本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種鉆機(jī)的自動換桿裝置以及鉆機(jī)。

背景技術(shù)：

在多功能鉆機(jī)施工時，單個成孔深度一般達(dá)十多米到幾十米不等，而每節(jié)鉆桿一般在一米到三米之間，因此鉆進(jìn)過程中需要不斷續(xù)接鉆桿，以保證鉆孔深度。而目前續(xù)接鉆桿多采用人工方式，例如，在垂直鉆孔作業(yè)過程中，每根鉆桿都需要通過卷揚(yáng)吊帶輔助，人工抬起，放置在夾鉗中心位置，然后動力頭旋轉(zhuǎn)、進(jìn)給，分別擰緊鉆桿兩端與動力頭和上一根鉆桿的絲扣，完成上鉆桿過程。退卸鉆桿時，反之操作，然后需要人工將鉆桿抬下鉆機(jī)。采用人工換桿的方式，勞動強(qiáng)度很大，人工成本高，換桿效率較低，而且存在較大的安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種鉆機(jī)的自動換桿裝置以及鉆機(jī)，以提高效率。

本發(fā)明第一方面提供一種鉆機(jī)的自動換桿裝置，包括：

鉆桿庫，用于容納放置多個鉆桿；

夾持裝置，包括夾持支架和機(jī)械手，機(jī)械手設(shè)置于夾持支架上且相對于夾持支架可開合地設(shè)置以夾持或松開鉆桿；和

位置調(diào)節(jié)裝置，連接鉆桿庫和夾持支架且被配置為調(diào)節(jié)機(jī)械手的位置。

在一些實施例中，位置調(diào)節(jié)裝置包括豎直滑動機(jī)構(gòu)，豎直滑動機(jī)構(gòu)包括豎直導(dǎo)軌和豎直滑塊，豎直導(dǎo)軌沿豎直方向延伸且固定設(shè)置在鉆桿庫上，豎直滑塊與夾持支架連接，且豎直滑塊可移動地設(shè)置在豎直導(dǎo)軌上以帶動機(jī)械手在豎直方向上移動。

在一些實施例中，位置調(diào)節(jié)裝置包括縱向滑動機(jī)構(gòu)，縱向滑動機(jī)構(gòu)包括縱向?qū)к壓涂v向滑塊，縱向?qū)к壯乜v向方向延伸且固定設(shè)置于豎直滑塊上，縱向滑塊與夾持支架連接且滑動設(shè)置于縱向?qū)к壣希詭訆A持支架在縱向方向上移動。

在一些實施例中，縱向?qū)к壈╲型外表面，縱向滑塊包括與v型外表面配合的v型凹槽。

在一些實施例中，縱向滑動機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置于v型外表面上的耐磨片。

在一些實施例中，位置調(diào)節(jié)裝置還包括橫向滑動機(jī)構(gòu)，橫向滑動機(jī)構(gòu)包括橫向?qū)к壓蜋M向滑塊，橫向?qū)к壯貦M向延伸且與夾持支架連接，橫向滑塊與縱向滑塊連接，橫向?qū)к壪鄬τ跈M向滑塊在橫向方向上移動，以帶動夾持支架在橫向方向上移動。

在一些實施例中，橫向滑動機(jī)構(gòu)還包括橫向支架，橫向支架與橫向滑塊固定連接且沿橫向延伸。

在一些實施例中，縱向滑動機(jī)構(gòu)還包括固定連接于縱向滑塊下側(cè)的縱向滑塊座，橫向滑塊固定連接于縱向滑塊座上。

在一些實施例中，機(jī)械手的上端可轉(zhuǎn)動地連接于夾持支架上，以使得機(jī)械手的下端遠(yuǎn)離或靠近夾持支架。

在一些實施例中，夾持裝置還包括l型擋板，l型擋板設(shè)置于夾持支架上，且l型擋板與機(jī)械手的下端之間形成可開合的夾持空間。

在一些實施例中，鉆桿庫包括分別設(shè)置于上下兩端的兩個桿庫支架，桿庫支架包括支座以及在橫向方向間隔設(shè)置的至少兩個擋板組件，至少兩個擋板組件固定連接于支座上且相鄰的兩個擋板組件之間形成用于容納放置鉆桿的空間，擋板組件具有波紋面，鉆桿放置在兩個擋板組件的波紋面相對設(shè)置的凹部內(nèi)。

本發(fā)明第二方面提供一種鉆機(jī)，包括鉆桅和上述自動換桿裝置，自動換桿裝置的鉆桿庫固定設(shè)置在鉆桅上。

基于本發(fā)明提供的各方面，自動換桿裝置利用夾持裝置來實現(xiàn)對鉆桿的夾持，并利用位置調(diào)節(jié)裝置對機(jī)械手的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，那么在需要換桿時，可先控制位置調(diào)節(jié)裝置將機(jī)械手的位置調(diào)節(jié)到待取鉆桿的位置處，然后控制夾持裝置的機(jī)械手開合以夾持住鉆桿，然后再控制位置調(diào)節(jié)裝置將機(jī)械手的位置移動到鉆桿的安裝位置處，實現(xiàn)自動夾桿、送桿、上桿等操作，提高效率。且與人工換桿相比，還可降低勞動強(qiáng)度和人工成本。

通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點將會變得清楚。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例的自動換桿裝置安裝在鉆桅上的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1所示的自動換桿裝置的另一角度的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1所示的自動換桿裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3中的a-a向示意圖。

圖5為圖3所示的自動換桿裝置處于送桿狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖1中的鉆桿庫的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6中上桿庫支架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圖6中下桿庫支架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為圖1中縱向滑動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為圖1中橫向滑動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為圖1中夾持裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。同時，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關(guān)系繪制的。對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。

在以下描述中，以圖1示出的坐標(biāo)系為參照來表示方向，其中z軸方向指的是豎直方向，x軸方向指的是橫向方向，y軸方向指的是縱向方向。

參考圖1至圖5，在一些實施例中，鉆機(jī)的自動換桿裝置包括：

鉆桿庫2，用于容納放置多個鉆桿1；

夾持裝置5，包括夾持支架53和機(jī)械手56，機(jī)械手56設(shè)置于夾持支架53上且相對于夾持支架53可開合地設(shè)置以夾持或松開鉆桿1；和

位置調(diào)節(jié)裝置，連接鉆桿庫2和夾持支架53且被配置為調(diào)節(jié)機(jī)械手56的位置。

該自動換桿裝置利用夾持裝置5來實現(xiàn)對鉆桿1的夾持，并利用位置調(diào)節(jié)裝置對機(jī)械手56的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，那么在需要換桿時，可先控制位置調(diào)節(jié)裝置將機(jī)械手56的位置調(diào)節(jié)到待取鉆桿的位置處，然后控制夾持裝置5的機(jī)械手56開合以夾持住鉆桿，然后再控制位置調(diào)節(jié)裝置將機(jī)械手56的位置移動到鉆桿的安裝位置處，實現(xiàn)自動夾桿、送桿、上桿等操作，提高效率。且與人工換桿相比，還可降低勞動強(qiáng)度和人工成本。

在一些實施例中，參考圖1，位置調(diào)節(jié)裝置包括豎直滑動機(jī)構(gòu)6。豎直滑動機(jī)構(gòu)6包括豎直導(dǎo)軌61和豎直滑塊62。豎直導(dǎo)軌61沿豎直方向z延伸且固定設(shè)置在鉆桿庫2上，豎直滑塊62與夾持支架53連接，且豎直滑塊62可移動地設(shè)置在豎直導(dǎo)軌61上以帶動機(jī)械手56在豎直方向上移動。豎直滑塊62沿豎直方向z移動進(jìn)而可帶動與豎直滑塊62連接的夾持裝置5移動，這樣機(jī)械手56可跟隨移動，那么在機(jī)械手56完成對鉆桿的夾取后，可通過控制豎直滑塊62的移動來將鉆桿放置在安裝位置處。

在一些實施例中，參考圖9，位置調(diào)節(jié)裝置包括縱向滑動機(jī)構(gòu)3?？v向滑動機(jī)構(gòu)3包括縱向?qū)к?1和縱向滑塊35?？v向?qū)к?1沿縱向方向延伸且固定設(shè)置于豎直滑塊62上。縱向滑塊35與夾持支架53連接且滑動設(shè)置于縱向?qū)к?1上，以帶動夾持支架53在縱向方向上移動。

具體地，如圖9所示，縱向?qū)к?1包括v型外表面?？v向滑塊35包括與v型外表面配合的v型凹槽。

為了延長縱向?qū)к?1的壽命，在一些實施例中，縱向滑動機(jī)構(gòu)3還包括設(shè)置于v型外表面上的耐磨片34。耐磨片34可更換地設(shè)置。

在一些實施例中，如圖10所示，位置調(diào)節(jié)裝置還包括橫向滑動機(jī)構(gòu)4。橫向滑動機(jī)構(gòu)包括橫向?qū)к?1和橫向滑塊47。橫向?qū)к?1沿橫向延伸且與夾持支架53連接，橫向滑塊47與縱向滑塊35連接，橫向?qū)к?1相對于橫向滑塊47在橫向方向上移動，以帶動夾持支架53在橫向方向上移動。

在一些實施例中，橫向滑動機(jī)構(gòu)4還包括橫向支架44，橫向支架44與橫向滑塊47固定連接且沿橫向延伸。如圖10所示，橫向支架44包括設(shè)置在橫向滑塊47的上側(cè)且沿橫向方向延伸的第一段以及設(shè)置在橫向滑塊47下側(cè)且沿橫向方向延伸的第二段以及在縱向方向上延伸且用于連接第一段和第二段的第三段，這樣設(shè)置使得橫向滑塊47與第三段之間具有空間，進(jìn)而可以在該空間內(nèi)布置用于驅(qū)動橫向滑塊47相對于橫向?qū)к?1移動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，例如橫向油缸46。

在一些實施例中，縱向滑動機(jī)構(gòu)3還包括固定連接于縱向滑塊35下側(cè)的縱向滑塊座36。橫向滑塊47固定連接于縱向滑塊座36上。

在一些實施例中，機(jī)械手56的上端可轉(zhuǎn)動地連接于夾持支架53上，以使得機(jī)械手56的下端遠(yuǎn)離或靠近夾持支架53。

在一些實施例中，夾持裝置5還包括l型擋板54，l型擋板54設(shè)置于夾持支架53上，且l型擋板54與機(jī)械手56的下端之間形成可開合的夾持空間。

在一些實施例中，鉆桿庫2包括分別設(shè)置于上下兩端的兩個桿庫支架，桿庫支架包括支座以及在橫向方向間隔設(shè)置的至少兩個擋板組件，至少兩個擋板組件固定連接于支座上且相鄰的兩個擋板組件之間形成用于容納放置鉆桿的空間，擋板組件具有波紋面，鉆桿放置在兩個擋板組件的波紋面的相對設(shè)置的凹部內(nèi)。桿庫上下支架的擋板組件均具有波紋面，防止鉆桿徑向竄動，提高可靠性。

在一些實施例中，擋板組件包括擋板以及設(shè)置于擋板上的擋片，擋片為波紋片以形成上述波紋面。參考圖7，對于桿庫上支架來說，其擋板組件包括擋板212和擋片213，擋片213為波紋片，且擋片213設(shè)置在擋板212的內(nèi)側(cè)進(jìn)而形成波紋面。參考圖8，對于桿庫下支架來說，其擋板組件包括擋板252和擋片253。

在其他附圖未示出的實施例中，擋板組件還可以僅包括擋板，例如，擋板本身為波紋板。

在一些實施例中，自動換桿裝置還包括控制器，控制器與位置調(diào)節(jié)裝置以及夾持裝置5耦合，且控制器根據(jù)待取鉆桿的位置控制位置調(diào)節(jié)裝置動作以將夾持裝置5移動到待取鉆桿的位置，再控制夾持裝置5動作以完成對待取鉆桿的夾取，然后控制位置調(diào)節(jié)裝置動作以將夾持有鉆桿的夾持裝置5移動到鉆桿的目標(biāo)安裝位置。

進(jìn)一步地，由于鉆桿庫內(nèi)存放有多個鉆桿，為了對多個鉆桿中每個鉆桿的位置進(jìn)行自動檢測并識別，在一些實施例中，自動換桿裝置還包括用于檢測鉆桿的位置的位置檢測組件，控制器根據(jù)位置檢測組件檢測的待取鉆桿的位置來控制位置調(diào)節(jié)裝置動作。

例如多個鉆桿均具有編號，位置檢測組件包括與每個鉆桿對應(yīng)設(shè)置的位置檢測件，該位置檢測件與控制器耦合設(shè)置，控制器根據(jù)待取鉆桿的編號可獲取到位置檢測件發(fā)來的位置信息，然后可根據(jù)該位置信息控制位置調(diào)節(jié)裝置動作以移動到相應(yīng)的位置。

具體地，豎直滑動機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動豎直滑動移動的豎直油缸63，縱向滑動機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動縱向滑塊移動的縱向油缸33，橫向滑動機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動橫向滑塊移動的橫向油缸46，夾持裝置5包括夾持油缸59，控制器根據(jù)待取鉆桿的位置控制豎直油缸63、縱向油缸33、橫向油缸46以及夾持油缸59分別動作。

本發(fā)明實施例還提供一種鉆機(jī)，包括鉆桅e和上述自動換桿裝置，自動換桿裝置的鉆桿庫固定設(shè)置在鉆桅e上。

下面根據(jù)圖1至圖11對本發(fā)明一個具體實施例的自動換桿裝置的結(jié)構(gòu)及工作過程進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1至圖3所示，本實施例的鉆機(jī)包括自動換桿裝置a、進(jìn)給馬達(dá)b、鏈條c、動力頭d、鉆桅e、導(dǎo)軌f、上夾鉗g1和下夾鉗g2。自動換桿裝置a通過螺栓固定安裝在鉆桅e的側(cè)面，進(jìn)給馬達(dá)b設(shè)置在鉆桅e的上端，上夾鉗g1和下夾鉗g2安裝在鉆桅e的下端，動力頭d安裝在鉆桅e的導(dǎo)軌f上，通過鏈條c和進(jìn)給馬達(dá)b連接，動力頭d可沿導(dǎo)軌f在鉆桅e上下滑動。

如圖1至圖3所示，本實施例的自動換桿裝置a包括鉆桿1、鉆桿庫2、豎直滑動機(jī)構(gòu)6、縱向滑動機(jī)構(gòu)3、橫向滑動機(jī)構(gòu)4和夾持裝置5。其中鉆桿庫2用于容納放置多個鉆桿1。豎直滑動機(jī)構(gòu)6用于帶動夾持裝置5相對于鉆桿庫2在豎直方向上移動，縱向滑動機(jī)構(gòu)2用于帶動夾持裝置5相對于鉆桿庫2在縱向方向上移動，橫向滑動機(jī)構(gòu)4用于帶動夾持裝置5相對于鉆桿庫2在橫向方向上移動。

如圖6至圖8所示，鉆桿庫2包括分別位于上下兩端的上桿庫支架21和下桿庫支架25。

如圖6所示，鉆桿庫2的桿庫上支架21和桿庫下支架25分別與鉆桅e的側(cè)面通過螺栓固定連接。

如圖7所示，桿庫上支架21包括上支座211、擋板212、擋片213、橡膠墊214和油缸安裝耳215。多個擋板212在橫向方向x上間隔焊接在上支座211上，且每個擋板212的內(nèi)側(cè)均設(shè)置有擋片213，其中擋片213為波紋片，波紋片具有在縱向方向y上設(shè)置的波紋。相鄰的兩個擋板212的波紋片的凹部相對設(shè)置并共同形成用于放置鉆桿的空間。波紋片的設(shè)置可防止鉆桿竄動，提高可靠性。而且本實施例的桿庫上支架21的相鄰的兩個擋板212之間形成的用于容納鉆桿的空間在豎直方向上是貫通的，因此對于放置的鉆桿的長度沒有限制，可放較長的鉆桿。另外，該桿庫上支架21包括在橫向方向x上間隔設(shè)置的多個擋板212，這樣可容納放置多排鉆桿，而每排也可以放置多個鉆桿，如圖6所示，該鉆桿庫2用于存放多排多列鉆桿，容量大。

上支座211上還設(shè)置有油缸安裝耳215。

如圖8所示，桿庫下支架25包括下支座251、擋板252、擋片253、橡膠墊254和鋼管255。與桿庫上支架21的結(jié)構(gòu)不同的是，桿庫下支架25的下支座251具有底板，鉆桿1的底端放置在底板上。且底板上設(shè)置有鋼管255，鉆桿1的底端與鋼管255線接觸，用于減少兩者之間的摩擦，提高鉆桿的夾取效率，減少鉆桿的磨損。桿庫下支架25的擋板252以及擋片253的結(jié)構(gòu)可參照桿庫上支架21的結(jié)構(gòu)。

如圖6所示，豎直滑動機(jī)構(gòu)6包括豎直導(dǎo)軌61、豎直滑塊62、豎直油缸63、銷軸64和銷軸65。其中，豎直導(dǎo)軌61固定連接在桿庫上支架21和桿庫下支架25之間。豎直滑塊62可滑動地設(shè)置在豎直導(dǎo)軌61上。豎直油缸63的活塞桿通過銷軸64鉸接在上支座211的油缸安裝耳215上，豎直油缸63的缸筒通過銷軸65鉸接在豎直滑塊62上，豎直油缸63的活塞桿相對于缸筒伸縮以帶動豎直滑塊62沿豎直導(dǎo)軌61移動，夾持裝置5與豎直滑塊62連接以在豎直滑塊62的帶動下在豎直方向z上移動。

如圖9所示，縱向滑動機(jī)構(gòu)3包括縱向?qū)к?1、銷軸32、縱向油缸33、耐磨片34、縱向滑塊35、縱向滑塊座36、銷軸37和連接銷38。

其中，縱向?qū)к?1與豎直滑塊62通過兩個連接銷38連接。且縱向?qū)к?1具有v型外表面，相應(yīng)的，縱向滑塊35包括與v型外表面配合的v型槽，縱向滑塊35可滑動地設(shè)置在縱向?qū)к?1上?？v向滑塊35與縱向滑塊座36通過螺栓固定連接，縱向油缸33的缸筒通過銷軸37與縱向滑塊座36鉸接，縱向油缸33的活塞桿通過銷軸32與縱向?qū)к?1鉸接，活塞桿相對于缸筒伸縮以驅(qū)動縱向滑塊35相對于縱向?qū)к?1滑動。耐磨片34焊接固定在縱向?qū)к?1的表面。夾持裝置5與縱向滑塊35連接以在縱向滑塊35的帶動下在縱向方向y上移動。

如圖10所示，橫向滑動機(jī)構(gòu)4包括橫向?qū)к?1、耐磨片42、連接銷43、橫向滑動支架44、銷軸45、橫向油缸46、橫向滑塊47和銷軸48。橫向油缸46的兩端通過銷軸45和銷軸48分別與橫向滑動支架44和橫向?qū)к?1鉸接，橫向滑塊47與橫向滑動支架44通過螺栓固定連接。橫向滑動支架44與縱向滑塊座36通過連接銷43和螺栓固定連接。橫向油缸46動作以驅(qū)動橫向?qū)к?1相對于橫向滑塊47在橫向方向上移動。如圖10所示，夾持裝置5的夾持支架53與橫向滑動機(jī)構(gòu)4的橫向?qū)к?1焊接固定，那么當(dāng)橫向?qū)к?1移動時，夾持裝置5可跟隨橫向?qū)к?1在橫向方向x上移動。

在本實施例中橫向?qū)к?1也具有v型外表面且橫向?qū)к?1上設(shè)置有耐磨片42。

如圖11所示，夾持裝置5包括銷軸51、夾持立板52、夾持支架53、l型擋板54、橡膠墊55、機(jī)械手56、下鉸點銷軸57、上鉸點銷軸58以及夾持油缸59。夾持立板52與夾持支架53焊接固定，l型擋板54與夾持立板52通過螺栓固定，夾持油缸59兩端通過銷軸51和上鉸點銷軸58分別與夾持立板52一端和機(jī)械手56的上鉸點鉸接，機(jī)械手56下鉸點通過下鉸點銷軸57與夾持立板52另一端鉸接，機(jī)械手56通過夾持油缸59伸縮可實現(xiàn)夾緊和放松動作。

為了減小當(dāng)機(jī)械手56夾持鉆桿時對鉆桿的磨損，機(jī)械手56上設(shè)置橡膠墊55，l型擋板54為尼龍擋板。

本實施例的鉆機(jī)的自動換桿裝置的工作過程如下：

如圖1至圖5所示，以垂直鉆進(jìn)施工為例，在自動換鉆桿時，控制縱向油缸33和橫向油缸46伸縮，使機(jī)械手56靠近鉆桿1的正面如圖2所示，然后收縮夾持油缸59，驅(qū)動機(jī)械手56張開，再收縮縱向油缸33使l型擋板54貼近鉆桿，迅速伸長夾持油缸59驅(qū)動機(jī)械手56夾緊鉆桿1，完成夾桿如圖3，4所示。

控制動力頭d在鏈條c的帶動下，沿導(dǎo)軌f向豎直方向z的正方向滑動，預(yù)留鉆桿長度空間如圖3所示。伸長縱向油缸33，使鉆桿1沿縱向方向y的正方向脫離鉆桿庫2，再伸長橫向油缸46，移動所取鉆桿靠近動力頭中心線h處，然后調(diào)整豎直油缸63，控制所取鉆桿沿豎直方向z的負(fù)方向運動，將其放置在上夾鉗g1中心處，再控制夾持油缸59緩慢松開機(jī)械手56同時利用上夾鉗g1夾緊所取鉆桿，如圖5所示，完成送桿。然后，控制縱向油缸33、橫向油缸46以及豎直油缸63伸縮，控制夾持裝置5返回初始位置如圖2所示。

調(diào)節(jié)動力頭d旋轉(zhuǎn)并移動至所取鉆桿上端，擰緊動力頭d與所取鉆桿的上端絲扣，控制上夾鉗g1松開所取鉆桿，動力頭d繼續(xù)旋轉(zhuǎn)和向下z軸負(fù)方向進(jìn)給，擰緊所取鉆桿下端與上一根鉆桿上端之間的絲扣，完成上裝鉆桿，然后繼續(xù)鉆進(jìn)，至此完成自動換鉆桿動作。隨后按照鉆桿庫2的鉆桿排列順序，從x軸負(fù)方向到正方向依次按列自動夾桿、送桿、上桿。

在需要退卸鉆桿時，控制動力頭d沿鉆桅e的導(dǎo)軌f提升z軸正方向，使待卸鉆桿提出孔面，下夾鉗g1夾緊與待卸鉆桿連接的上一根鉆桿，控制動力頭d反轉(zhuǎn)，使待卸鉆桿與上一根鉆桿上端的絲扣脫離，然后上夾鉗g1夾緊待卸鉆桿下端，動力頭d反轉(zhuǎn)，松開待卸鉆桿與動力頭d之間的絲扣，同時調(diào)整縱向油缸33、橫向油缸46以及豎直油缸63伸縮，使機(jī)械手56靠近待卸鉆桿處，再控制夾持油缸59，驅(qū)動機(jī)械手56夾緊待卸鉆桿，然后回縮橫向油缸46并伸長豎直油缸63使待卸鉆桿豎直放置于地面，人工取回。隨后動力頭d繼續(xù)向下進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)提升下一根待卸鉆桿，按照上述過程逐步完成退卸桿過程。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。

技術(shù)特征：

1.一種鉆機(jī)的自動換桿裝置，其特征在于，包括：

鉆桿庫(2)，用于容納放置多個鉆桿(1)；

夾持裝置(5)，包括夾持支架(53)和機(jī)械手(56)，所述機(jī)械手(56)設(shè)置于所述夾持支架(53)上且相對于所述夾持支架(53)可開合地設(shè)置以夾持或松開鉆桿(1)；和

位置調(diào)節(jié)裝置，連接所述鉆桿庫(2)和所述夾持支架(53)且被配置為調(diào)節(jié)所述機(jī)械手(56)的位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆機(jī)的自動換桿裝置，其特征在于，所述位置調(diào)節(jié)裝置包括豎直滑動機(jī)構(gòu)(6)，所述豎直滑動機(jī)構(gòu)(6)包括豎直導(dǎo)軌(61)和豎直滑塊(62)，所述豎直導(dǎo)軌(61)沿豎直方向延伸且固定設(shè)置在所述鉆桿庫(2)上，所述豎直滑塊(62)與所述夾持支架(53)連接，且所述豎直滑塊(62)可移動地設(shè)置在所述豎直導(dǎo)軌(61)上以帶動所述機(jī)械手(56)在豎直方向上移動。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆機(jī)的自動換桿裝置，其特征在于，所述位置調(diào)節(jié)裝置包括縱向滑動機(jī)構(gòu)(3)，所述縱向滑動機(jī)構(gòu)(3)包括縱向?qū)к?31)和縱向滑塊(35)，所述縱向?qū)к?31)沿縱向方向延伸且固定設(shè)置于所述豎直滑塊(62)上，所述縱向滑塊(35)與所述夾持支架(53)連接且滑動設(shè)置于所述縱向?qū)к?31)上，以帶動所述夾持支架(53)在縱向方向上移動。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆機(jī)的自動換桿裝置，其特征在于，所述縱向?qū)к?31)包括v型外表面，所述縱向滑塊(35)包括與所述v型外表面配合的v型凹槽。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆機(jī)的自動換桿裝置，其特征在于，所述縱向滑動機(jī)構(gòu)(3)還包括設(shè)置于所述v型外表面上的耐磨片(34)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆機(jī)的自動換桿裝置，其特征在于，所述位置調(diào)節(jié)裝置還包括橫向滑動機(jī)構(gòu)(4)，所述橫向滑動機(jī)構(gòu)包括橫向?qū)к?41)和橫向滑塊(47)，所述橫向?qū)к?41)沿橫向延伸且與所述夾持支架(53)連接，所述橫向滑塊(47)與所述縱向滑塊(35)連接，所述橫向?qū)к?41)相對于所述橫向滑塊(47)在橫向方向上移動，以帶動所述夾持支架(53)在橫向方向上移動。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆機(jī)的自動換桿裝置，其特征在于，所述橫向滑動機(jī)構(gòu)(4)還包括橫向支架(44)，所述橫向支架(44)與所述橫向滑塊(47)固定連接且沿橫向延伸。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆機(jī)的自動換桿裝置，其特征在于，所述縱向滑動機(jī)構(gòu)(3)還包括固定連接于所述縱向滑塊(35)下側(cè)的縱向滑塊座(36)，所述橫向滑塊(47)固定連接于所述縱向滑塊座(36)上。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的鉆機(jī)的自動換桿裝置，其特征在于，所述機(jī)械手(56)的上端可轉(zhuǎn)動地連接于所述夾持支架(53)上，以使得所述機(jī)械手(56)的下端遠(yuǎn)離或靠近所述夾持支架(53)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鉆機(jī)的自動換桿裝置，其特征在于，所述夾持裝置(5)還包括l型擋板(54)，所述l型擋板(54)設(shè)置于所述夾持支架(53)上，且所述l型擋板(54)與所述機(jī)械手(56)的下端之間形成可開合的夾持空間。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的鉆機(jī)的自動換桿裝置，其特征在于，所述鉆桿庫(2)包括分別設(shè)置于上下兩端的兩個桿庫支架，所述桿庫支架包括支座以及在橫向方向間隔設(shè)置的至少兩個擋板組件，所述至少兩個擋板組件固定連接于所述支座上且相鄰的兩個擋板組件之間形成用于容納放置鉆桿的空間，所述擋板組件具有波紋面，鉆桿放置在兩個擋板組件的波紋面相對設(shè)置的凹部內(nèi)。

12.一種鉆機(jī)，其特征在于，包括鉆桅(e)和如權(quán)利要求1至11中任一項所述的自動換桿裝置，所述自動換桿裝置的鉆桿庫固定設(shè)置在所述鉆桅(e)上。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種鉆機(jī)的自動換桿裝置以及鉆機(jī)。自動換桿裝置包括鉆桿庫、夾持裝置和位置調(diào)節(jié)裝置，鉆桿庫用于容納放置多個鉆桿。夾持裝置包括夾持支架和機(jī)械手，機(jī)械手設(shè)置于夾持支架上且相對于夾持支架可開合地設(shè)置以夾持或松開鉆桿。位置調(diào)節(jié)裝置連接鉆桿庫和夾持支架且被配置為調(diào)節(jié)機(jī)械手的位置。自動換桿裝置利用夾持裝置來夾持鉆桿，并利用位置調(diào)節(jié)裝置對機(jī)械手的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，那么在需要換桿時，可先控制位置調(diào)節(jié)裝置將機(jī)械手的位置調(diào)節(jié)到待取鉆桿的位置處，然后控制夾持裝置的機(jī)械手開合以夾持住鉆桿，然后再控制位置調(diào)節(jié)裝置將機(jī)械手的位置移動到鉆桿的安裝位置處，提高效率。

技術(shù)研發(fā)人員：李勇;侯杭州;黃利康;鄭文;孫余

受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇徐工工程機(jī)械研究院有限公司;徐州徐工基礎(chǔ)工程機(jī)械有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.06.03

技術(shù)公布日：2021.08.10