阅读说明：本技术 钻杆加厚自动化生产线 (Automatic production line for thickening drill rod ) 是由 周中吉 石晔 杨晓刚 于 2021-09-13 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种钻杆加厚自动化生产线,包括储料和拨料装置、龙门桁架移载装置、加热装置、钻杆加厚送料装置和锻压机；龙门桁架移载装置的结构包括X向移动机构,其上设有沿X向同步移动的至少三个Y向移动机构,每个Y向移动机构上通过Z向移动机构安装有一组机械手；加热装置包括至少一个加热炉,至少一个加热炉的进口侧设置有一高度可调的装载架,加热炉可沿Y向移动,对装载架上的钻杆端部进行加热；锻压机与加热炉沿X向间隔分布,钻杆加厚送料装置设置在锻压机进口侧,用于将钻杆送入锻压机进行端部加厚。本申请将钻杆加厚工艺流程中各工序之间的作业自动衔接,实现连续高效的自动化作业,提高生产节拍和加工效率。(The application relates to an automatic production line for thickening a drill rod, which comprises a material storing and stirring device, a gantry truss transferring device, a heating device, a drill rod thickening and feeding device and a forging press; the structure of the gantry truss transfer device comprises an X-direction moving mechanism, at least three Y-direction moving mechanisms synchronously moving along the X direction are arranged on the X-direction moving mechanism, and a group of mechanical arms are arranged on each Y-direction moving mechanism through a Z-direction moving mechanism; the heating device comprises at least one heating furnace, a loading frame with adjustable height is arranged on the inlet side of the at least one heating furnace, and the heating furnace can move along the Y direction to heat the end part of the drill rod on the loading frame; forging press and heating furnace are along X to interval distribution, and drilling rod thickening material feeding unit sets up at the forging press import side for send into the drilling rod the forging press and carry out the tip thickening. According to the application, the operations among all the procedures in the drill rod thickening process flow are automatically linked, continuous and efficient automatic operations are realized, and the production beat and the processing efficiency are improved.)

具体实施方式

以下结合附图说明本申请的具体实施方式。

本实施例的钻杆加厚自动化生产线，如图1所示，包括储料和拨料装置1、龙门桁架移载装置2、加热装置3、钻杆加厚送料装置4和锻压机5；

龙门桁架移载装置2的结构包括X向移动机构，其上设有沿X向同步移动的至少三个Y向移动机构，每个Y向移动机构上通过Z向移动机构安装有一组机械手；

加热装置3包括至少一个加热炉305，至少一个加热炉305的进口侧设置有一高度可调的装载架，加热炉可沿Y向移动，对装载架上的钻杆端部进行加热；

锻压机5与加热炉沿X向间隔分布，钻杆加厚送料装置4设置在锻压机5进口侧，钻杆加厚送料装置4用于将钻杆送入锻压机5进行端部加厚；

工作时，机械手沿X向同步移动，分别用于从储料和拨料装置1上抓取钻杆到装载架；从装载架上抓取钻杆到钻杆加厚送料装置4；从钻杆加厚送料装置4上抓取钻杆到下游工位上，实现将钻杆从储料和拨料装置1到加热装置3、再到钻杆加厚送料装置4、最后再卸料的连续作业。

上述实施例中，如图2、图3和图4所示，储料和拨料装置1的结构为：包括储料架1010、拨料机构和轴向定位装置；

其中，拨料机构用于将从储料架1010下料的钻杆传送至轴向定位装置；

作为具体实施形式，轴向定位装置位于拨料机构的左侧，拨料机构位于储料架1010出料端的左侧。储料架1010进料端与前一步工序的完成端相连，杆件1019(即钻杆，下同)可直接由前一工序滚动至储料架1010上，储料架1010作为加粗工序的准备区，用于临时储存并在重力作用下自动输送杆件1019。

作为具体实施形式，如图3所示，储料架1010由若干第三立柱1011支撑，沿进料端向出料端向下倾斜，使杆件1019在重力作用下滚动输送。

其中，拨料机构的结构包括拨料盘104，拨料盘104呈扇形结构，拨料盘104通过传动件与驱动装置连接，绕扇形结构的圆心来回摆动，扇形结构的一侧面上形成有容纳槽1020，如图5所示，容纳槽1020一侧形成有沿扇形结构侧面向外凸起的挡块103，容纳槽1020用于容纳从储料架1010落下的单个杆件1019；拨料盘104摆动时，通过容纳槽1020将前一个杆件1019拨至轴向定位装置，同时，通过扇形结构的弧形面1041将后一个杆件1019挡在储料架1010的出料端，防止其滑落。

挡块103实际上为构成容纳槽1020的一部分结构，作用是对杆件1019限位，防止拨料盘104向轴向定位装置摆动过程中，杆件1019提前滑落。同时，挡块103还起导向作用，可参考图6，当拨料盘104摆动至轴向定位装置，其内的杆件1019顺势落下至轴向定位装置上时，杆件1019可沿挡块103表面滚动并落入轴向定位装置上。

作为具体实施形式，挡块103与杆件1019接触的表面上设有柔性接触层。例如橡胶、塑胶层等，起到杆件1019表面防护作用。

作为具体实施形式，可参考图2-图4，与拨料盘104连接的传动件的结构为：

包括转轴105，转轴105两端与轴承座102连接，转轴105一端通过连杆1013与作为驱动装置的拨料气缸109的活塞杆连接；当拨料气缸109的活塞杆伸缩运动，连杆1013带动转轴105绕其轴线往复转动，从而带动拨料盘104往复摆动。

作为具体实施形式，拨料盘104沿轴向间隔设置有多个，各拨料盘104分别套设于转轴105上。

作为具体实施形式，转轴105的横截面为六边形。

具体地，本实施例的拨料盘104设置有两个。考虑到实际安装条件和安装精度，每个转轴105上各套设一个拨料盘104，两个转轴105之间通过联轴器连接，可由同一个拨料气缸109同步驱动。

工作时，拨料气缸109驱动连杆1013做循环摆动，连杆1013可以带动六边形转轴105做非整周的旋转运动。两个拨料盘104与转轴105相连，实现随转轴105的转动同步规律摆动，当旋转至一定角度时，挡块103竖起如图3所示的状态，挡块103外侧面刚好与杆件1019对接，杆件1019在重力作用下滑落，然后掉落至容纳槽1020中，拨料盘104摆动，依次经历图3、图5的状态，摆动方向可参考图中箭头所示，最终到达图6所示的完成状态，将杆件1019输送至轴向定位装置上。从而实现储料架1010上的钻杆一根一根单独送料的动作，拨料盘104在做往复循环摆动的过程中，可参考图5和图6，扇形结构的弧形面1041起到阻挡后一个杆件1019从储料架1010滑落的作用。

作为具体实施形式，如图3所示，上述转轴105两端与轴承座102安装在第二立柱1017上，第二立柱1017固定在基座1018上，基座1018固定在安装平面上。

其中，轴向定位装置的结构为：如图3和图4所示，包括至少两个滚动支撑件106，每个滚动支撑件106具有用于与钻杆表面接触的滚动接触面1061，至少两个滚动支撑件106沿钻杆轴向间隔布置，用于对钻杆提供支撑，并通过转动调节钻杆的轴向位置。

作为具体实施形式，滚动支撑件106两端通过轴承装置与安装座1014连接。滚动支撑件106通过带传动或链传动机构107及驱动电机108连接。

具体地，滚动支撑件106采用V型滚轮件，滚动接触面1061即为滚轮件的外侧面。滚轮件的滚轮轴两端与安装座1014转动连接。

具体地，驱动电机108可采用减速电机。带传动或链传动机构107的结构包括驱动轮、从动轮以及将两者连接的传动带或传动链。驱动轮与驱动电机108的输出端传动连接，从动轮与滚轮件的滚轮轴一端传动连接。

具体地，可参考图3，安装座1014通安装在第一立柱1016的顶端，第一立柱1016固定在基座1018上，基座1018固定在安装平面上。驱动电机108也可直接安装在第一立柱1016上。

滚动支撑件106每次用于接收单根杆件1019，在带传动或链传动机构107及驱动电机108驱动下，实现定向转动，将杆件1019推送至定位点，等待下一个工序的龙门桁架移载装置2的机械手将其取走。

本实施例共设置有四个第一立柱1016，每个第一立柱1016顶面上通过安装座1014安装一个V型滚轮件，四个V型滚轮件形成四个支撑位。

轴向定位装置的结构还包括轴向定位件1015，其用于为钻杆的端面提供定位基准。

作为具体实施形式，轴向定位件1015采用电动推杆或气缸等驱动部件，其活塞杆端部设有定位板1012。

具体地，轴向定位件1015的高度可调，轴向定位件1015通过调节板101安装在位于最边上一个第一立柱1016上，调节板101的安装高度可调，从而调整轴向定位件1015的高度，以适用于不同直径的杆件，便于定位板1012对准杆件1019的一端平面进行轴向定位。

当杆件1019被送至轴向定位装置之后，为了使其受力平衡，需要调整其轴向的中心位置在设定位置。对于同一批次的杆件1019，轴向定位位置相同，预先通过轴向定位件1015调整定位板1012到设定位置，然后杆件1019在滚动支撑件106的驱动下，轴向移动，直至杆件1019一端面与定位板1012贴合，完成轴向定位。

上述实施例中，如图7所示，X向移动机构包括沿X向传动的同步带205、X向导轨206和X向移动架203，X向移动架203与同步带205固定连接、并沿X向导轨206移动，X向移动架203上设有第一Y向导轨213；Y向移动机构包括Y向移动架215，其沿第一Y向导轨213移动，Y向移动架215上设有Z向导轨216；Z向移动机构包括Z向移动架207，其沿Z向导轨216移动，机械手安装在Z向移动架207底部，每组机械手包括至少两组夹爪组件，两组夹爪组件沿Y向间隔设置。

作为具体实施形式，Z向移动架207由驱动装置驱动的齿轮齿条啮合机构带动，沿Z向导轨216移动；Y向移动架215由驱动装置驱动的丝杠螺母传动机构带动，沿第一Y向导轨213移动。

具体地，如图8和图9所示，X向移动架203上设有Y向减速电机装置217、Y向丝杠214，Y向丝杠214上旋接有与Y向移动架215连接的螺母，Y向移动架215通过滑块与第一Y向导轨213滑动连接，Y向减速电机装置217带动Y向丝杠214转动，驱动Y向移动架215沿第一Y向导轨213移动；

作为具体实施形式，Y向移动架215上设有Z向减速电机装置211，其输出端连接第一斜齿轮212，Z向移动架207一侧设有Z向齿条208；每组夹爪组件的结构包括：夹爪气缸209和由其驱动的夹爪件210；

工作时，Z向减速电机装置211带动第一斜齿轮212转动，第一斜齿轮212与Z向齿条208啮合，带动Z向移动架207沿着Z向导轨216向下移动；夹爪气缸209动作带动夹爪件210夹紧钻杆，Z向移动架207上升。

根据实际需要，Y向移动架215上设置Z向限位块223，限制Z向移动架207的位置。

作为具体实施形式，龙门桁架移载装置2的结构还包括桁架218，其具体可采用龙门架结构；X向导轨206安装在桁架218上，且间隔设有两根；桁架218上两端安装有同步带轮，其通过同步带205传动连接，其中一个同步带轮与安装在桁架218一端的X向减速电机装置201的输出端连接；

具体地，如图9和图10所示，X向移动架203通过压板222与同步带205连接，每个X向移动架203的两侧分别通过一组滚动连接件204与X向导轨206滚动连接；

具体地，如图10所示，滚动连接件204的结构包括主滚轮2041和侧滚轮2042，X向导轨206为T型导轨，主滚轮2041与T型导轨顶端面滚动接触，两个侧滚轮2042与T型导轨的两侧面同步接触，起到对X向导轨206的防侧翻和导向作用，且防侧翻的加持力可调。

为清楚示意，图9和图7相比，隐去了部分滚动连接件204的外壳结构。

具体地，X向导轨206通过压块219与桁架218连接；桁架218两端设置X向限位块220，限制X向移动架203的位置，张紧机构221张紧同步带205；

具体地，至少三个X向移动架203通过X向连接杆202连接，至少三个X向移动架203使至少三个机械手分别处于三个工位进行同步动作。

机械手沿X向的间距，可根据钻杆长度调整，使钻杆的夹持点分布均匀，保证钻杆夹持平衡。

上述实施例中，如图11所示，加热炉305的安装结构包括移动支架302和固定支架301，固定支架301上安装有第二Y向导轨312；移动支架302沿第二Y向导轨312移动，从而调整加热炉305的位置，使其对钻杆端部进行往复加热；

根据实际的加热需要，本实施的移动支架302上固定安装至少两个加热炉305，两个炉膛分别对应两次加热，最终达到所需的加热温度，由于多一次夹取工序，对应地机械手设置成如图1所示的四组。

移动支架302由驱动装置驱动的齿轮齿条啮合机构带动，沿第二Y向导轨312移动，固定支架301上设有对移动支架302移动位置进行限位的限位机构。

作为具体实施形式，移动支架302上设有双输出轴减速电机装置311，其两侧输出轴分别通过两根传动轴连接第二斜齿轮303，其中传动轴通过轴承件与移动支架302连接；位于固定支架301对应位置上分别设置有与第二斜齿轮303啮合连接的Y向斜齿条304。

作为具体实施形式，第二Y向导轨312设置两组，分别位于固定支架301的两侧；上述限位机构具体可采用设置在固定支架301后侧的Y向限位块313。

上述实施例中，如图11所示，装载架的结构为：包括升降架307，其两端各设置一个V型支架308；升降架307底部与驱动装置连接，以调整V型支架308的高度。

作为具体实施形式，两个第四立柱309顶部分别安装有丝杆升降机310，升降架307的两端连分别与对应的丝杆升降机310连接。

丝杆升降机310可采用手摇式结构，根据钻杆直径，通过调整手柄可调整升降架307及V型支架308的高度，调整钻杆中心高度不随钻杆直径改变，从而使钻杆中心与加热炉305的炉膛入口306中心一致。

作为具体实施形式，加热炉305采用中频感应炉，通过机械手将钻杆夹紧，将一端伸入至炉膛入口306，在双输出轴减速电机装置311驱动下，移动支架302沿第二Y向导轨312往复移动，对钻杆端部进行加热。

加热炉305工位的工作流程如下：

第一次加热：机械手将钻杆从储料和拨料装置1的轴向定位装置上夹取，移载到装载架的V型支架308上，两个V型支架308位钻杆提供两个支撑位；双输出轴减速电机装置311带动传动轴及第二斜齿轮303转动，第二斜齿轮303通过与Y向斜齿条304啮合，带动移动支架302沿着第二Y向导轨312移动，钻杆端部进入加热炉305中进行第一次加热。

第二次加热：移动支架302带动加热炉305退出，机械手将钻杆从对V型支架308上移载到对应于第二个加热炉305前的装载架上(为了清楚示意，图11中省略了第二次加热时位于加热炉305前面的装载架)；同样地，移动支架302带动加热炉305前进，钻杆从炉膛入口306进入炉膛中进行第二次加热，加热完成后，移动支架302带动加热炉305再次退出。

上述实施例中，如图1所示，钻杆加厚送料装置4包括Y向输送机构和Z向升降机构，用于在合适的高度位置(与准锻压机5入口中心位置对齐)沿Y向将钻杆端部输送至锻压机5内。

具体地，本实施例的工作过程中，四组机械手等间距分布，可同时实现四个抓取：从储料和拨料装置1的轴向定位装置上抓取钻杆到加热装置3的第一个加热炉305的装载架；从第一个加热炉305的装载架上抓取钻杆到第二个加热炉305的装载架；从第二个加热炉305的装载架上抓取钻杆到钻杆加厚送料装置4；从钻杆加厚送料装置4上抓取钻杆到后续工位的储存架(图中未示出)。如此往复循环，实现钻杆从储料和拨料装置1到加热装置3、再到钻杆加厚送料装置4，最后再到卸料的连续作业及各工序的同步运行。

本申请中“X”、“Y”、“Z”可参考图中所标识的坐标轴的方向。各部件名称中出现的“X向”、“Y向”、“Z向”代表该部件在具体实施时，属于向相应运动方向运动部件的一部分结构或是实现相应方向移动功能的一部分结构，其命名类似“第一”、“第二”的形式，只是为了在说明时方便对相似零部件进行区分，不具有明示或暗示的其他含义形成对本申请的限制。