CN117090520A - 矩阵式钻杆储存系统与输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矩阵式钻杆储存系统及输送系统，属于机械设计领域。所述矩阵式钻杆储存系统包括呈矩阵式布置的若干个钻杆储存单体，所有所述钻杆储存单体内的钻杆朝向一致；每个所述钻杆储存单体均包括底座，所述底座上方设有侧帮，所述侧帮上设置有隔板，相邻的所述隔板之间的距离与钻杆的直径相匹配。所述矩阵式钻杆输送系统在矩阵式钻杆储存系统的侧方设有与其内部钻杆朝向一致的滑轨；所述滑轨上滑动设置有钻杆抓取系统。本方案可以解决现有钻杆箱容量过小，需要人工装卸、工作流程繁琐的问题。

Description

矩阵式钻杆储存系统与输送系统

技术领域

本发明属于机械设计领域，涉及一种矩阵式钻杆储存系统与输送系统。

背景技术

钻杆箱是一种用于钻机的辅助装置，其功能是存储钻杆，供钻机钻进使用。由于井下巷道空间狭窄，钻杆箱需考虑整机尺寸和运输问题，通常钻杆箱容量有限，无法满足单次成孔所需的钻杆数量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种矩阵式钻杆储存系统与输送系统，以解决现有技术中钻杆箱容量较小，难以满足成孔需求的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种矩阵式钻杆储存系统，包括呈矩阵式布置的若干个钻杆储存单体，所有所述钻杆储存单体内的钻杆朝向一致；每个所述钻杆储存单体均包括底座，所述底座上方设有侧帮，所述侧帮上设置有隔板，相邻的所述隔板之间的距离与钻杆的直径相匹配。

可选的，所述侧帮与所述底座之间设置有翻转式的挡板，所述挡板的一侧铰接在所述侧帮与所述底座的连接处。

可选的，所述挡板远离所述底座的一侧上设有第一销座，所述侧帮上设置有第二销座，所述第一销座与第二销座通过连接销相配合。

一种矩阵式钻杆输送系统，提供上述的矩阵式钻杆储存系统；

所述矩阵式钻杆储存系统的侧方设有与其内部钻杆朝向一致的滑轨；

所述滑轨上滑动设置有钻杆抓取系统。

可选的，所述钻杆抓取系统通过平移组件驱动其在所述滑轨上滑动。

可选的，所述平移组件包括至少两级行走油缸，第一级行走油缸固定在所述矩阵式钻杆储存系统上，其活塞杆上设置有箍板，所述箍板在所述第一级行走油缸的驱动下在滑轨内滑动，下一级行走油缸固定在所述箍板上；最后一级行走油缸固定在上一级行走油缸的箍板上，其活塞杆与所述钻杆抓取系统固定连接。

可选的，所述箍板的两侧上设有用于与所述滑轨相配合的滑块。

可选的，所述矩阵式钻杆储存系统上固定设置有钻杆转运装置，用于固定并暂存由钻杆抓取系统抓取的钻杆。

可选的，所述钻杆转运装置包括固定设置在所述矩阵式钻杆储存系统一端的钻杆槽座，所述钻杆槽座上设置钻杆槽，所述钻杆槽座上设置有夹紧油缸，其活塞杆上连接有活动板，所述活动板上固定设置有钻杆挡板，所述夹紧油缸驱动所述活动板带动所述钻杆挡板沿朝向或远离所述钻杆槽的方向移动；所述钻杆挡板与所述钻杆槽之间形成用于暂存所述钻杆的空间。

可选的，所述钻杆抓取系统包括：

第一伸缩筒，其一端设有横梁组件，并驱动所述横梁组件沿靠近或远离所述第一伸缩筒的方向运动；

第二伸缩筒，设置在所述横梁组件远离所述第一伸缩筒的一端，并在所述横梁组件上沿靠近或远离所述第一伸缩筒的方向运动；

手爪组件，设置在所述第二伸缩筒远离所述横梁组件的一端，用于抓取钻杆。

本发明的有益效果在于：

1.钻杆箱装满钻杆时，因其与钻机为一体化结构，矩阵式钻杆箱的布置形式可显著提高钻杆箱容量，减轻工人劳动强度。

2.平移装置采用多级油缸的驱动方式，使其在安装空间受限的情况下，移动行程更大。

3.钻杆转运装置由两侧油缸向中间夹紧的方式，便于电控程序记录钻杆抓取位置信息。

4.矩阵式的钻杆排列方式，便于电控程序按照二维坐标方式记录钻杆箱中钻杆数量及位置信息。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的一些实施例的示意图；

图2为挡板的位置示意图；

图3为平移组件的第一视角示意图；

图4为平移组件的第二视角示意图；

图5为钻杆抓取系统的示意图；

图6为钻杆转运装置的示意图；

图7为第一伸缩筒的示意图；

图8为齿条的示意图；

图9为第二伸缩筒的示意图；

图10为手爪组件的示意图；

图11为第一夹爪与第二夹爪示意图；

图12为图10的另一视角示意图；

图13为传动杆的示意图。

附图标记：1钻杆储存单体，2平移组件，3钻杆抓取系统，4钻杆，5钻杆转运装置，101挡板，102底座，103滑轨，104侧帮，201滑块，202箍板，203第二行走油缸，204油缸安装座，205第一行走油缸，301手爪组件，302第二伸缩筒，303横梁组件，304第一伸缩筒，501滑动板，502夹紧油缸，503钻杆槽座，504钻杆槽，505钻杆挡板。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。

请参阅图1～图13，本发明的一些实施例的主体结构采用横向多列、纵向分层的矩阵式存储钻杆方式对钻杆进行存储。为了进一步增大钻杆箱容量，同一平面内设置两个钻杆箱并邻近放置于钻机平台上。钻机移机过程中，可将全部钻杆装入钻杆箱，与钻机一起运送至施工地点。

矩阵式钻杆输送系统由矩阵式钻杆储存系统、平移组件2、钻杆抓取系统3、钻杆4、钻杆转运装置5等部件组成。各部件主要功能及结构特征如下。

所述矩阵式钻杆储存系统包括呈矩阵式布置的钻杆储存单体1，其用于钻杆的固定摆放及存储。所述钻杆储存单体1顶部为开放式结构，侧帮104通过隔板均匀设置钻杆盛放槽，底座102通过螺栓固定安装在钻机平台。为了便于人工补充或取放钻杆，侧帮104外部设有可翻转式的活动挡板101，挡板101顶部设有销座、底部设有耳板，通过连接销与底座102和侧帮104上的销座连接。沿钻杆长度方向于钻杆箱体外部设有用于钻杆抓取系统3平移运动的滑轨103。

所述平移组件2是用于钻杆抓取系统3沿矩阵式钻杆储存系统外部的滑轨103移动的驱动装置。本实施例以两级行走油缸为例。第一行走油缸205的油缸筒通过油缸安装座204固定连接在矩阵式钻杆储存系统上，第一行走油缸205的活塞杆与箍板202的端面盖板固定连接，第一行走油缸205的活塞杆伸出时可推动箍板202运动；箍板202上下侧设有滑块201；第二行走油缸203油缸筒固定安装在箍板202上，第二行走油缸203的活塞杆与钻杆抓取系统3固定连接。

所述钻杆抓取系统3用于将钻杆从矩阵式钻杆储存系统中运送至指定的钻杆转运装置5。该钻杆抓取系统3由手爪组件301、伸缩筒、横梁等组件构成，各部件主要功能及特征包括：

(1)第一伸缩筒304

第一伸缩筒304外部设有油缸耳座3042，用于连接其他相关部件；设有滑块3041，可沿着钻杆箱体外部滑轨进行移动。第一外筒3046与滑块3041固定连接，第一外筒3046内部设有与横梁组件303固定连接的第一内筒3045，可沿第一外筒3046上下方向运动；第一伸缩油缸3044与第一外筒3046下部端盖固定连接，第一伸缩油缸3044的活塞杆通过第一销轴3043与横梁组件303固定连接，第一伸缩油缸3044的活塞杆作用时驱动第一内筒3045及横梁组件303上下运动。

(2)平移组件

用于驱动手爪组件301部分沿横梁组件303移动，本申请中优选马达驱动平移齿轮啮合齿条3031的方式进行运动。马达固定安装在第二伸缩筒302的马达安装座3022上，齿条3031通过螺栓固定连接于横梁组件303。

(3)第二伸缩筒302

手爪组件301及第二伸缩筒302等部分可沿横梁组件303长度方向进行移动，本申请中优选马达驱动平移齿轮啮合齿条3031的方式进行运动，因此图示中设有马达安装座3022及轨道座3025，均采用焊接方式与第二外筒3023固定连接；轨道座3025可沿横梁组件303中的滑轨运动；第二外筒3023上端盖处与第二伸缩油缸3021的油缸筒固定连接，活塞杆与手爪组件301通过销轴3013固定连接，第二内筒3024下部与手爪组件301通过螺栓固定连接，当第二伸缩油缸3021驱动手爪组件301向下运动时，第二内筒3024也同时向下运动。

(4)手爪组件301

连接体3014用于油缸3012、夹爪3011等零件的固定安装，同时用于手爪组件301与第二伸缩筒302或其他相关部件的连接。夹紧油缸3012的油缸筒通过销轴与连接体3014固连，油缸3012的活塞杆与第一夹爪30112设有的油缸连接孔通过第三销轴30121连接；第二夹爪30111与第一夹爪30112分别设有固定销轴连接孔，通过夹爪固定销轴30113与连接体3014固连；第一夹爪30112与第二夹爪30111均设有连接孔，用于传动杆销轴30122的安装；第一夹爪30112与第二夹爪30111下半部分是内外表面均以圆弧为主的夹持段，夹持段的内侧圆弧与钻杆外表面相匹配。

2.抓取钻杆过程

钻杆箱体1通过底板102固定连接在钻机机身上，打开活动挡板101，往钻杆箱1内装满钻杆，待装完钻杆后，用插销将活动挡板101与侧帮104连接；钻杆抓取系统3在平移组件2的作用下，通过钻杆箱1的滑轨103沿钻杆轴向方向移动，用以抓取左右两钻杆箱内的钻杆，手爪组件301可沿横梁组件303移动，用以抓取各列之间的钻杆；平移组件2可通过两级行走油缸增大钻杆抓取系统3的平移距离。

当钻杆抓取系统3需抓取右侧钻杆箱中的钻杆时，第一行走油缸205和第二行走油缸203全部缩回，此时钻杆抓取系统3所处位置为右侧钻杆箱中间，通过控制钻杆抓取系统伸缩外筒内的油缸驱动手爪组件301上下运动，用以抓取不同层数的钻杆；手爪组件301与第二伸缩筒302部分可沿横梁滑轨进行移动，本申请中采用马达驱动齿轮与齿条啮合的方式，用以抓取不同列中的钻杆；手爪组件301完全松开时夹紧油缸3012全部伸出，当需要夹紧钻杆时，油缸缩回，活塞杆驱动第一夹爪30112绕固定销轴30113转动，其夹爪夹持段向内摆动收缩，第一夹爪30112通过传动杆30123同步将摆动传递给第二夹爪30111，驱动左夹爪夹持段向内摆动收缩，实现左右卡爪同步向内收缩夹紧钻杆；待手爪组件301运动将钻杆放至转运装置的钻杆槽504后，夹紧油缸3012伸出，手爪组件301松开钻杆；转运装置在夹紧油缸502的作用下，由两侧向中间调整钻杆的位置同时夹紧钻杆，待其他机构将钻杆抓至机架夹持器上，即完成钻杆的续加。

当手爪组件301需抓取左侧钻杆箱中的钻杆时，第一行走油缸205完全伸出，第二行走油缸203通过控制活塞杆运动行程，进而达到手爪组件301抓取钻杆最适位置。

2.放回钻杆过程

放回钻杆时，由其它机构将钻杆送回至钻杆转运装置，转运装置夹紧油缸502伸出，放置钻杆的轴向空间增大，增加了容错率；手爪组件301运动至钻杆转运装置上抓取钻杆前，油缸502夹紧一次，然后松开，用于校准钻杆与钻杆箱的相对位置；后续手爪组件301在夹紧油缸3012作用下抓住钻杆，手爪组件301沿横梁组件303移动，通过电控程序选择钻杆箱中空余的钻杆位置，通过行走油缸准确定位，将钻杆放回钻杆箱。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种矩阵式钻杆储存系统，其特征在于：包括呈矩阵式布置的若干个钻杆储存单体，所有所述钻杆储存单体内的钻杆朝向一致；每个所述钻杆储存单体均包括底座，所述底座上方设有侧帮，所述侧帮上设置有隔板，相邻的所述隔板之间的距离与钻杆的直径相匹配。

2.根据权利要求1所述的矩阵式钻杆储存系统，其特征在于：所述侧帮与所述底座之间设置有翻转式的挡板，所述挡板的一侧铰接在所述侧帮与所述底座的连接处。

3.根据权利要求2所述的矩阵式钻杆储存系统，其特征在于：所述挡板远离所述底座的一侧上设有第一销座，所述侧帮上设置有第二销座，所述第一销座与第二销座通过连接销相配合。

4.一种矩阵式钻杆输送系统，其特征在于，提供根据权利要求1-3任一项中所述的矩阵式钻杆储存系统；

所述矩阵式钻杆储存系统的侧方设有与其内部钻杆朝向一致的滑轨；

所述滑轨上滑动设置有钻杆抓取系统。

5.根据权利要求4所述的矩阵式钻杆输送系统，其特征在于，所述钻杆抓取系统通过平移组件驱动其在所述滑轨上滑动。

6.根据权利要求5所述的矩阵式钻杆输送系统，其特征在于，所述平移组件包括至少两级行走油缸，第一级行走油缸固定在所述矩阵式钻杆储存系统上，其活塞杆上设置有箍板，所述箍板在所述第一级行走油缸的驱动下在滑轨内滑动，下一级行走油缸固定在所述箍板上；最后一级行走油缸固定在上一级行走油缸的箍板上，其活塞杆与所述钻杆抓取系统固定连接。

7.根据权利要求6所述的矩阵式钻杆输送系统，其特征在于，所述箍板的两侧上设有用于与所述滑轨相配合的滑块。

8.根据权利要求4所述的矩阵式钻杆输送系统，其特征在于，所述矩阵式钻杆储存系统上固定设置有钻杆转运装置，用于固定并暂存由钻杆抓取系统抓取的钻杆。

9.根据权利要求8所述的矩阵式钻杆输送系统，其特征在于，所述钻杆转运装置包括固定设置在所述矩阵式钻杆储存系统一端的钻杆槽座，所述钻杆槽座上设置钻杆槽，所述钻杆槽座上设置有夹紧油缸，其活塞杆上连接有活动板，所述活动板上固定设置有钻杆挡板，所述夹紧油缸驱动所述活动板带动所述钻杆挡板沿朝向或远离所述钻杆槽的方向移动；所述钻杆挡板与所述钻杆槽之间形成用于暂存所述钻杆的空间。

10.根据权利要求4所述的矩阵式钻杆输送系统，其特征在于，所述钻杆抓取系统包括：

第一伸缩筒，其一端设有横梁组件，并驱动所述横梁组件沿靠近或远离所述第一伸缩筒的方向运动；

第二伸缩筒，设置在所述横梁组件远离所述第一伸缩筒的一端，并在所述横梁组件上沿靠近或远离所述第一伸缩筒的方向运动；

手爪组件，设置在所述第二伸缩筒远离所述横梁组件的一端，用于抓取钻杆。