CN113173429B - 一种有轨移动式自动取送杆机及取送杆方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种有轨移动式自动取送杆机及取送杆方法，属于钻杆更换技术领域，能够自动更换待换杆设备的杆件，有轨移动式自动取送杆机包括：轨道、移动小车和选取装置；轨道位于搁置架和待换杆设备之间的旁侧，轨道安装于地面，轨道上设有第一工作位和第二工作位；移动小车安装于轨道，移动小车沿轨道在第一工作位和第二工作位之间往复移动；选取装置靠近搁置架安装。取送杆方法基于上述的有轨移动式自动取送杆机。本公开利用选取装置选取搁置架上的一根杆件并放置在移动小车上，移动小车沿着轨道将杆件运输到待换杆设备附近并将杆件对准待换杆设备的连接套，实现了取送杆过程的自动化。

Description

一种有轨移动式自动取送杆机及取送杆方法

技术领域

本发明涉及钻杆更换技术领域，尤其涉及一种有轨移动式自动取送杆机及取送杆方法。

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。人工更换存在工作环境差且劳动强度大的缺陷。

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。

有鉴于此，有必要研究出一种有轨移动式自动取送杆机及取送杆方法，配合自动拆装杆装置使用，以实现自动更换钻杆。

发明内容

本发明提供了一种有轨移动式自动取送杆机及取送杆方法，利用选取装置选取搁置架上的一根杆件并放置在移动小车上，移动小车沿着轨道将杆件运输到待换杆设备附近并将杆件对准待换杆设备的连接套，实现了取送杆过程的自动化。

实现本发明目的的技术方案如下：

第一方面，提供一种有轨移动式自动取送杆机，有轨移动式自动取送杆机从搁置架取杆并输送至待换杆设备的换杆位；有轨移动式自动取送杆机包括：轨道、移动小车和选取装置；

所述轨道位于所述搁置架和所述待换杆设备之间的旁侧，所述轨道安装于地面，所述轨道上设有第一工作位和第二工作位，第一工作位靠近所述搁置架，第二工作位位于所述待换杆设备的换杆位下方；

所述移动小车安装于所述轨道，所述移动小车沿所述轨道在第一工作位和第二工作位之间往复移动，所述移动小车低于所述搁置架上表面和所述待换杆设备的换杆位；

所述选取装置靠近所述搁置架安装，所述选取装置从所述搁置架选取一根所述杆件并放置在处于第一工作位的所述移动小车，所述移动小车载着所述杆件移动至第二工作位。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述移动小车包括旋转装置、举升装置和小车本体，小车本体安装于轨道，

旋转装置和举升装置固定于小车本体内部，举升装置位于旋转装置上方，举升装置与旋转装置连接，举升装置与旋转装置一同旋转；

所述选取装置将所述杆件放置于举升装置，所述杆件放置于所述移动小车时始终高于小车本体；

旋转装置将所述杆件从初始位置旋转到最终位置，初始位置为移动小车运动到第二工作位时所述杆件所处位置；最终位置为所述杆件的中心与换杆位的中心方向一致；

所述杆件随举升装置一并升降，举升装置将杆件从最终位置举升到杆件更换高度，使杆件对准待换杆设备的连接套。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述选取装置包括行走模块、行走轨梁、提升模块和吸取模块；

行走模块安装于行走轨梁，行走轨梁上至少设有第一工位、第二工位和第三工位，第一工位对应所述移动小车处于第一工作位的正上方，第二工位对应所述搁置架的第一架体正上方，第三工位对应所述搁置架的第二架体正上方；

行走模块沿行走轨梁在各工位之间往复运动，行走轨梁安装于地面；

提升模块安装在行走模块和吸取模块之间，吸取模块设置有行程开关；

行走模块位于第二工位或第三工位时提升模块带动吸取模块下落直至行程开关动作后停止下落，接下来吸取模块吸取一根所述杆件，然后提升模块带动吸取模块上升至最大高度，最后行走模块移动到第一工位；

行走模块位于第一工位时提升模块带动吸取模块下落直至到达所述移动小车后停止下落，接下来吸取模块停止吸取所述杆件并将所述杆件放置于所述移动小车，然后提升模块带动吸取模块上升至最大高度，最后所述移动小车向第二工作位移动。

第二方面，提供一种有轨移动式自动取送杆机的取送杆方法，有轨移动式自动取送杆机为上述方案的有轨移动式自动取送杆机，取送杆方法包括：

取送杆方法实施之前待换杆设备工作结束并处于待机状态；

移动小车从轨道其他位置运动到第一工作位；

有轨移动式自动取送杆机通过取杆方法从搁置架抓取位于搁置架最顶端的杆件；

有轨移动式自动取送杆机通过送杆方法将所述杆件输送至待换杆设备的换杆位。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述取杆方法包括：

取杆步骤一、控制选取装置从其他工位移动到第二工位或第三工位；

取杆步骤二、选取装置下落直至接触搁置架最顶端的杆件后停止下落；

取杆步骤三、选取装置抓取所述杆件；

取杆步骤四、选取装置和所述杆件上升至最大高度；

取杆步骤五、选取装置和所述杆件移动到第一工位；

取杆步骤六、选取装置和所述杆件下落直至到达移动小车后停止下落；

取杆步骤七、选取装置将所述杆件放置于移动小车后停止吸取所述杆件；

取杆步骤八、选取装置上升至最大高度。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述取杆步骤一具体为：控制选取装置的行走模块沿选取装置的行走轨梁从其他工位移动到第二工位或第三工位，其他工位为所述行走轨梁上除第一至第三工位的其他位置，第二工位对应搁置架的第一架体正上方，第三工位对应搁置架的第二架体正上方；

所述取杆步骤二具体为：选取装置的提升模块带动选取装置的吸取模块下落，直至选取装置的行程开关靠近放置于搁置架最顶端的杆件时、所述行程开关向所述控制模块发送信号，所述控制模块控制所述提升模块停止下落，所述行程开关设置在吸取模块下方；

所述取杆步骤三具体为：所述吸取模块吸取最顶端的杆件；

所述取杆步骤四具体为：所述提升模块带动所述吸取模块和所述杆件上升至最大高度；

所述取杆步骤五具体为：所述行走模块带动所述提升模块、所述吸取模块和所述杆件移动到第一工位，所述第一工位对应移动小车处于第一工作位的正上方；

所述取杆步骤六具体为：所述提升模块带动所述吸取模块和所述杆件下落直至到达移动小车后停止下落；

所述取杆步骤七具体为：所述吸取模块将所述杆件放置于移动小车后停止吸取所述杆件；

所述取杆步骤八具体为：所述提升模块带动所述吸取模块上升至最大高度。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述送杆方法包括：

送杆步骤一、移动小车带着所述杆件从第一工作位运动到第二工作位；

送杆步骤二、移动小车将所述杆件从初始位置旋转到最终位置，所述初始位置为移动小车运动到第二工作位时所述杆件所处位置；所述最终位置为所述杆件的中心与换杆位的中心方向一致；

送杆步骤三、移动小车将所述杆件从最终位置举升到所述杆件的更换高度，使所述杆件对准待换杆设备的连接套；

送杆步骤四、待换杆设备完成换杆后移动小车下落到原始高度；

送杆步骤五、移动小车从最终位置旋转到初始位置；

送杆步骤六、移动小车从第二工作位运动到轨道其他位置。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述送杆步骤一具体为：移动小车的托架承托所述杆件，移动小车的小车本体带着托架和所述杆件从第一工作位运动到第二工作位，第一工作位靠近搁置架，第二工作位位于所述待换杆设备的换杆位下方；

所述送杆步骤二具体为：移动小车的旋转装置将所述杆件和移动小车的举升装置从初始位置旋转到最终位置，所述初始位置为移动小车运动到第二工作位时所述杆件所处位置；所述最终位置为所述杆件的中心与换杆位的中心方向一致；

所述送杆步骤三具体为：所述举升装置将所述杆件从最终位置举升到所述杆件的更换高度，使所述杆件对准待换杆设备的连接套；

所述送杆步骤四具体为：待换杆设备完成换杆后所述举升装置下落到原始高度；

所述送杆步骤五具体为：所述小车本体从最终位置旋转到初始位置；

所述送杆步骤六具体为：所述小车本体带动所述托架、所述旋转装置和所述举升装置从第二工作位运动到轨道其他位置，轨道其他位置为轨道上除第一和第二工作位之外的其他位置。

在本公开中，至少具有如下技术效果或优点：

1、本公开利用选取装置选取搁置架上的一根杆件并放置在移动小车上，移动小车沿着轨道将杆件运输到待换杆设备附近并将杆件对准待换杆设备的连接套，实现了取送杆过程的自动化。

2、本公开的待换杆设备可以是开铁口机的凿岩机，本公开的杆体可以是新钻杆或新撞杆，自动拆装杆装置可以是开铁口机机架上的机械手，机械手抓取移动小车上的新钻杆或新撞杆并对准凿岩机的钻杆套后，将开铁口机的凿岩机进行正转，由于钻杆或撞杆与凿岩机钻杆套之间采用螺纹连接，凿岩机正转并前进时即可将新钻杆或新撞杆连接上。待连接好新钻杆或新撞杆后机械手收回到待机位，从而完成新钻杆或新撞杆的更换。

附图说明

图1为有轨移动式自动取送杆机的结构示意图；

图2为图1的A向示意图；

图3为图1的B向示意图；

图4为移动小车的结构示意图；

图5为移动小车的举升装置结构示意图；

图6为移动小车的旋转装置结构示意图一；

图7为移动小车的旋转装置结构示意图二；

图8为选取装置的结构示意图一；

图9为选取装置的结构示意图二；

图10为有轨移动式自动取送杆机的取送杆方法流程图；

图11为图10中取杆方法的流程图；

图12为图10中送杆方法的流程图；

图中，1-搁置架；11-第一架体；12-第二架体；2-选取装置；21-吸取模块；211-连接支座；212-电磁吸盘；213-连接杆；22-提升模块；221-提升梁；222-提升机；223-驱动机构；23-行走模块；231-行走小车；232-连接轴；24-行走轨梁；3-轨道；4-移动小车；41-旋转装置；411-旋转体；412-轴承；413-固定体；414-压盖；415-连杆；416-电动推杆；42-举升装置；421-托架；422-升降台；423-连接架；43-小车本体；5-杆件。

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。

本公开实施例提供了一种有轨移动式自动取送杆机，有轨移动式自动取送杆机从搁置架取杆并输送至待换杆设备的换杆位；请参阅图1、图2和图3，有轨移动式自动取送杆机包括：轨道3、移动小车4和选取装置2；轨道3位于搁置架1和待换杆设备之间的旁侧，轨道3安装于地面，轨道3上设有第一工作位和第二工作位，第一工作位靠近搁置架1，第二工作位位于待换杆设备的换杆位下方；移动小车4安装于轨道3，移动小车4沿轨道3在第一工作位和第二工作位之间往复移动，移动小车4低于搁置架1上表面和待换杆设备的换杆位；选取装置2靠近搁置架1安装，选取装置2从搁置架1选取一根杆件5并放置在处于第一工作位的移动小车4，移动小车4载着杆件5移动至第二工作位。

上述的有轨移动式自动取送杆机从搁置架1取杆并输送至待换杆设备的换杆位，优选轨道3安装于地面，轨道3上设有第一工作位和第二工作位，第一工作位靠近所述搁置架1，第二工作位位于待换杆设备的换杆位下方；移动小车4沿所述轨道3在第一工作位和第二工作位之间往复移动，移动小车4低于所述搁置架1上表面和所述待换杆设备的换杆位，选取装置2从所述搁置架1选取一根所述杆件5并放置在处于第一工作位的所述移动小车4，所述移动小车4载着所述杆件5移动至第二工作位。

本公开实施例利用选取装置2选取搁置架1上的一根杆件5并放置在移动小车4上，移动小车4沿着轨道3将杆件5运输到待换杆设备附近，自动拆装杆装置先拆卸待换杆设备的废杆之后从移动小车4抓取杆件5并安装在待换杆设备，实现待换杆设备的自动换杆。

请参阅图4、图5和图6，移动小车4包括旋转装置41、举升装置42和小车本体43，小车本体43安装于轨道3，旋转装置41和举升装置42固定于小车本体43内部，举升装置42位于旋转装置41上方，举升装置42与旋转装置41连接，举升装置42与旋转装置41一同旋转；选取装置2将杆件5放置于举升装置42，杆件5放置于移动小车4时始终高于小车本体43；旋转装置41将杆件5从初始位置旋转到最终位置，初始位置为移动小车4运动到第二工作位时杆件5所处位置；最终位置为杆件5的中心与换杆位的中心方向一致；杆件5随举升装置42一并升降，举升装置42将杆件5从最终位置举升到杆件更换高度，使杆件5对准待换杆设备的连接套。

上述的旋转装置41将杆件5从初始位置旋转到最终位置，初始位置为移动小车4运动到第二工作位时杆件5所处位置；最终位置为杆件5的中心与换杆位的中心方向一致；杆件5随举升装置42一并升降，举升装置42将杆件5从最终位置举升到杆件更换高度，使杆件5对准待换杆设备（凿岩机）的连接套。

请参阅图4和图5，上述的举升装置42包括：依次连接的托架421、升降台422和连接架423，连接架423连接旋转装置41，托架421放置杆件5，托架421高于小车本体43。

本公开需要将托架421高于小车本体43，主要是考虑到杆件5长度大于小车本体43长度，为了缩小小车本体43长度，降低小车本体43生产成本，本公开将托架421高于小车本体43，小车本体43运载杆件5时杆件5始终高于小车本体43。本公开的升降台422优选为剪刀叉升降台422，剪叉式升降台422与托架421固定连接，可带动托架421及放置在上面的杆件5垂直升降。剪叉式升降台422与连接架423固定连接，连接架423通过连接螺栓与旋转装置41连接。

请参阅图4、图6和图7，上述的旋转装置41包括旋转体411、轴承412、固定体413、压盖414、连杆415和电动推杆416，旋转体411通过轴承412与固定体413连接，固定体413位于旋转体411内部，固定体413和电动推杆416均安装于小车本体43内部；压盖414安装于旋转体411以压紧轴承412，连杆415一端与旋转体411铰接、另一端与电动推杆416铰接，电推杆伸长或缩回时带动连杆415推拉旋转体411绕固定体413旋转；旋转体411与举升装置42的连接架423连接。

本公开的固定体413固定在小车本体43的底板，旋转体411与固定体413通过轴承412连接，旋转体411可绕固定体413旋转。压盖414压紧轴承412使其固定。电动推杆416与小车本体43的底板固定连接，连杆415一端与旋转体411铰接、另一端与电动推杆416铰接。当电推杆升长或缩回时，带动连杆415推拉旋转体411绕固定体413旋转。

移动小车4带着杆件5从初始位置移动到最终位置，然后旋转装置41将杆件5从初始位置旋转到最终位置，即旋转杆件5使其中心与开铁口机待机位置中心方向一致。举升装置42将杆件5从最终位置举升到杆件更换高度，使杆件5对准待换杆设备（开铁口机）的连接套。当移动小车4电池电量不足时，移动小车4从初始位置移动到充电位置，自动连接充电桩开始自动充电。

上述的小车本体43包括小车、小车驱动电机、电池、小车车轮。小车为钢结构焊接件，小车驱动电机由安放在小车上的电池供电，小车驱动电机驱动可使小车前进、后退。

本公开的杆件5对准待换杆设备（凿岩机）的连接套后，将待换杆设备（凿岩机）正转，由于杆件5与连接套之间采用螺纹连接，待换杆设备（凿岩机）正转并前进时即可将新钻杆连接上。待连接好新杆件5之后，待换杆设备的自动拆装杆装置（机械手）收回到待机位，从而完成新杆件5的更换。

请参阅图1、图2、图3、图8和图9，选取装置2包括行走模块23、行走轨梁24、提升模块22和吸取模块21；行走模块23安装于行走轨梁24，行走轨梁24上至少设有第一工位、第二工位和第三工位，第一工位对应移动小车4处于第一工作位的正上方，第二工位对应搁置架1的第一架体11正上方，第三工位对应搁置架1的第二架体12正上方；行走模块23沿行走轨梁24在各工位之间往复运动，行走轨梁24安装于地面；提升模块22安装在行走模块23和吸取模块21之间，吸取模块21设置有行程开关；行走模块23位于第二工位或第三工位时提升模块22带动吸取模块21下落直至行程开关动作后停止下落，接下来吸取模块21吸取一根杆件5，然后提升模块22带动吸取模块21上升至最大高度，最后行走模块23移动到第一工位；行走模块23位于第一工位时提升模块22带动吸取模块21下落直至到达移动小车4后停止下落，接下来吸取模块21停止吸取杆件5并将杆件5放置于移动小车4，然后提升模块22带动吸取模块21上升至最大高度，最后移动小车4向第二工作位移动。

上述的吸取模块21设置有行程开关，（1）行走模块23位于第二工位或第三工位时提升模块22带动吸取模块21下落直至行程开关动作后停止下落，接下来吸取模块21吸取一根杆件5，然后提升模块22带动吸取模块21上升至最大高度，最后行走模块23移动到第一工位；（2）行走模块23位于第一工位时提升模块22带动吸取模块21下落直至到达移动小车4后停止下落，接下来吸取模块21停止吸取杆件5并将杆件5放置于移动小车4，然后提升模块22带动吸取模块21上升至最大高度，最后移动小车4向第二工作位移动。

请继续参阅图8和图9，行走模块23包括行走小车231、连接轴232和动力机构；行走小车231安装于行走轨梁24，行走小车231与动力机构连接，动力机构驱动行走小车231沿行走轨梁24往复运动；连接轴232安装于行走小车231底部，连接轴232连接提升模块22的顶端，提升模块22的底端安装吸取模块21。

本公开的动力机构驱动行走小车231由待机位置行走到行程开关指示的拾取位置，由于提升模块22与行走小车231通过连接轴232连接，提升模块22也随行走小车231由待机位置行走到行程开关指示的拾取位置。

请继续参阅图8和图9，提升模块22包括提升梁221、提升机222和驱动机构223；提升梁221悬吊在行走模块23底部，提升机222安装于提升梁221，提升机222还与吸取模块21连接；驱动机构223固定在提升梁221，驱动机构223的驱动部与提升机222连接；驱动机构223驱动提升机222沿提升梁221上升或下落。

本公开提升模块22开始工作后，提升模块22中的提升机222对应电机运行，驱动机构223的T型螺母向下运动，带动行走小车231向下移动，带动吸取模块21向下移动，当接近杆件5（钻杆或撞杆）时，行程开关工作，提升模块22停止工作，电磁铁工作，吸取杆件5（钻杆或撞杆），吸取工作完成后，提升机222对应电机运行，T型螺母向上运动，带动行走小车231向上移动，带动吸取模块21向上移动，T型螺母到达待机位置后，提升机222对应电机停止运行。

本公开行走模块23由拾取位置行走到行程开关指示的工作位置，提升模块22中的提升机222对应电机运行，T型螺母向下运动，带动行走小车231向下移动，带动吸取模块21向下移动，当到达移动小车4的举升模块时，提升模块22停止工作，电磁铁停止吸取工作，放置钻杆或撞杆。

本公开放置工作完成后，提升机222对应电机运行，T型螺母向上运动，带动行走小车231向上移动，带动吸取模块21向上移动，T型螺母到达待机位置后，提升机222对应电机停止运行。行走模块23由工作位置行走到行程开关指示的待机位置，自动选取模块完成工作，等待下次命令。

缓冲模块在行走小车231运行到待机位置和工作位置时起缓冲作用，托辊模块在行走小车231运行过程中起防偏载作用。

请继续参阅图8和图9，吸取模块21包括连接支座211和多个电磁吸盘212；连接支座211与提升模块22的提升机222固定连接；连接支座211设置有多个连接杆213，连接支座211的长度方向与杆件5的长度方向一致；每个电磁吸盘212对应一个连接杆213，电磁吸盘212固定在连接杆213底端；多个电磁吸盘212吸取同一杆件5的不同部位。

吸取模块21上设有第一行程开关，第一行程开关控制提升模块22上下移动的位置；行走轨梁24上设有第二行程开关，第二行程开关指示钻杆或撞杆的拾取位置及释放位置。

在实际应用中，有轨移动式自动换杆机由控制模块控制，控制模块给行走模块23指令，行走模块23由待机位置行走至第二工位或第三工位（第二行程开关指示的拾取位置）；控制模块给提升模块22向下运动的指令，提升模块22带动吸取模块21向下运动；吸取模块21靠近杆件5（钻杆或者撞杆）时，控制模块控制第一行程开关工作，提升模块22停止工作，吸取模块21吸取杆件5（钻杆或者撞杆）；控制模块给提升模块22向上运动的指令，提升模块22带动吸取模块21向上运行；控制模块给行走模块23指令，控制行走模块23由拾取位置行走至第二行程开关指示的释放位置，控制模块给提升模块22向下运动的指令，提升模块22带动吸取模块21向下运动；吸取模块21到达移动小车4上方时，吸取模块21停止工作，放置钻杆或撞杆。

优选第二行程开关在行走轨梁24的水平方向上设有多个，每个第二行程开关与控制模块连接，多个第二行程开关中包括待机开关、第一目标开关和第二目标开关；待机开关对应行走模块23的待机位置，第一目标开关靠近待机开关，并位于搁置架1的上方，第二目标开关为钻杆或者撞杆的释放位置，位于移动小车4的正上方；控制模块控制行走模块23从待机位置走向第一目标开关的位置，同时控制提升模块22向下移动，提升模块22底部的吸取模块21接近钻杆或撞杆时，第一行程开关工作，提升模块22停止，吸取模块21吸取钻杆或撞杆，控制模块带动提升模块22回升，同时继续带动行走模块23行走至钻杆或者撞杆的释放位置。

优选选取装置2还包括检测模块，检测模块检测吸取模块21是否吸取到杆件5（钻杆或者撞杆）；在第一目标开关和第二目标开关之间还设有第三目标开关、第四目标开关和第五目标开关；第三目标开关靠近第一目标开关，第五目标开关靠近第二目标开关，且第三目标开关、第四目标开关和第五目标开关的下方均设有搁置架1；若检测模块检测到吸取模块21吸取到杆件5（钻杆或者撞杆），检测模块给控制模块指令，控制模块继续控制行走模块23行走至释放位置；若检测模块检测到吸取模块21未吸取到杆件5（钻杆或者撞杆），检测模块给控制模块触发指令，控制模块触发第三目标开关或第四目标开关或第五目标开关，并控制行走模块23行走到第三目标开关或第四目标开关或第五目标开关处时，控制模块控制提升模块22向下移动，当提升模块22底部的吸取模块21接近钻杆或撞杆时，第一行程开关工作，提升模块22停止，当吸取模块21吸取钻杆或撞杆后，控制模块带动提升模块22自动回升。

本公开采用行走轨梁24上固定行走模块23，行走模块23底部连接提升模块22，提升模块22底部固定吸取模块21，吸取模块21用来吸取杆件5（钻杆或者撞杆），行走模块23在行走轨梁24上连续行走，而待机位置是在行走模块23不工作时的位置，钻杆或者撞杆的拾取位置是指行走模块23行走到放置钻杆或者撞杆的搁置架1的上方，同时第一行程开关控制提升模块22向下移动至吸取模块21靠近钻杆或者撞杆时，拾取钻杆或者撞杆，拾取完毕后，行走模块23带动提升模块22及吸取模块21上升，并继续在由于第二行程开关的控制然后在行走轨梁24上行走，行走到释放位置时，释放位置指的是将取来的钻杆或者撞杆放下的位置，放下钻杆后吸取模块21继续上升，然后行走模块23将提升模块22及吸取模块21一起移动到待机位置，自动选取模块完成工作，等待下一次指令，由控制模块实现整个自动控制过程，整体上解决人工更换工作环境差，且劳动强度大的问题，实现了控制模块控制吸取模块21拾取钻杆和放下钻杆，可以完成自动化换杆操作，摆脱人工操作，换杆方便快捷。

本公开通过控制模块给行走模块23指令，使得行走模块23根据第二行程开关的所确定的拾取位置确定提升模块22向下运动，通过第一行程开关的工作确定提升模块22下降的位置，提升模块22此时停止，提升模块22底部连接的吸取模块21对于钻杆进行吸取，吸取完成后，控制模块控制提升模块22上升，这样反复的操作，达到取杆快速，放杆时，控制模块给提升模块22向下运动的指令，提升模块22带动吸取模块21向下运动；吸取模块21到达移动小车4上方时，控制模块给吸取模块21信号，吸取模块21停止工作，放置钻杆或撞杆，这样的取杆和放杆方法自动化高，摆脱人工操作。

本公开实施例还提供了一种有轨移动式自动取送杆机的取送杆方法，有轨移动式自动取送杆机为上述方案公开的有轨移动式自动取送杆机，请参阅图10，取送杆方法包括：

S101、取送杆方法实施之前待换杆设备工作结束并处于待机状态；

S102、移动小车从轨道其他位置运动到第一工作位；

S103、有轨移动式自动取送杆机通过取杆方法从搁置架抓取位于搁置架最顶端的杆件；

S104、有轨移动式自动取送杆机通过送杆方法将杆件输送至待换杆设备的换杆位。

请参阅图11，上述的取杆方法包括：

取杆步骤一、控制选取装置从其他工位移动到第二工位或第三工位；

取杆步骤二、选取装置下落直至接触搁置架最顶端的杆件后停止下落；

取杆步骤三、选取装置抓取杆件；

取杆步骤四、选取装置和杆件上升至最大高度；

取杆步骤五、选取装置和杆件移动到第一工位；

取杆步骤六、选取装置和杆件下落直至到达移动小车后停止下落；

取杆步骤七、选取装置将杆件放置于移动小车后停止吸取杆件；

取杆步骤八、选取装置上升至最大高度。

上述的取杆步骤一具体为：控制选取装置的行走模块沿选取装置的行走轨梁从其他工位移动到第二工位或第三工位，其他工位为行走轨梁上除第一至第三工位的其他位置，第二工位对应搁置架的第一架体正上方，第三工位对应搁置架的第二架体正上方。

优选取杆步骤一至八由控制模块控制，控制模块给行走模块指令，行走模块由待机位置行走至第二工位或第三工位（第二行程开关指示的拾取位置）；控制模块给提升模块向下运动的指令，提升模块带动吸取模块向下运动；吸取模块靠近杆件（钻杆或者撞杆）时，控制模块控制第一行程开关工作，提升模块停止工作，吸取模块吸取杆件（钻杆或者撞杆）；控制模块给提升模块向上运动的指令，提升模块带动吸取模块向上运行；控制模块给行走模块指令，控制行走模块由拾取位置行走至第二行程开关指示的释放位置，控制模块给提升模块向下运动的指令，提升模块带动吸取模块向下运动；吸取模块到达移动小车上方时，吸取模块停止工作，放置钻杆或撞杆。

优选第二行程开关在行走轨梁的水平方向上设有多个，每个第二行程开关与控制模块连接，多个第二行程开关中包括待机开关、第一目标开关和第二目标开关；待机开关对应行走模块的待机位置，第一目标开关靠近待机开关，并位于搁置架的上方，第二目标开关为钻杆或者撞杆的释放位置，位于移动小车的正上方；控制模块控制行走模块从待机位置走向第一目标开关的位置，同时控制提升模块向下移动，提升模块底部的吸取模块接近钻杆或撞杆时，第一行程开关工作，提升模块停止，吸取模块吸取钻杆或撞杆，控制模块带动提升模块回升，同时继续带动行走模块行走至钻杆或者撞杆的释放位置。

上述的取杆步骤二具体为：选取装置的提升模块带动选取装置的吸取模块下落，直至选取装置的行程开关靠近放置于搁置架最顶端的杆件时、行程开关向控制模块发送信号，控制模块控制提升模块停止下落，行程开关设置在吸取模块下方。

上述的取杆步骤三具体为：吸取模块吸取最顶端的杆件。

优选选取装置还包括检测模块，检测模块检测吸取模块是否吸取到杆件（钻杆或者撞杆）；在第一目标开关和第二目标开关之间还设有第三目标开关、第四目标开关和第五目标开关；第三目标开关靠近第一目标开关，第五目标开关靠近第二目标开关，且第三目标开关、第四目标开关和第五目标开关的下方均设有搁置架；若检测模块检测到吸取模块吸取到杆件（钻杆或者撞杆），检测模块给控制模块指令，控制模块继续控制行走模块行走至释放位置；若检测模块检测到吸取模块未吸取到杆件（钻杆或者撞杆），检测模块给控制模块触发指令，控制模块触发第三目标开关或第四目标开关或第五目标开关，并控制行走模块行走到第三目标开关或第四目标开关或第五目标开关处时，控制模块控制提升模块向下移动，当提升模块底部的吸取模块接近钻杆或撞杆时，第一行程开关工作，提升模块停止，当吸取模块吸取钻杆或撞杆后，控制模块带动提升模块自动回升。

上述的取杆步骤四具体为：提升模块带动吸取模块和杆件上升至最大高度。

上述的取杆步骤五具体为：行走模块带动提升模块、吸取模块和杆件移动到第一工位，第一工位对应移动小车处于第一工作位的正上方。

上述的取杆步骤六具体为：提升模块带动吸取模块和杆件下落直至到达移动小车后停止下落。

上述的取杆步骤七具体为：吸取模块将杆件放置于移动小车后停止吸取杆件。

上述的取杆步骤八具体为：提升模块带动吸取模块上升至最大高度。

请参阅图12，上述的送杆方法包括：

送杆步骤一、移动小车带着杆件从第一工作位运动到第二工作位；

送杆步骤二、移动小车将杆件从初始位置旋转到最终位置，初始位置为移动小车运动到第二工作位时杆件所处位置；最终位置为杆件的中心与换杆位的中心方向一致；

送杆步骤三、移动小车将杆件从最终位置举升到杆件的更换高度，使杆件对准待换杆设备的连接套；

送杆步骤四、待换杆设备完成换杆后移动小车下落到原始高度；

送杆步骤五、移动小车从最终位置旋转到初始位置；

送杆步骤六、移动小车从第二工作位运动到轨道其他位置。

上述的送杆步骤一具体为：移动小车的托架承托杆件，移动小车的小车本体带着托架和杆件从第一工作位运动到第二工作位，第一工作位靠近搁置架，第二工作位位于待换杆设备的换杆位下方。

本公开实施例的小车本体包括小车、小车驱动电机、电池、小车车轮。小车为钢结构焊接件，小车驱动电机由安放在小车上的电池供电，小车驱动电机驱动可使小车前进、后退。

上述的送杆步骤二具体为：移动小车的旋转装置将杆件和移动小车的举升装置从初始位置旋转到最终位置，初始位置为移动小车运动到第二工作位时杆件所处位置；最终位置为杆件的中心与换杆位的中心方向一致。

本公开需要将托架高于小车本体，主要是考虑到杆件长度大于小车本体长度，为了缩小小车本体长度，降低小车本体生产成本，本公开将托架高于小车本体，小车本体运载杆件时杆件始终高于小车本体。本公开的升降台优选为剪刀叉升降台，剪叉式升降台与托架固定连接，可带动托架及放置在上面的杆件垂直升降。剪叉式升降台与连接架固定连接，连接架通过连接螺栓与旋转装置连接。

上述的送杆步骤三具体为：举升装置将杆件从最终位置举升到杆件的更换高度，使杆件对准待换杆设备的连接套。

上述的送杆步骤四具体为：待换杆设备完成换杆后举升装置下落到原始高度。

上述的送杆步骤五具体为：小车本体从最终位置旋转到初始位置。

上述的旋转装置包括旋转体、轴承、固定体、压盖、连杆和电动推杆，旋转体通过轴承与固定体连接，固定体位于旋转体内部，固定体和电动推杆均安装于小车本体内部；压盖安装于旋转体以压紧轴承，连杆一端与旋转体铰接、另一端与电动推杆铰接，电推杆伸长或缩回时带动连杆推拉旋转体绕固定体旋转；旋转体与举升装置的连接架连接。本公开的固定体固定在小车本体的底板，旋转体与固定体通过轴承连接，旋转体可绕固定体旋转。压盖压紧轴承使其固定。电动推杆与小车本体的底板固定连接，连杆一端与旋转体铰接、另一端与电动推杆铰接。当电推杆升长或缩回时，带动连杆推拉旋转体绕固定体旋转。

移动小车带着杆件从初始位置移动到最终位置，然后旋转装置将杆件从初始位置旋转到最终位置，即旋转杆件使其中心与开铁口机待机位置中心方向一致。举升装置将杆件从最终位置举升到杆件更换高度，使杆件对准待换杆设备（开铁口机）的连接套。当移动小车电池电量不足时，移动小车从初始位置移动到充电位置，自动连接充电桩开始自动充电。

上述的送杆步骤六具体为：小车本体带动托架、旋转装置和举升装置从第二工作位运动到轨道其他位置，轨道其他位置为轨道上除第一和第二工作位之外的其他位置。

本公开利用选取装置选取搁置架上的一根杆件并放置在移动小车上，移动小车沿着轨道将杆件运输到待换杆设备附近并将杆件对准待换杆设备的连接套，实现了取送杆过程的自动化。

本公开的待换杆设备可以是开铁口机的凿岩机，本公开的杆体可以是新钻杆或新撞杆，自动拆装杆装置可以是开铁口机机架上的机械手，机械手抓取移动小车上的新钻杆或新撞杆并对准凿岩机的钻杆套后，将开铁口机的凿岩机进行正转，由于钻杆或撞杆与凿岩机钻杆套之间采用螺纹连接，凿岩机正转并前进时即可将新钻杆或新撞杆连接上。待连接好新钻杆或新撞杆后机械手收回到待机位，从而完成新钻杆或新撞杆的更换。

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 (8)

1.一种有轨移动式自动取送杆机，其特征在于，有轨移动式自动取送杆机从搁置架取杆并输送至待换杆设备的换杆位；有轨移动式自动取送杆机包括：轨道、移动小车和选取装置；

所述轨道位于所述搁置架和所述待换杆设备之间的旁侧，所述轨道安装于地面，所述轨道上设有第一工作位和第二工作位，第一工作位靠近所述搁置架，第二工作位位于所述待换杆设备的换杆位下方；

所述移动小车包括旋转装置、举升装置和小车本体，小车本体安装于轨道；举升装置位于旋转装置上方，举升装置与旋转装置连接，举升装置与旋转装置一同旋转；旋转装置将杆件从初始位置旋转到最终位置，初始位置为移动小车运动到第二工作位时所述杆件所处位置；最终位置为所述杆件的中心与换杆位的中心方向一致；

所述旋转装置包括旋转体、轴承、固定体、压盖、连杆和电动推杆，旋转体通过轴承与固定体连接，固定体位于旋转体内部，固定体和电动推杆均安装于小车本体内部；压盖安装于旋转体以压紧轴承，连杆一端与旋转体铰接、另一端与电动推杆铰接，电推杆伸长或缩回时带动连杆推拉旋转体绕固定体旋转；旋转体与举升装置的连接架连接；

所述选取装置包括行走模块、行走轨梁、提升模块和吸取模块；行走模块安装于行走轨梁，行走轨梁上至少设有第一工位、第二工位和第三工位，第一工位对应移动小车处于第一工作位的正上方，第二工位对应搁置架的第一架体正上方，第三工位对应搁置架的第二架体正上方；行走模块沿行走轨梁在各工位之间往复运动，行走轨梁安装于地面；提升模块安装在行走模块和吸取模块之间，吸取模块设置有行程开关；行走模块位于第二工位或第三工位时提升模块带动吸取模块下落直至行程开关动作后停止下落，接下来吸取模块吸取一根杆件，然后提升模块带动吸取模块上升至最大高度，最后行走模块移动到第一工位；行走模块位于第一工位时提升模块带动吸取模块下落直至到达移动小车后停止下落，接下来吸取模块停止吸取杆件并将杆件放置于移动小车，然后提升模块带动吸取模块上升至最大高度，最后移动小车向第二工作位移动；

所述移动小车安装于所述轨道，所述移动小车沿所述轨道在第一工作位和第二工作位之间往复移动，所述移动小车低于所述搁置架上表面和所述待换杆设备的换杆位；

所述选取装置靠近所述搁置架安装，所述选取装置从所述搁置架选取一根所述杆件并放置在处于第一工作位的所述移动小车，所述移动小车载着所述杆件移动至第二工作位；

控制选取装置移动到第二工位或第三工位，选取装置下落抓取杆件，选取装置和杆件上升至最大高度并移动到第一工位；选取装置和所述杆件下落直至到达移动小车后停止下落；选取装置停止吸取杆件并上升至最大高度；选取装置的提升模块带动选取装置的吸取模块下落，直至选取装置的行程开关靠近放置于搁置架最顶端的杆件时、行程开关向控制模块发送信号，控制模块控制所述提升模块停止下落，行程开关设置在吸取模块下方；

移动小车带着杆件从第一工作位运动到第二工作位，移动小车将杆件从初始位置旋转到最终位置；移动小车将杆件从最终位置举升到杆件的更换高度；待换杆设备完成换杆后移动小车下落到原始高度；移动小车从最终位置旋转到初始位置。

2.根据权利要求1所述的有轨移动式自动取送杆机，其特征在于，

所述选取装置将所述杆件放置于举升装置，所述杆件放置于所述移动小车时始终高于小车本体；

所述杆件随举升装置一并升降，举升装置将杆件从最终位置举升到杆件更换高度，使杆件对准待换杆设备的连接套。

3.根据权利要求1或2所述的有轨移动式自动取送杆机，其特征在于，行走轨梁安装于地面；提升模块安装在行走模块和吸取模块之间，吸取模块设置有行程开关；

行走模块位于第二工位或第三工位时提升模块带动吸取模块下落直至行程开关动作后停止下落，接下来吸取模块吸取一根所述杆件，然后提升模块带动吸取模块上升至最大高度，最后行走模块移动到第一工位；

行走模块位于第一工位时提升模块带动吸取模块下落直至到达所述移动小车后停止下落，接下来吸取模块停止吸取所述杆件并将所述杆件放置于所述移动小车，然后提升模块带动吸取模块上升至最大高度，最后所述移动小车向第二工作位移动。

4.一种有轨移动式自动取送杆机的取送杆方法，有轨移动式自动取送杆机为权利要求1-3任一项所述的有轨移动式自动取送杆机，其特征在于，取送杆方法包括：

取送杆方法实施之前待换杆设备工作结束并处于待机状态；

移动小车从轨道其他位置运动到第一工作位；

有轨移动式自动取送杆机通过取杆方法从搁置架抓取位于搁置架最顶端的杆件；

有轨移动式自动取送杆机通过送杆方法将所述杆件输送至待换杆设备的换杆位。

5.根据权利要求4所述的取送杆方法，其特征在于，所述取杆方法包括：

取杆步骤一、控制选取装置从其他工位移动到第二工位或第三工位；

取杆步骤二、选取装置下落直至接触搁置架最顶端的杆件后停止下落；

取杆步骤三、选取装置抓取所述杆件；

取杆步骤四、选取装置和所述杆件上升至最大高度；

取杆步骤五、选取装置和所述杆件移动到第一工位；

取杆步骤六、选取装置和所述杆件下落直至到达移动小车后停止下落；

取杆步骤七、选取装置将所述杆件放置于移动小车后停止吸取所述杆件；

取杆步骤八、选取装置上升至最大高度。

6.根据权利要求5所述的取送杆方法，其特征在于，所述取杆步骤一具体为：控制选取装置的行走模块沿选取装置的行走轨梁从其他工位移动到第二工位或第三工位，其他工位为所述行走轨梁上除第一至第三工位的其他位置，第二工位对应搁置架的第一架体正上方，第三工位对应搁置架的第二架体正上方；

所述取杆步骤二具体为：选取装置的提升模块带动选取装置的吸取模块下落，直至选取装置的行程开关靠近放置于搁置架最顶端的杆件时、所述行程开关向所述控制模块发送信号，所述控制模块控制所述提升模块停止下落，所述行程开关设置在吸取模块下方；

所述取杆步骤三具体为：所述吸取模块吸取最顶端的杆件；

所述取杆步骤四具体为：所述提升模块带动所述吸取模块和所述杆件上升至最大高度；

所述取杆步骤五具体为：所述行走模块带动所述提升模块、所述吸取模块和所述杆件移动到第一工位，所述第一工位对应移动小车处于第一工作位的正上方；

所述取杆步骤六具体为：所述提升模块带动所述吸取模块和所述杆件下落直至到达移动小车后停止下落；

所述取杆步骤七具体为：所述吸取模块将所述杆件放置于移动小车后停止吸取所述杆件；

所述取杆步骤八具体为：所述提升模块带动所述吸取模块上升至最大高度。

7.根据权利要求4所述的取送杆方法，其特征在于，所述送杆方法包括：

送杆步骤一、移动小车带着所述杆件从第一工作位运动到第二工作位；

送杆步骤二、移动小车将所述杆件从初始位置旋转到最终位置，所述初始位置为移动小车运动到第二工作位时所述杆件所处位置；所述最终位置为所述杆件的中心与换杆位的中心方向一致；

送杆步骤三、移动小车将所述杆件从最终位置举升到所述杆件的更换高度，使所述杆件对准待换杆设备的连接套；

送杆步骤四、待换杆设备完成换杆后移动小车下落到原始高度；

送杆步骤五、移动小车从最终位置旋转到初始位置；

送杆步骤六、移动小车从第二工作位运动到轨道其他位置。

8.根据权利要求7所述的取送杆方法，其特征在于，所述送杆步骤一具体为：移动小车的托架承托所述杆件，移动小车的小车本体带着托架和所述杆件从第一工作位运动到第二工作位，第一工作位靠近搁置架，第二工作位位于所述待换杆设备的换杆位下方；

所述送杆步骤二具体为：移动小车的旋转装置将所述杆件和移动小车的举升装置从初始位置旋转到最终位置，所述初始位置为移动小车运动到第二工作位时所述杆件所处位置；所述最终位置为所述杆件的中心与换杆位的中心方向一致；

所述送杆步骤三具体为：所述举升装置将所述杆件从最终位置举升到所述杆件的更换高度，使所述杆件对准待换杆设备的连接套；

所述送杆步骤四具体为：待换杆设备完成换杆后所述举升装置下落到原始高度；

所述送杆步骤五具体为：所述小车本体从最终位置旋转到初始位置；

所述送杆步骤六具体为：所述小车本体带动所述托架、所述旋转装置和所述举升装置从第二工作位运动到轨道其他位置，轨道其他位置为轨道上除第一和第二工作位之外的其他位置。

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