CN210977352U - 一种自动换杆钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动换杆钻机，包括动力头、钻杆库、摆臂、钻孔机和夹持架；钻孔机上设有立柱，立柱上设有导轨；动力头设在导轨上并沿其上下运动；摆臂设在包括上摆臂、下摆臂和转轴，转轴设在立柱侧面，上摆臂和下摆臂设在转轴的两端；钻杆库设在上摆臂和下摆臂之间，包括旋转轴、上定位器、下定位器和转杆，旋转轴的两端分别位于上摆臂和下摆臂的外端，上定位器和下定位器设在旋转轴上，转杆设在上定位器和下定位器之间；夹持架设在立柱底端用于夹持钻杆。本实用新型的钻杆库随摆臂绕立柱转动，避免了现有装置中的钻杆需要先转移再与动力头连接的繁琐操作，并且钻杆库体积更小，钻杆选取更方便，有效提升施工效率。

Description

一种自动换杆钻机

技术领域

本实用新型涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种自动换杆钻机。

背景技术

钻孔机是一种用于桩基础成孔作业的常用设备，钻孔机的钻杆由芯管和螺旋叶片组成，螺旋叶片绕芯管等距螺旋上升，芯管两端有接头，接头型式有法兰式、六方式、锥管螺纹式；每节钻杆长度一般在几米至十几米之间，钻杆与钻杆之间、钻杆与动力头之间是人工通过螺栓螺母或插销或螺纹直接旋接而成一起，以满足成孔深度一般达十多米到数十多米的要求。由于钻杆芯管内是高压空气或泥浆、混凝土的输送通道，所以，每个接头之间要安装密封圈，以保证流体不外泄。

现在施工时一般具有采用人工操作换杆或自动换杆两种方法。其中人工操作具有以下缺陷：1、工作效率低，劳动强度高；2、连接的可靠性差，接头连接处容易松动，并导致流体外泄；3、钻杆一次组装的长度就必须达到成孔深度的要求，常常需要一台大型钻孔机与其配套，施工成本高；并且过高的钻孔机也降低了安全性；4、钻杆长度如果一次性不能达到成孔深度要求，施工过程中就要多次人工续接钻杆，达到深度后提钻再拆卸钻杆，操作繁琐施工进度慢，并且安全性差。

自动换杆钻机则存在钻杆库体积过大影响换杆操作，钻杆库离动力头较远，并采用传动装置将钻杆转移至动力头处进行换杆操作，换杆速度慢，设备较多，影响钻机平衡，并且占地面积大，对施工环境要求较高。

本实用新型提供一种自动换杆钻机克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型提供一种自动换杆钻机，设置钻杆库可以绕立柱转动让位，并且能够自转以持续提供钻杆。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种自动换杆钻机，包括动力头、钻杆库、摆臂、钻孔机和夹持架；

所述钻孔机上设有立柱，所述立柱上设有导轨；所述动力头设在导轨上并沿其上下运动；所述摆臂设在包括上摆臂、下摆臂和转轴，所述转轴设在立柱侧面，所述上摆臂和下摆臂设在转轴的两端；所述钻杆库设在上摆臂和下摆臂之间，包括旋转轴、上定位器、下定位器和转杆，所述旋转轴的两端分别位于上摆臂和下摆臂的外端，所述上定位器和下定位器设在旋转轴上，所述转杆设在上定位器和下定位器之间；所述夹持架设在立柱底端，与动力头同轴。

进一步地，所述上定位器和下定位器成对设置，并沿径向均匀分布在旋转轴外侧。

进一步地，所述上定位器设在在旋转轴上部并固定，所述下定位器位于旋转轴下部，并沿其升降运动。

进一步地，所述上摆臂内侧设有定位块一，所述立柱上相应位置设有定位块二，所述定位块一和定位块二互相配合。

进一步地，所述动力头上设有可拆卸连接头，并与转杆顶端的上接头匹配，所述转杆底端设有与上接头相匹配的下接头。

进一步地，所述可拆卸连接头和转杆的下接头上设有外螺纹，所述转杆的上接头上设有内螺纹。

进一步地，所述转轴上设有动力装置一，驱动其绕轴心转动，并带动摆臂摆动；所述旋转轴上设有动力装置二，驱动其绕轴心转动，带动上定位器和下定位器整体绕轴心转动，驱动下定位器在旋转轴上升降运动；所述动力头上设有动力装置三，驱动其沿导轨升降运动以及驱动可拆卸连接头正反转。

进一步地，所述动力装置一、动力装置二和动力装置三通过设在钻孔机内的PLC控制系统控制。

进一步地，所述上摆臂和下摆臂上下对应设置，其内端固定连接在转轴上；所述上定位器和下定位器上下对应设置，所述上定位器内端固定连接在旋转轴上，所述下定位器活动连接在旋转轴上。

本实用新型有益效果如下：

设置立式钻杆库，并随摆臂绕立柱转动，在动力头运动时进行让位，实现自动换杆的同时，避免了现有装置中的钻杆需要先转移再与动力头连接的繁琐操作，并且钻杆库体积更小，钻杆选取更方便；

钻杆库自动旋转匹配钻杆，对准精度好，并且简化了操作，具有降低施工成本，有效提升了施工效率，更加安全。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构侧视图；

图2为图1的AA剖视图；

图3为图1的BB剖视图；

图4为图1的CC剖视图：

图5为图1的D部结构放大示意图；

图6为图1的E部结构放大示意图。

附图标记：1-动力头，2-钻杆库，21-旋转轴，22-上定位器，23-下定位器，24-钻杆，3-摆臂，31-上摆臂，32-下摆臂，33-转轴，34-定位块一，4-钻孔机，41-立柱，42-导轨，43-定位块二，5-夹持架。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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专利和简化描述，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专利的限制。

如图1、2、3、4、5、6所示，一种自动换杆钻机，包括动力头1、钻杆库2、摆臂3、钻孔机4和夹持架5；

所述钻孔机4上设有立柱41，所述立柱41上设有导轨42；所述动力头1设在导轨42上并沿其上下运动；所述摆臂3设在包括上摆臂31、下摆臂32和转轴33，所述转轴33设在立柱41侧面，所述上摆臂31和下摆臂32设在转轴33的两端；所述钻杆库2设在上摆臂31和下摆臂32之间，包括旋转轴21、上定位器22、下定位器23和转杆24，所述旋转轴21的两端分别位于上摆臂31和下摆臂32的外端，所述上定位器22和下定位器23设在旋转轴21上，所述转杆24设在上定位器22和下定位器23之间；所述夹持架5设在立柱41底端，与动力头1同轴。

如图1、5、6所示，进一步地，所述上定位器22和下定位器23成对设置，并沿径向均匀分布在旋转轴21外侧。优选的，所述动力头1选取钻杆24时，被选取的钻杆24位于钻杆库2的最内侧。钻杆24通过成对设置上定位器22和下定位器23分别卡紧其上下端部进行固定，并在钻杆24与动力头1进行连接时松开，既保证了钻杆24的固定，又不阻碍钻杆库2随摆臂3向外移动时，钻杆24的移出动作。

如图1、5、6所示，进一步地，所述上定位器22设在在旋转轴21上部并固定，所述下定位器23位于旋转轴21下部，并沿其升降运动。下定位器23沿旋转轴21上下运动，适用于不同尺寸规格的钻杆24，在钻杆库2中放置较短的钻杆24时，通过下定位器23上移，对其进行固定。

如图3、4所示，进一步地，所述上摆臂31内侧设有定位块一34，所述立柱41上相应位置设有定位块二43，所述定位块一34和定位块二43互相配合用于限制摆臂3的运动范围。

如图5所示，进一步地，所述动力头1上设有可拆卸连接头，并与转杆24顶端的上接头匹配，所述转杆24底端设有与上接头相匹配的下接头。

优选地，所述可拆卸连接头和转杆24的下接头上设有外螺纹，所述转杆24的上接头上设有内螺纹。

进一步地，所述转轴33上设有动力装置一，驱动其绕轴心转动，并带动摆臂3摆动；所述旋转轴21上设有动力装置二，驱动其绕轴心转动，带动上定位器22和下定位器23整体绕轴心转动，驱动下定位器23在旋转轴21上升降运动；所述动力头1上设有动力装置三，驱动其沿导轨42升降运动以及驱动可拆卸连接头正反转。

进一步地，所述动力装置一、动力装置二和动力装置三通过设在钻孔机4内的PLC控制系统控制。所述动力装置一、动力装置二、动力装置三为伺服电机；动力装置一用于控制摆臂3在工作点和让位点之间摆动；动力装置二用于控制钻杆库2的旋转，依次将其中的钻杆24与动力头1对应，同时驱动下定位器23沿旋转轴21上下运动适应钻杆24尺寸；动力装置三驱动动力头1升降进行取杆以及驱动其端部旋转与钻杆24连接；所述夹持架5、上定位器22和下定位器23采用气动开关控制其动作，并通过PLC控制器控制。

如图2、3、4所示，优选的，所述动力装置一控制摆臂3摆动范围为30°，工作点位于动力头1正下方，让位点位于摆臂3向外侧摆动30°位置处；所述动力装置二控制旋转轴21每次旋转45°，将下一根钻杆24转至与动力头1同轴。

进一步地，所述旋转轴21绕其轴线做逆时针转动。

如图5、6所示，进一步地，所述上摆臂31和下摆臂32上下对应设置，其内端固定连接在转轴33上；所述上定位器22和下定位器23上下对应设置，所述上定位器22内端固定连接在旋转轴21上，所述下定位器23活动连接在旋转轴21上。优选的，所述下定位器23通过齿轮齿条啮合方式与旋转轴21连接。

如图2、3、4所示，一种自动换杆钻机的使用方法，包括以下步骤：

S1，钻孔机4就位：将钻孔机4移动至施工位置，并进行支撑固定；

S2，动力头1就位：根据转杆24选择相匹配的可拆卸连接头，然后动力头1由立柱41底端升至顶端；

S3，钻杆库2就位：摆臂3摆动带动钻杆库2由让位点移动至工作点；

S4，连接钻杆24并钻进：动力头1正向旋转选取并连接钻杆24，摆臂摆动带动钻杆库由工作点移动至让位点，动力头1带动钻杆24一同向下运动并进行钻进至当前钻杆24的指定深度；

S5，脱离并再次连接钻杆24：动力头1反向旋转并与钻杆24脱离，然后升至立柱41顶端，然后按照S3和S4步骤操作选取转杆并与前一根钻杆24后钻进；

S6，持续钻进：动力头1按照S3-S5步骤依次选取钻杆24并钻进，待钻进至施工要求深度后停止钻进；

S7，取出钻杆24；动力头1反向旋转依次取出钻杆24，并依次将钻杆24送至钻杆库2，重复操作按照S3-S6步骤的相反操作进行。

进一步地，步骤S4中，动力头1选取钻杆24的具体操作为：

动力头1选取钻杆24并连接稳定后，向上运动使得钻杆24底端与下定位器23脱离，然后钻杆库2向外侧运动至让位点，动力头1带动钻杆24向下钻进，待钻杆24钻进至指定深度，即其上端位于夹持架5内时停止钻进，夹持架5合拢卡紧钻杆24，动力头1反向旋转与钻杆24脱离，并向上运动继续选取下一根钻杆24，选取之后，带动下一根钻杆24在夹持架5上正向旋转与前一根钻杆24连接后，整体进行正向旋转进行持续钻进，然后重复上述操作，直至钻进至施工要求深度。

进一步地，步骤S4中，钻杆库2具体操作为：

动力头1移动时，钻杆库2位于让位点，动力头1移动至立柱41顶端时，钻杆库2向内移动至工作点，动力头1在钻杆库2中正向旋转选取钻杆24并带动其向上运动，使其脱离钻杆库2，然后钻杆库2向外移动至让位点，然后动力头1向下运动带动钻杆24钻进，钻进至钻杆24的要求深度后，动力头1与当前钻杆24脱离并再次移动至顶端，钻杆库2向内移动至工作点并绕其自身轴线旋转，将下一根钻杆24移动至与动力头1同轴，然后动力头1正向旋转选取下一根钻杆24后并带动其向上运动，使其脱离钻杆库2，然后钻杆库2向外移动至让位点，动力头1带动钻杆24向下运动至夹持架5上，与上一根钻杆24连接并进行持续钻进；然后重复上述操作，直至钻进至施工要求深度。

进一步地，步骤S4中，动力头1在钻杆库2中正向旋转选取钻杆24并带动其向上运动时，上定位器22和下定位器23同时动作，松开钻杆24，使其向上运动脱离钻杆库2。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种自动换杆钻机，其特征是，包括动力头（1）、钻杆库（2）、摆臂（3）、钻孔机（4）和夹持架（5）；

所述钻孔机（4）上设有立柱（41），所述立柱（41）上设有导轨（42）；所述动力头（1）设在导轨（42）上并沿其上下运动；所述摆臂（3）设在包括上摆臂（31）、下摆臂（32）和转轴（33），所述转轴（33）设在立柱（41）侧面，所述上摆臂（31）和下摆臂（32）设在转轴（33）的两端；所述钻杆库（2）设在上摆臂（31）和下摆臂（32）之间，包括旋转轴（21）、上定位器（22）、下定位器（23）和转杆（24），所述旋转轴（21）的两端分别位于上摆臂（31）和下摆臂（32）的外端，所述上定位器（22）和下定位器（23）设在旋转轴（21）上，所述转杆（24）设在上定位器（22）和下定位器（23）之间；所述夹持架（5）设在立柱（41）底端，与动力头（1）同轴。

2.根据权利要求1所述的一种自动换杆钻机，其特征是：所述上定位器（22）和下定位器（23）成对设置，并沿径向均匀分布在旋转轴（21）外侧。

3.根据权利要求2所述的一种自动换杆钻机，其特征是：所述上定位器（22）设在旋转轴（21）上部并固定，所述下定位器（23）位于旋转轴（21）下部，并沿其升降运动。

4.根据权利要求1所述的一种自动换杆钻机，其特征是：所述上摆臂（31）内侧设有定位块一（34），所述立柱（41）上相应位置设有定位块二（43），所述定位块一（34）和定位块二（43）互相配合。

5.根据权利要求1所述的一种自动换杆钻机，其特征是：所述动力头（1）上设有可拆卸连接头，并与转杆（24）顶端的上接头匹配，所述转杆（24）底端设有与上接头相匹配的下接头。

6.根据权利要求5所述的一种自动换杆钻机，其特征是：所述可拆卸连接头和转杆（24）的下接头上设有外螺纹，所述转杆（24）的上接头上设有内螺纹。

7.根据权利要求3所述的一种自动换杆钻机，其特征是：所述转轴（33）上设有动力装置一，驱动其绕轴心转动，并带动摆臂（3）摆动；所述旋转轴（21）上设有动力装置二，驱动其绕轴心转动，带动上定位器（22）和下定位器（23）整体绕轴心转动，驱动下定位器（23）在旋转轴（21）上升降运动；所述动力头（1）上设有动力装置三，驱动其沿导轨（42）升降运动以及驱动可拆卸连接头正反转。

8.根据权利要求7所述的一种自动换杆钻机，其特征是：所述动力装置一、动力装置二和动力装置三通过设在钻孔机（4）内的PLC控制系统控制。

9.根据权利要求7所述的一种自动换杆钻机，其特征是：所述上摆臂（31）和下摆臂（32）上下对应设置，其内端固定连接在转轴（33）上；所述上定位器（22）和下定位器（23）上下对应设置，所述上定位器（22）内端固定连接在旋转轴（21）上，所述下定位器（23）活动连接在旋转轴（21）上。

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