CN109538138A - 一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置 - Google Patents

Abstract

一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，属于地质钻探技术领域。包括底架体和钻杆竖直架，底架体一端轴装有竖直驱动液压缸，竖直驱动液压缸与轴装在底架体另一端的支撑架轴相轴接，钻杆竖直架后部底端轴装在底架体内侧的滑动槽内，支撑架轴与钻杆竖直架后部中间相轴接，钻杆竖直架前侧设有竖直限位架，竖直限位架外侧设有横向滑动架，横向滑动架内设有横向驱动模块和竖向滑动架，竖向滑动架内设有竖向驱动模块和侧向滑动架，侧向滑动架内设有侧向驱动模块和夹持安装架，夹持安装架上设有夹持爪。解决了现有钻杆排放移摆设备步骤繁琐、灵活度低的问题，可预先将批量待输送的钻杆垂直竖立，进而由夹持体逐一夹持钻杆，提高了整体稳定性。

Description

一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置

技术领域

本发明涉及一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，属于地质钻探技术领域。

背景技术

随着国内煤炭机械、矿山机械设备的发展及广泛应用，钻杆作为连接地表钻机和钻井底端钻磨设备，在采矿工作中发挥着重要的作用。现有技术中，钻杆一般需要保持竖直立于钻杆架中，以提供给钻机使用，通常包括排放和移摆两个步骤：即先从批量平放的钻杆中通过排放设备送出一根钻杆，进而由大型的机械手臂将送出的该钻杆由平放转向竖直。

但是，目前的排放移摆设备结构复杂，送出钻杆及机械手臂的竖直转向步骤过于繁琐，且由于钻杆架钻探位置一般较固定，这就要求机械手臂上的钻杆转动后必须与固定位置的钻杆架相配套，安装灵活度较低，需要人工搬运进行位置调整，费时费力、很是不便，同时钻杆在水平转向竖直的过程中，容易因为自身重力而导致夹持不稳，使得钻杆就位后不能有效保持垂直，进而影响下一步生产使用。

针对上述已有技术状况，本发明申请人做了大量反复而有益的探索，最终产品取得了有效的成果，并且形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，结构简单操作方便，可预先将批量待输送的钻杆垂直竖立，进而由夹持体逐一夹持钻杆，省去了钻杆随夹持体旋转的过程，提高了整体稳定性，同时夹持体具有三个滑动自由度，有效增大了对钻杆夹持位置的选择范围，以及能更好地与外部钻杆架钻探位置相配合，大大提高了实用性。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，包括底架体和钻杆竖直架，所述的底架体一端轴装有两个竖直驱动液压缸，所述的竖直驱动液压缸与轴装在底架体另一端的支撑架轴相轴接，所述的钻杆竖直架后部底端轴装在底架体内侧的滑动槽内，所述的支撑架轴通过顶部设置的竖直支撑架与钻杆竖直架后部中间相轴接，所述的钻杆竖直架前侧设有多个垂直对应的竖直限位架，所述的竖直限位架外侧设有横向滑动架，所述的横向滑动架内设有横向驱动模块以及滑动设置有与横向驱动模块相连接的竖向滑动架，所述的竖向滑动架内设有竖向驱动模块以及滑动设置有与竖向驱动模块相连接的侧向滑动架，所述的侧向滑动架内设有侧向驱动模块以及滑动设置有与侧向驱动模块连接的夹持安装架，所述的夹持安装架上设有两个连线与钻杆竖直架端面相平行的夹持爪。

所述的夹持安装架上下两端均固定有两个夹体轴装件，同一端的两个所述夹体轴装件轴装有两个相对应的夹持爪，所述的夹持爪后侧分别设有夹体动力臂，同一端的两个所述夹体动力臂远端分别设有缸杆轴装块和缸体轴装块，且通过缸杆轴装块和缸体轴装块分别轴装有夹持驱动气缸的缸杆部与缸体部。

所述的底架体外部还设有单片机控制模块和继电器模块，所述的单片机控制模块连接有电源外接端，且输出端与继电器模块输入端相电连接，所述的继电器模块输出端分别与竖直驱动液压缸、横向驱动模块、竖向驱动模块、侧向驱动模块以及夹持驱动气缸相电连接。

进一步地，所述的底架体一端设有分别位于两侧的两个液压缸轴装槽，另一端设有底架定位块，所述的底架定位块上轴装有延伸至底架体壁的支撑架轴，所述的支撑架轴两侧底部分别设有支撑驱动块，所述的竖直驱动液压缸设有两个，且分别通过底部设置的液压缸安装轴轴装在液压缸轴装槽内，所述的支撑驱动块分别通过外侧设置的缸杆驱动轴与两个竖直驱动液压缸的输出端相轴接。

进一步地，所述的滑动槽设置在底架体内侧上位于竖直驱动液压缸下方，所述的钻杆竖直架通过设置在后部底端两侧的限位滑动杆分别与滑动槽相滑动配合。

进一步地，所述的支撑架轴上对应支撑驱动块分别设有斜向底架体中间上方的竖直支撑架，所述的竖直支撑架延伸至钻杆竖直架，且通过远端设置的连接支撑轴与钻杆竖直架后部中间相轴接。

进一步地，所述的竖直限位架内均匀设有多个限位格，所述的横向滑动架设置在位于最上方位置的竖直限位架外部。

进一步地，所述的横向滑动架延伸至竖直限位架外侧，所述的横向驱动模块采用横向回转电机，所述的横向回转电机设置在横向滑动架一端内部，且输出端固定有延伸至横向滑动架另一端的横向螺杆，所述的横向螺杆上设有横向滑块，所述的横向滑块通过内部设置的内螺纹与横向螺杆相螺纹配合，通过外侧设置的滑块与横向滑动架相滑动配合，横向滑块上还设有与横向滑动架相垂直的竖向滑动架，所述的继电器模块输出端与横向回转电机相电连接。

进一步地，所述的竖向驱动模块采用竖向回转电机，所述的竖向回转电机设置在竖向滑动架底端内侧，且输出端固定有延伸至竖向滑动架顶端的竖向螺杆，所述的竖向螺杆上设有竖向滑块，所述的竖向滑块通过内部设置的内螺纹与竖向螺杆相螺纹配合，通过外侧设置的滑块与竖向滑动架相滑动配合，竖向滑块上还设有与横向滑动架和竖向滑动架均垂直的侧向滑动架，所述的继电器模块输出端与竖向回转电机相电连接。

进一步地，所述的侧向驱动模块采用侧向回转电机，所述的侧向回转电机设置在侧向滑动架上靠近竖向滑块一端内侧，且输出端固定有侧向螺杆，所述的侧向螺杆延伸至侧向滑动架上远离竖向滑块一端，且配合有夹持滑块，所述的夹持滑块通过内部设置的内螺纹与侧向螺杆相螺纹配合，通过外侧设置的滑块与侧向滑动架相滑动配合，夹持滑块上还设有与侧向滑动架相垂直、与竖向滑动架相平行的夹持安装架，所述的继电器模块输出端与侧向回转电机相电连接。

进一步地，所述的夹持安装架上下两端均固定有两个夹体轴装件，同一端的两个所述夹体轴装件轴装有两个相对应的夹持爪，且位于夹持爪内侧设有相啮合的稳定齿轮体，所述的夹持爪后侧还分别设有夹体动力臂，同一端的两个所述夹体动力臂远端分别设有缸杆轴装块和缸体轴装块，且通过缸杆轴装块和缸体轴装块分别轴装有夹持驱动气缸的缸杆部分与缸体部分，所述的继电器模块输出端与夹持驱动气缸相电连接。

进一步地，同一端的两个所述夹持爪内侧设有相啮合的稳定齿轮体。

进一步地，所述的钻杆竖直架上设有与钻杆竖直架端面垂直的水平传感器模块，所述的水平传感器模块与单片机控制模块输入端相电连接。

本发明的有益效果：

1.该装置结构简单操作方便，可预先将批量待输送的钻杆垂直竖立，进而由夹持体逐一夹持钻杆，省去了钻杆随夹持体旋转的过程，提高了整体稳定性，同时夹持体具有三个滑动自由度，有效增大了对钻杆夹持位置的选择范围，以及能更好地与外部钻杆架钻探位置相配合，大大提高了实用性；

2.可通过单片机控制模块自动控制竖直驱动液压缸的启停及伸缩距离，进而有效保证了钻杆竖直架的垂直度，自动化程度高，，同时PNP型三极管可有效调节输出电流的大小，提高了输送效率和可用性；

3.可以通过水平传感器模块实时检测钻杆竖直架的是否达到水平状态，并即时传送给单片机控制模块，进一步控制竖直驱动液压缸的启停，大大提高了装置的输送准确性和实用性；

4.通过回转电机输出端设置的螺杆与滑块形成滚珠丝杆结构，可使滑块方便地进行线性滑动，提高了设备的灵活度与稳定性；

5.通过多个垂直对应的竖直限位架可以有效保证钻杆的竖直稳定性，同时内部均匀设置的多个限位格，可使钻杆间保持预定的距离，更加方便夹持爪对钻杆的夹取使用；

6.通过夹持驱动气缸对夹体动力臂进行操控，自动化程度高，同时可大大提升夹持爪的夹持力，有效提升了对钻杆的夹持稳定性。

附图说明

图1为本发明中钻杆竖直架垂直后的结构示意图；

图2为本发明在图1中A处的结构放大图；

图3为本发明中垂直钻杆竖直架的后部结构示意图；

图4为本发明中钻杆竖直架垂直后不同于图1和图3方向上的结构示意图；

图5为本发明在图4中B处的结构放大图；

图6为本发明折叠后的结构示意图；

图7为本发明在图6中C处的结构放大图；

图8为本发明的控制原理示意图。

图中，底架体1、液压缸轴装槽11、底架定位块12、支撑架轴13、支撑驱动块131、竖直支撑架14、连接支撑轴141、滑动槽15、竖直驱动液压缸2、液压缸安装轴21、缸杆驱动轴22、钻杆竖直架3、竖直限位架31、限位滑动杆32、横向滑动架4、横向回转电机41、横向螺杆42、竖向滑动架5、横向滑块51、竖向回转电机52、竖向螺杆53、侧向滑动架6、竖向滑块61、侧向回转电机62、侧向螺杆63、夹持安装架7、夹体轴装件71、夹体动力臂72、夹持爪73、夹持驱动气缸74、缸杆轴装块75、缸体轴装块76、稳定齿轮体77、夹持滑块78、单片机控制模块8、继电器模块81、电源外接端82、钻杆9。

具体实施方式

实施例1

以下是对实施例1的说明。

如图1至8所示，一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，包括底架体1、液压缸轴装槽11、底架定位块12、支撑架轴13、支撑驱动块131、竖直支撑架14、连接支撑轴141、滑动槽15、竖直驱动液压缸2、液压缸安装轴21、缸杆驱动轴22、钻杆竖直架3、竖直限位架31、限位滑动杆32、横向滑动架4、横向回转电机41、横向螺杆42、竖向滑动架5、横向滑块51、竖向回转电机52、竖向螺杆53、侧向滑动架6、竖向滑块61、侧向回转电机62、侧向螺杆63、夹持安装架7、夹体轴装件71、夹体动力臂72、夹持爪73、夹持驱动气缸74、缸杆轴装块75、缸体轴装块76、稳定齿轮体77、夹持滑块78、单片机控制模块8、继电器模块81、电源外接端82，所述的底架体1一端设有分别位于两侧的两个液压缸轴装槽11，另一端设有底架定位块12，所述的底架定位块12上轴装有延伸至底架体1壁的支撑架轴13，所述的支撑架轴13两侧底部分别设有支撑驱动块131，所述的竖直驱动液压缸2设有两个，且分别通过底部设置的液压缸安装轴21轴装在液压缸轴装槽11内，所述的支撑驱动块131分别通过外侧设置的缸杆驱动轴22与两个竖直驱动液压缸2的输出端相轴接，所述的支撑架轴13上对应支撑驱动块131还分别设有斜向底架体1中间上方的竖直支撑架14，所述的竖直支撑架14延伸至钻杆竖直架3，且远端分别设有与钻杆竖直架3后部中间相轴接的连接支撑轴141。

所述的底架体1内侧位于竖直驱动液压缸2下方还分别设有一条滑动槽15，所述的钻杆竖直架3上位于后部底端两侧分别设有与滑动槽15相滑动配合的限位滑动杆32，钻杆竖直架3前部下方均匀设有多个相垂直对应的竖直限位架31，所述的竖直限位架31内均匀设有与钻杆9规格相对应的多个限位格，且位于最上方位置的竖直限位架31外部还设有横向滑动架4。

所述的横向滑动架4延伸至竖直限位架31外侧，且一端内部设有横向回转电机41，所述的横向回转电机41输出端固定有延伸至横向滑动架4另一端的横向螺杆42，所述的横向螺杆42上设有横向滑块51，所述的横向滑块51通过内部设置的内螺纹与横向螺杆42相螺纹配合，通过外侧设置的滑块与横向滑动架4相滑动配合，横向滑块51上还设有与横向滑动架4相垂直的竖向滑动架5。

所述的竖向滑动架5底端内侧设有一个竖向回转电机52，所述的竖向回转电机52输出端固定有延伸至竖向滑动架5顶端的竖向螺杆53，所述的竖向螺杆53上设有竖向滑块61，所述的竖向滑块61通过内部设置的内螺纹与竖向螺杆53相螺纹配合，通过外侧设置的滑块与竖向滑动架5相滑动配合，竖向滑块61上还设有与横向滑动架4和竖向滑动架5均垂直的侧向滑动架6。

所述的侧向滑动架6上靠近竖向滑块61一端内侧设有侧向回转电机62，所述的侧向回转电机62输出端固定有侧向螺杆63，所述的侧向螺杆63延伸至侧向滑动架6上远离竖向滑块61一端，且配合有夹持滑块78，所述的夹持滑块78通过内部设置的内螺纹与侧向螺杆63相螺纹配合，通过外侧设置的滑块与侧向滑动架6相滑动配合，夹持滑块78上还设有与侧向滑动架6相垂直、与竖向滑动架5相平行的夹持安装架7。

所述的夹持安装架7上下两端均固定有两个夹体轴装件71，同一端的两个所述夹体轴装件71轴装有两个相对应的夹持爪73，且位于夹持爪73内侧设有相啮合的稳定齿轮体77，所述的夹持爪73后侧还分别设有夹体动力臂72，同一端的两个所述夹体动力臂72远端分别设有缸杆轴装块75和缸体轴装块76，且通过缸杆轴装块75和缸体轴装块76分别轴装有夹持驱动气缸74的缸杆部分与缸体部分。

所述的底架体1外部还设有单片机控制模块8和继电器模块81，所述的单片机控制模块8连接有电源外接端82，且输出端电连接有PNP型三极管83输入端，所述的PNP型三极管83输出端与继电器模块81输入端相电连接，所述的继电器模块81输出端分别与竖直驱动液压缸2、横向回转电机41、竖向回转电机52、侧向回转电机62以及夹持驱动气缸74相电连接，所述的所述的单片机控制模块8采用AT80C51型号，所述的继电器模块81采用S7-200继电器且输出电流采用2A，该装置结构简单操作方便，可预先将批量待输送的钻杆垂直竖立，进而由夹持体逐一夹持钻杆，省去了钻杆随夹持体旋转的过程，提高了整体稳定性，同时夹持体具有三个滑动自由度，有效增大了对钻杆夹持位置的选择范围，以及能更好地与外部钻杆架钻探位置相配合，大大提高了实用性。

实施例2

以下是对实施例2的说明。

在实施例2中，对于与实施例1中相同的结构，给予相同的符号，省略相同的说明，实施例2在实施例1的基础上作出了改进，所述的钻杆竖直架3上设有与钻杆竖直架3端面垂直的水平传感器模块，所述的水平传感器模块与单片机控制模块8输入端相电连接。

该实施例的有益之处在于：可以通过水平传感器模块实时检测钻杆竖直架3的是否达到水平状态，并即时传送给单片机控制模块8，进一步控制竖直驱动液压缸2的启停，大大提高了装置的输送准确性和实用性。

该装置在使用时，连接电源外接端92，由单片机控制模块9以及继电器模块91控制的竖直驱动液压缸2收缩，进而带动轴接的支撑驱动块131以支撑架轴13为中心向底架体1内侧旋转，同时支撑架轴13顶部的竖直支撑架14向上旋转并进一步带动钻杆竖直架3中间部分向上转动，钻杆竖直架3底部两侧的限位滑动杆32在滑动槽15向内侧滑动，直至钻杆竖直架3处于垂直状态，竖直驱动液压缸2停止工作，即可。

根据实际钻杆规格，控制竖向滑动架5中的竖向回转电机52工作，进而竖向螺杆53旋转，竖向滑块61在内螺纹与竖向螺杆53的螺纹配合作用下带动侧向滑动架6上升或下降，直至侧向滑动架6上的夹持安装架7与钻杆的预定高度相对应后，竖向回转电机52停止工作，即可。

分别控制横向滑动架4中的横向回转电机41以及侧向滑动架6中的侧向回转电机62工作，使夹持安装架7上的夹持爪73自远离钻杆竖直架3一侧向内逐一夹取，并进一步控制横向滑动架4中的横向回转电机41，使夹持安装架7上的夹持爪73按钻杆间预定距离逐层递进夹取，即可。

当夹持爪73夹取钻杆时，单片机控制模块9以及继电器模块91控制夹持驱动气缸74伸展，进而两个夹体动力臂72向外打开，在夹体轴装件71及稳定齿轮体77的啮合作用下，夹持爪73夹紧钻杆，并进一步由竖向滑动架5中的竖向回转电机52工作，使侧向滑动架6上升并传递给钻杆架后，下降回到原处，即可。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，其特征在于：包括底架体和钻杆竖直架，所述的底架体一端轴装有两个竖直驱动液压缸，所述的竖直驱动液压缸与轴装在底架体另一端的支撑架轴相轴接，所述的钻杆竖直架后部底端轴装在底架体内侧的滑动槽内，所述的支撑架轴通过顶部设置的竖直支撑架与钻杆竖直架后部中间相轴接，所述的钻杆竖直架前侧设有多个垂直对应的竖直限位架，所述的竖直限位架外侧设有横向滑动架，所述的横向滑动架内设有横向驱动模块以及滑动设置有与横向驱动模块相连接的竖向滑动架，所述的竖向滑动架内设有竖向驱动模块以及滑动设置有与竖向驱动模块相连接的侧向滑动架，所述的侧向滑动架内设有侧向驱动模块以及滑动设置有与侧向驱动模块连接的夹持安装架，所述的夹持安装架上设有两个连线与钻杆竖直架端面相平行的夹持爪；

所述的夹持安装架上下两端均固定有两个夹体轴装件，同一端的两个所述夹体轴装件轴装有两个相对应的夹持爪，所述的夹持爪后侧分别设有夹体动力臂，同一端的两个所述夹体动力臂远端分别设有缸杆轴装块和缸体轴装块，且通过缸杆轴装块和缸体轴装块分别轴装有夹持驱动气缸的缸杆部与缸体部；

所述的底架体外部还设有单片机控制模块和继电器模块，所述的单片机控制模块连接有电源外接端，且输出端与继电器模块输入端相电连接，所述的继电器模块输出端分别与竖直驱动液压缸、横向驱动模块、竖向驱动模块、侧向驱动模块以及夹持驱动气缸相电连接。

2.如权利要求1所述的一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，其特征是，所述的底架体一端设有分别位于两侧的两个液压缸轴装槽，另一端设有底架定位块，所述的底架定位块上轴装有延伸至底架体壁的支撑架轴，所述的支撑架轴两侧底部分别设有支撑驱动块，所述的竖直驱动液压缸设有两个，且分别通过底部设置的液压缸安装轴轴装在液压缸轴装槽内，所述的支撑驱动块分别通过外侧设置的缸杆驱动轴与两个竖直驱动液压缸的输出端相轴接。

3.如权利要求1所述的一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，其特征是，所述的滑动槽设置在底架体内侧上位于竖直驱动液压缸下方，所述的钻杆竖直架通过设置在后部底端两侧的限位滑动杆分别与滑动槽相滑动配合。

4.如权利要求1所述的一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，其特征是，所述的支撑架轴上对应支撑驱动块分别设有斜向底架体中间上方的竖直支撑架，所述的竖直支撑架延伸至钻杆竖直架，且通过远端设置的连接支撑轴与钻杆竖直架后部中间相轴接。

5.如权利要求1所述的一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，其特征是，所述的竖直限位架内均匀设有多个限位格，所述的横向滑动架设置在位于最上方位置的竖直限位架外部。

6.如权利要求1所述的一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，其特征是，所述的横向滑动架延伸至竖直限位架外侧，所述的横向驱动模块采用横向回转电机，所述的横向回转电机设置在横向滑动架一端内部，且输出端固定有延伸至横向滑动架另一端的横向螺杆，所述的横向螺杆上设有横向滑块，所述的横向滑块通过内部设置的内螺纹与横向螺杆相螺纹配合，通过外侧设置的滑块与横向滑动架相滑动配合，横向滑块上还设有与横向滑动架相垂直的竖向滑动架，所述的继电器模块输出端与横向回转电机相电连接。

7.如权利要求1所述的一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，其特征是，所述的竖向驱动模块采用竖向回转电机，所述的竖向回转电机设置在竖向滑动架底端内侧，且输出端固定有延伸至竖向滑动架顶端的竖向螺杆，所述的竖向螺杆上设有竖向滑块，所述的竖向滑块通过内部设置的内螺纹与竖向螺杆相螺纹配合，通过外侧设置的滑块与竖向滑动架相滑动配合，竖向滑块上还设有与横向滑动架和竖向滑动架均垂直的侧向滑动架，所述的继电器模块输出端与竖向回转电机相电连接。

8.如权利要求7所述的一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，其特征是，所述的侧向驱动模块采用侧向回转电机，所述的侧向回转电机设置在侧向滑动架上靠近竖向滑块一端内侧，且输出端固定有侧向螺杆，所述的侧向螺杆延伸至侧向滑动架上远离竖向滑块一端，且配合有夹持滑块，所述的夹持滑块通过内部设置的内螺纹与侧向螺杆相螺纹配合，通过外侧设置的滑块与侧向滑动架相滑动配合，夹持滑块上还设有与侧向滑动架相垂直、与竖向滑动架相平行的夹持安装架，所述的继电器模块输出端与侧向回转电机相电连接。

9.如权利要求1所述的一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，其特征是，同一端的两个所述夹持爪内侧设有相啮合的稳定齿轮体。

10.如权利要求1所述的一种地质勘探钻杆自动排放移摆装置，其特征是，所述的钻杆竖直架上设有与钻杆竖直架端面垂直的水平传感器模块，所述的水平传感器模块与单片机控制模块输入端相电连接。