一种自动化钻杆装卸装置的制作方法

本发明涉及工程钻机技术领域，具体涉及一种自动化钻杆装卸装置。

背景技术：

工程钻机在施工过程中，特别是针对露天矿山端帮采煤机开采露天矿山的倾斜煤层，工程钻机本身需要固定以对钻头前进提供后支撑作用，为了节省施工时间、避免频繁移动钻机，因此需要每推进一个钻杆的长度后对推进机和钻杆进行分离并对钻杆进行加长以继续进行钻进工作。

中国专利文献CN103541731A公开了一种可自动装卸钻杆组的采煤系统，如图5所示，包括螺旋钻式采煤机和钻杆组自动装卸平台；所述钻杆组自动装卸平台包括底板101、滑台102、侧滑驱动装置和钻杆组定位组件；所述底板101固定安装于螺旋钻式采煤机的主机机架103；所述滑台102单自由度滑动连接于底板101并通过所述侧滑驱动装置驱动往复滑动；所述钻杆组定位组件安装于滑台102上。工作人员通过龙门吊104将钻杆从运送小车105吊装至滑台102上进行自动钻杆安装工作。

上述可自动装卸钻杆组的采煤系统，虽然可以自动完成钻杆与推进机的自动装卸过程，但施工通道本身空间有限，而龙门吊体积庞大无法适用于空间较小的施工环境。此外，仍需专业人员操纵龙门吊将钻杆从运送小车吊装至滑台上，并且龙门吊在吊运过程中，必须保证钻杆稳定、无法准确完成钻杆角度调整工作。使用龙门吊提升钻杆具有无法精确调整钻杆倾斜角度、耗时降效，而且容易因失误操作造成安全隐患的问题。

为了解决上述技术问题中专业人员操纵龙门吊将钻杆从运送小车吊装至滑台上容易因失误操作造成安全隐患的问题，中国专利文献CN204729031U公开了一种钻杆装卸装置，如图6所示，包括左支座、右支座、支架201、钻杆支撑装置202、钻杆输送装置203、升降液压缸204和卡钳组件205；钻杆通过钻杆输送装置5运送至卡钳组件205，将钻杆从水平状态运动至竖直状态。

上述钻杆装卸装置虽然避免了龙门吊操作复杂、存在安全隐患的问题，但是，钻杆输送装置需要设置在钻机侧面，需要单独占用除了钻机以外的施工通道空间，仍然存在占用施工通道的空间大，且不利于运输和使用的问题。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中钻杆装卸装置占用空间大，无法适用于空间较小的施工环境问题，从而提供一种自动化钻杆装卸装置，包括：

钻机架体，

钻机平台，设置在所述钻机架体上用于放置待装卸钻杆和推进机，与所述待装卸钻杆和推进机之间用于放置装卸钻杆的位置相对应的所述钻机平台上对应设置有钻杆移送通道；

钻杆竖直移送机构，设置在所述钻机平台底部，用于将所述装卸钻杆经所述钻杆移送通道移送至所述待装卸钻杆和所述推进机之间。

所述钻杆竖直移送机构包括用于放置所述装卸钻杆的托架和用于驱动所述托架升降的升降机构。

所述升降机构包括：

摇臂，其铰接端与所述钻机架体铰接，其自由端与所述托架铰接，所述托架围绕着所述自由端转动，用于调整所述托架倾斜角度，使设置所述托架上的所述装卸钻杆的倾角与设置在所述钻机平台上的待装卸钻杆和推进机的倾角相匹配；和

驱动所述摇臂绕其铰接端上下转动的托架升降液压缸，所述托架升降液压缸的缸体与所述钻机架体铰接，所述托架升降液压缸的推杆与所述摇臂铰接，通过推杆的伸缩带动所述托架上升或下降。

所述摇臂的自由端为Y形结构，所述Y形结构的上端与所述托架铰接、其下端设有与其铰接相连的托架调整液压缸；所述托架调整液压缸的推杆与所述托架底部铰接相连，通过托架调整液压缸的推杆的伸缩调整所述托架的倾斜角度。

所述摇臂为V形或L形的曲杆。

所述钻杆竖直移送机构还包括设置在所述托架尾部、用于防止装卸钻杆沿其轴向方向滑动的限位组件；

所述限位组件包括转动杆，所述转动杆下端为与所述托架铰接相连的第二铰接端，上端设有钻杆挡板；所述转动杆围绕着所述第二铰接端为中心转动，使所述钻杆挡板与所述装卸钻杆相抵靠，用于阻止其发生相对越限滑动。

所述钻杆挡板设置在所述转动杆上部靠近所述装卸钻杆的一端、在所述转动杆上部的另一端设有用于推动所述转动杆转动的转动液压缸。

所述托架上设有用于承托所述装卸钻杆的支撑件，所述支撑件上设有与所述装卸钻杆形状相适配的托手。

还包括钻杆水平移送机构，用于将所述装卸钻杆移入或移出所述钻杆竖直移送机构。

所述钻杆水平移送机构包括底盘架、设置在所述底盘架上用于携带所述装卸钻杆移入或移出至所述钻杆竖直移送机构上方的钻杆擎手，以及用于驱动所述钻杆擎手移动的驱动组件。

所述驱动组件包括设置有滑索的滑轮组、与所述滑索固定相连的动力架，以及用于驱动所述动力架运动的动力源；所述钻杆擎手与所述滑索固定相连，所述滑索在所述动力架的驱动下转动，从而带动所述钻杆擎手移动。

所述钻杆擎手为两个，分别设置在所述底盘架两侧用于支撑所述装卸钻杆两端。

所述滑轮组包括分别设置在所述底盘架两端的前进定滑轮和后退定滑轮，以及设置在所述动力架上的与所述前进定滑轮对应设置的前进动滑轮、与所述后退定滑轮对应设置的后退动滑轮。

所述动力源为液压缸，所述液压缸设置在所述底盘架的中心位置，通过所述液压缸的推杆伸缩带动所述动力架前进或后退。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的钻杆装卸装置，用于移送装卸钻杆的钻杆竖直移送机构设置在钻机平台底部的空间内，通过升降机构将装卸钻杆移动至钻机平台上，避免了现有技术中升降机构需要设置在钻机侧面，需要单独占用钻机以外的施工通道空间的问题，适用于空间较小的施工环境，具有占用空间小、方便运输和使用的优点、以及无需单独配置起重吊装设备的优点。

2.本发明提供的钻杆装卸装置，升降机构包括摇臂，摇臂一端与钻机架体铰接转动，控制用于携带装卸钻杆的托架完成升降工作、另一端与托架铰接，转动控制托架完成钻杆调整倾斜角度的工作，升降机构通过摇臂可以同时完成托架升降和小角度的角度调整，进而在不需要调整钻机平台的情况下完成螺杆的对接工作，特别针对于0度至25度角度范围内的倾斜煤层的开采工作，摇臂机构具有占用空间小、结构简单可靠、无需调整钻机平台就能实现钻杆对接工作，移送效率高的优点。

3.本发明提供的钻杆装卸装置，摇臂的自由端为Y形结构，Y形结构的其中一端设有用于调整托架倾斜角度的托架调整液压缸，相对于将驱动机构设置在钻机架体或地面上，将液压缸设置在摇臂上可以有效节省空间占用，具有结构设计合理、减小设备占用空间的优点。

4.本发明提供的钻杆装卸装置，包括设置在所述托架尾部、用于防止装卸钻杆沿其轴向方向滑动的限位组件，限位组件通过转动液压缸控制设有钻杆挡板的转动杆转动阻止装卸钻杆发生相对滑动，具有避免加长钻杆发生相对滑动造成安全隐患、以及结构简单可靠、设备占用空间小的优点。

5.本发明提供的钻杆装卸装置，还包括用于将装卸钻杆移入或移出至所述钻杆竖直移送机构的钻杆水平移送机构，钻杆水平移送机构通过动力源驱动动力架运动进而带动滑轮组转动，滑轮组再带动设置在滑索上的钻杆擎手移动，本结构通过滑轮组上的动滑轮和定滑轮的相互配合，使得动力源提供较小的动力就能带动携带装卸钻杆的钻杆擎手移动，使得动力源可以使用体积较小的设备不再需要大型设备，帮助钻杆装卸装置完成小型化的整体设计要求、并且还具有结构简单可靠、生产使用成本低和提高采煤效率的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的自动化钻杆装卸装置与钻机装配示意图；

图2为本发明提供的钻杆竖直移送机构结构示意图；

图3为本发明提供的钻杆水平移送机构将装卸钻杆移送至钻杆竖直移送机构位置的位置示意图；

图4为本发明提供的钻杆水平移送机构俯视图；

图5为现有技术的可自动装卸钻杆组的采煤系统结构示意图；

图6为现有技术的钻杆装卸装置结构示意图。

附图标记说明：

1-钻机架体；2-钻机平台；3-待装卸钻杆；4-推进机；5-装卸钻杆；6-钻杆移送通道；7-钻杆竖直移送机构；8-托架；9-摇臂；10-铰接端；11-自由端；12-托架升降液压缸；13-Y形结构；14-托架调整液压缸；15-限位组件；16-转动杆；17-第二铰接端；18-钻杆挡板；19-转动液压缸；20-支撑件；21-钻杆水平移送机构；22-底盘架；23-钻杆擎手；24-驱动组件；25-滑索；26-滑轮组；27-动力架；28-动力源；29-前进定滑轮；30-后退定滑轮；31-前进动滑轮；32-后退动滑轮；101-底板；102-滑台；103-主机机架；104-龙门吊；105-运送小车；201-支架；202-钻杆支撑装置；203-钻杆输送装置；204-升降液压缸；205-卡钳组件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

独立权利要求1记载了一种自动化钻杆装卸装置，如图1所示，其包括：

钻机架体1，

钻机平台2，设置在钻机架体1上用于放置待装卸钻杆3和推进机4，钻机平台2上对应设置有用于装卸钻杆5上升或下降至钻机平台2的钻杆移送通道6；

钻杆竖直移送机构7，设置在钻机平台2底部，用于将装卸钻杆5经钻杆移送通道6移送至待装卸钻杆3和推进机4之间。

上述钻杆装卸装置中，用于移送装卸钻杆的钻杆竖直移送机构设置在钻机平台底部的空间内，通过升降机构将装卸钻杆移动至钻机平台上，避免了现有技术中升降机构需要设置在钻机侧面，需要单独占用钻机以外的施工通道空间的问题，适用于空间较小的施工环境，具有占用空间小、方便运输和使用、以及无需单独配置起重吊装设备的优点。

如图2所示，钻杆竖直移送机构7包括用于放置装卸钻杆5的托架8和用于驱动托架8升降的升降机构。

升降机构包括：

摇臂9，其一端为铰接端10，铰接端10与钻机架体1铰接，其另一端为自由端11，自由端11与托架8铰接，托架8围绕着自由端11转动上升或转动下降，用于调整托架8倾斜角度，使设置托架8上的装卸钻杆5的倾角与设置在钻机平台2上的待装卸钻杆3和推进机4同轴、使它们的倾角相匹配；以及

驱动摇臂9绕铰接端10上下转动的托架升降液压缸12，托架升降液压缸12的缸体与钻机架体1通过铰接轴铰接，托架升降液压缸12的推杆与摇臂9靠近自由端11的一侧铰接，通过推杆的伸缩带动托架8上升或下降。

上述钻杆装卸装置中，升降机构包括摇臂，摇臂一端与钻机架体铰接转动，控制用于携带加长钻杆的托架完成升降工作、另一端与托架铰接转动控制托架完成调整倾斜角度的工作，升降机构通过摇臂可以同时完成托架和角度调整，相对于现有技术中的大型运输轨道式的升降设备需要单独设立角度调整机构，具有设备占用空间小、装卸钻杆移送效率高、结构简单可靠和便于组装使用的优点。

如图2所示，摇臂9的自由端11为Y形结构13，Y形结构13的上端与托架8通过铰接轴铰接、其下端设有与其铰接相连的托架调整液压缸14；托架调整液压缸14的推杆与托架8底部铰接相连，通过托架调整液压缸14的推杆的伸缩调整托架8的倾斜角度。

摇臂9为L形的曲杆。

上述钻杆装卸装置中，摇臂的自由端为Y形结构，Y形结构的其中一端设有用于调整托架倾斜角度的托架调整液压缸，相对于将驱动机构设置在钻机架体或地面上，将液压缸设置在摇臂上可以有效节省空间占用，具有结构设计合理、减小设备占用空间的优点。

如图2所示，钻杆竖直移送机构7还包括设置在托架8尾部、用于防止装卸钻杆5沿其轴向方向滑动的限位组件15；

限位组件15包括转动杆16，转动杆16下端为与托架8通过铰接轴铰接相连的第二铰接端17，上端固定有钻杆挡板18；转动杆16围绕着第二铰接端17为中心转动，使钻杆挡板18与装卸钻杆5尾部相抵靠，阻止装卸钻杆5发生相对滑动。

上述钻杆装卸装置，包括设置在托架尾部、用于防止装卸钻杆沿其轴向方向滑动的限位组件，限位组件通过转动液压缸控制设有钻杆挡板的转动杆转动阻止加长钻杆发生相对滑动，具有避免装卸钻杆发生相对滑动造成安全隐患、以及结构简单可靠、设备占用空间小的优点。

如图2所示，钻杆挡板18固定在转动杆16上部靠近装卸钻杆5的一端、在转动杆16上部的另一端设有用于推动转动杆16转动的转动液压缸19，转动液压缸19的缸体和推杆分别与托架8和转动杆16铰接相连。

托架8上设有用于承托装卸钻杆5的支撑件20，支撑件24上设有与装卸钻杆5形状相适配的月牙形的托手。

如图3和图4所示，自动化钻杆装卸装置还包括钻杆水平移送机构21，用于将装卸钻杆5移入或移出钻杆竖直移送机构7。

钻杆水平移送机构21包括底盘架22、设置在底盘架22上用于携带装卸钻杆5移入或移出至钻杆竖直移送机构7上方的钻杆擎手23，以及用于驱动钻杆擎手23移动的驱动组件24。

如图3和图4所示，驱动组件24包括设置有滑索25的滑轮组26、与滑索25固定相连的动力架27，以及用于驱动动力架27运动的动力源28；钻杆擎手23与滑索25固定相连，滑索25在动力架27的驱动下转动，从而带动钻杆擎手23移动。

上述钻杆装卸装置，还包括用于将装卸钻杆移入或移出至钻杆竖直移送机构的钻杆水平移送机构，钻杆水平移送机构通过动力源驱动动力架运动进而带动滑轮组转动，滑轮组再带动设置在滑索上的钻杆擎手移动，本结构通过滑轮组上的动滑轮和定滑轮的相互配合，使得动力源提供较小的动力就能带动携带加长钻杆的钻杆擎手移动，使得动力源可以使用体积较小的设备不再需要大型设备，帮助钻杆装卸装置完成小型化的整体设计要求、并且还具有结构简单可靠、生产使用成本低的优点。

钻杆擎手23为两个，分别设置在底盘架22两侧用于支撑装卸钻杆5两端。

滑轮组26包括分别设置在底盘架22两端的前进定滑轮29和后退定滑轮30，以及设置在动力架27上的与前进定滑轮29对应设置的前进动滑轮31、与后退定滑轮30对应设置的后退动滑轮32。

动力源28为液压缸，液压缸设置在底盘架22的中心位置，通过液压缸的推杆伸缩带动动力架27前进或后退。

在钻杆装卸装置的使用过程中，钻杆水平移送机构21上的钻杆擎手23通过滑轮组26的驱动，将装卸钻杆5移送至钻杆竖直移送机构7的托架8上，托架8围绕着摇臂9的自由端11转动上升将装卸钻杆5移送至钻机平台2上，与此同时托架8围绕着摇臂9的自由端11转动，调整托架8的倾斜角度，使设置托架8上的装卸钻杆5的倾角与设置在钻机平台2上的待装卸钻杆3和推进机4的倾角相匹配，之后在推进机4移动与装卸钻杆5末端配合相连并推动装卸钻杆5和待装卸钻杆3配合相连，通过螺杆锁定机构将装卸钻杆5和推进机4、装卸钻杆5和待装卸钻杆3固定，完成钻杆装配工作。钻杆装卸装置的卸杆工序与装杆工序相反。

实施例2

一种自动化钻杆装卸装置，如图1所示，其包括：

钻机架体1，

钻机平台2，设置在钻机架体1上用于放置待装卸钻杆3和推进机4，钻机平台2上对应设置有用于装卸钻杆5上升或下降至钻机平台2的钻杆移送通道6；

钻杆竖直移送机构7，设置在钻机平台2底部，用于将装卸钻杆5经钻杆移送通道6移送至待装卸钻杆3和推进机4之间。

如图2所示，钻杆竖直移送机构7包括用于放置装卸钻杆5的托架8和用于驱动托架8升降的升降机构。

升降机构包括：

摇臂9，其铰接端10与钻机架体1铰接，其自由端11与托架8铰接，托架8围绕着自由端11转动，用于调整托架8倾斜角度，使设置托架8上的装卸钻杆5的倾角与设置在钻机平台2上的待装卸钻杆3和推进机4的倾角相匹配；和

驱动摇臂9绕其铰接端10上下转动的托架升降液压缸12，托架升降液压缸12的缸体与钻机架体1铰接，托架升降液压缸12的推杆与摇臂9靠近自由端11的一侧铰接，通过推杆的伸缩带动托架8上升或下降。

如图2所示，摇臂9的自由端11为Y形结构13，Y形结构13的上端与托架8铰接、其下端设有与其铰接相连的托架调整液压缸14；托架调整液压缸14的推杆与托架8底部铰接相连，通过托架调整液压缸14的推杆的伸缩调整托架8的倾斜角度。

摇臂9为L形的曲杆。

上述钻杆装卸装置中，摇臂的自由端为Y形结构，Y形结构的其中一端设有用于调整托架倾斜角度的托架调整液压缸，相对于将驱动机构设置在钻机架体或地面上，将液压缸设置在摇臂上可以有效节省空间占用，具有结构设计合理、减小设备占用空间的优点。

如图2所示，钻杆竖直移送机构7还包括设置在托架8尾部、用于防止装卸钻杆5沿其轴向方向滑动的限位组件15；

限位组件15包括转动杆16，转动杆16下端为与托架8铰接相连的第二铰接端17，上端固定有钻杆挡板18；转动杆16围绕着第二铰接端17为中心转动，使钻杆挡板18与装卸钻杆5相抵靠，阻止装卸钻杆5发生相对滑动。

如图2所示，钻杆挡板18固定在转动杆16上部靠近装卸钻杆5的一端、在转动杆16上部的另一端设有用于推动转动杆16转动的转动液压缸19，转动液压缸19的缸体和推杆分别与托架8和转动杆16铰接相连。

托架8上设有用于承托装卸钻杆5的支撑件20，支撑件24上设有与装卸钻杆5形状相适配的托手。

如图3和图4所示，自动化钻杆装卸装置还包括钻杆水平移送机构21，用于将装卸钻杆5移入或移出钻杆竖直移送机构7。

钻杆水平移送机构21包括底盘架22、设置在底盘架22上用于携带装卸钻杆5移入或移出至钻杆竖直移送机构7上方的钻杆擎手23，以及用于驱动钻杆擎手23移动的驱动组件24。

如图3和图4所示，驱动组件24包括设置有滑索25的滑轮组26、与滑索25固定相连的动力架27，以及用于驱动动力架27运动的动力源28；钻杆擎手23与滑索25固定相连，滑索25在动力架27的驱动下转动，从而带动钻杆擎手23移动。

钻杆擎手23为三个，分别设置在底盘架22两侧和中央用于支撑装卸钻杆5两端和中间位置。

上述钻杆擎手为三个相对于两个钻杆擎手对装卸钻杆提供更加稳定可靠的支撑。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。