(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.06.04
C N 103835671
A (21)申请号 201410125256.5
(22)申请日 2014.03.31
E21B 19/18(2006.01)
(71)申请人石家庄市亿通京工机械制造有限公
司
地址050200 河北省石家庄市鹿泉市铜冶镇
北甘子
(72)发明人李芹霞 殷立军
13113
代理人
张红卫
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种带有钻杆自动拆装装置的
钻机，包括机架与主钻杆，机架上固定有用于钻杆
装卸时吊起钻杆的升降机以及用于钻杆装卸时抓
紧钻杆的机械手；所述机架的侧壁上固定有可上
端与抓手固联的转臂；所述抓手上固定有用于改
变抓手开合半径大小的第一推动机构；所述转臂
的固定端与滑动机构固联，转臂上固定有用于使
其绕固定端转动的第二推动机构。本发明的升降
机用于吊起钻杆，机械手可在水平及竖直平面内
运动，用于抓紧钻杆，完成钻杆与主钻杆的自动拆
安全。本发明适用于各种工程钻机。
(51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图2页(10)申请公布号CN 103835671 A
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1.一种带有钻杆自动拆装装置的钻机，包括机架（1）、主钻杆（2），其特征在于：机架
（1）上固定有用于钻杆装卸时吊起钻杆的升降机（3）以及用于钻杆装卸时抓紧钻杆的机械手；
所述机架（1）的侧壁上固定有可上下滑动的滑动机构；
所述机械手包括抓手（4）、转动端与抓手（4）固联的转臂（5）；所述抓手（4）上固定有用于改变抓手（4）开合半径大小的第一推动机构；所述转臂（5）的固定端固定在滑动机构上，转臂（5）上固定
有用于使其绕固定端转动的第二推动机构。
2.根据权利要求1所述的带有钻杆自动拆装装置的钻机，其特征在于：所述抓手（4）包括两个侧壁（41）和连接两侧壁（41）的横梁（42），其中侧壁（41）为弧形板接直板的复合形状；
所述侧壁（41）的弧形板部位的内壁用于抓紧钻杆；两侧壁（41）的直板部位的端部相对称设置且分别与横梁（42）的两端铰接；
所述第一推动机构包括固定在两侧壁（41）直板部位之间的第一液压缸（71）及第一液压杆（72）。
3.根据权利要求2所述的带有钻杆自动拆装装置的钻机，其特征在于：所述侧壁（41）的弧形板部位的内壁上分布有多个用于增大弧形板部位与钻杆（14）接触摩擦力的凸起。
4.根据权利要求2所述的带有钻杆自动拆装装置的钻机，其特征在于：所述侧壁（41）的弧形板部位的内壁上设有接触式传感器，接触式传感器在钻杆（14）与其接触瞬间将信号传递给控制单元，由控制单元控制第一液压缸（71）停止工作。
5.根据权利要求2所述的带有钻杆自动拆装装置的钻机，其特征在于：所述转臂（5）为L 型结构，一端与抓手（4）的横梁（42）固联，另一端带有转轴（51），转轴（51）固定在滑动机构上；
所述第二推动机构包括第二液压缸（81）及第二液压杆（82）；第二液压缸（81）的端部固定在机架（1）上，第二液压杆（82）的端部固定在转臂（5）带有转轴（51）的部位处。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的带有钻杆自动拆装装置的钻机，其特征在于：所述滑动机构包括固定在机架（1）侧壁上竖向设置的滑轨（6）、卡在滑轨（6）上可沿滑轨（6）滑动的滑块（10），以及固定在机架（1）侧壁（41）上用于推动滑块（10）滑动的第三推动机构。
7.根据权利要求6所述的带有钻杆自动拆装装置的钻机，其特征在于：所述第三推动机构包括位于滑块（10）下方的第三液压缸（91）及第三液压杆（92）；所述第三液压杆（92）的顶端与滑块（10）的底端固联。
8.根据权利要求1-5、7中任一项所述的带有钻杆自动拆装装置的钻机，其特征在于：所述升降机（3）于机架（1）上相对于主钻杆（2）的轴向对称设有两个。
9.根据权利要求6所述的带有钻杆自动拆装装置的钻机，其特征在于：所述升降机（3）于机架（1）上相对于主钻杆（2）的轴向对称设有两个。权 利 要 求 书CN 103835671 A
带有钻杆自动拆装装置的钻机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种工程钻机，尤其涉及一种带有钻杆自动拆装装置的钻机。
背景技术
[0002] 工程钻机在施工过程中，根据不同的条件，需要人工频繁地安装或拆卸钻杆，人工劳动强度大，钻杆重复的安装、拆卸，可能会因为施工人员的失误操作，造成设备损坏，更严重的会造成施工人员伤亡，进而造成严重的经济损失和人身安全等问题。
[0003] 中国发明专利（申请公布CN103541670A）公开了“一种水平定向钻机钻杆自动装卸装置”，包括钻杆箱和钻杆、抓手、垂直安装座、抓手油缸、水平安装座、垂直导向杆、水平导向杆、水平滑动油缸、立柱、水平限位安装板和垂直滑动油缸；钻杆放置在钻杆箱内；立柱一端焊接导向套，一端与水平定向钻机连接；水平导向杆滑动配合安装在立柱导向套内，水平导向杆的一端通过螺栓固定在水平安装座；水平限位安装板上面安装第一感应开关、通过螺栓固定在立柱上，水平滑动油缸一端固定在水平安装座上，另一端固定在立柱的导向套上；垂直导向杆滑动配合安装在水平安装座上，垂直滑动油缸一端固定在水平安装座，另一端固定在垂直安装座上；抓手油缸通过油缸销分别与垂直安装座、抓手连接，垂直安装座两端安装第二感应开关，抓手通过销安装在垂直安装座上。装置可自动安装或拆卸钻杆，避免了无用功，节约了能耗。但该装置为附属于钻机的独立设备，钻机使用时还需携带该装置，造成该装置占用空间，携带运输不便。
发明内容
[0004] 为解决现有技术中存在的以上不足，本发明提供了一种带有钻杆自动拆装装置的钻机，升降机用于吊起钻杆，机械手可在水平及竖直平面内运动，用于抓紧钻杆，完成钻杆与主钻杆的自动拆卸或安装，以节省劳动力，保证施工人员的人身安全；另外，机械手固定在机架上，占用空间小，携带运输方便。
[0005] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种带有钻杆自动拆装装置的钻机，包括机架、主钻杆，所述机架上固定有用于钻杆装卸时吊起钻杆的升降机、用于钻杆装卸时抓紧钻杆的机械手；
所述机架的侧壁上固定有可上下滑动的滑动机构；
所述机械手包括抓手、转动端与抓手固联的转臂；所述抓手上固定有用于改变抓手开合半径大小的第一推动机构；所述转臂的固定端固定在滑动机构上，转臂上固定有用于使其绕固定端转动的第二推动机构。
[0006] 作为对本发明的限定，所述抓手包括两个侧壁和连接两侧壁的横梁，其中侧壁为弧形板接直板的复合形状；
所述侧壁的弧形板部位的内壁用于抓紧钻杆；两侧壁的直板部位的端部相对称设置且分别与横梁的两端铰接；
所述第一推动机构包括固定在两侧壁直板状部位之间的第一液压缸及第一液压杆。
[0007] 作为进一步限定:
所述侧壁的弧形板部位的内壁上分布有多个用于增大弧形板部位与钻杆接触摩擦力的凸起。
[0008] 所述侧壁的弧形板部位的内壁上设有接触式传感器，接触式传感器在钻杆与其接触瞬间将信号传递给控制单元，由控制单元控制第一液压缸停止工作。
[0009] 作为再进一步限定，所述转臂为L型结构，一端与抓手的横梁固联，另一端带有转轴，转轴固定在滑动机构上；
所述第二推动机构包括第二液压缸及第二液压杆；第二液压缸的端部固定在机架上，第二液压杆的端部固定在转臂带有转轴的部位处。
[0010] 作为对本发明的另一种限定，所述滑动机构包括固定在机架侧壁上竖向设置的滑轨、卡在滑轨上可沿滑轨滑动的滑块，以及固定在机架侧壁上用于推动滑块滑动的第三推动机构。
[0011] 作为进一步限定，所述第三推动机构包括位于滑块下方的第三液压缸及第三液压杆；所述第三液压杆的顶端与滑块的底端固联。
[0012] 本发明还有一种限定，所述升降机于机架上相对于主钻杆的轴向对称设有两个。[0013] 由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本发明的机械手通过第二推动机构可在水平面内旋转，通过滑动机构可竖直移动，机械手的抓手通过第一推动机构可改变开合的大小；在拆除或安装钻杆的过程中，抓手可在水平、竖直平面内运动，升降机用于吊起钻杆，抓手用于抓紧钻杆以进行装卸，不需要施工人员亲自拿取，以节省劳动力，保证施工人员的人身安全。另外，机械手固定在机架上，占用空间小，携带运输方便。
[0014] 本发明适用于各种工程钻机。
附图说明
[0015] 下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。
[0016] 图1为本发明实施例1的机架系统的结构示意图；
图2为图1的右视图；
图3为图1中机械手的结构示意图；
图4为图1的俯视图。
[0017] 图中：1、机架；2、主钻杆；3、升降机；4、抓手；41、侧壁；42、横梁；5、转臂；51、转轴；6、滑轨；71、第一液压缸；72、第一液压杆；81、第二液压缸；82、第二液压杆；91、第三液压缸；92、第三液压杆；10、滑块；12、卷扬机；13、电机；14、钻杆。
具体实施方式
[0018] 实施例1
一种带有钻杆自动拆装装置的钻机，包括作业车，还包括机架系统。如图1-2所示，机架系统包括机架1、主钻杆2、升降机3及机械手。
[0019] 机架1的侧壁上设有滑动机构，滑动机构包括滑轨6、滑块10及第三推动机构。滑轨6固定在机架1侧壁上，竖向设置且水平方向间隔设有两条。滑块10上下间隔设有两个，
两滑块10分别卡在滑轨6上。第三推动机构固定在机架1侧壁上，包括位于下方滑块10下方的第三液压缸91及第三液压杆92，第三液压杆92的顶端与下方滑块10的底端固联。[0020] 主钻杆2由电机13驱动运转，电机13通过绳索及滑轮与卷扬机12相连接，卷扬机12运转时，可带动电机13及主钻杆2上下移动。
[0021] 升降机3为小型卷扬机，设有两个，分别固定在机架1上，且相对于主钻杆2的轴向对称设置。
[0022] 如图3-4所示，机械手包括抓手4、转臂5。抓手4包括两侧壁41及横梁42，每一侧壁41分别为弧形板接直板的复合结构，沿板厚方向看为勺状，两侧壁41结构相对称，勺口相对。弧形板部位用于抓紧钻杆14，两侧壁41的直板部位的端部分别与横梁42的两端铰接，两侧壁41直板部位之间固定有由第一液压缸71及第一液压杆72组成的第一推动机构，第一推动机构用于改变抓手4开合度的大小。转臂5为L型结构，一端与横梁42固联，另一端与转轴51铰接，转动配合。转轴51的两端分别固定在两滑块10上。转臂5上固定有第二推动机构，第二推动机构包括第二液压缸81及第二液压杆82，第二液压缸81的端部固定在机架1上，第二液压杆82的端部固定在转臂5带有转轴51的部位处。
[0023] 本实施例安装钻杆的工作过程如下：
启动第二液压缸81，第二液压杆82收缩，使得转臂5绕转轴51水平旋转，抓手4远离主钻杆2。启动升降机3，使用升降机3的绳索固定钻杆14，并将钻杆14调整为竖向，移动到主钻杆2附近。启动第三液压缸91，第三液压杆92推动下方滑块10滑动，至抓手4位于钻杆14的中间位置时为止；启动第二液压缸81，第二液压杆82伸出，使得转臂5绕转轴51水平旋转，至抓手4抓到钻杆14为止；启动第一液压缸71，调整第一液压杆72收缩或伸出的长度，至抓手4抓紧钻杆为止。再次启动第二液压缸81及第三液压缸91，调整第二液压杆82及第三液压杆92收缩或伸出的长度，使钻杆14与主钻杆2共轴线，且钻杆14的顶端与主钻杆2接触。启动电机13，电机13带动主钻杆2旋转，进而完成钻杆14安装。安装完成后，将升降机3的绳索卸下，分别启动第一液压缸71、第二液压缸81，第一液压杆72伸出，抓手4开合程度变大，使得
抓手4脱离钻杆14，第二液压杆82收缩，使得转臂5绕转轴51水平旋转，抓手4远离钻杆14。
[0024] 本实施例将钻杆14从主钻杆2上拆下的工作过程如下：
启动升降机3，使用升降机3的绳索固定钻杆14的两端。启动第三液压缸91，第三液压杆92推动下方滑块10滑动，至抓手4位于钻杆14的中间位置时为止；启动第二液压缸81，第二液压杆82伸出，至抓手4抓到钻杆14为止；启动第一液压缸71，调整第一液压杆72收缩或伸出的长度，至抓手4抓紧钻杆为止。接着启动电机13，电机13带动主钻杆2旋转，使得钻杆14从主钻杆2上拆下。拆卸完成后，启动第二液压缸81，第二液压杆82收缩，使得转臂5绕转轴51水平旋转，抓手4带动钻杆14远离主钻杆2，至钻杆14到达指定位置时，转臂5停止旋转。再次启动第一液压缸71，第一液压杆72伸出，抓手4开合程度变大，使得抓手4脱离钻杆14。最后再次启动升降机3，使钻杆14水平，放入指定位置。[0025] 本实施例的钻杆14进行装卸时，不需要施工人员靠体力挪动，以节省劳动力，保证施工人员的人身安全，提高劳动效率。另外，机械手固定在机架上，占用空间小，携带运输方便。
[0026] 实施例2 一种带有钻杆自动拆装装置的钻机
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