CN113021392B - 一种矿用内置活塞式机械爪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿用内置活塞式机械爪，属于煤矿钻机技术领域，包括固定爪，固定爪沿其长度方向开设有导向孔，导向孔内设有仅具有轴向移动自由度的伸缩轴，伸缩轴的一端连接有能够驱动沿其轴向移动的驱动装置；伸缩轴上还套设有能够绕其轴心线转动的活动爪，活动爪与固定爪组成一副夹持中心与伸缩轴平行的夹爪。本发明的机械爪夹紧动力与钻杆轴线平行，解决了因机械爪的夹紧动力与钻杆轴线垂直导致的钻杆拾取空间大的问题。

Description

一种矿用内置活塞式机械爪

技术领域

本发明属于煤矿钻机技术领域，涉及一种矿用内置活塞式机械爪。

背景技术

随着煤矿智能化开采的发展，自动钻机的发展方兴未艾。目前，机械爪采用外置载荷，且动力方向与夹持载荷平行、与钻杆轴线垂直，使得钻杆拾取空间大，井下空间方向性明显，机架轴线方向空间相对充足、纵向空间相对不足。由于机械爪结构与井下空间方向性不一致，从而限制了自动钻机向两端的发展，使得钻机无法满足小型矿井和大型矿井的钻进需求。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种矿用内置活塞式机械爪，以使机械爪的夹紧动力与钻杆轴线平行，解决因机械爪的夹紧动力与钻杆轴线垂直导致的钻杆拾取空间大的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种矿用内置活塞式机械爪，包括固定爪，固定爪沿其长度方向开设有导向孔，导向孔内设有仅具有轴向移动自由度的伸缩轴，伸缩轴的一端连接有能够驱动沿其轴向移动的驱动装置；伸缩轴上还套设有能够绕其轴心线转动的活动爪，活动爪与固定爪组成一副夹持中心与伸缩轴平行的夹爪。

可选地，所述伸缩轴的周向设有伸缩轴螺旋槽，活动爪上开设有通孔，通孔壁上开设有与伸缩轴螺旋槽相匹配的活动爪螺旋槽以形成滚珠通道，滚珠通道内设有滚珠和滚珠固定架。

可选地，所述活动爪设置在伸缩轴的一端或中部。

可选地，所述固定爪的中部开设有呈U型的活动爪避让槽，导向孔开设在活动爪避让槽的两侧，活动爪安装在活动爪避让槽内。

可选地，所述固定爪包括呈槽型的固定爪卡瓦安装槽和可拆卸连接在固定爪卡瓦安装槽内的固定爪卡瓦，活动爪包括呈槽型的活动爪卡瓦安装槽和可拆卸连接在活动爪卡瓦安装槽内的活动爪卡瓦。

可选地，所述固定爪与待夹持钻杆的接触面大于活动爪与待夹持钻杆的接触面。

可选地，所述驱动装置的输出端通过开设在伸缩轴端部中心位置的连接孔与伸缩轴连接。

可选地，所述驱动装置为直线运动液压缸或气缸。

可选地，所述导向孔的横断面为正多边形。

本发明的有益效果在于：

1.本发明利用丝杠螺母传动原理，通过伸缩轴的轴向移动带动活动爪的周向转动，实现了机械爪的开闭，从而实现机械爪的夹持与打开功能；通过使伸缩轴与钻杆的轴线平行，实现了夹持方向与动力载荷方向垂直，使得机械爪的结构更为紧凑；由于机械爪的长度方向与机架轴线方向一致，使得钻杆的拾取结构设计更为紧凑；另外，由于采用滚珠沿螺旋槽转动的结构，因此载荷传递损失少，且更能精准的控制机械爪的持夹力。

2.本发明采用内置夹紧动力，夹紧动力方向与夹紧载荷方向垂直，且与钻杆轴线平行，与井下空间方向性一致，且可改变钻杆立体转置为平面转置，节约转置空间，便于自动钻机的空间布局，为自动钻机小型化和大型化两个方向的发展提供了技术支撑。另外，本机械手的钻杆转置方式可有效地避障(钻机立柱)，从而为高位自动钻机提供技术保障，且结构更为紧凑。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为矿用内置活塞式机械爪的结构示意图一；

图2为矿用内置活塞式机械爪的结构示意图二；

图3为固定爪的结构示意图一；

图4为固定爪的结构示意图二；

图5为伸缩轴的结构示意图；

图6为活动爪的结构示意图一；

图7为活动爪的结构示意图二。

附图标记：驱动装置1、固定爪2、伸缩轴3、滚珠组件4、活动爪5、固定爪卡瓦6、活动爪卡瓦7、钻杆8、定位台21、导向孔22、活动爪避让槽23、固定爪安装孔24、固定爪卡瓦安装槽25、连接孔31、伸缩轴螺旋槽32、活动爪螺旋槽51、通孔52、活动爪卡瓦连接孔53、活动爪卡瓦安装槽54。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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。

参阅图1～图7，一种矿用内置活塞式机械爪，包括固定爪2，固定爪2沿其长度方向开设有导向孔22，导向孔22内设有仅具有轴向移动自由度的伸缩轴3，伸缩轴3的一端连接有能够驱动沿其轴向移动的驱动装置1；伸缩轴3上还套设有能够绕其轴心线转动的活动爪5，活动爪5与固定爪2组成一副夹持中心与伸缩轴3平行的夹爪。固定爪2采用侧向安装，固定爪2远离其夹持端的一侧设有至少两个固定爪安装孔24，以与外部机构连接固定其位置。

本发明的导向孔22的横断面可为正多边形，优选正六边形。伸缩轴3的周向设有伸缩轴螺旋槽32，活动爪5上开设有通孔52，通孔壁上开设有与伸缩轴螺旋槽32相匹配的活动爪螺旋槽51以形成滚珠通道，滚珠通道内设有滚珠和滚珠固定架。

本发明中的活动爪5设置在伸缩轴3的一端或中部，优选中部，设置在中部的实现方式为：在固定爪2的中部开设呈U型的活动爪避让槽23，导向孔22开设在活动爪避让槽23的两侧，活动爪5安装在活动爪避让槽23内。

本发明的固定爪2的夹持端和活动爪5的夹持端可设计为整体结构，也可设计为分体结构，优选分体结构，以利于维护更换，分体结构的实现方式为：固定爪2包括呈槽型的固定爪卡瓦安装槽24和可拆卸连接在固定爪卡瓦安装槽24内的固定爪卡瓦6，活动爪5包括呈槽型的活动爪卡瓦安装槽25和可拆卸连接在活动爪卡瓦安装槽25内的活动爪卡瓦7。

本发明的固定爪卡瓦6与待夹持钻杆8的接触面大于活动爪卡瓦7与待夹持钻杆8的接触面，能够更稳定的夹持待夹持件。

为了使结构更为紧凑，本发明的驱动装置1采用端部安装方式的液压缸，驱动装置1的输出端通过开设在伸缩轴3端部中心位置的连接孔31与伸缩轴3连接，驱动装置1的固定端固定在固定爪2的端部。

本发明利用丝杠螺母传动原理，通过伸缩轴3的轴向移动带动活动爪5的周向转动，实现了机械爪的开闭，从而实现机械爪的夹持与打开功能；通过使伸缩轴3与钻杆8的轴线平行，实现了夹持方向与动力载荷方向垂直，使得机械爪的结构更为紧凑；由于机械爪的长度方向与机架轴线方向一致，使得钻杆8的拾取结构设计更为紧凑；另外，由于采用滚珠沿螺旋槽转动结构，因此载荷传递损失少，且更能精准的控制机械爪的持夹力。

实施例

一种矿用活塞式机械爪，如图1～图7所示，包括固定爪2、活动爪5、伸缩轴3、滚珠、滚珠固定架和驱动装置1，驱动装置1驱动伸缩轴3沿开设在固定爪2上的导向孔22移动，并通过滚珠的运动将驱动装置的推力转化为活动爪的夹紧力，各零部件的相对安装位置和具体结构功能如下：

驱动装置1：为液压缸，与钻杆8轴线平行，提供夹紧动力，安装在固定爪2的一端，液压缸的活塞同伸缩轴3相连，并带动伸缩轴3在固定爪2的六方导向孔内轴向移动。

固定爪2：固定爪2的一端同液压缸连接，中间具有导向孔22与伸缩轴3配合，伸缩轴3可在导向孔22内移动，与活动爪5组合，完成钻杆8的夹紧；固定爪的一端设有定位台21，以实现对液压缸的定位。固定爪2的固定爪卡瓦安装槽25为固定爪卡瓦6的安装位，与固定爪卡瓦6的外形匹配，其上开设有固定爪卡瓦连接孔，与固定爪卡瓦6的安装孔位置一致。

伸缩轴3：与液压缸连接，与固定爪2的导向孔22配合，可在固定爪2的导向孔22内轴向移动，其周向开设有多条伸缩轴螺旋槽32，伸缩轴螺旋槽32呈圆弧形，伸缩轴螺旋槽32内设有由滚珠及滚珠固定架组成的滚珠组件4，滚珠可在伸缩轴螺旋槽32内滚动，同时沿轴向相对移动，减小载荷专递阻力，滚珠固定架4防止滚珠无规律的运动。伸缩轴3的一端中心开设有连接孔31，连接孔31为螺纹孔，与液压缸连接，以实现夹紧载荷的传递。伸缩轴3的两端为与固定爪2的导向孔22配合的多边形结构，以防止伸缩轴3的周向转动。

活动爪5：与固定爪2配合，完成钻杆8的夹紧。活动爪5上开设有通孔52，且通孔52的内壁上开设有与伸缩轴螺旋槽32相匹配的活动爪螺旋槽51。伸缩轴3可沿轴向移动，滚珠可周向转动，并作用在活动爪螺旋槽51内，进而实现活动爪5沿伸缩轴周向转动，从而完成相对于固定爪2的周向角变化，进而完成钻杆8的夹紧与打开。活动爪5的活动爪卡瓦安装槽54为活动爪卡瓦7的安装位，与活动爪卡瓦7的外形匹配，其上开设有活动爪卡瓦连接孔53，与活动爪卡瓦7的安装孔位置一致。

本实施例的工作原理为：

钻杆8夹持：夹持前，液压缸处于缩回位置，活动爪5处于打开位置，通过外置机构将机械爪移动到钻杆8所需夹持位置；在高压油作用下，液压缸的活塞伸出，推动伸缩轴3向前推进，带动滚珠转动，作用到活动爪5，活动爪5转动至夹紧钻杆8，完成钻杆8的夹紧；

钻杆8松开：机械爪移动到指定位置，并夹持钻杆8，液压缸的液压油换向，液压缸的活塞回缩，伸缩轴3向液压缸的方向移动，活动爪5打开，钻杆8松开。

本发明采用内置夹紧动力，夹紧动力方向与夹紧载荷方向垂直，且与钻杆8轴线平行，与井下空间方向性一致，且可改变钻杆8立体转置为平面转置，节约转置空间，便于自动钻机的空间布局，为自动钻机小型化和大型化两个方向的发展提供了技术支撑。另外，本机械手的钻杆8转置方式可有效地避障(钻机立柱)，从而为高位自动钻机提供技术保障，且结构更为紧凑。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种矿用内置活塞式机械爪，其特征在于：包括固定爪，固定爪沿其长度方向开设有导向孔，导向孔内设有仅具有轴向移动自由度的伸缩轴，伸缩轴的一端连接有能够驱动沿其轴向移动的驱动装置；伸缩轴上还套设有能够绕其轴心线转动的活动爪，活动爪与固定爪组成一副夹持中心与伸缩轴平行的夹爪；伸缩轴的周向设有伸缩轴螺旋槽，活动爪上开设有通孔，通孔壁上开设有与伸缩轴螺旋槽相匹配的活动爪螺旋槽以形成滚珠通道，滚珠通道内设有滚珠和滚珠固定架。

2.根据权利要求1所述的一种矿用内置活塞式机械爪，其特征在于：所述活动爪设置在伸缩轴的一端或中部。

3.根据权利要求1所述的一种矿用内置活塞式机械爪，其特征在于：所述固定爪的中部开设有呈U型的活动爪避让槽，导向孔开设在活动爪避让槽的两侧，活动爪安装在活动爪避让槽内。

4.根据权利要求1所述的一种矿用内置活塞式机械爪，其特征在于：所述固定爪包括呈槽型的固定爪卡瓦安装槽和可拆卸连接在固定爪卡瓦安装槽内的固定爪卡瓦，活动爪包括呈槽型的活动爪卡瓦安装槽和可拆卸连接在活动爪卡瓦安装槽内的活动爪卡瓦。

5.根据权利要求1所述的一种矿用内置活塞式机械爪，其特征在于：所述固定爪与待夹持钻杆的接触面大于活动爪与待夹持钻杆的接触面。

6.根据权利要求1所述的一种矿用内置活塞式机械爪，其特征在于：所述驱动装置的输出端通过开设在伸缩轴端部中心位置的连接孔与伸缩轴连接。

7.根据权利要求1所述的一种矿用内置活塞式机械爪，其特征在于：所述驱动装置为直线运动液压缸或气缸。

8.根据权利要求1所述的一种矿用内置活塞式机械爪，其特征在于：所述导向孔的横断面为正多边形。

Images