CN212985141U - 一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构，包括机械手臂机构，所述机械手臂机构包括传动轴、夹持手臂以及夹手，所述夹持手臂与传动轴的两端处连接，所述夹手与夹持手臂铰接；还包括翻转驱动机构和倾角调整机构；所述翻转驱动机构和倾角调整机构均与钻机的钻架侧面连接；所述翻转驱动机构通过万向轴与传动轴的一端连接；所述倾角调整机构通过万向轴与传动轴另一端连接。本实用新型一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构可实现传动轴与钻架平行以及与地面平行的姿态的相互转换，方便向机械手装填钻杆及从机械手上卸下钻杆的操作，适合长行程钻机，在夹持长钻杆时确保钻杆重心落在两机械手臂内侧，保证钻杆受力的平衡性。

Description

一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构

技术领域

本实用新型涉及非开挖钻机领域，具体涉及一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构。

背景技术

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，由钻机上的翻转机械手来实现。之前的翻转机械手，其传动轴均是与钻机的钻架平行。由于钻架在工作状态下相对于地面呈小角度倾斜，造成机械手也程倾斜状态，钻杆装卸时也同样程现前低后高的状态。因此需要人工将钻杆抬起后倾斜放置在机械手上，此方式无疑会增加工人的劳动强度。

现有的旋转式机械手可以在翻转装卸钻杆时从与钻架平行的姿态旋转成为与地面平行姿态，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，上述的现有旋转式机械手，均安装在钻机的钻机行走履带前端到夹持器这段范围的钻架侧面；对于长行程钻机用的长钻杆，在夹持和翻转过程中，会造成钻杆重心落在两机械手臂外侧的不良现象，钻杆受力的平衡性不好，钻杆存在变形风险。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构，可实现传动轴与钻架平行以及与地面平行的姿态的相互转换，方便向机械手装填钻杆及从机械手上卸下钻杆的操作，降低人力劳动强度，并且翻转驱动机构和倾角调整机构分别位于传动轴的两端，不仅适合短行程钻机，也适合长行程钻机，在夹持长钻杆时确保钻杆重心落在两机械手臂内侧，保证钻杆受力的平衡性。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案：

一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构，包括机械手臂机构，所述机械手臂机构包括传动轴、夹持手臂以及夹手，所述夹持手臂与传动轴的两端处连接，所述夹手与夹持手臂铰接，所述夹持手臂上设置有夹紧油缸，所述夹紧油缸的活塞杆与夹手铰接；还包括翻转驱动机构和倾角调整机构；所述翻转驱动机构和倾角调整机构均与钻机的钻架侧面连接；所述翻转驱动机构通过万向轴与传动轴的一端连接；所述倾角调整机构通过万向轴与传动轴另一端连接。

进一步的，所述翻转驱动机构包括第一固定座、滑动座以及翻转轴；所述第一固定座与钻架侧面可拆卸式连接；所述第一固定座内设置有翻转驱动油缸；所述滑动座可活动地设置在第一固定座内，所述滑动座与翻转驱动油缸的活塞杆连接。

进一步的，所述滑动座上设置有齿条；所述翻转轴通过轴承与第一固定座顶端的轴承座活动连接，所述翻转轴上同轴设置有齿轮，所述齿轮与齿条相啮合；所述翻转轴通过万向轴与传动轴的一端连接。

进一步的，所述倾角调整机构包括第二固定座、倾角调整油缸以及轴承盒；所述第二固定座与钻架侧面可拆卸式连接；所述第二固定座上设置有连接架；所述倾角调整油缸位于连接架上，所述轴承盒通过连接杆与倾角调整油缸的活塞杆连接。

进一步的，所述轴承盒呈T字形，所述连接架上设置有导柱，所述导柱贯穿轴承盒的两侧；所述传动轴远离翻转驱动机构的一端通过轴承与轴承盒活动连接。

进一步的，所述万向轴具体为可伸缩十字轴万向联轴器。

本实用新型的有益效果为：一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构，通过机械手臂机构、翻转驱动机构、倾角调整机构以及万向轴的配合使用，可实现传动轴与钻架平行以及与地面平行的姿态的相互转换，方便向机械手装填钻杆及从机械手上卸下钻杆的操作，从而可降低人力劳动强度，并且翻转驱动机构和倾角调整机构分别位于传动轴的两端，不仅适合短行程钻机，也适合长行程钻机，在夹持长钻杆时确保钻杆的重心落在两机械手臂内侧，保证钻杆受力的平衡性，从而避免长钻杆因受力不平衡出现变形现象。

附图说明

图1为本实用新型一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构低位夹持钻杆且钻杆与地面平行的结构示意图。

图2为图1所示结构的轴测视角示意图。

图3为本实用新型一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构低位夹持钻杆且钻杆与钻架平行的结构示意图。

图4为图3所示结构的轴测视角示意图。

图5为本实用新型一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构高位夹持钻杆且钻杆与钻架平行的结构示意图。

图6为图5所示结构的轴测视角示意图。

图7为本实用新型一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构的翻转驱动机构示意图。

图8为本实用新型一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构的倾角调整机构示意图。

图9为本实用新型一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构的机械手臂机构的部分结构示意图。

图中：1、钻架；2、钻机履带；3、机械手臂机构；31、传动轴；32、夹持手臂；33、夹手；34、夹紧油缸；4、翻转驱动机构；41、第一固定座；42、翻转驱动油缸；43、滑动座；44、齿条；45、齿轮；46、翻转轴；47、轴承座；5、倾角调整机构；51、第二固定座；52、连接架；53、倾角调整油缸；54、连接杆； 55、轴承盒；56、导柱；6、万向轴；7、钻杆。

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9，一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构，包括机械手臂机构 3，所述机械手臂机构3包括传动轴31、夹持手臂32以及夹手33，所述夹持手臂32 与传动轴31的两端处连接，所述夹手33与夹持手臂32铰接，所述夹持手臂32上设置有夹紧油缸34，所述夹紧油缸34的活塞杆与夹手33铰接，夹紧油缸34用于驱动夹手33夹紧或松开钻杆7；还包括翻转驱动机构4和倾角调整机构5，翻转驱动机构4用于实现机械手臂机构3的上下翻转，倾角调整机构5用于实现机械手臂机构3 相对于水平面的请教调整；所述翻转驱动机构4和倾角调整机构5均与钻机7的钻架1侧面连接；所述翻转驱动机构4通过万向轴6与传动轴31的一端连接；所述倾角调整机构5通过万向轴6与传动轴31另一端连接，万向轴6用于传动轴31与翻转驱动机构4和倾角调整机构5之间的活动连接与传动。

所述翻转驱动机构4包括第一固定座41、滑动座43以及翻转轴46；所述第一固定座41与钻架1侧面可拆卸式连接；所述第一固定座41内设置有翻转驱动油缸 42；所述滑动座43可活动地设置在第一固定座41内，所述滑动座43与翻转驱动油缸42的活塞杆连接，翻转驱动油缸42用于驱动滑动座43相对于第一固定座41滑动。

所述滑动座43上设置有齿条44；所述翻转轴46通过轴承与第一固定座41顶端的轴承座47活动连接，所述翻转轴46上同轴设置有齿轮45，所述齿轮45与齿条44 相啮合，齿条44随滑动座43一并滑动，用于驱动齿轮45旋转，进而实现翻转轴46 旋转；所述翻转轴46通过万向轴6与传动轴31的一端连接，翻转轴46可通过万向轴6驱动传动轴31旋转。

所述倾角调整机构5包括第二固定座51、倾角调整油缸53以及轴承盒55；所述第二固定座51与钻架1侧面可拆卸式连接；所述第二固定座51上设置有连接架 52；所述倾角调整油缸53位于连接架52上，所述轴承盒55通过连接杆54与倾角调整油缸53的活塞杆连接，倾角调整油缸53通过连接杆54驱动轴承盒55上下升降移动。

所述轴承盒55呈T字形，所述连接架52上设置有导柱56，所述导柱56贯穿轴承盒55的两侧，导柱56用于为轴承盒55的上下移动提供导向；所述传动轴31远离翻转驱动机构42的一端通过轴承与轴承盒55活动连接，轴承位于轴承盒55内，轴承起连接作用和动力传输阻断作用。

所述万向轴6具体为可伸缩十字轴万向联轴器，可使传动轴31相对于翻转轴 46和轴承盒55偏转一定的角度，并在存在偏转角度的情况下传递旋转动力，同时可允许存在一定程度的轴向伸缩量；可伸缩十字轴万向联轴器为现有成熟技术。

本实用新型的工作原理为：当需要向钻机的钻架1上供应钻杆7时，此时机械手臂机构3处于低位，将钻杆7放入夹持手臂32端头处的夹手33内，夹紧油缸34 驱动夹手33夹紧钻杆7，此时钻杆7的姿态与地面相平行，如图1和图2所示。

随后倾角调整机构5的倾角调整油缸53的活塞杆向上伸出，通过连接杆54带动轴承盒55沿导柱56向上滑动，轴承盒55使传动轴31的一端向上移动，传动轴31 与轴承盒55之间的万向轴6发生偏转，传动轴31相对于水平面产生倾角，直至钻杆7与钻架1所在直线相平行，如图3和图4所示。

然后翻转驱动机构4的翻转驱动油缸42的活塞杆向外伸出，驱动滑动座43相对于第一固定座41向外滑动，从而使齿条44驱动齿轮45和翻转轴46旋转，进而通过万向轴6带动传动轴31旋转，使夹持手臂32上翻，从而使夹持手臂32处于高位，此时钻杆7仍与钻架1所在直线相平行，如图5和图6所示；此时夹紧油缸34可驱动夹手33松开钻杆7，即可使钻杆7落在钻架1上的指定位置，完成自动上钻杆操作。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本实用新型中的具体含义。

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 (6)

1.一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构，包括机械手臂机构(3)，所述机械手臂机构(3)包括传动轴(31)、夹持手臂(32)以及夹手(33)，所述夹持手臂(32)与传动轴(31)的两端处连接，所述夹手(33)与夹持手臂(32)铰接，所述夹持手臂(32)上设置有夹紧油缸(34)，所述夹紧油缸(34)的活塞杆与夹手(33)铰接；其特征在于：还包括翻转驱动机构(4)和倾角调整机构(5)；所述翻转驱动机构(4)和倾角调整机构(5)均与钻机(7)的钻架(1)侧面连接；所述翻转驱动机构(4)通过万向轴(6)与传动轴(31)的一端连接；所述倾角调整机构(5)通过万向轴(6)与传动轴(31)另一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构，其特征在于：所述翻转驱动机构(4)包括第一固定座(41)、滑动座(43)以及翻转轴(46)；所述第一固定座(41)与钻架(1)侧面可拆卸式连接；所述第一固定座(41)内设置有翻转驱动油缸(42)；所述滑动座(43)可活动地设置在第一固定座(41)内，所述滑动座(43)与翻转驱动油缸(42)的活塞杆连接。

3.根据权利要求2所述的一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构，其特征在于：所述滑动座(43)上设置有齿条(44)；所述翻转轴(46)通过轴承与第一固定座(41)顶端的轴承座(47)活动连接，所述翻转轴(46)上同轴设置有齿轮(45)，所述齿轮(45)与齿条(44)相啮合；所述翻转轴(46)通过万向轴(6)与传动轴(31)的一端连接。

4.根据权利要求3所述的一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构，其特征在于：所述倾角调整机构(5)包括第二固定座(51)、倾角调整油缸(53)以及轴承盒(55)；所述第二固定座(51)与钻架(1)侧面可拆卸式连接；所述第二固定座(51)上设置有连接架(52)；所述倾角调整油缸(53)位于连接架(52)上，所述轴承盒(55)通过连接杆(54)与倾角调整油缸(53)的活塞杆连接。

5.根据权利要求4所述的一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构，其特征在于：所述轴承盒(55)呈T字形，所述连接架(52)上设置有导柱(56)，所述导柱(56)贯穿轴承盒(55)的两侧；所述传动轴(31)远离翻转驱动机构(4)的一端通过轴承与轴承盒(55)活动连接。

6.根据权利要求5所述的一种万向轴式倾角可调翻转机械手结构，其特征在于：所述万向轴(6)具体为可伸缩十字轴万向联轴器。

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