CN209129555U - 一种钻杆自动抓手及全自动上钻杆机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种钻杆自动抓手及全自动上钻杆机械臂，包括抓手安装座、伸缩驱动部件、第一抓杆、第二抓杆、第一连杆和第二连杆，第一抓杆和第二抓杆铰接固定于抓手安装座上，第一抓杆和第二抓杆的后端，分别与第一连杆和第二连杆的一端铰接，第一连杆和第二连杆的另一端铰接固定于伸缩驱动部件上，伸缩驱动部件的另一端与抓手安装座连接，第一抓杆和第二抓杆的前端伸至抓手安装座外部且具有相互配合第一勺部和第二勺部，在伸缩驱动部件的作用下，第一抓杆和第二抓杆在第一工位和第二工位之间切换。本实用新型的钻杆自动抓手，第一抓杆和第二抓杆均为可动结构，在抓取钻杆的过程中，方便定位抓取钻杆，同时相对于现有结构，简化了结构，降低了成本。

Description

一种钻杆自动抓手及全自动上钻杆机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械结构技术领域，具体地说是一种钻杆自动抓手以及包含该钻杆自动抓手的全自动上钻杆机械臂。

背景技术

水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施(如管道、电缆等)的一种施工机械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、卵石等地况，我国大部分非硬岩地区都可施工。

水平定向钻机在施工过程中，根据不同的工作条件，需要频繁安装或拆卸钻杆，此动作一般由人工完成，重复的安装、拆卸，劳动强度非常大，并且极大地影响了施工效率。虽然目前的水平定向钻设备上也出现了钻杆装卸装置，但大多结构复杂，装卸动作多，能量损失多，装卸效率并没有得到明显提升，也不符合人们对节能、环保的要求。

为了解决上述技术问题，授权公告号为“CN205990893U”的实用新型专利公开了一种水平定向钻钻杆自动装卸装置，包括钻杆箱、钻杆，钻杆箱一侧设置有可开合的箱板，还包括立柱、抓取头、设置在水平定向钻钻机与钻杆箱之间的水平轨和动力装置，抓取头可在立柱上上下滑动，立柱可在水平轨上左右滑动，立柱上设置有第一感应开关，抓取头上设置有第二感应开关。前述结构的水平定向钻钻杆自动装卸装置通过立柱的左右移动及抓取头的上下移动之间的配合，使抓取头拿取或放置钻杆进行拆卸和安装，结构简单，使用方便，不需要人力搬动钻杆，可自动完成钻杆的拆卸与安装工作，装卸动作少，消耗能源少，工作效率提升明显。

钻杆自动抓手（又称为自动夹钳或者自动抓取头）作为水平定向钻钻杆自动装卸装置的重要组成部件，目前一般具有如下两种结构形式，第一种结构，包括分别设置在抓手安装座上的固定抓手和活动抓手，驱动油缸的一端与抓手安装座或固定抓手连接，驱动油缸的另一端与活动抓手连接，驱动油缸带动活动抓手在不同工位间切换，前述结构的钻杆抓手，由于固定抓手为不可动结构，在抓取钻杆的过程中，对固定抓手和钻杆之间的位置定位要求较高，第二种结构，抓手安装座上设有两个活动抓手，通过两个活动抓手的配合，实现钻杆的抓取和释放，但两个活动抓手是通过两个驱动油缸的控制实现，结构较为复杂，成本较高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型目的之一在于提供一种钻杆自动抓手，在方便定位抓取钻杆的同时，简化结构、降低成本。

本实用新型目的之二在于提供一种包括上述钻杆自动抓手的全自动上钻杆机械臂。

一方面，本实用新型提供一种钻杆自动抓手，包括抓手安装座、伸缩驱动部件、第一抓杆、第二抓杆、第一连杆和第二连杆，所述第一抓杆和第二抓杆铰接固定于抓手安装座上，且形成可开合的卡爪结构，所述第一抓杆和第二抓杆的后端，即连接端/传动端，分别与第一连杆和第二连杆的一端铰接，所述第一连杆和第二连杆的另一端铰接固定于伸缩驱动部件上，即所述第一连杆和第二连杆的另一端相交并于交点处与伸缩驱动部件铰接，从而形成一个一端固定的平行四边形伸缩结构，所述伸缩驱动部件的另一端与抓手安装座连接，所述第一抓杆和第二抓杆的前端伸至抓手安装座外部且具有相互配合第一勺部和第二勺部，在伸缩驱动部件的作用下，所述第一抓杆和第二抓杆在第一工位和第二工位之间切换，在第一工位，所述第一勺部和第二勺部并拢形成与钻杆形状匹配的容置腔，在第二工位，所述第一勺部和第二勺部相互远离。

作为上述技术方案的改进，所述伸缩驱动部件为伸缩油缸或者伸缩气缸。

进一步，所述钻杆自动抓手还包括滑动固定座，所述抓手安装座上端通过销轴可转动固定于所述滑动固定座上。所述抓手安装座或者所述滑动固定座上还设置有角度限位装置，从而使得钻杆自动抓手可以转动一个固定角度，从而既符合钻杆安装要求，又避免自由度过高形成安全风险。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的钻杆自动抓手，包括第一抓杆和第二抓杆，第一抓杆和第二抓杆均为可动结构，在抓取钻杆的过程中，方便定位抓取钻杆，同时相对于现有结构两个油缸的设置，在本申请方案中，仅需设置一个伸缩驱动部件，相当于节约了一个动力部件的成本，简化了结构，降低了成本，并且，通过同一个伸缩驱动部件的伸缩运动，在连杆机构的作用下，实现第一抓杆和第二抓杆在不同的工位之间切换，可以获得较大的抓握力，稳稳的抓取钻杆。

另一方面，本实用新型提供一种全自动上钻杆机械臂，包括立柱，所述立柱上设有一级垂直主臂和驱动一级垂直主臂沿立柱长度方向滑动的第一驱动部件，所述一级垂直主臂的上端内侧固定有水平导向柱，所述水平导向柱上设有二级水平横臂和驱动二级水平横臂沿水平导向柱长度方向滑动的第二驱动部件，所述二级水平横臂上设有上述方案中任一项所述的钻杆自动抓手和驱动钻杆自动抓手沿二级水平横臂长度方向滑动的第三驱动部件。

由于上述的全自动上钻杆机械臂设有上述的钻杆自动抓手，因而上述的全自动上钻杆机械臂具有上述的钻杆自动抓手的全部技术效果。

作为上述全自动上钻杆机械臂在一方面的改进，在二级水平横臂朝向立柱一侧运动至极限位置时，所述二级水平横臂背向立柱的一端的端面与所述钻杆厢背向立柱的一侧的侧面位于同一铅垂面上。

作为上述全自动上钻杆机械臂在一方面的改进，所述立柱中空设置，所述一级垂直主臂的下端插入立柱，所述第一驱动部件的两端分别与立柱和一级垂直主臂连接。

作为上述全自动上钻杆机械臂在一方面的改进，所述二级水平横臂上设有与水平导向柱配合的导向腔，所述水平导向柱插入所述导向腔，所述第二驱动部件位于所述二级水平横臂的上侧，所述第二驱动部件的两端分别与立柱和二级水平横臂连接。

作为上述全自动上钻杆机械臂在一方面的改进，所述二级水平横臂上设置有轨道，所述钻杆自动抓手可滑动的固定在轨道上，所述第三驱动部件包括电机或液压马达、驱动齿轮、导向轮和推动钻杆自动抓手沿轨道滑动的链条，所述链条环设在驱动齿轮和导向轮上，其中驱动齿轮与电机或液压马达连接。

作为上述全自动上钻杆机械臂在一方面的改进，所述第一驱动部件为油缸或者气缸。

作为上述全自动上钻杆机械臂在一方面的改进，所述第二驱动部件为油缸或者气缸。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的钻杆自动抓手具体实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的全自动上钻杆机械臂具体实施例的结构示意图。

附图中：

1-抓手安装座 2-伸缩驱动部件 3-第一抓杆

4-第二抓杆 5-第一连杆 6-第二连杆

7-第一勺部 8-第二勺部 9-钻杆

10-滑动固定座 11-立柱 12-一级垂直主臂

13-第一驱动部件 14-水平导向柱 15-二级水平横臂

16-第二驱动部件 17-第三驱动部件。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“上”、“下”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，否则对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1所示，本实用新型的一种钻杆自动抓手，包括抓手安装座1、伸缩驱动部件2、第一抓杆3、第二抓杆4、第一连杆5和第二连杆6，第一抓杆3和第二抓杆4铰接固定于抓手安装座1上，第一抓杆3和第二抓杆4的后端，即连接端/传动端，分别与第一连杆5和第二连杆6的一端铰接，第一连杆和第二连杆的另一端铰接固定于伸缩驱动部件上，即第一连杆5和第二连杆6的另一端相交并于交点处与伸缩驱动部件2铰接，从而形成一个一端固定的平行四边形伸缩结构，伸缩驱动部件2的另一端与抓手安装座1连接，第一抓杆3和第二抓杆4的前端伸至抓手安装座1外部且具有相互配合第一勺部7和第二勺部8，在伸缩驱动部件2的作用下，第一抓杆3和第二抓杆4在第一工位和第二工位之间切换，在第一工位，第一抓杆3和第二抓杆4的第一勺部7和第二勺部8并拢形成与钻杆9形状匹配的容置腔，在第二工位，第一抓杆3和第二抓杆4的第一勺部7和第二勺部8相互远离。

上述实施例中，具体的，伸缩驱动部件2可以为伸缩油缸，也可以为伸缩气缸。如在伸缩驱动部件2为伸缩油缸时，优选的，伸缩油缸的缸杆端与第一连杆5和第二连杆6铰接，伸缩油缸的缸筒端与抓手安装座1铰接或固定连接。

较佳的，如图1所示，钻杆自动抓手还包括滑动固定座10，抓手安装座上端通过销轴可转动固定于滑动固定座10上。抓手安装座或者滑动固定座10上还设置有角度限位装置，从而使得钻杆自动抓手可以转动一个固定角度，从而既符合钻杆安装要求，又避免自由度过高形成安全风险。

本实用新型的钻杆自动抓手，包括第一抓杆3和第二抓杆4，第一抓杆3和第二抓杆4均为可动结构，在抓取钻杆的过程中，方便定位抓取钻杆，同时相对于现有结构两个油缸的设置，在本申请方案中，仅需设置一个伸缩驱动部件2，相当于节约了一个动力部件的成本，简化了结构，降低了成本，并且，通过同一个伸缩驱动部件2的伸缩运动，在连杆机构的作用下，实现第一抓杆3和第二抓杆4在不同的工位之间切换，可以获得较大的抓握力，稳稳的抓取钻杆。

另一方面，本实用新型提供一种全自动上钻杆机械臂，如图2所示，包括立柱11，立柱11上设有一级垂直主臂12和驱动一级垂直主臂12沿立柱11长度方向滑动的第一驱动部件13，一级垂直主臂12的上端内侧固定有水平导向柱14，水平导向柱14上设有二级水平横臂15和驱动二级水平横臂沿水平导向柱14长度方向滑动的第二驱动部件16，二级水平横臂15上设有如上述实施例中任意一个实施例中的钻杆自动抓手和驱动钻杆自动抓手沿二级水平横臂15长度方向滑动的第三驱动部件17。

由于上述的全自动上钻杆机械臂设有上述的钻杆自动抓手，因而上述的全自动上钻杆机械臂具有上述的钻杆自动抓手的全部技术效果。

为了便于理解，对本实用新型的全自动上钻杆机械臂操作进行如下阐述，需要说明的是，在钻杆自动抓手等部件上设置感应开关以及利用控制系统对上述部件进行控制，均属于现有技术，如可以参考授权公告号为“CN205990893U”的实用新型专利以及授权公告号为“CN103541670B”的发明专利：

一、上钻杆过程：当全自动上钻杆机械臂整体搬迁并安装在合适位置时，一级垂直主臂12在第一驱动部件13的带动下向下运动，接近钻杆时，钻杆自动抓手上的感应开关工作，此时一级垂直主臂12停止运动，伸缩驱动部件2带动第一抓杆3和第二抓杆4在第一工位和第二工位之间切换，钻杆被夹紧；一级垂直主臂12带动钻杆上升，上升到最高位置后；二级水平横臂15水平移动，在背向立柱11运动至极限位置时，自动停止水平移动，然后在第三驱动部件17的带动下，钻杆自动抓手朝背离立柱11方向运动至极限位置，接着第一驱动部件13带动钻杆下降到需要的位置，在钻机安装钻杆后，伸缩驱动部件2带动第一抓杆3和第二抓杆4在第一工位和第二工位之间切换，钻杆被松开，第一驱动部件13上升到最高点，然后再移动到起始位置，至此一个安装钻杆的动作完成。

二、下钻杆过程：拆卸钻杆时，二级水平横臂15水平移动，在背向立柱11运动至极限位置时，自动停止水平移动，在第三驱动部件17的带动下，钻杆自动抓手运动至合适位置时，一级垂直主臂12向下运动，到达需要拆卸钻杆的位置，钻杆自动抓手上的感应开关工作，此时一级垂直主臂12停止运动，伸缩驱动部件2带动第一抓杆3和第二抓杆4在第一工位和第二工位之间切换，钻杆被夹紧，此后钻机拧下钻杆，在一级垂直主臂12的带动下，向上运动到最高点，二级水平横臂15开始移动，向靠近立柱11方向运动至极限位置时，第三驱动部件17带动钻杆自动抓手运动至合适位置，然后一级垂直主臂12接着向下运动，直到钻杆被放下时，伸缩驱动部件2带动第一抓杆3和第二抓杆4在第一工位和第二工位之间切换，钻杆被松开，一级垂直主臂12上升到起始位置，至此完成一卸杆过程。

上述各个实施例中，具体的，立柱11中空设置，一级垂直主臂12的下端插入立柱11，第一驱动部件13的两端分别与立柱11和一级垂直主臂12连接。二级水平横臂15上设有与水平导向柱14配合的导向腔，水平导向柱14插入导向腔，第二驱动部件16位于二级水平横臂15的上侧，第二驱动部件16的两端分别与立柱11和二级水平横臂15连接。

二级水平横臂15上设置有轨道，钻杆自动抓手的抓手安装座(在未设置滑动固定座10时)1或滑动固定座10(在设置有滑动固定座10时)可滑动的固定在轨道上，第三驱动部件17包括电机或液压马达、驱动齿轮、导向轮和推动钻杆自动抓手的抓手安装座(在未设置滑动固定座10时)1或滑动固定座10(在设置有滑动固定座10时)沿轨道滑动的链条，所述链条环设在驱动齿轮和导向轮上，其中驱动齿轮与电机或液压马达连接，为主动齿轮，另外一个导向轮为从动齿轮，链条与驱动齿轮、导向轮啮合，电机或液压马达驱动驱动齿轮正反转动，链条在驱动齿轮的带动下往复移动。需要说明的是，前述结构可以采用齿轮齿条的技术方案进行替代或者替换，也可以起到相同或者相似的技术效果。

上述各个实施例中，具体的，第一驱动部件13可以为油缸，也可以为气缸，同样的，第二驱动部件16可以为油缸，也可以为气缸。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，但本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型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，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种钻杆自动抓手，其特征在于：包括抓手安装座（1）、伸缩驱动部件（2）、第一抓杆（3）、第二抓杆（4）、第一连杆（5）和第二连杆（6），所述第一抓杆（3）和第二抓杆（4）铰接固定于抓手安装座（1）上，所述第一抓杆（3）和第二抓杆（4）的后端分别与第一连杆（5）和第二连杆（6）的一端铰接，所述第一连杆（5）和第二连杆（6）的另一端铰接固定于伸缩驱动部件（2）上，所述伸缩驱动部件（2）的另一端与抓手安装座（1）连接，所述第一抓杆（3）和第二抓杆（4）的前端伸至抓手安装座（1）外部且具有相互配合第一勺部（7）和第二勺部（8），在伸缩驱动部件（2）的作用下，所述第一抓杆（3）和第二抓杆（4）在第一工位和第二工位之间切换，在第一工位，所述第一勺部（7）和第二勺部（8）并拢形成与钻杆（9）形状匹配的容置腔，在第二工位，所述第一勺部（7）和第二勺部（8）相互远离。

2.根据权利要求1所述的钻杆自动抓手，其特征在于：所述伸缩驱动部件（2）为伸缩油缸或者伸缩气缸。

3.根据权利要求1或2所述的钻杆自动抓手，其特征在于：所述钻杆自动抓手还包括滑动固定座（10），所述抓手安装座（1）上端通过销轴可转动固定于所述滑动固定座（10）上。

4.根据权利要求3所述的钻杆自动抓手，其特征在于：所述抓手安装座（1）或者所述滑动固定座（10）上还设置有角度限位装置。

5.一种全自动上钻杆机械臂，其特征在于：包括立柱（11），所述立柱（11）上设有一级垂直主臂（12）和驱动一级垂直主臂（12）沿立柱（11）长度方向滑动的第一驱动部件（13），所述一级垂直主臂（12）的上端内侧固定有水平导向柱（14），所述水平导向柱（14）上设有二级水平横臂（15）和驱动二级水平横臂沿水平导向柱（14）长度方向滑动的第二驱动部件（16），所述二级水平横臂（15）上设有如权利要求1-4任一项所述的钻杆自动抓手和驱动钻杆自动抓手沿二级水平横臂（15）长度方向滑动的第三驱动部件（17）。

6.根据权利要求5所述的全自动上钻杆机械臂，其特征在于：所述立柱（11）中空设置，所述一级垂直主臂（12）的下端插入立柱（11），所述第一驱动部件（13）的两端分别与立柱（11）和一级垂直主臂（12）连接。

7.根据权利要求5所述的全自动上钻杆机械臂，其特征在于：所述二级水平横臂（15）上设有与水平导向柱（14）配合的导向腔，所述水平导向柱（14）插入所述导向腔，所述第二驱动部件（16）位于所述二级水平横臂（15）的上侧，所述第二驱动部件（16）的两端分别与立柱（11）和二级水平横臂（15）连接。

8.根据权利要求5所述的全自动上钻杆机械臂，其特征在于：所述二级水平横臂（15）上设置有轨道，所述钻杆自动抓手可滑动的固定在轨道上，所述第三驱动部件（17）包括电机或液压马达、驱动齿轮、导向轮和推动钻杆自动抓手沿轨道滑动的链条，所述链条环设在驱动齿轮和导向轮上，其中驱动齿轮与电机或液压马达连接。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的全自动上钻杆机械臂，其特征在于：所述第一驱动部件（13）为油缸或者气缸。

10.根据权利要求5至8中任一项所述的全自动上钻杆机械臂，其特征在于：所述第二驱动部件（16）为油缸或者气缸。