一种钻机加杆系统及钻机的制作方法

1.本实用新型涉及钻杆添加技术领域，具体而言，涉及一种钻机加杆系统及钻机。


背景技术：

2.钻机的钻杆两端设有螺纹，安装时一端装在动力头上，另一端连接钻头，动力头通过油缸驱动其移动，从而带动动力头上下移动，完成钻进工作，需要增加钻杆时，通过钻杆夹持器夹持住钻杆，脱开动力头，再从钻杆存放处抓取钻杆，连接上动力头并将添加的钻杆与原来的钻杆对接即可完成增加钻杆的工作。
3.传统取钻杆多是通过人工完成，劳动强度大且危险系数高已逐渐被淘汰，目前多采用机械抓手从钻杆存放箱自动抓取钻杆(例如cn109915048a)，然而现有的机械手大多是通过类似于手指气缸的夹爪来固定夹紧钻杆，而添加的钻杆两端是通过螺纹连接的，对接安装时需要转动添加的钻杆，现有的机械手的夹紧方式在对接添加的钻杆时，钻杆转动容易导致其与夹爪发生摩擦而损伤；而现有的钻杆存放箱中钻杆相互挤压，抓取时需要先挤开相邻的钻杆，抓取钻杆不方便。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种钻机加杆系统及钻机，解决现有加杆系统中钻杆存放箱中钻杆相互挤压，抓取不便的技术问题；以及钻杆抓取机构中钻杆转动容易导致其与夹爪发生摩擦而损伤的技术问题。
5.本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
6.一种钻机加杆系统，包括钻杆抓取机构和钻杆存放箱，钻杆存放箱包括箱体，钻杆抓取机构包括抓手，以及用于驱动抓手在钻杆存放箱和钻机之间移动的驱动组件；
7.箱体内间隔设有若干用于存放钻杆的放杆仓，若干放杆仓的底端相互连通形成有出杆仓，出杆仓的底面倾斜设置，且出杆仓在底面较低的一侧设有出杆口；出杆口的外侧间隔设有若干用于限制钻杆滚动的挡杆钩，挡杆钩的一侧设有钻杆分隔块；钻杆分隔块的中部与挡杆钩转动连接，钻杆分隔块靠近出杆口的一端设有低于出杆口的限位部、远离出杆口的一端设有高于出杆口的受压部，在一根钻杆朝挡杆钩滚动时，使得受压部下压且限位部上翘，以使滚动到挡杆钩上的钻杆与出杆仓内的钻杆分隔开；钻杆分隔块的中部与挡杆钩转动连接处设有第一复位扭簧；
8.所述抓手包括抓臂，抓臂上沿其长度方向间隔设有至少两个夹爪，用于抓取挡杆钩上的钻杆，夹爪上设有凹口，凹口的侧壁设有至少一个第一固定滚轮，凹口的开口处一侧设有第二固定滚轮，凹口的开口处另一侧设有活动滚轮，活动滚轮连接有驱动其靠近或远离第二固定滚轮的平移驱动元件，夹紧钻杆时，第一固定滚轮、第二固定滚轮和活动滚轮均与钻杆的外壁贴合。
9.可选地，所述箱体靠近所述出杆口的一侧和远离出杆口的一侧敞口，相邻所述放杆仓之间通过若干竖隔条隔开。
10.可选地，所述放杆仓沿竖所述竖隔条间隔设有若干用于使钻杆缓速下落的缓速块，缓速块的一端与竖隔条转动连接且转动处设有第二复位扭簧。
11.可选地，所述驱动组件包括用于与钻机进给梁旋转中心配合的定位轴，定位轴连接有驱动其转动的第一旋转驱动元件，定位轴上设有与其垂直的连接梁，连接梁远离定位轴的一端设有与其垂直的连接轴，连接梁上设有驱动连接轴绕连接梁转动的第二旋转驱动元件，所述抓臂与连接轴转动连接，抓臂上设有驱动其绕连接轴转动的第三旋转驱动元件。
12.可选地，所述连接梁的一侧设有用于与钻机进给梁底侧相抵的限位挡杆，以在连接梁转动到与进给梁平行且共面时限制连接梁的转动。
13.可选地，所述连接梁的下方设有安装底板，所述第一旋转驱动元件安装在安装底板上，安装底板上设有用于与连接梁底部相抵的限位块，以在连接梁转动到与安装底板平行时限制连接梁的转动。
14.可选地，所述抓臂的两端均设有连杆，其中一端的连杆上设有用于与钻机动力头连接部外壁配合的第一定位爪，另一端的连杆上设有用于与钻机上已有钻杆配合的第二定位爪。
15.本实用新型还提供了一种钻机，包括上述任意一项所述的钻机加杆系统。
16.本实用新型至少具有如下优点和有益效果：本实用新型中，钻杆存放箱中出杆仓的底面倾斜设置，便于钻杆在重力作用下自动朝挡杆钩滚动，即便于自动出杆，而且挡钩杆便于挡住钻杆，无需外设工具；由于钻杆分隔块在第一复位扭簧的作用下，自然状态保持限位部低于出杆口受压部高于出杆口的状态，使用中当一根钻杆朝挡杆钩滚动时，受压部受压使钻杆分离块转动，从而使受压部下压、限位部上翘，通过限位部将滚动到挡杆钩上的钻杆与出杆仓内的钻杆分隔开一定距离，以便于通过钻杆抓取机构抓取钻杆，滚动到挡杆钩上的钻杆被取走后，钻杆分隔块在第一复位扭簧的作用下复位，便于另一根钻杆在重力的作用下滚到挡杆钩上；
17.钻杆抓取机构中通过第一固定滚轮、第二固定滚轮和活动滚轮配合夹紧钻杆，限制了钻杆轴向位移的同时，不会限制钻杆的周向转动，而且第一固定滚轮、第二固定滚轮和活动滚轮与钻杆之间为滚动摩擦，大大减小了摩擦力，避免损伤钻杆。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
19.图1为本实用新型提供的一种钻机加杆系统的结构示意图；
20.图2为钻杆存放箱的结构示意图；
21.图3为图2的a处放大图；
22.图4为图2的b处放大图；
23.图5为钻杆存放箱的主视图；
24.图6为钻杆存放箱的俯视图；
25.图7为钻杆存放箱的右视图；
26.图8为钻杆存放箱装满钻杆状态的结构示意图；
27.图9为钻杆分隔块工作状态的结构示意图；
28.图10为钻杆抓取机构的结构示意图；
29.图11为抓手的结构示意图；
30.图12为夹爪的剖视放大图；
31.图13为本实用新型提供的一种钻机加杆系统的使用状态图一；
32.图14为本实用新型提供的一种钻机加杆系统的使用状态图二；
33.图15为本实用新型提供的一种钻机加杆系统的使用状态图三；
34.图16为本实用新型提供的一种钻机加杆系统的使用状态图四；
35.图标：101-箱体，102-放杆仓，103-出杆仓，104-挡杆钩，105-钻杆分隔块，1051-限位部，1052-受压部，106-第一复位扭簧，107-竖隔条，108-缓速块，109-第二复位扭簧，110-支撑座，111-观察口，112-钻杆，200-钻杆抓取机构，201-抓手，2011-抓臂，2012-夹爪，2013-第一固定滚轮，2014-第二固定滚轮，2015-活动滚轮，2016-平移驱动元件，2017-连杆，2018-第一定位爪，2019-第二定位爪，202-定位轴，203-第一旋转驱动元件，204-连接梁，205-连接轴，206-第二旋转驱动元件，207-第三旋转驱动元件，208-限位挡杆，209-安装底板，2091-支撑板，2092-限位块，300-钻机，301-动力头，302-进给梁。
具体实施方式
36.实施例一
37.请参图1，本实施例提供了一种钻机加杆系统，包括钻杆抓取机构200和钻杆存放箱100。
38.请参考图2、图5-8，钻杆存放箱100包括箱体101，箱体101内间隔设有若干用于存放钻杆112的放杆仓102，若干放杆仓102的底端相互连通形成有出杆仓103，出杆仓103的一侧设有出杆口，使用时将钻杆112从放杆仓102的顶部放入，钻杆112就会从放杆仓102的顶部向底部下落至出杆仓103，出杆仓103装满后，钻杆112就会在放杆仓102层层堆叠码放(如图8所示)，起到存放钻杆112的目的。
39.出杆仓103的底面倾斜设置，出杆口设于较低的一侧，容易理解的是，如此设置，可便于钻杆112在自重的作用下向出杆口滑动，即便于自动出杆。本实施例箱体101的底部设有支撑座110，支撑座110设有两个，起到支撑箱体101整体的作用。本实施例支撑座110设有倾角，摆放于水平地面时，钻杆112箱会整体向前倾斜，即本实施例通过支撑座110设置倾角来实现出杆仓103底面的倾斜设置，容易理解的是，在本实用新型的其它实施例中，支撑座110也可不设置倾角，而是直接将出杆仓103的底面设置成倾斜面，也可实现上述目的。
40.箱体101靠近出杆口的一侧和远离出杆口的一侧敞口，如此设置，有利于减轻箱体101的重量，相邻放杆仓102之间通过若干竖隔条107隔开，相邻放杆仓102之间通过两个竖隔条107隔开，两个竖隔条107一方面起到将相邻放杆仓102隔开，避免放放杆时相邻放杆仓102中的钻杆112碰撞，另一方面可对钻杆112起到限位作用，使得钻杆112摆放整齐，避免钻杆112出现落入其它放杆仓102中而导致摆放错乱，而且还能起到减轻重量的作用，容易理解的是，在本实用新型的其它实施例中，相邻放杆仓102之间也可通过一整块与放杆仓102长度同的隔板隔开。
41.放杆仓102的两端设有观察口111，即可以减轻重量，又方便清点钻杆112的数量以及检测钻杆112两头的螺纹质量情况。
42.请参考图2、图4，放杆仓102沿竖隔条107间隔设有若干缓速块108，缓速块108的一端与竖隔条107转动连接且转动处设有第二复位扭簧109，值得说明的是，缓速块108的设置，可减缓钻杆112在放杆仓102中下落的速度，避免钻杆112下落高度过高而损伤。缓速块108远离转动处的一端高于其转动中心，即缓速块108远离转动处的一端呈上翘状，当钻杆112下落时使缓速块108发生转动，钻杆112通过后在第二复位扭簧109的作用下复位。容易理解的是，在本实用新型的其它实施例中，缓速块108远离转动处的一端也可略低于其转动中心，缓速块108远离转动处的一端与其转动中心等高也可实现缓速功能。
43.出杆口的外侧间隔设有若干用于限制钻杆112滚动的挡杆钩104，便于挡住钻杆112，无需外设工具；本实施例挡杆钩104间隔设有两个，使用时恰好对钻杆112形成支撑，也方便抓取转杆，容易理解的是，在本实用新型的其它实施例中，挡杆钩104的数量也可适当的增加。
44.请参考图2、图3，挡杆钩104的一侧设有钻杆分隔块105；钻杆分隔块105的中部与挡杆钩104转动连接，钻杆分隔块105靠近出杆口的一端设有低于出杆口的限位部1051、远离出杆口的一端设有高于出杆口的受压部1052，钻杆分隔块105的中部与挡杆钩104转动连接处设有第一复位扭簧106，在第一复位扭簧106的作用下，钻杆分隔块105不受外力时，钻杆分隔块105保持限位部1051低于出杆口、受压部1052高于出杆口的姿态。在一根钻杆112朝挡杆钩104滚动时受压部1052受压使钻杆112分离块转动，从而使受压部1052下压、限位部1051上翘，通过限位部1051将滚动到挡杆钩104上的钻杆112与出杆仓103内的钻杆112分隔开一定距离(如图9所示)，以便于钻杆抓取机构200抓取钻杆112，滚动到挡杆钩104上的钻杆112被取走后，钻杆分隔块105在第一复位扭簧106的作用下复位，便于另一根钻杆112在重力的作用下滚到挡杆钩104上并再次通过限位将其与出杆仓103内的钻杆112分隔开。
45.限位部1051的尖角处设有圆角，便于钻杆112的滚动以及钻杆分隔块105的复位。
46.请参考图10，钻杆抓取机构200包括抓手201以及用于驱动抓手201在钻杆存放箱100和钻机300之间移动的驱动组件。
47.请参考图11-12，抓手201包括抓臂2011，抓臂2011上沿其长度方向间隔设有两个夹爪2012，容易理解的是，两个夹爪2012即可实现抓取钻杆112的目的，当然在一些实施例中，也可增加夹爪2012的数量来保证夹持效果。
48.夹爪2012上设有凹口，凹口的开口处一侧设有第二固定滚轮2014，凹口的开口处另一侧设有活动滚轮2015，凹口的侧壁设有第一固定滚轮2013，本实施例第一固定滚轮2013设有一个，容易理解的是在其它实施例中第一固定滚轮2013也可设置多个，夹紧钻杆112时，第一固定滚轮2013、第二固定滚轮2014和活动滚轮2015均与钻杆112的外壁贴合，本实施例第一固定滚轮2013、第二固定滚轮2014和活动滚轮2015呈环形阵列布置，容易理解的是，这种布置方式夹紧效果最好。
49.活动滚轮2015连接有驱动其靠近或远离第二固定滚轮2014的平移驱动元件2016，本实施例平移驱动元件2016为液压缸，在本实用新型的其它实施例中，平移驱动元件2016也可以是气缸、电动推杆等，夹持钻杆112时，通过平移驱动元件2016使活动滚轮2015远离第二固定滚轮2014，便于钻杆112从凹口的开口处进入凹口，钻杆112进入凹口后，通过平移
驱动元件2016使活动滚轮2015靠近第二固定滚轮2014，即可将钻杆112夹紧在第一固定滚轮2013、第二固定滚轮2014和活动滚轮2015之间。
50.值得说明的是，通过第一固定滚轮2013、第二固定滚轮2014和活动滚轮2015配合夹紧钻杆112时，限制钻杆112轴向位移的同时，不会限制钻杆112的周向转动，而且第一固定滚轮2013、第二固定滚轮2014和活动滚轮2015与钻杆112之间为滚动摩擦，大大减小了摩擦力，避免损伤钻杆112。
51.驱动组件包括定位轴202，安装时定位轴202插设在钻机300进给梁302旋转中心处，即定位轴202可绕钻机300进给梁302旋转中心钻动，定位轴202连接有驱动其转动的第一旋转驱动元件203，定位轴202上设有与其垂直的连接梁204，本实施例连接梁204的下方设有安装底板209，使用时将安装底板209固定在钻机300的操作平台(图未示)上，安装底板209上设有支撑板2091，定位轴202转动连接在支撑板2091上，第一旋转驱动元件203也安装在支撑板2091上。连接梁204远离定位轴202的一端设有与其垂直的连接轴205，连接梁204上设有驱动连接轴205绕连接梁204转动的第二旋转驱动元件206，抓臂2011与连接轴205转动连接，抓臂2011上设有驱动其绕连接轴205转动的第三旋转驱动元件207。
52.本实施例第一旋转驱动元件203、第二旋转驱动元件206和第三旋转驱动元件207均为液压马达，在本实用新型的其它实施例中，第一旋转驱动元件203、第二旋转驱动元件206和第三旋转驱动元件207也可以是电机、舵机等。容易理解的是，在本实用新型的其他实施例中，也可采用现有技术中的其它结构来实现驱动抓手在钻杆存放箱100和钻机之间动作。
53.值得说明的是，钻机300打钻的时候可能施工的角度是0-90
°
，通过第一旋转驱动元件203可带动抓手201绕定位轴202转动，从而使抓取的钻杆112转动到与钻机300施工角度相适应的位置；使用时放置钻杆112的钻杆存放箱100放置在钻杆抓取机构200远离钻机300的一侧，通过第二选择驱动元件可带动抓手201从钻杆存放箱100一侧转动到钻机300一侧或者从钻机300一侧转动到钻杆存放箱100一侧，即实现钻杆112的转移；由于抓手201转动到钻机300一侧时夹爪2012的凹口朝下，则转动到钻杆存放箱100一侧时夹住的凹口朝上，不便于抓取钻杆112，通过设置的第三驱动元件可使抓手201整体绕连接轴205转动180
°
，从而使抓手201转动到钻杆存放箱100一侧时夹爪2012的凹口朝下，以便于直接将抓手201从上往下扣在挡杆钩104上的钻杆112上，夹紧后即可进行抓取转杆112。
54.本实施例连接梁204的一侧设有用于与钻机300进给梁302底侧相抵的限位挡杆208，以在连接梁204转动到与进给梁302平行且共面时限制连接梁204的转动；安装底板209上设有用于与连接梁204底部相抵的限位块2092，以在连接梁204转动到与安装底板209平行时限制连接梁204的转动。
55.在抓杆时，平移驱动元件2016驱动活动滚轮2015靠近第二固定滚轮2014，夹挡杆钩104上的紧钻杆112(如图13所示)，抓紧钻杆112后，第一旋转驱动元件203工作，带动抓手201整体绕定位轴202转动，直到限位挡杆208抵在进给梁302底侧时停止(如图14所示)，此时无论钻机300的工作角度多少，连接梁204都与进给梁302平行且共面，即抓手201抓取的钻杆112与进给梁302平行且共面；再通过第三旋转驱动元件207将抓手201整体绕连接轴205转动180
°
，此时夹爪2012的凹口朝上(如图15所示)，再通过第二驱动元件将抓手201整体绕连接梁204转动，使抓取的钻杆112处于动力头301和原有的钻杆112之间(如图16所
示)，再将抓取的钻杆112与动力头301和已有的钻杆112对接，即完成加杆工作，需要再次加杆时，只需按上述步骤逆向操作使抓手201转动到钻杆存放箱100上的钻杆112处，再重复上述步骤即可。
56.本实施例抓臂2011的两端均设有连杆2017，其中一端的连杆2017上设有用于与钻机300动力头301连接部外壁配合的第一定位爪2018，另一端的连杆2017上设有用于与钻机300上已有钻杆112配合的第二定位爪2019，值得说明的是，在抓手201转动到使抓取的钻杆112处于动力头301和原有的钻杆112之间状态过程中，第一定位爪2018与动力头301连接部外壁配合，第二定位爪2019与钻机300上原有的钻杆112配合，如此设置，可提高定位精度，使得抓取过来的钻杆112与动力头301和原有的钻杆112同轴。
57.实施例二
58.本实施例提供了一种钻机，包括实施例一所述的钻机加杆系统。
59.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。