CN115199221B - 一种钻机的快速下杆机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井机械技术领域，具体为一种钻机的快速下杆机构，包括：固定立座、伸缩立杆架、钻杆夹持机构和固定安装于钻杆夹持机构内侧的若干下杆输送机构，固定立座的表面固定安装有轴撑杆、立杆驱动组件以及转动安装于轴撑杆顶端的立杆轴，立杆轴的另一端固定连接有固定于偏转杆表面的轴盘，轴盘和立杆驱动组件的输出端传动连接。本发明中通过设置自动时夹持结构，利用偏转夹杆在夹持驱动电机和导入驱动电机的驱动进行偏转以及带动偏转夹杆一端的导入轮转动进行钻杆的自动导入和夹持，并跟随伸缩立杆架的偏转和升高实现钻杆的自动直立，采用偏转夹杆和导入轮的独立控制实现横置钻杆的自动导入夹持无需人工操作，提高工作效率降低劳动强度。

Description

一种钻机的快速下杆机构

技术领域

本发明涉及钻井机械技术领域，具体为一种钻机的快速下杆机构。

背景技术

钻机是一种广泛应用于地下资源开采所必需的钻探设备之一，主要用于矿井内部，随着人类更深的进行地底资源进行开采，不仅需要保证工作人员的安全，同时也要提升工作的效率，这样对钻井设备的性能要求也就越来越高。传统的液压钻机的自动化程度不高，导致实际生产时劳动强度大，尤其是换杆过程中，需要人工将钻杆换好后才能继续下杆工作，由于钻杆较重，将其从地面运送到夹持器中轴线处是有一定高度，人工完成就尤为吃力，对工作人员的安全也造成一定的威胁，而且液压钻机的工作效率也非常低，影响整体开采进度，还会造成经济上的严重损失。

目前自动续杆功能的液压钻机是一种新型钻机，其克服传统钻机的缺点，与传统钻机相比，具有劳动量低，安全性好，工作效率高等优点。自动续杆机构是液压钻机的关键机构，也有一种自动换杆机构，能够将钻杆按照指定的运动轨迹进行运送，降低工人的作业强度，各大矿区正在推广应用，但以上设施在进行钻机换杆时仍需人工进行绳链或其他绑定结构将钻杆绑定固定于立杆运动结构表面，实现钻杆的树立以及移动装配至夹持器中，在人工绑定中绑定难度大，若绑定过于牢固则影响后续的退杆换杆过程，钻杆的无法与立杆工作结构进行快速脱离，导致工作效率低下操作步骤繁琐。

有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种钻机的快速下杆机构，来解决目前存在的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种钻机的快速下杆机构，包括：固定立座、伸缩立杆架、钻杆夹持机构和固定安装于钻杆夹持机构内侧的若干下杆输送机构，所述固定立座的表面固定安装有轴撑杆、立杆驱动组件以及转动安装于轴撑杆顶端的立杆轴，所述立杆轴的另一端固定连接有固定于偏转杆表面的轴盘，所述轴盘和立杆驱动组件的输出端传动连接，所述伸缩立杆架包括偏转杆、运动套杆、伸缩动杆以及固定安装于伸缩动杆顶端的偏转连接座，所述偏转连接座的输出端固定安装有与钻杆夹持机构一侧固定连接的轴盘座，所述偏转杆、运动套杆和伸缩动杆依次相互滑动套接；

所述钻杆夹持机构包括驱动座和偏转夹杆以及固定安装于驱动座表面的夹持驱动电机和导入驱动电机，所述偏转夹杆的数量为两个且呈对称布置，所述偏转夹杆的一端固定安装有转动套接于驱动座表面的传动轴耳且两个传动轴耳的表面设有相互啮合的传动齿，所述传动轴耳与夹持驱动电机的输出端传动连接，所述下杆输送机构包括桁杆座和驱动履轮，所述桁杆座的表面转动安装有两个另一端与驱动履轮表面活动连接的联动杆，所述桁杆座的表面固定安装有调节推杆，所述调节推杆的输出端活动连接有弹性撑杆，所述弹性撑杆的一端滑动安装于桁杆座的表面且另一端与驱动履轮的表面活动连接，所述驱动履轮的表面固定安装有输送马达。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述立杆驱动组件的表面设有若干减速驱动电机，所述若干减速驱动电机的输出端传动连接有皮带轮，所述皮带轮与轴盘的表面通过皮带传动连接，所述立杆驱动组件固定安装于轴撑杆的表面，所述轴撑杆的表面固定连接有弹性拉簧，所述弹性拉簧的另一端与伸缩立杆架的表面固定连接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述运动套杆和伸缩动杆的一端均固定套接有滑套座且两个滑套座分别滑动套接于偏转杆和运动套杆的内侧，所述滑套座的表面设有若干定滑轮，所述偏转杆和运动套杆的内部分别设有用于驱动运动套杆和伸缩动杆运动的升降提升组件，所述升降提升组件为液压驱动杆或提升链轮组中的一种。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述偏转连接座包括连接耳板以及固定安装于伸缩动杆顶端的转齿盘，所述驱动舵机的输出端传动啮合有固定于连接耳板表面的转齿盘，所述转齿盘和连接耳板均转动安装于伸缩动杆的表面。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述轴盘座包括固定安装于连接耳板内侧减速舵机以及固定安装于减速舵机输出端的驱动舵机，所述驱动座的一侧固定安装于转盘座的表面。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述传动轴耳的内侧转动套接有第一传动轴，所述第一传动轴的一端与导入驱动电机的输出端传动连接，所述偏转夹杆的表面转动安装有第二传动轴和位于偏转夹杆一端的导入轮，所述第一传动轴的另一端通过皮带与第二传动轴和导入轮的表面传动连接，所述导入轮为橡胶滚轮结构。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述偏转夹杆呈钝角状，所述下杆输送机构的数量为四个且两两均分为一组布置于同一偏转夹杆的表面。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述输送马达的输出端与驱动履轮的输入轴传动连接，所述驱动履轮的表面设有若干防滑凸棱，所述弹性撑杆为弹性伸缩杆结构。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明中，通过设置自动时夹持结构，利用偏转夹杆在夹持驱动电机和导入驱动电机的驱动进行偏转以及带动偏转夹杆一端的导入轮转动进行钻杆的自动导入和夹持，并跟随伸缩立杆架的偏转和升高实现钻杆的自动直立，采用偏转夹杆和导入轮的独立控制实现横置钻杆的自动导入夹持无需人工操作，提高工作效率降低劳动强度。

2.本发明中，通过在钻杆夹持机构内部加装下杆输送机构结构，在偏转夹杆夹持钻杆中由驱动履轮与钻杆表面抵接进行夹持，并通过输送马达带动驱动履轮进行夹持钻杆的输送运动，在直立过程中可主动调节偏转夹杆与钻杆表面相对位置，调节重心保证直立过程中的稳定提高立杆过程安全性，并通过下杆输送机构的下行输送进行自动下杆和输送进入夹持器的操作。

3.本发明中，通过将下杆输送机构倾斜布置并由调节推杆带动驱动履轮进行偏转运动，调节各个驱动履轮的相对间距，在偏转夹杆夹持导入钻杆后，驱动履轮主动与钻杆表面贴合，提高夹持稳定性，并可根据钻杆的直径进行自适应调节，实现对不同钻杆的紧密夹持，适配效果好实用性高。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的伸缩立杆架结构示意图；

图3为本发明一个实施例的图2的A处结构示意图；

图4为本发明一个实施例的运动套杆和伸缩动杆截面结构示意图；

图5为本发明一个实施例的偏转连接座和轴盘座安装结构示意图；

图6为本发明一个实施例的钻杆夹持机构和下杆输送机构安装结构示意图；

图7为本发明一个实施例的下杆输送机构结构示意图。

附图标记：

100、固定立座；110、轴撑杆；120、立杆驱动组件；130、立杆轴；111、弹性拉簧；131、轴盘；

200、伸缩立杆架；210、偏转杆；220、运动套杆；230、伸缩动杆；240、偏转连接座；250、轴盘座；231、滑套座；232、升降提升组件；241、连接耳板；242、驱动舵机；243、转齿盘；

300、钻杆夹持机构；310、驱动座；320、偏转夹杆；330、夹持驱动电机；340、导入驱动电机；321、传动轴耳；322、第一传动轴；323、第二传动轴；324、导入轮；

400、下杆输送机构；410、桁杆座；420、驱动履轮；430、调节推杆；411、联动杆；421、输送马达；431、弹性撑杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种钻机的快速下杆机构。

结合图1-图7所示，本发明提供的一种钻机的快速下杆机构，包括：固定立座100、伸缩立杆架200、钻杆夹持机构300和固定安装于钻杆夹持机构300内侧的若干下杆输送机构400，固定立座100的表面固定安装有轴撑杆110、立杆驱动组件120以及转动安装于轴撑杆110顶端的立杆轴130，立杆轴130的另一端固定连接有固定于偏转杆210表面的轴盘131，轴盘131和立杆驱动组件120的输出端传动连接，伸缩立杆架200包括偏转杆210、运动套杆220、伸缩动杆230以及固定安装于伸缩动杆230顶端的偏转连接座240，偏转连接座240的输出端固定安装有与钻杆夹持机构300一侧固定连接的轴盘座250，偏转杆210、运动套杆220和伸缩动杆230依次相互滑动套接；

钻杆夹持机构300包括驱动座310和偏转夹杆320以及固定安装于驱动座310表面的夹持驱动电机330和导入驱动电机340，偏转夹杆320的数量为两个且呈对称布置，偏转夹杆320的一端固定安装有转动套接于驱动座310表面的传动轴耳321且两个传动轴耳321的表面设有相互啮合的传动齿，传动轴耳321与夹持驱动电机330的输出端传动连接，下杆输送机构400包括桁杆座410和驱动履轮420，桁杆座410的表面转动安装有两个另一端与驱动履轮420表面活动连接的联动杆411，桁杆座410的表面固定安装有调节推杆430，调节推杆430的输出端活动连接有弹性撑杆431，弹性撑杆431的一端滑动安装于桁杆座410的表面且另一端与驱动履轮420的表面活动连接，驱动履轮420的表面固定安装有输送马达421。

在该实施例中，立杆驱动组件120的表面设有若干减速驱动电机，若干减速驱动电机的输出端传动连接有皮带轮，皮带轮与轴盘131的表面通过皮带传动连接，立杆驱动组件120固定安装于轴撑杆110的表面，轴撑杆110的表面固定连接有弹性拉簧111，弹性拉簧111的另一端与伸缩立杆架200的表面固定连接。

具体的，通过多个大扭矩减速电机的动作合成提高立杆驱动组件120的输出扭矩，由立杆驱动组件120驱动伸缩立杆架200、立杆轴130在轴撑杆110的表面偏转运动进行夹持的钻杆直立，结构简单稳定性高操作简便，利用弹性拉簧111的弹性牵拉进一步降低伸缩立杆架200偏转运动中的阻力。

在该实施例中，运动套杆220和伸缩动杆230的一端均固定套接有滑套座231且两个滑套座231分别滑动套接于偏转杆210和运动套杆220的内侧，滑套座231的表面设有若干定滑轮，偏转杆210和运动套杆220的内部分别设有用于驱动运动套杆220和伸缩动杆230运动的升降提升组件232，升降提升组件232为液压驱动杆或提升链轮组中的一种。

具体的，可利用不同的驱动方式，如液压驱动杆或提升链轮组作为升降提升组件232驱动伸缩动杆230的一端在运动套杆220的内部以及运动套杆220的一端在偏转杆210的内部进行滑动运动，实现伸缩立杆架200的伸缩长度调节适应不同长度钻杆的直立动作。

在该实施例中，偏转连接座240包括连接耳板241以及固定安装于伸缩动杆230顶端的驱动舵机242，驱动舵机242的输出端传动啮合有固定于连接耳板241表面的转齿盘243，转齿盘243和连接耳板241均转动安装于伸缩动杆230的表面。

进一步的，轴盘座250包括固定安装于连接耳板241内侧减速舵机以及固定安装于减速舵机输出端的转盘座，驱动座310的一侧固定安装于转盘座的表面。

具体的，利用驱动舵机242驱动连接耳板241并带动轴盘座250沿伸缩动杆230表面偏转调节钻杆夹持机构300的角度，并由轴盘座250垂直于该偏转方向转动，实现钻杆夹持机构300的多轴运动，提高钻杆夹持机构300和下杆输送机构400的运动灵活性，进行各种摆放姿态的钻杆自动夹持。

在该实施例中，传动轴耳321的内侧转动套接有第一传动轴322，第一传动轴322的一端与导入驱动电机340的输出端传动连接，偏转夹杆320的表面转动安装有第二传动轴323和位于偏转夹杆320一端的导入轮324，第一传动轴322的另一端通过皮带与第二传动轴323和导入轮324的表面传动连接，导入轮324为橡胶滚轮结构。

具体的，利用导入轮324对钻杆表面夹持，在导入驱动电机340的驱动下通过皮带和第一传动轴322、第二传动轴323传动带动导入轮324进行旋转运动，对夹持的钻杆进行驱动转动，导入偏转夹杆320的内侧，进行钻杆的自动夹取。

在该实施例中，偏转夹杆320呈钝角状，下杆输送机构400的数量为四个且两两均分为一组布置于同一偏转夹杆320的表面。

进一步的，输送马达421的输出端与驱动履轮420的输入轴传动连接，驱动履轮420的表面设有若干防滑凸棱，弹性撑杆431为弹性伸缩杆结构。

具体的，通过驱动履轮420旋转驱动表面钻杆在偏转夹杆320的内侧进行下行或上升输送从而插入夹持器中或输送与上一级钻杆的尾端接合，利用多个下杆输送机构400进行转杆的同步夹持输送提高输送稳定性，且利用弹性弹性撑杆431支撑驱动履轮420与钻杆表面接触，可自适应改变驱动履轮420之间间距适配不同直径钻杆。

本发明的工作原理及使用流程：

在使用该钻机的快速下杆机构时，将装置固定于指定位置，伸缩立杆架200绕立杆轴130的转动方向与下杆夹持器位于同一平面内，在下杆操作中，通过立杆驱动组件120驱动立杆轴130表面轴盘131转动同步使伸缩立杆架200带动钻杆夹持机构300和下杆输送机构400在轴撑杆110的内侧绕立杆轴130进行转动，使伸缩立杆架200一端的钻杆夹持机构300和下杆输送机构400进行下放，由偏转连接座240和轴盘座250微调偏转夹杆320的对向，使导入轮324与放置于地面的钻杆接触，通过夹持驱动电机330控制传动轴耳321转动开启偏转夹杆320对钻杆进行包裹后并反向转动偏转夹杆320利用导入轮324对钻杆表面夹持；

在导入驱动电机340的驱动下通过皮带和第一传动轴322、第二传动轴323传动带动导入轮324进行旋转运动，对夹持的钻杆进行驱动转动，导入偏转夹杆320的内侧并与驱动履轮420的表面抵接，之后通过输送马达421传动带动驱动履轮420进行夹持钻杆的输送运动，在直立过程中主动调节偏转夹杆320与钻杆表面相对位置，使偏转夹杆320位于钻杆靠近底端的位置，调节重心保证直立过程中的稳定提高立杆过程安全性，并通过下杆输送机构400的下行输送进行自动下杆和输送进入夹持器的操作；调节推杆430推动弹性撑杆431的一端沿桁杆座410的表面滑动，使弹性撑杆431偏转驱动履轮420与桁杆座410之间相对间距改变，使驱动履轮420与钻杆表面贴合更加紧密，由立杆轴130驱动伸缩立杆架200偏转带动钻杆进行直立；将钻杆搬运移动至下杆位置后，通过驱动履轮420旋转驱动表面钻杆在偏转夹杆320的内侧进行下行或上升输送从而插入夹持器中或输送与上一级钻杆的尾端接合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种钻机的快速下杆机构，其特征在于，包括：固定立座（100）、伸缩立杆架（200）、钻杆夹持机构（300）和固定安装于钻杆夹持机构（300）内侧的若干下杆输送机构（400），所述固定立座（100）的表面固定安装有轴撑杆（110）、立杆驱动组件（120）以及转动安装于轴撑杆（110）顶端的立杆轴（130），所述立杆轴（130）的另一端固定连接有固定于偏转杆（210）表面的轴盘（131），所述轴盘（131）和立杆驱动组件（120）的输出端传动连接，所述伸缩立杆架（200）包括偏转杆（210）、运动套杆（220）、伸缩动杆（230）以及固定安装于伸缩动杆（230）顶端的偏转连接座（240），所述偏转连接座（240）的输出端固定安装有与钻杆夹持机构（300）一侧固定连接的轴盘座（250），所述偏转杆（210）、运动套杆（220）和伸缩动杆（230）依次相互滑动套接；

所述钻杆夹持机构（300）包括驱动座（310）和偏转夹杆（320）以及固定安装于驱动座（310）表面的夹持驱动电机（330）和导入驱动电机（340），所述偏转夹杆（320）的数量为两个且呈对称布置，所述偏转夹杆（320）的一端固定安装有转动套接于驱动座（310）表面的传动轴耳（321）且两个传动轴耳（321）的表面设有相互啮合的传动齿，所述传动轴耳（321）与夹持驱动电机（330）的输出端传动连接，所述下杆输送机构（400）包括桁杆座（410）和驱动履轮（420），所述桁杆座（410）的表面转动安装有两个另一端与驱动履轮（420）表面活动连接的联动杆（411），所述桁杆座（410）的表面固定安装有调节推杆（430），所述调节推杆（430）的输出端活动连接有弹性撑杆（431），所述弹性撑杆（431）的一端滑动安装于桁杆座（410）的表面且另一端与驱动履轮（420）的表面活动连接，所述驱动履轮（420）的表面固定安装有输送马达（421）。

2.根据权利要求1所述的一种钻机的快速下杆机构，其特征在于，所述立杆驱动组件（120）的表面设有若干减速驱动电机，所述若干减速驱动电机的输出端传动连接有皮带轮，所述皮带轮与轴盘（131）的表面通过皮带传动连接，所述立杆驱动组件（120）固定安装于轴撑杆（110）的表面，所述轴撑杆（110）的表面固定连接有弹性拉簧（111），所述弹性拉簧（111）的另一端与伸缩立杆架（200）的表面固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种钻机的快速下杆机构，其特征在于，所述运动套杆（220）和伸缩动杆（230）的一端均固定套接有滑套座（231）且两个滑套座（231）分别滑动套接于偏转杆（210）和运动套杆（220）的内侧，所述滑套座（231）的表面设有若干定滑轮，所述偏转杆（210）和运动套杆（220）的内部分别设有用于驱动运动套杆（220）和伸缩动杆（230）运动的升降提升组件（232），所述升降提升组件（232）为液压驱动杆或提升链轮组中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种钻机的快速下杆机构，其特征在于，所述偏转连接座（240）包括连接耳板（241）以及固定安装于驱动舵机（242）顶端的转齿盘（243），所述驱动舵机（242）的输出端传动啮合有固定于连接耳板（241）表面的转齿盘（243），所述转齿盘（243）和连接耳板（241）均转动安装于伸缩动杆（230）的表面。

5.根据权利要求1所述的一种钻机的快速下杆机构，其特征在于，所述轴盘座（250）包括固定安装于连接耳板（241）内侧减速舵机以及固定安装于减速舵机输出端的转盘座，所述驱动座（310）的一侧固定安装于转盘座的表面。

6.根据权利要求1所述的一种钻机的快速下杆机构，其特征在于，所述传动轴耳（321）的内侧转动套接有第一传动轴（322），所述第一传动轴（322）的一端与导入驱动电机（340）的输出端传动连接，所述偏转夹杆（320）的表面转动安装有第二传动轴（323）和位于偏转夹杆（320）一端的导入轮（324），所述第一传动轴（322）的另一端通过皮带与第二传动轴（323）和导入轮（324）的表面传动连接，所述导入轮（324）为橡胶滚轮结构。

7.根据权利要求1所述的一种钻机的快速下杆机构，其特征在于，所述偏转夹杆（320）呈钝角状，所述下杆输送机构（400）的数量为四个且两两均分为一组布置于同一偏转夹杆（320）的表面。

8.根据权利要求1所述的一种钻机的快速下杆机构，其特征在于，所述输送马达（421）的输出端与驱动履轮（420）的输入轴传动连接，所述驱动履轮（420）的表面设有若干防滑凸棱，所述弹性撑杆（431）为弹性伸缩杆结构。

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