一种钻机自动上杆装置及方法

摘要

本发明属于机械设计领域，涉及一种钻机自动上杆装置及方法，包括机架，设置在机架上的动力头与夹持器，以及辅助上加接钻杆用的机械手，该夹持器用于固定钻杆；动力头包括设置在动力头内的水辫，该水辫与加接钻杆配合连接；机械手抓取加接钻杆并与水辫配合固定，动力头则带动固定后的水辫与加接钻杆朝夹持器内的钻杆方向运动并完成上钻杆运动。本发明实现了半自动钻进与自动钻进的转化，大幅度提高了钻杆的加接效率，避免了人工旋接钻杆，降低了劳动强度。

权利要求

1.一种钻机自动上杆装置，其特征在于：包括机架，设置在机架上的动力头与夹持器，以及辅助上加接钻杆用的机械手，该夹持器用于固定钻杆；动力头包括设置在动力头内的水辫，该水辫与加接钻杆配合连接；水辫包括轴承座以及活动设置在轴承座一端内的芯轴，轴承座与芯轴之间设置有弹簧；该芯轴在远离轴承座的一端设置为锥面，轴承座内设有轴承，其外还配合套接有固定盘；钻杆包括钻杆体，以及分别设置在钻杆两端的母接头与公接头，母接头内设置有内螺纹，公接头外设置有外螺纹；该母接头与芯轴的锥面配合设置；

该钻机的自动上杆方法，包括以下步骤：

S1，将钻杆固定在夹持器内，并让该钻杆的母接头朝向动力头，机械手将加接钻杆抓至动力头前端，并通过主关节臂带动抓取臂朝动力头轴向方向的移动并进入动力头的卡盘内；

S2，机械手带动加接钻杆继续朝动力头运动，加接钻杆的母接头压紧水辫芯轴的锥面同时将芯轴朝轴承座方向压紧，弹簧受压缩紧，此时卡盘固定，机械手退出，卡盘用于固定加接钻杆与水辫的连接并保持弹簧始终处于压缩状态；

S3，动力头旋转并朝夹持器方向推进，并带动加接钻杆的公接头螺纹旋转连接夹持内钻杆的母接头螺纹，完成钻杆上杆。

2.根据权利要求1所述的一种钻机自动上杆装置，其特征在于：机械手包括作用于钻杆的抓取臂以及与该抓取臂连接的主关节臂，主关节臂伸缩带动抓取臂在动力头的轴向上移动。

3.根据权利要求1所述的一种钻机自动上杆装置，其特征在于：动力头还包括设置在水辫与钻杆的连接处外的卡盘。

4.根据权利要求1所述的一种钻机自动上杆装置，其特征在于：动力头通过滑动组件滑动设置在机架上。

5.根据权利要求1所述的一种钻机自动上杆装置，其特征在于：夹持器固定的钻杆轴心与水辫的轴心同轴设置。

说明书

一种钻机自动上杆装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于机械设计领域，涉及一种钻机自动上杆装置及方法。

背景技术

[0002] 现有的钻机需要多人进行操作和协同作业，特别装卸钻杆大多采用人工进行，所需人工工作量大，劳动强度高，效率低，还存在一定的安全隐患。

[0003] 虽现有技术存在采用侧方位机械手(或其它钻杆输送装置)拾取钻杆，但自动钻机加装钻杆时，需要连接钻杆两端的螺纹，此过程需要动力头旋转调速，且动力头旋转与推进同时配合，此接扣(接螺纹)过程效率不高。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钻机自动上杆装置及方法，只需接加接钻杆的前端公螺纹便可完成钻杆加装。

[0005] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钻机自动上杆装置，包括机架，设置在机架上的动力头与夹持器，以及辅助上加接钻杆用的机械手，该夹持器用于固定钻杆；

[0006] 动力头包括设置在动力头内的水辫，该水辫与加接钻杆配合连接。

[0007] 可选的，机械手包括作用于钻杆的抓取臂以及与该抓取臂连接的主关节臂，主关节臂伸缩带动抓取臂在动力头的轴向上移动。

[0008] 可选的，水辫包括轴承座以及活动设置在轴承座一端内的芯轴，轴承座与芯轴之间设置有弹簧；

[0009] 该芯轴在远离轴承座的一端设置为锥面，轴承座内设有轴承，其外还配合套接有固定盘。

[0010] 可选的，钻杆包括钻杆体，以及分别设置在钻杆两端的母接头与公接头，母接头内设置有内螺纹，公接头外设置有外螺纹；

[0011] 该母接头与芯轴的锥面配合设置。

[0012] 可选的，动力头还包括设置在水辫与钻杆的连接处外的卡盘。

[0013] 可选的，动力头通过滑动组件滑动设置在机架上。

[0014] 一种钻机自动上杆方法，应用如上述的一种钻机自动上杆装置，包括以下步骤：

[0015] S1，将钻杆固定在夹持器内，并让该钻杆的母接头朝向动力头，机械手将加接钻杆抓至动力头前端，并通过主关节臂带动抓取臂朝动力头轴向方向的移动并进入动力头的卡盘内；

[0016] S2，机械手带动加接钻杆继续朝动力头运动，加接钻杆的母接头压紧水辫芯轴的锥面同时将芯轴朝轴承座方向压紧，弹簧受压缩紧，此时卡盘固定，机械手退出；

[0017] S3，动力头旋转并朝夹持器方向推进，并带动加接钻杆的公接头螺纹旋转连接夹持内钻杆的母接头螺纹，完成钻杆上杆。

[0018] 可选的，在S2步骤中，卡盘用于固定加接钻杆与水辫的连接并保持弹簧始终处于压缩状态。

[0019] 本发明的有益效果在于：本发明一种钻机自动上杆装置及方法，实现了半自动钻进与自动钻进的转化，大幅度提高了钻杆的加接效率，避免了人工旋接钻杆，降低了劳动强度。

[0020] 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

[0021] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

[0022] 图1为本发明一种钻机自动上杆装置的正视图；

[0023] 图2为本发明一种钻机自动上杆装置的俯视图；

[0024] 图3为本发明一种钻机自动上杆装置的剖视图；

[0025] 图4为图3中A的放大图；

[0026] 图5为本发明一种钻机自动上杆装置的水辫示意图；

[0027] 图6为图5中A‑A剖视图。

[0028] 附图标记：水辫1、固定盘11、弹簧12、芯轴13、轴承座14、轴承15、动力头2、机械手3、主关节臂31、抓取臂32、加接钻杆4、夹持器5、卡盘6、机架7、锥面a、内螺纹 b。

具体实施方式

[0029] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0030] 其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

[0031] 本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0032] 请参阅图1～图6，为一种钻机自动上杆装置，包括机架7，设置在机架7上的动力头2 与夹持器5，以及辅助上加接钻杆4用的机械手3，该夹持器5用于固定钻杆；动力头2包括设置在动力头2内的水辫1，该水辫1与加接钻杆4配合连接，机械手3包括作用于钻杆的抓取臂32以及与该抓取臂32连接的主关节臂31，主关节臂31伸缩带动抓取臂32在动力头 2的轴向上移动，水辫1包括轴承座14以及活动设置在轴承座14一端内的芯轴13；该芯轴 13在远离轴承座14的一端设置为锥面，轴承座14内设有轴承15，其外还配合套接有固定盘 11，钻杆包括钻杆体，以及分别设置在钻杆两端的母接头与公接头，母接头内设置有内螺纹，公接头外设置有外螺纹；该母接头与芯轴13的锥面配合设置，动力头2还包括设置在水辫1 与钻杆的连接处外的卡盘6，动力头2通过滑动组件滑动设置在机架7上。

[0033] 在本实施例中，轴承座14与芯轴13之间设置有弹簧12，芯轴13的一端可活动的设置在轴承座14内，未上钻杆时，弹簧12处于张弛状态。

[0034] 一种钻机自动上杆方法，应用如上述的一种钻机自动上杆装置，包括以下步骤：

[0035] S1，将钻杆固定在夹持器5内，并让该钻杆的母接头朝向动力头2，机械手3将加接钻杆4抓至动力头2前端，并通过主关节臂31带动抓取臂32朝动力头2轴向方向的移动并进入动力头2的卡盘6内；

[0036] S2，机械手3带动加接钻杆4继续朝动力头2运动，加接钻杆4的母接头压紧水辫1芯轴13的锥面同时将芯轴13朝轴承座14方向压紧，弹簧12受压缩紧，此时卡盘6固定，机械手3退出；

[0037] S3，动力头2旋转并朝夹持器5方向推进，并带动加接钻杆4的公接头螺纹旋转连接夹持内钻杆的母接头螺纹，完成钻杆上杆。

[0038] 在本实施例中，S2步骤中，卡盘6用于固定加接钻杆4与水辫1的连接并保持弹簧12 始终处于压缩状态。

[0039] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。