一种钻杆抓取机构的制作方法

1.本实用新型涉及钻杆抓取技术领域，具体而言，涉及一种钻杆抓取机构。


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，目前多通过机械手(例如“cn114233214a”、“cn217372356u”等专利文献)来实现自动抓杆，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。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种钻杆抓取机构，解决现有技术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，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，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。
7.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。
8.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。
9.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。
10.可选地，所述第一旋转驱动元件、所述第二旋转驱动元件和所述第三旋转驱动元件均为液压马达。
11.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。
12.可选地，所述平移驱动元件为液压缸。
13.本实用新型至少具有如下优点和有益效果：本实用新型中，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
14.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。
15.图1为本实用新型提供的一种钻杆抓取机构的结构示意图；
16.图2为抓手的结构示意图；
17.图3为夹爪的剖视放大图；
18.图4为本实用新型提供的一种钻杆抓取机构的使用状态图一；
19.图5为本实用新型提供的一种钻杆抓取机构的使用状态图二；
20.图6为本实用新型提供的一种钻杆抓取机构的使用状态图三；
21.图7为本实用新型提供的一种钻杆抓取机构的使用状态图四；
22.图标：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
23.请参考图1，一种钻杆抓取机构，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。
24.请参考图2-3，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。
25.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。
26.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。
27.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。
28.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。
29.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。
30.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从上往下扣在钻杆112上，夹紧后即可进行抓取转杆112。
31.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。
32.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，夹紧钻杆112(如图4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5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6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7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。
33.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。
34.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。