CN212296225U - 一种一体式水平旋转机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种一体式水平旋转机械手，包钻架固定板、齿条、齿轮以及回转臂，所述钻架固定板与钻机的钻架侧面固定连接；还包括固定轴、固定支座、上油缸、旋转支座、下油缸以及上支架；所述钻架固定板有且只有一个，所述固定轴通过固定座与钻架固定板连接，所述固定支座和旋转支座均位于固定轴上；所述固定支座与固定轴固定连接，所述旋转支座与固定轴活动连接；所述上油缸的缸体与固定支座上的上油缸支座铰接，所述上油缸的活塞杆与旋转支座上的上油缸连接座铰接。本实用新型对水平旋转机械手与钻架的连接处以及翻转动作对应的机构重新设计，只保留一个钻架固定板和受力轴，整合成一体式结构，从而减小空间占用，避免配合精度丧失。

Description

一种一体式水平旋转机械手

技术领域

本实用新型涉及非开挖钻机领域，具体涉及一种一体式水平旋转机械手。

背景技术

非开挖是指利用各种岩土钻掘设备和技术手段，通过导向、定向钻进等方式在地表极小部分开挖的情况下，铺设、更换和修复各种地下管线的施工新技术，不会阻碍交通，不会破坏绿地、植被，不会影响商店，医院，学校和居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通，环境，周边建筑物基础的破坏和不良影响，因此具有较高的社会经济效果。

非开挖钻进通常会用到水平导向钻机。水平导向钻机的工作原理是：在施工时，按照设计的弧形钻孔轨迹，采用可从地表钻进的钻机先钻一个近似水平的导向孔，然后在导向钻头后换上大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺设工作管线，然后进行反向扩孔，同时将待铺管线回拉入钻孔内，当全部钻杆被拖回时，铺管工作同时也就完成了。

在具体的钻孔过程中，导向钻机的钻架相对于地面呈小角度倾斜设置，钻架上的动力头驱动钻头旋转进给，使钻头进行钻进操作。在进给过程中，随着钻进长度的增加，需要一根根地接入钻杆。钻杆连接钻架上的动力头与钻头，随钻头进入地下，用于传递动力。钻杆在工作状态下，前部连接钻头后部连接钻架上的动力头。

钻杆的装卸操作，由钻机上的旋转机械手来实现。之前的旋转机械手，均是与钻机的钻架固定连接。由于钻架在工作状态下相对于地面呈小角度倾斜设置，因此需要人工将钻杆抬起后倾斜放置在机械手上，此方式无疑会消耗较多的人力劳动，并且存在安全隐患。

现有的旋转机械手可以在翻转装卸钻杆时从与钻架平行的姿态翻转成为水平姿态，便于钻杆的上料，然后夹持钻杆抬起，并进行翻转，使钻杆与钻架平行，最终完成钻杆安装。

但是，由于需要实现从与钻架平行的姿态翻转成为水平姿态的翻转，即夹持翻转，因此必然要有驱动装置来为机械手的翻转提供动力。现有的旋转机械手机构与钻架侧面焊接的钻架固定板的数量为两个甚至更多，同时在翻转过程中受力的轴为两个甚至更多。

与钻架侧面焊接的钻架固定板的数量多，必然会占用较多的空间，在进行非开挖钻进操作时存在诸多不便，容易与其他机构产生干涉。并且多个受力轴经过长时间的使用，相互之间的同轴度会出现偏差，导致配合精度降低甚至丧失。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种一体式水平旋转机械手，可实现钻杆的装卸与夹持翻转，并且对水平旋转机械手与钻架的连接处以及翻转动作对应的机构重新设计，只保留一个钻架固定板和受力轴，整合成一体式结构，更加紧凑，从而减小空间占用，避免配合精度丧失。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案：

一种一体式水平旋转机械手，包钻架固定板、齿条、齿轮以及回转臂，所述钻架固定板与钻机的钻架侧面固定连接，所述齿条与齿轮相啮合，所述齿轮上同轴设置有翻转杆，所述回转臂通过加长接杆与翻转杆连接，所述回转臂的末端设置有夹手；还包括固定轴、固定支座、上油缸、旋转支座、下油缸以及上支架；所述钻架固定板有且只有一个，所述固定轴通过固定座与钻架固定板连接，所述固定支座和旋转支座均位于固定轴上；所述固定支座与固定轴固定连接，所述旋转支座与固定轴活动连接；所述上油缸的缸体与固定支座上的上油缸支座铰接，所述上油缸的活塞杆与旋转支座上的上油缸连接座铰接，所述下油缸位于旋转支座上，所述齿条通过滑板与下油缸的活塞杆连接。

进一步的，所述固定轴的轴线与钻架固定板相垂直；所述固定轴的侧圆周壁上设置有平键和圆螺母；所述固定支座包括轴套部、第一贯通键槽和支撑台；所述旋转支座包括轴座、油缸容纳腔、第二贯通键槽和顶板。

进一步的，所述固定轴贯穿固定支座的轴套部和旋转支座的轴座；所述第一贯通键槽与第二贯通键槽尺寸一致且平行设置；所述平键与第一贯通键槽的形状相配合。

进一步的，所述固定轴通过平键与固定支座固定连接，所述平键的长度小于第一贯通键槽的长度；所述旋转支座上的轴座位于轴套部的两端；所述圆螺母锁在固定轴的端头处。

进一步的，所述上油缸支座具体与固定支座的支撑台连接，所述上油缸的活塞杆的轴线与固定轴的轴线相垂直。

进一步的，所述上油缸连接座位于旋转支座的两个轴座上；所述下油缸具体位于旋转支座的油缸容纳腔内，所述下油缸的缸体具体与油缸容纳腔的侧壁铰接。

进一步的，所述上支架通过导向滑槽与旋转支座的顶板上端固定连接，所述翻转杆通过轴承与上支架活动连接，所述齿轮位于上支架内侧。

进一步的，所述齿条位于滑板上，所述滑板位于导向滑槽内，所述滑板与下油缸的活塞杆的端头处铰接。

进一步的，所述上油缸支座的两侧均设置有第一定位约束模块；所述上支架远离上油缸连接座的一端设置有第一定位约束模块；所述第一定位约束模块包括第一定位凸台、第一定位约束块以及第一定位调节螺钉；所述第一定位凸台位于第一定位约束块底端的凹槽内，所述第一定位调节螺钉贯穿第一定位约束块两侧的螺纹孔并且与第一定位凸台的两侧相接触。

进一步的，所述上油缸连接座与上支架之间设置有第二定位约束模块；所述第二定位约束模块包括第二定位凸台和第二定位调节螺钉；所述第二定位凸台位于上支架朝向上油缸连接座的侧面，所述第二定位调节螺钉贯穿上油缸连接座上的螺纹孔并且与第二定位凸台的两侧相接触。

本实用新型的有益效果为：一种一体式水平旋转机械手，通过钻架固定板、固定轴、平键、固定支座、上油缸、旋转支座、下油缸、齿条、回转臂以及夹手的配合使用，可实现钻杆的装卸与夹持翻转，满足钻杆水平放入机械手并在上钻杆过程中翻转至与钻架平行，最终放入钻架的操作，并且对水平旋转机械手与钻架的连接处以及翻转动作对应的机构重新设计，只保留一个钻架固定板和受力轴，仅一处与钻架焊接连接，并且仅有一个固定轴，整合成一体式结构，更加紧凑，从而减小空间占用，避免干涉现象，同时避免配合精度丧失，有利于延长使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种一体式水平旋转机械手的整体结构示意图。

图2为本实用新型一种一体式水平旋转机械手另一视角的整体结构示意图。

图3为本实用新型一种一体式水平旋转机械手的钻架固定板及固定轴的结构示意图。

图4为本实用新型一种一体式水平旋转机械手的固定支座处的结构示意图。

图5为本实用新型一种一体式水平旋转机械手的旋转支座处的结构示意图。

图6为本实用新型一种一体式水平旋转机械手的固定轴、固定支座以及旋转支座的装配结构示意图。

图7为本实用新型一种一体式水平旋转机械手的旋转支座及齿轮齿条机构的装配示意图。

图8为本实用新型一种一体式水平旋转机械手的上油缸支座两侧的第一定位约束模块示意图。

图9为本实用新型一种一体式水平旋转机械手的上支架侧面的第一定位约束模块和第二定位约束模块示意图。

图中：1、钻架固定板；2、固定座；3、固定轴；4、平键；5、固定支座；51、轴套部；52、第一贯通键槽；53、支撑台；6、上油缸支座；7、上油缸；8、上油缸连接座；9、旋转支座；91、轴座；92、油缸容纳腔；93、第二贯通键槽；94、顶板；10、下油缸；11、导向滑槽；12、上支架；13、滑板；14、齿条；15、齿轮；16、翻转杆；17、加长接杆；18、回转臂；19、夹手；20、第一定位约束模块；201、第一定位凸台；202、第一定位约束块；203、第一定位调节螺钉；21、圆螺母；22、第二定位约束模块；221、第二定位凸台；222、第二定位调节螺钉。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图1至图9，一种一体式水平旋转机械手，包钻架固定板1、齿条14、齿轮15以及回转臂18，所述钻架固定板1与钻机的钻架侧面固定连接，具体为焊接，所述齿条14与齿轮15相啮合，齿条14用于驱动齿轮15旋转，所述齿轮15上同轴设置有翻转杆16，所述回转臂18通过加长接杆17与翻转杆16连接，加长接杆17的长度可调，所述回转臂18的末端设置有夹手19，夹手19可相对于回转臂18翻转，从而实现钻杆的夹紧与松开；还包括固定轴3、固定支座5、上油缸7、旋转支座9、下油缸10以及上支架12；所述钻架固定板1有且只有一个，且尺寸较小，所述固定轴3通过固定座2与钻架固定板1连接，所述固定支座5和旋转支座9均位于固定轴3上，从而形成一体式紧凑结构；所述固定支座5与固定轴3固定连接，固定支座5与固定轴3不存在相对运动，所述旋转支座9与固定轴3活动连接，旋转支座9与固定轴3之间可相对旋转；所述上油缸7的缸体与固定支座5上的上油缸支座6铰接，所述上油缸7的活塞杆与旋转支座9上的上油缸连接座8铰接，上油缸7用于驱动旋转支座9沿固定轴3旋转，所述下油缸10位于旋转支座9上，所述齿条14通过滑板13与下油缸10的活塞杆连接，下油缸10用于驱动滑板13和齿条14沿导向滑槽11滑移，进而带动齿轮15旋转。

所述固定轴3的轴线与钻架固定板1相垂直；所述固定轴3的侧圆周壁上设置有平键4和圆螺母21；所述固定支座5包括轴套部51、第一贯通键槽52和支撑台53；所述旋转支座9包括轴座91、油缸容纳腔92、第二贯通键槽93和顶板94。

所述固定轴3贯穿固定支座5的轴套部51和旋转支座9的轴座91；所述第一贯通键槽52与第二贯通键槽93尺寸一致且平行设置，第二贯通键槽93用于在旋转支座9装配在固定轴3上时起让位作用；所述平键4与第一贯通键槽52的形状相配合，平键4与第一贯通键槽52相卡合。

所述固定轴3通过平键4与固定支座5固定连接，所述平键4的长度小于第一贯通键槽52的长度，平键4位于第一贯通键槽52内，从而实现固定支座5与固定轴3的固定连接；所述旋转支座9上的轴座91位于轴套部51的两端；所述圆螺母21锁在固定轴3的端头处，用于起约束作用。

所述上油缸支座6具体与固定支座5的支撑台53连接，所述上油缸7的活塞杆的轴线与固定轴3的轴线相垂直。

所述上油缸连接座8位于旋转支座9的两个轴座91上，上油缸7的活塞杆顶推上油缸连接座8，即可实现旋转支座9相对于固定轴3的旋转；所述下油缸10具体位于旋转支座9的油缸容纳腔92内，所述下油缸10的缸体具体与油缸容纳腔92的侧壁铰接。

所述上支架12通过导向滑槽11与旋转支座9的顶板94上端固定连接，所述翻转杆16通过轴承与上支架12活动连接，所述齿轮15位于上支架12内侧。

所述齿条14位于滑板13上，所述滑板13位于导向滑槽11内，导向滑槽11起导向作用，所述滑板13与下油缸10的活塞杆的端头处铰接。

所述上油缸支座6的两侧均设置有第一定位约束模块20，上油缸支座6两侧的第一定位约束模块20用于避免上油缸支座6相对于固定支座5发生相对移动，同时具备微调能力，调节幅度为±10mm；所述上支架12远离上油缸连接座8的一端设置有第一定位约束模块20，上支架12上的第一定位约束模块20用于避免上支架12相对于导向滑槽11发生相对移动，同时具备微调能力；所述第一定位约束模块20包括第一定位凸台201、第一定位约束块202以及第一定位调节螺钉203；第一定位凸台201的数量为三个并且分别与上油缸支座6的两侧和上支架12远离上油缸连接座8的侧面，所述第一定位凸台201位于第一定位约束块202底端的凹槽内，所述第一定位调节螺钉203贯穿第一定位约束块202两侧的螺纹孔并且与第一定位凸台201的两侧相接触，第一定位调节螺钉203对称顶紧第一定位凸台201的两侧，从而实现定位约束。

所述上油缸连接座8与上支架12之间设置有第二定位约束模块22，所述第二定位约束模块22用于避免上支架12相对于上油缸连接座8发生相对移动，同时具备微调能力，调节幅度为±10mm；所述第二定位约束模块22包括第二定位凸台221和第二定位调节螺钉222；所述第二定位凸台221位于上支架12朝向上油缸连接座8的侧面，所述第二定位调节螺钉203贯穿上油缸连接座8上的螺纹孔并且与第二定位凸台221的两侧相接触，第二定位调节螺钉203对称顶紧第二定位凸台221的两侧，从而实现定位约束。

本实用新型的工作原理为：在需要进行钻杆上料时，下油缸10的活塞杆缩回，驱动滑板13和齿条14滑动，进而驱动齿轮15旋转，最终实现回转臂18相对于钻架的向外翻转；在翻转至中段时，上油缸7的活塞杆伸出，驱动旋转支座9沿固定轴3旋转，从而使翻转杆16与地面水平，随后回转臂18继续向下翻转，直至到达极限位置，此时将钻杆水平放入，夹手19夹紧钻杆；随后下油缸10的活塞杆伸出，驱动滑板13和齿条14滑动，进而驱动齿轮15旋转，最终实现回转臂18相对于钻架的向内翻转；在翻转至中段时，上油缸7的活塞杆缩回，驱动旋转支座9沿固定轴3旋转，从而使翻转杆16与钻架相平行，随后回转臂18继续向内翻转，直至到达极限位置，此时夹手19松开，实现上钻杆操作。

由于平键4和第一贯通键槽52的存在，固定支座5与固定轴3紧固连接，即固定支座5并不可相对于固定轴3发生相对旋转；并且平键4仅位于第一贯通键槽52内，旋转支座9上的第二贯通键槽93用于方便装配时让位，旋转支座9与固定轴3之间并无平键4约束，因此旋转支座9可相对于固定轴3发生相对旋转，从而实现钻杆的夹持翻转调节动作。

由于固定支座5与旋转支座9均位于唯一一个固定轴3上，因此并不存在多个受力轴在长时间使用后相互之间的同轴度发生偏差的缺陷，可保证配合精度，并且结构更加紧凑，减少空间占用。

上述实施例，用于对本实用新型作进一步的说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应理解为在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一体式水平旋转机械手，包钻架固定板、齿条、齿轮以及回转臂，所述钻架固定板与钻机的钻架侧面固定连接，所述齿条与齿轮相啮合，所述齿轮上同轴设置有翻转杆，所述回转臂通过加长接杆与翻转杆连接，所述回转臂的末端设置有夹手；其特征在于：还包括固定轴、固定支座、上油缸、旋转支座、下油缸以及上支架；所述钻架固定板有且只有一个，所述固定轴通过固定座与钻架固定板连接，所述固定支座和旋转支座均位于固定轴上；所述固定支座与固定轴固定连接，所述旋转支座与固定轴活动连接；所述上油缸的缸体与固定支座上的上油缸支座铰接，所述上油缸的活塞杆与旋转支座上的上油缸连接座铰接，所述下油缸位于旋转支座上，所述齿条通过滑板与下油缸的活塞杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种一体式水平旋转机械手，其特征在于：所述固定轴的轴线与钻架固定板相垂直；所述固定轴的侧圆周壁上设置有平键和圆螺母；所述固定支座包括轴套部、第一贯通键槽和支撑台；所述旋转支座包括轴座、油缸容纳腔、第二贯通键槽和顶板。

3.根据权利要求2所述的一种一体式水平旋转机械手，其特征在于：所述固定轴贯穿固定支座的轴套部和旋转支座的轴座；所述第一贯通键槽与第二贯通键槽尺寸一致且平行设置；所述平键与第一贯通键槽的形状相配合。

4.根据权利要求3所述的一种一体式水平旋转机械手，其特征在于：所述固定轴通过平键与固定支座固定连接，所述平键的长度小于第一贯通键槽的长度；所述旋转支座上的轴座位于轴套部的两端；所述圆螺母锁在固定轴的端头处。

5.根据权利要求4所述的一种一体式水平旋转机械手，其特征在于：所述上油缸支座具体与固定支座的支撑台连接，所述上油缸的活塞杆的轴线与固定轴的轴线相垂直。

6.根据权利要求5所述的一种一体式水平旋转机械手，其特征在于：所述上油缸连接座位于旋转支座的两个轴座上；所述下油缸具体位于旋转支座的油缸容纳腔内，所述下油缸的缸体具体与油缸容纳腔的侧壁铰接。

7.根据权利要求6所述的一种一体式水平旋转机械手，其特征在于：所述上支架通过导向滑槽与旋转支座的顶板上端固定连接，所述翻转杆通过轴承与上支架活动连接，所述齿轮位于上支架内侧。

8.根据权利要求7所述的一种一体式水平旋转机械手，其特征在于：所述齿条位于滑板上，所述滑板位于导向滑槽内，所述滑板与下油缸的活塞杆的端头处铰接。

9.根据权利要求8所述的一种一体式水平旋转机械手，其特征在于：所述上油缸支座的两侧均设置有第一定位约束模块；所述上支架远离上油缸连接座的一端设置有第一定位约束模块；所述第一定位约束模块包括第一定位凸台、第一定位约束块以及第一定位调节螺钉；所述第一定位凸台位于第一定位约束块底端的凹槽内，所述第一定位调节螺钉贯穿第一定位约束块两侧的螺纹孔并且与第一定位凸台的两侧相接触。

10.根据权利要求9所述的一种一体式水平旋转机械手，其特征在于：所述上油缸连接座与上支架之间设置有第二定位约束模块；所述第二定位约束模块包括第二定位凸台和第二定位调节螺钉；所述第二定位凸台位于上支架朝向上油缸连接座的侧面，所述第二定位调节螺钉贯穿上油缸连接座上的螺纹孔并且与第二定位凸台的两侧相接触。

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