CN115319155A - 一种建筑工程施工用钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械钻孔领域，特别是涉及一种建筑工程施工用钻孔装置，包括转轴组合件和固定机构。转轴组合件上设有钻杆，钻杆用于对工件进行钻孔。固定机构包括基座、调节筒、限位筒和供压筒。基座包括内筒和外筒。调节筒设于内筒外，调节筒和内筒在工件表面上形成吸附区域，调节筒活动以改变吸附区域与内筒轴线的位置关系。供压筒上设有活塞，活塞位于内筒与外筒之间，活塞与外筒、限位筒和吸附区域形成负压区域，活塞活动用以改变负压区域内的压力。通过调整吸附区域的位置和负压区域内负压的大小，改变对工件各个方位的吸力，以此来适配工件的偏斜程度，保证工件的水平稳定性和钻孔精度。

Description

一种建筑工程施工用钻孔装置

技术领域

本发明涉及机械钻孔领域，特别是涉及一种建筑工程施工用钻孔装置。

背景技术

钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床，在钻床加工过程中，为了保证钻孔的精准度，通常用夹具将工件固定，防止工件偏移。例如，中国专利CN110090978B提供了一种用于精密机械加工的具有防护功能的钻孔设备，包括机架、驱动箱、钻头和底箱。驱动箱和底箱均设置在机架的同侧，钻头设置在驱动箱的底部，驱动箱内设有驱动装置和移动装置，驱动装置与钻头传动连接，底箱内设有防护机构和固定机构。固定机构包括固定管、移动版、连杆和传动组件，防护机构包括防护管和两个动力组件，防护管和通孔同轴设置，防护管的外径与通孔的孔径相等。

然而上述专利提供的用于精密机械加工的具有防护功能的钻孔设备在固定有不同钻孔位置的工件时，不能很好的做到将工件水平紧密固定。当工件的钻孔位置不在其重心处时，工件易发生偏斜，影响钻孔精度。

发明内容

基于此，有必要针对目前的钻孔设备不能很好的固定具有不同钻孔位置的工件的问题，提供一种建筑工程施工用钻孔装置，通过调整吸附区域的位置和负压区域内的压力大小，改变对工件各个方位的吸力，以此来适配工件的偏斜程度，保证工件的水平稳定性和钻孔精度。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种建筑工程施工用钻孔装置,包括转轴组合件和固定机构；

所述转轴组合件上设有钻杆；

所述固定机构包括：

基座，所述基座包括内筒和外筒，所述内筒与所述钻杆同轴，所述外筒套在所述内筒外，所述外筒与所述内筒同轴；

调节筒，所述调节筒上表面低于所述内筒上表面，所述调节筒活动套设于所述内筒外，所述调节筒和所述内筒在工件表面上形成吸附区域，所述调节筒活动以改变所述吸附区域与所述内筒轴线的位置关系；

限位筒，所述限位筒位于所述调节筒下方，与所述调节筒接触，所述限位筒与所述内筒同轴，所述限位筒在所述基座内可轴向滑动；

供压筒，所述供压筒位于所述限位筒下方，与所述限位筒连接，所述供压筒与所述内筒同轴，所述供压筒上设有活塞，所述活塞位于所述内筒与所述外筒之间，所述活塞与所述外筒、所述限位筒和所述吸附区域形成负压区域，所述活塞活动用以改变所述负压区域内的压力。

进一步地，所述基座上还设有多个感应部件，多个所述感应部件用于感应工件的质量分布。

进一步地，所述感应部件包括感应柱、第一弹性件、密封通道、滑动柱和滚珠；所述内筒上表面低于所述感应柱上表面，所述感应柱通过所述第一弹性件与所述密封通道连接，所述第一弹性件总是使所述感应柱复位或具有复位的趋势；所述密封通道内充满流动介质，所述流动介质用以将所述感应柱受到的力传递给所述滑动柱；所述滑动柱水平设置在所述密封通道内，可径向滑动；所述滚珠位于所述滑动柱一端且与所述调节筒外周壁面抵接。

进一步地，所述感应柱水平位置下降压缩所述流动介质，所述流动介质达到压缩的极限值时，所述感应柱上表面与所述内筒上表面处于同一平面。

进一步地，所述限位筒在所述基座内的轴向滑动带动所述调节筒在所述基座内轴向运动，所述限位筒在所述基座内的轴向滑动受到限制，所述限位筒在所述基座内处于上极限位置时，所述调节筒上表面与所述内筒上表面处于同一平面。

进一步地，所述供压筒上设有多个伸缩杆，所述供压筒通过多个所述伸缩杆与所述限位筒连接，多个所述伸缩杆伸缩用以推动所述调节筒和所述供压筒做轴向运动。

进一步地，所述供压筒上设有第二弹性件，所述供压筒通过所述第二弹性件与所述基座连接，所述第二弹性件总是使所述供压筒复位或具有复位的趋势。

进一步地，所述内筒上设有内密封橡胶圈，所述调节筒上设有外密封橡胶圈，所述内密封橡胶圈和所述外密封橡胶圈用于与工件下表面形成密封。

进一步地，所述内筒内设有磁性件，所述磁性件用于使工件落到所述内筒上。

进一步地，所述内筒直径范围内为钻孔区域，所述钻孔区域与所述吸附区域通过所述内筒壁面分隔开。

本发明的有益效果是：

本发明涉及一种建筑工程施工用钻孔装置，包括转轴组合件和固定机构。转轴组合件上设有钻杆，钻杆用于对工件进行钻孔。固定机构包括基座、调节筒、限位筒和供压筒。基座包括内筒和外筒。调节筒设于内筒外，调节筒和内筒在工件表面上形成吸附区域，调节筒活动以改变吸附区域与内筒轴线的位置关系。供压筒上设有活塞，活塞位于内筒与外筒之间，活塞与外筒、限位筒和吸附区域形成负压区域，活塞活动用以改变负压区域内的压力。通过调整吸附区域的位置和负压区域内负压的大小，改变对工件各个方位的吸力，以此来适配工件的偏斜程度，保证工件的水平稳定性和钻孔精度。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种建筑工程施工用钻孔装置的整体结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种建筑工程施工用钻孔装置的固定机构剖面示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种建筑工程施工用钻孔装置的调节筒结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种建筑工程施工用钻孔装置的限位筒结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的一种建筑工程施工用钻孔装置的供压筒结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的一种建筑工程施工用钻孔装置的基座剖面示意图；

图7为图6中实施例提供的一种建筑工程施工用钻孔装置的A处结构放大示意图；

图8为本发明一实施例提供的一种建筑工程施工用钻孔装置的抗弯原理图。

其中：

100、机架；

200、动力机构；

300、转轴组合件；310、钻杆；

400、固定机构；

410、调节筒；411、外密封橡胶圈；413、上密封环；

420、限位筒；421、下密封环；

430、供压筒；431、活塞；432、伸缩杆；433、环形撑板；434、第二弹性件；

440、基座；441、感应柱；442、滑动柱；443、滚珠；444、内筒；445、外筒；447、第一弹性件；448、内密封橡胶圈；449、磁性件；4410、密封通道。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-图7所示，本发明一实施例提供的一种建筑工程施工用钻孔装置，包括机架100、动力机构200、转轴组合件300和固定机构400。机架100用来固定动力机构200、转轴组合件300和固定机构400，动力机构200用来给转轴组合件300提供动力，转轴组合件上300设有钻杆310,钻杆310用来对工件进行钻孔操作，固定机构400用来固定需要钻孔的工件。

固定机构400包括基座440、调节筒410、限位筒420和供压筒430。基座440为固定机构400主体，基座440内包括内筒444和外筒445。内筒444位于钻杆310正下方，并与钻杆310同轴。外筒445套在内筒444外，并与内筒444同轴。调节筒410活动套设在内筒444外，调节筒410上表面要低于内筒444的上表面，调节筒410与内筒444在工件表面上形成一环形的吸附区域，调节筒410活动可改变吸附区域与内筒444轴线之间的位置关系。限位筒420位于调节筒410下方，限位筒420上表面与调节筒410接触，限位筒420与内筒444同轴，限位筒420在基座440内可进行轴向滑动。供压筒430位于限位筒420下方，与限位筒420连接，供压筒430与内筒444同轴；供压筒430上设有活塞431，活塞431位于内筒444与外筒445之间，活塞431、外筒445、限位筒420和吸附区域组成负压区域，活塞431的活动能改变负压区域内的压力。

具体地，工件放置在固定机构400上，调节筒410根据工件的重心进行水平移动，调整吸附区域的位置，使工件偏斜时，吸附区域在工件翘起一侧面积更大。调节筒410水平移动稳定后，通过伸缩杆432使调节筒410上升到与内筒444齐平的高度，调节筒410上表面与内筒444上表面都与工件接触。此时活塞431下降，使得负压区域内产生负压，吸动工件紧密贴合在内筒444与调节筒410上，即将工件水平固定在固定机构400上，进行钻孔操作。

如图2、图3和图6所示，在基座440上设有多个感应部件，这些感应部件用以感应放在固定机构400上的工件的质量分布状况。

进一步地，一个感应部件包括感应柱441、第一弹性件447、密封通道4410、滑动柱442和滚珠443。密封通道4410设置在基座440内，密封通道4410一端设置有感应柱441，另一端设置有滑动柱442，通过感应柱441与滑动柱442达到密封的效果。感应柱441通过第一弹性件447与密封通道4410连接，在密封通道4410内可轴向滑动，第一弹性件447总是使感应柱441复位或具有复位的基础。滑动柱442水平设置在密封通道4410内，在密封通道4410内可径向滑动。滚珠443设置在滑动柱442一端，且滚珠443与调节筒410的外周壁面抵接。密封通道4410内充满流动介质，感应柱441轴向滑动时会压缩流动介质，使流动介质推动滑动柱442径向滑动。

具体地，初始状态下，调节筒410与内筒444同轴，内筒444的上表面低于感应柱441的上表面，工件放置在固定机构400上首先与感应柱441接触，工件自身重力压动感应柱441下降，使感应柱441压缩密封通道4410内的流动介质，流动介质被压缩后产生挤压力推动滑动柱442径向滑动，滑动柱442又通过与调节筒410外周壁面抵接的滚珠443，将挤压力传递到调节筒410上。当每个滚珠443上传来的挤压力相同时，挤压力相互抵消，调节筒410不发生水平移动，保持在与内筒444同轴的位置。当每个滚珠443上传来的挤压力不同时，调节筒410受到的挤压力不平衡，在受力较大的滑动柱442与滚珠443的推动下发生水平移动，随着感应柱441下降到与内筒444同一高度，工件落在内筒444上，受到内筒444的支撑，调节筒410的水平移动逐渐稳定在某一位置。在这一位置上，工件表面与内筒444和调节筒410形成的吸附区域位置偏离内筒444轴线，在受到压力较小的感应部件一侧，即工件相对翘起的一侧，吸附区域的面积更大。

进一步地，密封通道4410内流动介质的压缩受到一定的限制，当每个感应柱441受到的压力相同时，调节筒410受到的挤压力互相抵消，即滑动柱442不发生径向滑动，感应柱441下降，流体介质被压缩。当流体介质被压缩到极限值时，感应柱441下降到与内筒444同一高度，工件落在内筒444上。

如图2、图3和图4所示，限位筒420上设有下密封环421，调节筒410上设有上密封环413，限位筒420和调节筒410通过下密封环421和上密封环413接触，限位筒420在基座440内进行轴向滑动时会带动调节筒410在基座440内一同沿轴向方向运动。限位筒420在基座440内的轴向滑动范围有限制，当限位筒420在基座内440处于上极限位置时，调节筒410上表面与内筒444上表面处于同一平面。

具体地，上密封环413和下密封环421之间可进行径向滑动，当限位筒420轴向滑动时，下密封环421顶推上密封环413，下密封环421与上密封环413之间受压，实现密封。同时限位筒420顶推调节筒410轴向滑动，限位筒420滑动到上极限位置后，调节筒410与内筒444处于同一高度，调节筒410上表面接触到工件。

如图2、图3、图4、图5和图6所示，供压筒430上设有环形撑板433，环形撑板433上设有多个伸缩杆432，供压筒430上的环形撑板433通过伸缩杆432与限位筒420上的下密封环421连接。伸缩杆432伸长，来推动限位筒420和供压筒430进行轴向运动。

进一步地，环形撑板433下设有第二弹性件434，供压筒430上的环形撑板433通过第二弹性件434与基座440连接，第二弹性件434总是使供压筒430复位或具有复位的趋势。

具体地，伸缩杆432伸长，推动限位筒420向上运动、供压筒430向下运动，供压筒430下方通过第二弹性件434与基座440连接，在第二弹性件434的阻碍下，推动供压筒430所需的力大过推动限位筒420所需的力。因此，伸缩杆432伸长先推动限位筒420向上运动，直到限位筒420运动到上极限位置，此时调节筒410与内筒444处于同一高度平面，调节筒410和内筒444都与工件接触。随后伸缩杆432克服第二弹性件434的阻碍，将供压筒430向下推动，使供压筒430下降。供压筒430上的活塞431随供压筒430一同下降，活塞431下降使负压区域内产生负压，吸动工件与内筒444和调节筒410紧密贴合，即将工件固定在固定机构400上。

如图2、图3、图6和图7所示，在内筒444上表面设有内密封橡胶圈448，调节筒410上表面设有外密封橡胶圈411，当工件表面与内筒444和调节筒410接触时，内密封橡胶圈448、外密封橡胶圈411和工件下表面形成密封。

进一步地，内密封橡胶圈448、外密封橡胶圈411和工件下表面形成密封，调节筒410侧壁、限位筒420侧壁、外筒445侧壁、内筒444侧壁和活塞431形成密封，使得负压区域密封，通过活塞431的移动来改变负压区域内的压强。

如图6所示，在内筒444内设有磁性件449，当工件质量较轻时，工件在自身重力下无法下落到内筒444上，通过磁性件449吸引工件，使工件落在内筒444上，并牢牢吸附住。当工件能在自身重力作用下落在内筒444上时，磁性件449吸引工件，使工件与内筒444贴合更紧密，防止漏气。

如图2所示，内筒444的直径范围内为钻孔区域，内筒444与调节筒410之间形成吸附区域，钻孔区域与吸附区域之间通过内筒444壁面隔离开。当工件钻孔为通孔时，钻孔区域不会影响吸附区域的密封性，使工件在钻通孔的整个过程中都能牢牢固定在固定机构400上。

如图8所示，实线部分为圆形吸附区域或负压区域对工件进行固定时的受力情况，圆形区域负压产生的吸力最终集中到圆心上，钻杆310进行钻孔时的作用力也集中在圆心处，使得圆心处受到的力大于别处的力，工件在圆心处发生较大的弯曲变形，容易导致工件的弯曲断裂。

进一步地，虚线部分为将圆形吸附区域或负压区域改为环形后的受力情况，负压产生的吸力分布在一周或集中在两点上，与钻杆310钻孔的作用力分散在工件上，使工件不集中受力，弯曲程度较为平缓，不容易发生弯曲断裂。

结合上述实施例，本发明实施例的使用原理和工作过程如下：

工件放在固定机构400上，调整工件位置，使钻孔位置位于钻杆310下方。工件在固定机构400上首先与多个感应柱441接触，在工件重力和磁性件449作用下，工件压在感应柱441上方，感应柱441受压力下降，压缩密封通道4410内的流动介质，使滑动柱442受挤压前伸，通过滚珠443将挤压力作用到调节筒410上。

当工件钻孔位置在其重心处或每个感应柱441受力相同时，通过滚珠443作用到调节筒410上的挤压力相互抵消，调节筒410不进行水平移动。随着感应柱441下降到与内筒444高度相同时，工件稳定落在内筒444上，此时内筒444上的内密封橡胶圈448不发生弹性形变，工件与内筒444水平贴合，工件表面与内筒444和调节筒410形成吸附区域。使伸缩杆432伸长，伸缩杆432对环形撑板433和下密封环421都有作用力。由于第二弹性件434的阻碍，使得推动环形撑板433所需的力大于推动下密封环421所需的力。因此伸缩杆432先推动下密封环421上升，即限位筒420向上滑动，直至限位筒420上升至限制位置。在这一过程中，限位筒420推动调节筒410一同上升，限位筒420上的下密封环421与调节筒410上的上密封环413紧密贴合，达到密封效果。调节筒410最终停留在与内筒444齐平的位置，调节筒410上的外密封橡胶圈411与工件贴合。工件、内筒444、调节筒410、限位筒420、外筒445和活塞431之间形成负压区域。随后伸缩杆432克服第二弹性件434推动环形撑板433下降，即供压筒430下降，活塞431随供压筒430一同下降，使负压区域体积增大，产生负压，使工件紧密贴合在调节筒410和内筒444上，即将工件水平固定在固定机构400上。

当工件的钻孔位置不在其重心处时，工件放在固定机构400上，对每个感应柱441产生的压力不同，使每个感应柱441对应的滚珠443对调节筒410的挤压力也不同，调节筒410发生水平移动。受到压力较大的感应柱441产生的挤压力也越大，使得调节筒410向受力较小的感应柱441处移动，即调节筒410向工件翘起一侧水平移动。工件落在内筒444上后，内密封橡胶圈448受到来自工件的压力不均，会发生弹性形变，使工件偏斜，压缩一侧的感应柱441，使调节筒410进一步的向工件翘起的一侧移动。此时，调节筒410与内筒444之间形成的间隙在工件翘起一侧较大，即吸附区域随调节筒410的移动在工件翘起一侧面积更大。伸缩杆432伸长，调节筒410上升到与内筒444齐平的位置后，形成的负压区域在工件翘起一侧的体积较大，负压产生的吸力也更大，使得工件在吸力的作用下逐渐恢复到水平位置，并与调节筒410和内筒444紧密贴合，即将工件水平固定在固定机构400上。

钻孔结束后，使伸缩杆432收缩，在第二弹性件434的作用下，供压筒430上升，即活塞431上升，负压区域内压力恢复正常；限位筒420下降，带动调节筒410一起下降，调节筒410与工件分离。拿起工件，在第一弹性件447的作用下，感应柱441复位，使得调节筒410复位，整个固定机构400复位，等待下一次的钻孔工作。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种建筑工程施工用钻孔装置，其特征在于，包括：转轴组合件和固定机构；

所述转轴组合件上设有钻杆；

所述固定机构包括：

基座，所述基座包括内筒和外筒，所述内筒与所述钻杆同轴，所述外筒套在所述内筒外，所述外筒与所述内筒同轴；

调节筒，所述调节筒上表面低于所述内筒上表面，所述调节筒活动套设于所述内筒外，所述调节筒和所述内筒在工件表面上形成吸附区域，所述调节筒活动以改变所述吸附区域与所述内筒轴线的位置关系；

限位筒，所述限位筒位于所述调节筒下方，与所述调节筒接触，所述限位筒与所述内筒同轴，所述限位筒在所述基座内可轴向滑动；

供压筒，所述供压筒位于所述限位筒下方，与所述限位筒连接，所述供压筒与所述内筒同轴，所述供压筒上设有活塞，所述活塞位于所述内筒与所述外筒之间，所述活塞与所述外筒、所述限位筒和所述吸附区域形成负压区域，所述活塞活动用以改变所述负压区域内的压力。

2.根据权利要求1所述的建筑工程施工用钻孔装置，其特征在于，所述基座上还设有多个感应部件，多个所述感应部件用于感应工件的质量分布。

3.根据权利要求2所述的建筑工程施工用钻孔装置，其特征在于，所述感应部件包括感应柱、第一弹性件、密封通道、滑动柱和滚珠；所述内筒上表面低于所述感应柱上表面，所述感应柱通过所述第一弹性件与所述密封通道连接，所述第一弹性件总是使所述感应柱复位或具有复位的趋势；所述密封通道内充满流动介质，所述流动介质用以将所述感应柱受到的力传递给所述滑动柱；所述滑动柱水平设置在所述密封通道内，可径向滑动；所述滚珠位于所述滑动柱一端且与所述调节筒外周壁面抵接。

4.根据权利要求3所述的建筑工程施工用钻孔装置，其特征在于，所述感应柱水平位置下降压缩所述流动介质，所述流动介质达到压缩的极限值时，所述感应柱上表面与所述内筒上表面处于同一平面。

5.根据权利要求1所述的建筑工程施工用钻孔装置，其特征在于，所述限位筒在所述基座内的轴向滑动带动所述调节筒在所述基座内轴向运动，所述限位筒在所述基座内的轴向滑动受到限制，所述限位筒在所述基座内处于上极限位置时，所述调节筒上表面与所述内筒上表面处于同一平面。

6.根据权利要求1所述的建筑工程施工用钻孔装置，其特征在于，所述供压筒上设有多个伸缩杆，所述供压筒通过多个所述伸缩杆与所述限位筒连接，多个所述伸缩杆伸缩用以推动所述调节筒和所述供压筒做轴向运动。

7.根据权利要求6所述的建筑工程施工用钻孔装置，其特征在于，所述供压筒上设有第二弹性件，所述供压筒通过所述第二弹性件与所述基座连接，所述第二弹性件总是使所述供压筒复位或具有复位的趋势。

8.根据权利要求1所述的建筑工程施工用钻孔装置，其特征在于，所述内筒上设有内密封橡胶圈，所述调节筒上设有外密封橡胶圈，所述内密封橡胶圈和所述外密封橡胶圈用于与工件下表面形成密封。

9.根据权利要求1所述的建筑工程施工用钻孔装置，其特征在于，所述内筒内设有磁性件，所述磁性件用于使工件落到所述内筒上。

10.根据权利要求1所述的建筑工程施工用钻孔装置，其特征在于，所述内筒直径范围内为钻孔区域，所述钻孔区域与所述吸附区域通过所述内筒壁面分隔开。

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