CN112922541B - 一种钻杆设备用钻杆更换机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钻杆设备技术领域，具体涉及一种钻杆设备用钻杆更换机构，包括辅助单元和支撑柱，所述辅助单元包括限位平台，所述限位平台的顶部设置有传送带，所述传送带的中间位置设置有多个托辊，所述托辊的顶面与传送带的顶面内侧紧贴。本发明中，通过将钻杆推送至传送带底端，电机带动传送带运作，托辊保持传送带的顶面平滑稳定，传送带带动顶部的钻杆向上移动并与圆槽卡接，液压缸支撑限位平台绕支撑块向上转动，从而能够对钻杆的倾斜程度进行调整，便于工作人员将钻杆搬运至限位平台的内侧，且便于将限位平台内侧的钻杆调整至竖向布置，利用两个夹持模块完成钻杆的夹持和垂直固定，降低工作时的机械故障带来的风险，提高钻杆的更换效率。
Description
技术领域
本发明涉及钻杆设备技术领域，具体涉及一种钻杆设备用钻杆更换机构。
背景技术
钻杆设备在进行底层钻探时，因为长时间的摩擦和钻头的机械振动，钻杆的螺纹圈会出现磨损，在进行土质比较复杂的垂直方向钻探工作时，需要经常更换钻杆进行维护，以防止钻杆的摩擦圈与卡接装置卡死，导致钻杆无法拆卸和延误工期。
在生产过程中，工人需要将两个虎钳分别卡接在钻杆的连接段和钻杆的靠近位置，并通过操作员调整钻杆夹持模块的转速以拆卸和安装钻杆。这样操作虎钳靠近大型钻杆设备十分危险，需要与操作员的默契配合，同时，安装和拆卸的钻杆多采用人工肩抗或机械臂的导向辅助，消耗工人的大量体力。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种钻杆设备用钻杆更换机构，通过将钻杆推送至传送带底端，电机带动传送带运作，托辊保持传送带的顶面平滑稳定，传送带带动顶部的钻杆向上移动并与圆槽卡接，液压缸支撑限位平台绕支撑块向上转动，从而能够对钻杆的倾斜程度进行调整，便于工作人员将钻杆搬运至限位平台的内侧，且便于将限位平台内侧的钻杆调整至竖向布置，利用两个夹持模块完成钻杆的夹持和垂直固定，降低工作时的机械故障带来的风险，提高钻杆的更换效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种钻杆设备用钻杆更换机构，包括辅助单元和支撑柱，所述辅助单元包括限位平台，所述限位平台的顶部设置有传送带，所述传送带的中间位置设置有多个托辊，所述托辊的顶面与传送带的顶面内侧紧贴，所述托辊的底部两端固连于限位平台的顶面，所述传送带内侧的两端均套接有传动轮，且两个传动轮的中心轴线处均固连有辊轴，位于传送带底端的一个辊轴的一端通过轴承与限位平台的侧壁转动连接，位于传送带顶端的一个辊轴固连有电机的输出端，所述电机固连于限位平台对应位置，所述限位平台的一侧设置有液压缸，所述限位平台的底部与液压缸之间设置有连接杆一，所述连接杆一的两端分别转动连接于液压缸的输出端顶面和限位平台的底面对应位置，所述液压缸的底端固连有底座，所述底座的顶面一端固连有支撑块，所述限位平台的底端与支撑块的侧壁转动连接，通过电机带动传送带运作，托辊保持传送带的顶面平滑稳定，液压缸支撑限位平台转动，便于配合后续的更换工作；
所述辅助单元一侧设置有支撑柱，所述支撑柱的底部一端与底座固连，所述支撑柱的侧壁开设有竖槽，所述竖槽的中心位置设置有滑杆，所述滑杆的两端分别固连于支撑柱的顶端和底端，所述支撑柱的一侧通过滑杆连接有机械臂一和机械臂二，所述机械臂一包括连接杆二，所述连接杆二的一端滑动套接于滑杆，所述连接杆二的另一端转动连接有连接杆三，所述连接杆三一端固连有虎钳一，所述连接杆二顶部设置有气缸二，所述气缸二的尾端与连接杆二的顶面转动连接，气缸二的输出端与连接杆三的顶面转动连接，所述支撑柱的顶部固连有气缸一，所述气缸一的输出端固连于连接杆二的顶面，所述支撑柱的侧壁固连有两个夹持模块，通过气缸二完成机械臂一中虎钳一的位置调整，利用底座减小支撑柱在工作中的震动；所述支撑柱的一侧设置有钻杆平台，且钻杆平台的内侧设置有钻杆。
进一步在于：所述钻杆的长度为2.6m，钻杆平台顶部的钻杆的旋合和分离模块，用于钻杆的正常作业。
进一步在于：所述机械臂二包括连接杆四，所述连接杆四的一端固定套接于滑杆的外侧，所述连接杆四的侧面设置有虎钳二，所述连接杆四与虎钳二之间转动连接有连接杆五，所述连接杆五的底部设置有气缸三和气缸四，所述气缸三的尾端与连接杆四转动连接，气缸三的输出端与连接杆五的一端转动连接，所述气缸四的尾端与连接杆五的另一端转动连接，气缸四的输出端与虎钳二的一端转动连接，通过气缸三和气缸四调整连接杆四与连接杆五之间和连接杆五与虎钳二之间的转动角度，利用虎钳二灵活夹持钻杆底端的连接处，配合虎钳一完成钻杆在支撑柱的夹持模块和钻杆平台之间的安装和拆卸工作，减少了工人在钻杆更换过程的工作量，可以降低工作时的机械故障带来的风险。
进一步在于：所述虎钳二的钳牙中间位置开设有弧形槽，弧形槽可以通过减小虎钳二与钻杆的接触面积，增加虎钳二的夹持力度和稳定性。
进一步在于：所述夹持模块包括钩爪一和两个钩爪二，所述钩爪一和两个钩爪二均转动连接于连接杆六的中间竖直段，所述连接杆六的两侧水平段固连于支撑柱的内侧壁上，连接杆六一侧设置有限位框，所述限位框的中间段与支撑柱的对应位置之间固连有气缸五，限位框的顶面贴靠于钩爪一和钩爪二的底端，限位框活动套接于连接杆六的外侧，利用钩爪一和两个钩爪二便于对钻杆进行夹持固定，且便于对处于竖直状态的钻杆进行限位，并利用限位框对钩爪一和两个钩爪二之间的相对位置进行调整，使得钩爪一和两个钩爪二的内侧壁与钻杆的外柱面均紧密连接，提高钻杆的稳定性。
进一步在于：所述限位平台的顶端位于传送带一侧开设有圆槽，圆槽的直径等于钻杆的直径，传送带的传送距离大于钻杆的长度，传送带传动顶部的钻杆向上移动并与圆槽卡接，在辅助单元转动的过程中保证钻杆在传送带的稳定性。
进一步在于：所述气缸一的输出端进程为1m，利用气缸一调整机械臂一的水平高度，从而改变虎钳一对钻杆的加持位置，减小钻杆在更换过程中受到钻杆平台的机械磨损。
本发明的有益效果：
1、通过将钻杆推送至传送带底端，电机带动传送带运作，托辊保持传送带的顶面平滑稳定，传送带带动顶部的钻杆向上移动并与圆槽卡接，液压缸支撑限位平台绕支撑块向上转动，从而能够对钻杆的倾斜程度进行调整，便于工作人员将钻杆搬运至限位平台的内侧，且便于将限位平台内侧的钻杆调整至竖向布置，利用两个夹持模块完成钻杆的夹持和垂直固定，降低工作时的机械故障带来的风险，提高钻杆的更换效率；
2、通过气缸一调整机械臂一的高度，通过调整气缸二控制机械臂一的虎钳一夹持钻杆的中间位置，通过调整气缸三和气缸四控制机械臂二的虎钳二夹持钻杆与钻杆的连接位置，将钻杆平稳安装在钻杆平台的连接位置处，并利用钻杆平台的侧壁与虎钳一和虎钳二的抵进与扭转，有利于完成钻杆的安装工作。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明中辅助平台结构示意图；
图3是本发明中支撑柱结构示意图；
图4是本发明中夹持模块结构示意图；
图5是本发明中机械臂二结构示意图。
图中：100、辅助单元；110、限位平台；111、圆槽；120、传送带；121、托辊；122、辊轴；123、电机；130、液压缸；131、连接杆一；140、底座；141、支撑块；200、支撑柱；202、气缸一；210、竖槽；211、滑杆；220、机械臂一；221、连接杆二；222、连接杆三；223、虎钳一；224、气缸二；230、机械臂二；231、连接杆四；232、连接杆五；233、虎钳二；2331、弧形槽；234、气缸三；235、气缸四；240、夹持模块；241、钩爪一；242、钩爪二；243、连接杆六；244、限位框；245、气缸五；300、钻杆平台；310、钻杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5所示，一种钻杆设备用钻杆更换机构，包括辅助单元100和支撑柱200，辅助单元100包括限位平台110，限位平台110的顶部设置有传送带120，传送带120的中间位置设置有多个托辊121，托辊121的顶面与传送带120的顶面内侧紧贴，托辊121的底部两端固连于限位平台110的顶面，传送带120内侧的两端均套接有传动轮，且两个传动轮的中心轴线处均固连有辊轴122，位于传送带120底端的一个辊轴122的一端通过轴承与限位平台110的侧壁转动连接，位于传送带120顶端的一个辊轴122固连有电机123的输出端，电机123固连于限位平台110对应位置，限位平台110的一侧设置有液压缸130，限位平台110的底部与液压缸130之间设置有连接杆一131，连接杆一131的两端分别转动连接于液压缸130的输出端顶面和限位平台110的底面对应位置，液压缸130的底端固连有底座140，底座140的顶面一端固连有支撑块141，限位平台110的底端与支撑块141的侧壁转动连接，通过电机123带动传送带120运作，托辊121保持传送带120的顶面平滑稳定，液压缸130支撑限位平台110转动，便于配合后续的更换工作；
辅助单元100一侧设置有支撑柱200，支撑柱200的底部一端与底座140固连，支撑柱200的侧壁开设有竖槽210，竖槽210的中心位置设置有滑杆211，滑杆211的两端分别固连于支撑柱200的顶端和底端，支撑柱200的一侧通过滑杆211连接有机械臂一220和机械臂二230，机械臂一220包括连接杆二221，连接杆二221的一端滑动套接于滑杆211，连接杆二221的另一端转动连接有连接杆三222，连接杆三222一端固连有虎钳一223，连接杆二221顶部设置有气缸二224，气缸二224的尾端与连接杆二221的顶面转动连接，气缸二224的输出端与连接杆三222的顶面转动连接，支撑柱200的顶部固连有气缸一202，气缸一202的输出端固连于连接杆二221的顶面，支撑柱200的侧壁固连有两个夹持模块240；支撑柱200的一侧设置有钻杆平台300，且钻杆平台300的内侧设置有钻杆310，通过气缸二224完成机械臂一220中虎钳一223的位置调整，利用底座140减小支撑柱200在工作中的震动；
钻杆的长度为2.6m，钻杆平台300顶部的钻杆的旋合和分离模块，用于钻杆310的正常作业，机械臂二230包括连接杆四231，连接杆四231的一端固定套接于滑杆211的外侧，连接杆四231的侧面设置有虎钳二233，连接杆四231与虎钳二233之间转动连接有连接杆五232，连接杆五232的底部设置有气缸三234和气缸四235，气缸三234的尾端与连接杆四231转动连接，气缸三234的输出端与连接杆五232的一端转动连接，气缸四235的尾端与连接杆五232的另一端转动连接，气缸四235的输出端与虎钳二233的一端转动连接，通过气缸三234和气缸四235调整连接杆四231与连接杆五232之间和连接杆五232与虎钳二233之间的转动角度，利用虎钳二灵活夹持钻杆310底端的连接处，配合虎钳一223完成钻杆310在支撑柱200的夹持模块240和钻杆平台300之间的安装和拆卸工作，减少了工人在钻杆更换过程的工作量，可以降低工作时的机械故障带来的风险。
虎钳二233的钳牙中间位置开设有弧形槽2331，弧形槽2331可以通过减小虎钳二233与钻杆310的接触面积，增加虎钳二233的夹持力度和稳定性。
夹持模块240包括钩爪一241和两个钩爪二242，钩爪一241和两个钩爪二242均转动连接于连接杆六243的中间竖直段，连接杆六243的两侧水平段固连于支撑柱200的内侧壁上，连接杆六243一侧设置有限位框244，限位框244的中间段与支撑柱200的对应位置之间固连有气缸五245，限位框244的顶面贴靠于钩爪一241和钩爪二242的底端，限位框244活动套接于连接杆六243的外侧，气缸五245的输出端连接的限位框244推动钩爪一241和钩爪二242合拢，从而抱紧钻杆310并固定。
限位平台110的顶端位于传送带120一侧开设有圆槽111，圆槽111的直径等于钻杆310的直径，传送带120的传送距离大于钻杆310的长度，传送带120传动顶部的钻杆310向上移动并与圆槽111卡接，在辅助单元100转动的过程中保证钻杆310在传送带120的稳定性。
气缸一202的输出端进程为1m，利用气缸一202调整机械臂一220的水平高度，从而改变虎钳一223对钻杆310的加持位置，减小钻杆310在更换过程中受到钻杆平台300的机械磨损。
机械臂二230用于固定夹持钻杆310的底端连接处，通过调整虎钳二233的钳牙高度完成钻杆310与钻杆平台300的分离与固定过程，因此机械臂二230可以固定套接在滑杆211的底端。
工作原理：在安装钻杆310过程中：将钻杆310推送至传送带120底端，通过电机123带动传送带120运作，托辊121保持传送带120的顶面平滑稳定，传送带120传动顶部的钻杆310向上移动并与圆槽111卡接，启动液压缸130支撑限位平台110绕支撑块141向上转动；
辅助单元100与支撑柱200平行时，两个夹持模块240完成钻杆310的夹持和垂直固定，通过气缸一202调整机械臂一220的高度，通过调整气缸二224控制机械臂一220的虎钳一223夹持钻杆310的中间位置，通过调整气缸三234和气缸四235控制机械臂二230的虎钳二233夹持钻杆310与钻杆平台300的连接位置，将钻杆310平稳安装在钻杆平台300的连接位置处，并利用钻杆平台300的侧壁与虎钳一223和虎钳二233的抵进与扭转，完成钻杆310的安装工作；在操作中，地面的工人只需要提醒操作员机械臂一220和机械臂二230的位置，避免工人在钻杆310更换过程承担更多工作量，可以降低工作时的机械故障带来的风险。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种钻杆设备用钻杆更换机构,包括辅助单元(100)和支撑柱(200)，其特征在于，所述辅助单元(100)包括限位平台(110)，所述限位平台(110)的顶部设置有传送带(120)，所述传送带(120)的中间位置设置有多个托辊(121)，所述托辊(121)的顶面与传送带(120)的顶面内侧紧贴，所述托辊(121)的底部两端固连于限位平台(110)的顶面，所述传送带(120)内侧的两端均套接有传动轮，且两个传动轮的中心轴线处均固连有辊轴(122)，位于传送带(120)底端的一个辊轴(122)的一端通过轴承与限位平台(110)的侧壁转动连接，位于传送带(120)顶端的一个辊轴(122)固连有电机(123)的输出端，所述电机(123)固连于限位平台(110)对应位置，所述限位平台(110)的一侧设置有液压缸(130)，所述限位平台(110)的底部与液压缸(130)之间设置有连接杆一(131)，所述连接杆一(131)的两端分别转动连接于液压缸(130)的输出端顶面和限位平台(110)的底面对应位置，所述液压缸(130)的底端固连有底座(140)，所述底座(140)的顶面一端固连有支撑块(141)，所述限位平台(110)的底端与支撑块(141)的侧壁转动连接；
所述辅助单元(100)一侧设置有支撑柱(200)，所述支撑柱(200)的底部一端与底座(140)固连，所述支撑柱(200)的侧壁开设有竖槽(210)，所述竖槽(210)的中心位置设置有滑杆(211)，所述滑杆(211)的两端分别固连于支撑柱(200)的顶端和底端，所述支撑柱(200)的一侧通过滑杆(211)连接有机械臂一(220)和机械臂二(230)，所述机械臂一(220)包括连接杆二(221)，所述连接杆二(221)的一端滑动套接于滑杆(211)，所述连接杆二(221)的另一端转动连接有连接杆三(222)，所述连接杆三(222)一端固连有虎钳一(223)，所述连接杆二(221)顶部设置有气缸二(224)，所述气缸二(224)的尾端与连接杆二(221)的顶面转动连接，气缸二(224)的输出端与连接杆三(222)的顶面转动连接，所述支撑柱(200)的顶部固连有气缸一(202)，所述气缸一(202)的输出端固连于连接杆二(221)的顶面，所述支撑柱(200)的侧壁固连有两个夹持模块(240)；
所述支撑柱(200)的一侧设置有钻杆平台(300)，且钻杆平台(300)的内侧设置有钻杆(310)。
2.根据权利要求1所述的一种钻杆设备用钻杆更换机构,其特征在于，所述钻杆(310)的长度为2.6m。
3.根据权利要求1所述的一种钻杆设备用钻杆更换机构,其特征在于，所述机械臂二(230)包括连接杆四(231)，所述连接杆四(231)的一端固定套接于滑杆(211)的外侧，所述连接杆四(231)的侧面设置有虎钳二(233)，所述连接杆四(231)与虎钳二(233)之间转动连接有连接杆五(232)，所述连接杆五(232)的底部设置有气缸三(234)和气缸四(235)，所述气缸三(234)的尾端与连接杆四(231)转动连接，气缸三(234)的输出端与连接杆五(232)的一端转动连接，所述气缸四(235)的尾端与连接杆五(232)的另一端转动连接，气缸四(235)的输出端与虎钳二(233)的一端转动连接。
4.根据权利要求3所述的一种钻杆设备用钻杆更换机构,其特征在于，所述虎钳二(233)的钳牙中间位置开设有弧形槽(2331)。
5.根据权利要求1所述的一种钻杆设备用钻杆更换机构,其特征在于，所述夹持模块(240)包括钩爪一(241)和两个钩爪二(242)，所述钩爪一(241)和两个钩爪二(242)均转动连接于连接杆六(243)的中间竖直段，所述连接杆六(243)的两侧水平段固连于支撑柱(200)的内侧壁上，连接杆六(243)一侧设置有限位框(244)，所述限位框(244)的中间段与支撑柱(200)的对应位置之间固连有气缸五(245)，限位框(244)的顶面贴靠于钩爪一(241)和钩爪二(242)的底端，限位框(244)活动套接于连接杆六(243)的外侧。
6.根据权利要求1所述的一种钻杆设备用钻杆更换机构,其特征在于，所述限位平台(110)的顶端位于传送带(120)一侧开设有圆槽(111)，圆槽(111)的直径等于钻杆(310)的直径，传送带(120)的传送距离大于钻杆(310)的长度。
7.根据权利要求1所述的一种钻杆设备用钻杆更换机构,其特征在于，所述气缸一(202)的输出端进程为1m。
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