CN213234939U - 一种水平定向钻的钻杆自动装卸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平定向钻的钻杆自动装卸装置，钻杆自动装卸装置安装在钻机上的钻机导轨上，包括钻杆抓取单元，所述钻杆抓取单元用于抓取钻杆并将钻杆放置到预设位置，所述钻杆抓取单元上设有夹紧单元；存储部，所述存储部用于存储钻杆；存储部转动单元，所述存储部转动单元用于控制存储部的位置，存储部转动单元固定连接到钻机导轨上且存储部转动单元与存储部连接。本发明通过钻杆抓取单元定向抓取钻杆，并在移动钻杆的过程中对钻杆定位，提高了钻杆的安装效率。

Description

一种水平定向钻的钻杆自动装卸装置

技术领域

本发明涉及水平定向钻领域，尤其涉及一种水平定向钻的钻杆自动装卸装置。

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、石油等柔性管线铺设施工中。水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术，它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点。

为了完成钻杆的连接工作，水平定向钻的钻机上会设置钻杆装卸装置，现有技术中的钻杆装卸机构一般为吊装装置，工作人员通过吊装装置上的钢丝绳固定钻杆，然后通过吊装装置将钻杆吊装到预设位置，此状方式钻杆装卸效率低，同时吊装装置无法定位，需要工作人员手工定位，具有操作不方便的问题，因此，我们提出了一种水平定向钻的钻杆自动装卸装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种水平定向钻的钻杆自动装卸装置，以解决现有技术中水平定向钻不方便装卸钻杆的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水平定向钻的钻杆自动装卸装置，其安装在钻机上的钻机导轨上，包括钻杆抓取单元，所述钻杆抓取单元用于抓取钻杆并将钻杆放置到预设位置，所述钻杆抓取单元上设有用于夹紧钻杆的夹紧单元；存储部，所述存储部用于存储钻杆；存储部转动单元，所述存储部转动单元用于控制存储部的位置，存储部转动单元固定连接到钻机导轨上且存储部转动单元与存储部连接。

存储部为一面设有开口的盒体，钻机导轨上还设有用于临时承载钻杆的挡块，存储部铰接在挡块上；所述挡块为方形块，挡块的远离钻机导轨的一端圆弧面。

作为本发明进一步的方案，所述钻杆抓取单元包括第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂，所述第一机械臂固定连接到钻机导轨上，第二机械臂铰接在第一机械臂远离钻机导轨的一端，第三机械臂铰接在第二机械臂远离第一机械臂的一端，且第一机械臂和第二机械臂上均固定连接有转角模块，第一机械臂上所安装的转角模块的输出轴与第二机械臂固定连接，第二机械臂上所安装的转角模块的输出轴与第三机械臂固定连接，第三机械臂远离第二机械臂的一端还设有用于夹紧钻杆的夹紧单元，所述转角模块用于调节第二机械臂和第三机械臂的角度，从而使得钻杆能够从钻孔驱动机构上装卸。

作为本发明再进一步的方案，所述夹紧单元包括夹紧电机，夹紧电机固定连接第三机械臂远离第二机械臂的一端，夹紧电机的输出轴上连接有蜗杆，蜗杆的两侧设有蜗轮，蜗轮安装在第三机械臂内，且蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮的输出轴上固定连接有夹紧爪。

作为本发明更进一步的方案，所述夹紧爪为弯板，两组夹紧爪相对设置。

作为本发明再进一步的方案，所述存储部包括端部挡板和连接杆，端部挡板设有两组，且端部挡板固定连接到连接杆的两端，连接杆在端部挡板上围成梯形，连接杆上还设有与端部挡板平行设置的龙骨，所述龙骨为梯形，端部挡板上设有支耳，端部挡板的上还设有与端部挡板垂直的挂钩安装板。

作为本发明更进一步的方案，所述存储部的口部还设有挡板，且挡板与存储部的边缘设有仅能够容单个钻杆通孔的开口。

作为本发明再进一步的方案，所述存储部转动单元包括驱动电机、绕绳辊子和缆绳，驱动电机和绕绳辊子固定连接到钻机导轨上，驱动电机和绕绳辊子连接，驱动电机带动绕绳辊子转动，缆绳的一端固定在绕绳辊子上，缆绳远离绕绳辊子的一端固定连接到存储部上。

作为本发明更进一步的方案，所述存储部转动单元还包括导向轮，导向轮固定连接到钻机导轨上，所述缆绳搭在导向轮上。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明通过钻杆抓取单元定向抓取钻杆，并在移动钻杆的过程中对钻杆定位，提高了钻杆的安装效率，从而提高了钻孔效率。

2、本发明通过钻杆抓取单元自动抓取钻杆，提高了钻杆装卸的便捷性，使得钻杆装卸工作便于操作。

3、本发明通过钻杆抓取单元自动抓取钻杆，还提高了钻杆装卸工作的安全性，有效的保护保护了工作人员的安全。

附图说明

图1为水平定向钻的钻杆自动装卸装置安装钻杆时的结构示意图；

图2为水平定向钻的钻杆自动装卸装置拆卸钻杆时的结构示意图；

图3为水平定向钻的钻杆自动装卸装置中夹紧单元的结构示意图；

图4为水平定向钻的钻杆自动装卸装置中储存部的结构示意图；

图5为水平定向钻的钻杆自动装卸装置中挡块的结构示意图。

附图标记：1-钻机导轨，11-钻孔驱动机构，2-钻杆抓取单元，21-第一机械臂，22-第二机械臂，23-第三机械臂，24-夹紧爪，25-转角模块，26-夹紧电机，27-蜗杆，28-蜗轮，3-存储部，31-支耳，32-挂钩，33-端部挡板，34-连接杆，35-龙骨，36-挂钩安装板，4-存储部转动单元，41-驱动电机，42-绕绳辊子，43-导向轮，44-缆绳，5-挡块，6-支撑座，7-钻杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

由图1～图2所示，一种水平定向钻的钻杆自动装卸装置，其安装在钻机上的钻机导轨1上，包括钻杆抓取单元2，钻杆抓取单元2用于抓取钻杆7并将钻杆7放置到预设位置，从而使得钻机导轨1上的钻孔驱动机构11能够装卸钻杆7。

钻杆抓取单元2包括第一机械臂21、第二机械臂22和第三机械臂23，第一机械臂21固定连接到钻机导轨1上，第二机械臂22铰接在第一机械臂21远离钻机导轨1的一端，第三机械臂23铰接在第二机械臂22远离第一机械臂21的一端，且第一机械臂21和第二机械臂22上均固定连接有转角模块25，第一机械臂21上所安装的转角模块25的输出轴与第二机械臂22固定连接，第二机械臂22上所安装的转角模块25的输出轴与第三机械臂23固定连接，第三机械臂23远离第二机械臂22的一端还设有用于夹紧钻杆7的夹紧单元，转角模块25用于调节第二机械臂22和第三机械臂23的角度，从而使得钻杆7能够从钻孔驱动机构11上装卸，装载夹紧单元夹紧钻杆7时，第一机械臂21和第二机械臂22上转角模块25同时转动，第二机械臂22和第三机械臂23分别绕第一机械臂21和第二机械臂22上的转角模块25摆动，从而带动钻杆7移动，由于第二机械臂22和第三机械臂23仅在垂直与钻机导轨1的平面上摆动，从而使得钻杆抓取单元2对钻杆7具有限位作用，进而使得钻杆7在移动过程中始终与钻机导轨1平行，且第二机械臂22和第三机械臂23在摆动过程中，通过控制第二机械臂22和第三机械臂23的摆动角度能够在钻杆7的装卸过程中对钻杆7进行定位，使得钻杆7在装卸过程中能够自动定位，不需要人工进行定位，从而节约了钻杆7的装卸时间，提高了钻杆7的装卸效率。

如图3所示，夹紧单元包括夹紧电机26，夹紧电机26固定连接第三机械臂23远离第二机械臂22的一端，夹紧电机26的输出轴上连接有蜗杆27，蜗杆27的两侧设有蜗轮28，蜗轮28通过轴承安装在第三机械臂23内，且蜗杆27与蜗轮28啮合，蜗轮28的输出轴上固定连接有夹紧爪24，夹紧爪24为弯板，两组夹紧爪24相对设置，当夹紧电机26通电转动，夹紧电机26带动蜗杆27转动，蜗杆27转动时能够带动两侧的蜗轮28以旋向相反的方式转动，从而使得蜗轮28带动夹紧爪24以互相靠近或远离的方式摆动，进而使得夹紧爪24能够夹紧钻杆7或松开钻杆7；

存储部3，存储部3用于存储钻杆7，存储部3为一面设有开口的盒体，存储部3的一端铰接在钻机导轨1上，存储部3连接有用于驱动存储部3在钻机导轨1上转动的存储部转动单元4，存储部转动单元4通过控制存储部3的位置使得存储部3能够倒出存储部3中的钻杆7或使得存储部3能够接收钻杆7，钻机导轨1上还设有用于临时承载钻杆7的挡块5，存储部3铰接在挡块5上，如图5所示，挡块5为方形块，挡块5的远离钻机导轨1的一端圆弧面，当存储部3在存储部转动单元4的作用下处于向上倾斜的状态时，存储部3内的钻杆7滚落到挡块5上，从而方便钻杆抓取单元2抓取钻杆7，然后钻杆抓取单元2将钻杆7移送到钻孔驱动机构11处，钻孔驱动机构11移动时，带动钻杆7转动，当存储部3在存储部转动单元4的作用下处于向下倾斜的状态时，钻杆抓取单元2将钻杆7放置到挡块5上，钻杆7在挡块5上滑落到存储部3内，挡块5至少设有两组，且钻杆抓取单元2至少设有一组，钻杆抓取单元2和挡块5交叉设置；

存储部转动单元4包括驱动电机41、绕绳辊子42和缆绳44，驱动电机41和绕绳辊子42固定连接到钻机导轨1上，驱动电机41和绕绳辊子42连接，驱动电机41带动绕绳辊子42转动，缆绳44的一端固定在绕绳辊子42上，缆绳44远离绕绳辊子42的一端固定连接到存储部3上，当驱动电机41通电转动时，驱动电机41带动绕绳辊子42转动，绕绳辊子42转动时，绕绳辊子42能够缠绕缆绳44，从而使得缆绳44拉动存储部3在钻机导轨1上转动，当驱动电机41反向转动时，绕绳辊子42反向转动，绕绳辊子42松动缆绳44，存储部3在重力作用下下落，从而使得存储部3的角度改变；

优选的，钻机导轨1的两端还固定连接有支撑座6，存储部转动单元4设有两组，且存储部转动单元4固定连接到支撑座6上；

优选的，存储部转动单元4还包括导向轮43，导向轮43固定连接到钻机导轨1上，缆绳44搭在导向轮43上，从而防止缆绳44与支撑座6滑动连接，造成缆绳44的磨损；

如图4所示，存储部3包括端部挡板33和连接杆34，端部挡板33设有两组，且端部挡板33固定连接到连接杆34的两端，连接杆34在端部挡板33上围成梯形，连接杆34上还设有与端部挡板33平行设置的龙骨35，龙骨35为梯形，从而使连接杆34能够承载钻杆7，端部挡板33上设有支耳31，端部挡板33的上还设有与端部挡板33垂直的挂钩安装板36，挂钩安装板36上设有用于连接缆绳44的挂钩32。

优选的，存储部3的口部还设有挡板，且挡板与存储部3的边缘设有仅能够容单个钻杆7通孔的开口，钻杆7从开口处进入，从而防止存储部3在转动过程中从存储部3内滚落。

实施例2

一种水平定向钻的钻杆装卸方法，且特征在于：

S1、装夹钻杆7：

S1-1、启动驱动电机41，驱动电机41带动绕绳辊子42转动，通过驱动电机41控制绕绳辊子42上缠绕缆绳44的长度，从而控制存储部3的角度，驱动电机41控制存储部3处于向下倾斜状态，通过吊车将钻杆7放置到挡块5上，吊车松开钻杆7时，钻杆7从挡块5上滑落到存储部3内，依次进行，直至存储部3内装满钻杆7，再将水平定向钻运送到预设位置，通过驱动电机41控制绕绳辊子42转动，使得存储部3处于竖直位置；

S1-2、启动转角模块25，转角模块25反向转动时，带动第二机械臂22和第三机械臂23摆动，通过转角模块25控制夹紧单元移动到挡块5的位置，控制夹紧电机26反向转动，夹紧电机26带动蜗杆27反向转动，蜗杆27转动时带动蜗轮28转动，蜗轮28带动夹紧爪24撑开；

S1-3、启动驱动电机41，驱动电机41带动绕绳辊子42正向转动，绕绳辊子42缠绕缆绳44，缆绳44拉动存储部3向上转动，当存储部3向上倾斜时，钻杆7从存储部3内滚落到挡块5上，此时，钻杆7处于两组夹紧爪24之间，通过夹紧电机26控制蜗杆27正向转动，蜗杆27带动蜗轮28正向转动，蜗轮28带动夹紧爪24夹紧钻杆7；控制驱动电机41反向转动，绕绳辊子42反向转动时松动缆绳44，存储部3在重力作用下向下转动；

S1-4、控制转角模块25正向转动，转角模块25控制第二机械臂22和第三机械臂23向钻孔驱动机构11的方向摆动，第二机械臂22和第三机械臂23带动夹紧单元移动到钻孔驱动机构11的位置，从而带动钻杆7移动到钻孔驱动机构11的位置，钻孔驱动机构11启动，钻孔驱动机构11将钻杆7安装在钻机导轨1上，控制控制夹紧电机26反向转动，夹紧电机26带动蜗杆27反向转动，蜗杆27转动时带动蜗轮28转动，蜗轮28带动夹紧爪24撑开；

S1-5、重复S1-2、S1-3和S1-4的动作，直至钻孔完成；

S2、拆卸钻杆7：

S2-1、调整存储部3的位置：启动驱动电机41，驱动电机41带动绕绳辊子42转动，通过驱动电机41控制绕绳辊子42上缠绕缆绳44的长度，从而控制存储部3的角度，驱动电机41控制存储部3处于向下倾斜状态；

S2-2、控制夹紧电机26反向转动，夹紧电机26带动蜗杆27反向转动，蜗杆27转动时带动蜗轮28转动，蜗轮28带动夹紧爪24撑开，控制转角模块25正向转动，转角模块25控制第二机械臂22和第三机械臂23向钻孔驱动机构11的方向摆动，第二机械臂22和第三机械臂23带动夹紧单元移动到钻孔驱动机构11的位置，当钻孔驱动机构11存在钻杆7时，通过夹紧电机26控制蜗杆27正向转动，蜗杆27带动蜗轮28正向转动，蜗轮28带动夹紧爪24夹紧钻杆7；

S2-3、将钻杆7从钻孔驱动机构11上拆除后，控制转角模块25反向转动，转角模块25控制第二机械臂22和第三机械臂23向存储部3的方向摆动，夹紧单元在第二机械臂22和第三机械臂23的作用下移动到挡块5的位置，控制夹紧电机26反向转动，夹紧电机26带动蜗杆27反向转动，蜗杆27转动时带动蜗轮28转动，蜗轮28带动夹紧爪24撑开，钻杆7在重力作用下从夹紧单元上滑落到存储部3内；

S2-4、依次重复S2-2和S2-3，直至钻杆7全部拆除。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种水平定向钻的钻杆自动装卸装置，其安装在钻机上的钻机导轨(1)上，其特征在于，包括钻杆抓取单元(2)，所述钻杆抓取单元(2)用于抓取钻杆(7)并将钻杆(7)放置到预设位置，所述钻杆抓取单元(2)上设有用于夹紧钻杆(7)的夹紧单元；

存储部(3)，所述存储部(3)用于存储钻杆(7)；

存储部转动单元(4)，所述存储部转动单元(4)用于控制存储部(3)的位置，存储部转动单元(4)固定连接到钻机导轨(1)上且存储部转动单元(4)与存储部(3)连接；

存储部(3)为一面设有开口的盒体，钻机导轨(1)上还设有用于临时承载钻杆(7)的挡块(5)，存储部(3)铰接在挡块(5)上；所述挡块(5)为方形块，挡块(5)的远离钻机导轨(1)的一端圆弧面。

2.根据权利要求1所述的水平定向钻的钻杆自动装卸装置，其特征在于，所述钻杆抓取单元(2)包括第一机械臂(21)、第二机械臂(22)和第三机械臂(23)，所述第一机械臂(21)固定连接到钻机导轨(1)上，第二机械臂(22)铰接在第一机械臂(21)远离钻机导轨(1)的一端，第三机械臂(23)铰接在第二机械臂(22)远离第一机械臂(21)的一端，且第一机械臂(21)和第二机械臂(22)上均固定连接有转角模块(25)，第一机械臂(21)上所安装的转角模块(25)的输出轴与第二机械臂(22)固定连接，第二机械臂(22)上所安装的转角模块(25)的输出轴与第三机械臂(23)固定连接，第三机械臂(23)远离第二机械臂(22)的一端还设有用于夹紧钻杆(7)的夹紧单元，所述转角模块(25)用于调节第二机械臂(22)和第三机械臂(23)的角度，从而使得钻杆(7)能够从钻孔驱动机构(11)上装卸。

3.根据权利要求1或2所述的水平定向钻的钻杆自动装卸装置，其特征在于，所述夹紧单元包括夹紧电机(26)，夹紧电机(26)固定连接第三机械臂(23)远离第二机械臂(22)的一端，夹紧电机(26)的输出轴上连接有蜗杆(27)，蜗杆(27)的两侧设有蜗轮(28)，蜗轮(28)安装在第三机械臂(23)内，且蜗杆(27)与蜗轮(28)啮合，蜗轮(28)的输出轴上固定连接有夹紧爪(24)。

4.根据权利要求3所述的水平定向钻的钻杆自动装卸装置，其特征在于，所述夹紧爪(24)为弯板，两组夹紧爪(24)相对设置。

5.根据权利要求1所述的水平定向钻的钻杆自动装卸装置，其特征在于，所述存储部(3)包括端部挡板(33)和连接杆(34)，端部挡板(33)设有两组，且端部挡板(33)固定连接到连接杆(34)的两端，连接杆(34)在端部挡板(33)上围成梯形，连接杆(34)上还设有与端部挡板(33)平行设置的龙骨(35)，所述龙骨(35)为梯形，端部挡板(33)上设有支耳(31)，端部挡板(33)的上还设有与端部挡板(33)垂直的挂钩安装板(36)。

6.根据权利要求5所述的水平定向钻的钻杆自动装卸装置，其特征在于，所述存储部(3)的口部还设有挡板，且挡板与存储部(3)的边缘设有仅能够容单个钻杆(7)通孔的开口。

7.根据权利要求1所述的水平定向钻的钻杆自动装卸装置，其特征在于，所述存储部转动单元(4)包括驱动电机(41)、绕绳辊子(42)和缆绳(44)，驱动电机(41)和绕绳辊子(42)固定连接到钻机导轨(1)上，驱动电机(41)和绕绳辊子(42)连接，驱动电机(41)带动绕绳辊子(42)转动，缆绳(44)的一端固定在绕绳辊子(42)上，缆绳(44)远离绕绳辊子(42)的一端固定连接到存储部(3)上。

8.根据权利要求7所述的水平定向钻的钻杆自动装卸装置，其特征在于，所述存储部转动单元(4)还包括导向轮(43)，导向轮(43)固定连接到钻机导轨(1)上，所述缆绳(44)搭在导向轮(43)上。

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