抓杆装置及水平定向钻机的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械技术领域，具体涉及一种抓杆装置及水平定向钻机。


背景技术：

2.水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工结合在一起的施工新技术，以施工速度快、精度高、成本低的特点，广泛地应用于供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管道铺设工程领域。
3.水平定向钻机的施工过程是通过动力头旋转和推拉而使钻头穿越地层，钻头穿过后形成的连续柱状空间为钻柱，钻柱在空间上的加长是通过逐段增加钻杆而实现，钻柱在直径上的加大是通过回拖扩孔钻头而逐级实现，即需要在动力头部拆减钻杆而实现扩孔钻头在钻柱内的逆向移动。
4.钻机频繁的上卸钻杆，占用大量的施工时间，且存在较大的施工安全隐患。目前，小型水平定向钻机需要2人抬取钻杆放置到钻杆装载装置上，由执行元件摆动一定角度完成上杆动作，而中大型水平定向钻机大都配置随车吊机，由1人辅助捆绑、摆正钻杆，1人操纵吊机将钻杆运送至钻杆装载装置上进行上杆。卸杆动作则与上杆动作相反。
5.水平定向钻机上卸钻杆的过程，均需要2名左右的辅助人员，增加了施工的人工成本，制约了施工效率的提高。


技术实现要素：

6.本实用新型的主要目的在于提供一种抓杆装置及水平定向钻机，以改善或解决现有技术中水平定向钻机上卸钻杆的过程均需要2名左右的辅助人员造成人工成本高的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了一种抓杆装置，包括：机械手，适于抓取钻杆吊机体，吊机体的第一端与机械手铰接，吊机体的第二端为连接端；第一连杆和第二连杆，第一连杆的第一端铰接在吊机体靠近其第一端的部分上，第一连杆的第二端与第二连杆的第一端铰接，第二连杆的第二端与机械手铰接，吊机体、第一连杆、第二连杆和机械手形成四连杆机构；倾角动力件，设置在吊机体上，倾角动力件驱动第一连杆相对于吊机体摆动。
8.可选地，吊机体包括主臂、副臂、第一动力件及第二动力件，抓杆装置还包括支座，主臂分别与支座、副臂铰接，倾角动力件设置在副臂上，副臂远离主臂的一端与机械手铰接，主臂和支座通过第一动力件连接及主臂和副臂通过第二动力件连接，以通过第一动力件和第二动力件调节机械手的高度和作业半径。
9.可选地，主臂包括呈夹角设置的下臂段和上臂段，下臂段远离上臂段的一端与支座铰接，上臂段远离下臂段的一端与副臂铰接。
10.可选地，下臂段和上臂段呈钝角夹角。
11.可选地，副臂包括臂体和连接架，臂体的第一端与主臂铰接，连接架的两端分别与倾角动力件的固定端、第二动力件的驱动端铰接，连接架和臂体固定连接，臂体的第二端与
机械手连接。
12.可选地，机械手包括连接座、转动机构和抓手组件，连接座分别与第二连杆的第二端和吊机体的第一端铰接且两个铰接点不同，抓手组件通过转动机构与连接座连接。
13.可选地，抓杆装置还包括旋转机构和固定底座，支座通过旋转机构与固定底座连接。
14.可选地，倾角动力件的一端分别与第一连杆的第二端、第二连杆的第一端铰接且另一端与吊机体铰接。
15.本实用新型还提供了一种水平定向钻机，包括：钻架总成和上述的抓杆装置，抓杆装置的吊机体的第二端连接在钻架总成上。
16.可选地，钻架总成包括钻架和与钻架连接的前锚固件上，吊机体的第二端连接在前锚固件上。
17.本实用新型技术方案，具有如下优点：当需要上钻杆或卸钻杆时，通过机械手抓取和转运钻杆，取消或减少人工搬运或辅助捆绑，降低人工成本，提高施工效率。倾角动力件驱动第一连杆相对于吊机体摆动，进而调节机械手相对于竖直方向的倾斜角度，通过四连杆机构调节机械手的倾角动作平缓，可实现机械手精准抓取，且第二连杆的第二端、吊机体的第一端与机械手铰接的连接口为标准接口，可将机械手快速更换为冲击锤、挖斗等属具，进而使抓杆装置更换为冲击装置、挖掘装置等，可满足简单破碎和挖工作坑等施工准备工作。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。
19.图1示出了本实用新型提供的抓杆装置的主视示意图；
20.图2示出了图1的抓杆装置的部分主视示意图；
21.图3示出了图1的抓杆装置的机械手的立体示意图；
22.图4示出了本实用新型提供的水平定向钻机的主视示意图。
23.附图标记说明：
24.10、机械手；11、连接座；12、转动机构；13、抓手组件；20、倾角动力件；31、第一连杆；32、第二连杆；322、第二端；40、吊机体；41、主臂；411、下臂段；412、上臂段；42、副臂；421、臂体；422、连接架；423、第一端；43、第一动力件；44、第二动力件；51、旋转机构；52、固定底座；54、第一座体；55、第二座体；61、钻架；62、前锚固件；71、动力头；72、支撑装置；73、夹持器；81、钻杆；82、车体；83、底盘。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用
新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
29.如图1、图2和图4所示，本实施例的抓杆装置包括：机械手10、吊机体40、第一连杆31、第二连杆32及倾角动力件20，机械手10适于抓取钻杆；吊机体40的第一端423与机械手10铰接，吊机体40的第二端为连接端；第一连杆31的第一端铰接在吊机体40靠近其第一端423的部分上，第一连杆31的第二端与第二连杆32的第一端铰接，第二连杆32的第二端322与机械手10铰接，吊机体40、第一连杆31、第二连杆32和机械手10形成四连杆机构；倾角动力件20设置在吊机体40上，倾角动力件20驱动第一连杆31相对于吊机体40摆动。
30.应用本实施例的抓杆装置，当需要上钻杆或卸钻杆时，通过机械手10抓取和转运钻杆，取消或减少人工搬运或辅助捆绑，降低人工成本，提高施工效率。倾角动力件20驱动第一连杆31相对于吊机体40摆动，进而调节机械手10相对于竖直方向的倾斜角度，通过四连杆机构调节机械手10的倾角动作平缓，可实现机械手精准抓取，且第二连杆32的第二端322、吊机体40的第一端423与机械手10铰接的连接口为标准接口，可将机械手快速更换为冲击锤、挖斗等属具，进而使抓杆装置更换为冲击装置、挖掘装置等，可满足简单破碎和挖工作坑等施工准备工作。
31.在本实施例中，吊机体40包括主臂41、副臂42、第一动力件43及第二动力件44，抓杆装置还包括支座，主臂41分别与支座、副臂42铰接，倾角动力件20设置在副臂42上，副臂42远离主臂41的一端与机械手10铰接，主臂41和支座通过第一动力件43连接及主臂41和副臂42通过第二动力件44连接，以通过第一动力件43和第二动力件44调节机械手10的高度和作业半径。第一动力件43驱动主臂41相对于支座摆动，第二动力件44驱动副臂42相对于主臂41摆动，通过两个臂和两个动力件就可以调节机械手的高度和作业半径，简化吊机体的结构，降低零件成本。支座、主臂、副臂42、第一连杆31、第二连杆32、机械手10、倾角动力件20、第一动力件43及第二动力件44中的至少两个零件的铰接采用销轴和销孔结构。第一动力件43及第二动力件44均为油缸或气缸，通过油缸或气缸的活塞杆的伸缩调整机械手的抓取高度和作业半径。支座包括间隔设置第一座体54和第二座体55，第一座体54与主臂41铰接，第二座体与第一动力件43铰接。
32.在本实施例中，主臂41包括呈夹角设置的下臂段411和上臂段412，下臂段411远离上臂段412的一端与支座铰接，上臂段412远离下臂段411的一端与副臂42铰接，主臂41的设
置可以增大机械手和下臂段411之间的距离，便于机械手与钻杆的中部配合，抓取稳定。具体地，下臂段411和上臂段412呈钝角夹角，可以进一步增大机械手和下臂段411之间的距离，便于机械手与钻杆的中部配合，抓取更稳定。当然，下臂段411和上臂段412呈直角夹紧或锐角夹角。
33.在本实施例中，副臂42包括臂体421和连接架422，臂体421的第一端与主臂41铰接，连接架422的两端分别与倾角动力件20的固定端、第二动力件44的驱动端铰接，连接架422和臂体421固定连接，臂体421的第二端与机械手10连接。将副臂42分成两个零件，便于加工制造，降低成本。具体地，连接架422和臂体421采用焊接、螺钉等方式连接。当然，副臂42也可以为一个零件。
34.在本实施例中，如图1和图3所示，机械手10包括连接座11、转动机构12和抓手组件13，连接座11分别与第二连杆32的第二端322和吊机体40的第一端423铰接且两个铰接点不同，抓手组件13通过转动机构12与连接座11连接。连接座11实现机械手和副臂、第二连杆的刚性连接，转动机构12实现机械手的灵活旋转。抓手组件13连接于转动机构12的下方并包括抓手结构和抓手油缸，通过抓手油缸的活塞杆的伸缩驱动抓手结构张合，进而实现机械手的抓取和松脱动作。抓手组件13采用现有技术中的结构，在此不再详细赘述。
35.在本实施例中，如图1和图2所示，抓杆装置还包括旋转机构51和固定底座52，支座通过旋转机构51与固定底座52连接。固定底座52支撑其上的零件，抓杆装置通过固定底座52固定在所需要的机械设备上。通过旋转机构51实现吊机体的灵活旋转。
36.在本实施例中，转动机构和旋转机构51均包括固定盘、与固定盘转动连接的转盘、动力件及传动机构，传动机构为蜗轮蜗杆机构或齿轮齿条机构等，动力件为电机等，通过电机带动蜗轮蜗杆机构或齿轮齿条机构等运动，进而带动转盘旋转。固定盘、转盘等均采用现有技术中的结构，在此不再详细赘述。
37.在本实施例中，倾角动力件20的一端分别与第一连杆31的第二端、第二连杆32的第一端铰接且另一端与吊机体40铰接，此时倾角动力件20为油缸或气缸，通过油缸或气缸调节机械手作业时的倾角。当然，倾角动力件20也可以为卷扬机构等。
38.本实用新型还提供了一种水平定向钻机，如图4所示，其包括：钻架总成和上述的抓杆装置，抓杆装置的吊机体40的第二端连接在钻架总成上。通过抓杆装置能自动快速的抓取钻杆，实现水平定向钻机上卸钻杆过程的自动化，取消或减少人工搬运或辅助捆绑，降低人工成本。
39.在本实施例中，钻架总成包括钻架61和与钻架61连接的前锚固件62上，吊机体40的第二端连接在前锚固件62上，固定简便。前锚固件62与钻架61的前端连接。具体而言，固定底座52固定在前锚固件62上。当然，固定底座52也可以固定在钻架总成的其他部件上。
40.在本实施例中，水平定向钻机还包括钻杆81、动力头71、支撑装置72及夹持器73，动力头71、支撑装置72及夹持器73从钻架61的后端至其前端依次设置在钻架61的上方，钻杆81设置在支撑装置72和夹持器73上。
41.在本实施例中，水平定向钻机还包括底盘83和车体82，车体82的下部连接底盘83。车体82的上部连接钻架总成、动力舱和驾驶舱等。
42.从以上的描述中，可以看出，本实用新型的上述的实施例实现了如下技术效果：
43.在吊机体40上设置机械手10，机械手10能转动、灵活抓取钻杆，配合吊机体40能够
准确、快速地抓取和转运钻杆，再配合动力头71、夹持器73、支撑装置72等，实现了水平定向钻机在施工过程中自动上卸钻杆，取消了人工搬运钻杆的环节，降低了施工人员的劳动强度，提高了施工效率，降低了施工的人力成本和时间成本。
44.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。