立轴式钻机结构

权利要求书： 一种立轴式钻机结构技术领域[0001] 本实用新型涉及钻机相关技术领域，尤其是指一种立轴式钻机结构。背景技术[0002] 立轴式钻机是地质钻探中常用的一种回转式钻机。这种钻机的回转机构有一段较长的立轴，用其带动钻具回转、实现给进并导正钻具，故名立轴式钻机。立轴式钻机是目前

国内外应用最广泛的岩心钻机的机型，其主要特点是钻机回转器有一根长的立轴，在钻进

中可起到良好的导正和固定钻具方向的作用，适用于打各种倾角的钻孔现代立轴式钻机为

了适应金刚石钻进工艺的需要，并能兼顾硬质合金及钢粒钻进工艺的要求，提高了立轴转

速，扩大了调速范围，增加了速度挡数。

[0003] 在进行井下钻探工作时，由于井下空间地形狭窄，钻机只能选用短钻杆，然后在钻孔的过程中进行接杆。目前的钻机接杆工作，需要停下钻机，由人工进行对接新钻杆，对接

好之后再重新启动钻机工作，而这个操作过程复杂繁琐，劳动量大且存在很大的安全隐患。

实用新型内容

[0004] 本实用新型是为了克服现有技术中工人在钻机接杆时操作过程复杂，劳动量大且存在安全隐患的不足，提供了一种在工作过程中无需停钻就能进行自动接杆的立轴式钻机

结构。

[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：[0006] 一种立轴式钻机结构，包括底盘，所述底盘上固定有机座总成，所述机座总成的侧面螺纹连接有回转器，所述回转器的上方设有固定板，所述回转器的两侧均固定有气缸，所

述固定板下端面的两侧分别固定在两个气缸上，所述固定板上安装有卡盘，所述卡盘的底

部卡接有转动杆，所述转动杆穿过回转器且与回转器滑动连接，所述转动杆的底部螺纹连

接有钻杆，所述气缸底部设有固定架，所述固定架上固定有夹紧器，所述夹紧器置于回转器

的正下方，所述钻杆穿过夹紧器且与夹紧器滑动连接，所述回转器的下端面的一侧固定有

传送组件，所述回转器的下端面的另一侧固定有夹持组件。

[0007] 底盘上固定有机座总成，机座总成的侧面螺纹连接有回转器，回转器的上方设有固定板，回转器的两侧均固定有气缸，固定板下端面的两侧分别固定在两个气缸上，固定板

上安装有卡盘，卡盘的底部卡接有转动杆，转动杆穿过回转器且与回转器滑动连接，转动杆

的底部螺纹连接有钻杆，气缸底部设有固定架，固定架上固定有夹紧器，夹紧器置于回转器

的正下方，钻杆穿过夹紧器且与夹紧器滑动连接，回转器的下端面的一侧固定有传送组件，

回转器的下端面的另一侧固定有夹持组件，工作人员通过机座总成控制钻机的工作，卡盘

卡住转动杆，回转器带动转动杆转动，再由气缸带动转动杆上下移动进行钻孔，进行接杆

时，由夹紧器夹住钻杆，回转器带动转动杆反转，同时气缸上升，使转动杆和钻杆分离，通过

传送组件将连接杆朝着转动杆和钻杆之间传送，离开传送组件后的连接杆夹持组件夹住，

移动至转动杆和钻杆之间，将连接杆嫁接到转动杆和钻杆之间，这样设计使得钻机在工作

过程中无需停钻就能进行自动接杆。

[0008] 作为优选，机座总成包括控制台，控制台固定在底盘上，控制台的侧面安装有控制电机，控制台和控制电机连接，控制电机上固定有传动带轮一，控制台的上端面固定有减速

箱，减速箱内安装有输入轴和输出轴，输入轴贯穿减速箱的一侧且其上固定有与传动带轮

一相匹配的传动带轮二，传动带轮一和传动带轮二之间设置有连接皮带，输出轴贯穿减速

箱的另一侧置于回转器内，输入轴上固定有主动齿轮，输出轴上固定有从动齿轮，主动齿轮

和从动齿轮啮合，工作人员通过操作控制台控制钻机工作，控制电机带传动和齿轮传动将

转速传递给输出轴。

[0009] 作为优选，回转器内部设有回转器空腔，回转器空腔的侧面设有与输出轴相匹配的回转器通孔，输出轴穿过回转器侧通孔置于回转器空腔内，回转器空腔内转动连接有套

筒，套筒和输出轴垂直设置，套筒上套设有锥齿轮一，输出轴上设有锥齿轮二，锥齿轮一和

锥齿轮二啮合，套筒的内侧面设有套筒滑块，转动杆上设有与套筒滑块相匹配的转动杆滑

槽，转动杆通过转动杆滑槽和套筒滑块的配合与套筒滑动连接，输出轴通过锥齿轮改变了

方向的转速转递给套筒，使套筒带动转动杆转动。

[0010] 作为优选，气缸由气缸基座和伸缩杆组成，气缸基座和控制台连接，气缸基座和伸缩杆滑动连接，气缸基座固定在回转器的两侧，固定架固定在两个气缸基座之间，固定板固

定在两根伸缩杆之间，固定板的下端面的两侧设有分别固定板导杆，回转器上设有与固定

板导杆相匹配的回转器导向孔，固定板导杆置于回转器导向孔内且与回转器导向孔滑动连

接，通过控制台控制气缸基座工作，带动固定板上的卡盘运动，从而使转动杆上下移动，进

行钻孔，增设的固定板导杆对气缸的运动起到了引导的作用，防止转动杆出现偏移的情况。

[0011] 作为优选，卡盘包括卡盘壳体，卡盘壳体内设有与转动杆相匹配的卡盘通孔，转动杆置于卡盘通孔内，卡盘通孔的顶部固定有卡盘端盖，卡盘通孔的底部设有紧固螺栓，卡盘

通过紧固螺栓固定在固定板上，紧固螺栓内部设有与转动杆相匹配的螺栓通孔，转动杆置

于螺栓通孔内，螺纹连接简单牢固，容易安装和拆卸。

[0012] 作为优选，卡盘壳体内设有环形空腔一，环形空腔一套设在卡盘通孔的外部，环形空腔一内套设有弹簧一和卡瓦一，卡瓦一和环形空腔一滑动连接，弹簧一的一端固定在环

形空腔一上，弹簧一的另一端固定在卡瓦一上，卡盘通孔和环形空腔一之间设有连接通道

一，连接通道一内滑动连接有压块一，压块一和卡瓦一上设置有相互匹配的斜面一，压块一

和卡瓦一通过斜面一的配合进行滑动连接，卡盘需要卡住转动盘时，外部压力油流入环形

空腔一，给卡瓦一施加压力，在斜面一的作用下，卡瓦一再将压力传递给压块一，压块一压

住转动杆将其固定在卡盘内。

[0013] 作为优选，夹紧器内设有与钻杆相匹配的夹紧器通孔，钻杆置于夹紧器通孔内且与夹紧器通孔转动连接，夹紧器内设有环形空腔二，环形空腔二套设在夹紧器通孔的外部，

环形空腔二内套设有卡瓦二，卡瓦二和环形空腔二滑动连接，弹簧二的一端固定在环形空

腔二上，卡瓦二和环形空腔之间设有弹簧二，弹簧二的另一端固定在卡瓦二上，夹紧器通孔

和环形空腔二之间设有连接通道二，连接通道二内滑动连接有压块二，压块二和卡瓦二上

设置有相互匹配的斜面二，压块二和卡瓦二通过斜面二的配合进行滑动连接，夹紧器的内

部安装有位置传感器，位置传感器和控制台连接，位置传感器检测钻杆位置，当钻杆钻到底

时，位置传感器给控制台发送信号，钻机停止工作，外部压力油流入环形空腔二，给卡瓦二

施加压力，在斜面二的作用下，卡瓦二再将压力传递给压块二，压块二压住钻杆将其固定在

夹紧器内，然后控制电机反转，气缸上升，使钻杆和转动杆分离，进行连接杆的嫁接。

[0014] 作为优选，转动杆的下端面固定有转动杆螺纹柱，钻杆的上端面设有与转动杆螺纹柱相匹配的钻杆螺纹槽，转动杆通过转动杆螺纹柱和钻杆螺纹槽的配合与钻杆螺纹连

接，螺纹连接简单方便，容易拆卸和嫁接连接杆。

[0015] 作为优选，传送组件包括上壳体和下壳体，上壳体固定在回转器的下端面的一侧，上壳体的下端面设有上壳体凹槽，上壳体凹槽内设有上主动转轴和上从动转轴，上主动转

轴的侧面安装有上电机，上电机和控制台连接，上主动转轴和上从动转轴之间套设有上传

动链，上传动链均匀分布有若干块上传动板，下壳体固定在固定架的侧面，下壳体位于上壳

体的正下方，下壳体的上端面设有与上壳体凹槽相对应的下壳体凹槽，下壳体凹槽内设有

下主动转轴和下从动转轴，下主动转轴的侧面安装有下电机，下电机和控制台连接，下主动

转轴和下从动转轴之间套设有下传动链，下传动链设有与上传动板相对应的下传动板，上

传动板和下传动板上均设置有相对应的圆弧形凹槽，上传动板和上传动板之间卡接有连接

杆，连接杆的顶部设有与转动杆螺纹柱相匹配的连接杆螺纹槽，连接杆的底部设有与钻杆

螺纹槽相匹配的连接杆螺纹柱，在嫁接之前，工作人员先将连接杆固定在上传动板和下传

动板之间，进行嫁接时，通过控制台同时启动上电机和下电机，通过传动链将连接杆朝着转

动杆和钻杆之间传送，离开传送组件后的连接杆夹持组件夹住，移动至转动杆和钻杆之间，

在回转器的转动下，转动杆的底部和连接杆的顶部螺纹连接，之后松开夹持组件，连接杆的

底部和钻杆的顶部螺纹连接，将连接杆固定在增设的圆弧形凹槽内，使得连接杆可以平滑

流畅离开传送组件，被夹持组件夹住。

[0016] 作为优选，夹持组件包括箱体，箱体固定在回转器的下端面的另一侧，箱体侧面的底部设有箱体通孔，箱体通孔内滑动连接有移动杆，移动杆的上端面设有移动杆齿条，箱体

内安装有箱体电机，箱体电机上固定有移动杆齿轮，移动杆齿轮和移动杆齿条啮合，移动杆

上固定有夹持座，夹持座上设有夹持座滑槽，夹持座滑槽内滑动连接有两个夹持座滑块，夹

持座滑块的侧面设有感应线圈，夹持座滑块上固定有弧形夹块，感应线圈和控制台连接，两

个气缸之间固定有气缸导杆，气缸导杆位于夹持座的侧面，夹持座的侧面设有导向块，导向

块内设有与气缸导杆相匹配的导向块通孔，气缸导杆置于导向块通孔内且与导向块通孔滑

动连接，当传送组件上的连接杆传送过来时，箱体电机控制移动杆齿轮转动，通过齿轮传动

带动移动杆向着连接杆的方向移动，到位后，控制台向两个感应线圈通相反的电流，两个弧

形夹块相互靠近，夹住连接杆，在通过箱体电机将连接杆移动到转动杆和钻杆之间进行嫁

接工作。

[0017] 本实用新型的有益效果是：钻机在工作过程中无需停钻就能进行自动接杆，提高了工作效率，保证了工作人员的安全性；转动杆和钻杆螺纹连接的设置，使得连接简单方

便，容易拆卸和嫁接连接杆；增设的固定板导杆对气缸的运动起到了引导的作用，防止转动

杆出现偏移的情况；将连接杆固定在增设的圆弧形凹槽内，使得连接杆可以平滑流畅离开

传送组件，被夹持组件夹住。

附图说明[0018] 图1是本实用新型的结构示意图；[0019] 图2是图1中A方向的向视图；[0020] 图3是图1中减速箱的内部结构图；[0021] 图4是图1中回转器的内部结构图；[0022] 图5是图2中卡盘的内部结构图；[0023] 图6是图2中夹紧器的内部结构图；[0024] 图7是图2中B处的放大图；[0025] 图8是图2中传送组件的内部结构图；[0026] 图9是图2中夹持组件的内部结构图。[0027] 图中：1.机座总成，2.底盘，3.控制电机，4.传动带轮一，5.控制台，6.回转器，7.气缸，8.减速箱，9.传动带轮二，10.连接皮带，11.卡盘，12.转动杆，13.传送

组件，14.钻杆，15.夹紧器，16.固定架，17.气缸基座，18.夹持组件，19.回转器导向

孔，20.伸缩杆，21.固定板导杆，22.固定板，23.输入轴，24.主动齿轮，25.锥齿轮二，

26.从动齿轮，27.输出轴，28.套筒，29.锥齿轮一，30.回转器空腔，31.套筒滑块，32.

转动杆滑槽，33.回转器通孔，34.卡盘壳体，35.紧固螺栓，36.螺栓通孔，37.卡盘通

孔，38.环形空腔一，39.弹簧一，40.卡瓦一，41.斜面一，42.压块一，43.连接通道一，

44.卡盘端盖，45.夹紧器通孔，46.斜面二，47.环形空腔二，48.位置传感器，49.弹簧

二，50.卡瓦二，51.压块二，52.连接通道二，53.钻杆螺纹槽，54.转动杆螺纹柱，55.

下壳体，56.下壳体凹槽，57.下主动转轴，58.下传动链，59.下从动转轴，60.下传动

板，61.连接杆螺纹柱，62.连接杆，63.连接杆螺纹槽，64.圆弧形凹槽，65.上传动板，

66.上从动转轴，67.上传动链，68.上主动转轴，69.上壳体凹槽，70.上壳体，71.箱体

电机，72.箱体，73.箱体通孔，74.移动杆，75.移动杆齿条，76.移动杆齿轮，77.导向

块，78.导向块通孔，79.气缸导杆，80.夹持座滑块，81.弧形夹块，82.感应线圈，83.

夹持座滑槽，84.夹持座。

具体实施方式[0028] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。[0029] 如图1和图2所述的实施例中，一种立轴式钻机结构，包括底盘2，底盘2上固定有机座总成1，机座总成1的侧面螺纹连接有回转器6，如图2所示，回转器6的上方设有固定板22，

回转器6的两侧均固定有气缸7，固定板22下端面的两侧分别固定在两个气缸7上，固定板22

上安装有卡盘11，卡盘11的底部卡接有转动杆12，转动杆12穿过回转器6且与回转器6滑动

连接，转动杆12的底部螺纹连接有钻杆14，气缸7底部设有固定架16，固定架16上固定有夹

紧器15，夹紧器15置于回转器6的正下方，钻杆14穿过夹紧器15且与夹紧器15滑动连接，回

转器6的下端面的一侧固定有传送组件13，回转器6的下端面的另一侧固定有夹持组件18。

[0030] 如图1和图3所示，机座总成1包括控制台5，控制台5固定在底盘2上，控制台5的侧面安装有控制电机3，控制台5和控制电机3连接，控制电机3上固定有传动带轮一4，控制台5

的上端面固定有减速箱8，减速箱8内安装有输入轴23和输出轴27，输入轴23贯穿减速箱8的

一侧且其上固定有与传动带轮一4相匹配的传动带轮二9，传动带轮一4和传动带轮二9之间

设置有连接皮带10，输出轴27贯穿减速箱8的另一侧置于回转器6内，输入轴23上固定有主

动齿轮24，输出轴27上固定有从动齿轮26，主动齿轮24和从动齿轮26啮合。

[0031] 如图4所示，回转器6内部设有回转器空腔30，回转器空腔30的侧面设有与输出轴27相匹配的回转器通孔33，输出轴27穿过回转器6侧通孔置于回转器空腔30内，回转器空腔

30内转动连接有套筒28，套筒28和输出轴27垂直设置，套筒28上套设有锥齿轮一29，输出轴

27上设有锥齿轮二25，锥齿轮一29和锥齿轮二25啮合，套筒28的内侧面设有套筒滑块31，转

动杆12上设有与套筒滑块31相匹配的转动杆滑槽32，转动杆12通过转动杆滑槽32和套筒滑

块31的配合与套筒28滑动连接。

[0032] 如图2所示，气缸7由气缸基座17和伸缩杆20组成，气缸基座17和控制台5连接，气缸基座17和伸缩杆20滑动连接，气缸基座17固定在回转器6的两侧，固定架16固定在两个气

缸基座17之间，固定板22固定在两根伸缩杆20之间，固定板22的下端面的两侧设有分别固

定板导杆21，回转器6上设有与固定板导杆21相匹配的回转器导向孔19，固定板导杆21置于

回转器导向孔19内且与回转器导向孔19滑动连接。

[0033] 如图5所示，卡盘11包括卡盘壳体34，卡盘壳体34内设有与转动杆12相匹配的卡盘通孔37，转动杆12置于卡盘通孔37内，卡盘通孔37的顶部固定有卡盘端盖44，卡盘通孔37的

底部设有紧固螺栓35，卡盘11通过紧固螺栓35固定在固定板22上，紧固螺栓35内部设有与

转动杆12相匹配的螺栓通孔36，转动杆12置于螺栓通孔36内。

[0034] 如图5所示，卡盘壳体34内设有环形空腔一38，环形空腔一38套设在卡盘通孔37的外部，环形空腔一38内套设有弹簧一39和卡瓦一40，卡瓦一40和环形空腔一38滑动连接，弹

簧一39的一端固定在环形空腔一38上，弹簧一39的另一端固定在卡瓦一40上，卡盘通孔37

和环形空腔一38之间设有连接通道一43，连接通道一43内滑动连接有压块一42，压块一42

和卡瓦一40上设置有相互匹配的斜面一41，压块一42和卡瓦一40通过斜面一41的配合进行

滑动连接。

[0035] 如图6所示，夹紧器15内设有与钻杆14相匹配的夹紧器通孔45，钻杆14置于夹紧器通孔45内且与夹紧器通孔45转动连接，夹紧器15内设有环形空腔二47，环形空腔二47套设

在夹紧器通孔45的外部，环形空腔二47内套设有卡瓦二50，卡瓦二50和环形空腔二47滑动

连接，卡瓦二50和环形空腔之间设有弹簧二49，弹簧二49的一端固定在环形空腔二47上，弹

簧二49的另一端固定在卡瓦二50上，夹紧器通孔45和环形空腔二47之间设有连接通道二

52，连接通道二52内滑动连接有压块二51，压块二51和卡瓦二50上设置有相互匹配的斜面

二46，压块二51和卡瓦二50通过斜面二46的配合进行滑动连接，夹紧器15的内部安装有位

置传感器48，位置传感器48和控制台5连接。

[0036] 如图7所示，转动杆12的下端面固定有转动杆螺纹柱54，钻杆14的上端面设有与转动杆螺纹柱54相匹配的钻杆螺纹槽53，转动杆12通过转动杆螺纹柱54和钻杆螺纹槽53的配

合与钻杆14螺纹连接。

[0037] 如图8所示，传送组件13包括上壳体70和下壳体55，上壳体70固定在回转器6的下端面的一侧，上壳体70的下端面设有上壳体凹槽69，上壳体凹槽69内设有上主动转轴68和

上从动转轴66，上主动转轴68的侧面安装有上电机，上电机和控制台5连接，上主动转轴68

和上从动转轴66之间套设有上传动链67，上传动链67均匀分布有若干块上传动板65。

[0038] 如图8所示，下壳体55固定在固定架16的侧面，下壳体55位于上壳体70的正下方，下壳体55的上端面设有与上壳体凹槽69相对应的下壳体凹槽56，下壳体凹槽56内设有下主

动转轴57和下从动转轴59，下主动转轴57的侧面安装有下电机，下电机和控制台5连接，下

主动转轴57和下从动转轴59之间套设有下传动链58，下传动链58设有与上传动板65相对应

的下传动板60，上传动板65和下传动板60上均设置有相对应的圆弧形凹槽64，上传动板65

和上传动板65之间卡接有连接杆62，连接杆62的顶部设有与转动杆螺纹柱54相匹配的连接

杆螺纹槽63，连接杆62的底部设有与钻杆螺纹槽53相匹配的连接杆螺纹柱61。

[0039] 如图9所示，夹持组件18包括箱体72，箱体72固定在回转器6的下端面的另一侧，箱体72侧面的底部设有箱体通孔73，箱体通孔73内滑动连接有移动杆74，移动杆74的上端面

设有移动杆齿条75，箱体72内安装有箱体电机71，箱体电机71上固定有移动杆齿轮76，移动

杆齿轮76和移动杆齿条75啮合，移动杆74上固定有夹持座84，夹持座84上设有夹持座滑槽

83，夹持座滑槽83内滑动连接有两个夹持座滑块80，夹持座滑块80的侧面设有感应线圈82，

夹持座滑块80上固定有弧形夹块81，感应线圈82和控制台5连接。

[0040] 如图9所示，两个气缸7之间固定有气缸导杆79，气缸导杆79位于夹持座84的侧面，夹持座84的侧面设有导向块77，导向块77内设有与气缸导杆79相匹配的导向块通孔78，气

缸导杆79置于导向块通孔78内且与导向块通孔78滑动连接。

[0041] 在嫁接之前，工作人员先将连接杆62固定在上传动板65和下传动板60的圆弧形凹槽64之间。

[0042] 当钻杆14钻到底时，位置传感器48检测钻杆14位置并给控制台5发送信号，使钻机停止工作，之后控制外部压力油流入环形空腔二47，给卡瓦二50施加压力，在斜面二46的作

用下，卡瓦二50再将压力传递给压块二51，压块二51压住钻杆14将其固定在夹紧器15内，然

后控制电机3带动转动杆12继续反转，同时气缸7上升，使螺纹连接的转动杆12和钻杆14分

离。

[0043] 进行嫁接时，控制台5同时启动传送组件13的上电机和下电机，通过上传动链67和下传动链58的配合将连接杆62朝着转动杆12和钻杆14之间传送，连接杆62离开传送组件13

后被夹持组件18夹住，夹持组件18将连接杆62移动至转动杆12和钻杆14之间，在回转器6的

转动下，转动杆12的底部和连接杆62的顶部进行螺纹连接，之后松开夹持组件18，连接杆62

的底部和钻杆14的顶部螺纹连接，最后松开夹紧器15，完成嫁接工作。

[0044] 当连接杆62钻到底时，位置传感器48检测连接杆62位置并给控制台5发送信号，之后再重复之前的步骤，在连接杆62和转动杆12之间再次连接新的连接杆62。

说明书： 一种立轴式钻机结构技术领域[0001] 本实用新型涉及钻机相关技术领域，尤其是指一种立轴式钻机结构。背景技术[0002] 立轴式钻机是地质钻探中常用的一种回转式钻机。这种钻机的回转机构有一段较长的立轴，用其带动钻具回转、实现给进并导正钻具，故名立轴式钻机。立轴式钻机是目前

国内外应用最广泛的岩心钻机的机型，其主要特点是钻机回转器有一根长的立轴，在钻进

中可起到良好的导正和固定钻具方向的作用，适用于打各种倾角的钻孔现代立轴式钻机为

了适应金刚石钻进工艺的需要，并能兼顾硬质合金及钢粒钻进工艺的要求，提高了立轴转

速，扩大了调速范围，增加了速度挡数。

[0003] 在进行井下钻探工作时，由于井下空间地形狭窄，钻机只能选用短钻杆，然后在钻孔的过程中进行接杆。目前的钻机接杆工作，需要停下钻机，由人工进行对接新钻杆，对接

好之后再重新启动钻机工作，而这个操作过程复杂繁琐，劳动量大且存在很大的安全隐患。

实用新型内容

[0004] 本实用新型是为了克服现有技术中工人在钻机接杆时操作过程复杂，劳动量大且存在安全隐患的不足，提供了一种在工作过程中无需停钻就能进行自动接杆的立轴式钻机

结构。

[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：[0006] 一种立轴式钻机结构，包括底盘，所述底盘上固定有机座总成，所述机座总成的侧面螺纹连接有回转器，所述回转器的上方设有固定板，所述回转器的两侧均固定有气缸，所

述固定板下端面的两侧分别固定在两个气缸上，所述固定板上安装有卡盘，所述卡盘的底

部卡接有转动杆，所述转动杆穿过回转器且与回转器滑动连接，所述转动杆的底部螺纹连

接有钻杆，所述气缸底部设有固定架，所述固定架上固定有夹紧器，所述夹紧器置于回转器

的正下方，所述钻杆穿过夹紧器且与夹紧器滑动连接，所述回转器的下端面的一侧固定有

传送组件，所述回转器的下端面的另一侧固定有夹持组件。

[0007] 底盘上固定有机座总成，机座总成的侧面螺纹连接有回转器，回转器的上方设有固定板，回转器的两侧均固定有气缸，固定板下端面的两侧分别固定在两个气缸上，固定板

上安装有卡盘，卡盘的底部卡接有转动杆，转动杆穿过回转器且与回转器滑动连接，转动杆

的底部螺纹连接有钻杆，气缸底部设有固定架，固定架上固定有夹紧器，夹紧器置于回转器

的正下方，钻杆穿过夹紧器且与夹紧器滑动连接，回转器的下端面的一侧固定有传送组件，

回转器的下端面的另一侧固定有夹持组件，工作人员通过机座总成控制钻机的工作，卡盘

卡住转动杆，回转器带动转动杆转动，再由气缸带动转动杆上下移动进行钻孔，进行接杆

时，由夹紧器夹住钻杆，回转器带动转动杆反转，同时气缸上升，使转动杆和钻杆分离，通过

传送组件将连接杆朝着转动杆和钻杆之间传送，离开传送组件后的连接杆夹持组件夹住，

移动至转动杆和钻杆之间，将连接杆嫁接到转动杆和钻杆之间，这样设计使得钻机在工作

过程中无需停钻就能进行自动接杆。

[0008] 作为优选，机座总成包括控制台，控制台固定在底盘上，控制台的侧面安装有控制电机，控制台和控制电机连接，控制电机上固定有传动带轮一，控制台的上端面固定有减速

箱，减速箱内安装有输入轴和输出轴，输入轴贯穿减速箱的一侧且其上固定有与传动带轮

一相匹配的传动带轮二，传动带轮一和传动带轮二之间设置有连接皮带，输出轴贯穿减速

箱的另一侧置于回转器内，输入轴上固定有主动齿轮，输出轴上固定有从动齿轮，主动齿轮

和从动齿轮啮合，工作人员通过操作控制台控制钻机工作，控制电机带传动和齿轮传动将

转速传递给输出轴。

[0009] 作为优选，回转器内部设有回转器空腔，回转器空腔的侧面设有与输出轴相匹配的回转器通孔，输出轴穿过回转器侧通孔置于回转器空腔内，回转器空腔内转动连接有套

筒，套筒和输出轴垂直设置，套筒上套设有锥齿轮一，输出轴上设有锥齿轮二，锥齿轮一和

锥齿轮二啮合，套筒的内侧面设有套筒滑块，转动杆上设有与套筒滑块相匹配的转动杆滑

槽，转动杆通过转动杆滑槽和套筒滑块的配合与套筒滑动连接，输出轴通过锥齿轮改变了

方向的转速转递给套筒，使套筒带动转动杆转动。

[0010] 作为优选，气缸由气缸基座和伸缩杆组成，气缸基座和控制台连接，气缸基座和伸缩杆滑动连接，气缸基座固定在回转器的两侧，固定架固定在两个气缸基座之间，固定板固

定在两根伸缩杆之间，固定板的下端面的两侧设有分别固定板导杆，回转器上设有与固定

板导杆相匹配的回转器导向孔，固定板导杆置于回转器导向孔内且与回转器导向孔滑动连

接，通过控制台控制气缸基座工作，带动固定板上的卡盘运动，从而使转动杆上下移动，进

行钻孔，增设的固定板导杆对气缸的运动起到了引导的作用，防止转动杆出现偏移的情况。

[0011] 作为优选，卡盘包括卡盘壳体，卡盘壳体内设有与转动杆相匹配的卡盘通孔，转动杆置于卡盘通孔内，卡盘通孔的顶部固定有卡盘端盖，卡盘通孔的底部设有紧固螺栓，卡盘

通过紧固螺栓固定在固定板上，紧固螺栓内部设有与转动杆相匹配的螺栓通孔，转动杆置

于螺栓通孔内，螺纹连接简单牢固，容易安装和拆卸。

[0012] 作为优选，卡盘壳体内设有环形空腔一，环形空腔一套设在卡盘通孔的外部，环形空腔一内套设有弹簧一和卡瓦一，卡瓦一和环形空腔一滑动连接，弹簧一的一端固定在环

形空腔一上，弹簧一的另一端固定在卡瓦一上，卡盘通孔和环形空腔一之间设有连接通道

一，连接通道一内滑动连接有压块一，压块一和卡瓦一上设置有相互匹配的斜面一，压块一

和卡瓦一通过斜面一的配合进行滑动连接，卡盘需要卡住转动盘时，外部压力油流入环形

空腔一，给卡瓦一施加压力，在斜面一的作用下，卡瓦一再将压力传递给压块一，压块一压

住转动杆将其固定在卡盘内。

[0013] 作为优选，夹紧器内设有与钻杆相匹配的夹紧器通孔，钻杆置于夹紧器通孔内且与夹紧器通孔转动连接，夹紧器内设有环形空腔二，环形空腔二套设在夹紧器通孔的外部，

环形空腔二内套设有卡瓦二，卡瓦二和环形空腔二滑动连接，弹簧二的一端固定在环形空

腔二上，卡瓦二和环形空腔之间设有弹簧二，弹簧二的另一端固定在卡瓦二上，夹紧器通孔

和环形空腔二之间设有连接通道二，连接通道二内滑动连接有压块二，压块二和卡瓦二上

设置有相互匹配的斜面二，压块二和卡瓦二通过斜面二的配合进行滑动连接，夹紧器的内

部安装有位置传感器，位置传感器和控制台连接，位置传感器检测钻杆位置，当钻杆钻到底

时，位置传感器给控制台发送信号，钻机停止工作，外部压力油流入环形空腔二，给卡瓦二

施加压力，在斜面二的作用下，卡瓦二再将压力传递给压块二，压块二压住钻杆将其固定在

夹紧器内，然后控制电机反转，气缸上升，使钻杆和转动杆分离，进行连接杆的嫁接。

[0014] 作为优选，转动杆的下端面固定有转动杆螺纹柱，钻杆的上端面设有与转动杆螺纹柱相匹配的钻杆螺纹槽，转动杆通过转动杆螺纹柱和钻杆螺纹槽的配合与钻杆螺纹连

接，螺纹连接简单方便，容易拆卸和嫁接连接杆。

[0015] 作为优选，传送组件包括上壳体和下壳体，上壳体固定在回转器的下端面的一侧，上壳体的下端面设有上壳体凹槽，上壳体凹槽内设有上主动转轴和上从动转轴，上主动转

轴的侧面安装有上电机，上电机和控制台连接，上主动转轴和上从动转轴之间套设有上传

动链，上传动链均匀分布有若干块上传动板，下壳体固定在固定架的侧面，下壳体位于上壳

体的正下方，下壳体的上端面设有与上壳体凹槽相对应的下壳体凹槽，下壳体凹槽内设有

下主动转轴和下从动转轴，下主动转轴的侧面安装有下电机，下电机和控制台连接，下主动

转轴和下从动转轴之间套设有下传动链，下传动链设有与上传动板相对应的下传动板，上

传动板和下传动板上均设置有相对应的圆弧形凹槽，上传动板和上传动板之间卡接有连接

杆，连接杆的顶部设有与转动杆螺纹柱相匹配的连接杆螺纹槽，连接杆的底部设有与钻杆

螺纹槽相匹配的连接杆螺纹柱，在嫁接之前，工作人员先将连接杆固定在上传动板和下传

动板之间，进行嫁接时，通过控制台同时启动上电机和下电机，通过传动链将连接杆朝着转

动杆和钻杆之间传送，离开传送组件后的连接杆夹持组件夹住，移动至转动杆和钻杆之间，

在回转器的转动下，转动杆的底部和连接杆的顶部螺纹连接，之后松开夹持组件，连接杆的

底部和钻杆的顶部螺纹连接，将连接杆固定在增设的圆弧形凹槽内，使得连接杆可以平滑

流畅离开传送组件，被夹持组件夹住。

[0016] 作为优选，夹持组件包括箱体，箱体固定在回转器的下端面的另一侧，箱体侧面的底部设有箱体通孔，箱体通孔内滑动连接有移动杆，移动杆的上端面设有移动杆齿条，箱体

内安装有箱体电机，箱体电机上固定有移动杆齿轮，移动杆齿轮和移动杆齿条啮合，移动杆

上固定有夹持座，夹持座上设有夹持座滑槽，夹持座滑槽内滑动连接有两个夹持座滑块，夹

持座滑块的侧面设有感应线圈，夹持座滑块上固定有弧形夹块，感应线圈和控制台连接，两

个气缸之间固定有气缸导杆，气缸导杆位于夹持座的侧面，夹持座的侧面设有导向块，导向

块内设有与气缸导杆相匹配的导向块通孔，气缸导杆置于导向块通孔内且与导向块通孔滑

动连接，当传送组件上的连接杆传送过来时，箱体电机控制移动杆齿轮转动，通过齿轮传动

带动移动杆向着连接杆的方向移动，到位后，控制台向两个感应线圈通相反的电流，两个弧

形夹块相互靠近，夹住连接杆，在通过箱体电机将连接杆移动到转动杆和钻杆之间进行嫁

接工作。

[0017] 本实用新型的有益效果是：钻机在工作过程中无需停钻就能进行自动接杆，提高了工作效率，保证了工作人员的安全性；转动杆和钻杆螺纹连接的设置，使得连接简单方

便，容易拆卸和嫁接连接杆；增设的固定板导杆对气缸的运动起到了引导的作用，防止转动

杆出现偏移的情况；将连接杆固定在增设的圆弧形凹槽内，使得连接杆可以平滑流畅离开

传送组件，被夹持组件夹住。

附图说明[0018] 图1是本实用新型的结构示意图；[0019] 图2是图1中A方向的向视图；[0020] 图3是图1中减速箱的内部结构图；[0021] 图4是图1中回转器的内部结构图；[0022] 图5是图2中卡盘的内部结构图；[0023] 图6是图2中夹紧器的内部结构图；[0024] 图7是图2中B处的放大图；[0025] 图8是图2中传送组件的内部结构图；[0026] 图9是图2中夹持组件的内部结构图。[0027] 图中：1.机座总成，2.底盘，3.控制电机，4.传动带轮一，5.控制台，6.回转器，7.气缸，8.减速箱，9.传动带轮二，10.连接皮带，11.卡盘，12.转动杆，13.传送

组件，14.钻杆，15.夹紧器，16.固定架，17.气缸基座，18.夹持组件，19.回转器导向

孔，20.伸缩杆，21.固定板导杆，22.固定板，23.输入轴，24.主动齿轮，25.锥齿轮二，

26.从动齿轮，27.输出轴，28.套筒，29.锥齿轮一，30.回转器空腔，31.套筒滑块，32.

转动杆滑槽，33.回转器通孔，34.卡盘壳体，35.紧固螺栓，36.螺栓通孔，37.卡盘通

孔，38.环形空腔一，39.弹簧一，40.卡瓦一，41.斜面一，42.压块一，43.连接通道一，

44.卡盘端盖，45.夹紧器通孔，46.斜面二，47.环形空腔二，48.位置传感器，49.弹簧

二，50.卡瓦二，51.压块二，52.连接通道二，53.钻杆螺纹槽，54.转动杆螺纹柱，55.

下壳体，56.下壳体凹槽，57.下主动转轴，58.下传动链，59.下从动转轴，60.下传动

板，61.连接杆螺纹柱，62.连接杆，63.连接杆螺纹槽，64.圆弧形凹槽，65.上传动板，

66.上从动转轴，67.上传动链，68.上主动转轴，69.上壳体凹槽，70.上壳体，71.箱体

电机，72.箱体，73.箱体通孔，74.移动杆，75.移动杆齿条，76.移动杆齿轮，77.导向

块，78.导向块通孔，79.气缸导杆，80.夹持座滑块，81.弧形夹块，82.感应线圈，83.

夹持座滑槽，84.夹持座。

具体实施方式[0028] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。[0029] 如图1和图2所述的实施例中，一种立轴式钻机结构，包括底盘2，底盘2上固定有机座总成1，机座总成1的侧面螺纹连接有回转器6，如图2所示，回转器6的上方设有固定板22，

回转器6的两侧均固定有气缸7，固定板22下端面的两侧分别固定在两个气缸7上，固定板22

上安装有卡盘11，卡盘11的底部卡接有转动杆12，转动杆12穿过回转器6且与回转器6滑动

连接，转动杆12的底部螺纹连接有钻杆14，气缸7底部设有固定架16，固定架16上固定有夹

紧器15，夹紧器15置于回转器6的正下方，钻杆14穿过夹紧器15且与夹紧器15滑动连接，回

转器6的下端面的一侧固定有传送组件13，回转器6的下端面的另一侧固定有夹持组件18。

[0030] 如图1和图3所示，机座总成1包括控制台5，控制台5固定在底盘2上，控制台5的侧面安装有控制电机3，控制台5和控制电机3连接，控制电机3上固定有传动带轮一4，控制台5

的上端面固定有减速箱8，减速箱8内安装有输入轴23和输出轴27，输入轴23贯穿减速箱8的

一侧且其上固定有与传动带轮一4相匹配的传动带轮二9，传动带轮一4和传动带轮二9之间

设置有连接皮带10，输出轴27贯穿减速箱8的另一侧置于回转器6内，输入轴23上固定有主

动齿轮24，输出轴27上固定有从动齿轮26，主动齿轮24和从动齿轮26啮合。

[0031] 如图4所示，回转器6内部设有回转器空腔30，回转器空腔30的侧面设有与输出轴27相匹配的回转器通孔33，输出轴27穿过回转器6侧通孔置于回转器空腔30内，回转器空腔

30内转动连接有套筒28，套筒28和输出轴27垂直设置，套筒28上套设有锥齿轮一29，输出轴

27上设有锥齿轮二25，锥齿轮一29和锥齿轮二25啮合，套筒28的内侧面设有套筒滑块31，转

动杆12上设有与套筒滑块31相匹配的转动杆滑槽32，转动杆12通过转动杆滑槽32和套筒滑

块31的配合与套筒28滑动连接。

[0032] 如图2所示，气缸7由气缸基座17和伸缩杆20组成，气缸基座17和控制台5连接，气缸基座17和伸缩杆20滑动连接，气缸基座17固定在回转器6的两侧，固定架16固定在两个气

缸基座17之间，固定板22固定在两根伸缩杆20之间，固定板22的下端面的两侧设有分别固

定板导杆21，回转器6上设有与固定板导杆21相匹配的回转器导向孔19，固定板导杆21置于

回转器导向孔19内且与回转器导向孔19滑动连接。

[0033] 如图5所示，卡盘11包括卡盘壳体34，卡盘壳体34内设有与转动杆12相匹配的卡盘通孔37，转动杆12置于卡盘通孔37内，卡盘通孔37的顶部固定有卡盘端盖44，卡盘通孔37的

底部设有紧固螺栓35，卡盘11通过紧固螺栓35固定在固定板22上，紧固螺栓35内部设有与

转动杆12相匹配的螺栓通孔36，转动杆12置于螺栓通孔36内。

[0034] 如图5所示，卡盘壳体34内设有环形空腔一38，环形空腔一38套设在卡盘通孔37的外部，环形空腔一38内套设有弹簧一39和卡瓦一40，卡瓦一40和环形空腔一38滑动连接，弹

簧一39的一端固定在环形空腔一38上，弹簧一39的另一端固定在卡瓦一40上，卡盘通孔37

和环形空腔一38之间设有连接通道一43，连接通道一43内滑动连接有压块一42，压块一42

和卡瓦一40上设置有相互匹配的斜面一41，压块一42和卡瓦一40通过斜面一41的配合进行

滑动连接。

[0035] 如图6所示，夹紧器15内设有与钻杆14相匹配的夹紧器通孔45，钻杆14置于夹紧器通孔45内且与夹紧器通孔45转动连接，夹紧器15内设有环形空腔二47，环形空腔二47套设

在夹紧器通孔45的外部，环形空腔二47内套设有卡瓦二50，卡瓦二50和环形空腔二47滑动

连接，卡瓦二50和环形空腔之间设有弹簧二49，弹簧二49的一端固定在环形空腔二47上，弹

簧二49的另一端固定在卡瓦二50上，夹紧器通孔45和环形空腔二47之间设有连接通道二

52，连接通道二52内滑动连接有压块二51，压块二51和卡瓦二50上设置有相互匹配的斜面

二46，压块二51和卡瓦二50通过斜面二46的配合进行滑动连接，夹紧器15的内部安装有位

置传感器48，位置传感器48和控制台5连接。

[0036] 如图7所示，转动杆12的下端面固定有转动杆螺纹柱54，钻杆14的上端面设有与转动杆螺纹柱54相匹配的钻杆螺纹槽53，转动杆12通过转动杆螺纹柱54和钻杆螺纹槽53的配

合与钻杆14螺纹连接。

[0037] 如图8所示，传送组件13包括上壳体70和下壳体55，上壳体70固定在回转器6的下端面的一侧，上壳体70的下端面设有上壳体凹槽69，上壳体凹槽69内设有上主动转轴68和

上从动转轴66，上主动转轴68的侧面安装有上电机，上电机和控制台5连接，上主动转轴68

和上从动转轴66之间套设有上传动链67，上传动链67均匀分布有若干块上传动板65。

[0038] 如图8所示，下壳体55固定在固定架16的侧面，下壳体55位于上壳体70的正下方，下壳体55的上端面设有与上壳体凹槽69相对应的下壳体凹槽56，下壳体凹槽56内设有下主

动转轴57和下从动转轴59，下主动转轴57的侧面安装有下电机，下电机和控制台5连接，下

主动转轴57和下从动转轴59之间套设有下传动链58，下传动链58设有与上传动板65相对应

的下传动板60，上传动板65和下传动板60上均设置有相对应的圆弧形凹槽64，上传动板65

和上传动板65之间卡接有连接杆62，连接杆62的顶部设有与转动杆螺纹柱54相匹配的连接

杆螺纹槽63，连接杆62的底部设有与钻杆螺纹槽53相匹配的连接杆螺纹柱61。

[0039] 如图9所示，夹持组件18包括箱体72，箱体72固定在回转器6的下端面的另一侧，箱体72侧面的底部设有箱体通孔73，箱体通孔73内滑动连接有移动杆74，移动杆74的上端面

设有移动杆齿条75，箱体72内安装有箱体电机71，箱体电机71上固定有移动杆齿轮76，移动

杆齿轮76和移动杆齿条75啮合，移动杆74上固定有夹持座84，夹持座84上设有夹持座滑槽

83，夹持座滑槽83内滑动连接有两个夹持座滑块80，夹持座滑块80的侧面设有感应线圈82，

夹持座滑块80上固定有弧形夹块81，感应线圈82和控制台5连接。

[0040] 如图9所示，两个气缸7之间固定有气缸导杆79，气缸导杆79位于夹持座84的侧面，夹持座84的侧面设有导向块77，导向块77内设有与气缸导杆79相匹配的导向块通孔78，气

缸导杆79置于导向块通孔78内且与导向块通孔78滑动连接。

[0041] 在嫁接之前，工作人员先将连接杆62固定在上传动板65和下传动板60的圆弧形凹槽64之间。

[0042] 当钻杆14钻到底时，位置传感器48检测钻杆14位置并给控制台5发送信号，使钻机停止工作，之后控制外部压力油流入环形空腔二47，给卡瓦二50施加压力，在斜面二46的作

用下，卡瓦二50再将压力传递给压块二51，压块二51压住钻杆14将其固定在夹紧器15内，然

后控制电机3带动转动杆12继续反转，同时气缸7上升，使螺纹连接的转动杆12和钻杆14分

离。

[0043] 进行嫁接时，控制台5同时启动传送组件13的上电机和下电机，通过上传动链67和下传动链58的配合将连接杆62朝着转动杆12和钻杆14之间传送，连接杆62离开传送组件13

后被夹持组件18夹住，夹持组件18将连接杆62移动至转动杆12和钻杆14之间，在回转器6的

转动下，转动杆12的底部和连接杆62的顶部进行螺纹连接，之后松开夹持组件18，连接杆62

的底部和钻杆14的顶部螺纹连接，最后松开夹紧器15，完成嫁接工作。

[0044] 当连接杆62钻到底时，位置传感器48检测连接杆62位置并给控制台5发送信号，之后再重复之前的步骤，在连接杆62和转动杆12之间再次连接新的连接杆62。