一种多楔面钻杆及其钻杆自动装卸设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多楔面钻杆及其钻杆自动装卸设备。一种多楔面钻杆，包括杆体和连接在杆体两端的连接头、连接尾、锁紧楔块以及锁紧螺母，连接头设有轴向的四棱锥台，连接尾设有四棱锥窝，锁紧螺母的外圆面设有同步带轮。通过四棱锥台与四棱锥窝的同轴配合，实现了钻杆的快速安装、拆卸，具有承载扭矩大、使用寿命长、易于拆卸、成本低等优点。应用于多楔面钻杆的一种钻杆自动装卸设备，设置在钻机的一侧，包括锁紧螺母装卸机构、锁紧楔块装卸机构、钻杆装卸机构、以及控制系统。本实用新型专利技术自动化程度高，实现了钻杆的自动装卸，大幅降低了操作者的劳动强度，提高了工作效率。本实用新型专利技术的钻杆周转箱容量大，同时解决了钻杆的摆放、搬运、运输问题。

A kind of multi wedge drill pipe and its automatic loading and unloading equipment

【技术实现步骤摘要】
一种多楔面钻杆及其钻杆自动装卸设备
本技术涉及隧道、桥梁、矿山设备领域，尤其是涉及一种多楔面钻杆及其钻杆自动装卸设备。
技术介绍
钻机在工作中需要不断地加接钻杆，以实现钻深，加接钻杆时，将新加钻杆的连接头与钻机上钻杆的连接尾连接。现有钻杆的头尾连接是通过螺纹连接实现的，连接头为具有外螺纹的轴，连接尾为具有内螺纹的孔，连接头与连接尾螺接在一起。为了保证钻杆不在钻洞内脱落，螺纹的旋紧方向与钻机的旋转方向一致，这样，钻杆在工作中所受到的阻力矩与钻机的转矩使各钻杆之间的螺纹连接越来越紧。这样一是解决了钻杆脱落问题，二是各钻杆之间的连接没有晃动间隙，使整个钻杆连接体具有很好的导向性，不易发生钻偏。但是这也带来一些负面影响。虽然钻机提供的转矩不是很大，但是钻机在钻进过程中所受到的冲击使螺纹连接越来越紧，在实际工作中，在加接钻杆时，钻机不需要给螺纹连接提供太大的拧紧力矩，但是在拆卸钻杆时，很多时候钻机本身所能提供的拧松转矩小于钻杆的螺纹连接力矩。加接的钻杆越多，钻杆的螺纹连接力矩就越大，有时拧松螺纹需要高达2000牛米的力矩，这么大的力矩需要在施工现场架设大缸径的油缸，推动长力臂才能够实现。因此，拆卸钻杆时耗时、耗力，且效率低下。为了提高螺纹的连接强度，钻杆螺纹一般为大螺距梯形螺纹，但是在这种单向持续旋进扭矩的作用下，最终产生2000牛米的拧紧力矩，对螺纹的使用寿命造成很大的影响，钻杆多数是因为螺纹损坏而报废的。因而，有必要对现有钻杆的连接方式进行创新。现有的钻机通常开凿一个钻孔需要少则几根，多则几十根的钻杆，钻杆需要逐一连接、然后再逐一拆卸。单根钻杆重量约50kg，人工装卸需要耗费很大体力和时间，因此效率很低、经济性很差。由于使用螺纹连接结构的钻杆，现有钻机在加接钻杆时，加接钻杆先与钻机主轴螺接、并旋转，再与已有的钻杆螺接，可以实现钻杆的自动安装。但是在拆卸钻杆时，由于钻杆的两端都为螺纹连接，钻机主轴反转只能拧松钻杆一端的螺纹连接，另一端的螺纹连接只能通过人工拆卸完成；如果遇到钻杆螺接连接力矩大于钻机主轴拧松扭矩的钻杆，同样需要人工拆卸，排除问题。因此，现有钻机不能实现全自动化装卸钻杆，存在劳动量大、效率低的问题。一个工程都要开凿很多钻孔，需要多台钻机同时开凿，因此，需要使用大量的钻杆。在施工现场，钻杆通常散落在钻机两侧，装卸钻杆时需要人工操作，钻机每换一个施工位，钻杆都要搬运一次，操作者劳动量很大，而且在拆卸、搬运过程中对钻杆的损伤也很大。因此，钻杆的摆放、搬运、运输及其管理也同样存在较大问题。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中的不足，本技术公开了一种多楔面钻杆，其目的在于：改变钻杆的连接结构，方便钻杆的安装、拆卸，延长钻杆的使用寿命。还针对该多楔面钻杆，公开了一种钻杆自动装卸设备，其目的在于：提供一种自动化程度高的钻杆自动装卸设备，解决钻杆的自动安装、拆卸问题，以及钻杆的摆放、搬运、运输问题。为实现上述专利技术目的，本技术采用如下技术方案：一种多楔面钻杆，包括杆体和连接在杆体两端的连接头、连接尾，还包括锁紧楔块，所述锁紧楔块包括轴向楔面和径向楔面。所述连接头设有轴向的四棱锥台，还在外圆柱面上设有外螺纹，在外螺纹上螺接有锁紧螺母，所述锁紧螺母设有与锁紧楔块径向楔面相配合的内锥面，在锁紧螺母的外圆面还设有同步带轮。所述连接尾设有与四棱锥台形状相对应的四棱锥窝，所述四棱锥台与四棱锥窝上设有与锁紧楔块轴向楔面对应配合的一对锁紧楔块配合槽。当两个钻杆头尾相连时，其中一钻杆的四棱锥台贴合插入另一钻杆的四棱锥窝内，锁紧楔块的径向楔面与锁紧螺母贴合，轴向楔面与锁紧楔块配合槽贴合，使两个钻杆同轴连接。为了进一步地改进技术方案，所述锁紧楔块配合槽包括通槽和楔形槽，其中，通槽设置在四棱锥台上，楔形槽设置在四棱锥窝上；所述杆体的两端设有四个用于四棱锥台与四棱锥窝定向的定位槽。为了进一步地改进技术方案，所述锁紧螺母与锁紧楔块的旋紧方向与钻杆的转动方向相反。应用于上述多楔面钻杆的一种钻杆自动装卸设备，包括锁紧螺母装卸机构、锁紧楔块装卸机构、钻杆装卸机构、以及控制系统。所述锁紧螺母装卸机构设置在钻机主轴箱与钻杆扶钎器之间，包括动力箱体，在动力箱体上设置有主动同步带轮，主动同步带轮通过同步带与钻杆上的锁紧螺母连接，动力箱体上的驱动电机与主动同步带轮连接；所述动力箱体设置在十字运动滑台上，所述十字运动滑台其中的一个滑动方向平行于钻机的钻进方向。所述动力箱体朝向钻杆的一侧还连接有锁紧楔块装卸机构，锁紧楔块装卸机构包括用于将锁紧楔块顶出钻杆锁紧楔块配合槽的顶出气缸、用于向钻杆锁紧楔块配合槽顶入锁紧楔块的顶入气缸；所述顶出气缸连接有用于顶出锁紧楔块的顶块，所述顶入气缸连接有用于夹持锁紧楔块的夹持槽；所述顶出气缸、所述顶入气缸设置在钻杆的两侧，且与钻杆的锁紧楔块配合槽对应设置。所述钻杆装卸机构设置在钻机的一侧，包括导轨座和滑台、以及钻杆周转箱；所述导轨座和滑台为由第一伺服电机驱动的一组直线导轨运动副，其中，直线导轨运动副的运动方向垂直于钻机的钻进方向；在滑台上水平地铰接有旋转臂，所述旋转臂连接有旋转油缸，其中，旋转臂的旋转轴线与滑台的运动方向垂直设置；在旋转臂的自由端设置有升降臂，所述升降臂通过由第二伺服电机驱动的直线导轨运动副与旋转臂滑动连接，其中，升降臂的运动方向与旋转臂的旋转轴线垂直设置；在升降臂的一端连接有装卸臂，在装卸臂的自由端连接有用于抓放钻杆的电磁吸盘。所述钻杆周转箱设有多层用于横向取放钻杆的水平匣槽，水平匣槽的开口端朝向导轨座、且垂直于直线导轨运动副的运动方向；水平匣槽内设置有与钻杆的定位槽对应的定位条，在水平匣槽的开口端设置有防止钻杆掉出的活动挡销；所述装卸臂、所述电磁吸盘的厚度均小于水平匣槽的高度。所述控制系统与锁紧螺母装卸机构、钻杆装卸机构、锁紧楔块装卸机构、以及钻机连接。为了进一步地改进技术方案，所述十字运动滑台包括与钻机钻进方向平行的轴向运动副、以及水平的、且垂直于钻机钻进方向的径向运动副；所述轴向运动副包括一对导柱、导套运动副和一组丝杠、螺母配合副，其中，导柱和丝杠安装在钻机上，且与钻机的钻进方向平行；导套、螺母与径向运动副连接，丝杠与行走电机连接；所述径向运动副包括滑轨、滑块运动副，其中，滑轨与轴向运动副连接，滑块与动力箱体连接，径向运动副与装卸气缸连接；所述动力箱体内设置有减速机，所述驱动电机通过减速机与主动同步带轮连接。为了进一步地改进技术方案，在动力箱体上、围绕同步带设置有防止同步带脱落的防脱板。为了进一步地改进技术方案，所述顶入气缸的夹持槽与用于向夹持槽内供料的锁紧楔块上料装置连接。为了进一步地改进技术方案，所述旋转油缸为180°定转角的旋转油缸；所述导轨座设置有导轨、以及与导轨平行的齿条；所述滑台设置有与导轨对应的导轨槽、与齿条对应啮合的传动齿轮，其中，传动齿轮通过减速机与第一伺服电机连接。为了进一步地改进技术方案，所述升降臂为四方滑柱，在四本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多楔面钻杆，其特征是：包括杆体（1.1）和连接在杆体（1.1）两端的连接头（1.2）、连接尾（1.3），还包括锁紧楔块（1.4），所述锁紧楔块（1.4）包括轴向楔面（1.41）和径向楔面（1.42）；/n所述连接头（1.2）设有轴向的四棱锥台，还在外圆柱面上设有外螺纹，在外螺纹上螺接有锁紧螺母（1.5），所述锁紧螺母（1.5）设有与锁紧楔块（1.4）径向楔面（1.42）相配合的内锥面，在锁紧螺母（1.5）的外圆面还设有同步带轮；/n所述连接尾（1.3）设有与四棱锥台形状相对应的四棱锥窝，所述四棱锥台与四棱锥窝上设有与锁紧楔块（1.4）轴向楔面（1.41）对应配合的一对锁紧楔块配合槽；/n当两个钻杆（1）头尾相连时，其中一钻杆（1）的四棱锥台贴合插入另一钻杆（1）的四棱锥窝内，锁紧楔块（1.4）的径向楔面（1.42）与锁紧螺母（1.5）贴合，轴向楔面（1.41）与锁紧楔块配合槽贴合，使两个钻杆（1）同轴连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种多楔面钻杆，其特征是：包括杆体（1.1）和连接在杆体（1.1）两端的连接头（1.2）、连接尾（1.3），还包括锁紧楔块（1.4），所述锁紧楔块（1.4）包括轴向楔面（1.41）和径向楔面（1.42）；
所述连接头（1.2）设有轴向的四棱锥台，还在外圆柱面上设有外螺纹，在外螺纹上螺接有锁紧螺母（1.5），所述锁紧螺母（1.5）设有与锁紧楔块（1.4）径向楔面（1.42）相配合的内锥面，在锁紧螺母（1.5）的外圆面还设有同步带轮；
所述连接尾（1.3）设有与四棱锥台形状相对应的四棱锥窝，所述四棱锥台与四棱锥窝上设有与锁紧楔块（1.4）轴向楔面（1.41）对应配合的一对锁紧楔块配合槽；
当两个钻杆（1）头尾相连时，其中一钻杆（1）的四棱锥台贴合插入另一钻杆（1）的四棱锥窝内，锁紧楔块（1.4）的径向楔面（1.42）与锁紧螺母（1.5）贴合，轴向楔面（1.41）与锁紧楔块配合槽贴合，使两个钻杆（1）同轴连接。


2.如权利要求1所述的一种多楔面钻杆，其特征是：所述锁紧楔块配合槽包括通槽和楔形槽，其中，通槽设置在四棱锥台上，楔形槽设置在四棱锥窝上；所述杆体（1.1）的两端设有四个用于四棱锥台与四棱锥窝定向的定位槽（1.11）。


3.如权利要求1所述的一种多楔面钻杆，其特征是：所述锁紧螺母（1.5）与锁紧楔块（1.4）的旋紧方向与钻杆（1）的转动方向相反。


4.应用于如权利要求1-3任一项所述的多楔面钻杆的一种钻杆自动装卸设备，其特征是：包括锁紧螺母装卸机构（2）、锁紧楔块装卸机构（3）、钻杆装卸机构（4）、以及控制系统；
所述锁紧螺母装卸机构（2）设置在钻机主轴箱（5）与钻杆扶钎器（6）之间，包括动力箱体（2.1），在动力箱体（2.1）上设置有主动同步带轮（2.2），主动同步带轮（2.2）通过同步带（2.3）与钻杆（1）上的锁紧螺母（1.5）连接，动力箱体（2.1）上的驱动电机与主动同步带轮（2.2）连接；所述动力箱体（2.1）设置在十字运动滑台（2.4）上，所述十字运动滑台（2.4）其中的一个滑动方向平行于钻机的钻进方向；
所述动力箱体（2.1）朝向钻杆（1）的一侧还连接有锁紧楔块装卸机构（3），锁紧楔块装卸机构（3）包括用于将锁紧楔块（1.4）顶出钻杆（1）锁紧楔块配合槽的顶出气缸（3.1）、用于向钻杆（1）锁紧楔块配合槽顶入锁紧楔块（1.4）的顶入气缸（3.2）；所述顶出气缸（3.1）连接有用于顶出锁紧楔块（1.4）的顶块，所述顶入气缸（3.2）连接有用于夹持锁紧楔块（1.4）的夹持槽；所述顶出气缸（3.1）、所述顶入气缸（3.2）设置在钻杆（1）的两侧，且与钻杆（1）的锁紧楔块配合槽对应设置；
所述钻杆装卸机构（4）设置在钻机的一侧，包括导轨座（4.1）和滑台（4.2）、以及钻杆周转箱（4.7）；所述导轨座（4.1）和滑台（4.2）为由第一伺服电机驱动的一组直线导轨运动副，其中，直线导轨运动副的运动方向垂直于钻机的钻进...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景涛，周文杰，
申请(专利权)人：洛阳风动工具有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41