一种井下钻机的机械手自动换杆装置的制作方法

本发明属于煤矿钻机中设备零部件的设计与制造的技术领域，具体是一种井下钻机的机械手自动换杆装置。

背景技术：

现有的钻机加装钻杆大多采用人工进行，所需人工工作量大，劳动强度高，效率低，还存在一定的安全隐患。国内也有少部分钻机采用机械手抓取杆，但其精度不高，而且钻杆仓设计结构不合理，导致机械手抓取时误差较大，致使配套使用时效率低。

技术实现要素：

本发明为了解决钻机采用机械手抓取杆，但其精度不高，而且钻杆仓设计结构不合理，导致机械手抓取时误差较大，致使配套使用时效率低的问题，提供一种井下钻机的机械手自动换杆装置

本发明采取以下技术方案：一种井下钻机的机械手自动换杆装置，包括钻机、钻杆仓装置、机械手旋转装置、夹持器和钻机固定座，钻机固定座设置在钻机上部，钻机固定座上安装有用于储存钻杆的钻杆仓装置，钻机固定座上安装有用于将转到工作位置的钻杆取出的机械手旋转装置，钻机另一端设置有夹持器。

钻杆仓装置包括棘轮推移油缸、棘轮i、棘轮ii、转盘和钻杆仓转轴，钻杆仓转轴上下两端分别设置有转盘，钻杆仓转轴固定在钻机固定座上；钻杆仓转轴上端的转盘上方设置有套在钻杆仓转轴上的棘轮i，棘轮i的一端与棘轮推移油缸的一端铰接，棘轮推移油缸的另一端固定在钻机固定座上，钻杆仓转轴下端的转盘一端设置有棘轮结构ii。

机械手旋转装置包括机械手、旋转轴、机械手推移油缸i、机械手推移油缸ii、旋转座和扭力臂，旋转座套在钻杆仓转轴上，旋转座分别与机械手推移油缸i和机械手推移油缸ii铰接，机械手推移油缸i一端与钻机固定座铰接，机械手推移油缸ii一端与扭力臂的一端铰接，扭力臂另一端与机械手旋转轴固定，机械手旋转轴上设置有机械手。

机械手包括由机械手加紧油缸驱动的机械手夹紧装置。

转盘包括两块上下对称设置的面板，两个面板焊接在面板焊接座上，面板焊接座通过连接键固定到机械手旋转轴上，面板焊接座与机械手旋转轴通过前卡环、后卡环和卡簧轴向限位，面板上面安装有弹性柱，弹性柱用销轴和开口销固定在两个面板面板之间，销轴与弹性柱之间设置有衬套，弹性柱下侧设置有垫圈，面板上面开有圆弧槽，圆弧槽有两个规格，分别能安放两种不同规格的钻杆，然后用弹性柱将其卡紧。

与现有技术相比，本发明实现了自动抓杆，放杆以及退杆过程中的逆操作。提出了双棘轮控制的钻杆仓，大大提高了抓取精度，并且将钻杆仓装置设计成可以安装两种钻杆的形式，加装了打锚索的钻杆，扩大了钻机的使用范围。极大地减轻的工人的劳动强度，提高的钻探效率。

附图说明

图1为本发明结构图；

图2为换杆装置放杆时的局部视图；

图3为机械手旋转装置视图；

图4为机械手结构示意图；

图5为钻杆仓视图；

图6为转盘截面图；

图7为转盘连接部局部剖面图；

图8为转盘局部剖面图；

图中1-钻机，2-钻机固定座，3-钻杆仓装置，4-夹持器,5-机械手旋转装置，6-机械手旋转油缸i，7-旋转座,8-机械手旋转油缸ii,9-扭力臂,10-机械手旋转轴,11-机械手,12-机械手加紧油缸，13,机械手夹紧装置,14-棘轮推移油缸,15-棘轮i,16-转盘,17钻杆仓转轴,18-棘轮ⅱ,19-22规格钻杆，20-50规格钻杆，21-开口销，22-销轴,23-弹性柱,24-面板,25-面板焊接座,26-连接键,27-前卡环,28-后卡环,29-卡簧。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示,一种井下钻机的机械手自动换杆装置，包括钻机1,钻机固定座2，钻杆仓装置3，夹持器4，机械手旋转装置5。其中钻机固定在钻机固定座上,钻杆仓装置与机械手旋转装置也固定在钻机固定座上。

图2所示，钻机在钻杆之前，通过调整机械手旋转油缸i6和机械手旋转油缸ii8的行程，将机械手11旋转至转盘16处，再调节机械手夹紧油缸12控制的机械手夹紧装置13进行取50规格钻杆20，取杆完成后再通过调节机械手旋转油缸i6和机械手旋转油缸ii8的行程，将取的杆对准钻机1机头处，待夹持器4将钻杆夹紧后调节机械手夹紧油缸12使机械手夹紧装置13松杆，此时完成放杆，通过调节机械手旋转油缸i6和机械手旋转油缸ii8的行程使机械手11抬起，钻机进行钻孔作业。待一根杆的钻孔完成后，棘轮推移油缸14推动棘轮i15转动一个齿的角度，使机械手11返回取杆时保证钻杆仓的杆能就位。将以上操作步骤重复一遍完成下一杆的装杆工作，直至将转盘16中的钻杆取完（中途可以手动将钻杆放置钻杆仓中）并完成全部的钻孔作业。棘轮ii18防止棘轮i5的棘爪回转时带动转盘反转，以便完成更好的对中。退杆，待钻杆作业完成后需要退杆，将上述步骤逆向操作，用机械手11将钻杆放置转盘16，一个循环结束，实现了自动抓取换杆作业。

当打锚索时，取22规格钻杆19，其余操作步骤都相同。

如图3所示，机械手旋转装置主要由机械手11，机械手旋转轴10，机械手推移油缸i6,机械手推移油缸ii8，旋转座7和扭力臂9组成,两个机械手11与旋转轴10连接，旋转轴10与扭力臂9连接，扭力臂9与机械手推移油缸ii8连接，旋转座7与机械手推移油缸i6和机械手推移油缸ii8连接。

如图4所示，机械手由机械手加紧油缸12和机械手夹紧装置13组成,机械手夹紧油缸12的伸缩直接驱动机械手夹紧装置13的夹紧与松开，从而实现钻杆的取放。

如图5，钻杆仓装置5主要由棘轮推移油缸14，棘轮i15、棘轮ii18和转盘16，钻杆仓转轴17组成，棘轮推移油缸14一端与棘轮i15相连，另一端与钻机固定座2相连，两个棘轮与钻杆仓转轴17相连，分别置于转轴的两端,两个转盘16安装在转轴的中间位置,用来安放钻杆。钻杆仓必须在每次取完杆后旋转一定的角度保证下次取到杆，转盘的旋转是通过棘轮推移油缸14来实现。

如图6.图7图8可以看出,转盘16包括两块上下对称设置的面板24，两个面板焊接在面板焊接座25上，然后将面板焊接座25通过连接键26固定到机械手旋转轴17上，再用前卡环27，后卡环28和卡簧29将其轴向限位。转盘16上面安装有弹性柱30，弹性柱用销轴22和开口销21固定在两个面板之间，由于在取放杆时弹性柱会旋转，所以在特增加了衬套31和垫圈32。在面板16上面开有圆弧槽,圆弧槽有两个规格,分别能安放两种不同规格的钻杆，然后用弹性柱30将其卡紧。

技术特征：

技术总结
本发明属于煤矿钻机中设备零部件的设计与制造的技术领域，具体是一种井下钻机的机械手自动换杆装置。解决了机采用机械手抓取杆，但其精度不高，而且钻杆仓设计结构不合理，导致机械手抓取时误差较大，致使配套使用时效率低的问题，包括钻机、钻杆仓装置、机械手旋转装置、夹持器和钻机固定座，钻机安装在钻机固定座的一端，钻机固定座上安装有用于储存钻杆的钻杆仓装置，钻机固定座上安装有用于将转到工作位置的钻杆取出的机械手旋转装置，夹持器安装在钻机固定座的另一端。本发明实现了自动抓杆，放杆以及退杆过程中的逆操作。并且提出了双棘轮控制的钻杆仓装置，大大提高了抓取精度。

技术研发人员：任晓力;马凯;李永安;马福文;陈庆贺;丁永成;宋明江;王静;张小峰;张强;郑吉;郭进彬;梁大海;叶竹刚;周旭;徐双用;慕伟;侯相华;贺克伟;国建会
受保护的技术使用者：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司;山西天地煤机装备有限公司
技术研发日：2018.06.13
技术公布日：2018.11.06