CN214722592U - 电动开孔机的调速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动开孔机的调速装置，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，所述的动力输入轴距离钻杆的间距大于电机轴齿轮轮芯距离钻杆的间距。保证驱动开孔机的旋转切割动力及变速传动机构设置在钻杆组件即套管本体和钻杆的总成件的上端。

Description

电动开孔机的调速装置

技术领域

本实用新型涉及开孔设备，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，所以电机及变速箱的质量中心与钻杆组件的轴芯之间存在偏心，由于偏心矩较大导致齿轮齿条升降机构的啮合磨损严重，尤其是钻削开孔作业的平稳性存在缺陷，另外调节机构还存在合理性问题，如文献1中，通过推动拉杆1使二号一轴齿轮28与电机轴23连接，由于拉杆1与电机轴23间距布置，采用拉杆1驱动二号一轴齿轮28与电机轴23连接难以实现，即使实现了其方案也十分复杂。

实用新型内容

本实用新型公开一种电动开孔机的调速装置，在保证开孔效率的前提下保证开孔作业的稳定性和可靠性。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种电动开孔机的调速装置，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，所述的动力输入轴距离钻杆的间距大于电机轴齿轮轮芯距离钻杆的间距。

本实用新型采用上述技术方案就是保证驱动开孔机的旋转切割动力及变速传动机构设置在钻杆组件即套管本体和钻杆的总成件的上端，以便下端布置进刀驱动机构和相关附件，同时减少以作为动力源的电机及旋转驱动机构的质量中心与钻杆之间的偏心减到最小，避免偏心矩对套管本体和钻杆的总成件的弯矩作业，确保进刀机构运行的平稳性和可靠性。

附图说明

图1、2是本实用新型的结构原理图；

图3、4、5分别是图1、2中的局部放大图；

图6是本实用新型中的钻杆齿轮轴的结构图。

具体实施方式

需要说明的是，本实用新型中有关上、下位置关系界定是基于图示所示状态进行描述的；另外，本实用新型中无特别说明，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所示，电动开孔机的调速装置的套管本体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，电机80的电机轴81上的电机轴齿轮811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，所述的动力输入轴71 距离钻杆20的间距大于电机轴齿轮811轮芯距离钻杆20的间距。

上述方案中，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。本实用新型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的电机转轴 81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，也就是说本实用新型中将电机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齿轮传动副的构成。

优选方案是所述的旋转驱动机构70还包括动力输出轴73，动力输出轴73上的动力输出齿轮与钻杆20上设置的动力齿轮50啮合。

更为优选的方案是动力输入轴71与动力输出轴73之间设置有过渡轴72，电机轴齿轮811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，过渡轴72上的过渡轴输出齿轮与动力输出轴73 的动力输出轴输入齿轮731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732、733啮合的两个工作位。

由上述方案可知，钻杆20上只设置了一个齿轮即动力齿轮50来接受并传递扭矩，不仅是造价和成本的降低，也为其在有限轴向空间内实现轴向换位提供了保障。

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中转动套设在动力输出轴73上的齿轮与过渡轴72上的过渡轴输出齿轮二 722啮合。

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工作时其电机轴齿轮811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。

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。

为实现动力齿轮50的换位，本实用新型采用了以下优选方案：

动力齿轮50与调位拉杆60同芯布置且两者构成轴向限位连接，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与缩颈部61配合，调位拉杆60轴向位移时由锁定单元与缩颈部61配合并锁定动力齿轮50处于分别与第一、二动力输出齿轮732、733啮合的工作位。

上述方案中，旋转驱动机构70的壳体上直接开设孔位来布置调位拉杆60、固定套管本体10的上端，钻杆20与调位拉杆60的连接部位就可以置于旋转驱动机构70的壳体内部了，并结合在旋转驱动机构70的外壳体上设置锁定单元来锁定调位拉杆60上的缩颈部61，以此实现调位拉杆60的调位和定位，确保动力齿轮50处在相应的位置处。

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，本实用新型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60提供布置空间，保证调位拉杆60与动力齿轮50构成轴向、周向固连；其五是为调位拉杆60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60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。

Claims (8)

1.一种电动开孔机的调速装置，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(81)上的电机轴齿轮(811)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，所述的动力输入轴(71)距离钻杆(20)的间距大于电机轴齿轮(811)轮芯距离钻杆(20)的间距。

2.根据权利要求1所述的电动开孔机的调速装置，其特征在于：所述的旋转驱动机构(70)还包括动力输出轴(73)，动力输出轴(73)上的动力输出齿轮与钻杆(20)上设置的动力齿轮(50)啮合。

3.根据权利要求1或2所述的电动开孔机的调速装置，其特征在于：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(811)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，过渡轴(72)上的过渡轴输出齿轮与动力输出轴(73)的动力输出轴输入齿轮(731)啮合。

4.根据权利要求1或2所述的电动开孔机的调速装置，其特征在于：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(732、733) 啮合的两个工作位。

5.根据权利要求4所述的电动开孔机的调速装置，其特征在于：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。

6.根据权利要求5所述的电动开孔机的调速装置，其特征在于：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。

7.根据权利要求4所述的电动开孔机的调速装置，其特征在于：动力齿轮(50)与调位拉杆(60)同芯布置且两者构成轴向限位连接，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与缩颈部(61)配合，调位拉杆(60)轴向位移时由锁定单元与缩颈部(61)配合并锁定动力齿轮(50)处于分别与第一、二动力输出齿轮(732、733)啮合的工作位。

8.根据权利要求7所述的电动开孔机的调速装置，其特征在于：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。

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