CN112676870A - 钻杆螺旋槽加工用钻杆对扣装置、上卸钻杆系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钻杆螺旋槽加工用钻杆对扣装置、上卸钻杆系统及方法，该上卸钻杆系统包括用于输送待上扣钻杆至指定位置的上料单元、用于将待上扣钻杆和已紧扣钻杆对扣连接的钻杆对扣装置、用于将两根已加工钻杆拆卸开的钻杆卸扣装置以及卸扣钻杆的下料单元，其中钻杆对扣装置包括用于待上扣钻杆轴向给进和拧紧的拧紧机构和用于夹持已紧扣钻杆的固定夹紧机构，本发明的钻杆对扣装置使用了齿轮齿条机构，保证夹块每次可自动夹紧钻杆轴心，而且保证了钻杆的对中，钻杆对扣过程稳定可靠，紧扣后的钻杆间连接可靠，改善了铣床时打刀现象；可实现铣床自动上卸钻杆，有效的降低工人劳动强度和安全风险。

Description

钻杆螺旋槽加工用钻杆对扣装置、上卸钻杆系统及方法

技术领域

本发明属于煤矿用螺旋钻杆加工技术领域，涉及一种钻杆螺旋槽加工用钻杆对扣装置、上卸钻杆系统及方法。

背景技术

目前在进行煤矿用螺旋钻杆铣螺旋槽加工时，需要先将钻杆逐根连接起来，还要保证每根钻杆之间可靠连接，否则易出现铣床在加工螺旋槽时，出现打刀现象，造成刀具损坏，钻杆报废现象；在钻杆完成螺旋槽加工后，需将钻杆逐根卸开，并且要保证钻杆可靠卸开，最后整齐摆放到料架内。该工序主要采用人工进行上卸钻杆，工人劳动作业频繁，并且劳动作业强度大；在上卸过程中容易出现人员磕伤、砸伤等安全事故，具有极大的安全隐患。

目前，自动上卸钻杆主要在石油钻机领域有过应用，但石油设备结构复杂，价格昂贵，石油钻杆较重，上卸扣效率特别低，而在煤矿用螺旋钻杆机械加工领域，钻杆相对较轻，生产效率要求高，设备成本要求低，石油钻机自动上卸钻杆装置无法适用于煤矿用螺旋钻杆。因此，亟需开发一种价格便宜、上卸扣效率高、安全可靠的煤矿用螺旋钻杆加工时上卸钻杆的装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种钻杆螺旋槽加工用钻杆对扣装置、上卸钻杆系统及方法，解决钻杆进行铣螺旋槽加工时钻杆上卸扣的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

钻杆螺旋槽加工用钻杆对扣装置，包括用于待上扣钻杆轴向给进和拧紧的拧紧机构和用于夹持已紧扣钻杆的固定夹紧机构；

所述拧紧机构包括导轨、第一底座和设置在第一底座上的夹持件，所述第一底座连接在导轨上，且沿导轨滑动，所述夹持件上设置有钻杆穿过的第一夹持口，所述夹持件能够绕钻杆轴线旋转；

所述固定夹紧机构包括第二底座、设置在第二底座上的两个夹块、齿轮齿条传动机构和驱动机构，每个夹块上均设置有凹槽，两个夹块上的凹槽形成一个完整的第二夹持口，所述第二夹持口的轴线和第一夹持口的轴线共线；所述夹块能够沿第二底座移动；所述齿轮齿条传动机构包括两个并列设置的齿条和设置在两个齿条之间且与两齿条啮合的齿轮，所述齿轮固定在第二底座上，两个齿条分别固定在两个夹块上，所述驱动机构与其中一个夹块连接。

具体的，所述拧紧机构由给进部分、旋转部分和夹持件组成，所述给进部分包括导轨、托板和拖动托板沿导轨移动的给进气缸，所述托板底部设置与导轨匹配的导槽；所述旋转部分包括电机、转盘和支撑座，所述转盘设置在支撑座上，且转盘相对支撑座转动，所述支撑座设置在托板上，所述托板和支撑座形成所述第一底座；所述夹持件由围绕转盘的中心孔四周设置的多个夹持爪形成。

具体的，所述第二底座为由底板、顶板和两端板组成的框体结构，框体结构支撑在第一支撑架上；所述底板和顶板上均设置有一组齿轮齿条传动机构，所述齿轮连接在底板和顶板上；所述夹块上设置有导向块，所述顶板和底板上均设置有与所述导向块匹配的导槽。

具体的，所述夹块为块体结构，夹块的其中一边设置有所述凹槽，所述凹槽为V型槽。

进一步的，该对扣装置还包括复拧机构，所述复拧机构设置在拧紧机构与固定夹紧机构之间；所述复拧机构包括第二支撑架、夹紧单元和驱动夹紧单元旋转的驱动单元，所述夹紧单元与所述固定夹紧机构结构相同，所述夹紧单元可活动连接在第二支撑架上，夹紧单元能够绕第二支撑架转动；所述驱动单元与夹紧单元连接。

进一步的，还包括用于辅助待上扣钻杆和已紧扣钻杆之间对准认扣的对准件，所述对准件设置在拧紧机构与固定夹紧机构之间或复拧机构和固定夹紧机构之间；所述对准件上设置有对准孔，所述对准孔为锥型孔，且对准孔与第一夹持口同轴；对准孔的大端位于拧紧机构一端，对准孔的小端位于固定夹紧机构一端。

本发明还公开了钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆系统，该系统包括用于输送待上扣钻杆至指定位置的上料单元、用于将待上扣钻杆和已紧扣钻杆对扣连接的钻杆对扣装置、用于将两根已加工钻杆拆卸开的钻杆卸扣装置以及卸扣钻杆的下料单元；所述上料单元、钻杆对扣装置、钻杆卸扣装置、下料单元沿钻杆给进方向依次设置；

所述钻杆对扣装置为本发明记载的对扣装置，所述钻杆卸扣装置包括卸钻杆固定夹紧机构和卸钻杆旋转给进装置，所述卸钻杆固定夹紧机构与钻杆对扣装置中的固定夹紧机构的结构相同，所述卸钻杆旋转给进装置与钻杆对扣装置中的拧紧机构结构相同。

具体的，所述上料单元包括上料支撑座、带动钻杆移动的滚轮机构、链条和驱动电机；所述滚轮机构包括主动链轮、从动链轮和滚轮，所述从动链轮和滚轮设置在上料支撑座上，且从动链轮与滚轮同轴连接，所述滚轮轴向截面为内与钻杆外部轮廓匹配的凹形；所述链条张紧在主动链轮和从动链轮上；所述下料单元与上料单元结构相同。

进一步的，本发明的上卸钻杆系统还包括用于检测钻杆位置的传感器单元和控制单元，传感器单元将各钻杆的位置信息反馈至控制单元，控制单元控制上料机构、钻杆对扣装置、钻杆卸扣装置、下料单元的运作。

本发明还公开了一种钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆方法，该方法采用本发明记载的上卸钻杆系统，具体包括上钻杆方法和卸钻杆方法，所述上钻杆方法包括：

步骤1，将第一根钻杆夹持在第二夹持口中，第一根钻杆的前端位于铣床进料端，后端位于拧紧机构和固定夹紧机构之间；

步骤2，通过上料单元将待上扣钻杆输送至拧紧机构处，拧紧机构夹紧待上扣钻杆后沿导轨向靠近第一根钻杆或已紧扣钻杆方向移动；

步骤3，待上扣钻杆前端移动至靠近第一根钻杆或已紧扣钻杆后端时，拧紧机构的夹持件开始旋转，带动其上的待上扣钻杆旋转前进，与第一根钻杆或已紧扣钻杆进行上扣作业，直至达到设定力矩，固定夹紧机构的夹块和拧紧机构的夹持件松开已紧扣钻杆，拧紧机构退回至靠近上料单元附近；在上扣作业过程中，铣床停止工作；

步骤4，启动铣床对已紧扣钻杆进行铣削加工工作，当连接后的钻杆的后端移动至拧紧机构和固定夹紧机构之间时，执行步骤5，

步骤5，重复步骤2至步骤4，直至完成所有待上扣钻杆的上扣作业；

所述卸钻杆方法包括：

步骤1，经铣床加工后的钻杆穿过卸钻杆固定夹紧机构，当两根钻杆的接头位于卸钻杆固定夹紧机构和卸钻杆旋转给进装置之间时，铣床停止工作，卸钻杆固定夹紧机构和卸钻杆旋转给进装置夹紧钻杆，卸钻杆旋转给进装置旋转进行卸钻工作；

步骤2，待两钻杆卸开后，卸钻杆旋转给进装置移动至下料单元处，卸钻杆旋转给进装置松开钻杆，与此同时，铣床恢复工作，钻杆通过下料单元带走，卸钻杆旋转给进装置向靠近卸钻杆固定夹紧机构处移动至预先指定的位置；

步骤3，重复步骤1至步骤2，完成铣床加工后的钻杆的卸扣作业。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的钻杆对扣装置使用了齿轮齿条机构，通过推动其中一个夹块移动，该夹块带动与其连接的齿条运动，进而通过齿条齿轮传动将该运动传递至另一齿条和夹块上，保证夹块每次可自动夹紧钻杆轴心，而且保证了钻杆的对中。

(2)本发明的上卸钻杆系统提供了一套完整的螺旋铣床在铣削螺旋槽时上料、钻杆对扣、钻杆卸扣和下料的系统，可实现铣床自动上卸钻杆，有效的降低工人劳动强度和安全风险；而且钻杆对扣过程稳定可靠，紧扣后的钻杆间连接可靠，改善了铣床时打刀现象。

本发明的其他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

图1是本发明实施例记载的钻杆对扣装置的结构表示意图。

图2是本发明实施例记载的固定夹紧机构的整体俯视图。

图3是图2的A-A剖面图。

图4是图3的B-B剖面图。

图5是图4的C-C剖面图。

图6是本发明实施例记载的拧紧机构的整体示意图。

图7是本发明上斜钻杆系统实施例中记载的具有复拧机构的钻杆对扣装置整体示意图。

图8是本发明实施例记载的复拧机构的结构示意图。

图9是本发明上斜钻杆系统实施例记载的复拧机构中夹紧单元的结构示意图。

图10是本发明上斜钻杆系统实施例记载的传感单元的布置位置图。

图11是本发明上斜钻杆系统实施例记载的上料单元的结构示意图。

图12是本发明上斜钻杆系统实施例记载的钻杆卸扣装置和下料单元的结构示意图。

图中各标号表示为：

1-上料单元，2-钻杆对扣装置，3-钻杆卸扣装置，4-下料单元，6-待上扣钻杆，7-已紧扣钻杆；

11-上料支撑座，12-滚轮机构，13-链条，14-驱动电机，15-滚轮支撑架，16-张紧装置；

121-主动链轮，122-从动轮装置；

1221-从动链轮，1222-链轴，1223-轴承座，1224-滚轮；

21-拧紧机构，22-固定夹紧机构，23-对准件，24-复拧机构；

211-导轨，212-第一底座，213-夹持件，214-托板，215-给进气缸，216-电机，217-转盘，218-支撑座，219-减速器；

221-第二底座，222-夹块，223-齿轮齿条传动机构，224-驱动机构；

2211-底板，2212-顶板，2213-端板，2214-导向夹板，2215-第一支撑架；

2221-导向块，2222-卡瓦，2223-凹槽；

2231-齿条，2232-齿轮；

241-第二支撑架，242-夹紧单元，243-驱动单元；

2411-旋转导向块；2431-下铰接支座，2432-上铰接支座，2433-油缸；

31-卸钻杆固定夹紧机构，32-卸钻杆旋转给进装置；

501-上料传感器，502-第一电机扭矩传感器，503-复拧机后端传感器，504-复拧机油缸传感器，505-中间传感器，506-夹紧装置后端传感器，507-前端位置传感器，508-后端位置传感器，509-卸钻杆传感器，510-第二电机扭矩传感器。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

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、底、顶”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指以相应附图的轮廓为基准定义的。

在螺旋钻杆铣螺旋槽加工时需要先将钻杆逐根连接起来，本发明的一个实施例公开的钻杆螺旋槽加工用钻杆对扣装置用于实现两根相邻钻杆的对准认扣。如图1所示，本实施例的钻杆对扣装置包括拧紧机构21和固定夹紧机构22，其中，拧紧机构21用于夹持待上扣钻杆6，并实现待上扣钻杆6与已紧扣钻杆7之间的拧紧，同时带动钻杆轴向移动，实现钻杆向铣床进料端的轴向给进，固定夹紧机构22用于夹持已紧扣钻杆7。

拧紧机构21包括导轨211、第一底座212和设置在第一底座212上的夹持件213，第一底座212连接在导轨211上，且沿导轨211滑动，夹持件213上设置有钻杆穿过的第一夹持口(图中未标出)，夹持件213能够绕钻杆轴线旋转，进而带动钻杆绕钻杆轴线方向旋转。

具体的，本实施例的拧紧机构21具体由给进部分、旋转部分和夹持件213组成。给进部分包括导轨211、托板214和拖动托板214沿导轨211移动的给进气缸215，托板214底部设置与导轨211匹配的导槽，给进气缸215伸缩运动可带动托板214在导轨211上自由移动。旋转部分包括电机216、转盘217、支撑座218以及减速器219，转盘217设置在支撑座218上，转盘217上设置有钻杆穿过的中心孔，且转盘217相对支撑座218转动，支撑座218设置在托板214上，托板214和支撑座218形成第一底座212。减速器219下端连接电机216，可提供旋转动力；减速器219前端安装有转盘217，围绕转盘217中心孔四周安装有多个夹持爪，这些夹持爪形成夹持钻杆的夹持件213，可夹紧钻杆、松开钻杆。

固定夹紧机构22包括第二底座221、设置在第二底座221上的两个夹块222、齿轮齿条传动机构223和驱动机构224。如图2所示，每个夹块222上均设置有凹槽2223，两个夹块上的凹槽2223形成一个完整的第二夹持口，第二夹持口的中心线与第一夹持口的轴线共线。齿轮齿条传动机构223包括两个并列设置的齿条2231和设置在两个齿条2231之间且与两齿条2231啮合的齿轮2232，齿轮2232固定在第二底座221上。本实施例中齿轮2232最好有两个，保证传动的稳定性。两个齿条2231分别与两个夹块222连接，具体的，其中一个夹块222与一个齿条2231固定，但另一个齿条相对于该夹块可相对移动，使得两个齿条2231分别随两个夹块222同步移动。驱动机构224与其中一个夹块222连接，驱动机构224具体为驱动油缸。

当驱动机构224运动时，带动其中一个夹块222(即图3中的右夹块)向中心运动，动力通过右夹块上的齿条(图5中的左侧齿条)、齿轮2232传递到另一齿条(图5中的右侧齿条)上，从而带动另一夹块(图3中的左夹块)一起运动。通过该固定夹紧机构22能够实现钻杆的中心对准夹持，与第二夹持口中心线与钻杆轴线重合。

本实施例的第二底座221包括底板2211、顶板2212、两端板2213和第一支撑架2215，其中底板2211、顶板2212和两端板2213组成一个框体结构，该框体结构两侧的端板2213支撑在第一支撑架2215上。底板2211和顶板2212上均设置有一组齿轮齿条传动机构223。夹块222上设置有导向块2221，顶板2212和底板2211上均设置有与导向块2221匹配的导槽，具体的，顶板2212下表面两侧的下方分别通过螺栓固定有一个导向夹板2214，导向夹板2214与顶板2212下表面之间设置有空隙，该空隙形成供导向块2221滑动的导槽，导向块2221沿导槽移动，提升了两个夹块222运动的平稳性。

另外，为了提升稳定性，本实施例设置有两组齿轮齿条传动机构，分别设置在底板2211和顶板2212上，齿轮2232通过齿轮轴连接在底板2211和顶板2212下表面，齿轮2232能够绕齿轮轴自转。

本实施例的夹块为方形块体结构，方形块体的其中一边处设置有一个凸起形成导向块2221，方形块体的另一边设置有凹槽2223，凹槽2223为V型槽，并在V型槽的两边上设置有卡瓦2222。卡瓦2222分为上下两组，总共四片，成对配合夹紧钻杆；两组卡瓦2222将钻杆四周夹住，防止在紧扣时，钻杆与凹槽2223之间发生相对滑动。

本实施例中，当需要对两根钻杆上扣时，固定夹紧机构22夹持前一根钻杆，拧紧机构21夹持后一根钻杆，且拧紧机构21边旋转边沿导轨211移动，依次实现两根钻杆的公接头和母接头旋紧。

作为本发明的可选方案，进一步保证两根钻杆的对准，该装置还包括对准件23，对准件23设置在拧紧机构21与固定夹紧机构22之间，用于辅助待上扣钻杆6和已紧扣钻杆7之间对准认扣，如图7所示。对准件23上设置有对准孔，对准孔与拧紧机构21上的第一夹持口同轴。对准孔为锥型孔，对准孔的大端位于拧紧机构21一端，对准孔的小端位于固定夹紧机构22一端，对准孔的小端与固定夹紧机构22的第二夹持孔同轴线，该对准件23具有一定的导向功能，可以调整待上扣钻杆6与已紧扣钻杆7之间的同轴度，以保证对扣工作顺利进行。

作为本发明的可选方案，为了对经过拧紧机构拧紧后的钻杆再次进行复验，确保两个钻杆接头处连接到位，在上述实施例的基础上，本实施例还设置有一个复拧机构24。如图7所示，该复拧机构24设置在拧紧机构21与固定夹紧机构22之间。

具体的，本实施例的复拧机构24包括第二支撑架241、夹紧单元242和驱动夹紧单元242旋转的驱动单元243，驱动单元233与夹紧单元242连接，带动夹紧单元242旋转。本实施例的夹紧单元242与上述实施例中记载的固定夹紧机构22的结构相同，区别仅在于：固定夹紧机构22支撑其的第一支撑架2215固定连接。夹紧单元242与第二支撑架241可活动连接，使得夹紧单元242能够绕第二支撑架241转动，具体的，如图9所示，在两侧第二支撑架241上分别设置一圈旋转导向槽，夹紧单元241的底板上设置有旋转导向块2411，旋转导向块2411插入旋转导向槽中，且能够绕旋转导向槽中圆周转动。

本实施例的驱动单元243包括下铰接支座2431、上铰接支座2332和油缸2433，油缸2433铰接在下铰接支座2431和上铰接支座2432之间，下铰接支座2432固定在第二支撑架241的底部，上铰接支座2432固定在夹紧单元242上。油缸2433进行伸缩运动可带动夹紧单元242钻杆轴线方向进行旋转，达到对钻杆接头进行再次拧紧的作用。在本实施例中，对准件23设置在复拧机构24与拧紧机构21之间，具体的，本实施例的对准件23为喇叭状筒体，喇叭状筒体的大端固定在复拧机构24的夹紧单元242的端部，喇叭状筒体的孔与夹紧单元242的夹持口同轴线。

本发明还公开了钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆系统，该系统用于实现钻杆铣床前的上扣和铣床后的卸扣。如图4和图6所示，该系统包括用于输送待上扣钻杆至拧紧机构处的上料单元1、用于将待上扣钻杆6和已紧扣钻杆7对扣连接的钻杆对扣装置2、用于将两根已加工钻杆拆卸开的钻杆卸扣装置3以及卸扣钻杆的下料单元4；所述上料单元1、钻杆对扣装置2、钻杆卸扣装置3、下料单元4沿钻杆给进方向依次设置，其中，钻杆对扣装置2和钻杆卸扣装置3分别设置在铣床进料端和出料端。

本实施例的钻杆对扣装置2为上述实施例记载的钻杆对扣装置，钻杆卸扣装置3包括卸钻杆固定夹紧机构31和卸钻杆旋转给进装置32，卸钻杆固定夹紧机构31与钻杆对扣装置2中的固定夹紧机构22的结构相同，卸钻杆旋转给进装置31与钻杆对扣装置2中的拧紧机构21结构相同。

如图11所示，本实施例的上料单元1包括上料支撑座11、带动钻杆移动的滚轮机构12和链条13，滚轮机构12分布设置在上料支撑座11上，链条13张紧在滚轮机构12上。

滚轮机构12包括主动链轮121和从动轮装置122，驱动电机14与主动链轮121固定连接，驱动电机14安装在滚轮支撑架15上。上料支撑座11上端安装有滚轮支撑架15，滚轮支撑架15上设有多组从动轮装置122。从动轮装置122主要包括从动链轮1221、链轴1222、轴承座1223、滚轮1224。链轴1222两端设有一对轴承座1223安装到滚轮支撑架15上，链轴1222中间固定安装有滚轮1224，滚轮1224的轴向截面为凹形，保证钻杆可自动居中，链轴1222的一端安装有从动链轮1221，从动链轮1221转动通过链轴1222带动滚轮1224旋转，驱动电机14旋转通过主动链轮121带动链条13移动，链条13带动从动轮装置122旋转进而带动滚轮1224转动。链条13通过张紧装置16张紧，本实施例的张紧装置16结构与从动轮装置122一样，不同在于张紧装置16可在滚轮支撑架15上调整安装位置，张紧装置16总共有4个，分别设置在滚轮支撑架15上下两端，保证联调始终处于张紧状态。

本实施例中的下料单元4与上料单元1的结构相同。

作为本发明上卸钻杆系统进一步优选方案，在上述实施例的基础上，本实施例的上卸钻杆系还设置有传感器单元和控制单元。

传感器单元用于采集钻杆当前位置。如图10和图12所示，该传感器单元包括设置在靠近拧紧机构21端的上料传感器501，主要用于检测滚轮支撑架15上方是否有钻杆；设置在拧紧机构21的电机216轴上的第一电机扭矩传感器502，用于检测拧紧机构21拧紧扭矩是否达到设定值；设置在复拧机构24前端(即靠近固定夹紧机构22一侧)的或拧紧机构21前端的中间传感器505，用于检测其正上方是否有钻杆；设置在固定夹紧装置22后端(即靠近复拧机构24一侧)上方的夹紧装置后端传感器506，用于检测其正下方是否有钻杆；设置在卸钻杆旋转给进装置前端和后端的前端位置传感器507和后端位置传感器508；设置在下料单元4最后端(即靠近卸钻杆旋转给进装置32的一端)的卸钻杆传感器509，设置在卸钻杆旋转给进装置32上的第二电机扭矩传感器510。

当本发明的上卸扣系统中的钻杆对扣装置2中设置有复拧机构24时，在复拧机构24后端(即靠近拧紧机构21的一端)还设置复拧机后端传感器503，用于检测复拧机构25后端是否有钻杆；复拧机构24的油缸2433上还设置有复拧机油缸传感器504，用于检测复拧机的拧紧扭矩是否达到设定值。

控制单元根据传感器单元反馈的位置信息，控制上料机构1、钻杆对扣装置2、钻杆卸扣装置3、下料单元4的运作，进而实现自动化上卸钻杆。

本发明还公开了一种钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆方法，该方法采用上述实施例记载的上卸钻杆系统进行上钻杆和卸钻杆，其中，

上钻杆方法包括：

步骤1，将第一根钻杆夹持在第二夹持口中，第一根钻杆的前端位于铣床进料端，后端位于拧紧机构21和固定夹紧机构22之间；优选的，当设置有复拧机构24时，后端位于复拧机构24和固定夹紧机构22之间。

步骤2，通过上料单元1将待上扣钻杆6输送至拧紧机构21处，拧紧机构21夹紧待上扣钻杆6后沿导轨211向靠近第一根钻杆或已紧扣钻杆方向移动；

步骤3，待上扣钻杆6前端移动至靠近第一根钻杆或已紧扣钻杆后端时，拧紧机构21的夹持件213开始旋转，带动其上的待上扣钻杆6旋转前进，与第一根钻杆或已紧扣钻杆进行上扣作业，直至(电机力矩)达到设定力矩，固定夹紧机构22的夹块222和拧紧机构21的夹持件213松开，拧紧机构21退回至靠近上料单元1附近；

具体的，当本实施例中设置有复拧机构24时，待上扣钻杆6前端移动至固定夹紧机构也复拧机构之间，拧紧机构21再停止运动；当已紧扣钻杆7后端到达复拧机构24的固定夹紧机构22位置时，铣床停止工作，与此同时拧紧机构21的夹持件213开始旋转，带动其上的待上扣钻杆6旋转前进，与第一根钻杆或已紧扣钻杆进行上扣作业，直至(电机力矩)达到设定力矩，固定夹紧机构22的夹块222和拧紧机构21的夹持件213松开，拧紧机构21退回至靠近上料单元1附近；

步骤4，启动铣床对已紧扣钻杆7进行铣削加工工作，当铣床带动连接后的整个钻杆移动，至钻杆的后端位于拧紧机构21和固定夹紧机构22之间时，执行步骤5；本实施例优选的，当设置有复拧机构24时，钻杆的后端移动至复拧机构24和固定夹紧机构22之间时，执行步骤5。

步骤5，重复步骤2至步骤4，直至完成所有待上扣钻杆的上扣作业；

当采用上述实施例记载的传感器单元中各传感器来检测钻杆的实时位置时，则上述上钻杆的过程具体为：

如图10所示，当复拧机后端传感器503没有检测到钻杆，且上料传感器501检测到滚轮支撑架15上方没有钻杆时，在滚轮支撑架15上方进行补料，放置一根钻杆，完成钻杆上料作业；

当夹紧装置后端传感器506、中间传感器505检测到钻杆，复拧机后端传感器503没有检测到钻杆，上料传感器501检测到有钻杆时，拧紧机构21快速退回，到达极限位置时，自动停下；同时上料装置1开始动作，通过滚轮1224滚动带动钻杆向前移动，钻杆穿过拧紧机构21的第一夹持口，当复拧机后端传感器503检测到有钻杆时，上料装置1立即停止运动，此时完成送扣作业；

当复拧机后端传感器503、夹紧装置后端传感器506检测到有钻杆时，中间传感器505没有检测到钻杆时，复拧机2的固定夹紧装置22开始夹紧钻杆，与此同时拧紧机构21也夹紧钻杆11，待完全夹紧后，给进气缸215推动拧紧机构21沿导轨211开始向前运动，带动钻杆沿轴向进给，当经过对准件23时，对准件23辅助待上扣钻杆进行位姿调整，确保待上扣钻杆6公接头与已紧扣钻杆7母接头轴线在同一中心，确保顺利完成认扣作业；

当中间传感器505再次检测到其正上方有钻杆，夹紧装置后端传感器506检测到也有钻杆时，拧紧机构21停止给进；当夹紧装置后端传感器506检测到没有钻杆时，铣床停止运动；当夹紧装置后端传感器506没有检测到钻杆时，中间传感器505检测到其正上方有钻杆时，拧紧机构21开始低速缓慢前进，同时，拧紧机构21的电机216开始运动，带动待上扣钻杆6旋转前进，进行上扣作业，当第一电机扭矩传感器502检测到力矩达到设定值时，拧紧机构21停止前移和旋转，拧紧机构21松开待上扣钻杆，完成钻杆初拧作业。

进一步的，当电机216上的第一电机扭矩传感器502达到设定参数值时，复拧机构24和固定夹紧装置22夹紧待上扣钻杆，夹紧后复拧机构24的开始动作，复拧机构24和固定夹紧装置22夹紧待上扣钻杆，当复拧机构24的油缸2433内液压油达到设定压力时，即完成钻杆扭矩值复验工作；固定夹紧装置22和复拧机构24同时松开，完成复拧工作；之后铣床开始铣削加工工作。

卸钻杆方法包括：

步骤1，经铣床加工后的钻杆穿过卸钻杆固定夹紧机构31，当两根钻杆的接头位于卸钻杆固定夹紧机构31和卸钻杆旋转给进装置32之间时，铣床停止工作，卸钻杆固定夹紧机构31和卸钻杆旋转给进装置32夹紧钻杆，卸钻杆旋转给进装置32旋转进行卸钻工作；

步骤2，待两钻杆卸开后，卸钻杆旋转给进装置32移动至下料单元4处，卸钻杆旋转给进装置32松开钻杆，与此同时，铣床开始进行铣削加工；钻杆通过下料单元4带走，卸钻杆旋转给进装置32向靠近卸钻杆固定夹紧机构31处移动至预先指定的位置；

步骤3，重复步骤1至步骤2，完成铣床加工后的钻杆的卸扣作业。

当采用上述实施例记载的传感器单元中各传感器来检测卸钻杆过程中钻杆的实时位置时，则上述卸钻杆的过程具体为：

如图12所示，当卸钻杆传感器509检测到有钻杆，铣床停止加工，卸钻杆固定夹紧装置31夹紧钻杆，同时，卸钻杆旋转给进装置32往后开始运动，卸钻杆旋转给进装置32的后端位置传感器508检测到信号时，即卸钻杆旋转给进装置32已经移动到导轨最后端，卸钻杆旋转给进装置32停止移动，此时待卸钻杆旋转给进装置32夹紧钻杆，卸钻杆电机开始旋转，进行卸钻作业。

当第二电机扭矩传感器510检测到扭矩减小到规定值时，证明钻杆已经完全被卸下，此时卸钻杆旋转给进装置32往前运动，前端位置传感器507检测到信号时，卸钻杆旋转给进装置32停止移动，并松开钻杆，与此同时，铣床开始进行铣削加工；

下料单元4开始运动，输送钻杆完成下料作业。

在以上的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.钻杆螺旋槽加工用钻杆对扣装置，其特征在于，包括用于待上扣钻杆(6)轴向给进和拧紧的拧紧机构(21)和用于夹持已紧扣钻杆(7)的固定夹紧机构(22)；

所述拧紧机构(21)包括导轨(211)、第一底座(212)和设置在第一底座(212)上的夹持件(213)，所述第一底座(212)连接在导轨(211)上，且沿导轨(211)滑动，所述夹持件(213)上设置有钻杆穿过的第一夹持口，所述夹持件(213)能够绕钻杆轴线旋转；

所述固定夹紧机构(22)包括第二底座(221)、设置在第二底座(221)上的两个夹块(222)、齿轮齿条传动机构(223)和驱动机构(224)，每个夹块(222)上均设置有凹槽(2223)，两个夹块(222)上的凹槽(2223)形成一个完整的第二夹持口，所述第二夹持口的轴线和第一夹持口的轴线共线；所述夹块(222)能够沿第二底座(221)移动；所述齿轮齿条传动机构(223)包括两个并列设置的齿条(2231)和设置在两个齿条(2231)之间且与两齿条(2231)啮合的齿轮(2232)，所述齿轮(2232)固定在第二底座(221)上，两个齿条(2231)分别固定在两个夹块(222)上，所述驱动机构(224)与其中一个夹块(222)连接。

2.如权利要求1所述的钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆装置，其特征在于，所述拧紧机构(21)由给进部分、旋转部分和夹持件组成，所述给进部分包括导轨(211)、托板(214)和拖动托板(214)沿导轨移动的给进气缸(215)，所述托板(214)底部设置与导轨(211)匹配的导槽；所述旋转部分包括电机(216)、转盘(217)和支撑座(218)，所述转盘(217)设置在支撑座(218)上，且转盘(217)相对支撑座(218)转动，所述支撑座(218)设置在托板(214)上，所述托板(214)和支撑座(218)形成所述第一底座(212)；所述夹持件(213)由围绕转盘(217)的中心孔四周设置的多个夹持爪形成。

3.如权利要求1所述的钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆装置，其特征在于，所述第二底座(221)为由底板(2211)、顶板(2212)和两端板(2213)组成的框体结构，框体结构支撑在第一支撑架(2215)上；所述底板(2211)和顶板(2212)上均设置有一组齿轮齿条传动机构(223)，所述齿轮(2232)连接在底板(2211)和顶板(2212)上；所述夹块(222)上设置有导向块(2221)，所述顶板(2212)和底板(2211)上均设置有与所述导向块(2221)匹配的导槽。

4.如权利要求1或3所述的钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆装置，其特征在于，所述夹块(222)为块体结构，夹块(222)的其中一边设置有所述凹槽(2223)，所述凹槽(2223)为V型槽。

5.如权利要求1所述的钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆装置，其特征在于，还包括复拧机构(24)，所述复拧机构(24)设置在拧紧机构(21)与固定夹紧机构(22)之间；所述复拧机构(24)包括第二支撑架(241)、夹紧单元(242)和驱动夹紧单元(242)旋转的驱动单元(243)，所述夹紧单元(242)与所述固定夹紧机构(22)结构相同，所述夹紧单元(242)可活动连接在第二支撑架(241)上，夹紧单元(242)能够绕第二支撑架(241)转动；所述驱动单元(243)与夹紧单元(242)连接。

6.如权利要求1或5所述的钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆装置，其特征在于，还包括用于辅助待上扣钻杆(6)和已紧扣钻杆(7)之间对准认扣的对准件(23)，所述对准件(23)设置在拧紧机构(21)与固定夹紧机构(22) 之间或复拧机构(24)和固定夹紧机构(22)之间；所述对准件(23)上设置有对准孔，所述对准孔为锥型孔，且对准孔与第一夹持口同轴；对准孔的大端位于拧紧机构(21)一端，对准孔的小端位于固定夹紧机构(22)一端。

7.钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆系统，其特征在于，包括用于输送待上扣钻杆(6)至指定位置的上料单元(1)、用于将待上扣钻杆(6)和已紧扣钻杆(7)对扣连接的钻杆对扣装置(2)、用于将两根已加工钻杆拆卸开的钻杆卸扣装置(3)以及卸扣钻杆的下料单元(4)；所述上料单元(1)、钻杆对扣装置(2)、钻杆卸扣装置(3)、下料单元(4)沿钻杆给进方向依次设置；

所述钻杆对扣装置(2)为权利要求1至6任一项所述的装置，所述钻杆卸扣装置(3)包括卸钻杆固定夹紧机构(31)和卸钻杆旋转给进装置(32)，所述卸钻杆固定夹紧机构(31)与钻杆对扣装置中的固定夹紧机构(22)的结构相同，所述卸钻杆旋转给进装置(32)与钻杆对扣装置中的拧紧机构(21)结构相同。

8.如权利要求7所述的钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆系统，其特征在于，所述上料单元(1)包括上料支撑座(11)、带动钻杆移动的滚轮机构(12)、链条(13)和驱动电机(14)；所述滚轮机构(12)包括主动链轮(121)、从动链轮(1221)和滚轮(1224)，所述从动链轮(1221)和滚轮(1224)设置在上料支撑座(11)上，且从动链轮(1221)与滚轮(1224)同轴连接，所述滚轮(1224)轴向截面为内与钻杆外部轮廓匹配的凹形；所述链条(13)张紧在主动链轮(121)和从动链轮(1221)上；所述下料单元(4)与上料单元(1)结构相同。

9.权利要求7所述的钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆方法，其特征在于，还包括用于检测钻杆位置的传感器单元和控制单元，传感器单元将各钻杆的位置信息反馈至控制单元，控制单元控制上料机构(1)、钻杆对扣装置(2)、钻杆卸扣装置(3)、下料单元(4)的运作。

10.钻杆螺旋槽加工用上卸钻杆方法，其特征在于，该方法采用权利要求7～9任一项所述的上卸钻杆系统，具体包括上钻杆方法和卸钻杆方法，所述上钻杆方法包括：

步骤1，将第一根钻杆夹持在第二夹持口中，第一根钻杆的前端位于铣床进料端，后端位于拧紧机构(21)和固定夹紧机构(22)之间；

步骤2，通过上料单元(1)将待上扣钻杆(6)输送至拧紧机构(21)处，拧紧机构(21)夹紧待上扣钻杆(6)后沿导轨(211)向靠近第一根钻杆或已紧扣钻杆(7)方向移动；

步骤3，待上扣钻杆(6)前端移动至靠近第一根钻杆或已紧扣钻杆(7)后端时，拧紧机构(21)的夹持件(213)开始旋转，带动其上的待上扣钻杆(6)旋转前进，与第一根钻杆或已紧扣钻杆(7)进行上扣作业，直至达到设定力矩，固定夹紧机构(22)的夹块(222)和拧紧机构(21)的夹持件(213)松开已紧扣钻杆(7)，拧紧机构(21)退回至靠近上料单元(1)附近；在上扣作业过程中，铣床停止工作；

步骤4，启动铣床对已紧扣钻杆(7)进行铣削加工工作，当连接后的钻杆的后端移动至拧紧机构(21)和固定夹紧机构(22)之间时，执行步骤5；

步骤5，重复步骤2至步骤4，直至完成所有待上扣钻杆的上扣作业；

所述卸钻杆方法包括：

步骤1，经铣床加工后的钻杆穿过卸钻杆固定夹紧机构(31)，当两根钻杆的接头位于卸钻杆固定夹紧机构(31)和卸钻杆旋转给进装置(32)之间时，铣床停止工作，卸钻杆固定夹紧机构(31)和卸钻杆旋转给进装置(32)夹紧钻杆，卸钻杆旋转给进装置(32)旋转进行卸钻工作；

步骤2，待两钻杆卸开后，卸钻杆旋转给进装置(32)移动至下料单元(4)处，卸钻杆旋转给进装置(32)松开钻杆，与此同时，铣床恢复工作，钻杆通过下料单元(4)带走，卸钻杆旋转给进装置(32)向靠近卸钻杆固定夹紧机构(31)处移动至预先指定的位置；

步骤3，重复步骤1至步骤2，完成铣床加工后的钻杆的卸扣作业。

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