[發(fā)明專利]螺旋式錨固鉆機(jī)自動(dòng)鉆桿箱及其運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810203087.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN108386143B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曉勇;丁騰飛;高文生;趙曉光;王鳴宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 建研地基基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司;中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): E21B19/14
• 分類號(hào): E21B19/14;E21B19/18
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 席小東

1.一種基于螺旋式錨固鉆機(jī)自動(dòng)鉆桿箱的運(yùn)行方法，其特征在于，螺旋式錨固鉆機(jī)自動(dòng)鉆桿箱包括：鉆進(jìn)系統(tǒng)(1)、抓取機(jī)械手(2)和鉆桿箱(3)；

所述鉆桿箱(3)用于實(shí)現(xiàn)螺旋鉆桿有序輸出，并且回收擰卸下來的螺旋鉆桿，包括底座(37)、箱體旋轉(zhuǎn)軸(38)、擋板(39)、箱體(310)、鏈條(312)、鏈條驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、V型料槽(313)和擋柱(314)；

所述箱體(310)的前端可拆卸安裝所述擋板(39)；所述箱體(310)的下方安裝所述底座(37)，并且，所述箱體(310)和所述底座(37)通過所述箱體旋轉(zhuǎn)軸(38)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述箱體(310)的底部設(shè)置可沿軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈條(312)，所述鏈條(312)通過鏈條驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)；在所述鏈條(312)上等間距固定布置若干個(gè)所述擋柱(314)，在相鄰的兩個(gè)擋柱(314)之間設(shè)置螺旋鉆桿；在所述箱體(310)的前方下部設(shè)置所述V型料槽(313)，當(dāng)所述擋板(39)打開，所述鏈條(312)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，最前面的螺旋鉆桿由于脫離了擋柱(314)，會(huì)順著箱體底板滑至所述V型料槽(313)中；所述箱體(310)的上面固定安裝鉆桿箱支架(311)；

所述抓取機(jī)械手(2)用于實(shí)現(xiàn)螺旋鉆桿的自動(dòng)上桿和自動(dòng)下桿的功能，包括支架(21)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)(22)、減速器(23)、擺動(dòng)軸(24)、伸縮油缸(25)和機(jī)械手(26)；所述支架(21)的布置數(shù)量為兩個(gè)，安裝于所述鉆桿箱(3)前端的左右兩側(cè)，所述擺動(dòng)軸(24)可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述支架(21)上，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(22)通過所述減速器(23)和所述擺動(dòng)軸(24)連接，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(22)通過所述減速器(23)驅(qū)動(dòng)所述擺動(dòng)軸(24)進(jìn)行擺動(dòng)動(dòng)作；所述擺動(dòng)軸(24)的下面通過所述伸縮油缸(25)固定安裝所述機(jī)械手(26)，通過驅(qū)動(dòng)所述伸縮油缸(25)，調(diào)整所述機(jī)械手(26)的高度；

所述鉆進(jìn)系統(tǒng)(1)用于完成螺旋鉆桿的夾緊和擰卸功能，包括動(dòng)力頭(11)、液壓卡盤(12)、沖扣夾持器(13)、夾持器(14)、滑道(15)和沖扣油缸(16)；所述滑道(15)安裝于所述抓取機(jī)械手(2)的前面，所述滑道(15)的一側(cè)可滑動(dòng)安裝所述動(dòng)力頭(11)，所述動(dòng)力頭(11)的前面安裝所述液壓卡盤(12)；所述滑道(15)的另一側(cè)可滑動(dòng)安裝所述沖扣夾持器(13)和所述夾持器(14)；所述沖扣夾持器(13)和所述沖扣油缸(16)連接；

其中，所述鏈條驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)(31)、下皮帶輪(32)、皮帶(33)、鏈輪(34)、驅(qū)動(dòng)軸(35)和支座(36)；所述箱體(310)的底部左右兩側(cè)對(duì)稱安裝支座(36)；所述驅(qū)動(dòng)軸(35)可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述支座(36)上；所述驅(qū)動(dòng)軸(35)上固定安裝鏈輪(34)和與所述鏈輪(34)嚙合的上皮帶輪；所述電機(jī)(31)安裝于所述底座(37)上，所述電機(jī)(31)的輸出軸固定安裝所述下皮帶輪(32)；所述上皮帶輪和所述下皮帶輪(32)通過所述皮帶(33)連接，所述電機(jī)(31)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過所述皮帶(33)帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)軸(35)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)軸(35)上的鏈輪(34)和從動(dòng)軸上的鏈輪通過所述鏈輪(34)連接，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)軸(35)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)所述鏈輪(34)轉(zhuǎn)動(dòng)；

其中，所述機(jī)械手(26)包括左右對(duì)稱布置的左機(jī)械爪和右機(jī)械爪；所述左機(jī)械爪和所述右機(jī)械爪均包括：左手指(61)、雙邊齒(62)、左擺動(dòng)齒(63)、左小齒輪(64)、左端蓋(65)、外殼(66)、油缸(67)、右手指(68)、右擺動(dòng)齒(69)、右小齒輪(70)和右端蓋(71)；

所述油缸(67)和所述雙邊齒(62)的一端聯(lián)動(dòng)，用于驅(qū)動(dòng)所述雙邊齒(62)進(jìn)行上升或下降運(yùn)動(dòng)；所述雙邊齒(62)的左側(cè)齒與安裝有左端蓋(65)的所述左小齒輪(64)嚙合，所述左小齒輪(64)與所述左擺動(dòng)齒(63)嚙合，所述左擺動(dòng)齒(63)與所述左手指(61)的一端嚙合；所述雙邊齒(62)的右側(cè)齒與安裝有右端蓋(71)的所述右小齒輪(70)嚙合，所述右小齒輪(70)與所述右擺動(dòng)齒(69)嚙合，所述右擺動(dòng)齒(69)與所述右手指(68)的一端嚙合，當(dāng)所述油缸(67)驅(qū)動(dòng)所述雙邊齒(62)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)所述左手指(61)和所述右手指(68)相向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而夾緊物體；當(dāng)所述油缸(67)驅(qū)動(dòng)所述雙邊齒(62)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)所述左手指(61)和所述右手指(68)相背運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而松開物體；

基于螺旋式錨固鉆機(jī)自動(dòng)鉆桿箱的運(yùn)行方法，包括以下步驟：

步驟1，鉆桿箱自動(dòng)送出鉆桿，過程為：

打開擋板(39)，鏈條驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)鏈條(312)旋轉(zhuǎn)，鏈條(312)上均布著若干相同間距的擋柱(314)，相鄰擋柱(314)之間設(shè)置螺旋鉆桿，因此，鏈條(312)帶動(dòng)擋柱(314)運(yùn)動(dòng)，在擋柱(314)的帶動(dòng)下，鉆桿箱里面的螺旋鉆桿均前移一定間距，但處在最前面的螺旋鉆桿由于脫離了擋柱，會(huì)順著箱體底板滑至V型料槽(313)中，等待機(jī)械手的抓取；

步驟2，機(jī)械手自動(dòng)上鉆桿，過程為：

初始時(shí)，機(jī)械手(26)處在豎直位置，手指打開，機(jī)械手(26)在伸縮油缸(25)的驅(qū)動(dòng)下移動(dòng)到位，手指收縮夾緊螺旋鉆桿；接著旋轉(zhuǎn)電機(jī)(22)帶動(dòng)擺動(dòng)軸(24)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)已夾緊螺旋鉆桿的機(jī)械手旋轉(zhuǎn)至與井口相對(duì)的位置，此時(shí)，動(dòng)力頭(11)沿滑道(15)前移，使動(dòng)力頭(11)前端的液壓卡盤(12)夾緊螺旋鉆桿，動(dòng)力頭(11)再前移，使螺旋鉆桿前端伸入沖扣夾持器(13)中；然后手指打開，機(jī)械手(26)在伸縮油缸(25)的驅(qū)動(dòng)下回收到位，接著旋轉(zhuǎn)電機(jī)(22)帶動(dòng)擺動(dòng)軸(24)旋轉(zhuǎn)，整個(gè)機(jī)械手(26)旋轉(zhuǎn)至最開始的位置，準(zhǔn)備抓取下一根螺旋鉆桿；

步驟3，鉆進(jìn)過程，過程為：

動(dòng)力頭(11)帶著第一根螺旋鉆桿持續(xù)鉆進(jìn)，直到第一根螺旋鉆桿完全進(jìn)入，此時(shí)，沖扣夾持器(13)夾緊第一根螺旋鉆桿末端，液壓卡盤(12)松開螺旋鉆桿，動(dòng)力頭(11)回到原位；

重復(fù)步驟2的機(jī)械手自動(dòng)上鉆桿的過程，動(dòng)力頭(11)帶著第二根螺旋鉆桿旋轉(zhuǎn)前移，與第一根螺旋鉆桿末端螺紋連接上，沖扣夾持器(13)松開第一根螺旋鉆桿末端，動(dòng)力頭(11)帶著兩根螺旋鉆桿持續(xù)鉆進(jìn)，直到螺旋鉆桿完全進(jìn)入；

重復(fù)步驟1、步驟2和步驟3，實(shí)現(xiàn)多跟螺旋鉆桿鉆進(jìn)；

步驟4，卸桿過程，過程為：

動(dòng)力頭(11)反向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺旋鉆桿旋出井口，后移到特定位置時(shí)，沖扣夾持器(13)夾緊出來螺旋鉆桿的尾部，夾持器(14)夾緊與出來螺旋鉆桿相連螺旋鉆桿的頭部；沖扣油缸(16)動(dòng)作，將兩根螺旋鉆桿的螺紋沖開，然后沖扣夾持器(13)松開螺旋鉆桿，動(dòng)力頭(11)繼續(xù)反向旋轉(zhuǎn)，將兩根螺旋鉆桿分離；

接著機(jī)械手(26)動(dòng)作，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(22)帶動(dòng)擺動(dòng)軸(24)旋轉(zhuǎn)，整個(gè)機(jī)械手(26)旋轉(zhuǎn)至與井口相對(duì)的位置，手指打開，機(jī)械手(26)在伸縮油缸(25)的驅(qū)動(dòng)下移動(dòng)到位，手指收縮夾緊螺旋鉆桿；動(dòng)力頭(11)上的液壓卡盤(12)松開螺旋鉆桿并沿滑道(15)后移至最開始的位置；旋轉(zhuǎn)電機(jī)(22)反向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)擺動(dòng)軸(24)旋轉(zhuǎn)，整個(gè)機(jī)械手(26)旋轉(zhuǎn)至鉆桿箱上部，機(jī)械手(26)在伸縮油缸(25)的驅(qū)動(dòng)下移動(dòng)到位，手指松開，螺旋鉆桿落到鉆桿箱支架(311)上，并滑落至鉆桿箱支架(311)尾部；機(jī)械手在伸縮油缸(25)的驅(qū)動(dòng)下回收到位，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(22)帶動(dòng)擺動(dòng)軸(24)旋轉(zhuǎn)，整個(gè)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)到最開始豎直的位置，準(zhǔn)備接下一根鉆桿；

步驟5，連續(xù)卸桿過程，過程為：

動(dòng)力頭(11)沿滑道(15)前移，動(dòng)力頭(11)前端的液壓卡盤(12)夾緊下一根螺旋鉆桿，夾持器(14)松開螺旋鉆桿，動(dòng)力頭(11)反向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺旋鉆桿旋出井口，重復(fù)步驟4的卸桿過程，即可完成連續(xù)卸桿的功能。