卡头结构及钻杆的制作方法

本发明涉及钻杆技术领域，具体而言，涉及卡头结构及钻杆。

背景技术：

在建筑工地上使用的大型打桩机，即使不包括深入地下的钻杆，其竖立的高度也会在三五十米以上。随着钻土的深入，需要延长钻杆的长度。一般而言，桩机配置了多级可伸缩的钻杆，打桩机进行作业时候，内层钻杆一节一节伸出实施作业；当打桩机完成钻孔工作后，各节钻杆需要逐节缩回。

目前，各节钻杆采用汽车吊的内部驱动结构来驱动内层钻杆伸出，具体的驱动结构可以参照专利号为200420030670.x的专利文件，公开了方管形固定臂，其内套有方管形第二节臂，第二节臂(相当于外层钻杆)内套有方管形第三节臂(相当于内层钻杆)，固定臂与第二节臂之间连有伸缩驱动装置，第二节臂与第三节臂之间连有传动钢丝绳，固定臂与第二节臂之间连有的驱动装置是链轮链条驱动装置，链轮链条驱动装置有方管形壳体，方管形壳体内的两端有链轮，两端的链轮间连有链条，方管形壳体的里端有伸缩液压马达，伸缩液压马达通过传动装置与方管形壳体内里端的链轮相连，方管形壳体的里端铰接在固定臂的里端，链条上有一节是连接节，连接节定位连在第二节臂里端的内壁上。即通过链轮，钢丝绳以及伸缩液压马达的配合达到钻杆伸缩的目的，但是这一类的驱动结构装入到钻杆内，钻杆的尺寸要设计的较大，另一方面这一类的驱动结构，其整体自身结构相对较为复杂。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种卡头结构，结构简单，结合钻杆驱动机构以实现钻杆的伸缩。

本发明提供了一种卡头结构，装于钻杆驱动机构的底端，钻杆驱动机构设于钻杆腔内以用于带动内层钻杆沿着外层钻杆内壁伸缩；包括：卡头座、第一卡头、第二卡头及卡头驱动模块：

卡头座可以在钻杆腔内上下移动；

第一卡头和第二卡头设于卡头座的不同侧；

卡头驱动模块装于卡头座且与第一卡头和第二卡头连接，以驱动所述第一卡头沿第一方向运动、驱动所述第二卡头沿第二方向运动，使得第一卡头和第二卡头可以抵住内层钻杆的卡头配合部；所述第一方向和第二方向为卡头座向着钻杆腔腔壁的方向，所述第一方向和第二方向平行或成夹角。

进一步地，所述第一卡头内设置有供所述第二卡头进出的凹槽或凹腔。

进一步地，所述第一卡头远离所述第二卡头的一端设置有工作连接头。

进一步地，所述卡头驱动模块包括第一伸缩件和第二伸缩件，所述第一伸缩件的驱动端连接第一卡头以驱动第一卡头进出卡头座，所述第二伸缩件的驱动端连接第二卡头以驱动第二卡头进出卡头座。

进一步地，所述第一伸缩件和第二伸缩件装在卡头座远离钻杆驱动机构的那一端。

进一步地，所述第一伸缩件与所述第一卡头之间设置有第一传动件，所述第一传动件的一端与所述第一伸缩件的动作端固定连接，所述第一传动件的另一端与所述第一卡头固定连接；

所述第二伸缩件与所述第二卡头之间设置有第二传动件，所述第二传动件的一端与所述第二伸缩件的动作端固定连接，所述第二传动件的另一端与所述第二卡头固定连接。

进一步地，所述第一传动件和所述第二传动件上均设置有传感器，所述传感器用于监测所述第一卡头与所述钻杆内壁的距离和所述第二卡头与所述钻杆内壁的距离。

进一步地，所述第一传动件和所述第二传动件上均设置有支撑架，所述传感器固定设置在所述支撑架上。

进一步地，所述卡头座内设有供所述第一卡头滑动的第一滑腔和供所述第二卡头滑动的第二滑腔。

本发明的第二目的在于提供一种钻杆，结构简单，结合钻杆驱动机构以实现钻杆的伸缩。

本发明提供了一种钻杆，包括外层钻杆、钻杆驱动机构、与所述外层钻杆套接的内层钻杆和所述卡头结构；

所述钻杆驱动机构带动所述卡头座沿所述内层钻杆轴线方向运动，所述内层钻杆内壁固定设置有与所述第一卡头及所述第二卡头卡接的卡头配合部。

有益效果：

本发明提供的一种卡头结构，装于钻杆驱动机构的底端，钻杆驱动机构设于钻杆腔内以用于带动内层钻杆沿着外层钻杆内壁伸缩；卡头座上固定设置有用于驱动第一卡头沿第一方向运动且用于驱动第二卡头沿第二方向运动的卡头驱动模块，第一方向与第二方向平行或成夹角，当卡头驱动模块工作时，第一卡头和第二卡头能够从卡头座内伸出并且能够抵住内层钻杆的卡头配合部，完成对钻杆伸缩的控制，即当钻杆伸出时，第一卡头和第二卡头可以提拉住钻杆，避免钻杆快速下降，造成钻杆损坏，当钻杆压入地下时，通过加装在卡头座上的驱动件，驱动件驱动卡头座向下移动，使得第一卡头和第二卡头通过卡头配合部力配合为钻杆提供下压力，避免钻杆在硬质土层的压迫下缩回。

本发明提供的一种钻杆，包括外层钻杆、与外层钻杆套接的内层钻杆和卡头结构，内层钻杆内设置有与卡头座固定连接的驱动件，驱动件带动卡头座沿内层钻杆轴线运动，内层钻杆内壁固定设置有与第一卡头及第二卡头卡接的卡头配合部，通过第一卡头、第二卡头两者与卡头配合部卡接，使驱动件带动内层钻杆完成伸缩工作，并且钻杆与现有技术相比还具有上述的优势，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的卡头结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的卡头结构打开状态的示意图；

图3为本发明实施例提供的卡头结构打开状态的侧视图；

图4为图3的a-a剖视图；

图5为本发明实施例提供的卡头结构闭合状态的示意图；

图6为本发明实施例提供的卡头结构闭合状态的侧视图；

图7为图6的b-b剖视图；

图8为本发明实施例提供的卡头结构使用状态的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的卡头结构中第二卡头的结构示意图。

图标：100-卡头座；110-第一滑腔；120-第二滑腔；210-第一卡头；211-凹槽；212-工作连接头；220-第二卡头；221-棱台；310-第一伸缩件；320-第二伸缩件；410-第一传动件；420-第二传动件；430-支撑架；440-传感器；510-外层钻杆；520-内层钻杆；530-卡头配合部；531-上挡块；532-下挡块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1-图9所示：

在本实用实施的内层钻杆520和外层钻杆510，自身是不转动的，可以是中空的杆体或者柱体，又或者是管体，其截面形状不做限定。

本发明实施例提供的一种卡头结构，装于钻杆驱动机构的底端，钻杆驱动机构设于钻杆腔内以用于带动内层钻杆520沿着外层钻杆510内壁伸缩；包括卡头座100、第一卡头210、第二卡头220及卡头驱动模块：卡头座100可以在钻杆腔内上下移动；第一卡头210和第二卡头220设于卡头座100的不同侧；卡头驱动模块装于卡头座100且与第一卡头210和第二卡头220连接，以驱动第一卡头210沿第一方向运动、驱动第二卡头220沿第二方向运动，使得第一卡头210和第二卡头220可以抵住内层钻杆520的卡头配合部530；第一方向和第二方向为卡头座100向着钻杆腔腔壁的方向，第一方向和第二方向平行或成夹角。

本发明提供的至少一个实施例中，第一卡头210在第一伸缩件310带动下能够进行沿第一方向的直线往复运动，第二卡头220在第二伸缩件320带动下能够进行沿第二方向的直线往复运动，第一方向与第二方向相反，内层钻杆520需要伸出作业的时候，第一卡头210和第二卡头220两者抵在卡头配合部530下侧的下挡块532上，通过钻杆驱动机构带动卡头座100沿内层钻杆520轴线方向向下移动，推出内层钻杆520；内层钻杆520缩回作业的时候，第一卡头210和第二卡头220两者抵在卡头配合部530上侧的上挡块531上，通过驱动件带动卡头座100沿内层钻杆520轴线方向向上移动，拉回内层钻杆520；整一个过程完成了钻杆的伸缩作业。

当多根钻杆套接在一起时，第一卡头210和第二卡头220可以从卡头座100内伸出不同的长度，具体的，第一卡头210和第二卡头220从卡头座100内伸出，然后卡入并抵在内层钻杆520的内壁的卡头配合部530，并在钻杆驱动机构的带动下使内层钻杆520从外层钻杆510内伸出，然后第一卡头210和第二卡头220缩回卡头座100内，卡头结构在驱动件的带动下返回原位，然后第一卡头210和第二卡头220在第一伸缩件310和第二伸缩件320的带动下伸出，卡入并抵在此内层钻杆520的内壁的卡头配合部530，然后钻杆驱动机构带动此内层钻杆520可以从外层钻杆510内伸出。依此类推，通过卡头结构能够完成多根套接在一起的钻杆完成伸缩工作。

其中，在第一卡头210上设置凹槽211，使得第二卡头220的一端能够装入到第一卡头210中，有助于减少卡头结构整体的尺寸，适用于放入钻杆内。

为保证第二卡头220能够平稳进出设置在第二卡头220上的凹槽211内，第二卡头220朝向凹槽211的一端可以设置圆台或棱台221，利用圆台或棱台221的斜面作为导向面，使第二卡头220进出凹槽211内时，导向面先进入凹槽211内，从而使第二卡头220整体可以平稳的进出凹槽211内。

第一伸缩件310的动作端与第一卡头210固定连接，第二伸缩件320的动作端与第二卡头220固定连接。

第一伸缩件310与第一卡头210之间设置有第一传动件410，第一传动件410的一端与第一伸缩件310的动作端固定连接，第一传动件410的另一端与第一卡头210固定连接。

第一伸缩件310和第二伸缩件320可以是油缸或者气缸，其驱动端(自由端)相当于是油缸或者气缸的推动杆或者活塞杆。

第一伸缩件310的驱动端连接第一卡头210以驱动进出卡头座100，其中进出卡头座100的情况包括：第一卡头210部分进入卡头座100中、部分伸出卡头座100中，或者全部进入卡头座100中、部分伸出卡头座100中。

第二伸缩件320的驱动端连接第二卡头220以驱动进出卡头座100，其中进出卡头座100的情况包括：第二卡头220部分进入卡头座100中、部分伸出卡头座100中，或者全部进入卡头座100中、部分伸出卡头座100中。

第二伸缩件320与第二卡头220之间设置有第二传动件420，第二传动件420的一端与第二伸缩件320的动作端固定连接，第二传动件420的另一端与第二卡头220固定连接。

第一伸缩件310的动作端与第一卡头210固定连接，第二伸缩件320的动作端与第二卡头220固定连接，通过第一伸缩件310和第二伸缩件320带动第一卡头210与第二卡头220运动。

具体的，因为第一伸缩件310与第一卡头210之间存在空间距离，因此通过第一传动件410连接第一伸缩件310和第一卡头210，第一传动件410的一端与第一伸缩件310的动作端固定连接，第一传动件410的另一端与第一卡头210固定连接。因为第二伸缩件320与第二卡头220之间存在空间距离，因此通过第二传动件420连接第二伸缩件320和第二卡头220，第二传动件420的一端与第二伸缩件320的动作端固定连接，第二传动件420的另一端与第二卡头220固定连接。

其中，为减少整体结构的设计尺寸，卡头座100的顶端与钻杆驱动机构连接固定，第一伸缩件310和第二伸缩件320装在卡头座100的底端。

第一伸缩件310和第二伸缩件320的驱动端(运动端)运动方向分别与第一卡头210和第二卡头220运动方向一致，使得第一卡头210和第二卡头220的运行更平稳，而且装配简单。

第一传动件410和第二传动件420上均设置有传感器440，传感器440用于监测第一卡头210与钻杆内壁的距离和第二卡头220与钻杆内壁的距离。

第一传动件410和第二传动件420上均设置有支撑架430，传感器440固定设置在支撑架430上。

在第一传动件410朝向钻杆内壁一端设置传感器440，当第一伸缩件310带动第一传动件410运动时，传感器440会自动检测自身与钻杆内壁之间的距离，当此距离达到预设值时，传感器440连接的又或者自身所配置的控制器会向第一伸缩件310发出控制信号，使第一伸缩件310停止工作，避免第一卡头210与钻杆内壁发生碰撞。在第二传动件420朝向钻杆内壁一端也设置传感器440，当第二伸缩件320带动第二传动件420运动时，传感器440会自动检测自身与钻杆内壁之间的距离，当此距离达到预设值时，传感器440连接的又或者自身所配置的控制器会向第二伸缩件320发出控制信号，使第二伸缩件320停止工作，避免第二卡头220与钻杆内壁发生碰撞。

具体的，传感器440可以采用接近开关，当接近开关接近钻杆内壁时，不需要机械接触或施加任何压力就可以使接近开关动作，从而使第一伸缩件310和第二伸缩件320停止工作。

具体的，可以在第一传动件410和第二传动件420上设置支撑架430，将传感器440设置在支撑架430上，方便传动件与传感器440连接。

其中，支撑架430包括两侧板，且两侧板连接呈l形，其中一侧板与传动件(第一传动件410和第二传动件420)固定连接，另一侧板上开设有用于安装传感器440的安装孔，使得第一传动件410的传感器440的运动方向与第一卡头210的运动方向一致同时使得传感器440的头能够朝向内层钻杆520的内壁，第二传动件420的传感器440的运动方向与第二卡头220的运动方向一致同时使得传感器440的头能够朝向内层钻杆520的内壁，实现监测第一卡头210与钻杆内壁的距离和第二卡头220与钻杆内壁的距离。

具体的，传感器440采用接近开关，检测到自身与钻杆内壁之间的距离，使得第一卡头210和第二卡头220可以抵住内层钻杆520的卡头配合部530，避免第一卡头210和第二卡头220把内层钻杆520顶坏。

第一卡头210远离第二卡头220的一端设置有工作连接头212；工作连接头212沿卡头座100运动方向的上端面与下端面之间的距离与第二卡头220沿卡头座100运动方向的上端面与下端面之间的距离相同。

卡头座100内开设有供第一卡头210滑动的第一滑腔110和供第二卡头220滑动的第二滑腔120，第一滑腔110与第二滑腔120连通，

第一卡头210远离第二卡头220的一端设置有工作连接头212，第一卡头210通过工作连接头212卡入并抵在钻杆内壁的上挡块531和下挡块532之间。具体的，工作连接头212沿卡头座100运动方向上下端面之间的距离与第二卡头220沿卡头座100运动方向上下端面之间的距离相同，因此当卡头结构在钻杆内部自转时，第二卡头220和工作连接头212可以依然与钻杆完成卡接工作。

本发明实施例提供的包括外层钻杆510、钻杆驱动机构、与外层钻杆510套接的内层钻杆520和卡头结构；

钻杆驱动机构带动卡头座100沿内层钻杆520轴线方向运动，内层钻杆520内壁固定设置有与第一卡头210及第二卡头220卡接的卡头配合部530，即第一卡头210和第二卡头220两者卡在卡头配合部530处的上挡块531和下挡块532之间，内层钻杆520需要伸出作业的时候，第一卡头210和第二卡头220两者抵在卡头配合部530下侧的下挡块532上，通过驱动件带动卡头座100沿内层钻杆520轴线方向向下移动，推出内层钻杆520；内层钻杆520缩回作业的时候，第一卡头210和第二卡头220两者抵在卡头配合部530上侧的上挡块531上，通过驱动件带动卡头座100沿内层钻杆520轴线方向向上移动，拉回内层钻杆520；整一个过程完成了钻杆的伸缩作业。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。