钻杆库自动转位机构的制作方法

1.本实用新型属于凿岩钻机设备，具体涉及一种用于凿岩钻机的钻杆库自动转位装置。


背景技术：

2.自动接卸钻杆库是目前大部分凿岩钻机的标准配置，通常由转位机构、摆杆机构以及相应的液压、电气元器件以及控制系统等组成，通过配置自动钻杆库，钻机可以安全高效地钻凿比推进梁行程更大的中深孔，使钻杆库在钻机连续钻孔施工过程接卸杆效率高、安全可靠。
3.目前钻机配置的钻杆库主要分转盘式和弹夹式两种，其中转盘式钻杆库以结构简洁、动作更简单直观的优势占绝大多数，而绝大部分转盘式钻杆库的转位机构都采用了旋转液压缸直接驱动转动，旋转液压缸因胶管较长存在滞后，加上液压油可压缩特性，传感器感应范围大，装配时调试复杂，无法保证精确旋转角度。目前存在的主要问题是旋转液压缸转动角度范围有限，转动精度较差，且结构复杂，需要专业厂家生产，成本高，维护程度复杂，对于钻机振动大、矿山多粉尘等恶劣环境适应性差，一旦出现故障对售后人员素质要求较高，否则只能整体更换。


技术实现要素：

4.本实用新型解决的技术问题是：针对现有转盘式钻杆库的转位机构结构复杂、精度差、维护难的问题，提供一种新型的钻杆库自动转位机构。
5.本实用新型采用如下技术方案实现：
6.钻杆库自动转位机构，包括槽轮、拨盘和旋转驱动单元；钻杆库的所有钻杆通过钻杆保持架沿固定壳体的同一圆周方向分布，所述固定壳体相对钻杆保持架相对固定，所述钻杆保持架的中心杆转动装配在固定壳体上，所述槽轮与中心杆同轴固定装配，所述拨盘转动装配在中心杆一侧的固定壳体上，并与旋转驱动单元传动连接，所述拨盘上设有随拨盘公转的拨轴，所述拨轴公转过程中通过槽轮上的轮槽驱动槽轮和钻杆保持架间歇转动。
7.上述方案中的钻杆库自动转位机构，进一步的，所述钻杆保持架还包括将所有钻杆等分定位的花盘，所述花盘同轴固定在中心杆上，其外圆周均匀设有用于钻杆定位的定位槽。
8.上述方案中的钻杆库自动转位机构，进一步的，所述槽轮上的轮槽数量与钻杆的数量相同，槽轮的每次间歇转动都能带动其中一根钻杆转动相应的角度至夹杆位置。
9.上述方案中的钻杆库自动转位机构，进一步的，所述固定壳体安装于中心杆的端部，所述槽轮和拨盘均位于固定壳体的外端，所述固定壳体外侧还设有将槽轮和拨盘进行封装的盖板，所述旋转驱动单元固定安装与盖板上，避免槽轮和拨盘直接暴露在恶劣的施工环境中。
10.上述方案中的钻杆库自动转位机构，进一步的，所述盖板和固定壳体之间通过定
位销和螺钉定位固定连接，保证旋转驱动单元对拨盘准确对位安装。
11.在本实用新型的钻杆库自动转位机构中，所述拨盘在远离槽轮一侧的固定壳体上设有用于检测拨轴的传感器，所述传感器与旋转驱动单元的控制模块反馈连接，拨轴只要未进入槽轮的任何位置，通过机械限位，槽轮的角度位置相同，传感器的检测精度要求低。
12.上述方案中的钻杆库自动转位机构，进一步的，所述旋转驱动单元为固定安装在固定壳体上的液压马达或电机，所述液压马达或电机的输出轴直接驱动拨盘转动。
13.本实用新型采用槽轮 液压马达控制的转位机构，相对于使用旋转液压缸驱动钻杆库，零部件较采用的更少，结构更加紧凑，装配要求更低。主要运动部件为拨盘 槽轮，零件加工成本更低，装配过程中所需安装时间少、效率高，使用过程中出现故障时容易更换，节省维护成本。动力源来自壳体顶部的液压马达，采用市场上的标准型号，成熟可靠，通用性好，成本低，装配方便，维护使用便捷。通过合理设计槽轮盘的轮槽数量与拨盘轴间距，可以实现对任意数量的钻杆库进行转位动作，精准角度转动，不用复杂调试，适应性好。
14.在固定壳体上还设置传感器，可以感应拨盘上拨轴的转动位置，从而判断槽轮机构是否完成一次转位动作。利用传感器感应拨盘运动位置来控制液压马达，感应信号经控制器处理，单次手柄或者按钮操作能完成一次或指定次数的转位动作，既能满足自动钻杆库的转位动作需求，又能有效防止操作手的误操作导致的掉杆，操作更加简单。感应开关的安装位置位于钻杆库顶部壳体，离底部振动源较远，感应点位于壳体内部，受粉尘影响更低、防护性能更好，提高了接近开关的可靠性，使用寿命更长。
15.综上所述，本实用新型的钻杆库转位机构采用槽轮 液压马达组合，简化机械结构，减少零部件数量，同时提高可靠性与工况适应性，减小操作和维护难度，防止误操作，并且成本低廉、维护简单、零部件通用性更高，槽轮机构与钻杆库的转位均为间歇运动，通过电气控制系统辅助，运动的准确性可以得到保证，完全适合钻机钻杆库的工况。
16.以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
附图说明
17.图1为实施例的钻杆库自动转位机构外部结构示意图。
18.图2为实施例的钻杆库自动转位机构拆除盖板后的内部结构示意图。
19.图3为实施例中的拨盘相对槽轮位于初始位置的示意图。
20.图4为实施例中的拨盘运动转动槽轮的示意图。
21.图中标号：1
‑
钻杆，2
‑
花盘，3
‑
固定壳体，4
‑
定位销，5
‑
盖板，6
‑
中心杆， 7
‑
槽轮，8
‑
拨盘，81
‑
拨轴，9
‑
液压马达，10
‑
传感器。
具体实施方式
22.实施例
23.参见图1和图2，图示中的钻杆库自动转位机构为本实用新型的一种具体实施方案，包括钻杆1、花盘2、固定壳体3、定位销4、盖板5、中心杆6、槽轮 7、拨盘8、液压马达9和传感器10，其中钻杆库的所有钻杆1通过钻杆保持架沿固定壳体3的同一圆周方向分布，所述钻杆保持架的中心杆6转动装配在固定壳体3上，固定壳体3相对钻杆保持架固定设置，钻杆库自动转位机构驱动钻杆保持架连同其上的钻杆一同转动，将钻杆逐一移动到钻杆分布圆
周上的夹杆位置，通过自动夹杆机构将钻杆从钻杆库中夹取到钻机上进行钻孔。
24.本实施例采用槽轮机构对钻杆库的钻杆保持架以及钻杆进行驱动，其中，槽轮7固定套装在中心杆6上，并且随中心杆6一同相对固定壳体3转动设置，驱动槽轮7转动的拨盘8同样转动装配在固定壳体3上，拨盘8具有一个转动轴和一个绕转动轴公转的拨轴81，拨盘8通过转动轴实现转动装配，并与液压马达9传动连接，拨轴81则在绕拨盘的转动轴公转的过程中滑动嵌入槽轮7上的轮槽内，带动槽轮7间歇转动，进而带动钻杆保持架和其上装配的钻杆整体间歇转动实现换杆。具体的槽轮结构可参考现有槽轮机构进行设计。
25.本实施例所指的钻杆保持架包括中心杆6以及其上固定设置的若干个花盘 2，花盘2为外圆周上均匀开设若干定位槽的圆盘结构，中心开孔并通过螺栓固定套装在中心杆6上，所有钻杆定位在花盘2上的定位槽将内，钻杆外侧则通过位于中心杆6两端的固定壳体3进行限位，通过花盘2将所有钻杆1在同一圆周上实现等分定位，然后中心杆6带动花盘2和所有钻杆1一同转动。
26.中心杆6和花盘2通过槽轮7带动旋转，槽轮7为间歇转动，为了保证槽轮7每转动一次的角度能够对应钻杆的出库，槽轮7上的轮槽数量设置要与钻杆1的数量相同，如本实施例中的钻杆库设有六根钻杆1，对应的槽轮7上等分设置六组轮槽，这样每次槽轮7间歇转动60
°
，对应驱动钻杆保持架转动60
°
，将其中一根钻杆移动到固定壳体3上的缺口夹杆位置，这样，每次槽轮间歇转动都能带动其中一根钻杆转动对应的角度至夹杆位置，实现钻杆的精准出库。实际应用中可以根据钻杆库的钻杆容量选择相应槽轮的参数。
27.本实施例中的固定壳体3位于中心杆6的端部，固定壳体3为一圆筒形罩体，一侧罩住所有钻杆的外圆周区域，槽轮7和拨盘8均位于固定壳体3另一侧外端的凹陷空间内，在固定壳体3的外侧设置盖板5将槽轮和拨盘进行封装，同时将所述液压马达9固定安装与盖板上，避免槽轮和拨盘直接暴露在恶劣的施工环境中，液压马达9的马达输出轴可以通过花键结构与拨盘8的转动轴之间实现快速对接传动，盖板5通过定位销4和螺钉与固定壳体3的外端面定位固定，保证液压马达对拨盘准确对位安装，并且通过拆卸盖板5即可将液压马达与拨盘之间的传动连接快速分离，便于对转位机构进行维护。
28.为了精确控制液压马达9驱动拨盘8和槽轮7的转动角度，本实施例在拨盘8在远离槽轮7一侧的固定壳体3上设有接近开关作为传感器10，传感器10 安装在固定壳体3上面，感应头通过固定壳体上的安装孔伸入壳体内部，轴线正对拨盘8的转动轴，拨轴81随拨盘8转动的过程中，靠近接近开关并触发信号，通过该传感器10检测拨盘8转动过程中的拨轴81位置信号得到拨盘8的转动角度，并将传感器10与液压马达9的控制模块反馈连接，实现液压马达对拨盘8的反馈控制。具体的控制电路属于成熟的传感器反馈控制技术，本实施例在此不做赘述。
29.本实施例对钻杆库的具体转位控制过程如下；拨盘8的初始位置如图3所示，通过操作手柄与按钮控制液压马达9转动，拨盘8开始转动，拨轴81的位置随拨盘8转动发生变化，进入槽轮7的其中一个轮槽，并通过拨动轮槽带动槽轮7转动，从而实现钻杆库转位。如图4所示，当槽轮7完成一根钻杆的转位后，拨盘8的拨轴81滑出槽轮7的轮槽，槽轮7失去动力停止转动，拨盘8 继续转动至拨轴81运动到传感器的感应位置。当传感器10再次感应到拨盘8 的拨轴81后，产生一个电信号，电信号传输至控制器，控制器随即根据控制程序作出判断，可选择控制液压马达9停转或者继续下一个转动循环。通过控制程序设定每次动作转
动的圈数，从而实现单次操作实现转位的角度，进一步实现钻杆库的自动转位。
30.需要说明的是：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，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改或或补充或采用类似的方式替代。但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。