电动调速开孔机的制作方法

本发明涉及开孔设备，具体讲就是管道开孔机的调速装置。

背景技术：

现有技术中经常遇到管道等类似部件已经安装完毕，因多种原因需要在管道上开孔以接入支路，显然此时均需要在现场进行开孔作业，如何实现现场开孔则是急需解决的问题，大型或专业开孔设备难以抵达现场实施作业，并且现场安装的管道往往已处在正常输送介质的工作状态下，此时开孔则存在诸多因素的限制。

由于待开孔管道a的管径有时较大，管径为300mm甚至更大也是十分常见的，对于较大管件的待开孔管道a有时也需要与其适配的支管管路，所开孔的孔径为200mm的情况极为普遍。另外，由于适用环境的差异，同一个待开孔管道a，也会出现开孔大小的问题，管件材质也有多种选择，如钢管、铸铁及塑料材质等，这就必然要求刀具具备相应的旋转扭矩能力，换句话讲就是刀具需要具有多种转速是具体开孔作业时的更高要求。

为此本申请人在先申请了相关专利，旨在采用电力驱动方式实施开孔作业，并且主要是电动方式实现刀具的旋转切割运动，如名称为“一种调速开孔机的齿轮箱装置”(cn109926619a)(简称文献1)、“一种永磁无刷直流电机为驱动的开孔机”(cn207982382u)简称文献2)及“一种调速电动开孔机”(cn207982361u)(简称文献3)。上述文献1、2、3中的方案均是将电机及变速箱安装在开孔机的钻杆组件的上端，并结合调速机构实现调速功能，其中文献3公开了拉杆调速系统1，所述的拉杆调速系统1包括伸出的拉杆101，拉杆101固定连接至大齿轮201，大齿轮201驱动主轴4，所述的拉杆101带动大齿轮201活动于以下两个工位，工位一，拉杆101伸出，大齿轮201与三轴过渡齿轮组202传动连接；工位二，拉杆101推进，大齿轮201与三轴齿轮203传动连接。该方案并未公开如何锁定大齿轮201的两个工作位。

技术实现要素：

本发明公开一种电动调速开孔机，在保证开孔效率的前提下保障开孔作业的钻削的平稳性、可靠性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种电动调速开孔机，套管本体的管腔内有钻杆，与旋转驱动机构相连的钻杆与套管本体的管腔构成周向转动、轴向限位配合，进刀机构驱动套管本体轴向移动且套管本体与导向机构构成周向限位配合，其特征在于：电机的电机轴齿轮与旋转驱动机构的动力输入轴上的动力输入轴输入齿轮啮合，钻杆下端连接刀具，钻杆上端设置的动力齿轮与动力输入轴输入齿轮之间设置有齿轮传动副，动力齿轮与外露端连接有手柄的调位拉杆同芯布置且两者于旋转驱动机构的箱体内构成轴向限位连接，调位拉杆的轴身上有轴向间隔布置的两处缩颈部，旋转驱动机构的外壳体上设置锁定单元与缩颈部配合，调位拉杆轴向位移时由锁定单元与缩颈部配合并锁定动力齿轮处于分别与动力输出轴上的第一、二动力输出齿轮啮合的工作位。

上述方案中，调位拉杆的轴身上有轴向间隔布置的两处缩颈部与旋转驱动机构的外壳体上设置锁定单元配合，这样就可以保证，调位拉杆带动动力齿轮调位至与动力输出轴上的第一、二动力输出齿轮啮合的工作位，并且可以可靠的定位在相应的工作位上，确保了动力齿轮调位并分别至与第一、二动力输出齿轮的稳定可靠的啮合，不仅可以获得所需的转速盒扭矩，而且只有一个动力齿轮实施位移动作，使得调速结构简化且可靠。

附图说明

图1、2是本发明的结构原理图；

图3、4、5分别是图1、2中的局部放大图；

图6是本发明中的钻杆轴套的结构图。

具体实施方式

需要说明的是，本发明中有关上、下位置关系界定是基于图示所示状态进行描述的；另外，本发明中无特别说明，齿轮轴上的齿轮是与齿轮轴周向、轴向固定连接的。

结合图1、2、3、4、5所示，一种电动调速开孔机，套管本体10的管腔内有钻杆20，与旋转驱动机构70相连的钻杆20与套管本体10的管腔构成周向转动、轴向限位配合，进刀机构30驱动套管本体10轴向移动且套管本体10与导向机构构成周向限位配合，其特征在于：电机80的电机轴齿轮81与旋转驱动机构70的动力输入轴71上的动力输入轴输入齿轮711啮合，钻杆20下端连接刀具21，钻杆20上端设置的动力齿轮50与动力输入轴输入齿轮711之间设置有齿轮传动副，动力齿轮50与外露端连接有手柄62的调位拉杆60同芯布置且两者于旋转驱动机构70的箱体内构成轴向限位连接，调位拉杆60的轴身上有轴向间隔布置的两处缩颈部61，旋转驱动机构70的外壳体上设置锁定单元40与缩颈部61配合，调位拉杆60轴向位移时由锁定单元40与缩颈部61配合并锁定动力齿轮50处于分别与动力输出轴73上的第一、二动力输出齿轮732、733啮合的工作位。

由上述技术方案可知，拉动或压下调位拉杆60位置使其上的缩颈部61抵达锁定单元40所在位置处，锁定单元40与调位拉杆60的轴身上的两处缩颈部61分别相互配合，将动力齿轮50定位至相应的确定位置，确保动力齿轮50与动力输出轴73上的第一动力输出齿轮732或第二动力输出齿轮733处在可靠的相互啮合状态。

作为优选方案，所述的锁定单元40包括轴承41，固定轴承41的销轴42的轴端固定在滑座43上，销轴42的轴芯平行于调位拉杆60杆芯布置且滑座43的移动方向垂直于调位拉杆60的杆芯，缩颈部61为环形槽状，缩颈部61在轴向方向的槽宽与轴承41的轴向尺寸吻合且两者构成分离或卡嵌式配合。

上述方案提供了轴承41作为锁定部件的优选方案，此处借用了轴承具备的摩擦小的特点，既保证了锁定卡置的基本要求，又实现了相互卡置部件之间的滚动配合以获得降低摩擦的效果。

作为优选方案，锁定单元40包括盒壳本体44，盒壳本体44的盒腔内有弹簧45，弹簧45提供弹力驱使滑座43带动轴承41向调位拉杆60所在侧位移，与滑座43相连的拨动手柄46延伸至盒壳本体44的外部呈显露状。在弹簧45的弹力作用下，轴承41将可靠地处在与缩颈部61卡接配合的工作位，待需要动力齿轮50的工作位时，首先操作拨动手柄46带动滑座43向远离调位拉杆60的方位位移使轴承41与缩颈部61径向分离，然后下压或上提手柄62以调节调位拉杆60的上下位置，在弹簧45的弹力作用下，轴承41将被推送至相应的缩颈部61处，如此完成动力齿轮50的调位操作。

钻杆20的上下方向的位移运动及周向的转动运动的合运动是其完成钻孔作业的基本要求。本发明提供的旋转驱动机构70为钻杆20提供钻削扭矩的方案，使得旋转驱动机构70和电机80的质量中心偏向于钻杆20轴芯的一侧布置，即在空间上将电机80的转轴布置在旋转驱动机构70的动力输入轴71与钻杆20上的动力齿轮50之间，旋转驱动机构70上的减速齿轮副之间的空间被有效地加以利用，即在最为紧凑布置各级传动比的齿轮副的情况下将电机80的位置向钻杆20轴芯一侧最大限度地靠近，也就是说本发明中将电机80的位置向钻杆20轴芯一侧布置并没有因此导致旋转驱动机构70的质量中心距离钻杆20轴芯变得更远。当然上述方案带来的显著效果就是电机80和旋转驱动机构70共同的质量中心对钻杆20造成的偏心弯矩被消弱到最小值。

以下具体说明有关的旋转驱动机构的具体方案。

所述的旋转驱动机构70还包括动力输出轴73，动力输入轴71与动力输出轴73之间设置有过渡轴72，电机轴齿轮81的轴芯位于过渡轴72和动力输入轴71的轴芯之间，过渡轴72上的过渡轴输入齿轮723与动力输入轴71上的动力输入轴输出齿轮712啮合，动力输出轴73上设置有第一、二动力输出齿轮732、733，钻杆20上设置的动力齿轮50分别处于与第一、二动力输出齿轮731、732啮合的两个工作位，动力输出轴73上设置的动力输出轴输入齿轮731及第一、二动力输出齿轮732、733自下而上间隔布置，第一、二动力输出齿轮732、733两齿轮其中之一转动式套在动力输出轴73上且与过渡轴72上的过渡轴输出齿轮二722啮合，换句话讲就是第一、二动力输出齿轮732、733两者中的转动式套在动力输出轴73上的齿轮与过渡轴72上的过渡轴输出齿轮二722啮合。

上述动力输入轴71、动力输出轴73及其间的过渡轴72的设置，为钻杆20获得多级理想的钻削转速提供了保证。

动力输出轴73上设置有第一、二动力输出齿轮732、733，钻杆20上设置的动力齿轮50分别处于与第一、二动力输出齿轮731、732啮合的两个工作位。

第二动力输出齿轮733由轴承套734转动式套接动力输出轴73上，第二动力输出齿轮733与过渡轴72上的过渡轴输出齿轮二722啮合，过渡轴72上还设有过渡轴输出齿轮一721与动力输出轴73上设置的动力输出轴输入齿轮731啮合。

上述方案的显著体现在第一、二动力输出齿轮732、733分别与动力齿轮50啮合过程中并没有出现相互干涉的现象，以下具体说明传动过程：

结合图1、2、3、4说明动力传递过程，动力齿轮50处在与第二动力输出齿轮733啮合状态工作位，如图2、4所示，首先是电机80工作时其电机轴81转动带动电机轴齿轮811进而带动动力输入轴输入齿轮711转动，动力输入轴71及其上的动力输入轴输出齿轮712获得转动扭矩，过渡轴72上的过渡轴输入齿轮723转动，同时过渡轴72转动并带动过渡轴输出齿轮一721、过渡轴输出齿轮二722转动，过渡轴输出齿轮一721、过渡轴输出齿轮二722虽然齿数不同但转速相同，此处可以得知过渡轴72有两路扭矩输出，一路是由过渡轴输出齿轮一721传递至动力输出轴输入齿轮731致使动力输出轴73获得转速始终转动；另外一路经由过渡轴输出齿轮二722传递到第二动力输出齿轮733，由于第二动力输出齿轮733转动式套接在动力输出轴73上，所以动力输出轴73与第二动力输出齿轮733均呈转动状态，只是两者的转速各异且无干涉现象，确保了动力齿轮50获得转矩。

图1、3所示的是第一动力输出齿轮732与动力齿轮50啮合的状态，动力齿轮50获得转动扭矩带动钻杆20；图2、4所示的是第二动力输出齿轮733与动力齿轮50啮合的状态，动力齿轮50获得转动扭矩带动钻杆20。

以上说明可见，电机80工作时，第一、二动力输出齿轮732、733以各自不同的转速转动提供转矩，而钻杆20的转速则依赖于动力齿轮50与第一、二动力输出齿轮732、733中的那个处在啮合状态，具体选择动力齿轮50与第一动力输出齿轮732还是与第二动力输出齿轮733啮合，则要视具体钻削对象而定以及钻削前、后的快速进刀或退刀过程而定。

为了实现动力齿轮50上、下位之间的换位且又能将转矩传递至钻杆20，本发明提供了以下优选方案，所述的调位拉杆60的外伸至旋转驱动机构70的壳体外部的上端连接手柄62，调位拉杆60的位于旋转驱动机构70的壳体内部的下段插置于钻杆轴套52的上段管腔521内，钻杆轴套52上开设有连通至内部管腔的条形孔522且条形孔522的孔长方向与钻杆轴套52的轴向一致，与钻杆轴套52的径向方向一致布置的销轴51与调位拉杆60固连且销轴51的杆端延伸至钻杆轴套52的外部并与动力齿轮50销连，钻杆轴套52下端与钻杆20构成键连接。

上述方案中的钻杆轴套52极为重要，其一是要求钻杆轴套52与钻杆20周向同步转动；其二是钻杆轴套52与动力齿轮50保持同步转动；其三是钻杆轴套52与动力齿轮50两者之间能够轴向相对位移；其四是为调位拉杆51提供布置空间，保证调位拉杆51与动力齿轮50构成轴向、周向固连；其五是为调位拉杆51提供位移空间。

另外，钻杆轴套52也可以设置成与钻杆20固连一体的结构，并且调位拉杆51的下端也可以是设置成花键孔并与钻杆20上的花键轴插接配合的形式。