CN112664152A - 一种自动化拼装筒杆、筒杆自动化拼装系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种自动化拼装筒杆、筒杆自动化拼装系统及方法，该拼装系统包括筒杆自锁单元、增压油缸单元、支护单元、扭簧、支护锁紧单元、筒杆本体以及升降机构；筒杆自锁单元固定安装在筒杆本体内部，增压油缸通过螺钉安装在筒杆本体的油缸孔内，支护锁紧单元、扭簧固定安装在筒杆本体的筒壁槽内，支护单元与筒杆本体转动连接上。本发明中，上筒杆、下筒杆依次通过升降单元上升至配合平台，在配合平台实现与钻头筒杆、上筒杆和下筒杆之间的自锁连接。同时由于上筒杆和下筒杆之间设置两道锁紧副、支护板与两筒杆均为面接触、上筒杆的支护单元通过其上安装的滚轮与岩壁滚动接触，因此该拼接系统的稳定性强，改善了大直径深孔中筒杆易失稳问题。

Description

一种自动化拼装筒杆、筒杆自动化拼装系统及方法

技术领域

本发明属于钻井设备领域，尤其涉及一种自动化拼装筒杆、筒杆自动化拼装系统及方法。

背景技术

我国是全球最大的煤炭消费、生产和进口国，煤炭资源总量占国家一次能源资源总量的90%以上，这决定了相当长的时间内煤炭作为我国主体能源的地位不会改变。其中，2019年全年能源消费总量48.6亿吨标准煤，比上年增长3.3%，其中煤炭消费量增长1%；煤炭消费量占能源消费总量的57.7%，比上年下降1.5个百分点。由此可见，尽管我国煤炭消费占比呈下降趋势，但煤炭消费量却逐年增加，对煤炭资源的需求仍然很大。目前，我国煤炭等矿井的开采已逐渐向深层和复杂地层发展，对深层、复杂地层矿产资源安全高效开采技术和装备提出了更高的要求和新的挑战。现有技术中，为提高矿井开采效率，解决传统钻孔方式排渣难的问题，自下而上钻孔应用越发广泛。自下而上钻孔所钻挖的矿石能通过筒杆内部进行排出，内部设置的斜度板能够防止矿石高速下落造成危害，排渣快速高效，大幅减小排渣作业导致的停工时长，矿井开采效率得到有效提升。

但上述自下而上钻孔存在如下弊端：1）因钻头直径大于筒杆直径，当钻挖深度过深时，筒杆容易失稳，影响钻孔轨迹的精确性以及钻头的使用寿命；2）依靠井下工人进行筒杆的连接，费时费力，不仅制约钻挖效率的提高，也不符合矿井机械化、无人化生产的发展目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动化拼装筒杆、筒杆自动化拼装系统及方法，该筒杆可实现自动化安装，且稳定性高。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自动化拼装筒杆，包括：

筒杆本体，所述筒杆本体内开设供岩渣排出的筒孔；所述筒杆本体的外壁上由下到上依次设置支护单元、扭簧和支护锁紧单元；所述筒杆本体的底面上开设若干支护凹槽，所述支护凹槽内开设销孔；所述筒杆本体的顶面上设置与所述销孔同轴的锁紧销；

支护单元，用于支撑所述筒杆本体，包括转动安装于所述筒杆本体的支护板；所述支护板靠近筒杆本体的内段与所述支护凹槽配合，所述内段上开设与所述销孔对应的圆孔；所述支护板远离筒杆本体的外段上开设自锁槽；所述支护板处于展开状态时， 所述支护板与岩壁相抵；

支护锁紧单元，转动安装于所述筒杆本体上的第一筒壁槽孔内；所述支护锁紧单元包括钩板，所述钩板朝第一筒壁槽孔外延伸的外端形成一与所述自锁槽配合的钩锁；所述钩板背向钩锁的内段通过弹簧固定于所述第一筒壁槽孔的顶部，所述钩板的内段和所述第一筒壁槽孔的底部之间设置第二液压油缸，所述第二液压油缸的输出端固定于所述钩板；

扭簧，用于推动与所述钩锁分离后的所述支护板，所述扭簧固定于所述筒杆本体上的第二筒壁槽孔内，所述扭簧的一端伸出所述第二筒壁槽孔并抵住所支护板。

优选地，所述筒杆本体的底面上开设若干自锁孔，所述筒杆本体的顶面设置与所述自锁孔同轴的自锁杆；

所述筒杆本体上开设一自锁凹槽，所述自锁凹槽连通所述自锁孔；

所述自锁凹槽内设置依次连接且位于同一直线的复位弹簧、销锁和第一液压油缸；所述复位弹簧固定于所述自锁凹槽的内壁；所述第一液压油缸的输出端连接所述销锁；所述第一液压油缸固定于所述自锁凹槽的内壁；所述销锁的锁紧块与下一个筒杆本体的所述自锁杆上的凹槽配合，以将两筒杆本体锁紧。

优选地，所述筒杆本体的外壁上固定筒壁油缸孔，所述筒壁油缸孔内固定一增压油缸，所述增压油缸的增压油缸缸杆朝所述筒壁油缸孔的外部延伸；所述增压油缸通过油管与所述第一液压油缸、第二液压油缸连接。

优选地，所述支护板远离筒杆本体的外端转动安装一滚轮；所述支护板处于展开状态时，所述滚轮与岩壁接触。

优选地，所述筒杆本体的筒孔内设置的倾斜设置的的斜度板。

一种筒杆自动化拼装系统，包括所述的自动化拼装筒杆，还包括：

配合平台，用于支撑所述筒杆本体，所述配合平台上开设供所述筒杆本体穿过的平台通道；所述配合平台的下方设置一升降单元；所述配合平台的上端面固定若干第三液压油缸；所述第三液压油缸的输出端朝向所述筒杆本体；所述第三液压油缸的输出端固定一插板，所述插板与所述筒壁油缸孔配合以将所述筒杆本体固定于所述配合平台；

升降单元，所述升降单元的输出端设置一用于承载所述自动化拼装筒杆的升降平台。

优选地，所述配合平台的下端面设置若干支撑杆，所述升降平台可沿所述支撑杆移动；所述升降单元的输出端固定于所述升降平台的下端面。

优选地，所述升降单元包括一升降液压缸。

一种筒杆自动化拼装方法，基于所述的筒杆自动化拼装系统，包括以下步骤：

步骤1：在升降平台上放置上筒杆，上筒杆为自动化拼装筒杆，之后升降单元带动升降平台朝配合平台方向进给，最后上筒杆穿过配合平台的平台通道，直至上筒杆的筒杆本体的底面与配合平台的顶面共面；在进给的过程中，支护板收紧至贴合筒杆本体；

步骤2：第三液压油缸伸出，带动插板挤压增压油缸的增压油缸缸杆，插板插入筒壁油缸孔内以将筒杆本体固定于配合平台；同时，增加油缸受挤压产生高压油液，使得第一液压油缸以及第二液压油缸工作；

第二液压油缸的缸杆伸出，推动上方的钩板向上发生倾斜，钩锁与自锁槽之间分离，支护板进入摆动工序；

第一液压油缸的缸杆伸出，推动销锁移动，自锁孔中的锁紧块移出自锁孔，以保证下筒杆的自锁杆可插入上筒杆的自锁孔中；

步骤3：升降平台在升降单元的作用下下降以承载下筒杆；下筒杆与上筒杆的结构相同；同时，收紧状态的支护板在扭簧的作用下发生摆动，直至摆动到支护板卡设于平台通道和上筒杆的筒杆本体之间，且支护板靠近上筒杆的内段位于平台通道内；

步骤4：在升降平台上放置下筒杆，之后升降单元带动升降平台朝配合平台方向进给；

步骤5：当升降平台将下筒杆提升到设定位置时，下筒杆上的锁紧销推动支护板的内段，直至支护板摆动至贴合上筒杆和下筒杆，此时，下筒杆的锁紧销同时与支护板上的圆孔、上筒杆的销孔配合且下筒杆的自锁杆插入上筒杆的自锁孔中；

步骤6：第三液压油缸的缸杆带动插板收回以解除上筒杆的固定状态；上筒杆的增压油缸缸杆在油缸复位弹簧的作用下恢复原状，增压油缸释放，上筒杆的第一液压油缸和第二液压油缸停止工作，上筒杆的销锁在复位弹簧作用下恢复到初始位置以与下筒杆上的自锁杆配合，将上筒杆和下筒杆锁紧，上筒杆的钩锁在弹簧作用下恢复至锁死位置；

下筒杆在升降平台的提升下开始穿过配合平台的平台通道，直至下筒杆底面与配合平台顶面共面，在下筒杆提升的过程中，下筒杆的支护单元收紧至贴合下筒杆。

优选地，在步骤1之前，还包括以下步骤：在配合平台上放置钻头筒杆，之后第三液压油缸伸出，带动插板挤压钻头筒杆上的增压油缸的增压油缸缸杆，插板插入钻头筒杆的筒壁油缸孔内以将钻头筒杆固定于配合平台；同时钻头筒杆的增压油缸受压输出高压油至第一液压油缸，带动钻头筒杆的第一液压油缸的缸杆伸出，第一液压油缸推动钻头筒杆内的销锁左移，钻头筒杆的自锁孔中的锁紧块移出自锁孔，以保证上筒杆的自锁杆可插入钻头筒杆的自锁孔中。

与现有技术相比，本发明的优点为：

（1）随着带有钻头的钻头筒杆向上钻挖，下筒杆可通过升降单元上升至配合平台，在配合平台实现钻头筒杆与上筒杆、上筒杆与下筒杆的自锁连接。由此，该拼接过程全程无人工参与，工作效率高，成本低，适应矿井机械化、无人化生产的发展目标。

（2）在上筒杆和下筒杆实现自锁连接的同时，上筒杆的支护单元在自锁解除后，可在下筒杆的锁紧销的推动下展开至水平状态，并再次和下筒杆锁紧，由此，上筒杆和下筒杆之间设置两道锁紧副，稳定性强；支护板与上筒杆、下筒杆均为面接触，支护板可视为悬臂梁，其强度和可靠性得到最大限度提高；上筒杆的支护单元通过其上安装的滚轮与岩壁滚动接触，发挥支护作用。由此，该拼接系统的稳定性强，改善了大直径深孔中筒杆易失稳问题。

附图说明

图1为本发明一实施例的筒杆自动化拼装系统的立体图；

图2为图1中上筒杆的立体图；

图3为图2的局部剖视图；

图4为图1的俯视图；

图5为图1中增压油缸单元的安装示意图；

图6为图1中未安装支护单元的上筒杆的立体图；

图7为上筒杆去除支护锁紧单元和扭簧的一立体图；

图8为图1中增压油缸单元的结构图；

图9为图1中支护单元的结构图；

图10为图1中筒杆自锁单元的结构图；

图11为图1中支护锁紧单元的结构图；

图12为图1中升降机构的结构图；

图13为本发明一实施例的钻头筒杆的结构图。

其中，1-筒杆自锁单元，11-复位弹簧，12-销锁，13-第一液压油缸，2-增压油缸单元，21-增压油缸缸杆，22-油缸复位弹簧，23-油缸平台，24-增压油缸，25-螺钉，3-支护单元，31-支护板，32-滚轮，33-圆孔，34-自锁槽，35-第一螺栓，36-第一限位螺母，37-第二螺栓，38-第二限位螺母，4-扭簧，5-支护锁紧单元，51-弹簧，52-钩板，53-第二液压油缸，6-筒杆本体，61-自锁孔，62-销孔，63-自锁杆，64-锁紧销，65-第一筒壁槽孔，66-第二筒壁槽孔，67-筒壁油缸孔，68-铰接架，69-斜度板，610-翅块结构，611-小弹簧，7-升降机构，71-升降液压缸，72-支撑杆，73-升降平台，74-配合平台，75-第三液压油缸，76-插板，77-升降底座，8-钻头筒杆。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

如图1~12所示，一种筒杆自动化拼装系统，包括自动化拼装筒杆和升降机构7。

自动化拼装筒杆包括筒杆自锁单元1、增压油缸单元2、支护单元3、扭簧4、支护锁紧单元5和筒杆本体6，如图1~2所示。

其中，支护单元3为选装结构。在该实施例的拼接系统中，上筒杆选用自动化拼装筒杆，下筒杆选用未安装支护单元3的自动化拼装筒杆。在本实施例以外的其他实施例中，下筒杆也可选用自动化拼装筒杆。

该自动化拼装筒杆的具体结构如下：

筒杆本体6的外壁上固定筒壁油缸孔67，筒壁油缸孔67内固定一增压油缸单元2，增压油缸单元2的增压油缸缸杆21朝筒壁油缸孔67的外部延伸；增压油缸24通过油管与第一液压油缸13、第二液压油缸53连接。

筒杆本体6，筒杆本体6内开设供岩渣排出的筒孔；筒杆本体6的外壁上由下到上依次设置支护单元3、扭簧4和支护锁紧单元5。

筒杆自锁单元1的结构如下：筒杆自锁单元1固定安装于筒杆本体6上的自锁凹槽内（即筒杆本体6的翅块结构610的内部槽孔中）；自锁凹槽连通自锁孔61；自锁凹槽内设置依次连接且位于同一直线的复位弹簧11、销锁12和第一液压油缸13；复位弹簧11固定（粘结）于自锁凹槽的左端面上；第一液压油缸13的输出端连接销锁12；第一液压油缸13固定于自锁凹槽的右端面上；销锁12的锁紧块与下一个筒杆本体6的自锁杆63配合，以将两筒杆本体6锁紧；第一液压油缸13通过油管与增压油缸24实现连接；销锁12安装于复位弹簧11和第一液压缸之间，销锁12截面较小部分的长度要略大于截面较大部分。

增压油缸单元2包括增压油缸缸杆21、油缸复位弹簧22、油缸平台23、增压油缸24；油缸复位弹簧22安装在增压油缸缸杆21与增压油缸24之间；油缸平台23的四角均开设有位置相对设置的第一螺钉孔；筒壁油缸孔67的孔内端面上开设有与第一螺钉孔配合的第二螺钉孔；筒壁油缸孔67与升降装置的插板76配合；螺钉25旋入上述第一螺钉孔、第二螺钉孔将增压油缸单元2固定于筒壁油缸孔67内。

支护单元3，用于支撑筒杆本体6以防止作业过程发生失稳，与支护锁紧单元5配合以收回至筒杆本体6，包括转动安装于筒杆本体6的支护板31、滚轮32。支护板31靠近筒杆本体6的内段与支护凹槽配合，内段上开设与销孔62对应的圆孔33；支护板31远离筒杆本体6的外段上开设与钩锁52对应设置的自锁槽34；支护板31远离筒杆本体6的外端转动安装一滚轮32；支护板31处于展开状态时，滚轮32与岩壁接触。具体的，支护板31两端均开有凹槽，其中内段的凹槽两侧均开有一位置相对设置的第一安装孔，外段的凹槽两侧均开有一位置相对设置的第二安装孔；铰接架68侧面上开设有与第一安装孔配合的第三安装孔。第一螺栓35穿过一第一安装孔、第三安装孔和另一第一安装孔以将支护机构铰接于筒杆本体6架，第一螺栓35通过第一限位螺母36固定于筒杆本体6；第二螺栓37穿过一第二安装孔、滚轮32孔和另一第二安装孔将滚轮32铰接于支护板31上端，第二螺栓37通过第二限位螺母38固定于支护板31。

支护锁紧单元5，转动安装于筒杆本体6上的第一筒壁槽孔65内；支护锁紧单元5包括钩板52、弹簧51和第二液压油缸53。钩板52朝第一筒壁槽孔65外延伸的外端形成一与自锁槽34配合的钩锁；钩板52背向钩锁的内段通过弹簧51固定于第一筒壁槽孔65的顶部，钩板52的内段和第一筒壁槽孔65的底部之间设置第二液压油缸53，第二液压油缸53的输出端固定于钩板52。即弹簧51一端粘结在第一筒壁槽孔65的顶部端面，一端与钩锁52相连；钩锁52安装在第一筒壁槽孔65的圆柱杆上，伸出筒壁的一端能与自锁槽34形成配合；第二液压油缸53固定安装在第一筒壁槽孔65的底部端面，也通过油管与增压油缸24连接。

扭簧4，用于推动与钩锁52分离后的支护板31，扭簧4固定于筒杆本体6上的第二筒壁槽孔66内的圆柱杆上，并由第二筒壁槽孔66内的横梁加以固定；扭簧4的一端伸出第二筒壁槽孔66并抵住所支护板31。

筒杆本体6还包括自锁孔61、销孔62、自锁杆63、锁死销64、斜度板69、小弹簧611。即筒杆本体6的底面上开设3个支护凹槽，支护凹槽内开设销孔62；筒杆本体6的顶面上设置与销孔62同轴的锁紧销64；筒杆本体6的底面上开设若干自锁孔61，筒杆本体6的顶面设置与自锁孔61同轴的自锁杆63。具体的，自锁孔61开在筒杆本体6的翅块结构610上，并呈120°布置于筒杆本体6底面；筒杆本体6底面开有三个呈120°布置的支护凹槽，该支护凹槽能和支护板31靠近筒杆本体6的内段配合，支护凹槽上均开有一位置相对圆孔33设置的销孔62以及用于容纳小弹簧611的弹簧安装孔。

自锁杆63与自锁孔61同轴心，位置相对自锁孔61呈120°布置在筒杆本体6顶面上；自锁杆63沿筒杆径向向外一侧开有一凹槽，下筒杆的自锁杆63可配合插入上筒杆的自锁孔61内，下筒杆的自锁杆63上凹槽能与上筒杆的自锁孔61内露出的销锁12形成配合，将两节筒杆锁死。

锁紧销64与销孔62同轴心，位置相对销孔62呈120°布置在筒杆本体6顶面上，锁紧销64可穿过圆孔33配合插入销孔62内。

斜度板69呈45°交叉布置于筒杆本体6内孔中；小弹簧611粘结在弹簧安装孔内。

升降机构7包括配合平台74、升降平台73、升降单元和第三液压油缸75；升降单元包括支撑杆72、升降液压缸71和升降底座77；即升降机构7包括升降液压缸71、支撑杆72、升降平台73、配合平台74、第三液压油缸75、升降底座77。

配合平台74，用于支撑筒杆本体6，配合平台74上开设供筒杆本体6穿过的平台通道（与筒杆本体6的横截面配合）；配合平台74的下方设置一升降单元；配合平台74的上端面固定若干第三液压油缸75；第三液压油缸75的输出端朝向筒杆本体6；第三液压油缸75的输出端固定一插板76，插板76与筒壁油缸孔67配合以将筒杆本体6固定于配合平台74。

升降单元，升降单元的输出端设置一用于承载自动化拼装筒杆的升降平台73；升降平台73上设有供筒杆本体6放置的圆柱台。

配合平台74和升降底座77之间设置若干支撑杆72，升降平台73可沿支撑杆72移动；升降单元的输出端固定于升降平台73的下端面；插板76水平焊接在第三液压油缸75缸杆上；升降底座77四角开有螺纹孔。

该筒杆自动化拼装系统的工作原理如下：

步骤1：向上钻进作业时，首先通过机械臂抓取安装有钻头的钻头筒杆8（如图13所示），因钻头直径大于配合平台上的平台通道，故直接将钻头筒杆8放置在配合平台74上。第三液压油缸75伸出缸杆，带动其顶端焊接的插板76挤压增压油缸单元2，同时将钻头筒杆8固定。增压油缸24受压输出高压油至第一液压油缸13，带动第一液压油缸13的缸杆伸出，推动销锁12左移，钻头筒杆8底面的自锁孔61内的障碍解除。在本实施例中，钻头筒杆8包括两部分：无支护单元3、支护锁紧单元5的自动化拼装筒杆、安装在该自动化拼装筒杆顶部的钻头。

随后通过机械臂抓取上筒杆，并将其在放置在升降平台73上，筒孔与圆柱台配合将上筒杆固定。上筒杆为自动化拼装筒杆。

之后升降液压缸71带动升降平台73朝配合平台74方向进给（向上抬升），令上筒杆顶面的自锁杆63、锁紧销64插入钻头筒杆8底部的自锁孔61、销孔62内（自锁杆63插入自锁孔61，锁紧销64插入销孔62），随后第三液压油缸75缸杆收回，解除钻头筒杆8的固定状态，第一液压油缸13与增压油缸24停止工作，钻头筒杆8内左移的销锁12在复位弹簧11的作用下右移，销锁12与上筒杆自锁杆63上的凹槽配合形成锁死副，结合锁紧销64和销孔62配合形成的锁死副，将钻头筒杆8与上筒杆锁死。

之后上筒杆在升降平台73提升下继续穿过配合平台74的平台通道，直至上筒杆的筒杆本体6的底面与配合平台74的顶面共面；在进给的过程中，支护板31收紧至贴合筒杆本体6。

步骤2：第三液压油缸75伸出，带动插板76挤压增压油缸单元2的增压油缸缸杆21，插板76插入筒壁油缸孔67内以将筒杆本体6固定于配合平台74。

同时，增压油缸单元2受插板76的挤压而产生高压油液，使得第一液压油缸13以及第二液压油缸53工作。

具体的，第二液压油缸53的缸杆伸出，推动上方的钩板52向上发生倾斜，钩锁52与自锁槽34之间分离，支护板31进入摆动工序。

第一液压油缸13的缸杆伸出，推动销锁12向左移动，自锁孔61中的锁紧块移出自锁孔61（自锁孔61中的障碍消失），以保证下筒杆的自锁杆63可插入上筒杆的自锁孔61中。

步骤3：升降平台73在升降单元的作用下下降以承载下筒杆；下筒杆与上筒杆的结构不相同，区别之处在于下筒杆未安装支护单元3。在本实施例以外的其他实施例中，两筒杆的结构相同或可任意组合。

同时，收紧状态的支护板31在扭簧4的作用下发生摆动，直至摆动到支护板31卡设于平台通道和上筒杆的筒杆本体6之间，且支护板31靠近上筒杆的内段位于平台通道内。

步骤4：在升降平台73上放置下筒杆，之后升降单元带动升降平台73朝配合平台74方向进给。

步骤5：当升降平台73将下筒杆提升到设定位置时，升降平台73继续上升，下筒杆上的锁紧销64会推动支护板31与支护凹槽配合的内段上移，直至支护板31摆动至贴合配合平台74、上筒杆和下筒杆。

此时，下筒杆的锁紧销64同时与支护板31上的圆孔33、上筒杆的销孔62配合；同时且下筒杆的自锁杆63插入上筒杆的自锁孔61中。

此时，支护单元3通过锁紧销64与销孔62的配合、支护凹槽与支护板31下端长方体的配合、铰接架68被完全约束在两筒杆间，支护单元3展开至水平位置并被完全约束；同时支护单元3通过上端安装的滚轮32与岩壁接触，有效降低了钻进作业中支护机构所受载荷，稳定性、可靠性得到最大限度提升。

步骤6：第三液压油缸75的缸杆带动插板76收回以解除上筒杆的固定状态；上筒杆的增压油缸缸杆21在油缸复位弹簧22的作用下恢复原状，增压油缸24释放，上筒杆内的第一液压油缸13和第二液压油缸53停止工作，上筒杆内的销锁12在复位弹簧11作用下恢复到初始位置以与下筒杆上的自锁杆63配合，将上筒杆和下筒杆锁紧，上筒杆的钩锁52在弹簧51作用下恢复至锁死位置。

之后下筒杆在升降平台73的提升下开始穿过配合平台74的平台通道，直至下筒杆底面与配合平台74顶面共面，由此完成一次筒杆拼接作业。

通过循环配合作业，筒杆被一节节添加，支撑钻头向上钻进。上述两节筒杆的区别仅在于有无支护机构，筒孔内设置呈45°布置的斜度板69能够缓冲岩渣的冲击，防止高速下落造成危害。

在本实施例以外的其他实施例中，在下筒杆提升的过程中，下筒杆的支护单元3收紧至贴合下筒杆。

该筒杆自动化拼装系统的拆卸过程如下：

（1）钻进作业结束后，升降平台73托着筒杆组合下降，假设下筒杆为普通筒杆（无支护单元3），上筒杆为支护单元水平展开的筒杆。

在下筒杆穿过配合平面74，装有支护机构的上筒杆的底面与配合平面74顶面共面时，第三液压油缸75工作，以将上筒杆固定。

具体的，第三液压油缸75的缸杆伸出带动插板76挤压增压油缸24的缸杆21，同时插板76插入筒壁油缸孔67外端面所开的凹槽内，将上筒杆固定在配合平台74。增压油缸24受挤压产生高压油液，使得第一液压油缸13工作，第一液压油缸13的缸杆伸出，推动销锁12向左移动，两筒杆间自锁解除，下筒杆在重力作用下脱离，并通过升降平台73下降到设置位置，由机械臂取走，上筒杆的支护单元3在小弹簧611作用下解除水平状态，展开一定角度。

随后升降平台73再次上升承托上筒杆，第三液压油缸75的缸杆带动插板76收回，将上筒杆的固定状态解除。具体的，增压油缸24停止工作，筒杆自锁单元1、支护锁紧单元5恢复锁死状态。

上筒杆在重力作用下开始下降，已展开一定角度的支护单元3受配合平台74所施加的推力，旋转到达收缩位置，挤压钩锁52，依靠弹簧51提供的弹簧力自动锁死，此时支护单元3完成收缩，上筒杆顺利穿过配合平面74，直至上筒杆上的另一筒杆底面与配合平台74顶面共面，并通过第三液压油缸75固定。上筒杆通过升降平台73下降到设置位置，由机械臂取走。至此两种筒杆拆卸作业完成，通过循环拆卸作业，筒杆可一节节实现拆卸。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化拼装筒杆，其特征在于，包括：

筒杆本体，所述筒杆本体内开设供岩渣排出的筒孔；所述筒杆本体的外壁上由下到上依次设置支护单元、扭簧和支护锁紧单元；所述筒杆本体的底面上开设若干支护凹槽，所述支护凹槽内开设销孔；所述筒杆本体的顶面上设置与所述销孔同轴的锁紧销；

支护单元，用于支撑所述筒杆本体，包括转动安装于所述筒杆本体的支护板；所述支护板靠近筒杆本体的内段与所述支护凹槽配合，所述内段上开设与所述销孔对应的圆孔；所述支护板远离筒杆本体的外段上开设自锁槽；所述支护板处于展开状态时，所述支护板与岩壁相抵；

支护锁紧单元，转动安装于所述筒杆本体上的第一筒壁槽孔内；所述支护锁紧单元包括钩板，所述钩板朝第一筒壁槽孔外延伸的外端形成一与所述自锁槽配合的钩锁；所述钩板背向钩锁的内段通过弹簧固定于所述第一筒壁槽孔的顶部，所述钩板的内段和所述第一筒壁槽孔的底部之间设置第二液压油缸，所述第二液压油缸的输出端固定于所述钩板；

扭簧，用于推动与所述钩锁分离后的所述支护板，所述扭簧固定于所述筒杆本体上的第二筒壁槽孔内，所述扭簧的一端伸出所述第二筒壁槽孔并抵住所支护板。

2.根据权利要求1所述的自动化拼装筒杆，其特征在于，所述筒杆本体的底面上开设若干自锁孔，所述筒杆本体的顶面设置与所述自锁孔同轴的自锁杆；

所述筒杆本体上开设一自锁凹槽，所述自锁凹槽连通所述自锁孔；

所述自锁凹槽内设置依次连接且位于同一直线的复位弹簧、销锁和第一液压油缸；所述复位弹簧固定于所述自锁凹槽的内壁；所述第一液压油缸的输出端连接所述销锁；所述第一液压油缸固定于所述自锁凹槽的内壁；所述销锁的锁紧块与下一个筒杆本体的所述自锁杆上的凹槽配合，以将两筒杆本体锁紧。

3.根据权利要求2所述的自动化拼装筒杆，其特征在于，所述筒杆本体的外壁上固定筒壁油缸孔，所述筒壁油缸孔内固定一增压油缸，所述增压油缸的增压油缸缸杆朝所述筒壁油缸孔的外部延伸；所述增压油缸通过油管与所述第一液压油缸、第二液压油缸连接。

4.根据权利要求3所述的自动化拼装筒杆，其特征在于，所述支护板远离筒杆本体的外端转动安装一滚轮；所述支护板处于展开状态时，所述滚轮与岩壁接触。

5.根据权利要求1所述的自动化拼装筒杆，其特征在于，所述筒杆本体的筒孔内设置的倾斜设置的的斜度板。

6.一种筒杆自动化拼装系统，包括权利要求4所述的自动化拼装筒杆，其特征在于，还包括：

配合平台，用于支撑所述筒杆本体，所述配合平台上开设供所述筒杆本体穿过的平台通道；所述配合平台的下方设置一升降单元；所述配合平台的上端面固定若干第三液压油缸；所述第三液压油缸的输出端朝向所述筒杆本体；所述第三液压油缸的输出端固定一插板，所述插板与所述筒壁油缸孔配合以将所述筒杆本体固定于所述配合平台；

升降单元，所述升降单元的输出端设置一用于承载所述自动化拼装筒杆的升降平台。

7.根据权利要求6所述的自动化拼装系统，其特征在于，所述配合平台的下端面设置若干支撑杆，所述升降平台可沿所述支撑杆移动；所述升降单元的输出端固定于所述升降平台的下端面。

8.根据权利要求6所述的自动化拼装系统，其特征在于，所述升降单元包括一升降液压缸。

9.一种筒杆自动化拼装方法，基于权利要求6~8之任一项所述的筒杆自动化拼装系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在升降平台上放置上筒杆，上筒杆为自动化拼装筒杆，之后升降单元带动升降平台朝配合平台方向进给，最后上筒杆穿过配合平台的平台通道，直至上筒杆的筒杆本体的底面与配合平台的顶面共面；在进给的过程中，支护板收紧至贴合筒杆本体；

步骤2：第三液压油缸伸出，带动插板挤压增压油缸的增压油缸缸杆，插板插入筒壁油缸孔内以将筒杆本体固定于配合平台；同时，增加油缸受挤压产生高压油液，使得第一液压油缸以及第二液压油缸工作；

第二液压油缸的缸杆伸出，推动上方的钩板向上发生倾斜，钩锁与自锁槽之间分离，支护板进入摆动工序；

第一液压油缸的缸杆伸出，推动销锁移动，自锁孔中的锁紧块移出自锁孔，以保证下筒杆的自锁杆可插入上筒杆的自锁孔中；

步骤3：升降平台在升降单元的作用下下降以承载下筒杆；下筒杆与上筒杆的结构相同；同时，收紧状态的支护板在扭簧的作用下发生摆动，直至摆动到支护板卡设于平台通道和上筒杆的筒杆本体之间，且支护板靠近上筒杆的内段位于平台通道内；

步骤4：在升降平台上放置下筒杆，之后升降单元带动升降平台朝配合平台方向进给；

步骤5：当升降平台将下筒杆提升到设定位置时，下筒杆上的锁紧销推动支护板的内段，直至支护板摆动至贴合上筒杆和下筒杆，此时，下筒杆的锁紧销同时与支护板上的圆孔、上筒杆的销孔配合且下筒杆的自锁杆插入上筒杆的自锁孔中；

步骤6：第三液压油缸的缸杆带动插板收回以解除上筒杆的固定状态；上筒杆的增压油缸缸杆在油缸复位弹簧的作用下恢复原状，增压油缸释放，上筒杆的第一液压油缸和第二液压油缸停止工作，上筒杆的销锁在复位弹簧作用下恢复到初始位置以与下筒杆上的自锁杆配合，将上筒杆和下筒杆锁紧，上筒杆的钩锁在弹簧作用下恢复至锁死位置；

下筒杆在升降平台的提升下开始穿过配合平台的平台通道，直至下筒杆底面与配合平台顶面共面，在下筒杆提升的过程中，下筒杆的支护单元收紧至贴合下筒杆。

10.根据权利要求9所述的筒杆自动化拼装方法，其特征在于，在步骤1之前，还包括以下步骤：在配合平台上放置钻头筒杆，之后第三液压油缸伸出，带动插板挤压钻头筒杆上的增压油缸的增压油缸缸杆，插板插入钻头筒杆的筒壁油缸孔内以将钻头筒杆固定于配合平台；同时钻头筒杆的增压油缸受压输出高压油至第一液压油缸，带动钻头筒杆内的第一液压油缸的缸杆伸出，推动钻头筒杆内的销锁左移，钻头筒杆的自锁孔中的锁紧块移出自锁孔，以保证上筒杆的自锁杆可插入钻头筒杆的自锁孔中。

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