CN110500028A - 自推进式钻孔取芯机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了自推进式钻孔取芯机构，它包括机架结构，所述机架结构上安装有多根推进梁，所述推进梁上通过滑动配合安装有钻具回转驱动机构，所述钻具回转驱动机构的动力输出端安装有取芯钻具，并驱动其回转进行钻孔取芯作业；所述取芯钻具支撑在钻具保持架上，钻具保持架固定在机架结构上；在机架结构上固定安装有传动丝杆组件，所述传动丝杆组件与推进传动机构构成丝杆传动配合；所述推进传动机构与钻具回转驱动机构固定相连，并驱动其沿着推进梁滑动，进而带动取芯钻具实现轴向推进作业；所述传动丝杆组件的传动丝杆贯穿取芯钻具的钻具筒体。此取芯机构采用自推进的驱动机构，替代传统的人工推进作业过程，进而保证了其推进的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于钻孔设备领域，特别是涉及一种自推进式钻孔取芯机构。
背景技术
目前常用的钻孔取芯设备大多使用“水磨钻”，水磨钻采用电机驱动水磨钻具，通过钻具与岩层之间的接触实现岩层的钻孔；但是，上述结构的水磨钻在掘进过程中需要人工手持推进钻具，其操作的稳定性差，而且功率较小，效率低，安全性差。
也有采用液压驱动的环缝取芯钻机，其回转部分和推进部分分开布置，整个钻芯装置的结构占用的体积较大，结构不紧凑，无法适用于狭窄工作面内的施工。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供自推进式钻孔取芯机构，此取芯机构采用自推进的驱动机构，替代传统的人工推进作业过程，进而保证了其推进的稳定性；而且其推进结构和钻具驱动机构采用集成化的布置方式，大大的降低了整个机构的体积，使其能够适应狭小的作业空间面。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：自推进式钻孔取芯机构，它包括机架结构，所述机架结构上安装有多根推进梁，所述推进梁上通过滑动配合安装有钻具回转驱动机构，所述钻具回转驱动机构的动力输出端安装有取芯钻具，并驱动其回转进行钻孔取芯作业；所述取芯钻具支撑在钻具保持架上，钻具保持架固定在机架结构上；在机架结构上固定安装有传动丝杆组件，所述传动丝杆组件与推进传动机构构成丝杆传动配合；所述推进传动机构与钻具回转驱动机构固定相连，并驱动其沿着推进梁滑动，进而带动取芯钻具实现轴向推进作业；所述传动丝杆组件的传动丝杆贯穿取芯钻具的钻具筒体。
所述机架结构包括机架底板，所述机架底板的顶部固定有机架箱体，所述推进梁支撑安装在机架箱体的内部，在机架箱体的钻进端通过顶尖支撑板固定安装有定位顶针。
所述钻具回转驱动机构包括回转齿轮箱，所述回转齿轮箱通过多个导向套与推进梁构成滑动配合，所述回转齿轮箱的侧壁上固定有回转驱动马达，所述回转驱动马达的输出轴安装有回转输入轴，所述回转输入轴通过第一轴承支撑在回转齿轮箱的内部，在回转输入轴和回转齿轮箱之间设置有第一油封，所述回转输入轴上安装有回转输入齿轮，所述回转输入齿轮与回转输出齿轮啮合传动，所述回转输出齿轮安装在回转输出轴上，所述回转输出轴通过第二轴承和第二油封支撑在回转齿轮箱的内部，所述回转齿轮箱的顶部固定有顶盖；所述取芯钻具与回转输出轴固定相连。
所述推进传动机构包括推进齿轮箱，所述推进齿轮箱固定安装在钻具回转驱动机构的回转齿轮箱的顶部，所述回转齿轮箱的侧壁上固定有推进驱动马达，所述推进驱动马达的输出轴上安装有推进输入齿轮，所述推进输入齿轮通过第三轴承支撑在推进齿轮箱上，所述推进输入齿轮与安装在丝杆螺母上的推进输出齿轮啮合传动，所述丝杆螺母通过第三油封和第四轴承支撑在推进齿轮箱的内部，所述丝杆螺母的端头通过止口法兰限位在推进齿轮箱上，所述丝杆螺母与传动丝杆构成丝杆传动配合，所述推进输入齿轮的端头位置设置有密封盖。
所述取芯钻具包括钻具筒体，所述钻具筒体的一端安装有钻头，另一端固定有连接板，所述连接板的外端面固定有花键连接筒，所述花键连接筒与钻具回转驱动机构的回转输出轴配合相连，所述花键连接筒上安装有连接法兰，所述连接法兰与回转输出轴上法兰固定相连。
所述传动丝杆组件包括传动丝杆，所述传动丝杆的一端通过丝杆固定法兰固定安装在机架结构的机架箱体上，所述传动丝杆的中心加工有贯穿的丝杆中心孔，传动丝杆的另一端通过丝杆支撑轴承座支撑在取芯钻具的钻具筒体内部。
它还包括喷水结构，所述喷水结构包括进水接头，所述进水接头固定在机架结构的机架箱体的侧壁上，并与传动丝杆组件的丝杆中心孔相连通，所述传动丝杆组件的传动丝杆末端并位于取芯钻具内部的一端安装有分水套，所述分水套上连接有多个用于喷水的喷头。
所述机架结构安装有用于推动其移动的推动底座结构，所述推动底座结构包括推动底座，所述推动底座的顶部固定有滑移导轨，所述滑移导轨上通过滑动配合安装有滑移底座，所述滑移底座固定安装在机架结构的底端，所述推动底座的底端固定有油缸铰接座，所述油缸铰接座上与推进油缸的缸体铰接，所述推进油缸的活塞杆与活塞杆铰接板铰接相连，所述活塞杆铰接板固定在机架结构的前侧壁上。
所述钻具保持架包括安装在机架结构上的上保持架和下保持架，所述上保持架和下保持架相配合的面采用弧形面，并与取芯钻具的钻具筒体构成滑动配合。
本发明有如下有益效果：
1、采用自推进的驱动机构，替代传统的人工推进作业过程，进而保证了其推进的稳定性；而且其推进结构和钻具驱动机构采用集成化的布置方式，大大的降低了整个机构的体积，使其能够适应狭小的作业空间面。
2、通过上述的机架结构主要用于支撑整个钻芯机构，而且通过定位顶针在钻孔过程中与岩层固定定位，进而对钻孔位置进行定位。
3、通过上述的钻具回转驱动机构能够提供取芯钻具转动的动力。
4、通过上述的推进传动机构能够用于提供取芯钻具的推进进给动力。
5、通过上述的取芯钻具能够用于进行钻芯。
6、通过上述的的分水套上的喷头用于切削钻孔时喷水排渣降尘。
7、通过上述的推动底座结构能够方便的与其他工程机械配合使用，进而驱动整个取芯机构移动，工作过程中，通过推进油缸能够驱动机架结构压着滑移导轨移动，进而实现其整体移动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的第一视角三维结构图。
图2为本发明的第二视角三维结构图。
图3为本发明的主剖视图。
图4为本发明的钻具回转驱动机构三维结构图。
图5为本发明的钻具回转驱动机构主剖视图。
图6为本发明的推进传动机构的主剖视图。
图7为本发明的取芯钻具三维结构图。
图8为本发明的取芯钻具主剖视图。
图9为本发明的图1中钻具回转驱动机构和推进传动机构局部放大图。
图10为本发明的机架结构三维结构图。
图中：机架结构1、钻具回转驱动机构2、推进传动机构3、取芯钻具4、传动丝杆组件5、推动底座结构6、喷水结构7、推进梁8、钻具保持架9；
机架箱体101、机架底板102、顶尖支撑板103、定位顶针104；
回转驱动马达201、导向套202、第一油封203、第一轴承204、回转齿轮箱205、回转输入齿轮206、回转输入轴207、回转输出轴208、第二油封209、第二轴承210、回转输出齿轮211、顶盖212；
推进驱动马达301、推进齿轮箱302、推进输入齿轮303、第三轴承304、箱体端盖305、密封盖306、止口法兰307、丝杆螺母308、第三油封309、第四轴承310、推进输出齿轮311；
钻头401、钻具筒体402、连接板403、花键连接筒404、连接法兰405；
丝杆固定法兰501、传动丝杆502、丝杆中心孔503、丝杆支撑轴承座504；
滑移底座601、滑移导轨602、油缸铰接座603、推动底座604、活塞杆铰接板605；
进水接头701、喷头702、分水套703；
上保持架901、下保持架902。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
参见图1-10，自推进式钻孔取芯机构，它包括机架结构1，所述机架结构1上安装有多根推进梁8，所述推进梁8上通过滑动配合安装有钻具回转驱动机构2，所述钻具回转驱动机构2的动力输出端安装有取芯钻具4，并驱动其回转进行钻孔取芯作业；所述取芯钻具4支撑在钻具保持架9上，钻具保持架9固定在机架结构1上；在机架结构1上固定安装有传动丝杆组件5，所述传动丝杆组件5与推进传动机构3构成丝杆传动配合；所述推进传动机构3与钻具回转驱动机构2固定相连，并驱动其沿着推进梁8滑动，进而带动取芯钻具4实现轴向推进作业；所述传动丝杆组件5的传动丝杆502贯穿取芯钻具4的钻具筒体402。通过采用上述结构的钻孔取芯机构采用自推进的驱动机构，替代传统的人工推进作业过程，进而保证了其推进的稳定性；而且其推进结构和钻具驱动机构采用集成化的布置方式，大大的降低了整个机构的体积，使其能够适应狭小的作业空间面。
再具体工作过程中，钻具回转驱动机构2通过回转驱动马达驱动齿轮转动，最后通过回转输出轴将扭矩传递给取芯钻具4实现钻孔，回转驱动机构2上安装有推进传动机构3，推进传动机构3上安装有推进驱动马达，推进驱动马达驱动齿轮转动，推进输出齿轮与丝杆螺母固定在一起，从而带动丝杆螺母转动，由于与丝杆螺母配合的传动丝杆502固定在机架结构1上，既不可以转动，也不可以轴向运动，所以，丝杆螺母转动将驱动推进传动机构3做轴向运动，使与推进传动机构3连接在一起的回转驱动机构2及连接在其前方的取芯钻具4沿着推进梁的四根导杆做轴向运动，钻具的回转和轴向运动相配合完成切削钻孔的工作。
进一步的，所述机架结构1包括机架底板102，所述机架底板102的顶部固定有机架箱体101，所述推进梁8支撑安装在机架箱体101的内部，在机架箱体101的钻进端通过顶尖支撑板103固定安装有定位顶针104。通过上述的机架结构1主要用于支撑整个钻芯机构，而且通过定位顶针104在钻孔过程中与岩层固定定位，进而对钻孔位置进行定位。
进一步的，所述钻具回转驱动机构2包括回转齿轮箱205，所述回转齿轮箱205通过多个导向套202与推进梁8构成滑动配合，所述回转齿轮箱205的侧壁上固定有回转驱动马达201，所述回转驱动马达201的输出轴安装有回转输入轴207，所述回转输入轴207通过第一轴承204支撑在回转齿轮箱205的内部，在回转输入轴207和回转齿轮箱205之间设置有第一油封203，所述回转输入轴207上安装有回转输入齿轮206，所述回转输入齿轮206与回转输出齿轮211啮合传动，所述回转输出齿轮211安装在回转输出轴208上，所述回转输出轴208通过第二轴承210和第二油封209支撑在回转齿轮箱205的内部，所述回转齿轮箱205的顶部固定有顶盖212；所述取芯钻具4与回转输出轴208固定相连。通过上述的钻具回转驱动机构2能够提供取芯钻具4转动的动力。
其工作原理为：工作过程中，通过回转驱动马达201将驱动回转输入轴207，再由回转输入轴207驱动回转输入齿轮206，回转输入齿轮206将与回转输出齿轮211啮合，进而通过回转输出齿轮211驱动回转输出轴208，最终通过回转输出轴208驱动取芯钻具4转动。
进一步的，所述推进传动机构3包括推进齿轮箱302，所述推进齿轮箱302固定安装在钻具回转驱动机构2的回转齿轮箱205的顶部，所述回转齿轮箱205的侧壁上固定有推进驱动马达301，所述推进驱动马达301的输出轴上安装有推进输入齿轮303，所述推进输入齿轮303通过第三轴承304支撑在推进齿轮箱302上，所述推进输入齿轮303与安装在丝杆螺母308上的推进输出齿轮311啮合传动，所述丝杆螺母308通过第三油封309和第四轴承310支撑在推进齿轮箱302的内部，所述丝杆螺母308的端头通过止口法兰307限位在推进齿轮箱302上，所述丝杆螺母308与传动丝杆502构成丝杆传动配合，所述推进输入齿轮303的端头位置设置有密封盖306。通过上述的推进传动机构3主要用于提供取芯钻具4的推进进给动力。
其工作原理为：工作过程中，通过推进驱动马达301驱动推进输入齿轮303，再由推进输入齿轮303驱动推进输出齿轮311，进而通过推进输出齿轮311驱动丝杆螺母308转动，最终通过丝杆螺母308与传动丝杆组件5的传动丝杆502构成丝杆传动配合，进而带动整个推进传动机构3沿着传动丝杆502推进移动。
进一步的，所述取芯钻具4包括钻具筒体402，所述钻具筒体402的一端安装有钻头401，另一端固定有连接板403，所述连接板403的外端面固定有花键连接筒404，所述花键连接筒404与钻具回转驱动机构2的回转输出轴208配合相连，所述花键连接筒404上安装有连接法兰405，所述连接法兰405与回转输出轴208上法兰固定相连。通过上述的取芯钻具4主要用于进行钻芯。
其工作原理为：工作过程中，通过回转输出轴208驱动花键连接筒404和连接法兰405，进而驱动整个钻具筒体402转动，再由钻具筒体402驱动其头部的钻头401与岩层之间的接触，实现钻孔操作。通过上述的花键连接筒404能够传递扭矩。
进一步的，所述传动丝杆组件5包括传动丝杆502，所述传动丝杆502的一端通过丝杆固定法兰501固定安装在机架结构1的机架箱体101上，所述传动丝杆502的中心加工有贯穿的丝杆中心孔503，传动丝杆502的另一端通过丝杆支撑轴承座504支撑在取芯钻具4的钻具筒体402内部。通过上述的传动丝杆组件5主要用于和推进传动机构3相配合，最终实现推进动作。
进一步的，它还包括喷水结构7，所述喷水结构7包括进水接头701，所述进水接头701固定在机架结构1的机架箱体101的侧壁上，并与传动丝杆组件5的丝杆中心孔503相连通，所述传动丝杆组件5的传动丝杆502末端并位于取芯钻具4内部的一端安装有分水套703，所述分水套703上连接有多个用于喷水的喷头702。通过上述的的分水套703上的喷头用于切削钻孔时喷水排渣降尘。
进一步的，所述机架结构1安装有用于推动其移动的推动底座结构6，所述推动底座结构6包括推动底座604，所述推动底座604的顶部固定有滑移导轨602，所述滑移导轨602上通过滑动配合安装有滑移底座601，所述滑移底座601固定安装在机架结构1的底端，所述推动底座604的底端固定有油缸铰接座603，所述油缸铰接座603上与推进油缸的缸体铰接，所述推进油缸的活塞杆与活塞杆铰接板605铰接相连，所述活塞杆铰接板605固定在机架结构1的前侧壁上。通过上述的推动底座结构6能够方便的与其他工程机械配合使用，进而驱动整个取芯机构移动，工作过程中，通过推进油缸能够驱动机架结构1压着滑移导轨602移动，进而实现其整体移动。
进一步的，所述钻具保持架9包括安装在机架结构1上的上保持架901和下保持架902，所述上保持架901和下保持架902相配合的面采用弧形面，并与取芯钻具4的钻具筒体402构成滑动配合。通过上述的钻具保持架9能够对取芯钻具4的头部进行一定的周向支撑。
Claims (9)
1.自推进式钻孔取芯机构，其特征在于：它包括机架结构（1），所述机架结构（1）上安装有多根推进梁（8），所述推进梁（8）上通过滑动配合安装有钻具回转驱动机构（2），所述钻具回转驱动机构（2）的动力输出端安装有取芯钻具（4），并驱动其回转进行钻孔取芯作业；所述取芯钻具（4）支撑在钻具保持架（9）上，钻具保持架（9）固定在机架结构（1）上；在机架结构（1）上固定安装有传动丝杆组件（5），所述传动丝杆组件（5）与推进传动机构（3）构成丝杆传动配合；所述推进传动机构（3）与钻具回转驱动机构（2）固定相连，并驱动其沿着推进梁（8）滑动，进而带动取芯钻具（4）实现轴向推进作业；所述传动丝杆组件（5）的传动丝杆（502）贯穿取芯钻具（4）的钻具筒体（402）。
2.根据权利要求1所述自推进式钻孔取芯机构，其特征在于：所述机架结构（1）包括机架底板（102），所述机架底板（102）的顶部固定有机架箱体（101），所述推进梁（8）支撑安装在机架箱体（101）的内部，在机架箱体（101）的钻进端通过顶尖支撑板（103）固定安装有定位顶针（104）。
3.根据权利要求1所述自推进式钻孔取芯机构，其特征在于：所述钻具回转驱动机构（2）包括回转齿轮箱（205），所述回转齿轮箱（205）通过多个导向套（202）与推进梁（8）构成滑动配合，所述回转齿轮箱（205）的侧壁上固定有回转驱动马达（201），所述回转驱动马达（201）的输出轴安装有回转输入轴（207），所述回转输入轴（207）通过第一轴承（204）支撑在回转齿轮箱（205）的内部，在回转输入轴（207）和回转齿轮箱（205）之间设置有第一油封（203），所述回转输入轴（207）上安装有回转输入齿轮（206），所述回转输入齿轮（206）与回转输出齿轮（211）啮合传动，所述回转输出齿轮（211）安装在回转输出轴（208）上，所述回转输出轴（208）通过第二轴承（210）和第二油封（209）支撑在回转齿轮箱（205）的内部，所述回转齿轮箱（205）的顶部固定有顶盖（212）；所述取芯钻具（4）与回转输出轴（208）固定相连。
4.根据权利要求1所述自推进式钻孔取芯机构，其特征在于：所述推进传动机构（3）包括推进齿轮箱（302），所述推进齿轮箱（302）固定安装在钻具回转驱动机构（2）的回转齿轮箱（205）的顶部，所述回转齿轮箱（205）的侧壁上固定有推进驱动马达（301），所述推进驱动马达（301）的输出轴上安装有推进输入齿轮（303），所述推进输入齿轮（303）通过第三轴承（304）支撑在推进齿轮箱（302）上，所述推进输入齿轮（303）与安装在丝杆螺母（308）上的推进输出齿轮（311）啮合传动，所述丝杆螺母（308）通过第三油封（309）和第四轴承（310）支撑在推进齿轮箱（302）的内部，所述丝杆螺母（308）的端头通过止口法兰（307）限位在推进齿轮箱（302）上，所述丝杆螺母（308）与传动丝杆（502）构成丝杆传动配合，所述推进输入齿轮（303）的端头位置设置有密封盖（306）。
5.根据权利要求1所述自推进式钻孔取芯机构，其特征在于：所述取芯钻具（4）包括钻具筒体（402），所述钻具筒体（402）的一端安装有钻头（401），另一端固定有连接板（403），所述连接板（403）的外端面固定有花键连接筒（404），所述花键连接筒（404）与钻具回转驱动机构（2）的回转输出轴（208）配合相连，所述花键连接筒（404）上安装有连接法兰（405），所述连接法兰（405）与回转输出轴（208）上法兰固定相连。
6.根据权利要求1所述自推进式钻孔取芯机构，其特征在于：所述传动丝杆组件（5）包括传动丝杆（502），所述传动丝杆（502）的一端通过丝杆固定法兰（501）固定安装在机架结构（1）的机架箱体（101）上，所述传动丝杆（502）的中心加工有贯穿的丝杆中心孔（503），传动丝杆（502）的另一端通过丝杆支撑轴承座（504）支撑在取芯钻具（4）的钻具筒体（402）内部。
7.根据权利要求1所述自推进式钻孔取芯机构，其特征在于：它还包括喷水结构（7），所述喷水结构（7）包括进水接头（701），所述进水接头（701）固定在机架结构（1）的机架箱体（101）的侧壁上，并与传动丝杆组件（5）的丝杆中心孔（503）相连通，所述传动丝杆组件（5）的传动丝杆（502）末端并位于取芯钻具（4）内部的一端安装有分水套（703），所述分水套（703）上连接有多个用于喷水的喷头（702）。
8.根据权利要求1所述自推进式钻孔取芯机构，其特征在于：所述机架结构（1）安装有用于推动其移动的推动底座结构（6），所述推动底座结构（6）包括推动底座（604），所述推动底座（604）的顶部固定有滑移导轨（602），所述滑移导轨（602）上通过滑动配合安装有滑移底座（601），所述滑移底座（601）固定安装在机架结构（1）的底端，所述推动底座（604）的底端固定有油缸铰接座（603），所述油缸铰接座（603）上与推进油缸的缸体铰接，所述推进油缸的活塞杆与活塞杆铰接板（605）铰接相连，所述活塞杆铰接板（605）固定在机架结构（1）的前侧壁上。
9.根据权利要求1所述自推进式钻孔取芯机构，其特征在于：所述钻具保持架（9）包括安装在机架结构（1）上的上保持架（901）和下保持架（902），所述上保持架（901）和下保持架（902）相配合的面采用弧形面，并与取芯钻具（4）的钻具筒体（402）构成滑动配合。
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Denomination of invention: Self propelled drilling and coring mechanism Effective date of registration: 20221206 Granted publication date: 20211130 Pledgee: Hubei Yuan'an Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: YICHANG ETO MACHINERY MANUFACTURING CO.,LTD. Registration number: Y2022980025465 |