CN115059414B - 一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构。该机构包括一个安装支座、一个下夹持器组件、一个抬升机构和一个回转机构，所述下夹持器组件安装在所述安装支座的下部，所述抬升机构安装在所述安装支座的上部，所述回转机构安装在所述抬升机构上，其中，所述安装支座、所述下夹持器组件、所述抬升机构和所述回转机构上分别具有多个在竖直方向上均相对应的通孔。本发明中的一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构整体结构相对简单牢靠，性能稳定，零部件更换方便快捷，更换量小；并且可实现自动化，节省人工，可以使环保取样钻机工作效率大大提高，用途更加广泛，经济性好。
Description
技术领域
本发明涉及钻机领域，特别涉及一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构。
背景技术
现有的土壤取样钻机在使用时，大多是人工进行卸扣的，不仅浪费人力和时间，工作效率较低，并且往往可能存在钻杆受扭矩较大或者螺纹变形导致卡死的情况，从而使卸扣工作无法完成。虽然也有部分钻机使用液压式卸扣方法，但这样往往对螺纹损耗较大，容易夹坏钻杆，因而经常需要更换零件，不仅操作复杂，会导致效率降低，还因此提高了钻机使用的成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构。
本发明提供的一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构包括一个安装支座、一个下夹持器组件、一个抬升机构和一个回转机构，所述下夹持器组件安装在所述安装支座的下部，所述抬升机构安装在所述安装支座的上部，所述回转机构安装在所述抬升机构上，其中，所述安装支座、所述下夹持器组件、所述抬升机构和所述回转机构上分别具有多个在竖直方向上均相对应的通孔；其中，所述下夹持器组件包括一个下夹持器基体、两台下夹持油缸、两个合金卡瓦和四根浮动销轴，所述下夹持器基体上具有所述通孔；其中，两台所述下夹持油缸分别安装在所述下夹持器基体的两侧并且其活塞杆均延伸到所述通孔，两个合金卡瓦分别安装在两台所述下夹持油缸的活塞杆末端，四根所述浮动销轴分别贯穿安装在所述下夹持器基体的四角处，并且各所述浮动销轴的上下两端均套设有弹簧。
本发明中的一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构整体结构相对简单牢靠，性能稳定，零部件更换方便快捷，更换量小；并且可实现自动化，节省人工，可以使环保取样钻机工作效率大大提高，用途更加广泛，经济性好。
在一些实施方式中，所述安装支座包括一块水平的下层板和一块水平的上层板，所述下层板和所述上层板上均具有所述通孔；其中，所述下夹持器组件安装在所述下层板和所述上层板之间，所述抬升机构安装在所述上层板上。其有益之处在于，描述了安装支座的具体结构。
在一些实施方式中，所述下层板和所述上层板上均具有四个安装孔，各所述浮动销轴的上下两端分别安装在各所述安装孔中；并且在所述下夹持器基体上的所述通孔的上下两端均设置有扶正导向环。其有益之处在于，进一步描述了下夹持器组件安装在安装支座上的具体结构。
在一些实施方式中，所述抬升机构包括一块下撑板、两台抬升油缸、一块上撑板和一个压盖，所述下撑板、所述上撑板和所述压盖上均具有所述通孔；其中，两台所述抬升油缸分别安装在所述下撑板的两端，所述上撑板的两端分别安装在两台所述抬升油缸的顶部，所述压盖安装在所述上撑板的中央，并且在所述压盖的内部设置有环形台阶。其有益之处在于，描述了抬升机构的具体结构。
在一些实施方式中，所述上层板上设置有多个螺栓孔，所述下撑板安装在所述螺栓孔上。其有益之处在于，进一步描述了抬升机构安装在安装支座上的具体结构。
在一些实施方式中，所述回转机构包括一个回转马达、一个回转支撑、一个旋转座、一个卡圈、三个上卡瓦组件和一个顶压板，所述回转支撑、所述旋转座、所述卡圈和所述顶压板上均具有所述通孔；其中，所述回转马达连接在回转支撑的侧面，所述旋转座安装在所述回转支撑上，所述卡圈安装在所述旋转座上，所述顶压板安装在所述卡圈上，三个所述上卡瓦组件从侧面伸入所述卡圈并且延伸到所述通孔。其有益之处在于，描述了回转机构的具体结构。
在一些实施方式中，所述回转支撑安装在所述下撑板上，所述旋转座贯穿所述上撑板上的所述通孔，所述卡圈安装在所述压盖上的所述通孔中。其有益之处在于，进一步描述了回转机构安装在抬升机构上的具体结构。
在一些实施方式中，所述卡圈呈圆柱形并且形成有台阶，其上部侧面形成有三条倾斜的导轨槽，三个所述上卡瓦组件分别安装在三条所述导轨槽中。其有益之处在于，进一步描述了卡圈的具体结构。
在一些实施方式中，所述上卡瓦组件呈楔形，其内侧呈弧形并且具有菱形齿，外侧具有倾斜角。其有益之处在于，进一步描述了上卡瓦组件的具体结构。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构的结构示意图；
图2为图1所示安装支座的结构示意图；
图3为图1所示下夹持器组件的结构示意图；
图4为图1所示抬升机构的结构示意图；
图5为图1所示回转机构的结构示意图。
图中：安装支座1，下夹持器组件2，抬升机构3，回转机构4，通孔5，下层板11，上层板12，安装孔13，螺栓孔14，竖板15，下夹持器基体21，下夹持油缸22，合金卡瓦23，浮动销轴24，弹簧25，扶正导向环26，下撑板31，抬升油缸32，上撑板33，压盖34，环形台阶35，回转马达41，回转支撑42，旋转座43，卡圈44，上卡瓦组件45，顶压板46。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构的结构，图2显示了图1中的安装支座的结构，图3显示了图1中的下夹持器组件的结构，图4显示了图1中的抬升机构的结构，图5显示了图1中的回转机构的结构。如图1-5所示，该夹持机构主要包括一个安装支座1、一个下夹持器组件2、一个抬升机构3和一个回转机构4等几个部件，其中，各部件之间的安装关系大致为：下夹持器组件2安装在安装支座1的下部，抬升机构3安装在安装支座1的上部，回转机构4安装在抬升机构3上。
此外，在各部件的多个相关结构上均分别有多个竖直的孔，统一称为通孔5，这些通孔5在竖直方向上均相对应，即位于一条竖直线上，而钻机的钻杆可以从这些通孔5中依次插入贯穿。
安装支座1包括一块水平的下层板11和一块水平的上层板12，下层板11和上层板12分别连接在一块竖直的竖板15的侧面两个高度不同的位置上。其中，下层板11和上层板12的尺寸大致相同，并且下层板11位于上层板12的正上方，而在下层板11和上层板12上均具有通孔5。
下层板11和上层板12上均具有四个安装孔13，而下夹持器组件2通过这八个安装孔13安装在下层板11和上层板12之间。而在上层板12上设置有围成一圈的多个螺栓孔14，抬升机构3则通过这些螺栓孔14使用螺栓安装在上层板12上。
下夹持器组件2主要包括一个下夹持器基体21、两台下夹持油缸22、两个合金卡瓦23和四根浮动销轴24等。其中，下夹持器基体21整体为中空的焊接件，其中央具有通孔5，而在通孔5的其中相对的两侧均具有一个油缸安装筒，另外两侧则均延伸出一块横筋板。
两台下夹持油缸22分别安装在两个油缸安装筒中，并且下夹持油缸22的活塞杆均延伸到通孔5处，而两个合金卡瓦23分别安装在两台下夹持油缸22的活塞杆末端，其能够在下夹持油缸22的作用下对伸入通孔5的钻杆进行扣紧。
而四根浮动销轴24分别贯穿安装在两块横筋板的各端，即下夹持器基体21的四角处，并且各浮动销轴24的上下两端均套设有弹簧25。其中，各浮动销轴24的上下两端分别安装在安装支座1上的八个安装孔13中，因此，下夹持器组件2受力时可以在各弹簧25的作用下进行上下浮动。
此外，在下夹持器基体21上的通孔5的上下两端均设置有扶正导向环26。
抬升机构3主要包括一块下撑板31、两台抬升油缸32、一块上撑板33和一个压盖34等，而在下撑板31、上撑板33和压盖34上均具有通孔5。其中，下撑板31通过安装支座1的上层板12上的多个螺栓孔14使用螺栓安装在上层板12上；两台抬升油缸32为同步液压油缸，分别通过连接件固定安装在下撑板31的两端，而上撑板33的两端分别安装在两台抬升油缸32的顶部，能够在两台抬升油缸32的作用下进行升降。
此外，压盖34通过多个螺栓固定安装在上撑板33的中央，并且在压盖34的内部设置有环形台阶35。
回转机构4主要包括一个回转马达41、一个回转支撑42、一个旋转座43、一个卡圈44、三个上卡瓦组件45和一个顶压板46等，而在回转支撑42、旋转座43、卡圈44和顶压板46上均具有通孔5。其中，回转马达41连接在回转支撑42的侧面，旋转座43通过多个螺栓固定安装在回转支撑42上，则回转马达41输出旋转动作在经过回转支撑42转换后能够输出至旋转座43使其转动。
卡圈44安装在旋转座43上，而顶压板46安装在卡圈44上。其中，卡圈44呈圆柱形，并且其上形成有台阶，而在卡圈44的上部侧面形成有三条倾斜的导轨槽，三个上卡瓦组件45分别从侧面伸入到各导轨槽中并且延伸到通孔5处，并且能够沿着导轨槽互动，从而对穿过通孔5的钻杆进行夹紧。
上卡瓦组件45整体呈楔形，其内侧（即朝向通孔5的一侧，另一侧设为外侧）呈弧形，并且加工有菱形齿，外侧则具有倾斜角以配合卡圈44结构和抬升动作实现夹紧效果，并且倾斜角使外侧高于内侧。优选的，上卡瓦组件45使用铜基自润滑耐磨板制成，其润滑效果好，磨损小寿命长，可承受较大载荷。
此外，回转支撑42安装在抬升机构3的下撑板31上，而旋转座43贯穿抬升机构3上撑板33上的通孔5，同时卡圈44还安装在压盖34上的通孔5中。
在使用该自动化回转抬升式浮动液压夹持机构对钻机进行螺纹卸扣时，使螺纹对接缝位于回转支撑42与下夹持器组件2中间，当抬升油缸32运作使上撑板33上升时，可以带动旋转座43、压盖34、卡圈44、各上卡瓦组件45等上升，而上卡瓦由于组件被旋转座43和顶压板46限制，只能做径向移动，同时上卡瓦组件45受推动力沿卡圈44内部的导轨槽朝向通孔5滑动，即整体向内收缩，直至夹紧钻杆；同时，下夹持器组件2的两个下夹持油缸22运作，两个合金卡瓦23扣紧钻杆；然后，回转马达41运作使得钻杆能够沿轴向旋转松扣，从而使螺纹松开以完成卸扣。
此外，下夹持器组件2的各浮动销轴24可以通过上下浮动弥补因螺距产生的轴向位移。
本发明中的自动化回转抬升式浮动液压夹持机构具有以下优点：
1．夹持机构整体上下端均设置有用于定位的环状结构，其与各通孔及卡瓦配合，可保证钻杆通过后贯入地下后的垂直度，以及装卸钻杆时螺纹段的准确性，适用于无人化操作；
2．各项动作均由液压油缸或液压马达执行，可以通过主机搭载PLC等方法实现自动化卸扣，无需人工干预。
3．通过液压抬升油缸进行抬升式夹持，夹持力度大，夹瓦抱紧锁止效果好，同时抱紧面积大，不伤钻杆；
4．通过回转马达和回转盘实现钻杆的脱扣，螺纹脱开过程可实现360°旋转以快速卸扣，并且大减速比的回转盘也可提供极大卸扣扭矩，保证卸扣成功；
5．为规避卸扣时螺纹磨损，采用了浮动结构，其中下夹持器组件搭载弹簧，弹簧压缩量略大于螺纹长度，而在装卸扣时沿弹簧轴向上下移动，可以有效降低卸扣螺纹旋合或松开时的轴向力，以及缓解螺纹受力磨损情况，延长钻杆使用寿命。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构，其特征在于：包括一个安装支座（1）、一个下夹持器组件（2）、一个抬升机构（3）和一个回转机构（4），所述下夹持器组件（2）安装在所述安装支座（1）的下部，所述抬升机构（3）安装在所述安装支座（1）的上部，所述回转机构（4）安装在所述抬升机构（3）上，其中，所述安装支座（1）、所述下夹持器组件（2）、所述抬升机构（3）和所述回转机构（4）上分别具有多个在竖直方向上均相对应的通孔（5）；
其中，所述下夹持器组件（2）包括一个下夹持器基体（21）、两台下夹持油缸（22）、两个合金卡瓦（23）和四根浮动销轴（24），所述下夹持器基体（21）上具有所述通孔（5）；其中，两台所述下夹持油缸（22）分别安装在所述下夹持器基体（21）的两侧并且其活塞杆均延伸到所述通孔（5），两个合金卡瓦（23）分别安装在两台所述下夹持油缸（22）的活塞杆末端，四根所述浮动销轴（24）分别贯穿安装在所述下夹持器基体（21）的四角处，并且各所述浮动销轴（24）的上下两端均套设有弹簧（25）；
所述抬升机构（3）包括一块下撑板（31）、两台抬升油缸（32）、一块上撑板（33）和一个压盖（34），所述下撑板（31）、所述上撑板（33）和所述压盖（34）上均具有所述通孔（5）；其中，两台所述抬升油缸（32）分别安装在所述下撑板（31）的两端，所述上撑板（33）的两端分别安装在两台所述抬升油缸（32）的顶部，所述压盖（34）安装在所述上撑板（33）的中央，并且在所述压盖（34）的内部设置有环形台阶（35）；
所述回转机构（4）包括一个回转马达（41）、一个回转支撑（42）、一个旋转座（43）、一个卡圈（44）、三个上卡瓦组件（45）和一个顶压板（46），所述回转支撑（42）、所述旋转座（43）、所述卡圈（44）和所述顶压板（46）上均具有所述通孔（5）；其中，所述回转马达（41）连接在回转支撑（42）的侧面，所述旋转座（43）安装在所述回转支撑（42）上，所述卡圈（44）安装在所述旋转座（43）上，所述顶压板（46）安装在所述卡圈（44）上，三个所述上卡瓦组件（45）从侧面伸入所述卡圈（44）并且延伸到所述通孔（5）。
2.根据权利要求1所述的一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构，其特征在于：所述安装支座（1）包括一块水平的下层板（11）和一块水平的上层板（12），所述下层板（11）和所述上层板（12）上均具有所述通孔（5）；其中，所述下夹持器组件（2）安装在所述下层板（11）和所述上层板（12）之间，所述抬升机构（3）安装在所述上层板（12）上。
3.根据权利要求2所述的一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构，其特征在于：所述下层板（11）和所述上层板（12）上均具有四个安装孔（13），各所述浮动销轴（24）的上下两端分别安装在各所述安装孔（13）中；并且在所述下夹持器基体（21）上的所述通孔（5）的上下两端均设置有扶正导向环（26）。
4.根据权利要求2所述的一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构，其特征在于：所述上层板（12）上设置有多个螺栓孔（14），所述下撑板（31）安装在所述螺栓孔（14）上。
5.根据权利要求2所述的一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构，其特征在于：所述回转支撑（42）安装在所述下撑板（31）上，所述旋转座（43）贯穿所述上撑板（33）上的所述通孔（5），所述卡圈（44）安装在所述压盖（34）上的所述通孔（5）中。
6.根据权利要求5所述的一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构，其特征在于：所述卡圈（44）呈圆柱形并且形成有台阶，其上部侧面形成有三条倾斜的导轨槽，三个所述上卡瓦组件（45）分别安装在三条所述导轨槽中。
7.根据权利要求6所述的一种自动化回转抬升式浮动液压夹持机构，其特征在于：所述上卡瓦组件（45）呈楔形，其内侧呈弧形并且具有菱形齿，外侧具有倾斜角。
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