CN117124277A - 一种小锥度螺纹自动拧卸工装及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿技术领域。涉及一种小锥度螺纹自动拧卸工装及其使用方法，小锥度螺纹自动拧卸工装包括顺次设于机架上的送杆机构、同步夹持器与动力头；同步夹持器、动力头、送杆机构的夹持中心同轴；连接件与被连接件通过小锥度螺纹连接；同步夹持器用于夹持并固定连接件与被连接件中的任意一个，动力头用于夹持另一个并提供拧卸的动力扭矩；所述送杆机构用于轴向输送连接件和被连接件；机架上还间隔设有多个支撑组件，用于支撑连接件与被连接件。本发明中扶正器、送杆机构和同步夹持器安三者中心高一致，保证穿过扶正器的待连接钻杆接头外圆与扶正器中心孔同心。同时巧妙利用长杆件轴向扰度作为机械化拧卸螺纹的摆动间隙，模拟人工拧卸状态。

Description

一种小锥度螺纹自动拧卸工装及其使用方法

技术领域

本发明属于煤矿技术领域，涉及一种小锥度螺纹自动拧卸工装及其使用方法。

背景技术

在螺纹连接中，小锥度螺纹连接是常见且重要的连接方式。小锥度螺纹指的是螺纹母线锥度≤1:16的螺纹，其具有对中性差，机械自动化拧卸螺纹难度大的缺点。

煤矿用定向钻杆性能水压试验经常需要进行连接件与被连接件之间的拧卸操作。传统的拧卸操作由人工完成，劳动强度大，需要先把钻杆分组摆开，再人工通过管钳和其它简易工装一根一根依次连接成组(20根60米)，再通入高压水试验。

针对小锥度螺纹机械化拧卸快速工装或者装置，目前还未有成熟的技术或装置，因此亟需开发一种适用于小锥度螺纹的拧卸工装。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决小锥度螺纹连接的拧卸难点，提供一种小锥度螺纹自动拧卸工装及其使用方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种小锥度螺纹自动拧卸工装，包括顺次设于机架上的送杆机构、同步夹持器与动力头；所述同步夹持器、动力头、送杆机构的夹持中心同轴；

连接件与被连接件通过小锥度螺纹连接；所述同步夹持器用于夹持并固定连接件与被连接件中的任意一个，所述动力头用于夹持另一个并提供拧卸的动力扭矩；所述送杆机构用于轴向输送连接件和被连接件；所述机架上还间隔设有多个支撑组件，用于支撑连接件与被连接件。

进一步，所述动力头包括卡盘壳体与设于卡盘壳体内的动力头夹持组件，以及设于动力头夹持组件两侧的用于驱动动力头夹持组件开合的活塞；所述动力头夹持组件包括空心主轴、卡瓦、卡瓦套；所述空心主轴的侧壁上设有卡瓦槽，所述卡瓦设于所述卡瓦槽中；

所述空心主轴设于所述卡瓦套内，所述卡瓦套上设有沿空心主轴轴向倾斜的斜槽；所述卡瓦一端设于所述斜槽中，并与斜槽滑动配合，另一端穿过所述卡瓦槽并延伸至空心主轴的内腔中；

所述活塞有两个，分别设于所述卡瓦套的两侧，用于驱动所述卡瓦套沿空心主轴轴向移动，从而通过斜槽带动卡瓦沿空心主轴径向移动，实现动力头夹持组件的开合；两个所述活塞与卡瓦套之间设有能承受轴向力的轴承，所述轴承套装于所述卡瓦套上，活塞通过轴承推动卡瓦套轴向移动，所述空心主轴、卡瓦套、卡瓦在两个轴承的支撑下实现圆周转动；所述空心主轴远离所述卡瓦的一端连接有驱动器，通过驱动器驱动所述空心主轴旋转。

进一步，所述活塞与卡瓦套相对的一侧设有复位弹簧，所述复位弹簧一端与活塞相抵，另一端与所述轴承的端面相抵，所述轴承在复位弹簧的作用保持滚珠与滚道不脱离分开。

进一步，所述卡盘壳体固定设于底座上，所述底座上设有移动导轨，并通过移动导轨与所述机架滑动配合；所述卡盘壳体上设有操作手柄，用于推动动力头移动位置。

进一步，所述卡瓦槽靠近空心主轴端面的一侧为开口，卡瓦通过所述开口进行装卸；所述空心主轴的端面上设有可拆卸连接的主轴压盖，所述开口通过主轴压盖进行封盖。

进一步，所述同步夹持器包括两个对称布置的夹持器夹持组件，两个夹持器夹持组件之间通过同步机构连接，所述同步机构包括同步拉杆、同步转盘；所述同步转盘转动设于两个夹持器夹持组件之间；所述同步拉杆有两个，分别设于所述同步转盘的两侧；两个所述同步拉杆均一端与所述同步转盘铰接，且同步拉杆的长度延长线不过同步转盘的回转中心；两个所述同步拉杆的另一端分别通过同步销轴各自与一个夹持器夹持组件转动连接；所述夹持器夹持组件移动时，通过同步拉杆带动驱动转盘转动，两个同步拉杆在同步转盘的作用下带动两个夹持器夹持组件同步运动。

进一步，所述连接件与被连接件均为圆形钻杆；所述机架上还设有扶正器；所述扶正器上设有扶正孔，所述扶正孔与同步夹持器的夹持中心同轴；所述扶正器设于动力头与同步夹持器之间，且靠近所述同步夹持器；钻杆穿过所述扶正孔并通过扶正孔进行支撑定位；所述扶正孔与钻杆接头外圆的间隙为0.2～0.4mm。

进一步，所述送杆机构包括分别位于钻杆两侧呈相对设置的移动滑轮组与旋转滑轮组以及安装底板，所述移动滑轮组与旋转滑轮组均设于所述安装底板上，所述安装底板与机架固定连接；所述移动滑轮组通过滑轨滑动安装在安装底板上，所述旋转滑轮组固定设于所述移动滑轮组的对侧；所述移动滑轮组上连接有伸缩机构，所述旋转滑轮组上连接有驱动元件；所述伸缩机构驱动所述移动滑轮组向所述旋转滑轮组靠近夹持钻杆，所述驱动元件驱动旋转滑轮组旋转，从而通过摩擦力驱动钻杆轴向移动。

进一步，所述移动滑轮组包括定滑轮、滑移座，所述定滑轮设于所述滑移座上，所述滑移座通过滑轨滑动安装于安装底板上，所述伸缩机构一端固定设于所述安装底板上，另一端与滑移座连接，驱动滑移座滑动。

一种小锥度螺纹自动拧卸工装的使用方法，用于圆形钻杆的加接与拆卸；

钻杆加接步骤为：

(1)将第一根钻杆通过支撑组件、扶正器，送入同步夹持器，钻杆由同步夹持器和前端的支撑组件托住，操作同步夹持器夹紧钻杆；

(2)将第二根钻杆通过中间的支撑组件送入扶正器，动力头向前移动到对应位置，操作动力头夹持钻杆母螺纹外圆，并旋转钻杆；

(3)通过操作手柄推动动力头和钻杆向前移动，使螺纹拧合直至拧紧，松开动力头卡盘松开钻杆；

(4)操作送杆机构夹紧钻杆，同步夹持器松开钻杆；然后操作送杆机构旋转，钻杆组件在支撑组件支撑下向前移动，直到后面一根钻杆的母螺纹端移动到同步夹持器的夹持位处，停止送进；操作同步夹持器夹紧钻杆组件；

(5)扳动操作手柄，使动力头后移，通过中间的支撑组件把第三根钻杆送入扶正器，钻杆由扶正器和中间的支撑组件托住；

(6)扳动操作手柄，使动力头前移到对应位置，操作动力头夹紧钻杆；动力头配合同步夹持器旋转实现钻杆螺纹拧紧；

(7)依次重复(2)～(6)，直至钻杆组件连接到设定长度；

钻杆的拆卸步骤为：

(1)操作动力头、同步夹持器均处于松开状态，使钻杆组件最后一根钻杆的螺纹连接处位于同步夹持器处，操作送杆机构处于夹紧状态；

(2)操作送杆机构转动，带动钻杆组件后移单个钻杆长度，使钻杆进入动力头；

(3)操作同步夹持器和动力头夹紧钻杆组件，动力头反转配合夹持器实现螺纹松开，动力头和被动力头夹持卸开螺纹的钻杆一起自动后退松卸螺距距离；

(4)松开动力头，扳动操作手柄，使动力头后移一定距离，露出钻杆接头；从动力头前的支撑组件上取走拆卸下来的钻杆，反向扳动操作手柄使动力头向前移动到指定位置；

(5)操作同步夹持器松开钻杆组件，重复(2)～(4)，拆卸下一根钻杆，依次拆卸钻杆直至全部螺纹副拧卸完成为止。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明主要由同步夹持器、动力头、扶正器、送杆机构、机架、操作手柄和支撑组件组成。同步夹持器的功能是夹持连接螺纹副中一端的螺纹接头，并且两个夹持组件能实现机械同步移动，精度高，定心准确牢固。动力头的功能是夹持连接螺纹副另一端的螺纹接头，并提供动力扭矩，克服连接螺纹副摩擦扭矩，实现小锥度螺纹拧紧松开的机械化动作。扶正器的扶正孔与钻杆外圆存在间隙，就是消除公母螺纹的不同心误差。动力头夹持钻杆后端，通过钻杆轴向长度扰度再次消除螺纹不同心误差，使被连接螺纹达到人工管钳拧卸状态，不磨损螺纹。

(2)本发明中扶正器、送杆机构和同步夹持器安三者中心高一致，尤其扶正器靠近同步夹持器，以保证穿过扶正器的待连接钻杆接头外圆与扶正器中心孔同心。同时巧妙利用长杆件轴向扰度作为机械化拧卸螺纹的摆动间隙，模拟人工拧卸状态。同步夹持器实现定心定位，保证钻杆中心位置不变。

(3)小锥度螺纹钻杆直接采用本设计工装及控制方法，能实现机械化自动拧卸螺纹，降低人工劳动强度，提高生产效率。动力头可以调整间距，适用于多种规格钻杆。

(4)本发明中的动力头采用双向液压驱动卡瓦套产生轴向位移，利用斜面配合，将轴向运动转换为径向运动，多瓣卡瓦通过卡瓦套内部斜槽同时高精度夹持松开工件，同心度精度高，实现高精度同步定心夹持钻杆。动力头的结构可靠简单，无需配油套，没有胶套，卡盘寿命大大提高，多个卡瓦实现高精度同步定心夹持钻杆的动力装置，输出转速低n≤150r/min。适用于车间或者室内灰尘小的场合以及大扭矩低转速场合。动力头将驱动器的动力输出端(空心主轴)同时作为卡瓦的安装轴，并利用承受轴向力轴承实现夹持组件的整体旋转，既满足了钻杆的夹持需求，也实现了夹持钻杆时的旋转动力需求。动力头更换卡盘卡瓦方便简单，快捷，只需拆卸螺钉，取下主轴压盖，就可以从卡瓦槽取出卡瓦进行更换。

(5)本发明中送杆机构采用多组定滑轮，紧压输送钻杆，利用摩擦力实现钻柱输送，通过改变旋转滑轮组的旋转方向实现送进或者回收钻杆功能，效率高，解决当前钻杆输送机构轴向空间尺寸大的问题。不输送钻杆时可以当夹持器或者卡盘用于夹紧钻杆钻柱，同时也能承受扭矩载荷。

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为本发明中小锥度螺纹自动拧卸工装的整体结构示意图。

图2为动力头的整体图。

图3为动力头的卡瓦套剖视图。

图4为同步夹持器的整体示意图。

图5为同步机构示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为送杆机构的整体示意图。

图8为送杆机构的俯视图。

图9为图8中A-A剖视图。

图10为送杆机构的主视图。

图11为图10中B-B剖视图。

图12为扶正器的示意图。

附图标记：1-机架；2-动力头；3-操作手柄；4-钻杆；5-支撑组件；6-扶正器；7-同步夹持器；8-送杆机构；201-卡盘壳体；202-推力轴承；203-卡瓦套；204-Yx密封圈；205-过渡盘；206-定位盘；207-驱动器；208-轴承一；209-轴承二；210-定位半环；211-轴承盖；212-键；213-轴承座；214-活塞二；215-直线导轨；216-底座；217-复位弹簧；218-主轴压盖；219-活塞一；220-端盖；221-液压腔一；222-液压腔二；223-动力头卡瓦；224-空心主轴；61-扶正孔；701-夹持器卡瓦；702-加强盖板；703-卡瓦座；704-盖板；705-上垫板；706-卡瓦移动块；707-活塞杆；708-活塞；709-活塞壳体；710-端盖；711-压盖；712-下垫板；713-支座；714-同步销轴；715-底板；716-同步拉杆；717-同步转盘；718-A腔；719-B腔；81-移动滑轮组；82-旋转滑轮组；83-伸缩机构；84-滑移座；85-安装底板；86-滑轨；87-滑块；88-驱动器。

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。

请参阅图1～12，为一种小锥度螺纹自动拧卸工装，包括顺次设置在机架1上的送杆机构8、同步夹持器7与动力头2；同步夹持器7、动力头2、送杆机构8的夹持中心同轴；连接件与被连接件通过小锥度螺纹连接；同步夹持器7用于夹持并固定连接件与被连接件中的任意一个，动力头2用于夹持另一个并提供拧卸的动力扭矩；送杆机构8用于轴向输送连接件和被连接件；机架1上还间隔设置有多个支撑组件5，用于支撑连接件与被连接件。

其中，动力头2包括卡盘壳体201与设置在卡盘壳体201内的动力头夹持组件，以及设置在动力头夹持组件两侧的用于驱动动力头夹持组件开合的活塞；动力头夹持组件包括空心主轴224、动力头卡瓦223、卡瓦套203；空心主轴224的侧壁上设置有动力头卡瓦223槽，动力头卡瓦223设置在动力头卡瓦223槽中；空心主轴224设置在卡瓦套203内，卡瓦套203上设置有沿空心主轴224轴向倾斜的斜槽；动力头卡瓦223一端设置在斜槽中，并与斜槽滑动配合，另一端穿过动力头卡瓦223槽并延伸至空心主轴224的内腔中。

活塞设置在卡盘壳体201内，活塞有两个，分别为活塞一219、活塞二214，活塞一219和活塞二214分别设置在卡瓦套203的两侧，活塞一219和活塞二214均与卡盘壳体201之间通过Yx密封圈204进行活动密封，活塞一219与卡盘壳体201之间设置有液压腔一221，活塞二214与卡盘壳体201之间设置有液压腔二222，液压腔一221和液压腔二222上均设置有液压接头，通过向液压腔一221和液压腔二222内注入压力油，驱动活塞一219、活塞二214沿轴向移动。活塞一219、活塞二214驱动卡瓦套203沿空心主轴224轴向移动，从而通过斜槽带动动力头卡瓦223沿空心主轴224径向移动，实现动力头夹持组件的开合。

其中，两个活塞与卡瓦套203之间均设置有推力轴承202，推力轴承202套装于卡瓦套203上，活塞通过推力轴承202推动卡瓦套203轴向移动，空心主轴224、卡瓦套203、动力头卡瓦223在两个推力轴承202的支撑下实现圆周转动。活塞与卡瓦套203相对的一侧设置有复位弹簧217，复位弹簧217一端与活塞相抵，另一端与推力轴承202端面相抵，推力轴承202在复位弹簧217的作用保持滚珠与滚道不脱离分开。

动力头卡瓦223有3个，呈圆周均布于空心主轴224上，动力头卡瓦223槽、斜槽与动力头卡瓦223一一对应。动力头卡瓦223槽靠近空心主轴224端面的一侧为开口，动力头卡瓦223通过开口进行装卸；主轴压盖218通过9颗螺栓与空心主轴224连成一体，限制动力头卡瓦223无轴向位移，动力头卡瓦223、卡瓦套203、推力轴承202和活塞一219、活塞二214形成一体，且因两个推力轴承202的存在，使之能与空心主轴224一起旋转传递扭矩。

其中，空心主轴224远离动力头卡瓦223的一端连接有驱动器207，通过驱动器207驱动空心主轴224旋转。驱动器207上安装有与其转动连接的轴承座213，空心主轴224通过键212与轴承座213连接，并通过轴承一208和轴承二209支撑于轴承座213上，轴承一208和轴承二209通过轴承盖211固定在轴承座213内。驱动器207通过轴承座213带动空心主轴224旋转；轴承座213与空心主轴224之间设置有定位半环210，并通过所述定位半环210进行轴向限位。

卡盘壳体201的一端通过螺钉安装端盖220，端盖220与活塞一219密封配合，卡盘壳体201的另一端安装过渡盘205，空心主轴224通过轴承一208和轴承二209支撑实现旋转运动。驱动器207通过定位盘206定位安装在过渡盘205上。

斜槽的形状为T型槽或燕尾槽或半圆弧滑槽。

卡盘壳体201通过两侧的2根导向轴固定安装在底座216上，底座216上安装有2套直线导轨215，卡盘壳体201上设置有操作手柄3，用于推动动力头2沿直线导轨215实现整体移动。

动力头的工作原理如下：

当液压腔一221进油时，推动活塞一219、左推力轴承202和卡瓦套203向右移动一定距离，压缩右边复位弹簧217，使三瓣动力头卡瓦223同时径向缩紧夹紧钻杆4；

当液压腔二222进油时，推动活塞二214、右推力轴承202和卡瓦套203向左移动一定距离，压缩左边复位弹簧217，使三瓣卡盘动力头卡瓦223同时径向扩开，松开钻杆4。

其中，同步夹持器7包括两个对称布置的夹持器夹持组件，两个夹持器夹持组件之间通过同步机构连接，同步机构包括同步拉杆716、同步转盘717；同步转盘717转动设置在两个夹持器夹持组件之间；同步拉杆716有两个，分别设置在同步转盘717的两侧；两个同步拉杆716均一端与同步转盘717铰接，且同步拉杆716的长度延长线不过同步转盘717的回转中心；两个同步拉杆716的另一端分别通过同步销轴714各自与一个夹持器夹持组件转动连接；夹持器夹持组件移动时，通过同步拉杆716带动驱动转盘转动，两个同步拉杆716在同步转盘717的作用下带动两个夹持器夹持组件同步运动。

夹持器夹持组件包括压盖711、端盖710、活塞壳体709、活塞708、活塞杆707、卡瓦移动块706、上垫板705、下垫板712、卡瓦座703和夹持器卡瓦701；

夹持器卡瓦701可拆卸的安装在卡瓦座703上，卡瓦座703固定安装在卡瓦移动块706上，卡瓦移动块706的上下侧分别安装上垫板705和下垫板712，卡瓦移动块706与上垫板705和下垫板712滑动配合；上垫板705上方安装有盖板704，两个夹持器夹持组件上方的盖板704通过加强盖板702固定连接。下垫板712固定安装在支座713上，支座713上开有过孔，同步转盘717转动安装在底板715上，两个同步拉杆716各自与一个同步销轴714交接，同步销轴714穿过过孔与卡瓦移动块706连接，同步转盘717安装在支座713与底板715之间，通过两个同步拉杆716实现两个夹持器夹持组件同步运动。

卡瓦移动块706通过螺栓与活塞杆707一端固定连接；活塞708滑动安装在活塞壳体709内，活塞杆707与活塞708固定连接；活塞壳体709内通过活塞708分隔为A腔718和B腔719，活塞壳体709端部通过端盖710与压盖711密封；A腔718和B腔719中均通入液压油，从而通过液压控制活塞708运动。

当A腔718供油时，液压推动活塞708、活塞杆707、卡位移动块、卡瓦座703和夹持器卡瓦701向中心夹紧钻杆4；反之，当B腔719进油时，推动活塞708拉动活塞杆707、卡瓦移动块706、卡瓦座703和夹持器卡瓦701背离中心，松开钻杆4。

本实施例中的连接件与被连接件均为圆形钻杆；机架1上还设置有扶正器6；扶正器6上设置有扶正孔61，扶正孔61与同步夹持器7的夹持中心同轴；扶正器6设置在动力头2与同步夹持器7之间，且靠近同步夹持器7；钻杆5穿过扶正孔61并通过扶正孔61进行支撑定位；扶正孔61与钻杆5接头外圆的间隙为0.2～0.4mm。

其中，送杆机构8包括分别位于钻杆5两侧呈相对设置的移动滑轮组81与旋转滑轮组82，移动滑轮组81上连接有伸缩机构83，旋转滑轮组82上连接有驱动器88；伸缩机构83驱动移动滑轮组81向旋转滑轮组82靠近夹持钻杆，驱动器88驱动旋转滑轮组82旋转，从而通过摩擦力驱动钻杆轴向移动。还包括安装底板85，移动滑轮组81与旋转滑轮组82均安装在安装底板85上，移动滑轮组81通过滑轨86滑动安装在安装底板85上，旋转滑轮组82固定安装在移动滑轮组81的对侧，移动滑轮组81在伸缩机构83的驱动下靠近或远离旋转滑轮组82。

其中，移动滑轮组81包括定滑轮、滑移座84，定滑轮安装在滑移座84上，滑移座84通过滑轨86滑动安装于安装底板85上，伸缩机构83一端固定安装在安装底板85上，另一端与滑移座84连接，驱动滑移座84滑动。安装底板85上固定安装有滑块87，滑轨86与滑块87滑动配合，滑移座84通过螺钉固定安装在滑轨86上。

本实施例中定滑轮沿钻杆轴向布置有2个。旋转滑轮组82沿钻杆轴向布置有一个，位于2个定滑轮的中间。

其中，驱动器88包括驱动元件、动盘、固定盘；驱动元件固定安装在固定盘上，固定盘与安装底板85固定连接，动盘与驱动元件输出轴连接，旋转滑轮组82与动盘连接。

本实施例中的伸缩机构83可以为气缸或液压缸或电动缸。

本实施例中的移动滑轮组81与旋转滑轮组82中的圆弧槽尺寸参数与输送钻杆参数(半径)一致。圆弧槽内设置有交叉分布的多个沟槽，用以增大单位比压，增加摩擦系数，进而增加摩擦力。更换不同规格的滑轮卡瓦，实现不同规格大小的圆形外形钻杆输送。

本实施例中，扶正器6、送杆机构8和同步夹持器7安装于机架1的前端，保证三者中心高一致，尤其扶正器6靠近同步夹持器7，以保证穿过扶正器6的待连接钻杆接头外圆与扶正孔61同心，同时扶正孔61与钻杆4头外圆存在0.2～0.4mm间隙；动力头2过直线导轨安装于机架中后段，实现轴向自由滑动，直线导轨长度能适应1500mm钻杆或者3000mm钻杆的小锥度螺纹连接。

本实施例中的锥度螺纹自动拧卸工装不仅适用于小锥度螺纹连接，普通锥度螺纹连接也适用。

一种小锥度螺纹自动拧卸工装的使用方法，用于小锥度螺纹圆形钻杆4的加接与拆卸；

钻杆加接步骤为：

(1)人工把第一根钻杆4通过支撑组件5、扶正器6，送入同步夹持器7，钻杆4由同步夹持器7和前端的支撑组件5托住，操作同步夹持器7夹紧钻杆4；

(2)人工把第二根钻杆4通过中间的支撑组件5送入扶正器6，动力头2向前移动到对应位置，操作动力头2夹持钻杆4母螺纹外圆，并旋转钻杆4；

(3)人工通过操作手柄3推动动力头2和钻杆4向前移动，使螺纹拧合直至拧紧，松开动力头2卡盘松开钻杆4；

(4)操作送杆机构8夹紧钻杆4，同步夹持器7松开钻杆4；然后操作送杆机构8旋转，钻杆4组件通过在支撑组件5支撑下向前移动，直到后面一根钻杆4的母螺纹端移动到同步夹持器7的夹持位处，停止送进；操作同步夹持器7夹紧钻杆4组件；

(5)扳动操作手柄3，使动力头2后移，人工通过中间支撑组件5，把第三根钻杆4送入扶正器6，由扶正器6和中间支撑组件5托住；

(6)扳动操作手柄3，使动力头2前移到对应位置，操作动力头2夹紧钻杆4；动力头2配合同步夹持器7旋转实现钻杆4螺纹拧紧；

(7)依次重复(2)～(6)，直至钻杆4组件连接到设定长度；

钻杆的拆卸步骤为：

(1)操作动力头2、同步夹持器7均处于松开状态，使钻杆4组件最后一根钻杆4的螺纹连接处位于同步夹持器7处，操作送杆机构8处于夹紧状态；

(2)操作送杆机构8转动，带动钻杆4组件后移单个钻杆4长度，使钻杆4进入动力头2；

(3)操作同步夹持器7和动力头2夹紧钻杆4组件，动力头2反转配合夹持器实现螺纹松开，动力头2和被动力头2夹持卸开螺纹的钻杆4一起自动后退松卸螺距距离；

(4)松开动力头2，扳动操作手柄3，使动力头2后移一定距离，露出钻杆4接头；人工从动力头2前的支撑组件5上取走拆卸下来的钻杆4，反向扳动操作手柄3使动力头2向前移动到指定位置；

(5)操作同步夹持器7松开钻杆4组件，重复(2)～(4)，拆卸下一根钻杆4，依次拆卸钻杆4直至全部螺纹副拧卸完成为止。

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 (10)

1.一种小锥度螺纹自动拧卸工装，其特征在于：包括顺次设于机架上的送杆机构、同步夹持器与动力头；所述同步夹持器、动力头、送杆机构的夹持中心同轴；

连接件与被连接件通过小锥度螺纹连接；所述同步夹持器用于夹持并固定连接件与被连接件中的任意一个，所述动力头用于夹持另一个并提供拧卸的动力扭矩；所述送杆机构用于轴向输送连接件和被连接件；所述机架上还间隔设有多个支撑组件，用于支撑连接件与被连接件。

2.根据权利要求1所述的小锥度螺纹自动拧卸工装，其特征在于：所述动力头包括卡盘壳体与设于卡盘壳体内的动力头夹持组件，以及设于动力头夹持组件两侧的用于驱动动力头夹持组件开合的活塞；所述动力头夹持组件包括空心主轴、卡瓦、卡瓦套；所述空心主轴的侧壁上设有卡瓦槽，所述卡瓦设于所述卡瓦槽中；

所述空心主轴设于所述卡瓦套内，所述卡瓦套上设有沿空心主轴轴向倾斜的斜槽；所述卡瓦一端设于所述斜槽中，并与斜槽滑动配合，另一端穿过所述卡瓦槽并延伸至空心主轴的内腔中；

所述活塞有两个，分别设于所述卡瓦套的两侧，用于驱动所述卡瓦套沿空心主轴轴向移动，从而通过斜槽带动卡瓦沿空心主轴径向移动，实现动力头夹持组件的开合；两个所述活塞与卡瓦套之间设有能承受轴向力的轴承，所述轴承套装于所述卡瓦套上，活塞通过轴承推动卡瓦套轴向移动，所述空心主轴、卡瓦套、卡瓦在两个轴承的支撑下实现圆周转动；所述空心主轴远离所述卡瓦的一端连接有驱动器，通过驱动器驱动所述空心主轴旋转。

3.根据权利要求2所述的小锥度螺纹自动拧卸工装，其特征在于：所述活塞与卡瓦套相对的一侧设有复位弹簧，所述复位弹簧一端与活塞相抵，另一端与所述轴承的端面相抵，所述轴承在复位弹簧的作用保持滚珠与滚道不脱离分开。

4.根据权利要求2所述的小锥度螺纹自动拧卸工装，其特征在于：所述卡盘壳体固定设于底座上，所述底座上设有移动导轨，并通过移动导轨与所述机架滑动配合；所述卡盘壳体上设有操作手柄，用于推动动力头移动位置。

5.根据权利要求2所述的小锥度螺纹自动拧卸工装，其特征在于：所述卡瓦槽靠近空心主轴端面的一侧为开口，卡瓦通过所述开口进行装卸；所述空心主轴的端面上设有可拆卸连接的主轴压盖，所述开口通过主轴压盖进行封盖。

6.根据权利要求1所述的小锥度螺纹自动拧卸工装，其特征在于：所述同步夹持器包括两个对称布置的夹持器夹持组件，两个夹持器夹持组件之间通过同步机构连接，所述同步机构包括同步拉杆、同步转盘；所述同步转盘转动设于两个夹持器夹持组件之间；所述同步拉杆有两个，分别设于所述同步转盘的两侧；两个所述同步拉杆均一端与所述同步转盘铰接，且同步拉杆的长度延长线不过同步转盘的回转中心；两个所述同步拉杆的另一端分别通过同步销轴各自与一个夹持器夹持组件转动连接；所述夹持器夹持组件移动时，通过同步拉杆带动驱动转盘转动，两个同步拉杆在同步转盘的作用下带动两个夹持器夹持组件同步运动。

7.根据权利要求1所述的小锥度螺纹自动拧卸工装，其特征在于：所述连接件与被连接件均为圆形钻杆；所述机架上还设有扶正器；所述扶正器上设有扶正孔，所述扶正孔与同步夹持器的夹持中心同轴；所述扶正器设于动力头与同步夹持器之间，且靠近所述同步夹持器；钻杆穿过所述扶正孔并通过扶正孔进行支撑定位；所述扶正孔与钻杆接头外圆的间隙为0.2～0.4mm。

8.根据权利要求7所述的小锥度螺纹自动拧卸工装，其特征在于：所述送杆机构包括分别位于钻杆两侧呈相对设置的移动滑轮组与旋转滑轮组以及安装底板，所述移动滑轮组与旋转滑轮组均设于所述安装底板上，所述安装底板与机架固定连接；所述移动滑轮组通过滑轨滑动安装在安装底板上，所述旋转滑轮组固定设于所述移动滑轮组的对侧；所述移动滑轮组上连接有伸缩机构，所述旋转滑轮组上连接有驱动元件；所述伸缩机构驱动所述移动滑轮组向所述旋转滑轮组靠近夹持钻杆，所述驱动元件驱动旋转滑轮组旋转，从而通过摩擦力驱动钻杆轴向移动。

9.根据权利要求8所述的小锥度螺纹自动拧卸工装，其特征在于：所述移动滑轮组包括定滑轮、滑移座，所述定滑轮设于所述滑移座上，所述滑移座通过滑轨滑动安装于安装底板上，所述伸缩机构一端固定设于所述安装底板上，另一端与滑移座连接，驱动滑移座滑动。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的小锥度螺纹自动拧卸工装的使用方法，其特征在于：用于圆形钻杆的加接与拆卸；

钻杆加接步骤为：

(1)将第一根钻杆通过支撑组件、扶正器，送入同步夹持器，钻杆由同步夹持器和前端的支撑组件托住，操作同步夹持器夹紧钻杆；

(2)将第二根钻杆通过中间的支撑组件送入扶正器，动力头向前移动到对应位置，操作动力头夹持钻杆母螺纹外圆，并旋转钻杆；

(3)通过操作手柄推动动力头和钻杆向前移动，使螺纹拧合直至拧紧，松开动力头卡盘松开钻杆；

(4)操作送杆机构夹紧钻杆，同步夹持器松开钻杆；然后操作送杆机构旋转，钻杆组件在支撑组件支撑下向前移动，直到后面一根钻杆的母螺纹端移动到同步夹持器的夹持位处，停止送进；操作同步夹持器夹紧钻杆组件；

(5)扳动操作手柄，使动力头后移，通过中间的支撑组件把第三根钻杆送入扶正器，钻杆由扶正器和中间的支撑组件托住；

(6)扳动操作手柄，使动力头前移到对应位置，操作动力头夹紧钻杆；动力头配合同步夹持器旋转实现钻杆螺纹拧紧；

(7)依次重复(2)～(6)，直至钻杆组件连接到设定长度；

钻杆的拆卸步骤为：

(1)操作动力头、同步夹持器均处于松开状态，使钻杆组件最后一根钻杆的螺纹连接处位于同步夹持器处，操作送杆机构处于夹紧状态；

(2)操作送杆机构转动，带动钻杆组件后移单个钻杆长度，使钻杆进入动力头；

(3)操作同步夹持器和动力头夹紧钻杆组件，动力头反转配合夹持器实现螺纹松开，动力头和被动力头夹持卸开螺纹的钻杆一起自动后退松卸螺距距离；

(4)松开动力头，扳动操作手柄，使动力头后移一定距离，露出钻杆接头；从动力头前的支撑组件上取走拆卸下来的钻杆，反向扳动操作手柄使动力头向前移动到指定位置；

(5)操作同步夹持器松开钻杆组件，重复(2)～(4)，拆卸下一根钻杆，依次拆卸钻杆直至全部螺纹副拧卸完成为止。