CN113982507A - 钻杆抓取机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钻杆抓取机构，包括横梁、驱动组件、传动组件和夹紧组件；驱动组件设于横梁的顶面；两组夹紧组件固定在横梁的长度方向的两端；传动组件设置于横梁的顶面；传动组件包括与驱动组件连接的转动部，以及两组分别与转动部连接的移动部；移动部具有主动端和从动端，主动端与转动部铰接；从动端与夹紧组件滑动连接；且两组夹紧组件的上端相对或相向滑动。其中，两个移动部能够在驱动组件及转动部的带动下沿横梁的长度方向移动，在移动部相对于横梁移动时，移动部能够带动夹紧组件摆动，以使夹紧组件夹紧或放松钻杆。本发明提供的钻杆抓取机构，能够同时抓取钻杆的两端，提高钻杆两端抓取和夹持的稳定性，降低钻杆损伤。

Description

钻杆抓取机构

技术领域

本发明属于钻机技术领域，更具体地说，是涉及一种钻杆抓取机构。

背景技术

钻机广泛应用于矿山开凿、岩土工程施工和楼房、公路的岩土土地基础施工中，钻杆是两端带有螺纹的钢管，用于连接钻机地表设备和位于钻井底端钻磨设备或底孔装置，水井钻机或反循环钻机在进行钻进作业时，需要通过钻杆进行钻进。

因而，在钻井作业进行前需要先通过抓杆装置装接钻杆，现有水井钻机或反循环钻机在接卸钻杆时，常采用人工操作完成，自动化程度低，劳动强度大。或是在反循环钻机上安装双油缸，利用双油缸抓取钻杆的两侧，双油缸的动作同步性不足，因而常会发生因两侧抓取不同步，导致钻杆倾斜的现象，一方面影响钻杆抓取的稳定性，威胁员工生命安全，另一方面使钻杆表面受力不均，易造成钻杆损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻杆抓取机构，旨在解决钻杆抓取时两侧动作不同步，存在安全隐患，且易造成钻杆损伤的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种钻杆抓取机构，包括：

横梁，用于设置在钻机的抓杆装置上；

驱动组件，设于所述横梁的顶面；

两组夹紧组件，固定在所述横梁的长度方向的两端，用于夹持钻杆；以及

传动组件，设置于所述横梁的顶面；所述传动组件包括与所述驱动组件连接的转动部，以及两组分别与所述转动部连接的移动部；所述移动部具有主动端和从动端，所述主动端与所述转动部铰接，两个所述主动端的铰接点的连线过所述转动部的中心点，且两个所述主动端沿所述转动部的径向对称设置；所述从动端与所述夹紧组件滑动连接；且两组所述夹紧组件的上端相对或相向滑动；

其中，两个所述移动部能够在所述驱动组件及所述转动部的带动下沿所述横梁的长度方向移动，在所述移动部相对于所述横梁移动时，所述移动部能够带动所述夹紧组件摆动，以使所述夹紧组件夹紧或放松所述钻杆。

在一种可能的实现方式中，所述移动部包括：

连杆，一端为与所述转动部铰接的主动端，且随所述转动部转动；另一端为向对应的所述夹紧组件方向延伸；

滑台，铰接在所述连杆的延伸端，所述滑台为所述移动部的从动端，随所述连杆的延伸端在所述主动端的带动下沿所述横梁的长度方向移动。

在一种可能的实现方式中，所述滑台通过限位件沿所述横梁的长度方向移动，所述限位件固定在所述横梁的顶面，且与所述横梁之间形成沿所述横梁的长度方向延伸的滑道，所述滑台限位在所述滑道内。

一些实施例中，所述滑台包括：

限位部，一端穿过所述滑道并与所述从动端铰接；

连接部，设于所述限位部的另一端，所述连接部沿所述横梁的宽度方向的长度大于所述限位部的长度，所述连接部与对应的所述夹紧组件滑动连接。

在一种可能的实现方式中，所述夹紧组件包括：

两个销轴，沿垂直于所述滑台的移动方向间隔设置，所述销轴的上端穿过所述横梁，并与所述滑台沿相互垂直的方向滑动连接；

两个夹紧臂，铰接在所述横梁上，且与两个销轴一一对应，所述夹紧臂的上端与对应的所述销轴的下端铰接，下端用于夹紧或放松所述钻杆；

其中，两个所述销轴能够在所述滑台沿所述横梁的长度方向移动时，沿所述横梁的宽度方向相对或相向移动，并带动所述夹紧臂的上端向相互靠近或远离彼此的方向摆动，以使所述夹紧臂的下端绕所述夹紧臂与所述横梁的铰接处相对或相向摆动，并夹紧或放松所述钻杆。

一些实施例中，所述移动部上设置有两个沿倾斜于所述移动部的移动方向，且相互对称延伸的长条形的滑槽，所述销轴的上端伸入所述滑槽内，且与所述滑槽滑动连接。

示例性的，所述夹紧臂通过固定件铰接在所述横梁上，所述固定件的一端与所述横梁的底面固定，另一端抵接在所述夹紧臂的侧面且与所述夹紧臂铰接。

在一种可能的实现方式中，所述转动部包括：

转盘，中心转动连接在所述横梁上，且与所述驱动组件铰接；

两个连接耳，对称设置在所述转盘的径向两端，且与两个所述主动端对应铰接；

其中，所述连接耳用于在所述驱动组件的驱动下，带动所述主动端绕所述转盘的转动中心转动。

一些实施例中，所述连接耳上设置有安装孔，所述主动端设置有适于穿过所述安装孔的卡接块，所述卡接块穿过所述安装孔，且与所述转盘铰接。

在一种可能的实现方式中，所述驱动组件包括：

夹紧油缸，一端铰接在所述横梁上，另一端沿所述横梁的长度方向伸缩，且与所述转动部固定连接；

液压锁，固设于所述横梁上，且与所述夹紧油缸连通。

本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，通过设置传动组件，并在传动组件上设置一个转动部和两个与转动部铰接的移动部，以实现通过一个驱动组件带动转动部转动，并通过转动部带动两个移动部同时运动，以保证两个夹紧组件的运动同步，避免发生钻杆倾斜的现象，以提高钻杆抓取的稳定性，保障员工生命安全，同时使钻杆表面受力均匀，延长钻杆使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的钻杆抓取机构的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的钻杆抓取机构的主视结构示意图；

图3为沿图2中A-A线的剖视结构图；

图4为图1中Ⅰ处的局部放大结构示意图；

图5为图2中Ⅱ处的局部放大结构示意图。

图中：1、驱动组件；11、夹紧油缸；12、液压锁；2、传动组件；21、转动部；211、转盘；212、连接耳；2121、安装孔；22、移动部；221、连杆；2211、卡接块；22111、圆形块；22112、铰接块；222、滑台；2221、限位部；2222、连接部；22221、滑槽；23、限位件；231、滑道；3、夹紧组件；31、销轴；32、夹紧臂；321、夹紧孔；33、固定件；331、第一固定板；3311、长条孔；332、第二固定板；4、横梁。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图5，现对本发明提供的钻杆抓取机构进行说明。所述钻杆抓取机构包括横梁4、驱动组件1、传动组件2和夹紧组件3；横梁4用于设置在钻机的抓杆装置上；驱动组件1设于横梁4的顶面；两组夹紧组件3固定在横梁4的长度方向的两端，用于夹持钻杆；传动组件2设置于横梁4的顶面；传动组件2包括与驱动组件1连接的转动部21，以及两组分别与转动部21连接的移动部22；移动部22具有主动端和从动端，主动端与转动部21铰接，两个主动端的铰接点的连线过转动部21的中心点，且两个主动端沿转动部21的径向对称设置；从动端与夹紧组件3滑动连接；且两组夹紧组件3的上端相对或相向滑动。

其中，两个移动部22能够在驱动组件1及转动部21的带动下沿横梁4的长度方向移动，在移动部22相对于横梁4移动时，所述移动部22能够带动所述夹紧组件3摆动，以使所述夹紧组件3夹紧或放松所述钻杆。

需要理解的是，本申请中的夹紧组件3具有抵接固定在钻机的钻杆的外周壁上的夹紧状态，和远离钻杆外周壁的放松状态；当驱动组件1通过传动组件2同时带动两个移动部22移动时，与该移动部22滑动连接的夹紧组件3可夹紧或放松钻杆。

需要说明的是，本申请中提供的钻杆抓取机构为钻机抓杆装置的一部分，横梁4安装于抓杆装置的回转主梁上，该抓杆机构主要用于实现钻杆的抓取固定和放松操作。

本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，通过设置传动组件2，并在传动组件2上设置一个转动部21和两个与转动部21铰接的移动部22，以实现通过一个驱动组件1带动转动部21转动，并通过转动部21带动两个移动部22同时运动，以保证两个夹紧组件3的运动同步，避免发生钻杆倾斜的现象，以提高钻杆抓取的稳定性，保障员工生命安全，同时使钻杆表面受力均匀，延长钻杆使用寿命。

请参阅图1，在一种可能的实现方式中，移动部22包括连杆221和滑台222；连杆221的一端为与转动部21铰接的主动端，且随转动部21转动；另一端为向对应的夹紧组件3方向延伸；滑台222铰接在连杆221的延伸端，滑台222为移动部22的从动端，随连杆221的延伸端在主动端的带动下沿横梁4的长度方向移动。

需要理解的是，本申请中两个连杆221对称分布在转动部21的转动中心的两侧，可保证两个连杆221的动作同步进行，以实现通过一组驱动组件1同时驱动两组滑台222运动，并最终实现与滑台222滑动连接的两组夹紧组件3的同时运动，从而保证钻杆的两端同时被夹紧。

请参阅图1，一些实施例中，滑台222通过限位件23沿横梁4的长度方向移动，限位件23固定在横梁4的顶面，且与横梁4之间形成沿横梁4的长度方向延伸的滑道231，滑台222限位在滑道231内。

通过设置限位件23并形成上述滑道231，方便将滑台222限位在该滑道231内，使滑台222沿横梁4的长度方向滑动，避免路线发生偏移。

请参阅图1，一些实施例中，滑台222包括限位部2221和连接部2222；限位部2221的一端穿过滑道231并与移动部22的从动端铰接；连接部2222设于限位部2221的另一端，且沿横梁4的宽度方向的长度大于限位部2221的长度，连接部2222与对应的夹紧组件3滑动连接。

本申请中通过设置较窄的限位部2221，方便将其进行限位；同时设置较宽的连接部2222，方便在滑台222上开设倾斜的长条形的滑槽22221。优选的，该连接部2222和限位部2221为一体成型的结构。

请参阅图1及图3，夹紧组件3包括两个销轴31和两个夹紧臂32；两个销轴31沿垂直于滑台222的移动方向间隔设置，销轴31的上端穿过横梁4，并与滑台222沿相互垂直的方向滑动连接；两个夹紧臂32铰接在横梁4上，且与两个销轴31一一对应，夹紧臂32的上端与对应的销轴31的下端铰接，下端用于夹紧或放松钻杆。

其中，两个销轴31能够在滑台222沿横梁4的长度方向移动时，沿横梁4的宽度方向相对或相向移动，并带动夹紧臂32的上端向相互靠近或远离彼此的方向摆动，以使夹紧臂32的下端绕夹紧臂32与横梁4的铰接处相对或相向摆动，并夹紧或放松钻杆。

需要理解的是，本申请中通过设置两个销轴31与滑台222沿相互垂直的方向滑动连接，当滑台222沿横梁4的长度方向向靠近或远离转动部21的方向移动时，每组夹紧组件3的两个销轴31沿横梁4的宽度方向相互靠近或远离彼此。

具体的，夹紧臂32和销轴31均沿竖直方向设置，横梁4上沿横梁4的宽度方向设置的长条形槽，两个销轴31上端穿过该长条形槽，并伸入滑台222内；夹紧臂32铰接在横梁4上，且铰接中心靠近夹紧臂32的上端，夹紧臂32的上端与销轴31铰接，当销轴31沿横梁4的宽度方向移动时，夹紧臂32的上端随对应销轴31摆动，并相互靠近或远离彼此；两个夹紧臂32的下端形成夹紧孔321，用于夹紧或放松钻杆。

请参阅图1，移动部22上设置有两个沿倾斜于移动部22的移动方向，且相互对称延伸的长条形的滑槽22221，销轴31的上端伸入滑槽22221内，且与滑槽22221滑动连接。

具体的，若两个滑槽22221垂直于滑台222移动方向的距离在远离转动部21时逐渐增大，则当滑台222向靠近转动部21的方向滑动时，两个销轴31相互远离彼此，且两个夹紧臂32的上端绕夹紧臂32与横梁4的铰接中心摆动并相互远离彼此，使两个夹紧臂32的下端绕夹紧臂32的铰接中心摆动并相互靠近彼此，以夹紧钻杆；当滑台222向远离转动部21的方向滑动时，两个销轴31相互靠近彼此，两个夹紧臂32的上端绕夹紧臂32的铰接中心摆动并相互靠近彼此，使两个夹紧臂32的下端绕夹紧臂32的铰接中心摆动并相互远离彼此，以放松钻杆。若两个滑槽22221垂直于滑台222移动方向的距离在远离转动部21时逐渐减小，则两个夹紧臂32的下端用于在对应的滑台222向远离或靠近转动部21的方向滑动时绕夹紧臂32的铰接中心摆动，并放松或夹紧钻杆。

通过设置两个滑槽22221与两个夹紧臂32滑动连接，实现对钻杆一端的两侧同时夹紧，保证钻杆端部的夹紧力均匀且互相平衡，实现两个夹紧臂32的同步动作，提高夹紧的稳定性。

请参阅图3及图5，一些实施例中，夹紧臂32通过固定件33铰接在横梁4上，固定件33的一端与横梁4的底面固定，另一端抵接在夹紧臂32的侧面且与夹紧臂32铰接。

具体的，请参阅图5，该固定件33包括第一固定板331和第二固定板332，第一固定板331水平设于横梁4的底面，且该第一固定板331上沿垂直于滑台222移动方向设置有长条孔3311，夹紧臂32的上端穿过该长条孔3311与横梁4伸入到滑台222内；第二固定板332为中间弯折为直角的结构，其中一侧板面贴合在第一固定板331的底部，且与第一固定板331固定，另一侧板面与夹紧臂32的侧面贴合，且与夹紧臂32铰接。可选的，第二固定板332的直角处进行圆角过渡处理。

通过将夹紧臂32铰接在固定件33上，方便使夹紧臂32的上下两端绕铰接轴转动，便于使夹紧臂32的下端夹紧或放松钻杆。

请参阅图1，在一种可能实现的方式中，转动部21包括转盘211和两个连接耳212；转盘211的中心转动连接在横梁4上，且与驱动组件1铰接；两个连接耳212对称设置在转盘211的径向两端，且与两个主动端对应铰接；其中，连接耳212用于在驱动组件1的驱动下，带动主动端绕转盘211的转动中心转动。

具体的，上述转盘211与连接耳212之间可以是一体成型的结构，也可以是通过螺栓固定在一起。优选的，采取本申请图1中所示的一体成型结构，以确保连接耳212固定的精准，避免通过螺栓固定时，因定位偏差导致两个连杆221的主动端运动不同步。

另外，转盘211可通过转动轴与横梁4之间实现转动连接，具体的，可在转盘211底部的中心设置固定轴，在横梁4的顶面设置与之相适配的转动座，该固定轴与转动座之间通过轴承实现转动，以保证转盘211转动平稳。

请参阅图1及图4，示例性的，连接耳212上设置有安装孔2121，主动端设置有适于穿过安装孔2121的卡接块2211，卡接块2211穿过安装孔2121，且与转盘211铰接。

具体的，该安装孔2121设置为圆形，该固定块上设置有与该圆形的安装孔2121相适配的圆形块22111，和与该圆形块22111一体成型的铰接块22112，该铰接块22112穿出安装孔2121，且铰接块22112的底面贴合在转盘211的上表面，并与转盘211铰接。

另外，该连杆221和滑台222之间也可以采用相同的连接方式进行铰接。

请参阅图1及图2，在一种可能的实现方式中，驱动组件1包括：夹紧油缸11和液压锁12；夹紧油缸11的一端铰接在横梁4上，另一端沿横梁4的长度方向伸缩，且夹紧油缸11与传动组件2固定连接；液压锁12固设于横梁4上，且与夹紧油缸11连通。

需要理解的是，该夹紧油缸11的伸缩端为夹紧油缸11的动力输出端；同时，液压锁12为包括两个液控单向阀的锁紧回路，能够使得夹紧油缸11在外界有一定载荷的情况下，仍能保持伸缩端的位置静止不动，通过设置液压锁12，可使滑台222滑动到指定位置后保持静止，以便夹紧组件3夹紧钻杆，避免钻杆脱落，该液压锁12的具体结构和工作原理为现有技术，在此不再赘述。

为保证两端的夹紧组件3上夹紧钻杆的夹紧孔321同轴，可在其中一组夹紧组件3远离另一组夹紧组件3的一侧设置多个光电传感器，具体的，在横梁4的底面设置多个沿竖直方向向下伸缩的伸缩缸，每两个伸缩缸分别设于一个夹紧臂32的两侧，用于发射光源信号，当该光源信号被另一组夹紧组件3的夹紧臂32反射回来时，光电传感器接收到反射信号后则说明两组夹紧组件3的夹紧孔321不同轴；且伸缩缸的伸缩端设置光电传感器，在进行夹紧钻杆之前，先向下伸出该伸缩缸，进行检测，并在放松和夹紧两个状态下分别检测，以确保两组夹紧组件3的夹紧孔321同轴。具体的，上述夹紧孔321为与钻杆的外周壁相适配的弧形孔。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.钻杆抓取机构，其特征在于，包括：

横梁，用于设置在钻机的抓杆装置上；

驱动组件，设于所述横梁的顶面；

两组夹紧组件，固定在所述横梁的长度方向的两端，用于夹持钻杆；以及

传动组件，设置于所述横梁的顶面；所述传动组件包括与所述驱动组件连接的转动部，以及两组分别与所述转动部连接的移动部；所述移动部具有主动端和从动端，所述主动端与所述转动部铰接，两个所述主动端的铰接点的连线过所述转动部的中心点，且两个所述主动端沿所述转动部的径向对称设置；所述从动端与所述夹紧组件滑动连接；

其中，两个所述移动部能够在所述驱动组件及所述转动部的带动下沿所述横梁的长度方向移动，在所述移动部相对于所述横梁移动时，所述移动部能够带动所述夹紧组件摆动，以使所述夹紧组件夹紧或放松所述钻杆。

2.如权利要求1所述的钻杆抓取机构，其特征在于，所述移动部包括：

连杆，一端为与所述转动部铰接的主动端，且随所述转动部转动；另一端向对应的所述夹紧组件方向延伸；

滑台，铰接在所述连杆的延伸端，所述滑台为所述移动部的从动端，随所述连杆的延伸端在所述主动端的带动下沿所述横梁的长度方向移动。

3.如权利要求2所述的钻杆抓取机构，其特征在于，所述滑台通过限位件沿所述横梁的长度方向移动，所述限位件固定在所述横梁的顶面，且与所述横梁之间形成沿所述横梁的长度方向延伸的滑道，所述滑台限位在所述滑道内。

4.如权利要求3所述的钻杆抓取机构，其特征在于，所述滑台包括：

限位部，一端穿过所述滑道并与所述从动端铰接；

连接部，设于所述限位部的另一端，所述连接部沿所述横梁的宽度方向的长度大于所述限位部的长度，所述连接部与对应的所述夹紧组件滑动连接。

5.如权利要求2所述的钻杆抓取机构，其特征在于，所述夹紧组件包括：

两个销轴，沿垂直于所述滑台的移动方向间隔设置，所述销轴的上端穿过所述横梁，并与所述滑台沿相互垂直的方向滑动连接；

两个夹紧臂，铰接在所述横梁上，且与两个销轴一一对应，所述夹紧臂的上端与对应的所述销轴的下端铰接，下端用于夹紧或放松所述钻杆；

其中，两个所述销轴能够在所述滑台沿所述横梁的长度方向移动时，沿所述横梁的宽度方向相对或相向移动，并带动所述夹紧臂的上端向相互靠近或远离彼此的方向摆动，以使所述夹紧臂的下端绕所述夹紧臂与所述横梁的铰接处相对或相向摆动，并夹紧或放松所述钻杆。

6.如权利要求5所述的钻杆抓取机构，其特征在于，所述移动部上设置有两个沿倾斜于所述移动部的移动方向，且相互对称延伸的长条形的滑槽，所述销轴的上端伸入所述滑槽内，且与所述滑槽滑动连接。

7.如权利要求5或6所述的钻杆抓取机构，其特征在于，所述夹紧臂通过固定件铰接在所述横梁上，所述固定件的一端与所述横梁的底面固定，另一端抵接在所述夹紧臂的侧面且与所述夹紧臂铰接。

8.如权利要求1所述的钻杆抓取机构，其特征在于，所述转动部包括：

转盘，中心转动连接在所述横梁上，且与所述驱动组件铰接；

两个连接耳，对称设置在所述转盘的径向两端，且与两个所述主动端对应铰接；

其中，所述连接耳用于在所述驱动组件的驱动下，带动所述主动端绕所述转盘的转动中心转动。

9.如权利要求8所述的钻杆抓取机构，其特征在于，所述连接耳上设置有安装孔，所述主动端设置有适于穿过所述安装孔的卡接块，所述卡接块穿过所述安装孔，且与所述转盘铰接。

10.如权利要求1所述的钻杆抓取机构，其特征在于，所述驱动组件包括：

夹紧油缸，一端铰接在所述横梁上，另一端沿所述横梁的长度方向伸缩，且与所述转动部固定连接；

液压锁，固设于所述横梁上，且与所述夹紧油缸连通。

Images