CN111155948A - 一种可自动打钻与自动退钻的钻机及自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可自动打钻与自动退钻的钻机及自动控制方法，包括打钻车和用于向打钻车提供待加接钻杆的钻杆车，钻杆车上设置有用于将待加接钻杆输送至打钻车的机械手，所述打钻车包括用于带动打钻车移动的行走机构、电控总成、操控总成、动力源、油箱总成以及导轨总成，所述导轨总成包括机架、含有旋转接头组件的动力头以及固定夹持有工作钻杆的固定夹持器，本发明通过机械手将钻杆车上的待加接钻杆输送至打钻车，然后通过动力头、固定夹持器和浮动夹持器的相互配合实现待加接钻杆与工作钻杆的自动连接和拆卸，实现了对钻机的自动化控制，提高了钻机打钻效率，从而能够保障工人的作业安全。

Description

一种可自动打钻与自动退钻的钻机及自动控制方法

技术领域

本发明涉及煤矿液压钻机技术领域，具体涉及一种可自动打钻与自动退钻的钻机及自动控制方法。

背景技术

现有的防突治理钻探设备，虽然使瓦斯抽放效率相对以前有了很大提高，但是依然无法改善工人的作业环境，无法保障工人的人身安全。

为了进一步提高煤矿安全生产效率，改进防突治理工艺，保障作业人员的身体健康，释放人力资源。通过自动化控制钻机的投入使用，将能实现井下液压钻机的遥控控制以及自动打钻功能，将简化钻机打钻过程，提高钻机打钻效率。保障工人作业安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种可自动打钻与自动退钻的钻机及自动控制方法，其通过动力头、固定夹持器和浮动夹持器的相互配合实现待加接钻杆与工作钻杆的自动连接与自动拆卸，实现了对钻机的自动化控制，从而能够保障工人的作业安全。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种可自动打钻与自动退钻的钻机，包括打钻车和用于向打钻车提供待加接钻杆的钻杆车，钻杆车上设置有用于将待加接钻杆输送至打钻车的机械手，所述打钻车包括用于带动打钻车移动的行走机构、电控总成、操控总成、动力源、油箱总成以及导轨总成，所述导轨总成包括机架、含有旋转接头组件的动力头以及固定夹持有工作钻杆的固定夹持器，动力头与机架滑动连接，固定夹持器设置在动力头的一侧，动力头与固定夹持器之间设置有浮动夹持器，固定夹持器和浮动夹持器均与机架固定连接，且浮动夹持器与机架之间还设置有用于带动浮动夹持器绕其中心轴线旋转的油缸。

进一步的，所述待加接钻杆的两端分别与旋转接头组件和工作钻杆的末端螺纹连接。

进一步的，所述油缸的两端分别与机架的侧壁和浮动夹持器铰接。

一种可自动打钻与自动退钻的钻机的自动控制方法，包括待加接钻杆的加接过程和拆卸过程：

其中，加接过程如下：机械手将待加接钻杆从钻杆车的钻杆箱中取出，并送至导轨总成的指定位置后，浮动夹持器将待加接钻杆夹紧，动力头推进与待加接钻杆连接，连接完成后浮动夹持器松开，然后动力头继续旋转推进，动力头推进到预设位置时，待加接钻杆与固定夹持器内的工作钻杆连接，然后，固定夹持器夹紧连接后的钻杆，动力头反转，将待加接钻杆与动力头旋开，随后动力头回到初始位置，重复上述动作即可连续进行加钻杆作业；

拆卸过程如下：动力头带动待加接钻杆后退至预设退钻拆解位置时，待加接钻杆与工作钻杆的连接处位于固定夹持器与浮动夹持器之间，此时固定夹持器与浮动夹持器同时夹紧，油缸推动浮动夹持器在待加接钻杆夹紧状态下旋转，使待加接钻杆的连接螺纹松动，随后浮动夹持器松开且固定夹持器抱紧待加接钻杆，动力头后退至丝扣完全脱离，然后浮动夹持器再次夹紧，动力头反转，将待加接钻杆与动力头旋开，待机械手将待加接钻杆夹紧后，浮动夹持器松开，同时机械手将待加接钻杆放置在钻杆箱内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过机械手将钻杆车上的待加接钻杆输送至打钻车，然后通过动力头、固定夹持器和浮动夹持器的相互配合实现待加接钻杆与工作钻杆的自动连接和自动拆卸，实现了对钻机的自动化控制，提高了钻机打钻效率，从而能够保障工人的作业安全。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中导轨总成的结构示意图；

图中标记：1、打钻车，2、钻杆车，3、行走机构，4、电控总成，5、操控总成，6、动力源，7、油箱总成，8、导轨总成，9、机架，10、动力头，11、固定夹持器，12、浮动夹持器，13、油缸，14、机械手。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种可自动打钻与自动退钻的钻机，包括打钻车1和用于向打钻车1提供待加接钻杆的钻杆车2，钻杆车2上设置有用于将待加接钻杆输送至打钻车1的机械手14、履带底盘和用于放置待加接钻杆的钻杆箱；所述打钻车1包括用于带动打钻车1移动的行走机构3、电控总成4、操控总成5、动力源6、油箱总成7以及导轨总成8，电控总成4和钻杆车2的电控部分均由可编程控制器和无线通讯模块组成且两者通过无线通讯模块传输信息，实现打钻车1与钻杆车2之间的连接。

所述行走机构1的顶部还设置有底架（未在图中标出），底架的其中一端与行走机构1铰接，底架的底部中间位置处通过用于调节底架俯仰角的调角油缸与行走机构1相连，为了达到最佳的使用效果，所述底架的自由端的底部设置有支撑架，支撑架沿竖直方向设置且支撑架与行走机构1固定连接，支撑架的顶端倾斜设置。

如图2所示，所述导轨总成8包括机架9、含有旋转接头组件的动力头10以及固定夹持有工作钻杆的固定夹持器11，动力头10与机架9滑动连接，固定夹持器11设置在动力头10的一侧，所述待加接钻杆的两端分别与旋转接头组件和工作钻杆的末端螺纹连接，动力头10与固定夹持器11之间设置有浮动夹持器12，固定夹持器11和浮动夹持器12均与机架9固定连接，且浮动夹持器12与机架9之间还设置有用于带动浮动夹持器12绕其中心轴线旋转的油缸13，此处需要说明的是，浮动夹持器12包括底座部分和转动设置在底座部分内侧的夹持部分，夹持部分的内部沿中心轴线方向开设有用于待加接钻杆穿过的通孔，夹持部分用于实现对待加接钻杆的夹紧，由于浮动夹持器12的结构为本领域较为常规的技术，故在此处不作详细说明，但是，本发明在夹持部分的外侧设置有所述的油缸13，油缸13的两端分别与机架9的侧壁和浮动夹持器12的夹持部分铰接，当油缸13伸缩时，浮动夹持器12的夹持部分在底座部分的内部旋转。

打钻车1的电控总成4的输出端与操控总成5相连。所述操控总成5内设置有电磁阀组，操控总成5的上端面上设置有多个控制按钮和控制杆，多个控制按钮和控制杆均与电控总成4的输入端相连，电控总成4的输出端与电磁阀组的控制端电连接。所述电磁阀组的进油口通过液压管道依次与动力源6和油箱总成7相连通，电磁阀组的多个出油口分别通过液压管道与调角油缸、行走机构1、油缸13、浮动夹持器12以及固定夹持器11相连通，通过多个控制按钮和控制杆来控制调角油缸9、行走机构1、油缸13、浮动夹持器12以及固定夹持器11的控制油路导通，实现相应的动作。其中，动力源6包括电动机和液压泵，电动机带动液压泵工作，液压泵工作后将油箱总成7内的液压油抽出并通过电磁阀组供给各个工作机构。

本发明中待加接钻杆与工作钻杆的加接过程如下：

机械手14将待加接钻杆从钻杆车2的钻杆箱中取出，并送至导轨总成8的指定位置后，浮动夹持器12将待加接钻杆夹紧，动力头10推进与待加接钻杆连接，连接完成后浮动夹持器12松开，然后动力头10继续旋转推进，动力头10推进到预设位置时，待加接钻杆与固定夹持器11内的工作钻杆连接，然后，固定夹持器11夹紧连接后的钻杆，动力头10反转，将待加接钻杆与动力头10旋开，随后动力头10回到初始位置，重复上述动作即可连续进行加钻杆作业。

拆卸过程如下：动力头10带动待加接钻杆后退至预设退钻拆解位置时，待加接钻杆与工作钻杆的连接处位于固定夹持器11与浮动夹持器12之间，此时固定夹持器11与浮动夹持器12同时夹紧，油缸13推动浮动夹持器12在待加接钻杆夹紧状态下旋转，使待加接钻杆的连接螺纹松动，随后浮动夹持器12松开且固定夹持器抱紧待加接钻杆，动力头10后退至丝扣完全脱离，然后浮动夹持器12再次夹紧，动力头10反转，将待加接钻杆与动力头10旋开，待机械手14将待加接钻杆夹紧后，浮动夹持器12松开，同时机械手14将待加接钻杆放置在钻杆箱内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种可自动打钻与自动退钻的钻机，包括打钻车（1）和用于向打钻车（1）提供待加接钻杆的钻杆车（2），钻杆车（2）上设置有用于将待加接钻杆输送至打钻车（1）的机械手（14），所述打钻车（1）包括用于带动打钻车（1）移动的行走机构（3）、电控总成（4）、操控总成（5）、动力源（6）、油箱总成（7）以及导轨总成（8），其特征在于：所述导轨总成（8）包括机架（9）、含有旋转接头组件的动力头（10）以及固定夹持有工作钻杆的固定夹持器（11），动力头（10）与机架（9）滑动连接，固定夹持器（11）设置在动力头（10）的一侧，动力头（10）与固定夹持器（11）之间设置有浮动夹持器（12），固定夹持器（11）和浮动夹持器（12）均与机架（9）固定连接，且浮动夹持器（12）与机架（9）之间还设置有用于带动浮动夹持器（12）绕其中心轴线旋转的油缸（13）。

2.根据权利要求1所述的一种可自动打钻与自动退钻的钻机，其特征在于：所述待加接钻杆的两端分别与旋转接头组件和工作钻杆的末端螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种可自动打钻与自动退钻的钻机，其特征在于：所述油缸（13）的两端分别与机架（9）的侧壁和浮动夹持器（12）铰接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的钻机的自动控制方法，其特征在于，包括待加接钻杆的加接过程和拆卸过程：

其中，加接过程如下：机械手将待加接钻杆从钻杆车的钻杆箱中取出，并送至导轨总成的指定位置后，浮动夹持器将待加接钻杆夹紧，动力头推进与待加接钻杆连接，连接完成后浮动夹持器松开，然后动力头继续旋转推进，动力头推进到预设位置时，待加接钻杆与固定夹持器内的工作钻杆连接，然后，固定夹持器夹紧连接后的钻杆，动力头反转，将待加接钻杆与动力头旋开，随后动力头回到初始位置，重复上述动作即可连续进行加钻杆作业；

拆卸过程如下：动力头带动待加接钻杆后退至预设退钻拆解位置时，待加接钻杆与工作钻杆的连接处位于固定夹持器与浮动夹持器之间，此时固定夹持器与浮动夹持器同时夹紧，油缸推动浮动夹持器在待加接钻杆夹紧状态下旋转，使待加接钻杆的连接螺纹松动，随后浮动夹持器松开且固定夹持器抱紧待加接钻杆，动力头后退至丝扣完全脱离，然后浮动夹持器再次夹紧，动力头反转，将待加接钻杆与动力头旋开，待机械手将待加接钻杆夹紧后，浮动夹持器松开，同时机械手将待加接钻杆放置在钻杆箱内。

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