CN102844137B - 用于钻具的水准测量辅助件 - Google Patents

Abstract

根据实施例，本发明公开了一种用于钻具（100）的水准测量辅助件（102）。该水准测量辅助件（102）包括安装装置，所述安装装置适用于附接至钻具（100）。该水准测量辅助件（102）还包括水准检测装置，所述水准检测装置适用于提供安装装置的倾斜度信息。具体地，该水准检测装置通过弹性组件悬置于安装装置上。该弹性组件适用于吸收从钻具（100）至水准检测装置的振动。

Description

用于钻具的水准测量辅助件

技术领域

本发明涉及钻具。具体地，本系统涉及用于钻具的水准测量辅助件。

背景技术

便携式钻具在现有技术中广为所知。钻具通常用于在诸如墙壁、地板天花板等的各种表面上钻孔。钻具需要保持各种倾斜度，以在期望的角度上钻孔。大部分情况下，钻具需与地面大致水平地进行钻孔。已公知用于小型钻具的水准测量辅助件，如内置水准器或相应的电子版本。对于较大钻具，尤其是岩心钻具，由于较强的振动，导致上述水准测量辅助件在钻孔期间将不起作用。当需要以期望的倾斜度在表面钻出大量的孔时，利用机械式水准导向件以正确的倾斜度开始钻孔。然而，在较大的钻具操作时，钻具会产生大量的振动。如果水准测量辅助件安装于强烈振动的钻具上的话，振动也会导致该水准测量辅助件振动，导致其功能方面出现问题并且所述问题可能是显著的。这可能导致钻具以不正确的倾斜度进行钻孔。

考虑到上述内容，需要这样一种用于钻具的水准测量辅助件，其工作基本不受运行中钻具的振动的影响。

发明内容

考虑到上述内容，本发明的目的在于消除或至少减少以上所述的问题。具体地，本发明的目的在于提供一种钻具的水准测量辅助件，其工作基本不受运行中钻具的振动的影响。

该目的通过本发明的用于钻具的新型水准测量辅助件实现。根据本发明，该水准测量辅助件包括安装装置和水准检测装置。安装装置适用于附接至钻具。水准检测装置适用于提供安装装置的倾斜度信息。该水准测量辅助件的特征在于，所述水准检测装置通过弹性组件悬置于安装装置上。该弹性组件适用于吸收从钻具至水准检测装置的振动。该弹性组件允许水准检测装置在钻具操作期间保持基本不受干扰。这可允许水准检测装置提供关于钻具倾斜度的基本精确的信息。

根据本发明，该弹性组件可包括弹簧组件。当悬置水准检测装置时，弹簧组件可有效地吸收来自钻具的振动。

根据本发明，该弹簧组件可包括至少三个弹簧构件。从而，该水准检测装置可在分布于水准检测装置边缘周围的至少三个点处连接至弹簧构件。

根据本发明，所述至少三个弹簧构件可以是螺旋弹簧。

此外，根据本发明，该水准检测装置在静止状态下可不与安装装置直接接触。从而，该水准检测装置可仅通过弹性组件与安装装置连接。来自于钻具的振动可能不会以任何其他形式传输至该水准检测装置。

根据本发明，该水准检测装置可配置有配重块，以在水准检测装置和安装装置之间提供稳定的悬置。该配重块可在弹性组件与水准检测装置之间形成的悬置中适当地分配负载。从而，可提供更稳定的悬置，从而能够以更好的方式将水准检测装置与钻具中的振动隔离开来。此外，能够以如下方式设计配重块，即，使得标准设计的弹簧构件可用于提供最优的悬置。从而可提供更具成本效益的设计。

根据本发明，该水准检测装置可包括加速计。

根据本发明，该钻具可以是岩心钻机。根据本发明，该安装装置可以是外壳。此外，该安装装置可以是钻具的包含部件。

根据本发明，该水准测量辅助件可进一步包括水准指示器。该水准指示器可包括输入装置，该输入装置被构造为设置安装装置的期望倾斜度。

根据本发明，该水准指示器还可包括视觉指示器，该视觉指示器被构造为指示与安装装置期望倾斜度相比较的安装装置当前倾斜度。该视觉指示器可根据来自视觉指示器的信息通过使钻具倾斜来引导操作人员以预定的角度进行钻孔。

根据本发明，该水准指示器还可包括声音生成装置，适用于生成声音，以指示与期望倾斜度相比较的安装装置的当前倾斜度。该声音生成装置可允许操作人员在无需查看任何视觉指示器情况下，以期望的角度钻孔。

根据本发明，该输入装置可包括设置按钮，适用于在安装装置保持在期望倾斜度时按下，用于设置安装装置的期望倾斜度。使用该设置按钮可将期望倾斜度输入钻具，以使得钻具能够保持在钻孔操作所需的倾斜度下，然后视觉指示器和/或声音生成装置可指示与设置倾斜度相比较的倾斜度。

根据本发明，该输入装置可包括重置按钮，适用于被按下以将安装装置的期望倾斜度重置为预定倾斜度。该预定倾斜度可以是基本平行于水平面的倾斜度。

本发明公开了一种钻具，包括根据本发明所述的水准测量辅助件。根据本发明，该钻具可以是岩心钻机。根据本发明，水准测量辅助件中的安装装置可安装于钻具的手柄中。

根据本发明，提供了一种用于钻具的水准测量辅助件，该水准测量辅助件包括安装装置和水准检测装置。安装装置适用于附接至钻具。该水准检测装置适用于耦接至安装装置，并提供安装装置的倾斜度信息。该水准测量辅助件的特征在于，该水准测量辅助件还包括水准指示器，其包括输入装置，所述输入装置被构造为设置安装装置的期望倾斜度。

根据本发明，该水准指示器还可包括视觉指示器，该视觉指示器被构造为指示与安装装置期望倾斜度相比较的安装装置当前倾斜度。从而，该视觉指示器可根据来自视觉指示器的信息通过使钻具倾斜来引导操作人员以预定的角度进行钻孔。

根据本发明，该水准指示器还可包括声音生成装置，适用于生成声音，以指示与期望倾斜度相比较的安装装置的当前倾斜度。该声音生成装置可允许操作人员在无需查看任何视觉指示器情况下，以期望的角度钻孔。

根据本发明，该输入装置可包括设置按钮，适用于在安装装置保持在期望倾斜度时按下，用于设置安装装置的期望倾斜度。使用该设置按钮可将期望倾斜度输入钻具，从而使得钻具能够保持在钻孔操作所需的倾斜度下，然后视觉指示器和声音生成装置可指示与设置的期望倾斜度相比较的倾斜度。

根据本发明，该输入装置可包括重置按钮，适用于被按下以将安装装置的期望倾斜度重置为预定倾斜度。该预定倾斜度可以是基本平行于水平面的倾斜度。

根据本发明，该水准指示器可适用于安装在钻具上。

根据本发明，公开了一种钻具，其包括根据本发明的水准测量辅助件。

根据本发明，该钻具可以是岩心钻机。

根据本发明，水准测量辅助件中的安装装置可安装于钻具的手柄中。

本发明的其他方面、优点和特征将通过以下本发明的优选实施例的描述变得显而易见。

附图说明

在以下内容中将参考附图对优选实施例进行描述，其中，

图1示出了根据本发明实施例的钻具的立体图以及水准测量辅助件的放大视图；以及

图2示出了根据本发明实施例的水准测量辅助件的一部分的立体图。

具体实施方式

以下将参考附图更详细地描述本发明，其中示出了包含本发明一个或多个方面的本发明的示意性实施例。然而，本发明可以不同的形式体现并且不应视为受限于此处示出的实施例；恰恰相反，提供此类实施例是用于使本公开更彻底和完整，并且更充分地将本发明的范围传达给本领域的技术人员。例如，本发明的一方面或多个方面可用于其他实施例，甚至用于其他类型的装置。附图中，相同的数字表示相同的元件。

图1示出了根据本发明实施例的包含本发明某些方面的钻具100的立体图以及水准测量辅助件102的一部分的放大视图。钻具100的实例可包括，例如但不限于，推钻(pushdrill)、电动锤钻、电旋转钻(electricRotaryDrill)等。在本发明的一个实施例中，钻具100(图1中示出)是岩心钻机。钻具100可包括构造在该钻具前部上的钻头(未示出)。该钻头可由轴驱动以进行旋转。该旋转也可与前后往复运动相结合从而可在表面上钻孔。虽然图1中描述的钻具100是岩心钻机，但应当理解，本发明可包含于任何合适类型的动力装置或便携式手持工作机中并且不局限于仅在钻机中使用，并且可以包含于各种类型的实施例中。

钻具100可由原动机(未示出)驱动。该原动机可包括，例如但不限于，内燃机、电动马达或气动马达等。该钻具100的功率范围可为约1500-2300瓦特，优选为1700-1900瓦特，更优选为约1800瓦特。该钻具100可包括工具单元(未示出)和工具架(未示出)。在本发明的实施例中，工具单元可旋转地连接至工具架。此外，钻具100也可包括一个或多个手柄，以允许手持操作。具体地，在本发明的实施例中，钻具100可包括后手柄101，操作人员可握持该后手柄以进行定位并将钻具100保持在期望倾斜度。当必要时可使用可拆卸的前手柄。

图2示出了根据本发明实施例的水准测量辅助件102的一部分的立体图。该水准测量辅助件102包括安装装置104，该安装装置适用于附接至钻具100。在本发明的实施例中，安装装置104安装于手柄101中。在本发明的实施例中，可使用螺母和螺钉布置将安装装置104附接至钻具100。在本发明的另一个实施例中，可使用粘合胶将该安装装置104附接至钻具。在本发明的又一个实施例中，安装装置104可以是钻具100的整体部件。在该情况下，也可以说没有安装装置，并且检测装置直接安装于钻具中/上，但这将是不利的。该安装装置104可通过喷射注塑技术与钻具100整体形成，但本领域的技术人员应当理解，在不违背本发明精神和范围的情况下也可使用各种其他技术将安装装置104附接至钻具100。该安装装置104被构造成用于为水准测量辅助件102提供支撑结构。安装装置104可以是大致平坦的表面，水准测量辅助件102可被支撑于其上(如图1中示出)。此外，安装装置104也可包括罩(未示出)，以封装水准测量辅助件102。因此，在本发明的实施例中，安装装置104是外壳。该安装装置104可由(但不限于)塑料材料、金属材料等构成。

如图2示出的，该水准测量辅助件102包括水准检测装置106，适用于提供安装装置104的倾斜度信息。该水准检测装置106可提供钻具100当前相对于地平面保持在何种倾斜度下的信息。在本发明的实施例中，该水准检测装置106包括加速计。在本公开的一个实施例中，该加速计可包括应变仪，以检测目标中的倾斜度应变，其是由箔应变元件检测。在本公开的另一个实施例中，该加速计可利用压电传感器检测安装装置104的倾斜度。在本发明的又一个实施例中，该加速计可利用微电子机械系统(MEMS)，用于检测安装装置104的倾斜度。然而，对本领域技术人员显而易见，在不违背本发明精神和范围的情况下，除了加速计外还可使用各种其他传感器。

此外，可由水准检测装置106以模拟电信号形式或数字电信号形式提供安装装置104的倾斜度信息。因此，水准测量辅助件102可包括模数转换器(未示出)，以将模拟电信号转换为数字信号。此外，水准测量辅助件102可包括处理器装置(未示出)，以处理倾斜度信息。在本发明的实施例中，该处理器装置可以是数字信号处理器(DSP)装置。发送至水准检测装置的信号以及来自水准检测装置的信号是通过电线发送的。电线应为细的且有弹性的，从而不会干扰水准检测装置的悬置。在一个实施例中，电线的直径范围为约0.05-0.2毫米，优选为约0.1毫米。

在本发明的实施例中，该水准检测装置106通过弹性组件悬置于安装装置104上。该弹性组件适用于吸收从钻具100至水准检测装置106的振动。该弹性组件可以是弹性体材料(例如，橡胶)或金属。该弹性组件优选包括多个弹簧构件，例如，一个或两个板簧，其是扁平的或优选呈波纹形的。最优选的是使用至少三个弹簧构件110，如图2中示出。该弹簧组件可包括任何弹性构件，如橡胶构件。

弹簧构件110可特别适合于吸收范围为5-40赫兹(Hz)、优选10-30Hz、更优选为12-20赫兹、且最优选为约16赫兹的振动。

弹簧构件110可以是螺旋弹簧，外直径范围为1-5毫米，优选为约3毫米。弹簧构件110可具有螺纹(thread)，其厚度范围为0.1-0.4毫米，优选为约0.2毫米。弹簧构件110在静止状态下的长度范围为约5-20毫米，优选为约8-15毫米，更优选为10毫米。该弹簧构件110可具有的弹簧常数的范围为约0.02-0.05牛顿/毫米，优选为约0.03-0.04牛顿/毫米，更优选为约0.035牛顿/毫米。

弹簧构件110一端附接至水准检测装置106并且另一端附接至安装装置104。在本发明的实施例中，使用焊接技术将弹簧构件110的端部附接至水准检测装置106和安装装置104。在另一个实施例中，使用粘合胶将弹簧构件110的端部附接至水准检测装置106和安装装置104。然而，在不违背本发明精神和范围的情况下，可使用其他技术。弹簧构件110包括弹性材料，能基于施加在弹簧构件110端部上的力进行扩展和收缩。具体地，当钻具100在操作中时，安装装置104也可会受到振动和冲击，这可导致安装装置104往复运行、左右摇摆以及上下摆动。然而，由于水准检测装置106通过弹簧构件110安装于安装装置104上，弹簧构件110由于这些力进行扩展和收缩。弹簧构件110的扩展和收缩减少了传输至水准检测装置106的振动和冲击的程度。在本发明的实施例中，弹簧构件110是螺旋弹簧。然而，对本领域技术人员显而易见，在不违背本发明精神和范围的情况下，可利用其他各种类型的弹簧作为弹簧构件110。

此外，当钻具100未处于操作中时，水准检测装置106处于静止状态且不与安装装置104直接接触。具体地，弹簧构件110悬置水准检测装置106，使得水准检测装置以在安装装置104与水准检测装置106之间存在预定间隙的方式悬置。该预定的间隙允许在钻具100处于操作中时水准检测装置106进行上下摆动。避免水准检测装置106与安装装置104的接触可允许适当发挥作用，而不会受钻具100操作时产生的振动和冲击的影响。然而，如果当钻具100操作时产生的振动超过了预定阈值时，该水准检测装置106可能会与安装装置104接触。

此外，在水准检测装置106是轻量型的情况下，可能需要较细的弹簧来提供水准检测装置106与安装装置104之间所需的悬置。替换地，配重块被构造为通过给水准检测装置106添加附加重量来缓冲悬置。这允许使用较粗的弹簧构件110给水准检测装置106提供所需的悬置。可设计配重块使其适合于标准设计和尺寸的弹簧构件110，提供更具成本效益的解决方案。在本发明的实施例中，该配重块可以是水准检测装置106的整体部件。该配重块可设计使得水准检测装置106的整体重量(包括配重块但不包括电线)范围为约2-5克，优选范围为3-4克，更优选为3.7克。该配重块还可被设计为使得水准检测装置106的整体重量(包括配重块和电线)范围为约4-8克，优选范围为约5-7克，更优选为约6克。

如图1中示出，该水准测量辅助件102可包括水准指示器112。在本发明的实施例中，水准指示器112附接至钻具100的顶部上(如图1所示的)，从而方便钻具100的操作人员查看。在本发明的另一个实施例中，水准指示器112与钻具100整体模制而成。该水准指示器112提供界面，以供钻具100的操作人员输入和接收关于钻具100的倾斜度信息。该水准指示器112可包括输入装置114和116，所述输入装置被构造为设定安装装置104的期望倾斜度。期望倾斜度可以是要求钻具100进行钻孔所需要的理想倾斜度。具体地，在本发明的实施例中，设置按钮114适用于当安装装置104保持在期望倾斜度时被按下，用于设置安装装置104的期望倾斜度。更具体地，当设置期望倾斜度时，钻具100被定位于理想倾斜度处，其是设定为期望倾斜度所需要的。在本发明的实施例中，当按下设置按钮114时，钻具100所保持的倾斜度被存储于DSP的存储器(未示出)中。

此外，输入装置116包括重置按钮116，其适用于被按下以将安装装置104的期望倾斜度重置为预定倾斜度。在本发明的实施例中，当按下重置按钮116时，清除掉了存储于DSP的存储器(未示出)中的期望倾斜度，这使得新的期望倾斜度被存储于存储器中，以供钻具100以后使用。该预定倾斜度可以是大致平行于水平面的倾斜度。

如图1中示出的，该水准指示器112还包括视觉指示器118，该视觉指示器被构造为指示与安装装置104的期望倾斜度相比较的安装装置104的当前倾斜度。具体地，当钻具100处于操作中时，通过DSP对存储于存储器中的期望倾斜度和安装装置104的当前倾斜度进行对比。相应地，由DSP产生误差信号，提供有关于钻具100应移动至的倾斜度信息，从而将其定位于期望倾斜度下。例如，如果钻具100当前处于期望倾斜度之下，DSP可产生正的误差信号。相应地，表示钻具100应向上倾斜以达到期望倾斜度的视觉指示变亮。相反地，如果钻具100当前处于期望倾斜度之上，DSP可产生负的误差信号。相应地，表示钻具100应向下倾斜以达到期望倾斜度的视觉指示变亮。在本发明的实施例中，视觉指示器118可闪动而不是恒定的发光，以吸引操作人员的注意。一旦接收到视觉指示，操作人员可将钻具100调整至所需倾斜度。在本发明的实施例中，当钻具100定位于期望倾斜度时，视觉指示器可为操作人员产生视觉指示。该视觉指示器118可包括四个方向指示器，用于指示钻具应沿这四个方向中的任一方向倾斜。该视觉指示器118还包括中心指示器，用于指示当前倾斜度等于期望倾斜度。

在本发明的实施例中，视觉指示器118的实例包括，但不限于发光二极管(LED)、白炽灯泡、液晶显示器(LCD)等。然而，对本领域技术人员显而易见，在不违背本发明精神和范围的情况下，可使用各种其他视觉指示器。

在本发明的另一个实施例中，水准指示器112可包括声音生成装置(未示出)，适用于生成声音，以指示与期望倾斜度相比较的安装装置104的当前倾斜度。例如，如果钻具100当前处于期望倾斜度之下，则DSP可产生正的误差信号。相应地，可听见音频输出，该音频输出描述钻具100应向上倾斜以达到期望倾斜度。相反地，如果钻具100当前处于期望倾斜度之上，DSP可产生负的误差信号。相应地，可听见音频输出，该音频输出描述钻具100应向下倾斜以达到期望倾斜度。一旦接收到音频输出，操作人员可将钻具100调整至所需倾斜度。在本发明的实施例中，当钻具100位于期望倾斜度时，声音生成装置可产生音频输出。

此外，水准指示器112可包括：接口电路(未示出)，其与DSP耦接以使声音生成装置、视觉指示器118和输入装置114、116与DSP接口。例如，该DSP可包括与之耦接的LCD驱动器电路和扬声器驱动器电路。

在附图和描述中，公开了本发明优选实施例和实例，虽然采用了特定的术语，但其仅用于一般的和说明性的目的并且不用于限制，本发明的范围由所附权利要求设定。

Claims (16)

1.一种用于钻具(100)的水准测量辅助件(102)，所述水准测量辅助件(102)包括：

安装装置(104)，适用于附接至所述钻具(100)；以及

水准检测装置(106)，适用于提供所述安装装置(104)的倾斜度信息，

其特征在于，所述水准检测装置(106)通过弹性组件悬置于所述安装装置(104)上，所述弹性组件适用于吸收从所述钻具(100)至所述水准检测装置(106)的振动，并且所述弹性组件是包括至少一个弹簧构件(110)的弹簧组件，其中，所述钻具(100)是岩心钻机。

2.根据权利要求1所述的水准测量辅助件，其中，所述弹簧组件包括至少三个弹簧构件(110)。

3.根据权利要求2所述的水准测量辅助件，其中，所述至少三个弹簧构件(110)是螺旋弹簧。

4.根据前述权利要求中任一项所述的水准测量辅助件，其中，所述水准检测装置(106)在静止状态下不与所述安装装置(104)直接接触。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的水准测量辅助件，其中，所述水准检测装置(106)设置有配重块。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的水准测量辅助件，其中，所述水准检测装置(106)包括加速计。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的水准测量辅助件，其中，所述安装装置(104)是外壳。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的水准测量辅助件，其中，所述水准测量辅助件(102)还包括水准指示器(112)，所述水准指示器(112)包括输入装置(114、116)，所述输入装置被构造为设定所述安装装置(104)的期望倾斜度。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的水准测量辅助件，其中，所述水准测量辅助件(102)还包括水准指示器(112)，所述水准指示器还包括视觉指示器(118)，所述视觉指示器被构造为指示与所述安装装置(104)的期望倾斜度相比较的所述安装装置(104)的当前倾斜度。

10.根据权利要求8所述的水准测量辅助件，其中，所述水准指示器(112)还包括声音生成装置，适用于生成声音，以指示与所述期望倾斜度相比较的所述安装装置(104)的当前倾斜度。

11.根据权利要求9所述的水准测量辅助件，其中，所述水准指示器(112)还包括声音生成装置，适用于生成声音，以指示与所述期望倾斜度相比较的所述安装装置(104)的当前倾斜度。

12.根据权利要求8所述的水准测量辅助件，其中，所述输入装置(114、116)包括设置按钮(114)，所述设置按钮适用于当所述安装装置(104)被保持在期望倾斜度时按下，以设定所述安装装置(104)的所述期望倾斜度。

13.根据权利要求8所述的水准测量辅助件，其中，所述输入装置(114、116)包括重置按钮(116)，适用于被按下以将所述安装装置(104)的所述期望倾斜度重置为预定倾斜度。

14.一种钻具(100)，包括根据权利要求1-13中任一项所述的水准测量辅助件(102)。

15.根据权利要求14所述的钻具(100)，其中，所述钻具是岩心钻机。

16.根据权利要求14或15所述的钻具(100)，其中，所述水准测量辅助件(102)中的所述安装装置(104)被安装于所述钻具的手柄中。