專利名稱：立軸式鉆機自動擰管機的夾持機構的制作方法
技術領域：
立軸式鉆機自動擰管機的夾持機構
技術領域：
本實用新型涉及一種立軸式鉆機的擰管機，特別涉及一種立軸式鉆機自動擰管機的夾持機構。
背景技術：
立軸式鉆機是地質鉆探中常用的一種回轉式鉆機。這種鉆機的回轉機構有一段較長的立軸(I米左右)，用其帶動鉆具回轉、實現(xiàn)給進并導正鉆具，故名立軸式鉆機。它可以在各種硬度的巖石中鉆垂直孔和一定范圍的傾斜孔。在鉆進淺孔和斜孔時，立軸的導正作用尤為顯著。擰管機是在地質鉆探的起下鉆具時，用于擰卸鉆桿的一種機械。它可代替人力擰卸鉆桿，減輕工人勞動強度，提高升降工作效率。按傳動方式，擰管機分液壓傳動和機械傳動兩種，中國普遍使用的是液壓擰管機。目前針對擰管機的研發(fā)也有不少，如在2011-07-06公開的，申請?zhí)枮?01020635083.9的中國實用新型，揭示了一種用于鉆桿擰卸的液壓擰管機，其主要包括上鉗體、下鉗體和吊鉗三部分。其中下鉗體固定在孔口，用于夾持孔內鉆桿，防止落桿事件發(fā)生；上鉗體是擰管機的主體部分，用于實現(xiàn)上部鉆桿的大扭矩擰卸扣，作用是夾緊鉆桿和擰卸鉆桿；吊鉗主要用于擰管機的讓開孔口，從而減小鉆井平臺的面積，減少鉆探成本。由于其吊鉗需要用到懸吊機構，對安裝場地要求較高，且其夾緊裝置沒有自動夾緊功能，完全靠外力夾緊，耗能較大。再如2010-12-15公開的申請?zhí)枮?01020184423. O的中國實用新型專利提供一種適用于外平鉆桿的大扭矩液壓擰卸設備-液壓擰管機的下鉗，它包括下鉗架、卡瓦座、第一偏心塊、第二偏心塊、第一卡瓦、第二卡瓦、偏心塊驅動液壓缸、水平移動液壓缸固定板、同步板、偏心塊驅動液壓缸架、第一驅動銷、第二驅動銷；第一卡瓦、第二卡瓦均位于第一擋板與第二擋板之間并擱置在底板上，第一卡瓦與第二卡瓦構成鉆桿下夾持腔，第一偏心塊與第一卡瓦相接觸，第二偏心塊與第二卡瓦相接觸；偏心塊驅動液壓缸的活塞桿與同步板鉸接，第一偏心塊上的第一驅動銷位于長條狀滑動孔內，第二偏心塊上的第二驅動銷位于長條狀滑動孔內。該實用新型的液壓擰管機的下鉗結構較復雜，且其夾緊裝置沒有自動夾緊功能，完全靠外力夾緊，耗能較大。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題，在于提供一種立軸式鉆機自動擰管機的夾持機構，結構簡單合理，夾持力大，且能耗小。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種立軸式鉆機自動擰管機的夾持機構，所述夾持機構包括一環(huán)形油缸、一第一壓縮彈簧、一底板以及復數(shù)個對應設置的滾子排和卡瓦；所述環(huán)形油缸還包括夾緊缸筒、夾緊活塞以及夾緊缸底，所述夾緊活塞設在夾緊缸筒內，所述夾緊缸底連接于夾緊缸筒底部，所述夾緊活塞內具有上大下小的容置槽，所述復數(shù)個卡瓦上大下小，放置于所述容置槽內并夾持所述鉆機的下段鉆桿，容置槽的內壁形成與卡瓦數(shù)量對應的斜面，所述斜面的方向是上端向外，下端向內，所述卡瓦的背面通過所述滾子排滑設于所述斜面上，所述第一壓縮彈簧設在復數(shù)個卡瓦的底部與所述底板之間，底板上設有鉆桿通過孔。其中，所述夾持機構中的卡瓦成對相向設置以圍成一夾持腔。其中，任一所述卡瓦的夾持面上均設有一能拆卸的卡瓦鑲件，所述夾持腔由所述卡瓦鑲件圍成。其中，所述夾持腔為六角形或圓形。其中，所述夾持機構還包括一用于卡設所述第一壓縮彈簧的擋頭，該擋頭包括兩立柱及一連接環(huán)，兩立柱連接在所述連接環(huán)一直徑兩端的下方，并且該兩立柱分別位于所述夾持腔的兩側。本實用新型具有如下優(yōu)點本實用新型的擰管機的夾持機構設置有環(huán)形油缸、滾子排和卡瓦的相配合的結構，達到自重夾持和液壓夾持相結合，夾持力大且可靠，還能降低能耗，特別適用于立軸式鉆機自動擰管機。
下面參照附圖結合實施例對本實用新型作進一步的說明。圖I為利用本實用新型夾持機構的自動擰管機的立體結構示意圖。圖2為利用本實用新型夾持機構的自動擰管機的俯視結構示意圖，其中有部分剖視。圖3為圖2的A-A剖視圖。圖4為圖2的C-C剖視圖。圖5為本實用新型夾持機構中環(huán)形油缸的夾緊活塞的結構示意圖。圖6為本實用新型夾持機構中卡瓦結構示意圖。圖6A為本實用新型夾持機構中兩個卡瓦相向設置的結構示意圖。圖7和圖8為本實用新型夾持機構夾緊狀態(tài)和放松狀態(tài)結構示意圖。圖9為上述擰管機擰卸機構中大齒輪一實施例的結構示意圖。圖10為上述擰管機沖扣機構中杠桿的一實施例俯視和前視結構示意圖。圖IOA為圖10的B-B剖視圖。圖11為上述擰管機沖扣機構與大齒輪配合的結構示意圖。圖12A和圖12B為上述擰管機沖扣機構的彈性棘爪裝置一實施例的兩種狀態(tài)示意圖。圖13和圖13A為棘爪的立體結構示意圖及軸向剖視結構示意圖。圖14和圖14A為棘爪調向結構的立體結構示意圖及俯視結構示意圖。圖15為上述擰管機沖扣機構的彈性棘爪裝置另一實施例的結構示意圖。
具體實施方式如圖I至圖4所示，利用本實用新型夾持機構的自動立軸式鉆機的擰管機10，包括一擰卸機構I、一本實用新型的夾持機構2、一沖扣機構3、一基座4和一上蓋5。其中，夾持機構I用于夾持鉆桿的下部，擰卸機構2用于旋轉上段鉆桿20以將上段鉆桿40從下段鉆桿20卸下或者將上段鉆桿20旋入下段鉆桿40，所述沖扣機構3用于給擰卸機構I瞬間的沖擊力，使擰卸機構I有足夠的力量將上段鉆桿20從下段鉆桿40旋開。沖扣機構3通過調整棘爪方向，也可用于上段鉆桿20擰入下段鉆桿40后鎖扣，保證兩段鉆桿鎖緊程序。所述抒卸機構I包括一驅動馬達11(可以是液壓馬達)、一小齒輪12、一大齒輪13、中空狀的芯管14、一撥環(huán)15、一搬叉16以及一壓環(huán)17 ;所述驅動馬達11通過所述小齒輪12帶動大齒輪13旋轉，所述芯管14設于所述大齒輪13的軸部，為大齒輪13提供旋轉軸，所述撥環(huán)15包括兩擋柱151和連接在擋柱151底部的固定環(huán)152，所述固定環(huán)152通過螺絲18固定連接在大齒輪13之上，所述搬叉16包括一叉口 161和卡柄162，所述叉口 161夾持所述鉆機的上段鉆桿20，所述卡柄162卡設在所述撥環(huán)15的兩擋柱151之間，所述壓環(huán)17壓緊于所述大齒輪13和芯管14的頂部。如圖3至圖8所示，所述夾持機構2包括一環(huán)形油缸21、一第一壓縮彈簧22、一底板23以及復數(shù)個對應設置的滾子排24和卡瓦25 ;所述環(huán)形油缸21還包括夾緊缸筒211、夾緊活塞212以及夾緊缸底213，所述夾緊活塞212設在夾緊缸筒211內，所述夾緊缸底213連接于夾緊缸筒211的底部，所述夾緊活塞212內具有上大下小的容置槽2122，所述復數(shù)個卡瓦25上大下小，放置于所述容置槽2122內并夾持所述鉆機的下段鉆桿40，容置槽2122的內壁形成與卡瓦數(shù)量對應的斜面2124，所述斜面2124的方向是上端向外，下端向內，所述卡瓦25的背面252通過所述滾子排24滑設于所述斜面2124上，滾子排24的設置使卡瓦25與斜面2124之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，大大減小了卡瓦25與斜面2124之間的摩擦力，使卡瓦25即可在自身重力的作用下會沿著斜面2124下滑，從而夾緊下段鉆桿20。所述第一壓縮彈簧22設在復數(shù)個卡瓦25的底部與所述底板23之間，底板23上設有鉆桿通過孔232，利于鉆桿通過到達擰管機10的內部而受到夾持。在本實施例中，所述夾持機構2中的卡瓦數(shù)25量為一對，且兩卡瓦25相向設置，卡瓦25的一夾持面上還設有一卡瓦鑲件256。并圍成六角狀的夾持腔254，但實用新型不限于此，也可以通過更換卡瓦鑲件256獲得圓形的夾持腔254。為了防止第一壓縮彈簧22穩(wěn)定地限位于所述卡瓦25的底部，所述夾持機構2還包括一用于卡設所述第一壓縮彈簧22的擋頭26，該擋頭26包括兩立柱262及一連接環(huán)264，兩立柱262連接在所述連接環(huán)264 —直徑兩端的下方，并且該兩立柱262分別位于所述夾持腔254的兩側。第一壓縮彈簧22的設置是在夾緊活塞212下移而松開卡瓦25時，產(chǎn)生向上的彈力以抵消卡瓦25因自身的重力下沉而卡緊鉆桿。請主要參考圖9至圖14A，所述沖扣機構3包括一直線油缸31、一杠桿32、至少一彈性棘爪裝置33 ;所述杠桿32包括一體設置的連接部321和環(huán)形旋轉部322，連接部321連接所述直線油缸31的直線活塞311，環(huán)形旋轉部322與所述大齒輪13相鄰同軸設置，且所述彈性棘爪裝置33設于環(huán)形旋轉部322與大齒輪13之間，且所述彈性棘爪裝置33在一狀態(tài)下將環(huán)形旋轉部322與大齒輪13連接為一體，并在另一狀態(tài)下將環(huán)形旋轉部322與大齒輪13松開。其中，所述彈性棘爪裝置33包括一棘爪331以及一第二壓縮彈簧332，其有如下兩種設置形式第一種、是將棘爪331和第二壓縮彈簧332固定在大齒輪13，并在大齒輪13旋轉一定的角度時插入杠桿32內連接為一體。具體是所述杠桿32的環(huán)形旋轉部322同軸設在所述大齒輪13的底部，且所述大齒輪13上設有至少一開口朝下的凹槽131，所述第二壓縮彈簧332的上端固定連接于所述凹槽131的底部(凹槽的上端為凹槽底部)，下端連接棘爪331，所述環(huán)形旋轉部322的上端面環(huán)形布設有復數(shù)個棘孔3225，所述棘爪331在直線油缸31的直線活塞311前進的狀態(tài)下軸向插入其中一所述棘孔3225，并在直線活塞311后退的狀態(tài)下退出所述棘孔3325。所述棘爪331的上端為調節(jié)端，下端具有一滑行面3312，所述調節(jié)端軸向設有兩開口槽3314，所述滑行面3312具有一高端33121及一低端33122。所述彈性棘爪裝置33還包括棘爪調向機構333，所述棘爪調向機構333包括一作為所述凹槽3314底板的調向壓蓋3331和一緊固螺釘3332，所述第二壓縮彈簧332的上端固定連接在該調向壓蓋3331上，所述調向壓蓋3331上設有至少一第一螺孔3333 ;且所述調向壓蓋3331的上表面設有一直槽3334，下表面軸向設有兩卡柱3335與所述兩開口槽3314對應；所述撥環(huán)15對應所述直槽3334開設有一調向孔153，及對應第一螺孔3333開設有兩相隔180度第二螺孔154 ;所述調向壓蓋3331通過直槽3334來旋轉調節(jié)所述滑行面3312的高端33121及低端33122的朝向，并使第一螺孔3333與其中一第二螺孔154對準后通過緊固螺釘3332鎖緊。將所述彈性棘爪裝置33為兩兩成對布置可使大齒輪13與杠桿32的固定更穩(wěn)定，本實施例其數(shù)量為兩對共4個，每對的兩個彈性棘爪裝置的中心相隔180度；兩對彈性棘爪裝置33的中心的連線相隔80度；所述環(huán)形旋轉部322上的棘孔3225數(shù)量為9個，任兩相鄰棘孔3225的中心相隔40度；所述杠桿32的行程(最大轉角)為37度。如此設置，杠桿32最多旋轉20度就會有一對棘爪331插入棘孔3225，而杠桿32與大齒輪13的連接后行程至少為17度，完全可保證大齒輪13能夠獲得足夠的沖擊力。如圖15所示，第二種、是將棘爪331和第二壓縮彈簧332固定在杠桿32上，并在杠桿32旋轉一定的角度時插入大齒輪13內連接為一體。具體是所述杠桿的環(huán)形旋轉部322設在所述大齒輪13的底部，所述環(huán)形旋轉部322上表面還設有一凹槽324，所述第二壓縮彈簧332下端固定連接在凹槽324的底部，第二壓縮彈簧332的上端連接所述棘爪331，所述大齒輪13的底面環(huán)形布設有復數(shù)個棘孔132，所述棘爪331具有一滑行面3312，所述滑行面3312具有一高端33121及一低端33122，所述高端33121位于大齒輪13前進的方向，低端33122位于大齒輪13后退的方向，滑行面3312的設置用以保證所述棘爪331在直線油缸31的直線活塞311前進的狀態(tài)下插入其中一棘孔132，并在直線活塞311后退的狀態(tài)下退出所述棘孔132。所述杠桿環(huán)形旋轉部322的凹槽324的底部為一可拆卸的蓋板323，所述第二壓縮彈簧332下端固定連接在該蓋板323上，如此，安裝棘爪33時比較方便。上述兩實施例中，所述上蓋5連接于所述基座4的上方，并使基座4和上蓋5圍成一空間，所述擰卸機構I的小齒輪12、大齒輪13、芯管14以及所述沖扣機構3的直線油缸31的一端、杠桿32、棘爪33以及第二壓縮彈簧34均設在所述基座4和上蓋5連接圍成的空間內，所述驅動馬達11和撥環(huán)15設在上蓋5上方。參見圖I至圖15，本實用新型的工作原理是首先將鉆桿插入上述擰管機，并使鉆桿連接頭以下的部位處于夾持機構2的卡瓦25形成的夾持腔254內，連接頭30以上的部位處于擰卸機構I芯管14及以上的位置；再用搬叉16的叉口 161部分夾持上段鉆桿20，并使卡柄162架設在兩卡設在所述撥環(huán)15的兩擋柱151之間。啟動環(huán)形油缸21，使夾緊活塞212向上移動，斜面2124及滾子排24對卡瓦25施以向內的作用力，使卡瓦25向內移動，并且卡瓦25在自重的作用下沉，大大地加大了夾持力，以抱死鉆桿，處于如圖7所示的狀態(tài)。(如果要松開卡瓦25，則反向啟動環(huán)形油缸21，使夾緊活塞212向下移動，斜面2124及滾子排24對卡瓦25向內的作用力減小直到消失，在第一壓縮彈簧22產(chǎn)生向上的彈力以抵消卡瓦25因自身的重力，使卡瓦25不會下沉，從而保持松開鉆桿的狀態(tài)，即如圖8所示的狀態(tài)。)啟動擰卸機構I的電機11，以帶動大齒輪13旋轉，由于剛開始擰卸，鉆桿連接頭的阻力很大，電機11給大齒輪13的力不足以使大齒輪13順利旋轉，此時再啟動沖扣機構3的直線油缸31，直線油缸31的直線活塞311前進并帶動杠桿32繞環(huán)形旋轉部322的中心也即大齒輪13的中心旋轉?，F(xiàn)以第一種彈性棘爪裝置33為例說明沖扣機構3的工作原理杠桿32旋轉一定角度時，在第二壓縮彈簧332的作用下，所述棘爪331會插入環(huán)形旋轉部322的其中一棘孔3225，此時杠桿32并與大齒輪13卡緊，直線活塞311的沖擊力并可傳遞給大齒輪13，使大齒輪13獲得一瞬時沖擊力。之后直線活塞311后退，由于棘爪331具有一個滑行面3312，在直線活塞311后退時，棘爪331可以順利退出所述棘孔3225，這樣直線油缸31傳遞給大齒輪13的力只有動力而非阻力。如此多次往復之后，在電機11和直線油缸31的共同作用下，使擰卸機構I有足夠的力量將上段鉆桿20從下段鉆桿40旋開。另外，若是要安裝鉆桿時，即將上段鉆桿20旋在下段鉆桿40上并擰緊，只需將棘爪331的滑行面3312的朝向對調即可，此時可通過所述撥環(huán)15的調向孔153用螺絲刀等工具將所述調向壓蓋3331上的直槽3334旋轉180度后，由于調向壓蓋3331的兩卡柱3335與棘爪331的兩開口槽3314對應扣緊，從而使棘爪331也旋轉了 180度，所述棘爪331的滑行面3312的高端33121及低端33122的朝向即發(fā)生對調，并使第一螺孔3333與其中一第二螺孔154對準后通過緊固螺釘3332鎖緊。這樣直線油缸31傳遞給大齒輪13的力方向相反,使抒管機對上段鉆桿20施以擰緊的力。如果是第二彈性棘爪裝置33，其沖扣機構3的工作原理當直線油缸31的直線活塞311前進時，帶動杠桿32繞環(huán)形旋轉部322的中心也即大齒輪13的中心旋轉，旋轉一定角度時，在第二壓縮彈簧332的作用下，所述棘爪331會插入大齒輪13的其中一棘孔132，此時杠桿32并與大齒輪13卡緊，直線活塞311的沖擊力并可傳遞給大齒輪13，使大齒輪13獲得一瞬時沖擊力。之后直線活塞311后退，由于棘爪331具有一個傾斜設置的滑行面3312，在直線活塞311后退時，棘爪33可以順利退出所述棘孔132，這樣直線油缸31傳遞給大齒輪13的力只有動力而非阻力。如此多次往復之后，在電機11和直線油缸31的共同作用下，使擰卸機構I有足夠的力量將上段鉆桿20從下段鉆桿40旋開。但由于棘爪331是固定在杠桿32上，杠桿32又設在大齒輪的底部，因此沒有條件設置棘爪調向機構，因此該擰管機只能用于拆卸鉆桿，而不能擰緊鉆桿。綜上所述，本實用新型的夾持機構設置有環(huán)形油缸、滾子排和卡瓦的相配合的結構，達到自重夾持和液壓夾持相結合，夾持力大且可靠，還能降低能耗；特別適用于立軸式鉆機的抒管機。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是熟悉本技術領域的技術人員應當理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本實用新型的范圍的限定，熟悉本領域的技術人員在依照本實用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應當涵蓋在本實用新型的權利要求所保護的范圍內。
權利要求1.一種立軸式鉆機自動擰管機的夾持機構，其特征在于所述夾持機構包括一環(huán)形油 缸、一第一壓縮彈簧、一底板以及復數(shù)個對應設置的滾子排和卡瓦；所述環(huán)形油缸還包括夾緊缸筒、夾緊活塞以及夾緊缸底，所述夾緊活塞設在夾緊缸筒內，所述夾緊缸底連接于夾緊缸筒底部，所述夾緊活塞內具有上大下小的容置槽，所述復數(shù)個卡瓦上大下小，放置于所述容置槽內并夾持所述鉆機的下段鉆桿，容置槽的內壁形成與卡瓦數(shù)量對應的斜面，所述斜面的方向是上端向外，下端向內，所述卡瓦的背面通過所述滾子排滑設于所述斜面上，所述第一壓縮彈簧設在復數(shù)個卡瓦的底部與所述底板之間，底板上設有鉆桿通過孔。
2.根據(jù)權利要求I所述的立軸式鉆機自動擰管機的夾持機構，其特征在于所述夾持機構中的卡瓦成對相向設置以圍成一夾持腔。
3.根據(jù)權利要求2所述的立軸式鉆機自動擰管機的夾持機構，其特征在于任一所述卡瓦的夾持面上均設有一能拆卸的卡瓦鑲件，所述夾持腔由所述卡瓦鑲件圍成。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的立軸式鉆機自動擰管機的夾持機構，其特征在于所述夾持腔為六角形或圓形。
5.根據(jù)權利要求I所述的立軸式鉆機自動擰管機的夾持機構，其特征在于所述夾持機構還包括一用于卡設所述第一壓縮彈簧的擋頭，該擋頭包括兩立柱及一連接環(huán)，兩立柱連接在所述連接環(huán)一直徑兩端的下方，并且該兩立柱分別位于所述夾持腔的兩側。
專利摘要本實用新型提供一種立軸式鉆機自動擰管機的夾持機構，包括一環(huán)形油缸、一第一壓縮彈簧、一底板以及復數(shù)個對應設置的滾子排和卡瓦；所述環(huán)形油缸的夾緊活塞內具有上大下小的容置槽，所述復數(shù)個卡瓦上大下小，放置于所述容置槽內并夾持所述鉆機的下段鉆桿，容置槽的內壁形成與卡瓦數(shù)量對應的斜面，所述斜面的方向是上端向外，下端向內，所述卡瓦的背面通過所述滾子排滑設于所述斜面上，所述第一壓縮彈簧設在復數(shù)個卡瓦的底部與所述底板之間，底板上設有鉆桿通過孔。本實用新型夾持機構設置有環(huán)形油缸、滾子排和卡瓦的相配合的結構，達到自重夾持和液壓夾持相結合，夾持力大且可靠，還能降低能耗。
文檔編號E21B19/18GK202767914SQ20122028405
公開日2013年3月6日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權日2012年6月15日
發(fā)明者蘭橋昌 申請人:蘭橋昌