一种动力头升降驱动机构的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种动力头升降驱动机构，包括电机、传动机构、输入轴、离合机构、传动轴、提升传动轮、给进传动轮以及制动机构，所述电机通过所述传动机构连接至所述输入轴，所述输入轴通过所述离合机构连接至所述传动轴，所述传动轴分别连接至所述提升传动轮、给进传动轮以及制动机构，升降给进平稳、结构简单、易拆卸维修以及操作方便。
【专利说明】
一种动力头升降驱动机构
技术领域
[0001]本发明涉及一种动力头升降驱动机构。
【背景技术】
[0002]现行动力头钻机的主要升降给进机构主要包括:油缸牵引或者油马达的链传动升降给进机构、齿轮齿条传动升降给进机构等。前者具有给进平稳提升力大等特点，被全液压钻机所广泛应用，其缺点是需要液压系统的支持，如非具备液压系统的液压钻机需要应用时液压系统的设立成本高。后者主要用于小功率钻机的给进，平稳性差，大多使用手动操作给进，使用电机给进时需使用变频电机驱动。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题，在于提供一种动力头升降驱动机构，升降给进平稳、结构简单、易拆卸维修以及操作方便。
[0004]本发明是这样实现的:一种动力头升降驱动机构，包括电机、传动机构、输入轴、离合机构、传动轴、提升传动轮、给进传动轮以及制动机构，所述电机通过所述传动机构连接至所述输入轴，所述输入轴通过所述离合机构连接至所述传动轴，所述传动轴分别连接至所述提升传动轮、给进传动轮以及制动机构。
[0005]进一步地，所述离合机构包括输入端机座、第一凸轮机构、行星齿轮机构、行星齿轮架以及第一摩擦机构;所述输入端机座内设有一通孔，所述输入轴通过所述通孔连接至所述行星齿轮机构，所述行星齿轮机构连接至所述行星齿轮架，所述第一摩擦机构滑配设置于所述输入端机座上，所述行星齿轮机构通过所述第一摩擦机构连接至所述第一凸轮机构，所述第一凸轮机构用于驱动第一摩擦机构，所述行星齿轮架连接至所述传动轴。
[0006]进一步地，所述第一摩擦机构包括至少一片从动摩擦片以及至少一片主动摩擦片，所述从动摩擦片固定连接至所述行星齿轮机构，所述主动摩擦片与所述从动摩擦片间隔设于所述输入端机座上，所述主动摩擦片连接至所述第一凸轮机构。
[0007]进一步地，所述第一凸轮机构包括制动主动轮、平面轴承、制动从动轮以及第一伺服电机，所述第一伺服电机连接至所述制动主动轮，所述制动主动轮连接至所述制动从动轮，所述制动从动轮连接至所述第一摩擦机构，所述制动主动轮通过一平面轴承连接至所述输入端机座，所述制动从动轮滑配设置于所述输入端机座上。
[0008]进一步地，所述制动机构包括制动机座、第二摩擦机构、第二凸轮机构以及传动轴支架，所述第二摩擦机构以及第二凸轮机构设于所述制动机座上，所述第二凸轮机构用于驱动第二摩擦机构，所述传动轴支架连接至所述传动轴，所述传动轴支架连接至所述第二摩擦机构。
[0009]进一步地，所述第二摩擦机构包括至少一片第一摩擦片以及至少一片第二摩擦片，所述第一摩擦片连接至所述第二凸轮机构以及第二摩擦片，所述第二摩擦片连接至所述传动轴支架，所述第一摩擦片滑配设置于所述制动机座上。
[0010]进一步地，所述第二凸轮机构包括主动凸轮、从动凸轮、制动支架轴承以及第二伺服电机，所述伺服电机连接至所述主动凸轮，所述主动凸轮通过所述制动支架轴承连接至所述制动机座，所述从动凸轮滑配设置于所述制动机座上，所述主动凸轮通过所述从动凸轮连接至所述第二摩擦机构。
[0011]本发明的优点在于:本发明一种动力头升降驱动机构，利用行星齿轮传动离合和摩擦制动的轴传式链传动或者钢丝绳传动系统，提供一种新型动力头升降给进机构，解决无液压系统状态下的动力头钻机的升降给进问题，具有升降行程不受限制、升降给进平稳、结构简单、易拆卸维修、操作方便，适用于自动控制等特点。
【附图说明】
[0012]下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0013]图1为本发明一种动力头升降驱动机构的示意图。
[0014]图2为本发明一种动力头升降驱动机构的使用状态图。
[0015]图3为本发明一种动力头升降驱动机构的离合机构结构示意图。
[0016]图4为本发明一种动力头升降驱动机构的制动机构结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]请参阅图1、图3和图4所示，一种动力头升降驱动机构，包括电机11、传动机构102、输入轴103、离合机构104、传动轴105、给进传动轮106、提升传动轮107以及制动机构108，所述电机101通过所述传动机构102连接至所述输入轴103，所述输入轴103通过所述离合机构104连接至所述传动轴105，所述传动轴105分别连接至所述提升传动轮107、给进传动轮106以及制动机构108，通过电机101带动输入轴103转动，输入轴103通过离合机构104带动传动轴105转动，传动轴105带动提升传动轮107以及给进传动轮106转动，以此来带动动力203(如图2所示)头上下移动，当动力头203悬空状态下时，通过制动机构108使得动力头203不会下滑。
[0018]本发明中离合机构104包括输入端机座301、第一凸轮机构1041、行星齿轮机构1042、行星齿轮架310以及第一摩擦机构1043;所述输入端机座301内设有一通孔(图中未示)，所述输入轴304(即图1中的103)通过所述通孔连接至所述行星齿轮机构1042，所述行星齿轮机构1042连接至所述行星齿轮架310，所述第一摩擦机构1043滑配设置于所述输入端机座301上，所述行星齿轮机构1042通过所述第一摩擦机构1043连接至所述第一凸轮机构1041，所述第一凸轮机构1041用于驱动第一摩擦机构1043，所述行星齿轮架310连接至所述传动轴311(即图1中105)，所述第一摩擦机构1043包括至少一片从动摩擦片309以及至少一片主动摩擦片308，所述从动摩擦片309固定连接至所述行星齿轮机构1042，所述主动摩擦片308与所述从动摩擦片309间隔设于所述输入端机座301上，所述主动摩擦片308连接至所述第一凸轮机构1041，所述第一凸轮机构1041包括制动主动轮306、平面轴承302、制动从动轮307以及第一伺服电机(图中未示)，所述第一伺服电机连接至所述制动主动轮306，所述制动主动轮306连接至所述制动从动轮307，所述制动从动轮307连接至所述第一摩擦机构1043，所述制动主动轮306通过一平面轴承302连接至所述输入端机座301，所述制动从动轮307滑配设置于所述输入端机座301上;输入轴304带动行星齿轮机构1042转动，行星齿轮机构1042转动时，会带动从动摩擦片309，此时通过第一伺服电机带动制动主动轮306转动，制动主动轮306转动就会使得制动从动轮307向左运动，压住主动摩擦片308，通过主动摩擦片308与从动摩擦片309之间的摩擦力，使得行星齿轮机构1042的内齿圈315转速慢下来，此时行星齿轮机构1042中的内齿圈315就慢下来，使得行星齿轮314转动速度就快起来，则使得行星齿轮架310转速快起来，也就使得传动轴311转动速度就快起来，通过主动摩擦片308与从动摩擦片309之间摩擦力的大小控制传动轴311的转速。
[0019]本发明中制动机构包括制动机座401、第二摩擦机构1081、第二凸轮机构1082以及传动轴支架408，所述第二摩擦机构1081以及第二凸轮机构1082设于所述制动机座401上，所述第二凸轮机构1082用于驱动第二摩擦机构1081，所述传动轴支架408连接至所述传动轴409(即图1所示105)，所述传动轴支架408连接至所述第二摩擦机构1081，所述第二摩擦机构1081包括至少一片第一摩擦片406以及至少一片第二摩擦片407，所述第一摩擦片406连接至所述第二凸轮机构1082以及第二摩擦片407，所述第二摩擦片407连接至所述传动轴支架408，所述第一摩擦片406滑配设置于所述制动机座401上，所述第二凸轮机构1082包括主动凸轮404、从动凸轮405、制动支架轴承402以及第二伺服电机(图中未示)，所述伺服电机连接至所述主动凸轮404，所述主动凸轮404通过所述制动支架轴承402连接至所述制动机座401，所述从动凸轮405滑配设置于所述制动机座401上，所述主动凸轮404通过所述从动凸轮405连接至所述第二摩擦机构1081;通过第二伺服电机驱动主动凸轮404转动，使得从动凸轮405向右移动，使得第一摩擦片406靠紧第二摩擦片407，使得第一摩擦片406与第二摩擦片407之间的摩擦力越来越大，使得第二摩擦片407不能再转动，进而使得传动轴支架408不能转动，传动轴支架408是固定于传动轴409上，传动轴支架408不能转动之后，使得传动轴409不能转动，也就是使得提升传动轮107以及给进传动轮106不会转动，使得动力头203静止不动。
[0020]本发明一种【具体实施方式】如下:
[0021]请参阅图1，一种动力头升降给进机构的机构示意图。包括减速电机11、传动机构102、输入轴103、离合机构104、传动轴105、给进传动轮106、提升传动轮107、制动机构108等，其中给进传动轮和提升传动轮位置可以随意对换。所述传动机构通常为卡通画传动或者链传动，以链传动和带齿槽的皮带传动为佳。
[0022]请参阅图2，其中包括下传动端固定座201，导向轮202、204、205、209，动力头203，牵引链条或者钢丝绳206，上传动轮207和下传动轮208等。所述上传动轮的直径或者齿数为下传动轮直径或者齿数的2倍，即小大两传动轮之间的直径比或者齿数比为1:2。其中上传动轮207即为提升传动轮107(如图1所示)，下传动轮208即为进传动轮106(如图1所示)，所述下传动端固定座201、导向轮202和导向轮209构成动力头下端的双绳动滑轮机构，使动力头给进速度是提升速度的1/2，以满足给进时需要速度慢、压力平稳的要求。
[0023]请参阅图3，一种动力头升降给进机构的行星齿轮离合机构示意图。包括输入端机座301、平面轴承302、机座轴承303、输入轴304(即前述103)、制动支架305、制动主动轮306、制动从动轮307、主动摩擦片308、从动摩擦片309、行星齿轮架310、传动轴311 (亦即前述105)、传动轴机座312、中心齿轮313、行星齿轮314、内齿圈315等。其中制动支架305固定在输入端机座301上，中心齿轮313固定在输入轴304上。行星齿轮314有三个或者四个，均匀分布安装在行星齿轮架310上。传动轴311与行星齿轮架310固定联接。主动摩擦片308和制动从动轮307通过内键齿安装在制动支架305上，制动支架305设置外键齿与主动摩擦片308和制动从动轮307配合安装，主动摩擦片308和制动从动轮307可以在制动支架上的键槽上沿轴向滑动。内齿圈315的一端为内齿圈，与行星齿轮啮合，另一端摩擦片安装孔，安装孔外圈设置2 — 4条键槽，从动摩擦片309外键齿安装在所述槽上，通过制动从动轮307的压紧传动摩擦力。制动主动轮306与制动从动轮307之间以凸轮面接触，制动主动轮306可通过蜗轮蜗杆传动，制动从动轮307在凸轮面的作用下压紧摩擦片308和309，制动驱动齿圈315，行星齿轮314在自转的同时产生公转，带动行星齿轮架310及传动轴311转动，当传动轴311的阻力较大时，可通过控制从动制动轮307的位移量来控制摩擦片间的制动力，使传递一传动轴311上的扭力在减速电机101在极限扭力范围内得到调整，进而控制动力头提升和下降给进的速度。
[0024]请参阅图4，智能钻机及其操纵系统的动力头升降制动器示意图。包括制动机座401、制动支架轴承(或称为平面轴承)402、制动支架403、主动凸轮404、从动凸轮405、第一摩擦片406、第二摩擦片407、传动支架408、传动轴409和传动轴支座410等。传动轴409与传动轴支架408以键或者法兰相联接，为被制动系统;传动轴支架408内容纳第一摩擦片406和第二摩擦片407，第一摩擦片406与制动支架403以键槽方式传动，第二摩擦片407与传动支架408以支架上的条形槽作为传动机构。当主动凸轮404在动力驱动下旋转时，从动凸轮405压紧摩擦片，使第一摩擦片406与第二摩擦片407间产生摩擦阻力，进而制动传动轴支架408和传动轴409。
[0025]其工作原理为:当动力头升降或者给进时，减速电机101通过链传动或者带齿的皮带传动将动力传输到离合机构104，起动离合机构104的驱动电机正转，离合机构的凸轮机构306和307推动摩擦片308和309接触，制动内齿圈315，使中心齿轮313带动行星齿轮314驱动行星齿轮架310转动，进而驱动传动轴311(亦即105)转动。此时，制动机构108处于松开状态，链传动机构或者钢丝绳传动机构106和107带动链条或者钢丝绳206牵引动力头203提升或者给进，所述提升或者给进由减速电机101的转向决定。工作过程中，可通过控制离合机构凸轮306的转动量控制摩擦片的压紧程度，控制传动轴上的扭力，实现给进时的速度和给进压力。
[0026]当动力头203需要停止升降时，起动离合机构的驱动电机反转，松开离合机构的同时，起动制动机构的驱动电机正转，以图4说明所述，制动传动轴，即可完成操纵。所述离合机构驱动电机和制动机构制动电机为伺服电机或者步进电机，由PLC或者PC编程控制。
[0027]虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
【主权项】
1.一种动力头升降驱动机构，其特征在于:包括电机、传动机构、输入轴、离合机构、传动轴、提升传动轮、给进传动轮以及制动机构，所述电机通过所述传动机构连接至所述输入轴，所述输入轴通过所述离合机构连接至所述传动轴，所述传动轴分别连接至所述提升传动轮、给进传动轮以及制动机构。2.如权利要求1所述的一种动力头升降驱动机构，其特征在于:所述离合机构包括输入端机座、第一凸轮机构、行星齿轮机构、行星齿轮架以及第一摩擦机构;所述输入端机座内设有一通孔，所述输入轴通过所述通孔连接至所述行星齿轮机构，所述行星齿轮机构连接至所述行星齿轮架，所述第一摩擦机构滑配设置于所述输入端机座上，所述行星齿轮机构通过所述第一摩擦机构连接至所述第一凸轮机构，所述第一凸轮机构用于驱动第一摩擦机构，所述行星齿轮架连接至所述传动轴。3.如权利要求2所述的一种动力头升降驱动机构，其特征在于:所述第一摩擦机构包括至少一片从动摩擦片以及至少一片主动摩擦片，所述从动摩擦片固定连接至所述行星齿轮机构，所述主动摩擦片与所述从动摩擦片间隔设于所述输入端机座上，所述主动摩擦片连接至所述第一凸轮机构。4.如权利要求2所述的一种动力头升降驱动机构，其特征在于:所述第一凸轮机构包括制动主动轮、平面轴承、制动从动轮以及第一伺服电机，所述第一伺服电机连接至所述制动主动轮，所述制动主动轮连接至所述制动从动轮，所述制动从动轮连接至所述第一摩擦机构，所述制动主动轮通过一平面轴承连接至所述输入端机座，所述制动从动轮滑配设置于所述输入端机座上。5.如权利要求1所述的一种动力头升降驱动机构，其特征在于:所述制动机构包括制动机座、第二摩擦机构、第二凸轮机构以及传动轴支架，所述第二摩擦机构以及第二凸轮机构设于所述制动机座上，所述第二凸轮机构用于驱动第二摩擦机构，所述传动轴支架连接至所述传动轴，所述传动轴支架连接至所述第二摩擦机构。6.如权利要求5所述的一种动力头升降驱动机构，其特征在于:所述第二摩擦机构包括至少一片第一摩擦片以及至少一片第二摩擦片，所述第一摩擦片连接至所述第二凸轮机构以及第二摩擦片，所述第二摩擦片连接至所述传动轴支架，所述第一摩擦片滑配设置于所述制动机座上。7.如权利要求5所述的一种动力头升降驱动机构，其特征在于:所述第二凸轮机构包括主动凸轮、从动凸轮、制动支架轴承以及第二伺服电机，所述伺服电机连接至所述主动凸轮，所述主动凸轮通过所述制动支架轴承连接至所述制动机座，所述从动凸轮滑配设置于所述制动机座上，所述主动凸轮通过所述从动凸轮连接至所述第二摩擦机构。
【文档编号】H02K7/10GK105939075SQ201610528654
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】肖庆东, 兰桥昌, 曾祥进, 潘秉锁, 童华良
【申请人】福建省正丰信息技术发展有限公司