在于，所述马达2所用液压油路为钢管。9.根据权利要求1所述的岩层信息智能钻测机，其特征在于，所述推力缸活动部（3和推力缸静止部6组成的推力缸优选为气缸。10.根据权利要求1所述的岩层信息智能钻测机，其特征在于，所述岩层信息智能钻测机，在确保钻杆（1的推力及转速的恒定的前提下，通过检测钻杆（1的进给速度来判定岩层的质地状况。

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