CN112554815A - 一种夹具及夹持器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种夹具，包括沿X轴方向相对设置的两个夹紧组件，两夹紧组件能够相互配合实现被夹紧物在X轴方向的夹紧；所述夹紧组件的两侧均配置有浮动机构；两浮动机构能够相互配合，根据夹紧组件所承受的偏心夹持物的反作用力，调整夹紧组件在Y轴方向的位置，并对所述夹紧组件进行X轴及Z轴方向限位。本发明还提供一种夹持器，所述夹持器上设有两个夹具，两夹具用于夹持两不同夹持物，并能够通过旋转实现两夹持物的拆装。本发明能够实现夹持器自适应钻杆对中，解决因装配误差或动力头运行导轨磨损引起的钻杆中心与夹持器中心不对中问题，防止夹持器对钻杆产生附加弯矩，从而降低对动力头轴承和钎尾的损坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种夹具及夹持器，属于钻进机械技术领域。
背景技术
夹持器主要作用是配合动力头进行钻杆的拆装，钻机在装配完成后及施工过程中需保证夹持器中心与钻杆中心同轴，但实际应用中，由于加工装配误差及动力头运行轨道磨损，常出现夹持器与钻杆中心不对中的现象，在上卸钻杆过程中，钻杆会受到夹持器偏心夹紧所产生的径向力与附加弯矩，经长期使用会加速动力头钎尾的断裂和动力头输出端轴承的损坏，增加运维成本，影响施工效率。
现有技术中，为了解决上述问题，专利申请号为CN201220033283.6、公开日为2012年01月16日的专利文件，公开了一种水平定向钻机夹持器给力装置，利用夹紧油缸、压板、保持块、挡板、卡瓦等，将夹紧油缸的一端连接保持块，通过压板、螺栓及垫片将夹紧油缸与保持块连接在一起，能够实现夹持器在夹持钻杆时自动对中，然而，该专利的缺陷在于：保持块仅能通过其与结构件之间的间隙来实现活塞杆头部转动，当间隙过小时，保持块处于基本不可转动的状态，调节量不能满足实际要求；当间隙过大时，活塞杆在工作过程中会受径向力影响，导致油缸可靠性降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种夹具及夹持器，能够与被夹持物自适应对中。
为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：
一方面，本发明提供一种夹具，包括沿X轴方向相对设置的两个夹紧组件，两夹紧组件能够相互配合实现被夹紧物在X轴方向的夹紧；所述夹紧组件的两侧均配置有浮动机构；两浮动机构能够相互配合，根据夹紧组件所承受的偏心夹持物的反作用力，调整夹紧组件在Y轴方向夹紧的位置，并对所述夹紧组件进行X轴及Z轴方向限位。
优选地，所述夹紧组件包括活塞缸、活塞杆和保持块，所述活塞杆的活塞头能够于活塞缸中往复运动，所述活塞杆伸出活塞缸的一端与所述保持块铰接。
优选地，所述保持块上设有与被夹持物直接接触的虎牙，所述虎牙通过压板固定于所述保持块上。
优选地，所述浮动机构包括浮动箱体、液压弹性支承和轴套，所述浮动箱体与所述活塞缸铰接，所述浮动箱体的两侧设有导向轴，所述导向轴伸入所述轴套内形成用于容置所述液压弹性支承的腔室，所述导向轴能够在液压弹性支承的驱动下于轴套内沿Y轴方向运动。
优选地，两所述浮动机构的对角线上的液压弹性支承的液压油路通过管路连通。
优选地，所述轴套周向设有用于导向所述腔室的端盖。
优选地，还包括夹具结构体，两所述夹紧组件通过夹具结构体连接。
另一方面，本发明还提供一种夹持器，包括所述的夹具，所述夹具设有两个，两夹具用于夹持两不同夹持物，并能够通过旋转实现两夹持物的拆装。
优选地，所述夹持器至少其中一夹具设置有卸扣机构，所述卸扣机构能够驱动相应夹具旋转以实现两夹持物的拆解。
优选地，所述卸扣机构包括卸扣底座和设于卸扣底座上的卸扣油缸，所述卸扣油缸能够驱动与其相连的夹具旋转。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、本发明提供的夹具，包括沿X轴方向相对设置的两个夹紧组件，两夹紧组件能够相互配合实现被夹紧物在X轴方向的夹紧，所述夹紧组件的两侧均配置有浮动机构，两浮动机构能够相互配合，根据夹紧组件所承受的偏心夹持物的反作用力，调整夹紧组件在Y轴方向的位置，并对所述夹紧组件进行X轴及Z轴方向限位，本发明提供的夹具能够自适应的与被夹持物进行对中，应用于钻杆技术领域能够解决钻杆中心与夹具中心不对中的问题；
2、本发明提供的夹持器，包括两个夹具，两夹具用于夹持两不同夹持物，并能够通过旋转对两夹持物进行拆装，夹具与被夹持物自动对中，能够减少或避免因偏心夹紧所产生的径向力与附加弯矩，应用于动力头与钻杆的拆装中，有助于减少动力头或钻杆因径向力或附加弯矩导致的损坏风险，降低运维成本，且能够实现动力头与钻杆的快速拆装；
3、本发明提供的夹持器，保持块上设有虎牙，虎牙上下端还设有压板，压板通过螺栓将虎牙的上下端固接于保持块前端，夹持器能够自适应对中夹持物，防止夹具因偏心夹持，而导致虎牙崩齿，从而延长虎牙的使用寿命，提高钻机工作效率；
4、本发明提供的夹持器，通过浮动机构与夹具结构体的间隙进行钻杆偏心调节，不仅可调节范围大，而且保持块中心与活塞杆中心始终在同一直线，不会产生径向力。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种夹具的结构示意图；
图2是图1中一个夹紧组件的结构示意图；
图3是图1中B的局部放大图；
图4是本实施例提供的一种夹持器的结构示意图；
图中：1、夹紧组件；2、活塞缸；3、活塞杆；4、保持块；5、浮动箱体；6、液压弹性支承；7、轴套；8、导向轴；9、腔室；10、端盖；11、夹具结构体；12、卸扣底座；13、卸扣油缸；14、虎牙；15、压板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
本发明提供一种夹具，如图1、图2、图3所示，包括两个夹紧组件1，所述夹紧组件1沿X轴方向相对设置，特别地，两夹紧组件1能够相互配合，实现被钻杆在X轴方向的夹紧。其中，所述夹紧组件1的两侧均配置有浮动机构，两侧的浮动机构能够相互配合，根据夹紧组件1所承受的偏心夹持物的反作用力，调整夹紧组件1在Y轴方向夹紧的位置，并对所述夹紧组件1进行X轴及Z轴方向限位。
具体地，所述夹紧组件1包括活塞缸2、活塞杆3和保持块4，更加具体地，所述活塞杆3的活塞头能够于活塞缸2中往复运动，所述活塞杆3伸出活塞缸2的一端与所述保持块4铰接。所述浮动机构包括浮动箱体5、液压弹性支承6和轴套7，所述浮动箱体5与所述活塞缸2铰接，所述浮动箱体5的两侧设有导向轴8，所述导向轴8伸入所述轴套7内形成用于容置所述液压弹性支承6的腔室9，所述导向轴8能够在液压弹性支承6的驱动下于轴套7内沿Y轴方向运动，所述轴套7周向设有用于导向所述腔室9的端盖10，两夹紧组件1对角方向的液压弹性支承6的液压油路通过管路连通，即A1与A4同一管路对接，A2与A3同一管路对接。
为提高钻机工作效率，所述保持块4上设有与被夹持物直接接触的虎牙14，优选地，所述虎牙14通过上下压板15固定于所述保持块4上，更加有利的是，所述压板15通过螺栓将虎牙14的上下端固接于保持块4前端，使虎牙14能够稳固的设于保持块4上。应当理解，本发明提供的夹具，能够自适应对中夹持物，防止夹具因偏心夹持，而导致虎牙14崩齿，从而延长虎牙14的使用寿命，提高钻机工作效率。
作为一种优选，所述夹具还包括夹具结构体11，两所述夹紧组件1通过夹具结构体11连接，本发明通过浮动箱体5与夹具结构体11的间隙进行钻杆偏心调节，不仅可调节范围大，而且保持块4中心与活塞杆3中心始终在同一直线，不会对活塞杆3产生径向力。特别地，所述夹具结构体11为劣弧结构，上下夹具结构体11大小一致。应当理解，即使上下夹具结构体11大小不一致，但只要本质与发明相同，任何形式的变形也在本发明的保护范围内。
实施例二：
本发明还提供一种夹持器，如图4所示，包括实施例一中的夹具，需要说明的是，所述夹具设有两个，两夹具用于夹持两不同夹持物，并能够通过旋转夹具对两夹持物进行拆装，从而实现快速拆卸过程。具体地，所述夹持器的上部夹具设置有卸扣机构，所述卸扣机构能够驱动上部夹具旋转以实现两夹持物的拆解，其中，所述卸扣机构包括卸扣底座12和设于卸扣底座12上的卸扣油缸13，所述卸扣油缸13能够驱动与其相连的夹具旋转，也就是说，所述夹持器能够配合钻机动力头进行钻杆的拆装。同时，所述夹持器能够解决钻杆中心与夹具中心不对中问题，其本质为，夹持器能够自适应钻杆对中，能够减少或避免因偏心夹紧所产生的径向力与附加弯矩，从而避免与钻杆连接的动力头钎尾及动力头轴承受到附加载荷而加速损坏，进而减小对钻机和钻具的损坏，降低运维成本。需要说明的是，本领域的普通技术人员可基于本发明的启示，将下部夹具设为卸扣机构，但不限于此。例如，可以将上下两个夹具上均设置卸扣机构，即上下两个夹具均为可卸扣状态，也可以根据实际需要，在同一个夹持器上设置三个夹具，并对其中至少一个夹具设置卸扣机构，以满足实际需要。
当需要对钻杆夹紧时，上下夹具的活塞缸2通过活塞杆3带动保持块4向夹具中心夹紧，相应地，虎牙14也向X轴方向，向夹具中心夹紧，当钻杆中心偏离夹具中心，在Y轴正方向上时，上下夹具的左右两端同一保持块4上，Y轴正方向上的虎牙14先接触到钻杆，因夹具左右两端保持块4受到钻杆的反作用力，使浮动箱体5向Y轴正方向移动，由于对角线方向上的液压弹性支承通过同一管路对接，即A1与A4同一管路对接，A2与A3同一管路对接，当夹具结构体11与浮动箱体5之间的液压弹性支承A3、A4受到压缩时，因A3、A4的液压弹性支承6内的油液被挤出流向对角线方向的液压弹性支撑A2、A1中，使得A2、A1液压弹性支承伸长，从而使得夹持器与钻杆的中心重合，实现夹持器对钻杆中心的自动对中。若钻杆沿着Y轴负方向偏移，相应地，夹具结构体11与浮动箱体5之间的液压弹性支承A1、A2受到压缩时，因A1、A2的液压支承油内的油液被挤出流向对角线方向的液压弹性支撑A4、A3中，使得A4、A3液压弹性支承伸长，从而使得夹持器与钻杆的中心重合，实现夹持器对钻杆中心的自动对中。所述夹持器能够自适应钻杆对中，解决因装配误差或动力头运行导轨磨损引起的钻杆中心与夹持器中心不对中问题。
当需要卸下钻杆时，卸扣油缸13推动卸扣机构沿着卸扣底座12转动，此时A1、A4液压弹性支承6同时承受压力，两液压弹性支承6的压缩量不改变，浮动箱体5不发生位移，对角线上的两液压弹性支承6的液压油不流通，即A1与A4管路保持不流通状态，A2与A3管路保持不流通状态。应当理解，此时A1、A2、A3、A4液压弹性支承6呈刚性连接状态，卸扣夹具不受液压弹性支承6的影响，能够正常卸扣，以使两连接的夹持物实现分离状态。
夹持器工作原理：
1、钻杆夹紧过程：上下夹具的活塞缸2通过活塞杆3带动保持块4向夹具中心夹紧，虎牙14也向X轴方向，向夹具中心夹紧，当钻杆中心偏离夹具中心，在Y轴正方向上时，上下夹具的左右两端同一保持块4上，Y轴正方向上的虎牙14先接触到钻杆，因夹具左右两端保持块4受到钻杆的反作用力，使浮动箱体5向Y轴正方向移动，由于对角线方向上的液压弹性支承6通过同一管路对接，即A1与A4同一管路对接，A2与A3同一管路对接，当夹具结构体11与浮动箱体5之间的液压弹性支承A3、A4受到压缩时，因A3、A4的液压弹性支承6内的油液被挤出流向对角线方向的液压弹性支撑A2、A1中，使得A2、A1液压弹性支承6伸长，从而使得夹持器与钻杆的中心重合，实现夹持器对钻杆中心的自动对中。若钻杆沿着Y轴负方向偏移，原理相同。
2、钻杆卸扣过程：卸扣油缸13推动卸扣机构沿着卸扣底座12转动，此时A1、A4液压弹性支承6同时承受压力，两液压弹性支承6的压缩量不改变，浮动箱体5不发生位移，对角线上的两液压弹性支承6的液压油不流通，即A1与A4管路保持不流通状态，A2与A3管路保持不流通状态。应当理解，此时A1、A2、A3、A4液压弹性支承6呈刚性连接状态，卸扣夹具不受液压弹性支承6的影响，能够正常卸扣，以使两连接的夹持物实现分离状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种夹具，其特征在于，包括沿X轴方向相对设置的两个夹紧组件，两夹紧组件能够相互配合实现被夹紧物在X轴方向的夹紧；
所述夹紧组件的两侧均配置有浮动机构；
两浮动机构能够相互配合，根据夹紧组件所承受的偏心夹持物的反作用力，调整夹紧组件在Y轴方向夹紧的位置，并对所述夹紧组件进行X轴及Z轴方向限位。
2.根据权利要求1所述夹具，其特征在于，所述夹紧组件包括活塞缸、活塞杆和保持块，所述活塞杆的活塞头能够于活塞缸中往复运动，所述活塞杆伸出活塞缸的一端与所述保持块铰接。
3.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述保持块上设有与被夹持物直接接触的虎牙，所述虎牙通过压板固定于所述保持块上。
4.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述浮动机构包括浮动箱体、液压弹性支承和轴套，所述浮动箱体与所述活塞缸铰接，所述浮动箱体的两侧设有导向轴，所述导向轴伸入所述轴套内形成用于容置所述液压弹性支承的腔室，所述导向轴能够在液压弹性支承的驱动下于轴套内沿Y轴方向运动。
5.根据权利要求4所述的夹具，其特征在于，两所述浮动机构的对角线上的液压弹性支承的液压油路通过管路连通。
6.根据权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述轴套周向设有用于导向所述腔室的端盖。
7.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，还包括夹具结构体，两所述夹紧组件通过夹具结构体连接。
8.一种夹持器，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的夹具，所述夹具设有两个，两夹具用于夹持两不同夹持物，并能够通过旋转实现两夹持物的拆装。
9.根据权利要求8所述的夹持器，其特征在于，至少其中一夹具设置有卸扣机构，所述卸扣机构能够驱动相应夹具旋转以实现两夹持物的拆解。
10.根据权利要求9所述的夹持器，其特征在于，所述卸扣机构包括卸扣底座和设于卸扣底座上的卸扣油缸，所述卸扣油缸能够驱动与其相连的夹具旋转。
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