一种易拆卸钻杆及其钻杆自动装卸设备制造技术

一种易拆卸钻杆，包括杆体和连接在杆体两端的连接头、连接尾、以及连接螺母，连接头设有轴向的四棱锥台，连接尾设有四棱锥窝，连接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。一种应用于易拆卸钻杆的钻杆自动装卸设备，设置在钻机的一侧，包括连接螺母装卸机构、钻杆装卸机构、以及控制系统。连接螺母装卸机构可以快速地装卸连接螺母，以机械动作替代了手工操作。钻杆装卸机构自动化程度高，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。

An easy to dismantle drill pipe and its automatic loading and unloading equipment

【技术实现步骤摘要】
一种易拆卸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，尤其是涉及一种易拆卸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，本技术公开了一种易拆卸钻杆，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。还针对该易拆卸钻杆，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：一种易拆卸钻杆，所述钻杆包括杆体和连接在杆体两端的连接头、连接尾，还包括用于一个钻杆连接头与另一个钻杆连接尾相连的连接螺母，所述连接头设有轴向的四棱锥台，所述连接尾设有与四棱锥台形状相对应的四棱锥窝，所述连接螺母的外圆面设有同步带轮；所述杆体的两端设有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，所述设连接头设有与连接螺母内螺纹相对应的外螺纹；在连接尾的外圆柱面上、靠近外端面的部位设有直径大于其余部分的压接轴肩；所述连接螺母设有内径小于其内螺纹内径的压接套，连接螺母同轴地安装在连接尾的外圆柱面上；在连接尾的外圆柱面上、靠近杆体的一端设环槽，在环槽内安装有卡簧，所述连接螺母位于压接轴肩与卡簧之间。为了进一步地改进技术方案，所述连接螺母与连接头的旋紧方向与钻杆的转动方向相反。一种应用于易拆卸钻杆的钻杆自动装卸设备，包括连接螺母装卸机构、钻杆装卸机构、以及控制系统。所述连接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连接螺母连接，动力箱体上的驱动电机与主动同步带轮连接；在动力箱体上还铰接有一对涨紧臂，在一对涨紧臂之间设置有用于涨紧臂开合的伸缩缸；在每一个涨紧臂的自由端均设置有用于涨紧同步带的涨紧轮；所述动力箱体连接有与钻机钻进方向平行的直线运动副，在行走电机的驱动下，动力箱体相对于钻机可平行移动。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。所述控制系统与连接螺母装卸机构、钻杆装卸机构、以及钻机连接。为了进一步地改进技术方案，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；所述直线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、螺母电机设置在动力箱体上，丝杠与行走电机连接。为了进一步地改进技术方案，所述涨紧轮、所述主动同步带轮均设有防止同步带轴向窜动的挡边；所述涨紧臂设置有防止同步带脱落的防脱环，所述同步带的带体贯穿于防脱环内；在动力箱体上、围绕同步带的外围，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，所述旋转油缸为180°定转角的旋转油缸。为了进一步地改进技术方案，所述升降臂为四方滑柱，在四方滑柱上设置有轴向的齿条；所述旋转臂设有四方滑柱对应的四方滑槽、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二伺服电机连接。为了进一步地改进技术方案，所述装卸臂垂直于升降臂设置，所述电磁吸盘设有与钻杆外圆面相对应的半圆槽。由于采用上述技术方案，相比
技术介绍
，本技术具有如下有益效果：本技术的钻杆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。相比
技术介绍
的螺纹连接，具有承载扭矩大、使用寿命长、易于拆卸，且综合成本低等显著优点。本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种易拆卸钻杆，其特征是：所述钻杆（1）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），还包括用于一个钻杆（1）的连接头（1.2）与另一个钻杆（1）的连接尾（1.3）相连的连接螺母（1.4），所述连接头（1.2）设有轴向的四棱锥台，所述连接尾（1.3）设有与四棱锥台形状相对应的四棱锥窝，所述连接螺母（1.4）的外圆面设有同步带轮；所述杆体（1.1）的两端设有用于四棱锥台与四棱锥窝定向的定位槽（1.5）。/n

【技术特征摘要】
1.一种易拆卸钻杆，其特征是：所述钻杆（1）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），还包括用于一个钻杆（1）的连接头（1.2）与另一个钻杆（1）的连接尾（1.3）相连的连接螺母（1.4），所述连接头（1.2）设有轴向的四棱锥台，所述连接尾（1.3）设有与四棱锥台形状相对应的四棱锥窝，所述连接螺母（1.4）的外圆面设有同步带轮；所述杆体（1.1）的两端设有用于四棱锥台与四棱锥窝定向的定位槽（1.5）。


2.如权利要求1所述的一种易拆卸钻杆，其特征是：所述连接头（1.2）设有与连接螺母（1.4）内螺纹相对应的外螺纹；在连接尾（1.3）的外圆柱面上、靠近外端面的部位设有直径大于其余部分的压接轴肩；所述连接螺母（1.4）设有内径小于其内螺纹内径的压接套，连接螺母（1.4）同轴地安装在连接尾（1.3）的外圆柱面上；在连接尾（1.3）的外圆柱面上、靠近杆体（1.1）的一端设环槽，在环槽内安装有卡簧，所述连接螺母（1.4）位于压接轴肩与卡簧之间。


3.如权利要求1所述的一种易拆卸钻杆，其特征是：所述连接螺母（1.4）与连接头（1.2）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或2或3所述钻杆的一种钻杆自动装卸设备，其特征是：包括连接螺母装卸机构（2）、钻杆装卸机构（3）、以及控制系统；
所述连接螺母装卸机构（2）设置在钻机主轴箱（4）与钻杆扶钎器（5）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）上的连接螺母（1.4）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；在动力箱体（2.1）上还铰接有一对涨紧臂（2.4），在一对涨紧臂（2.4）之间设置有用于涨紧臂开合的伸缩缸（2.5）；在每一个涨紧臂（2.4）的自由端均设置有用于涨紧同步带（2.3）的涨紧轮（2.6）；所述动力箱体（2.1）连接有与钻机钻进方向平行的直线运动副，在行走电机的驱动下，动力箱体（2.1）相对于钻机可平行移动；
所述钻杆装卸机构（3）设置在钻机的一侧，包括导轨座（3.1）和滑台（3.2）、以及钻杆周转箱（3.7）；所述导轨座（3.1）和滑台（3.2）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方向；在滑台（3.2）上水平地铰接有旋转臂（3.3），所述旋转臂（3.3）连接有旋转油缸（3.8），其中，旋转臂（3.3）的旋转轴线与滑台（3.2）的运动方向垂直设置；在旋转臂（3...

【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