旋转运动型管具夹持用机械结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油机械领域，具体涉及旋转运动型管具夹持用机械结构。
【背景技术】
[0002]钻井作业中管具排放技术的发展经历3个阶段，分别为机械化、半自动化和全自动化。经过60年的发展，国外的管具排放技术已经很成熟，形成各种类型的排放系统:水平型、垂直型、水平垂直型和二层台排放系统等。国外有代表性的供应商是美国国民油井华高公司和挪威的MH公司。目前两家公司的技术均主要用于海洋大型钻井平台，部分产品也只用于大型陆地钻井钻机。由于系统笨重和结构复杂，无法在中深井和浅井陆地机使用。为了研发出适合中深井和浅井陆地机使用的系统，提高作业的效率，使系统轻便、紧凑，需要使结构更加的简化、体积质量不断的减小，其中的一个重要方面就是管具夹持装置的设计，如今的夹持装置在夹紧管具进行操作时，夹持装置只能局部运动，整个夹持装置无法整体旋转运动，将管具送入指定的地点。
【发明内容】
[0003]本发明克服了现有技术的不足，提供旋转运动型管具夹持用机械结构，该夹持用机械结构不仅能够局部运动，还可让整个夹持用机械结构整体旋转运动，送入指定的地点，在该过程中还不易出现与二层台排架和钻台碰撞，以及惯性力过大导致机械臂失稳的情况发生。
[0004]为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案:旋转运动型管具夹持用机械结构，包括基座、上臂、前臂、机械手、滑车机构和角度传感器，所述上臂一端通过连接销与基座铰接，另一端与前臂铰接，在上臂和机座之间还连接基座油缸和角度传感器，在上臂与前臂的铰接处还设置上臂前臂油缸和角度传感器；所述前臂顶端铰接机械手，在机械手上还安装接触式传感器，在机械手与前臂之间还设置机械手油缸；所述滑车机构上的传动法兰安装在基座的顶部。
[0005]机械手上安装的接触式传感器，用于对管体和机械手之间的相对位置进行检测，机械结构实现对管体的快速准确夹紧或下放操作。同时在基座一侧的铰接处，上臂与前臂的铰接处均设置角位移传感器，随时监控上臂、前臂和机座转动角度位移的变化情况，避免移动角度过大而出现与二层台管排架和钻台碰撞，以及惯性力过大导致的机械臂失稳的情况发生，保证操作的安全可靠。另外在基座的上方还设置滑车机构用于实现位于滑车机构下方的机械部分的旋转运动。使机械结构不仅能够局部运动，还可让整个夹持用机械结构整体旋转运动。
[0006]所述滑车机构包括滑车支架、安装在滑车支架侧面上的一排水平滚子、安装在滑车支架顶部的旋转编码器和垂直滚子、安装在滑车支架底部的传动法兰以及安装在滑车支架内部的液压马达。其中的旋转编码器用于测量液压马达转轴的角位移、角速度等参数；滑车机构上设置的水平滚子和垂直滚子以降低在走台内部运动时的摩擦阻力；滑车机构顶部为一滚珠丝杠螺母，与纵向传动总成的传动丝杠配合；而传动法兰则是给位于传动法兰下方的机构传递扭矩。
[0007]所述液压马达为串有刹车装置和减速箱的低速大扭矩液压马达。能够更好的实现旋转运动。
[0008]所述机械手前端固定有钳牙板。方便稳固的夹取管体。
[0009]所述上臂与基座铰接端为弧形结构。使得上臂、基座和基座油缸之间的连接更加紧凑，避免该机械总成在运动的过程中刮伤其它的机械部件。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1、机械手上安装的接触式传感器，用于对管体和机械手之间的相对位置进行检测，角位移传感器的设置，随时监控上臂、前臂和机座转动角度位移的变化情况，避免移动角度过大而出现与二层台管排架和钻台碰撞，以及惯性力过大导致的机械臂失稳的情况发生，保证操作的安全可靠；另外，在基座的上方还设置滑车机构用于实现位于滑车机构下方的机械部分的旋转运动，机械结构不仅能够局部运动，还可让整个夹持用机械结构整体旋转运动。
[0011]2、该发明中的滑车机构不仅液压马达转轴的角位移、角速度等参数，还可降低在走台内部运动时的摩擦阻力。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中滑车机构的结构示意图。
[0013]图中附图标记分别表示为:1、基座；2、基座油缸；3、上臂；4、前臂；5、机械手；6、机械手油缸；7、上臂前臂油缸；8、滑车机构；9、接触式传感器；10、角度传感器；11、滑车支架；12、液压马达；13、旋转编码器；14、滚珠丝杠螺母；15、垂直滚子；16、水平滚子；17、传动法兰。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步阐述，本发明的实施例不限于此。
[0015]实施例1:
如图1-2所示，本发明包括基座1、上臂3、前臂4、机械手5、滑车机构8和角度传感器10，所述上臂3 —端通过连接销与基座I铰接，另一端与前臂4铰接，在上臂3和机座I之间还连接基座油缸2和角度传感器10，在上臂3与前臂4的铰接处还设置上臂前臂油缸7和角度传感器10 ;所述前臂4顶端铰接机械手5，在机械手5上还安装接触式传感器9，在机械手5与前臂4之间还设置机械手油缸6 ;所述滑车机构8上的传动法兰17安装在基座I的顶部。
[0016]位于滑车机构下方的机械结构伸出至待处理管具，然后夹持管具，将管具提离钻台面，稳定后缩回。滑车机构则驱动位于滑车机构下方的机械结构旋转，直至管具进入走台与管排架之间的空间。
[0017]机械手上安装的接触式传感器，用于对管体和机械手之间的相对位置进行检测，机械结构实现对管体的快速准确夹紧或下放操作。同时在基座一侧的铰接处，上臂与前臂的铰接处均设置角位移传感器，随时监控上臂、前臂和机座转动角度位移的变化情况，避免移动角度过大而出现与二层台管排架和钻台碰撞，以及惯性力过大导致的机械臂失稳的情况发生，保证操作的安全可靠。另外在基座的上方还设置滑车机构用于实现位于滑车机构下方的机械部分的旋转运动。使机械结构不仅能够局部运动，还可让整个夹持用机械结构整体旋转运动。
[0018]实施例2:
本实施例在实施例1的基础上优选如下:所述滑车机构8包括滑车支架11、安装在滑车支架11侧面上的一排水平滚子6、安装在滑车支架11顶部的旋转编码器13和垂直滚子15、安装在滑车支架11底部的传动法兰17以及安装在滑车支架11内部的液压马达12。其中的旋转编码器用于测量液压马达转轴的角位移、角速度等参数；滑车机构上设置的水平滚子和垂直滚子以降低在走台内部运动时的摩擦阻力；滑车机构顶部为一滚珠丝杠螺母，与纵向传动总成的传动丝杠配合；而传动法兰则是给位于传动法兰下方的机构传递扭矩。
[0019]所述液压马达12为串有刹车装置和减速箱的低速大扭矩液压马达。
[0020]所述机械手5前端固定有钳牙板。能够更好的实现对管体的夹紧。
[0021]所述上臂3与基座I铰接端为弧形结构。使得上臂、基座和基座油缸之间的连接更加紧凑，避免该机械总成在运动的过程中刮伤其它的机械部件。
[0022]如上所述便可实现该发明。
【主权项】
1.旋转运动型管具夹持用机械结构，其特征在于:包括基座(1)、上臂(3)、前臂(4)、机械手(5)、滑车机构(8)和角度传感器(10)，所述上臂(3) —端通过连接销与基座(I)铰接，另一端与前臂(4)铰接，在上臂(3)和机座(I)之间还连接基座油缸(2)和角度传感器(10)，在上臂(3)与前臂(4)的铰接处还设置上臂前臂油缸(7)和角度传感器(10);所述前臂(4)顶端铰接机械手(5 )，在机械手(5 )上还安装接触式传感器(9 )，在机械手(5 )与前臂(4 )之间还设置机械手油缸(6);所述滑车机构(8)上的传动法兰(17)安装在基座(I)的顶部。2.根据权利要求1所述的旋转运动型管具夹持用机械结构，其特征在于:所述滑车机构(8)包括滑车支架(11)、安装在滑车支架(11)侧面上的一排水平滚子(6)、安装在滑车支架(11)顶部的旋转编码器(13)和垂直滚子(15)、安装在滑车支架(11)底部的传动法兰(17)以及安装在滑车支架(11)内部的液压马达(12)。3.根据权利要求2所述的旋转运动型管具夹持用机械结构，其特征在于:所述液压马达(12)为串有刹车装置和减速箱的低速大扭矩液压马达。4.根据权利要求1所述的旋转运动型管具夹持用机械结构，其特征在于:所述机械手(5)前端固定有钳牙板。5.根据权利要求1所述的旋转运动型管具夹持用机械结构，其特征在于:所述上臂(3)与基座(I)铰接端为弧形结构。
【专利摘要】本发明公开了旋转运动型管具夹持用机械结构，包括基座、上臂、前臂、机械手、滑车机构和角度传感器，所述上臂一端通过连接销与基座铰接，另一端与前臂铰接，在上臂和机座之间还连接基座油缸和角度传感器，在上臂与前臂的铰接处还设置上臂前臂油缸和角度传感器；所述前臂顶端铰接机械手，在机械手上还安装接触式传感器，在机械手与前臂之间还设置机械手油缸；所述滑车机构上的传动法兰安装在基座的顶部。本发明通过上述设计，不仅能够局部运动，还可让整个夹持用机械结构整体旋转运动，送入指定的地点，在该过程中还不易出现与二层台排架和钻台碰撞，以及惯性力过大导致机械臂失稳的情况发生。
【IPC分类】B25J19/06, E21B19/14
【公开号】CN104929539
【申请号】CN201510273472
【发明人】周斌
【申请人】成都高普石油工程技术有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月26日