一种用于天井钻机的动态上卸杆结构技术领域
本发明属于矿山机械技术领域，特别是涉及一种用于天井钻机的动态上卸杆
结构。
背景技术
天井钻机作为矿山天井施工中的一种重要施工设备，在施工过程中，辅助作
业时间往往成为天井钻机施工效率的重要影响因素。如何快速的卡紧钻杆实现钻
杆螺纹的快速拆卸，以减少辅助作业时间是需要研究一个重要方面，也是实现天
井钻机作业效率提高亟待解决的问题。如专利号201220347247.7公开的一种具
有液压卸杆装置的潜孔钻机，包括滑架，以及安装在所述滑架上的定位器座板，
在该座板上具有一个接纳钻杆的通孔，在所述通孔上方的滑架一侧设有液压卸杆
装置，该液压卸杆装置由油缸以及铰接在该油缸活塞杆端部的卸杆扳手构成，该
卸杆扳手在所述活塞杆控制下可在所述通孔上方作摆转运动。其利用液压卸杆装
置的卸杆扳手的摆转来旋松钻杆与钻杆的联接螺纹，但卸杆慢，操作不便。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种用于天井钻机的动态
上卸杆结构，其能快速地将天井钻机的钻杆卡紧，从而实现钻杆的快速拆卸，操
作方便。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于天井钻机的动态上卸杆结构，包
括安装座、升降臂、油缸、驱动套、滑块、拨块和卡块，所述安装座与回转头箱
体相连接，所述油缸的缸筒通过缸筒销轴与所述安装座相连接，所述安装座通过
升降臂销轴与所述升降臂相连接，所述油缸的活塞杆通过活塞杆销轴与所述升降
臂相连接，所述滑块通过滑块销与所述升降臂相连接，所述滑块卡入所述驱动套
的滑槽内，所述拨块通过上销轴与回转动力头机头体相连接，所述拨块通过下销
轴与所述卡块相连接。
进一步的，所述油缸驱动与所述升降臂相连接的所述滑块销绕所述升降臂销
轴作圆弧运动，所述滑块沿着所述滑槽滑动，同时驱动所述驱动套在竖直方向上
作直线运动。
进一步的，所述驱动套在竖直方向上向下作直线运动时，所述驱动套拨动所
述拨块绕所述上销轴转动，同时所述卡块沿着所述回转动力头机头体的中心运动
至所述卡块卡入钻杆的卡槽中。
进一步的，两所述安装座平行连接于所述回转头箱体上，两所述安装座之间
设置有加强筋。
进一步的，所述升降臂包括U形架、以及对称固定在U形架U形底部的两
平行臂，两所述平行臂之间设置有连接杆，所述平行臂包括平行设置的两侧臂，
两所述安装座分别夹在两所述平行臂的两侧臂之间，所述安装座通过所述升降臂
销轴与所述两侧臂相连接。
进一步的，所述回转动力头机头体外表面悬套所述驱动套，所述驱动套上的
滑槽为圆环槽，所述升降臂的U形架的两U形端分别通过所述滑块销与所述滑
块相连接，所述U形架的两U形端分别连接的两所述滑块均卡入所述圆环槽内。
进一步的，所述拨块上设置有上销轴孔和下销轴孔，所述上销轴通过外套铜
套安装于所述上销轴孔处，所述下销轴通过外套弹性套安装于所述下销轴孔处。
进一步的，所述卡块安装于所述回转动力头机头体的圆弧槽处，所述拨块通
过所述下销轴与所述卡块相连接，所述卡块在向着所述回转动力头机头体圆心的
方向上设置有圆弧段和平面段，所述圆弧段的曲率半径大于或等于所述钻杆外圆
的曲率半径。
进一步的，在初始状态时，所述卡块的平面段处于所述回转动力头机头体的
圆弧槽内，所述拨块凸出所述回转动力头机头体的外表面。
进一步的，当所述驱动套在竖直方向上向下作直线运动时，所述驱动套触碰
并拨动所述拨块，使所述拨块绕所述上销轴转动，同时所述拨块推动所述卡块向
着所述回转动力头机头体的圆心方向运动，至所述卡块的平面段卡入钻杆的卡槽
中。
油缸是本发明动态上卸杆结构的动力元件。通过油缸驱动与升降臂相连接的
滑块销绕升降臂销轴作圆弧运动，同时滑块沿着驱动套的滑槽滑动，既而驱动驱
动套在竖直方向上作直线运动，即将滑块销绕升降臂销轴的圆弧运动转化成驱动
套在竖直方向上的直线运动。当驱动套在竖直方向上向下作直线运动时，驱动套
触碰并拨动拨块绕着上销轴转动，同时拨块在绕上销轴转动的同时，推动卡块沿
着回转动力头机头体的圆心方向运动至卡块卡入钻杆的卡槽中，实现了本发明动
态上卸杆结构快速地将天井钻机的钻杆卡紧的过程，在上述卡紧过程中钻杆处于
静止状态，回转动力头机头体边旋转卡块边卡入钻杆的卡槽而卡紧钻杆，实现本
发明在钻杆处于动态下上卸杆结构卡紧钻杆的过程，回转动力头机头体在旋转过
程中，卡块未对准钻杆的卡槽时，卡块沿着钻杆的外圆滑动，当卡块对准钻杆的
卡槽时，卡块随即卡入钻杆的卡槽，卡紧迅速。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明将滑块销绕升降臂销轴的圆弧
运动转化为驱动套在竖直方向上的直线运动，同时驱动套拨动拨块绕上销轴转
动，而卡块沿着回转动力头机头体的圆心方向运动至卡块卡入钻杆的卡槽中，从
而实现了本发明动态上卸杆结构快速地将天井钻机的钻杆卡紧的过程，卡紧迅
速，操作方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
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
附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的三维示意图。
图2为本发明的二维示意图。
图3为本发明拨块与卡块的三维示意图。
图4为本发明卡块卡入钻杆卡槽的结构示意图。
上述附图标记：
1安装座，2升降臂销轴，3缸筒销轴，4油缸，5活塞杆销轴，6升降臂，7
滑块销，8滑块，9驱动套，10拨块，11卡块。
具体实施方式
下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。
实施例
如图1、2所示，本发明提供的一种用于天井钻机的动态上卸杆结构，包括
安装座1、升降臂6、油缸4、驱动套9、滑块8、拨块10和卡块11，所述安装
座1与回转头箱体相连接，所述油缸4的缸筒通过缸筒销轴3与所述安装座1
相连接，所述安装座1通过升降臂销轴2与所述升降臂6相连接，所述油缸4
的活塞杆通过活塞杆销轴5与所述升降臂6相连接，所述滑块8通过滑块销7
与所述升降臂6相连接，所述滑块8卡入所述驱动套9的滑槽内，所述拨块10
通过上销轴与回转动力头机头体相连接，所述拨块10通过下销轴与所述卡块11
相连接。
油缸4是本发明动态上卸杆结构的动力元件。通过油缸4驱动与升降臂6
相连接的滑块销7绕升降臂销轴2作圆弧运动，同时滑块8沿着驱动套9的滑槽
滑动，既而驱动驱动套9在竖直方向上作直线运动，即将滑块销7绕升降臂销轴
2的圆弧运动转化成驱动套9在竖直方向上的直线运动。当驱动套9在竖直方向
上向下作直线运动时，驱动套9触碰并拨动拨块10绕着上销轴转动，同时拨块
10在绕上销轴转动的同时，推动卡块11沿着回转动力头机头体的圆心方向运动
至卡块11卡入钻杆的卡槽中，从而实现了本发明动态上卸杆结构快速地将天井
钻机的钻杆卡紧的过程，在上述卡紧过程中钻杆处于静止状态，回转动力头机头
体边旋转卡块11边卡入钻杆的卡槽而卡紧钻杆，实现本发明在钻杆处于动态下
上卸杆结构卡紧钻杆的过程，回转动力头机头体在旋转过程中，卡块11未对准
钻杆的卡槽时，卡块11沿着钻杆的外圆滑动，当卡块11对准钻杆的卡槽时，卡
块11随即卡入钻杆的卡槽，卡紧迅速。
本发明优选地，两所述安装座1平行连接于所述回转头箱体上，两所述安装
座1之间设置有加强筋。加强筋用于保证两安装座1的连接强度。
优选地，所述升降臂6包括U形架、以及对称固定在U形架U形底部的两
平行臂，两所述平行臂之间设置有连接杆，所述平行臂包括平行设置的两侧臂，
两所述安装座1分别夹在两所述平行臂的两侧臂之间，所述安装座1通过所述升
降臂销轴2与所述两侧臂相连接。
优选地，所述回转动力头机头体外表面悬套所述驱动套9，所述驱动套9上
的滑槽为圆环槽，所述升降臂6的U形架的两U形端分别通过所述滑块销7与
所述滑块8相连接，所述U形架的两U形端分别连接的两所述滑块8均卡入所
述圆环槽内。
如图2和3所示，所述拨块10上设置有上销轴孔和下销轴孔，所述上销轴
通过外套铜套安装于所述上销轴孔处，所述下销轴通过外套弹性套安装于所述下
销轴孔处。铜套起下销轴的保护作用。弹性套用于补偿下销轴相对于下销轴孔位
置的变化。拨块10在绕上销轴转动时，拨块10推动卡块11往回转动力头机头
体的圆心方向运动，下销轴孔此时受到偏载荷的状态，会出现下销轴与下销轴孔
不同心的状态，而弹性套的使用补偿了下销轴与下销轴孔位置的变化。
如图3和4所示，所述卡块11安装于所述回转动力头机头体的圆弧槽处，
所述拨块10通过所述下销轴与所述卡块11相连接，所述卡块11在向着所述回
转动力头机头体圆心的方向上设置有圆弧段和平面段，所述圆弧段的曲率半径大
于或等于所述钻杆外圆的曲率半径。
本发明的回转动力头机头体上的圆弧槽沿回转动力头机头体圆周均布设置，
对应的卡块11圆周均布的安装于回转动力头机头体的圆弧槽内，驱动套9在竖
直方向上向下作直线运动时，同时拨动各拨块10，并带动各卡块11同时向着回
转动力头机头体的圆心方向运动，并同时卡入钻杆的各卡槽。
在初始状态时，所述卡块11的平面段处于所述回转动力头机头体的圆弧槽
内，所述拨块10凸出所述回转动力头机头体的外表面。
当所述驱动套9在竖直方向上向下作直线运动时，所述驱动套9触碰并拨动
所述拨块10，使所述拨块10绕所述上销轴转动，同时所述拨块10推动所述卡
块11向着所述回转动力头机头体的圆心方向运动，至所述卡块10的平面段卡入
钻杆的卡槽中。
现有技术中卡块的结构形式为：卡块在向着回转动力头机头体的圆心方向上
只设置有平面段，当卡块未在准确的位置向着回转动力头机头体的圆心方向运动
而卡入钻杆时，会出现卡块受到钻杆的极大反推力作用，如当钻杆的扭矩为
210KNm，会产生600t的反推力，从而导致油缸破坏，无法继续夹紧钻杆，使用
寿命低。而本发明克服了现有卡块结构设计上的不足，本发明的卡块11在向着
回转动力头机头体圆心的方向上设置有圆弧段和平面段，圆弧段的曲率半径大于
或等于钻杆外圆的曲率半径。卡块无论在何种位置向着回转动力头机头体的圆心
方向运动而卡入钻杆，都不会出现卡块11受到钻杆的反推力作用，安全可靠。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的
技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述
的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各
种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保
护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。