测井探管放射源装卸用卡盘夹具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种测井探管放射源装卸用卡盘夹具，包括底座和设于底座上的转轴，转轴上端设有旋转卡盘齿轮，旋转步进电机通过传动锥齿轮与旋转卡盘齿轮啮合以驱动旋转卡盘齿轮和转轴转动。在旋转卡盘齿轮上设有夹钳座，夹钳座上表面通过滑轨安装有两相对的夹钳，两夹钳分别与夹持步进电机连接。在底座上设有横杆支架，在横杆支架上设有销轴，横杆与销轴同步转动。横杆步进电机与销轴连接以驱动销轴转动。本发明能够实现测井探管的夹紧和松开，并在夹紧时能够自动完成仓门的打开、放射源的装卸和仓门的关闭等一系列动作，从而避免了现有由人工操作对人体健康带来的潜在威胁。本发明机构简单，工作稳定可靠，维护成本低。
【专利说明】测井探管放射源装卸用卡盘夹具
【技术领域】
[0001]本发明涉及测井探管放射源装卸技术，具体指一种测井探管放射源装卸用的卡盘夹具，本夹具用于与机械手配合完成测井探管放射源的装载和卸载，属于测井探管放射源装卸【技术领域】。
[0002]
【背景技术】
[0003]在石油勘察中需要用到测井探管，测井探管内装入放射源，然后将放有放射源的测井探管送入井下，利用放射源来检测该区域是否存在石油。在测井探管上设有可打开和关闭的仓门，仓门下部通过转动机构与测井探管可转动连接，仓门上或者测井探管内设有专门放置放射源的空腔，放射源即放置在该空腔中。
[0004]目前，放射源的装卸都是通过人工完成的，打开仓门前，需要先拧松仓门上部与测井探管连接的螺钉，再将仓门打开；放射源装载后再关闭仓门并拧紧螺钉即可。虽然人工装卸很简单，但由于放射源对人体的危害性，所以并不适合长期这样操作，故目前正考虑利用工业机器人(机械手)自动完成放射源的装卸，即通过机械手打开和关闭存放放射源的仓门(包括拧螺钉)，再取放放射源。然而，由于作业环境决定了工业机器人机械手的工作空间有限，一般情况下单个机械手难以完成测井探管放射源的装卸的流程，虽然也可以通过增加转轴和转动维数来提高其灵活性使单个机械手能够在有限的空间内完成作业，但这样将大大增加机械手的成本，而且实现起来也比较困难。因此，在目前的技术现状下机械手还不能独立完成测井探管放射源的装卸。
[0005]
【发明内容】
[0006]针对现有技术由于工作空间有限工业机器人不能完成测井探管放射源装卸的问题，本发明的目的在于提供一种测井探管放射源装卸专用卡盘夹具，本夹具可以辅助工业机械手自动完成测井探管放射源的装载与卸载。
[0007]本发明的技术方案是这样实现的:
测井探管放射源装卸用卡盘夹具，包括底座和设于底座上可转动的竖向转轴，在转轴上端固定设有水平的旋转卡盘齿轮，在底座上设有旋转步进电机，旋转步进电机通过传动锥齿轮与旋转卡盘齿轮啮合以驱动旋转卡盘齿轮和转轴转动；
在旋转卡盘齿轮上设有夹钳座，夹钳座上表面通过滑轨安装有两相对的夹钳，两夹钳分别与夹持步进电机连接，由夹持步进电机分别驱动夹甜沿滑轨相向运动以将测井探管夹紧或背向运动以将测井探管松开；
在底座或夹钳座上设有横杆支架，在横杆支架上设有可转动的销轴，横杆与销轴固定连接以与销轴同步转动，横杆位于夹钳上方以通过横杆限定测井探管仓门的位置；在横杆支架上设有横杆步进电机，横杆步进电机与销轴连接以驱动销轴转动；在横杆支架上设有限定横杆转动位置的归位行程开关和限位行程开关，归位行程开关和限位行程开关与横杆步进电机连接。
[0008]在两夹钳上表面分别设有支座，支座上设有两位于同一平面且平行的缓冲钳连接臂，缓冲钳套装在两缓冲钳连接臂上并可沿缓冲钳连接臂横向滑动，两支座上的缓冲钳相对设置并在合拢时形成一个可将测井探管贴合夹持的通道，在位于支座和缓冲钳之间的两缓冲钳连接臂上分别套装有缓冲弹簧。
[0009]在两夹钳抱合测井探管的抱合面设有橡胶层，以保护测井探管并增大抱合力。
[0010]底座和竖向转轴之间设有传动滚珠。
[0011]相比现有技术，本发明具有如下有益效果:
本发明通过夹钳、横杆和机械手的配合，能够自动实现测井探管的夹紧和松开，并在夹紧时能够自动完成仓门的打开、放射源的装卸和仓门的关闭等一系列动作，从而避免了现有由人工操作对人体健康带来的潜在威胁。本发明对机械手的要求不高，能够在有限的工作空间里完成测井探管的全部相关工作。本发明能够适应两种不同的放射源及对应的测井探管，同时通过缓冲钳的设计，能够避免坠落物带来的潜在安全隐患。
[0012]本发明机械机构设计简单，工作稳定可靠，维护成本低。
[0013]【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1-本发明卡盘夹具正面视图。
[0015]图2-本发明卡盘夹具俯视图。
[0016]图3-本发明卡盘夹具侧面视图。
[0017]1-底座；2_旋转卡盘齿轮；3_旋转步进电机；4_传动锥齿轮；5_夹钳座；6-夹钳；7-夹持步进电机；8_横杆支架；9-销轴；10_横杆；11_横杆步进电机；12_归位行程开关；13-限位行程开关；14_支座；15_缓冲钳连接臂；16_缓冲钳；17_缓冲弹簧；18_橡胶层。
[0018]【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0020]参见图1、图2和图3，从图上可以看出，本发明测井探管放射源装卸用卡盘夹具，包括底座I和设于底座上可转动的竖向转轴，底座和竖向转轴之间设有使转动平滑顺畅的传动滚珠或者轴承。在转轴上端固定设有水平的旋转卡盘齿轮2 ;在底座I上设有旋转步进电机3，旋转步进电机3通过传动锥齿轮4与旋转卡盘齿轮2啮合以驱动旋转卡盘齿轮和转轴转动。
[0021 ] 在旋转卡盘齿轮2上设有夹钳座5，夹钳座5上表面通过滑轨安装有两相对的夹钳6，两夹钳6分别与夹持步进电机7连接，由夹持步进电机7分别驱动夹钳6沿滑轨相向运动以将测井探管夹紧或背向运动以将测井探管松开。
[0022]在底座I上或夹钳座上设有横杆支架8，在横杆支架8上设有可转动的销轴9，横杆10与销轴9固定连接以与销轴同步转动，横杆位于夹钳上方以通过横杆限定测井探管仓门的位置。在横杆支架8上设有横杆步进电机11，横杆步进电机11与销轴9连接以驱动销轴转动。在横杆支架8上设有限定横杆转动位置的归位行程开关12和限位行程开关13，归位行程开关12和限位行程开关13与横杆步进电机11连接。
[0023]基于放射源的不同，实际测井探管有大小不同的两种管径，夹钳基于小的测井探管而设计，即夹钳能够将小的测井探管夹持得比较严实。但在夹持大的测井探管时，两夹钳就不能完全闭合，在夹紧测井探管时，夹钳之间就存在间隙。如果不将该间隙遮盖，可能会出现一些掉落物并通过间隙继续往下落，从而带来一些潜在的安全隐患。为此，本发明在夹钳上设有相应的结构进行预防。具体如下:在两夹钳6上表面分别设有支座14，支座14上设有两位于同一平面且平行的缓冲钳连接臂15，缓冲钳16套装在两缓冲钳连接臂15上并可沿缓冲钳连接臂15横向滑动，两支座上的缓冲钳相对设置并在合拢时形成一个可将大的测井探管贴合夹持的通道，在位于支座和缓冲钳之间的两缓冲钳连接臂15上分别套装有缓冲弹簧17。即夹钳6基于小管径测井探管而设计，缓冲钳16基于大管径测井探管而设计，在夹持小管径测井探管时，两缓冲钳虽然合拢，但不能夹持小管径测井探管，即不起作用。在夹持大管径测井探管时，夹钳和缓冲钳同时起作用，夹钳主要提供夹持力，缓冲钳主要实现闭合作用并形成一个遮盖面。
[0024]为了避免金属夹钳直接与测井探管表面接触可能对测井探管的损伤，本发明在两夹钳抱合测井探管的抱合面设有橡胶层18。橡胶层18除了保护测井探管外，由于接触面摩擦力增大，故还具有增大抱合力的作用，实现更可靠的抱合。
[0025]本发明工作原理和过程:
1、夹钳分开:首先两夹持步进电机同时工作分别带动两夹钳沿滑轨背向运动，使两夹钳张开到最大状态，两缓冲钳也同步分开。
[0026]2、夹紧测井探管:再将测井探管放入两夹钳和两缓冲钳之间的夹物通道，两夹持步进电机传动使两夹钳相向运动将测井探管夹紧。缓冲钳在缓冲弹簧的作用下自动合拢(如果是大的测井探管则将其抱合且没有间隙产生，以阻挡掉落物继续下落)。
[0027]3、测井探管转动到位:测井探管抱紧后，旋转步进电机工作带动旋转卡盘齿轮转动，旋转卡盘齿轮带动测井探管水平方向左右旋转，达到预先设定的位置后停止，该位置正好方便机械手开关仓门和装卸放射源。
[0028]通过计算机中图像监控画面中事先画好的标记线确认测井探管旋转到位。
[0029]接下来就是开仓门、放入或者取出放射源，最后关闭仓门。由于放射源有两种，对应的测井探管也有两种，两种测井探管的仓门结构不同。一种仓门自带打开弹簧，即在关闭时如果没有拧螺钉，由于弹簧的弹力作用也会自行打开，因此在开关仓门时需要用横杆顶住，再由机械手拧螺钉。而另一种仓门则不存在这种情况。下面分别进行开关仓门的说明。
[0030]仓门自带弹簧时的开关仓门动作:
4、开仓:横杆步进电机工作带动横杆运动，触碰到限位行程开关时停止运动，此时横杆到达位置II，该位置刚好抵住闭合的仓门，然后机械手拧松仓门上的螺钉后退回，横杆回到初始位置(位置I，由归位行程开关控制)，因为仓门弹簧的作用，此时仓门自动弹开下落打开到最大角度，完成测井探管的开仓工作；
5、放射源的装卸:机械手将放射源装入测井探管仓门或者从测井探管中取出放射源；
6、关仓:机械手动作将测井探管仓门合到一定的角度(介于关闭和完全打开之间)后，横杆步进电机工作带动横杆运动，触碰到限位行程开关时停止运动，此时横杆到达位置II，横杆在运动过程中将仓门往关闭方向推并在位置II时刚好将仓门关闭，横杆保持该位置，再由机械手拧紧测井探管仓门螺钉，然后横杆回到初始位置(位置I )，最终完成仓门关闭。
[0031]仓门不带弹簧时的开关仓门动作:
4、开仓:横杆步进电机工作带动横杆运动，让横杆归位到初始位置；一般情况下每次装卸过程都会有横杆归位指令。
[0032]到达位置IIK位置III是介于关闭和完全打开之间的某个位置，位置III由软件预先设定实现)，然后机械手拧松仓门上的螺钉后带动测井探管仓门运动到横杆停止位置III，横杆挡住测井探管仓门随机械手运动，机械手与测井探管仓门脱离，然后横杆退回到初始位置(位置I )，因为仓门重力作用，仓门自动打开到最大角度，机械手完成测井探管的开仓工作；
5、放射源的装卸:机械手将放射源装入测井探管仓门或者从测井探管中取出。
[0033]6、关仓:机械手动作将测井探管仓门推至完全关闭，机械手拧紧测井探管仓门螺钉，完成仓门关闭。由于这种仓门在合拢时即使没有横杆挡住仓门，仓门也能可靠的关闭，不会自动打开仓门，所以机械手可以退开进行拧紧螺钉的工作，此时不需要横杆配合，横杆仍然在初始位置。
[0034]仓门关闭后，夹持步进电机使两夹钳退开，航车再将测井探管从夹具中取出即可。
[0035]本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【权利要求】
1.测井探管放射源装卸用卡盘夹具，其特征在于:包括底座和设于底座上可转动的竖向转轴，在转轴上端固定设有水平的旋转卡盘齿轮，在底座上设有旋转步进电机，旋转步进电机通过传动锥齿轮与旋转卡盘齿轮啮合以驱动旋转卡盘齿轮和转轴转动； 在旋转卡盘齿轮上设有夹钳座，夹钳座上表面通过滑轨安装有两相对的夹钳，两夹钳分别与夹持步进电机连接，由夹持步进电机分别驱动夹甜沿滑轨相向运动以将测井探管夹紧或背向运动以将测井探管松开； 在底座或夹钳座上设有横杆支架，在横杆支架上设有可转动的销轴，横杆与销轴固定连接以与销轴同步转动，横杆位于夹钳上方以通过横杆限定测井探管仓门的位置；在横杆支架上设有横杆步进电机，横杆步进电机与销轴连接以驱动销轴转动；在横杆支架上设有限定横杆转动位置的归位行程开关和限位行程开关，归位行程开关和限位行程开关与横杆步进电机连接。
2.根据权利要求1所述的测井探管放射源装卸用卡盘夹具，其特征在于:在两夹钳上表面分别设有支座，支座上设有两位于同一平面且平行的缓冲钳连接臂，缓冲钳套装在两缓冲钳连接臂上并可沿缓冲钳连接臂横向滑动，两支座上的缓冲钳相对设置并在合拢时形成一个可将测井探管贴合夹持的通道，在位于支座和缓冲钳之间的两缓冲钳连接臂上分别套装有缓冲弹簧。
3.根据权利要求1所述的测井探管放射源装卸用卡盘夹具，其特征在于:在两夹钳抱合测井探管的抱合面设有橡胶层，以保护测井探管并增大抱合力。
4.根据权利要求1所述的测井探管放射源装卸用卡盘夹具，其特征在于:底座和竖向转轴之间设有传动滚珠。
【文档编号】B23P19/00GK103978354SQ201410197543
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】王牛, 刘浪, 王大涛, 邱静, 余楚中 申请人:重庆大学