一种钻杆自动装卸设备的制作方法

本实用新型涉及隧道、桥梁、矿山设备领域，尤其是涉及一种钻杆自动装卸设备。

背景技术：

钻机广泛应用于隧道、桥梁、矿山的建设施工，通常开凿一个钻孔需要少则几根，多则几十根的钻杆，钻杆需要逐一连接、然后再逐一拆卸。单根钻杆重量约50kg，人工拆装需要耗费很大体力和时间，因此效率很低、经济性很差。

一个工程都要开凿很多钻孔，需要多台钻机同时开凿，因此，需要使用大量的钻杆。在施工现场，钻杆通常散落在钻机两侧，拆装钻杆时需要人工操作，钻机每换一个施工位，钻杆都要搬运一次，操作者劳动量很大，而且在拆卸、搬运过程中对钻杆的损伤也很大。因此，钻杆的摆放、搬运、运输及其管理也同样存在较大问题。

授权号cn204920853u的专利公开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，通过花盘存放钻杆，通过旋转机械手装卸钻杆。该专利受结构限制，花盘的库位不能存放过多的钻杆，因此，不能用于需要很多钻杆的施工场合。

授权号cn103233687b的专利公开一种使用方便、快捷、可靠的非开挖水平定向钻机自动装卸钻杆机构，通过多种机构实现钻杆的装卸，通过钻杆箱解决了钻杆的存储、摆放。该专利存在结构复杂，有些操作还需要人工辅助完成，存在自动化程度不高，自适应较差的弊端。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种钻杆自动装卸设备，其目的在于：提供一种钻杆容量大、自适应性好、自动化程度高的钻杆自动装卸设备，解决钻杆的自动安装、拆卸问题，以及钻杆的摆放、搬运、运输问题。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种钻杆自动装卸设备，设置在钻机的一侧，包括：

导轨座和滑台，所述导轨座和滑台为由第一伺服电机驱动的一组直线导轨运动副；在滑台上水平地铰接有旋转臂，所述旋转臂连接有旋转油缸，其中，旋转臂的旋转轴线与滑台的运动方向垂直设置；在旋转臂的自由端设置有升降臂，所述升降臂通过由第二伺服电机驱动的直线导轨运动副与旋转臂滑动连接，其中，升降臂的运动方向与旋转臂的旋转轴线垂直设置；在升降臂的一端连接有装卸臂，在装卸臂的自由端连接有用于抓放钻杆的电磁吸盘；

钻杆周转箱，所述钻杆周转箱设有多层用于横向取放钻杆的水平匣槽，在水平匣槽的开口端设置有防止钻杆掉出的活动挡销；所述装卸臂、所述电磁吸盘的厚度均小于水平匣槽的高度；

控制系统，所述控制系统与第一伺服电机、第二伺服电机、旋转油缸、以及电磁吸盘连接。

为了进一步地改进技术方案，所述导轨座设置有导轨、以及与导轨平行的齿条；所述滑台设置有与导轨对应的导轨槽、与齿条对应啮合的传动齿轮，其中，传动齿轮通过减速机与第一伺服驱动电机连接。

为了进一步地改进技术方案，所述旋转油缸为180°定转角的旋转油缸。

为了进一步地改进技术方案，所述升降臂为四方滑柱，在四方滑柱上设置有轴向的齿条；所述旋转臂设有四方滑柱对应的四方滑槽、与齿条对应啮合的传动齿轮，其中，传动齿轮通过减速机与第二伺服驱动电机连接。

为了进一步地改进技术方案，所述装卸臂垂直于升降臂设置，所述电磁吸盘设有与钻杆外圆面相对应的半圆槽。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型结构紧凑、自适应性好、自动化程度高，实现了钻杆的自动安装、拆卸，大幅降低了操作者的劳动强度。

本实用新型的钻杆周转箱容量大，满足绝大多数开凿钻孔的需要，同时解决了钻杆的摆放、搬运、运输问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型在另一个视角的结构示意图。

图3为本实用新型在钻杆周转箱内抓取钻杆的示意图。

图4为本实用新型从钻杆周转箱内取出钻杆的示意图。

图5为旋转臂将钻杆旋转180°的示意图。

图6为本实用新型将钻杆安装在钻机上的示意图。

图中：1、导轨座；2、滑台；3、旋转臂；4、升降臂；5、装卸臂；6、电磁吸盘；7、钻杆周转箱；8、活动挡销；9、第一伺服电机；10、旋转油缸；11、第二伺服电机；12、钻机。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，虽然说明书是结合附图对本实用新型的钻杆自动装卸设备处于水平状态时进行描述的，但是这并不妨碍本实用新型的钻杆自动装卸设备在其他方向上的使用，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

本实施例中，钻机12为水平钻机，用于山体、隧道的开凿钻孔。

一种钻杆自动装卸设备，如图1-2所示，设置在水平钻机的一侧，包括：

导轨座1和滑台2，所述导轨座1和滑台2为由第一伺服电机9驱动的一组直线导轨运动副。导轨座1水平放置在钻机12的一侧，导轨座1可以与钻机12一体连接，也可以独立于钻机12之外放置。导轨座1上设置有导轨、以及与导轨平行的齿条；滑台2设置有与导轨对应的导轨槽、与齿条对应啮合的传动齿轮，其中，传动齿轮通过减速机与第一伺服驱动电机9连接。滑台2在第一伺服电机9的驱动下，沿垂直于钻机12的方向水平移动。

在滑台2上水平地铰接有旋转臂3，所述旋转臂3连接有旋转油缸10，旋转油缸10为180°定转角的旋转油缸，旋转臂3只能做180°定转角的旋转。旋转臂3的旋转轴线与滑台2的运动方向垂直设置。

在旋转臂3的自由端设置有升降臂4，升降臂4为四方滑柱，在四方滑柱上设置有轴向的齿条；所述旋转臂3设有四方滑柱对应的四方滑槽、与齿条对应啮合的传动齿轮，其中，传动齿轮通过减速机与第二伺服驱动电机连接。升降臂4的运动方向与旋转臂3的旋转轴线垂直设置。

在升降臂4的一端连接有装卸臂5，装卸臂5垂直于升降臂4设置。在装卸臂5的自由端连接有用于抓放钻杆的电磁吸盘6，电磁吸盘6设有与钻杆外圆面相对应的半圆槽。

本实用新型还包括钻杆周转箱7，所述钻杆周转箱7设有多层用于横向取放钻杆的水平匣槽，钻杆横向放置在水平匣槽内。本实施例中，钻杆周转箱7设有五层水平匣槽，每层水平匣槽可以放置十根钻杆，每个钻杆周转箱7可以存贮五十根钻杆，可满足绝大多数开凿钻孔的需要。在水平匣槽的开口端设置有防止钻杆掉出的活动挡销8，当钻杆不再使用时，落下活动挡销8，挡住水平匣槽的开口，可防止钻杆掉落，同时方便钻杆周转箱7的搬运、转场运输。

为了实现装卸臂5、电磁吸盘6进入水平匣槽取放钻杆，装卸臂5、电磁吸盘6的厚度均小于水平匣槽的高度。

控制系统，所述控制系统与第一伺服电机9、第二伺服电机11、第二伺服电机11、以及电磁吸盘6连接。控制系统用来控制钻杆的自动安装、拆卸，以及对钻杆周转箱7内钻杆的抓取和安放。

工作过程：

钻机12需要加装钻杆时，如图3所示，旋转臂3旋向钻杆周转箱7侧，同时，控制系统根据钻杆周转箱7内钻杆的存储情况，通过第二伺服电机11控制升降臂4上下移动，使装卸臂5、电磁吸盘6能够对准相应的水平匣槽。然后，控制系统通过第一伺服电机9控制滑台2向钻杆周转箱7移动，使装卸臂5、电磁吸盘6伸入水平匣槽内，并向电磁吸盘6供电，使电磁吸盘6磁吸住钻杆。

如图4所示，控制系统通过第一伺服电机9控制滑台2向钻机12侧移动，将钻杆从钻杆周转箱7内水平移出。

如图5所示，控制系统控制旋转油缸10旋转180°，将钻杆旋向钻机12侧，此时，钻杆的高度与钻杆在钻机12上的安装高度存在落差，第二伺服电机11控制升降臂4上下移动，使钻杆的高度与钻杆在钻机12上的安装高度等高。

如图6所示，最后，控制系统通过第一伺服电机9控制滑台2向钻机12侧移动，使钻杆与钻机12的动力箱同轴，完成钻杆的安装。

钻机12拆卸钻杆的过程与上述加装钻杆的过程相反，在此不再累述。

由此可以看出，本实用新型结构紧凑、自适应性好、自动化程度高，实现了钻杆的自动安装、拆卸，大幅降低了操作者的劳动强度。

本实用新型的钻杆周转箱7容量大，满足绝大多数开凿钻孔的需要，同时解决了钻杆的摆放、搬运、运输问题。

上述实施例中的钻机12也可以是垂直钻机，用于对地面的开凿钻孔。显然，这仅是本实用新型在放置方向上的改变。

本实用新型未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。