一种新型水平定向钻机自动上杆机构

技术领域

本发明涉及钻机上杆机构，特别涉及一种新型水平定向钻机自动上杆机构。

背景技术

水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等柔性管线铺设施工中。目前随着时代的发展，水平定向钻机在十几年间也获得了飞速发展，其趋势正朝着微型化推进。以往水平定向钻机自动上杆机构一般采用旋转马达旋转或者油缸驱动齿条、齿条带动齿轮旋转的结构实现自动上杆机构大臂的翻转，进而实现自动上、卸钻杆的功能。这两种结构的缺点是结构复杂、占用空间大、液压管线多、上杆位置难确定，不但增加设备本身的各种成本，同时也给施工及操作人员带来诸多不便，大大影响了设备工作效率。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种新型水平定向钻机自动上杆机构，具有结构简单、占用空间小、便于机构维护、高效率的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种新型水平定向钻机自动上杆机构，包括两套上杆机构，上杆机构包括大梁、动力机构、传动结构和执行结构，所述动力机构包括安装在大梁上翻转气缸，所述传动结构包括固定连杆和若干动连杆，固定连杆的一端固定在大梁上，另一端与动连杆相连，动连杆依次连接，所述执行结构包括大臂和固定机械手，所述大臂安装在传动结构尾端，所述固定机械手安装在大臂上。

进一步的，所述传动结构包括动连杆一、动连杆二和动连杆三，固定连杆与连杆一转动连接，动连杆一和动连杆二转动连接，动连杆三与动连杆二转动连接，动连杆三与固定连杆转动连接。

进一步的，所述固定连杆、动连杆一、动连杆二和动连杆三均通过销轴完成转动连接。

进一步的，所述传动结构包括翻转油缸，所述翻转油缸安装在大梁上，所述翻转油缸的活塞轴与动连杆一和动连杆二转动连接。

进一步的，所述执行结构包括大臂、固定机械手、旋转机械手和驱动油缸，所述大臂的一端与传动结构连接，所述大臂的另一端与固定机械手固定，所述驱动油缸转动连接在大臂中，所述驱动油缸与旋转机械手转动连接。

进一步的，两套所述上杆机构之间通过连接方钢连接，连接方钢固定在两个大臂中间。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.采用了简单巧妙的四连杆结构，进而实现自动上钻杆、卸钻杆的功能，减少了设备的成本，并且减少在施工现场使用过多的设备，提高施工工作效率；

2.结构简单也意味越容易进行控制，有效减少传动过程中的动力损失，大大提高传动效率；

3.结构简单意味着出现故障的可能性降低，大大增加装备的可靠性，也方便拆卸维修更换。

附图说明

图1是新型水平定向钻机自动上杆机构的侧视示意图；

图2是新型水平定向钻机自动上杆机构的俯视示意图。

图中，1、大梁；2、翻转油缸；3、固定连杆；4、动连杆一；5、动连杆二；6、动连杆三；7、大臂；8、固定机械手；9、旋转机械手；10、驱动油缸；11、连接方钢；12、钻杆；13、第一销轴；14、第二销轴；15、第三销轴；16、第四销轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

实施例：一种新型水平定向钻机自动上杆机构，如图1所示，包括两套上杆机构，两套上杆机构对称布置。上杆机构包括大梁1、动力机构、传动结构和执行结构。其中大梁1作为设备的安装基础，动力机构主要作用是驱动传动结构，传动结构的主要作用是带动执行结构，执行结构主要用于装夹钻杆12。

如图1所示，动力机构包括安装在大梁1上的翻转油缸2，翻转油缸2位于大梁1内侧。

如图1所示，传动结构包括固定连杆3和若干动连杆，动连杆具体包括动连杆一4、动连杆二5和动连杆三6。固定连杆3的一端固定在大梁1上，另一端与动连杆一4通过第二销轴14转动连接，动连杆一4和动连杆二5通过第二销轴14转动连接，动连杆三6的一端与动连杆二5通过第四销轴16转动连接，动连杆三6与固定连杆3通过第三销轴15转动连接。翻转油缸2的活塞端部与动连杆一4和动连杆二5通过第一销轴13转动连接。并且动连杆二5呈弧形，由于东连杆二是转角处转动结构，为了避免过度应力集中，故采用弧形设计分摊载荷。翻转油缸2的活塞收缩，动连杆一4的上端以第二销轴14为轴顺时针转动，动连杆一4与动连杆二5以第一销轴13转动闭合，动连杆二5拉动动连杆三6绕第三销轴15顺时针转动，即动连杆三6向上翘起；翻转油缸2的活塞伸出，剩余结构反向运动。

结合图1和图2所示，执行结构包括大臂7、固定机械手8、旋转机械手9和驱动油缸10。大臂7尾端与动连杆三6焊接固定，两者做相同的动作。大臂7的顶端通过螺栓固定有固定机械手8，固定机械手8的顶端呈弯曲状用于从上方容纳钻杆12，固定机械手8的顶端转动连接有旋转机械手9，旋转机械手9呈弯曲状，从下方装夹钻杆12，大臂7中安装有驱动油缸10，驱动油缸10的活塞杆与旋转机械手9通过销轴转动连接，驱动油缸10的另一端与大臂7通过销轴转动连接。

结合图1和图2所示，两套上杆机构的大臂7之间固定有连接方钢11，两个套上杆机构做同步工作。通过两套上杆机构装夹钻杆12，使钻杆12处于平衡状态，提高稳定性。

具体实施过程：

上杆：首先驱动油缸10的活塞杆伸出，驱使固定机械手8夹紧钻杆12，然后翻转油缸2活塞杆伸出，驱动三个动连杆旋转，进而带动大臂7旋转，将钻杆12送到大梁1上方正确的位置，之后驱动油缸10的活塞杆缩回，固定机械手8与钻杆12分离，最后翻转油缸2缩回，大臂7翻转回原始位置，准备下一根钻杆12，完成一个上杆周期动作。

卸杆：卸钻杆12的动作与上述动作相反，大臂7翻转到大梁1中心位置，驱动油缸10的活塞杆伸出，将要卸掉的钻杆12夹紧，然后翻转油缸2缩回，大臂7翻转到初始位置，机械手油缸缩回，钻杆12移走，完成一个卸钻杆12周期。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。