CN112343530A - 液压缸同步定位装置及上卸扣装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压缸同步定位装置及上卸扣装置，其涉及工程机械技术领域，所述液压缸同步定位装置包括：液压缸基座，所述液压缸基座上形成有多个沿径向方向延伸的滑槽；设置在所述滑槽中液压油缸以及所述液压油缸驱动的夹持件，所述夹持件能在所述滑槽中沿所述液压缸基座的径向方向移动，所述夹持件轴线的一侧设置有朝向该侧相邻夹持件的杆体，另一侧则设置有能使另一侧相邻夹持件上所述杆体插入的开孔，所述开孔的轴线与该开孔所在夹持件轴线的锐角夹角等于所述夹持件上杆体的轴线与所述夹持件的轴线的锐角夹角，两者均等于90度‑180度/夹持件的个数。本申请能够在低成本、不增大装置体积的前提下保证液压缸高精度的同步定位。

Description

液压缸同步定位装置及上卸扣装置

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种液压缸同步定位装置及上卸扣装置。

背景技术

在石油机械的上卸扣装置中，使用液压缸带动卡爪夹持钻具进行操作的机构形式的应用较多，如拆装架、铁钻工等。该装置的基本结构是在一个盘式结构的圆周方向上均匀布置若干个液压油缸，液压油缸的轴线方向与盘式结构的径向方向一致。当油缸腔中充入液压流体时，液缸的移动端会向盘式结构的圆心位置移动，待夹持的钻具则设置于盘式结构的圆心位置处，如此，液缸移动最终接触钻具，施加压力夹持住钻具。但是，在上述过程中，一旦钻具最终的夹持位置不位于盘式结构的中心位置，在钻具回转时就会由于偏心而造成钻具抖动，这样会对整个上卸扣装置造成一定的冲击影响，不易于该装置的长久使用。

发明内容

为了保证液压缸最终的夹持位置精确位于盘式的中心，申请人发现目前常规的做法是通过液压系统控制流入各个液压缸的液体容量，最终使流入各个液压缸的液体容积一致，从而达到液压缸伸出距离一致的效果。但是上述方案具有一定的缺陷：为了精确控制进入液压缸的液体容积需要采用精度较高的控制阀，这种功能的液压阀存在一定的控制精度，即每次定心的位置在一定偏差范围内无法确定。如果需要两组盘式装置夹持钻具进行对接，这种定心偏差会导致钻具无法准确对接。其次，精确的液压容积阀的成本较高，如果需要精确定位的液压缸数量较多，整个装置的成本也会大幅度升高。

在其他工程机械中，上述结构也被广泛应用，如建筑机械中锚杆钻机对锚杆对接进行紧固的卡头，但也面临着上述被提及的问题，因此在低成本高精度的需求下解决多液缸向心移动的定位问题在工程机械中具有普遍意义。除了定位精度以外，采用上述结构的装置还涉及液压缸的复位(即返回初始位置)方式的选择。如果液压缸的轴向空间充裕，可采用双作用液压缸或沿着轴线方向安装复位弹簧的方法使液压缸返回初始位置，但这两种方法均会使液压缸的轴向空间增大，从而增大装置的体积。

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种液压缸同步定位装置及上卸扣装置，其能够在低成本、不增大装置体积的前提下保证液压缸高精度的同步定位。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种液压缸同步定位装置，所述液压缸同步定位装置包括：

液压缸基座，所述液压缸基座上形成有多个沿径向方向延伸的滑槽；

设置在所述滑槽中液压油缸以及所述液压油缸驱动的夹持件，所述夹持件能在所述滑槽中沿所述液压缸基座的径向方向移动，所述夹持件轴线的一侧设置有朝向该侧相邻夹持件的杆体，另一侧则设置有能使另一侧相邻夹持件上所述杆体插入的开孔，所述开孔的轴线与该开孔所在夹持件轴线的锐角夹角等于所述夹持件上杆体的轴线与所述夹持件的轴线的锐角夹角，两者均等于90度-180度/夹持件的个数。

优选地，当所述液压油缸驱动所述夹持件向所述液压缸基座的中心移动时，所述杆体向所述开孔中插入以带动所有夹持件同步移动。

优选地，所述夹持件的数量与所述滑槽的数量相等，所述夹持件的数量不小于三个，且在圆周方向均匀分布。

优选地，所述液压缸基座为一整个呈圆形的盘式结构或由多个呈扇形的基座部件合并组成的盘式结构；所述夹持件上所述杆体的轴线与该所述夹持件上所述开孔的轴线的交点位于该所述夹持件的轴线上。

优选地，所述杆体朝向相邻夹持件的端部的直径不小于所述杆体背离相邻夹持件的一端的直径。

优选地，所述夹持件与相邻夹持件之间设置有能使所述夹持件和相邻夹持件沿径向方向向外移动的复位弹簧。

优选地，所述夹持件朝向相邻夹持件的侧壁上具有第一限位口，相邻夹持件朝向所述夹持件的侧壁上具有第二限位口，所述复位弹簧的一端设置在所述第一限位口中，所述复位弹簧的另一端设置在所述第二限位口中；或所述复位弹簧套设在所述杆体上。

优选地，所述夹持件与所述液压缸基座之间设置有能使所述夹持件和相邻夹持件沿径向方向向外移动的复位弹簧。

优选地，当所述复位弹簧伸长时，所述复位弹簧驱动所述夹持件和相邻夹持件向背离所述液压缸基座中心的方向移动，所述杆体从所述开孔中移出，以带动所述夹持件与相邻夹持件同步移动。

一种上卸扣装置，所述上卸扣装置包括如上述任一所述的液压缸同步定位装置，所述液压缸同步定位装置用于夹持被夹持件。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

本申请中液压缸同步定位装置通过简单的机械结构实现了多个液压油缸驱动夹持件同步向心移动，从而降低了对液压系统的要求，降低了液压系统的加工成本。而且本申请的定位精度和准确性较液压方案更高，可以有效提高重复动作的一致性。本申请中的结构可以有多种变化，其能应用的液缸数量灵活可变，可以应用于类似结构的各种工程机械上。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明实施例中液压缸同步定位装置的立体示意图。

图2为本发明实施例中部分液压缸同步定位装置的结构示意图。

图3为本发明实施例中部分液压缸同步定位装置处于初始位置下的剖面图。

图4为本发明实施例中部分液压缸同步定位装置处于终点位置下的剖面图。

图5为本发明实施例中液压缸同步定位装置具有6个液压缸下的部分结构示意图。

图6为本发明实施例中液压缸同步定位装置具有6个液压缸下的剖面图。

图7为本发明实施例中复位弹簧在又一种实施方式中的示意图。

以上附图的附图标记：

1、液压缸基座；11、滑槽；12、基座部件；2、液压油缸；3、夹持件；31、杆体；32、开孔；33、第一限位口；34、第二限位口；4、复位弹簧。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了能够在低成本、不增大装置体积的前提下保证液压缸高精度的同步定位，在本申请中提出了一种液压缸同步定位装置，图1为本发明实施例中液压缸同步定位装置的立体示意图，图2为本发明实施例中部分液压缸同步定位装置的结构示意图，如图1和图2所示，液压缸同步定位装置可以包括：液压缸基座1，液压缸基座1上形成有多个沿液压缸基座1的径向方向延伸的滑槽11；设置在滑槽11中液压油缸2以及液压油缸2驱动的夹持件3，夹持件3能在滑槽11中沿径向方向移动，夹持件3轴线的一侧设置有朝向相邻夹持件3的杆体31，夹持件3轴线的另一侧设置有能使相邻夹持件3上的所述杆体31插入的开孔，开孔32的轴线与该开孔32所在的夹持件3的轴线的锐角夹角等于夹持件3上杆体31的轴线与夹持件3的轴线的锐角夹角，两者均等于90度-180度/夹持件的个数。

在本申请中当需要将液压缸基座1上的不同夹持件3在液压油缸2的驱动下同步向液压缸基座1的中部移动，从而夹持穿设过液压缸基座1的被夹持件时，需要将不同的液压油缸2伸长以使液压油缸2驱动夹持件3向液压缸基座1的中部移动。被夹持件可以是管柱、油管、钻杆等需要通过旋转进行拧螺纹而进行连接的部件。在液压油缸2驱动不同的夹持件3向液压缸基座1的中部移动中，由于夹持件3上设置的朝向相邻夹持件3的杆体31插入在相邻夹持件3上的开孔32中，相邻的两个夹持件3能够相互带动保持同步移动，如此，液压缸基座1中的所有夹持件3均会一个带动相邻的另外一个从而使所有的夹持件3保持同步移动。

本申请中液压缸同步定位装置通过简单的机械结构实现了多个液压油缸2驱动夹持件3同步向心移动，从而降低了对液压系统的要求，降低了液压系统的加工成本。而且本申请的定位精度和准确性较液压方案更高，可以有效提高重复动作的一致性。本申请中的结构可以有多种变化，其能应用的液缸数量灵活可变，可以应用于类似结构的各种工程机械上。

为了能够更好的了解本申请中的液压缸同步定位装置，下面将对其做进一步解释和说明。如图1所示，液压缸基座1可以为一整个呈圆形的盘式结构或由多个呈扇形的基座部件12合并组成的盘式结构。当液压缸基座1为多个呈扇形的基座部件12合并组成的盘式结构时，基座部件12之间可以可拆卸连接，从而形成一个整个呈圆形的盘式结构。在一个具体的实施例中，液压缸基座1由两个呈半圆形的基座部件12合并组成，从而形成整个的圆形盘式结构。整个液压缸基座1的中部具有沿竖直方向的贯穿孔，以供被夹持件穿过，例如管柱、油管、钻杆等。当液压缸基座1为多个呈扇形的基座部件12合并组成时，液压缸基座1可以被分开，从而使得被夹持件能够从侧边放入至液压缸基座1的中部的贯穿孔中。

如图1所示，液压缸基座1上形成有多个沿径向方向延伸的滑槽11。滑槽11可以绕液压缸基座1的轴线呈圆周均匀分布。

在一个具体的实施例中，图3为本发明实施例中部分液压缸同步定位装置处于初始位置下的剖面图，图4为本发明实施例中部分液压缸同步定位装置处于终点位置下的剖面图，如图3和图4所示，滑槽11的数量为四个，相邻滑槽11之间的夹角为90度，即B的角度。滑槽11可以开设在为一整个呈圆形的盘式结构的液压缸基座1上，也可以开设在呈扇形的基座部件12上。图5为本发明实施例中液压缸同步定位装置具有6个液压缸下的部分结构示意图，图6为本发明实施例中液压缸同步定位装置具有6个液压缸下的剖面图，如图5和图6所示，在又一个具体的实施例中，滑槽11的数量为六个，相邻滑槽11之间的夹角为60度，即B的角度。

如图1至图4所示，每一个滑槽11中设置有液压油缸2和夹持件3，液压油缸2的一端与液压缸基座1相抵或相固定，液压油缸2的另一端驱动夹持件3，从而使得夹持件3能在滑槽11中沿径向方向移动。当液压油缸2进行充油时，液压油缸2伸长，从而推动夹持件3向液压缸基座1的中心的方向移动。夹持件3可以是具有夹持功能的卡爪，或夹持件3包括安装座以及安装在安装座上的卡爪，当然，卡爪和安装座可以一体化成型。

如图1至图4所示，夹持件3上设置有朝向相邻夹持件3的杆体31，相邻夹持件3上开设有能使杆体31插入的开孔32。为了能够使得杆体31顺利的进入相邻夹持件3上的开孔32中，并随着夹持件3移动进而产生滑动，开孔32的轴线与夹持件3的轴线的夹角等于90度-180度/夹持件3的个数。开孔32的轴线与该开孔32的所在的夹持件3的轴线的夹角等于开孔32的轴线与该开孔32所在的夹持件3的相邻夹持件3的轴线的夹角；夹持件3上的杆体31的轴线与该夹持件3上的开孔32的轴线的交点位于该夹持件3的轴线上。在一个具体的实施例中，如图3、图4所示，夹持件3的个数为四个，开孔32的轴线与夹持件3的轴线的夹角等于45度，A的角度为90度。在又一个具体的实施例中，如图6所示，夹持件3的个数为六个，开孔32的轴线与夹持件3的轴线的夹角等于60度，A的角度为60度。

如图2至图5所示，对于一个夹持件3而言，该夹持件3的朝向一侧相邻夹持件3的侧壁上设置有杆体31，该夹持件3的朝向另一侧相邻夹持件3的侧壁上开设有供其它夹持件3上的杆体31插入的开孔32。

如图1至图4所示，夹持件3的数量与滑槽11的数量相等，夹持件3的数量需不小于三个，且围绕基座1的圆周方向均匀分布，否则夹持件3上的杆体31无法插入相邻夹持件3上的开孔32中。

如图3和图4所示，当液压油缸2驱动夹持件3向液压缸基座1的中心移动时，杆体31向开孔32中插入以带动所有夹持件3同步移动。通过每一个夹持件3的位置均被相邻夹持件3所制约，同时也制约另一侧相邻的夹持件3，因此，液压缸基座1的滑槽11中的所有夹持件3能够保持绝对同步的移动。

如图3所示，当液压油缸2未伸长时，夹持件3位于远离液压缸基座1中心的位置，此时，夹持件3上的杆体31的端部略微插入相邻夹持件3的开孔32中。如图4所示，当液压油缸2伸长时，液压油缸2驱动夹持件3向液压缸基座1的中心移动，杆体31向开孔32中插入以带动所有夹持件3同步移动。最终使得夹持件3位于靠近液压缸基座1中心的位置，此时，夹持件3能够夹持住被夹持件。夹持件3上的杆体31的大部分均插入相邻夹持件3的开孔32中。

如图5所示，为了使得杆体31便于向开孔32中插入，减小杆体31侧壁与开孔32之间的摩擦力，避免杆体31在开孔32中卡死，杆体31朝向相邻夹持件3的端部的直径不小于杆体31背离相邻夹持件3的一端的直径，如不考虑摩擦影响，杆体31的端部直径可以等于其杆部的直径。作为优选的，杆体31朝向相邻夹持件3的端部的直径大于杆体31背离相邻夹持件3一端的直径。例如，杆体31朝向相邻夹持件3的端部可以呈直径略大的圆球状，如此，杆体31仅端部的直径较大处于开孔32的侧壁相接触，如此，在杆体31插入开孔32的过程中大大减小了杆体31侧壁与开孔32之间的摩擦力。

如图2至图6所示，当液压油缸2中的液压油压力卸载后，为了能够使得夹持件3沿径向方向向外移动至远离液压缸基座1中心的位置，在一种可行的实施方式中，夹持件3朝向相邻夹持件3的侧壁上具有第一限位口33，相邻夹持件3朝向夹持件3的侧壁上具有第二限位口34，复位弹簧4的一端设置在第一限位口33中，复位弹簧4的另一端设置在第二限位口34中。第一限位口33和第二限位口34的目的是为了在复位弹簧4可拆卸的情况保持其不发生位移，如此，可以便于夹持件3的更换或检修。在另外一种可行的实施方式中，复位弹簧4套设在杆体31上，复位弹簧4的一端抵住夹持件3，另一端抵住相邻夹持件3的侧壁。在又一种可行的实施方式中，图7为本发明实施例中复位弹簧在又一种实施方式中的示意图，如图7所示，夹持件3与液压缸基座1之间可以设置有能使夹持件3和相邻夹持件3沿径向方向向外移动的复位弹簧4。复位弹簧4的一端抵住液压缸基座1上靠近液压缸基座1中心的一支撑点，复位弹簧4的另一端与夹持件3相连接或抵住与夹持件3相连接的支撑件。在上述多种实施方式中，当液压油缸2中的液压油压力卸载后，复位弹簧4伸长，复位弹簧4驱动夹持件3和相邻夹持件3向背离液压缸基座1的中心的方向移动时，杆体31从开孔32中移出以带动夹持件3与相邻夹持件同步移动，每个液压油缸2的行程且相同。

在本申请中还提出了一种上卸扣装置，该上卸扣装置中包括如上述任一的液压缸同步定位装置，液压缸同步定位装置用于夹持被夹持件，例如管柱、油管、钻杆等等。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压缸同步定位装置，其特征在于，所述液压缸同步定位装置包括：

液压缸基座，所述液压缸基座上形成有多个沿径向方向延伸的滑槽；

设置在所述滑槽中液压油缸以及所述液压油缸驱动的夹持件，所述夹持件能在所述滑槽中沿所述液压缸基座的径向方向移动，所述夹持件轴线的一侧设置有朝向该侧相邻夹持件的杆体，另一侧则设置有能使另一侧相邻夹持件上所述杆体插入的开孔，所述开孔的轴线与该开孔所在夹持件轴线的锐角夹角等于所述夹持件上杆体的轴线与所述夹持件的轴线的锐角夹角，两者均等于90度-180度/夹持件的个数。

2.根据权利要求1所述的液压缸同步定位装置，其特征在于，当所述液压油缸驱动所述夹持件向所述液压缸基座的中心移动时，所述杆体向所述开孔中插入以带动所有夹持件同步移动。

3.根据权利要求1所述的液压缸同步定位装置，其特征在于，所述夹持件的数量与所述滑槽的数量相等，所述夹持件的数量不小于三个，且在圆周方向均匀分布。

4.根据权利要求1所述的液压缸同步定位装置，其特征在于，所述液压缸基座为一整个呈圆形的盘式结构或由多个呈扇形的基座部件合并组成的盘式结构；所述夹持件上所述杆体的轴线与该所述夹持件上所述开孔的轴线的交点位于该所述夹持件的轴线上。

5.根据权利要求1所述的液压缸同步定位装置，其特征在于，所述杆体朝向相邻夹持件的端部的直径不小于所述杆体背离相邻夹持件的一端的直径。

6.根据权利要求1所述的液压缸同步定位装置，其特征在于，所述夹持件与相邻夹持件之间设置有能使所述夹持件和相邻夹持件沿径向方向向外移动的复位弹簧。

7.根据权利要求6所述的液压缸同步定位装置，其特征在于，所述夹持件朝向相邻夹持件的侧壁上具有第一限位口，相邻夹持件朝向所述夹持件的侧壁上具有第二限位口，所述复位弹簧的一端设置在所述第一限位口中，所述复位弹簧的另一端设置在所述第二限位口中；或所述复位弹簧套设在所述杆体上。

8.根据权利要求1所述的液压缸同步定位装置，其特征在于，所述夹持件与所述液压缸基座之间设置有能使所述夹持件和相邻夹持件沿径向方向向外移动的复位弹簧。

9.根据权利要求6或8所述的液压缸同步定位装置，其特征在于，当所述复位弹簧伸长时，所述复位弹簧驱动所述夹持件和相邻夹持件向背离所述液压缸基座中心的方向移动，所述杆体从所述开孔中移出，以带动所述夹持件与相邻夹持件同步移动。

10.一种上卸扣装置，其特征在于，所述上卸扣装置包括如权利要求1至9中任一所述的液压缸同步定位装置，所述液压缸同步定位装置用于夹持被夹持件。

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