一种管柱夹持机构及自动排管装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油设备领域，具体是涉及一种管柱夹持机构，以及设置有该管柱夹持机构的自动排管装置。
【背景技术】
[0002]井口自动化、无人化是石油装备的发展方向。自动排管装置(也称排管机械手)是一种主要的井口自动化装备，用于在井口和排管架之间夹持和搬运钻杆或油管。
[0003]自动排管装置一般包括排管架(俗称二层台)、机械臂和管柱夹持机构，排管架通常树立在油井旁，排管架上形成许多用于竖直放置钻杆或油管的位置，机械臂活动设置在排管架上；当需要将钻杆或油管放置在排管架上时，机械臂夹住钻杆或油管，然后在控制器的控制下将钻杆或油管放置于排管架上的预定位置；当需要从排管架上取出钻杆或油管时，机械臂运动至适当位置并通过管柱夹持机构夹持钻杆或油管，然后将其带动至预定位置。
[0004]管柱夹持机构(也称抓手)是夹持管柱的直接作用件，一般位于多自由度运动的机械臂的末端。当前管柱夹持机构一般采用弧形夹持臂，通过夹持臂的张开和收拢实现管柱抓放，此结构夹持臂转动支点设在后部，悬臂较长，易造成夹持力不足，强度不够。且夹持臂在张开过程中，势必要在空间上向管柱两侧方向扩张，导致作业占用空间较大，不利于二层台指梁间狭窄空间作业，容易与相邻排放的管柱造成干涉，影响正常工作。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种管柱夹持机构，可解决现有技术作业时夹持力不足、易干涉等问题。
[0006]本实用新型的管柱夹持机构，包括夹持本体，所述夹持本体设有第一夹持臂和第二夹持臂，所述第一夹持臂和所述第二夹持臂配合形成夹持通道，还包括至少一个夹持块，所述夹持块的第一端铰接于第一夹持臂或第二夹持臂的靠近夹持通道开口一端，所述夹持块的第二端与连杆机构铰接，所述连杆机构连接有驱动杆。
[0007]进一步地，所述夹持块的数量为二个，包括第一夹持块和第二夹持块，所述连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一夹持块的第一端铰接于第一夹持臂的靠近夹持通道开口一端，所述第一夹持块的第二端铰接第一连杆，所述第二夹持块的第一端铰接于第二夹持臂的靠近夹持通道开口一端，第二端铰接第二连杆，所述第一连杆和第二连杆通过第三连杆与驱动杆连接。
[0008]进一步地，所述第一连杆和第二连杆均为弧形连杆。
[0009]进一步地，所述夹持块的数量为二个，包括第一夹持块和第二夹持块，所述连杆机构包括相互铰接的第四连杆和第五连杆，及相互铰接的第六连杆和第七连杆，所述第四连杆与所述第一夹持块铰接，所述第五连杆与所述第三连杆的第一端铰接，所述第六连杆与所述第二夹持块铰接，所述第七连杆与所述第三连杆的第二端铰接。
[0010]进一步地，还包括顶杆，所述顶杆的第一端连接所述第三连杆，所述顶杆的第二端伸至所述夹持通道内。
[0011]进一步地，所述驱动杆连接驱动装置，所述驱动装置为液压缸、气缸、涡轮蜗杆机构、齿轮齿条机构、丝杆螺母机构中的一种。
[0012]进一步地，所述夹持本体包括上夹持体和下夹持体，所述夹持块、连杆机构、驱动杆均设于上夹持体和下夹持体之间。
[0013]本实用新型的另一个方面，还提供一种自动排管装置，包括排管架和设置于所述排管架上的机械臂，所述机械臂上设置有前述任一项所述的管柱夹持机构。
[0014]进一步地，所述机械臂包括机架、主臂、副臂和拉杆，所述主臂与拉杆的一端均铰接在机架上，所述主臂与拉杆的另一端均与副臂的第一端铰接，所述机架、主臂、副臂和拉杆构成平行四边形机构，所述管柱夹持机构设于副臂的第二端。
[0015]进一步地，所述机架包括固定支座和可相对于所述固定支座转动的回转支座，所述主臂与拉杆设置于所述回转支座上，所述排管架上设置有滑道，所述固定支座可沿所述滑道滑动；所述主臂连接第一驱动装置；所述回转支座连接第二驱动装置。
[0016]本实用新型管柱夹持机构，包括夹持本体，夹持本体设有第一夹持臂和第二夹持臂，第一夹持臂和第二夹持臂配合形成夹持通道，还包括至少一个夹持块，夹持块的第一端铰接于第一夹持臂或第二夹持臂的靠近夹持通道开口一端，夹持块的第二端与连杆机构铰接，连杆机构连接有驱动杆。本实用新型结构简单，同时夹持块设于夹持臂的前端，运动传递直接，保证了夹持力度；其夹持臂无需张合，作业占用空间固定，不会对相邻管柱形成干涉。
[0017]此外，在本实用新型另一实施例中，排管作业过程中夹持块的锁定完全通过机械结构实现，无需驱动装置参与，很大程度简化了驱动装置的控制，提高了管柱夹持机构的响应速度，提高了工作效率。
【附图说明】
[0018]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0019]图1是本实用新型一实施例的管柱夹持机构的结构示意图；
[0020]图2是图1所示管柱夹持机构在夹持作业时的结构示意图；
[0021]图3是本实用新型另一实施例的管柱夹持机构的结构示意图；
[0022]图4是图3所示管柱夹持机构在夹持作业时的结构示意图；
[0023]图5是本实用新型一实施例的自动排放管装置的结构示意图。
[0024]附图标记说明:
[0025]1、夹持本体；11、第一夹持臂；12、第二夹持臂；13、夹持通道；21、第一夹持块；22、第二夹持块；31、第一连杆；311、第四连杆；312、第五连杆；32、第二连杆；321、第六连杆；322、第七连杆；33、第三连杆；4、驱动杆；5、顶杆；601、固定支座；602、回转支座；61、主臂；62、副臂；63、拉杆。
【具体实施方式】
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0027]本实用新型中，使用的方位如“左”、“右”均以图1所示的视图为基准。术语“第一”、“第二”主要用于区分不同的部件，但不对部件进行具体限制。
[0028]图1、图2所示是本实用新型一实施例的管柱夹持机构的结构示意图，其中图1所示是夹持块处于初始或放管作业的状态图，图2所示是夹持块处于排管作业的状态图。该实施例的管柱夹持机构的主要功能是夹持并移动管柱，以将管柱在井口与排管架之间运动。本领域技术人员应当清楚，本实用新型的“管柱”是指钻杆、立根(三根相连的钻杆)、油管等。
[0029]本实施例的管柱夹持机构，包括夹持本体I，夹持本体I设有第一夹持臂11和第二夹持臂12，第一夹持臂11和第二夹持臂12配合形成夹持通道13，管柱夹持机构还包括至少一个夹持块，夹持块第一端铰接在第一夹持臂11或第二夹持臂12的靠近夹持通道开口一端，第二端铰接有连杆机构，连杆机构连接驱动杆4。
[0030]本实施例中，夹持块的数量优选为二个，具体为第一夹持块21、第二夹持块22，连杆机构对应设有第一连杆31和第二连杆32，第一夹持块21的第一端铰接于第一夹持臂11的靠近夹持通道开口一端，第二端铰接第一连杆31，第二夹持块22的第一端铰接于第二夹持臂12的靠近夹持通道开口一端，第二端铰接第二连杆32，第一连杆31和第二连杆32通过第三连杆33与驱动杆4连接。应当清楚，夹持块的数量还可以是其他更多可能，均可以实现本实用新型的技术效果，本实用新型并不受限于此。此外，第一连杆31和第二连杆32优先选用弧形连杆，当然也可选用其他形状的连杆，只要能实现本实用新型技术效果即可。
[0031]驱动杆4连接驱动装置，驱动装置可以是液压缸、气缸，也可以是其他机构，如涡轮蜗杆机构、齿轮齿条机构、丝杆螺母机构等。应该清楚，驱动杆4也可不连接驱动装置，直接用手推拉驱动杆4，也可带动连杆调节夹持块的状态，达到同样的目的。
[0032]本实施例中，为便于装配和维修方便，夹持本体I优选为上下拼装式结构，包括上夹持体和下夹持体，夹持块、连杆、驱动杆均收纳于上夹持体和下夹持体之间。
[0033]夹持作业前，夹持块处于图1所示的初始状态，即第一夹持块21和第二夹持块22收纳在夹持本体I内；需排管作业时，本实施例管柱夹持机构被移动接近待夹持管柱，当待夹持管柱9进入夹持通道13后，驱动装置启动工作，通过驱动杆4推动第三连杆33向左移动，继而带动第一连杆31和第二连杆32，推动第一夹持块21和第二夹