CN111020089A - 一种自动换杆方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动换杆方法，包括以下步骤：废钻杆卸杆：旋转机构驱动送进机构转动，送进机构驱动夹持机构靠近废钻杆，夹持机构夹紧废钻杆，开铁口机的凿岩机反转后退，废钻杆从凿岩机脱离，夹持机构松开对废钻杆的夹持，废钻杆靠自重落入废钻杆贮存盒中；新钻杆安装：旋转机构驱动送进机构转动，送进机构驱动夹持机构靠近新钻杆搁置架，夹持机构托起新钻杆；夹持机构夹紧新钻杆；凿岩机正转前进，新钻杆安装到凿岩机上，夹持机构松开新钻杆；复位：送进机构收回夹持机构，旋转机构转动送进机构，进行复位。通过上述方案，利用机械设备模拟代替人工换杆的步骤，实现摆脱人工操作，配合控制系统等外协设备。

Description

一种自动换杆方法

技术领域

本发明涉及冶炼设备领域，尤其涉及一种自动换杆方法。

背景技术

目前，由于炉前的特殊环境，开铁口机的钻杆需要进行人工更换。人工更换工作环境差，且劳动强度大。随着炉前自动化水平的不断提高，为了实现炉前操作无人化，需要利用换杆机代替人工对开铁口机进行换杆作业。人工换杆存在以下缺点：1、工作环境差；2、劳动强度大；3、操作工安全性差；4、人工成本高。

有鉴于此，现提出一种自动换杆方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动换杆方法，通过控制夹持、送进及旋转三大机构，完成对废钻杆的卸杆与新钻杆的安装，实现安全有限的机械式换杆。

本发明采用的技术是：

一种自动换杆方法，包括以下步骤：

废钻杆卸杆：旋转机构驱动送进机构转动，送进机构驱动夹持机构靠近废钻杆，夹持机构夹紧废钻杆，开铁口机的凿岩机反转后退，废钻杆从凿岩机脱离，夹持机构松开对废钻杆的夹持，废钻杆靠自重落入废钻杆贮存盒中；

新钻杆安装：旋转机构驱动送进机构转动，送进机构驱动夹持机构靠近新钻杆搁置架，夹持机构托起新钻杆；旋转机构驱动送进机构转动，送进机构驱动夹持机构靠近开铁口机钻杆更换位，夹持机构夹紧新钻杆；凿岩机正转前进，新钻杆安装到凿岩机上，夹持机构松开新钻杆；

复位：送进机构收回夹持机构，旋转机构转动送进机构，进行复位。

通过上述方案，利用机械设备模拟代替人工换杆的步骤，实现摆脱人工操作，配合控制系统等外协设备，可以控制三个机构的时序运动，形成无缝连接的换杆工作，同时废钻杆及时得到贮存，不影响生产。

作为方案的进一步优化，废钻杆卸杆包括以下步骤：

夹钳就位：旋转机构转动第一送进组件，使夹钳机构正对开铁口机钻杆更换位，第一送进组件驱动夹钳组件靠近废钻杆；

夹钳夹紧：夹钳组件夹紧废钻杆；

卸杆：开铁口机的凿岩机反转后退，废钻杆从凿岩机脱离，夹钳组件松开对废钻杆的夹持，废钻杆落入废钻杆贮存盒中。

采用电控的夹钳组件取代人工夹钳废钻杆，采用自动下落将废钻杆进行归纳贮存。

作为方案的进一步优化，新钻杆安装包括以下步骤：

取杆：旋转机构驱动第二送进组件转动，使第二送进组件对准新钻杆搁置架上最近的一根新钻杆，第二送进组件驱动托板组件，直至托板组件对新钻杆完成承托；

运杆：旋转机构驱动第二送进组件转动，直至第二送进组件的送进方向正对开铁口机钻杆更换位，第二送进组件驱动托板组件靠近开铁口机钻杆更换位，直至新钻杆位于开铁口机钻杆更换位；

夹杆：旋转机构驱动第一送进组件转动，使第一送进组件的送进方向保持正对新钻杆，第一送进组件驱动夹钳组件靠近新钻杆，夹钳组件接触钻杆并夹紧新钻杆；

装杆：凿岩机正转前进，新钻杆安装到凿岩机上，夹持机构松开新钻杆。

通过对新钻杆安装进行分步设计，采用两个送进组件将夹钳组件与托板组件，模拟人工搬运新钻杆与夹紧安装新钻杆。

作为方案的进一步优化，复位包括以下步骤：

夹钳复位：夹钳组件保持打开状态；

送进复位：送机机构将夹钳组件与托板组件收回至最低；

旋转复位：旋转机构将送进机构旋转至水平放置。

在不进行换杆与在废钻杆与新钻杆之间的操作过程中，自动换杆机通过进行复位，保证后续动作中的准确性。

作为方案的进一步优化，托板组件设有托板圆槽与托板侧板，托板圆槽与托板侧板形成J形结构，取杆步骤中，托板圆板运动至新钻杆的底部，新钻杆与托板侧板接触，旋转机构向上转动托板组件，新钻杆落入托板圆槽中，托板组件形成对新钻杆的承托。

托板组件采用灵活的结构，配合旋转机构与送进机构进行新钻杆的取用以及运送。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过机械设备进行钻杆的卸装，保证操作者远离炉前作业区，提供作业安全；

2、采用机械设备，节省人力，降低劳动强度与人工成本；

3、通过控制单元可实现机械化自动换杆作业，彻底摆脱人工操作。

附图说明

图1为本发明提供的一种自动换杆方法的流程图；

图2为本发明提供的一种自动换杆方法的设备的结构示意图；

图3为本发明提供的一种自动换杆方法的自动换杆机的结构示意图；

图4为图3中X方向的示意图；

图5为本发明提供的一种自动换杆方法的托板组件的结构示意图；

图6为本发明提供的一种自动换杆方法的夹钳组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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创造和简化描述，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创造的限制。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1：

参照附图1-6所示，一种自动换杆方法，包括以下步骤：

废钻杆卸杆：旋转机构6驱动送进机构7转动，送进机构7驱动夹持机构10靠近废钻杆，夹持机构10夹紧废钻杆，开铁口机的凿岩机反转后退，废钻杆从凿岩机脱离，夹持机构10松开对废钻杆的夹持，废钻杆靠自重落入废钻杆贮存盒3中；

新钻杆安装：旋转机构6驱动送进机构7转动，送进机构7驱动夹持机构10靠近新钻杆搁置架4，夹持机构10托起新钻杆；旋转机构6驱动送进机构7转动，送进机构7驱动夹持机构10靠近开铁口机钻杆更换位，夹持机构10夹紧新钻杆；凿岩机正转前进，新钻杆安装到凿岩机上，夹持机构10松开新钻杆；

复位：送进机构7收回夹持机构10，旋转机构6转动送进机构7，进行复位。

传统的开铁口机的凿岩机的钻杆，在每次开铁口操作后，都需要进行钻杆的更换，现阶段换杆操作依旧为采用人工换杆，基于操作环境较为恶劣，作业人员工作强度大，危险系数高，机械自动化的需求显得尤为迫切，作为机械自动化实现的前提，首先是具有可使用的机械设备，提供一种合理的自动换杆方法，为机械设备的制作提供引导，确定实现自动换杆的设备的最低结构需求。

因此，在本实施例中，提供了关于钻杆更换的方法，具体为，针对废钻杆的拆卸需要，传统的废钻杆需要人工采用夹钳工具，夹钳废钻杆，凿岩机反转后退，完成与废钻杆的脱离。基于安全需要，一般需要多个作业人员进行工作操作，拆卸完成后，将废钻杆放置到指定位置，一般采用就地摆放，可见在操作强度与安全系数上，都存在突出问题。

在本实施例中，针对废钻杆更换，自动换杆机2采用旋转机构6与送进机构7的有效组合，驱动夹持机构10进行对废钻杆进行夹持，基于凿岩机的位置，自动换杆机2从凿岩机的下方侧面进行操作，设置废钻杆贮存盒3，夹持机构10代废钻杆与凿岩机脱离后，松开夹持，即可将废钻杆落入其中，保证地面整洁。

本废钻杆卸杆方法，一方面考虑到操作空间，另一方面考虑到操作设备，其中旋转机构6，送进机构7与夹持机构10，有半自动的，也有全自动的现成设备，通过有效组合，可以实现卸杆操作。其中组合的部件越少，其可控性越稳定，故障率越低。

再者，针对与新钻杆的安装，采用新钻杆搁置架4进行钻杆的提供，新钻杆搁置架4采用斜面摆放新钻杆，每取完一根新钻杆，后续的新钻杆自动下落到位。同样采用旋转机构6与送进机构7驱动夹持机构10对新钻杆进行夹持，以及将新钻杆运送到开铁口机钻杆更换位，也就是凿岩机的正前方。待凿岩机正转前进，完成与新钻杆的安装后，自动换杆机2就可以进行复位。

通过固定废钻杆贮存盒3、新钻杆搁置架4的固定位置，那么旋转机构6旋转的角度、送进机构7送进的距离，都是固定的，通过对其动作参数进行设定，即可重复进行无误差的换杆操作。

简单来说，如图2所示自动换杆机2为O点，新钻杆为A点，开铁口机钻杆更换位为C点，那么OA之间的距离与水平夹角是固定的，OC之间的水平夹角与距离是固定的，通过将废钻杆贮存盒3与新钻杆搁置架4位置进行固定化，那么自动换杆机2的运动轨迹就为确定了，也就是说，进行废钻杆卸杆的时候，OC的角度与距离就是控制系统1需要控制的，在装杆指令中，OA与OC的角度与距离就是控制系统1需要控制的。如图中的控制系统1所示，将A点与C点设置在同一侧，自动换杆机2的运动空间占用更好，耗能更低，更加高效。

通过上述方案，利用机械设备模拟代替人工换杆的步骤，实现摆脱人工操作，配合控制系统1等外协设备，可以控制三个机构的时序运动，形成无缝连接的换杆工作，同时废钻杆及时得到贮存，不影响生产。

实施例2：

请参照图1-6所示，本实施例将废钻杆卸杆进行细化，保证操作方法明确，采用设备功能不浪费，控制投入成本。

在本实施例中，废钻杆卸杆包括以下步骤：

夹钳就位：旋转机构6转动第一送进组件11，使夹钳机构正对开铁口机钻杆更换位，第一送进组件11驱动夹钳组件8靠近废钻杆；

夹钳夹紧：夹钳组件8夹紧废钻杆；

卸杆：开铁口机的凿岩机反转后退，废钻杆从凿岩机脱离，夹钳组件8松开对废钻杆的夹持，废钻杆靠自重落入废钻杆贮存盒3中。

夹持机构10对废钻杆的作用，只要保证能夹紧废钻杆即可，因此，夹持机构10在进行废钻杆卸杆操作的时候，就只需要提供夹钳组件8即可，通过送进机构7中的第一送进组件11，本实施例采用推杆组件，通过旋转机构6转动第一送进组件11到指定角度，第一送进组件11推进指定距离，废钻杆即落入了夹钳组件8的夹钳范围内，完后夹紧废钻杆，带废钻杆脱离凿岩机后，即可松开废钻杆，完成卸杆操作。其中夹钳组件8只要能实现夹紧功能即可，对其具体的结构并无要求。

采用电控的夹钳组件8取代人工夹钳废钻杆，采用自动下落将废钻杆进行归纳贮存。

实施例3：

如图1-6所示，本实施例通过对新钻杆安装步骤进行细分，明确操作步骤，明确需要的机械设备的功能。

在本实施例中，新钻杆安装包括以下步骤：

取杆：旋转机构6驱动第二送进组件12转动，使第二送进组件12对准新钻杆搁置架4上最近的一根新钻杆，第二送进组件12驱动托板组件9，直至托板组件9对新钻杆完成承托；

运杆：旋转机构6驱动第二送进组件12转动，直至第二送进组件12的送进方向正对开铁口机钻杆更换位，第二送进组件12驱动托板组件9靠近开铁口机钻杆更换位，直至新钻杆位于开铁口机钻杆更换位；

夹杆：旋转机构6驱动第一送进组件11转动，使第一送进组件11的送进方向保持正对新钻杆，第一送进组件11驱动夹钳组件8靠近新钻杆，夹钳组件8接触钻杆并夹紧新钻杆；

装杆：凿岩机正转前进，新钻杆安装到凿岩机上，夹持机构10松开新钻杆。

对于新钻杆的安装，人工装杆包括为取杆，到指定工位将新钻杆进行取用；运杆，将新钻杆运送到开铁口机钻杆更换位；夹杆，夹紧新钻杆；装杆，将新钻杆安装到凿岩机中。因此，通过采用机械设备完成所述几个步骤，彻底摆脱人工操作，其中在取杆步骤中，将新钻杆搁置架4放置在废钻杆贮存盒3与自动换杆机2之间，减少自动换杆机2的运动所需要的空间。

其中在取杆与运杆操作中，针对新钻杆安装需要与凿岩机平行设置，一般为水平安装，因此，通过托板组件9进行新钻杆的取用与运送，具体为模拟双手相对承托的方式，保证新钻杆水平。新钻杆的取用与运送，均有旋转机构6与第二送进组件12进行对托板组件9的驱动，期间夹钳组件8与第一送进组件11根据需要进行选择。

夹杆操作可以在完成取杆的时候进行操作，一同运送作用于新钻杆，也可以在运杆完成操作的时候，在开铁口机钻杆更换位进行夹杆操作。

配合与实施例2中的废钻杆卸杆操作，夹钳组件8与第一送进组件11进行卸杆步骤时，托板组件9与第二送进组件12就可以同步进行取杆与运杆操作，可以缩短换杆操作的整体时间。

传统人工换杆，基于操作环境较为恶劣，不允许废钻杆卸杆与新钻杆装杆同时多人操作，空间小，容易出现事故，导致整体换杆时间长且不可控。

采用本实施例提供的方法，能很好解决上述问题。

通过对新钻杆安装进行分步设计，采用两个送进组件将夹钳组件8与托板组件9，模拟人工搬运新钻杆与夹紧安装新钻杆。

实施例4：

如图1-6所示，在本实施例中，通过对复位步骤进行细化，以配合上述实施例的有效实施。

在本实施例中，复位包括以下步骤：

夹钳复位：夹钳组件8保持打开状态；

送进复位：送机机构将夹钳组件8与托板组件9收回至最低；

旋转复位：旋转机构6将送进机构7旋转至水平放置。

在机械设备中，位置的准确运作是通过对运动参数的设定，在连续操作过程中个，误差会产生叠加，为此，本实施例中，将复位步骤进行细化，以适应上述实施例中实施。比如，在完成废钻杆卸杆后，第一送进组件11需要进行复位，以免在新钻杆装杆过程中导致干扰。

旋转机构6可以同步转动第一送进组件11与第二送进组件12，也可以设置两个独立的旋转组件分别控制。

在最简化的方法步骤中，废钻杆卸杆与新钻杆装杆依次进行，不交叉进行，同步转动第一送进组件11与第二送进组件12即可，但是在需要交叉进行的时候，就需要采用独立控制转动。

本实施例中，优选采用两个旋转组件，即第一旋转组件13转动第一送进组件11，第二旋转组件14转动第二送进组件12。此时废钻杆卸杆与新钻杆装杆可以进行部分的交叉进行，在实施例3中已有所提及。

不管是那种转动方式，都需要进行复位，在设计控制系统1时的复杂程度就会降低，比如，转动参数只有0°与30°等固定的转动角度，机械设备的要求大大降低，控制程序的编写的难度也降低。

复位步骤的设定，为了降低机械设备的要求与控制系统1的要求，降低成本的投入，也保证每次操作的精度，减少累计误差。

在不进行换杆与在废钻杆与新钻杆之间的操作过程中，自动换杆机2通过进行复位，保证后续动作中的准确性。

实施例5：

如图1-6所示，在本实施例中，通过提供一种托板组件9的具体结构，以实现新钻杆装杆中的各个步骤。

在本实施例中，托板组件9设有托板圆槽与托板侧板，托板圆槽与托板侧板形成J形结构，取杆步骤中，托板圆板运动至新钻杆的底部，新钻杆与托板侧板接触，旋转机构6向上转动托板组件9，新钻杆落入托板圆槽中，托板组件9形成对新钻杆的承托。

托板组件9采用灵活的结构，配合旋转机构6与送进机构7进行新钻杆的取用以及运送。托板组件9只需要运动至新钻杆底部，在向上转动即可完成取杆操作。在向上运动过程中无需锁定结构也不会掉落。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种自动换杆方法，其特征在于，包括以下步骤：

废钻杆卸杆：旋转机构（6）驱动送进机构（7）转动，送进机构（7）驱动夹持机构（10）靠近废钻杆，夹持机构（10）夹紧废钻杆，开铁口机的凿岩机反转后退，废钻杆从凿岩机脱离，夹持机构（10）松开对废钻杆的夹持，废钻杆靠自重落入废钻杆贮存盒（3）中；

新钻杆安装：旋转机构（6）驱动送进机构（7）转动，送进机构（7）驱动夹持机构（10）靠近新钻杆搁置架（4），夹持机构（10）托起新钻杆；旋转机构（6）驱动送进机构（7）转动，送进机构（7）驱动夹持机构（10）靠近开铁口机钻杆更换位，夹持机构（10）夹紧新钻杆；凿岩机正转前进，新钻杆安装到凿岩机上，夹持机构（10）松开新钻杆；

复位：送进机构（7）收回夹持机构（10），旋转机构（6）转动送进机构（7），进行复位。

2.根据权利要求1所述的一种自动换杆方法，其特征在于，所述废钻杆卸杆包括以下步骤：

夹钳就位：旋转机构（6）转动第一送进组件（11），使夹钳机构正对开铁口机钻杆更换位，第一送进组件（11）驱动夹钳组件（8）靠近废钻杆；

夹钳夹紧：夹钳组件（8）夹紧废钻杆；

卸杆：开铁口机的凿岩机反转后退，废钻杆从凿岩机脱离，夹钳组件（8）松开对废钻杆的夹持，废钻杆落入废钻杆贮存盒（3）中。

3.根据权利要求2所述的一种自动换杆方法，其特征在于，所述新钻杆安装包括以下步骤：

取杆：旋转机构（6）驱动第二送进组件（12）转动，使第二送进组件（12）对准新钻杆搁置架（4）上最近的一根新钻杆，第二送进组件（12）驱动托板组件（9），直至托板组件（9）对新钻杆完成承托；

运杆：旋转机构（6）驱动第二送进组件（12）转动，直至第二送进组件（12）的送进方向正对开铁口机钻杆更换位，第二送进组件（12）驱动托板组件（9）靠近开铁口机钻杆更换位，直至新钻杆位于开铁口机钻杆更换位；

夹杆：旋转机构（6）驱动第一送进组件（11）转动，使第一送进组件（11）的送进方向保持正对新钻杆，第一送进组件（11）驱动夹钳组件（8）靠近新钻杆，夹钳组件（8）接触钻杆并夹紧新钻杆；

装杆：凿岩机正转前进，新钻杆安装到凿岩机上，夹持机构（10）松开新钻杆。

4.根据权利要求3所述的一种自动换杆方法，其特征在于，所述复位包括以下步骤：

夹钳复位：夹钳组件（8）保持打开状态；

送进复位：送机机构将夹钳组件（8）与托板组件（9）收回至最低；

旋转复位：旋转机构（6）将送进机构（7）旋转至水平放置。

5.根据权利要求3所述的一种自动换杆方法，其特征在于，所述托板组件（9）设有托板圆槽与托板侧板，所述托板圆槽与所述托板侧板形成J形结构，所述取杆步骤中，所述托板圆板运动至新钻杆的底部，新钻杆与所述托板侧板接触，旋转机构（6）向上转动托板组件（9），新钻杆落入所述托板圆槽中，托板组件（9）形成对新钻杆的承托。

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