CN204920853U - 一种液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构及全液压凿岩钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构及全液压凿岩钻机，两支撑座之间通过库存钻杆旋转轴连接；下支撑座底部固定钻杆托盘，上支撑座和下支撑座中各安装有花盘；两机械手可旋转的安装于机械手转轴上；旋转油缸固定于下支撑座的下表面；本实用新型的自动接卸钻杆机构可以极大地减轻液压钻机操作人员的劳动强度，不需要人工接卸钻杆；自动接卸钻杆机构能够给液压钻机所有人带来的经济效益十分可观；通过更改该机构中的花盘库位大小和机械手活动钳夹和固定钳夹的大小可以满足市场上不同直径钻杆的使用需求；仅采用三个液压油缸和相关机械焊接件即可实现自动接卸钻杆功能，制作成本低、控制精度高、不易损坏故障率低。

Description

一种液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构及全液压凿岩钻机

技术领域

本实用新型涉及一种凿岩钻机的技术领域，尤其涉及一种液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构及全液压凿岩钻机。

背景技术

潜孔钻机和凿岩钻机广泛应用与各类露天矿山、煤矿、采石场及建设工地的爆破孔成形。爆破孔的深度多为10到20米，有些深层开采的矿山钻孔深度达到30米。而钻杆的长度一般为3米或者3.66米，所以一个爆破孔的成形需要多条钻杆逐条连接加长而成，完成钻孔后需要将孔内的钻杆逐条回收上来。

目前国产的潜孔式钻机大多不带自动接卸钻杆机构,采用人工接卸钻杆。经过初略计算，一台液压钻机除操作人员外多配备一个专门接卸钻杆的工人，人工成本大约多花10万元每年。而对于近年来开始逐步国产化的凿岩钻机而言，单根钻杆重量约为51kg，人工接卸钻杆几乎不可能。进口以及国内仿制的凿岩钻机自动接卸钻杆机构钻杆库库存钻杆的旋转多采用旋转油缸、棘轮机构或者液压马达实现；本实用新型专利所述自动接卸钻杆机构中机械手固定于钻架侧面，通过液压油缸实现机械手抓紧钻杆并送入凿岩机接杆位置或者实现相反动作。

钻机现在的自动接卸杆机构存在的主要问题是钻杆库旋转的精度不高、控制比较复杂、故障率高、制造成本和维护成本高。例如，采用旋转油缸控制库存钻杆连续旋转多个库位时需要增加离合机构，实现成本高；采用棘轮机构控制钻杆库库存钻杆旋转时，由于棘轮槽与棘爪有一定的间隙，造成棘爪在返行程时不能有效地卡入棘轮曹，导致棘轮机构失效，钻杆无法精确送到机械手工作位置；采用液压马达实现库存钻杆旋转的结构定位精度高，相对可靠，但需要采用行程开关或者相关传感器和电气元件控制旋转角度，而钻机的工作环境非常恶劣，灰尘多、振动大、电气元器件容易损坏，故障率高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种新型的自动接卸杆机构，采用液压油缸控制钻机接卸钻杆过程中钻杆的所有移动和旋转，能够大大提高控制精度、降低故障率、降低生产成本，降低售后服务维护成本。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构，其中，所述自动接卸钻杆机构包括，

支撑座，包括上支撑座和下支撑座，两所述支撑座之间通过库存钻杆旋转轴连接；所述下支撑座底部固定钻杆托盘，所述上支撑座和所述下支撑座中各安装有花盘，所述花盘以所述库存钻杆旋转轴为中心可旋转设置；

机械手，包括上机械手和下机械手，两所述机械手可旋转的安装于机械手转轴上，所述机械手转轴的两端分别与所述上支撑座和所述下支撑座连接，并且所述机械手转轴贯穿所述下支撑座；

旋转油缸，固定于所述下支撑座的下表面，且所述旋转油缸的活塞轴与贯穿所述下支撑座的所述机械手转轴连接。

上述液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构，其中，所述机械手由机械手外筒、机械手内筒、钳夹油缸、活动钳夹和固定钳夹组成，所述机械手内筒的一端通过伸缩油缸可伸缩的安装于所述机械手外筒内，所述机械手内筒的另一端安装所述钳夹油缸。

上述液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构，其中，所述机械手内筒上还安装所述钳夹油缸、所述活动钳夹和所述固定钳夹，所述固定钳夹固定于所述机械手内筒上，所述活动钳夹可转动地安装于所述机械手内筒上，所述钳夹油缸的活塞轴于所述机械手内筒的内部与所述活动钳夹连接。

上述液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构，其中，所述上支撑座和所述下支撑座中的所述花盘皆开设若干钻杆存储孔，且上下两所述花盘的所述钻杆存储孔上下位置对应。

还包括一种全液压凿岩钻机，其中，包括如上述任意一项所述的液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构。

本实用新型由于采用了上述技术，产生的积极效果是：

(1)本实用新型的一种液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构可以极大地减轻液压钻机操作人员的劳动强度，不需要人工接卸钻杆；自动接卸钻杆机构能够给液压钻机所有人带来的经济效益十分可观。

(2)本实用新型通过更改该机构中的花盘库位大小和机械手活动钳夹和固定钳夹的大小可以满足市场上不同直径钻杆的使用需求。

(3)本实用新型的机构仅采用三个液压油缸和相关机械焊接件即可实现自动接卸钻杆功能，制作成本低、控制精度高、不易损坏故障率低。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构及全液压凿岩钻机中自动接卸钻杆机构的结构示意图；

图2为本实用新型的液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构及全液压凿岩钻机中自动接卸钻杆机构的俯视图；

图3为本实用新型的液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构及全液压凿岩钻机中机械手的结构示意图；

图4为本实用新型的液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构及全液压凿岩钻机中机械手的俯视图；

图5A为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤一的结构示意图；

图5B为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤一的俯视图；

图6A为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤二的结构示意图；

图6B为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤二的俯视图；

图7A为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤三的结构示意图；

图7B为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤三的俯视图；

图8A为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤四的结构示意图；

图8B为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤四的俯视图；

图9A为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤五的结构示意图；

图9B为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤五的俯视图；

图10A为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤六的结构示意图；

图10B为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤六的俯视图；

图11A为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤七的结构示意图；

图11B为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤七的俯视图；

图12A为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤八的结构示意图；

图12B为本实用新型的自动接卸钻杆机构的实施例中步骤八的俯视图；

图13为本实用新型的自动接卸钻杆机构与凿岩钻机的装配结构示意图；

图14为本实用新型的自动接卸钻杆机构与凿岩钻机的装配结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

实施例

请结合附图1至附图4所示，本实用新型的一种液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构，其中，自动接卸钻杆机构包括，

支撑座，包括上支撑座1和下支撑座4，两支撑座之间通过库存钻杆旋转轴11连接；下支撑座4底部固定钻杆托盘8，上支撑座1和4下支撑座中各安装有花盘9，花盘9以库存钻杆旋转轴11为中心可旋转设置；

机械手，包括上机械手2和下机械手3，两机械手可旋转的安装于机械手转轴10上，机械手转轴10的两端分别与上支撑座1和下支撑座4连接，并且机械手转轴10贯穿下支撑座4；

旋转油缸5，固定于下支撑座4的下表面，且旋转油缸5的活塞轴与贯穿下支撑座4的机械手转轴10连接。

本实用新型在上述基础上还具有以下实施方式，请继续参见附图所示，

本实用新型的进一步实施例中，机械手由机械手外筒201、机械手内筒202、钳夹油缸205、活动钳夹203和固定钳夹204组成，机械手内筒202的一端通过伸缩油缸206可伸缩的安装于机械手外筒201内，机械手内筒202的另一端安装钳夹油缸205。

本实用新型的进一步实施例中，机械手内筒202上还安装钳夹油缸205、活动钳夹203和固定钳夹204，固定钳夹204固定于机械手内筒202上，活动钳夹203可转动地安装于机械手内筒202上，钳夹油缸205的活塞轴于机械手内筒202的内部与活动钳夹203连接。

本实用新型的进一步实施例中，活动钳夹203和固定钳夹204可相互远离或靠近的安装。

本实用新型的进一步实施例中，上支撑座1和下支撑座4中的花盘9皆开设若干钻杆存储孔12，且上下两花盘9的钻杆存储孔12上下位置对应。

本实用新型的进一步实施例中，每一钻杆存储孔12中都放置有库存钻杆7，库存钻杆7的上端开设母螺纹，库存钻杆7的下端开设公螺纹。

使用者可根据以下说明进一步的认识本实用新型的特性及功能，

本实用新型还具有一种液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构的工作原理，其中，工作原理如以下步骤所示，

步骤一：请参见图5A和图5B所示，工作钻杆6处于凿岩机下方，可以开始朝下钻孔。钻杆库内存储五根库存钻杆7，上下机械手2、3的内筒伸出，钳夹将钻杆库内第一根钻杆7抓紧。此时，油缸状态为：旋转油缸5的状态为伸出状态，伸缩油缸206的状态为伸出状态，钳夹油缸205的状态为伸出状态。

步骤二：请参见图6A和图6B所示，工作钻杆6完成钻孔，位于孔内。凿岩机与工作钻杆6脱离并上行至钻架顶端。上下机械手2、3的内筒缩回，钳夹抓紧钻杆库内第一根钻杆并通过该钻杆带动花盘9和其它四根存储钻杆以库存钻杆旋转轴11为中心旋转一个库位。此时，油缸状态为：旋转油缸5的状态为伸出状态，伸缩油缸206的状态为缩回状态，钳夹油缸205的状态为伸出状态。

步骤三：请参见图7A和图7B所示，旋转油缸5缩回，上下机械手2、3抓紧待接钻杆，在旋转油缸5的作用下带动待接钻杆7以机械手转轴10为中心一起摆动出库。此时待接钻杆7与钻孔完成钻杆6并未对齐。此时，油缸状态为：旋转油缸5的状态为缩回状态，伸缩油缸206状态为缩回状态，钳夹油缸205的状态为伸出状态。

步骤四：请参见图8A和图8B所示，伸缩油缸206伸出，上下机械手2、3内筒抓紧待接钻杆7一起伸出，使待接钻杆7与钻孔完成钻杆6对齐，待接钻,7位于钻孔完成钻杆6的正上方。此时活动钳夹203处于夹紧状态，上下两根钻杆尚未完成连接。此时，油缸状态为：旋转油缸5的状态为缩回状态，伸缩油缸206的状态为伸出状态，钳夹油缸205的状态为伸出状态。

步骤五：请参见图9A和图9B所示，此过程中机械手钳夹先松抓，凿岩机带动待接钻杆下行并同时正转，使待接钻杆7下端公螺纹与下方钻杆6的母螺纹相连。两钻杆连接完成后机械手钳夹203、204松开钻杆，即图中活动钳夹203松开钻杆。此时，油缸状态为：旋转油缸5的状态为缩回状态，伸缩油缸206的状态为伸出状态，钳夹油缸205的状态为缩回状态。

步骤六：请参见图10A和图10B所示，上下机械手伸缩油缸206缩回，带动机械手内筒202缩回。此时，油缸状态为：旋转油缸5的状态为缩回状态，伸缩油缸206的状态为缩回状态，钳夹油缸205的状态为缩回状态。

步骤七：请参见图11A和图11B所示，旋转油缸5伸出，将上下机械手以机械手转轴10为中心旋转至钻杆库内。此时机械手钳夹仍然处于张开状态。此时，油缸状态为：旋转油缸5的状态为伸出状态，伸缩油缸206的状态为缩回状态，钳夹油缸205的状态为缩回状态。

步骤八：请参见图12A和图12B所示，伸缩油缸206伸出，带动机械手内筒伸出；然后钳夹油缸205伸出，钳夹抓紧钻杆库内下一根待连接钻杆，为下一次连接钻杆做好准备。此时，油缸状态为：旋转油缸5的状态为伸出状态，伸缩油缸206的状态为伸出状态，钳夹油缸205的状态为伸出状态。

完成上述这些步骤后凿岩钻机可以开始下一根钻杆的钻孔工作。此时钻杆库与图5A和图5B的状态相同，只是钻杆库内的存储钻杆7少了一根。相同的操作流程可以实现其它钻杆的连接，连接钻杆的数量取决于钻孔深度的要求。本实施例中的自动接卸钻杆机构最多可以存储钻杆的根数取决于钻杆库花盘设计的钻杆库位数量。

当钻完一个孔时，按照相反的操作步骤可以将孔内钻杆逐根取出，通过三个油缸(旋转油缸5、钳夹油缸205、伸缩油缸206)的动作可以拧松钻杆间的连接螺纹并装填至钻杆库内。

另外，请参见图13和图14所示，自动接卸钻杆机构与凿岩钻机的装配应用，

凿岩机13可以至钻架17导向表面上通过推进马达15驱动上下滑动，由上、下机械手2、3、存储钻杆7、上、下支撑座1、4和旋转油缸5组成的自动接卸钻杆机构固定于钻架17侧面，该机构可以完成存储钻7与凿岩机13的连接和回收。

钻机钻孔工作时，凿岩机13通过推进马达15向下推进。一根钻杆钻孔完成时，扶钎器16加紧该钻杆，凿岩机13通过推进马达15上提和回转马达14反转拧松凿岩机13与钻杆间的连接螺纹，然后凿岩机13上提至钻架17顶端。

自动接卸钻杆机构将钻杆库内最外侧钻杆7移动至凿岩机13下方，凿岩机13下行、回转马达14正转将凿岩机13与待接钻杆7间的连接螺纹拧紧；继续下行和正转将待接钻杆与扶钎器16夹紧的钻杆间的连接螺纹拧紧；接着自动接卸钻杆机构依次将机械手钳夹松开、机械手内筒缩回、上下机械手旋转入库、机械手内筒伸出、钳夹抓紧钻杆库内最外侧存储钻杆。

完成上述动作后自动连接钻杆结束，钻机可以开始第二根钻杆钻孔。重复该操作可以将后续存储钻杆依次自动连接上并实现一定深度的钻孔操作。钻完一个孔后执行相反的操作顺序可以将孔内的钻杆逐根提出并拧松钻杆间的连接螺纹，通过本专利所述的自动接卸钻杆机构将钻杆依次装填至钻杆库内。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构，其特征在于，所述自动接卸钻杆机构包括，

支撑座，包括上支撑座和下支撑座，两所述支撑座之间通过库存钻杆旋转轴连接；所述下支撑座底部固定钻杆托盘，所述上支撑座和所述下支撑座中各安装有花盘，所述花盘以所述库存钻杆旋转轴为中心可旋转设置；

机械手，包括上机械手和下机械手，两所述机械手可旋转的安装于机械手转轴上，所述机械手转轴的两端分别与所述上支撑座和所述下支撑座连接，并且所述机械手转轴贯穿所述下支撑座；

旋转油缸，固定于所述下支撑座的下表面，且所述旋转油缸的活塞轴与贯穿所述下支撑座的所述机械手转轴连接。

2.根据权利要求1所述的液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构，其特征在于，所述机械手由机械手外筒、机械手内筒、钳夹油缸、活动钳夹和固定钳夹组成，所述机械手内筒的一端通过伸缩油缸可伸缩的安装于所述机械手外筒内，所述机械手内筒的另一端安装所述钳夹油缸。

3.根据权利要求2所述的液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构，其特征在于，所述机械手内筒上还安装所述钳夹油缸、所述活动钳夹和所述固定钳夹，所述固定钳夹固定于所述机械手内筒上，所述活动钳夹可转动地安装于所述机械手内筒上，所述钳夹油缸的活塞轴于所述机械手内筒的内部与所述活动钳夹连接。

4.根据权利要求1所述的液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构，其特征在于，所述上支撑座和所述下支撑座中的所述花盘皆开设若干钻杆存储孔，且上下两所述花盘的所述钻杆存储孔上下位置对应。

5.一种全液压凿岩钻机，其特征在于，包括如权利要求1至4中任意一项所述的液压油缸驱动的自动接卸钻杆机构。