CN109869102B - 一种自动摆角上杆机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型自动摆角上杆机构，结构简单、设计新颖，本发明的巧妙之处在于利用齿轮与齿形轨道啮合传动的关系，使得本发明的机械臂组件上下钻杆的翻转和机械臂组件与地面夹角的摆角调整，只用一个驱动装置，只需一个操作指令，即可同时完成机械臂组件的翻转与摆角调整工作，结构简单，操作简便。

Description

一种自动摆角上杆机构

技术领域

本发明涉及上杆机构领域，具体为一种自动摆角上杆机构。

背景技术

出于安全和环境污染的考虑，水、电、燃气、电话和有线电视等公用设施管线通常都铺设在地下。地下公用设施有时可以埋设在随后回填的沟槽内。然而，开沟耗费时间，继而会毁坏现有构筑物或道路。因而可以进行非开挖施工的水平定向钻机越来越受到青睐。

水平定向钻机在进行施工时，需要频繁的进行上下钻杆操作，因为钻杆重量较大，需要借助上杆机构实现上下杆操作，而因为水平定向钻机在进行施工时，其大梁需要与地平面成一定的角度，从而使钻杆斜向钻入地面，这就要求上杆机构在水平地面夹持钻杆，托举至大梁平行位置时，进行角度的翻转，使得钻杆与大梁平行，而目前的水平定向钻机上杆机构，不能自动在地面水平角度与大梁平行角度之间转换，上杆操作及下杆操作仍然需要人工进行调整钻杆角度，费时费力。虽然现有部分少数能够实现自动调整角度上杆机械手机构，但是其翻转和摆角需要两套独立的驱动机构，不仅结构复杂，而且实现机械手翻转和摆角变化需要分别给与指令，操作繁琐复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动摆角上杆机构，机械手上下装卸钻杆的翻转和机械手与地面夹角的摆角，只用一个驱动元件，只需一个操作指令，即可同时完成，结构简单，操作简便。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动摆角上杆机构，包括前支座、后支座、两个机械臂组件、转动轴及驱动装置。

所述前支座及后支座固定在钻机大梁上。

所述两个机械臂组件分别安装在转动轴的前端及后端。

所述前支座上设有固定的销轴座，所述后支座上设有升降装置；所述升降装置内设有垂直方向的齿形轨道；所述齿形轨道可以是齿条，也可是齿链。

所述转动轴的前端设置在销轴座上，后端设置在升降装置内，所述转动轴后端设置有与升降装置内的齿形轨道啮合的齿轮。

所述齿轮升至升降装置的高点时，所述转动轴与钻机大梁平行；所述齿轮降至升降装置的低点时，所述转动轴与地面平行。

所述驱动装置可以是带动转动轴后端沿升降装置做升降运动的垂直升降驱动装置，如油缸或气缸等。

进一步的，所述驱动装置也可以是带动转动轴旋转的旋转马达。

本发明的原理如下：

1、若驱动装置选用垂直升降驱动方式，可以选择油缸或者气缸，驱动转动轴的后端向上升起，当齿轮行进至升降装置高点时，转动轴与钻机大梁平行，实现机械臂组件抓手上的钻杆与钻机大梁平行，完成摆角调整工作；在齿轮沿齿形轨道上升的过程中，在齿轮和齿形轨道的共同作用下，带动转动轴向内旋转，完成机械臂组件向内翻转的工作，将钻杆送至与钻机大梁上的动力头主轴轴心位置，实现上杆操作。若要执行下杆操作，则利用驱动装置驱动转动轴的后端向下降落，当齿轮降至升降装置低点时，转动轴与地面平行，实现机械臂组件抓手上的钻杆与地面平行；在齿轮沿齿形轨道下降的过程中，在齿轮和齿形轨道的共同作用下，带动转动轴向外旋转，完成机械臂组件向外翻转的工作，将钻杆带至地面位置，实现下杆操作。

2、若驱动装置选用旋转驱动方式，可以选择马达，所述马达可以设置与转动轴的前端，也可以设置于转动轴的后端，用于带动转动轴旋转。执行上杆操作时，利用马达控制转动轴向内旋转，带动机械臂组件向内翻转，在转动轴旋转的同时，由于齿轮和齿形轨道的共同作用，会驱动转动轴的后端上升，当齿轮行进至升降装置高点时，转动轴与钻机大梁平行，实现机械臂组件抓手上的钻杆与钻机大梁平行，完成摆角调整工作，将钻杆送至钻机动力头主轴轴心位置，完成上杆操作。执行下杆操作时，利用马达控制转动轴向外旋转，带动机械臂组件向外翻转，在转动轴旋转的同时，由于齿轮和齿形轨道的共同作用，会驱动转动轴的后端下降，当齿轮行进至升降装置低点时，转动轴与地面平行，实现机械臂组件抓手上的钻杆与地面平行，完成摆角调整工作，将钻杆带至地面位置，完成下杆操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种自动摆角上杆机构，结构简单、设计新颖，本发明的巧妙之处在于利用齿轮与齿形轨道啮合传动的关系，使得本发明的机械臂组件上下钻杆的翻转和机械臂组件与地面夹角的摆角调整，只用一个驱动装置，只需一个操作指令，即可同时完成机械臂组件的翻转与摆角调整工作，结构简单，操作简便。

附图说明

图1为本发明一种自动摆角上杆机构的立体结构图；

图2为本发明一种自动摆角上杆机构的钻机大梁、夹持器和动力头衔接结构示意图；

图3为本发明一种自动摆角上杆机构的传动机构的正视结构示意图；

图4位本发明一种自动摆角上杆机构另一实施例的立体结构图；

图中：1、前支座；2、后支座；3、机械臂组件；4、转动轴；5、驱动油缸；6、钻机大梁；7、销轴座；8、升降装置；9、齿形轨道；10齿轮；11、钻机动力头；12钻机夹持器；13驱动马达。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参阅图1-3，本实施例提供 一种自动摆角上杆机构，包括前支座1、后支座2、两个机械臂组件3、转动轴4及驱动油缸5。

所述前支座1及后支座固定2在钻机大梁6上。

所述两个机械臂组件3分别安装在转动轴4的前端及后端。

所述驱动油缸5用于驱动转动轴4升降。

所述前支座1上设有固定的销轴座7，所述后支座2上设有升降装置8；所述升降装置8内设有垂直方向的齿形轨道9；所述齿形轨道9为齿条。

所述转动轴4的前端设置在销轴座7上，后端设置在升降装置8内，所述转动轴4后端设置有与升降装置8内的齿形轨道9啮合的齿轮10。

所述齿轮10升至升降装置8的高点时，所述转动轴4与钻机大梁6平行；所述齿轮10降至升降装置8的低点时，所述转动轴4与地面平行。

本实施例的原理如下：

执行上杆操作时，利用驱动油缸5驱动转动轴4的后端向上升起，当齿轮10行进至升降装置8高点时，转动轴4与钻机大梁6平行，实现机械臂组件3抓手上的钻杆与钻机大梁6平行，完成摆角调整工作；在齿轮10沿齿形轨道9上升的过程中，在齿轮10和齿形轨道9的共同作用下，带动转动轴4向内旋转，完成机械臂组件3向内翻转的工作，将钻杆送至与钻机大梁6上的动力头主轴轴心位置，实现上杆操作。

执行下杆操作时，则利用驱动油缸5驱动转动轴4的后端向下降落，当齿轮10降至升降装置8低点时，转动轴4与地面平行，实现机械臂组件3抓手上的钻杆与地面平行；在齿轮10沿齿形轨道9下降的过程中，在齿轮10和齿形轨道9的共同作用下，带动转动轴4向外旋转，完成机械臂组件3向外翻转的工作，将钻杆带至地面位置，实现下杆操作。

实施例

本实施例提供一种自动摆角上杆机构，包括前支座1、后支座2、两个机械臂组件3、转动轴4及驱动马达13。

所述前支座1及后支座固定2在钻机大梁6上。

所述两个机械臂组件3分别安装在转动轴4的前端及后端。

所述驱动马达13设置于所述转动轴4的后端，用于驱动转动轴4旋转。

所述前支座1上设有固定的销轴座7，所述后支座2上设有升降装置8；所述升降装置8内设有垂直方向的齿形轨道9；所述齿形轨道9为齿条。

所述转动轴4的前端设置在销轴座7上，后端设置在升降装置8内，所述转动轴4后端设置有与升降装置8内的齿形轨道9啮合的齿轮10。

所述齿轮10升至升降装置8的高点时，所述转动轴4与钻机大梁6平行；所述齿轮10降至升降装置8的低点时，所述转动轴4与地面平行。

本实施例的原理如下：

执行上杆操作时，利用驱动马达13控制转动轴4向内旋转，带动机械臂组件3向内翻转，在转动轴4旋转的同时，由于齿轮10和齿形轨道9的共同作用，会驱动转动轴4的后端上升，当齿轮10行进至升降装置8高点时，转动轴4与钻机大梁6平行，实现机械臂组件3抓手上的钻杆与钻机大梁6平行，完成摆角调整工作，将钻杆送至钻机动力头主轴轴心位置，完成上杆操作。执行下杆操作时，利用驱动马达13控制转动轴4向外旋转，带动机械臂组件3向外翻转，在转动轴4旋转的同时，由于齿轮10和齿形轨道9的共同作用，会驱动转动轴4的后端下降，当齿轮10行进至升降装置8低点时，转动轴4与地面平行，实现机械臂组件3抓手上的钻杆与地面平行，完成摆角调整工作，将钻杆带至地面位置，完成下杆操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动摆角上杆机构，包括前支座、后支座、两个机械臂组件、转动轴及驱动装置，其特征在于：所述前支座及后支座固定在钻机大梁上；所述两个机械臂组件分别安装在转动轴的前端及后端；所述前支座上设有固定的销轴座，所述后支座上设有升降装置；所述升降装置内设有垂直方向的齿形轨道；所述转动轴的前端设置在销轴座上，后端设置在升降装置内，所述转动轴后端设置有与升降装置内的齿形轨道啮合的齿轮。

2.根据权利要求1所述的一种自动摆角上杆机构，其特征在于：所述齿轮升至升降装置的高点时，所述转动轴与钻机大梁平行；所述齿轮降至升降装置的低点时，所述转动轴与地面平行。

3.根据权利要求2所述的一种自动摆角上杆机构，其特征在于：所述驱动装置是带动转动轴后端沿升降装置做升降运动的垂直升降驱动装置。

4.根据权利要求3所述的一种自动摆角上杆机构，其特征在于：所述垂直升降驱动装置为油缸或气缸中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种自动摆角上杆机构，其特征在于：所述驱动装置为带动转动轴旋转的旋转马达。

6.根据权利要求1所述的一种自动摆角上杆机构，其特征在于：所述齿形轨道为齿条或齿链中的一种。