一種管具移運(yùn)機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種管具移運(yùn)機(jī)械手，屬于石油鉆采設(shè)備機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手，包括導(dǎo)軌、上機(jī)械手和下機(jī)械手，導(dǎo)軌安裝在排管機(jī)主梁上；上機(jī)械手和下機(jī)械手安裝在導(dǎo)軌上。本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手，夾緊鉗和扶正鉗始終沿水平方向移動(dòng)，在抓持立根的前后，立根高度不變，立根移運(yùn)過程簡(jiǎn)單。另外，由于上下機(jī)械手工作原理相同，在采用相同規(guī)格的第一伸縮油缸和第二伸縮油缸條件下，只需在控制軟件中對(duì)第一伸縮油缸與第二伸縮油缸采用相同的控制曲線，即可實(shí)現(xiàn)上、下機(jī)械手的伸出速度和位移保持同步；裝置的控制系統(tǒng)，編程和控制簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)且調(diào)試簡(jiǎn)單，裝置的成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單。
【專利說明】一種管具移運(yùn)機(jī)械手

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種管具移運(yùn)機(jī)械手，特別涉及一種海洋石油鉆井平臺(tái)排放立根鉆桿、鉆鋌作業(yè)用的新型管具移運(yùn)機(jī)械手，屬于石油鉆采設(shè)備機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]排管機(jī)是一種石油鉆機(jī)管子處理系統(tǒng)中的運(yùn)輸機(jī)具。在鉆井作業(yè)中為了快速鉆井作業(yè)，通常需要提前將鉆桿，鉆鋌和套管多根連接成立根，存放在井架指梁內(nèi)部。排管機(jī)就是在立根被抓取、移運(yùn)、拆立根和接鉆柱的過程中夾持移運(yùn)立根的機(jī)械手。
[0003]陸地鉆機(jī)上的排管機(jī)因受作業(yè)空間限制基本是單機(jī)械手操作。但單機(jī)械手抓持立根時(shí)只能夾持最上端單根靠上的1/3高度位置，機(jī)械手夾持位置下方將近20m長(zhǎng)的管具處于失控狀態(tài)，整個(gè)立根在移運(yùn)過程中晃動(dòng)很大，難以準(zhǔn)確定位。在移運(yùn)過程中始終需要臺(tái)面上有一個(gè)人扶著立根下段。排管處于半自動(dòng)化階段。
[0004]海洋鉆井平臺(tái)上作業(yè)空間大，需要的管具直徑范圍廣，且國(guó)際石油協(xié)會(huì)要求凡是作業(yè)于海上的鉆機(jī)必須配備自動(dòng)化管具處理系統(tǒng)，所以排管機(jī)的基本都是具備上、下雙機(jī)械手結(jié)構(gòu)，只有雙機(jī)械手才能將27米多的管具抓牢。上、下機(jī)械手作用的兩點(diǎn)位置分別位于立根的第一根和第三根單根的中間位置。上機(jī)械手夾持管具，下機(jī)械手扶正管具，避免立根左右甩動(dòng)，尤其是在浮動(dòng)式平臺(tái)上，扶正機(jī)械手的作用尤為必要。但現(xiàn)有設(shè)備上的機(jī)械手的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)形式基本是以下兩形式:第一種是上、下機(jī)械手的機(jī)械臂采用完全相同的2連桿機(jī)構(gòu)(如圖17)。該機(jī)構(gòu)上、下機(jī)械臂均由一個(gè)剛性連桿a、驅(qū)動(dòng)液缸b、滑車架C、軌道立根d和提升裝置h組成。其中連桿a的D點(diǎn)固定在滑車架c上，E點(diǎn)與油缸b鉸接，A點(diǎn)連接抓持管具的夾鉗e ;驅(qū)動(dòng)液缸b的F點(diǎn)也固定在滑車架c上；滑車架c通過提升裝置可上下運(yùn)動(dòng)，各鉸接點(diǎn)D、E、A、F通過銷軸連接。在運(yùn)輸管具時(shí)整個(gè)機(jī)構(gòu)靠液缸b的伸縮驅(qū)動(dòng)連桿a的A鉸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)夾鉗運(yùn)輸夾持的管具的功能。第二種是上、下機(jī)械手的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)不同，上機(jī)械臂是平行四邊形結(jié)構(gòu)，下機(jī)械臂采用雙平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)(如圖18)。該機(jī)構(gòu)上臂由一個(gè)豎直方向上長(zhǎng)度可變的驅(qū)動(dòng)桿FD、一個(gè)剛性連桿FE及一個(gè)形狀為平行四邊形的剛性構(gòu)件ABCD組成，其中AB桿和CD桿等長(zhǎng)，BC桿和AD桿等長(zhǎng)；并且B點(diǎn)相對(duì)A點(diǎn)位置固定，C點(diǎn)相對(duì)D點(diǎn)位置固定；E點(diǎn)到A、D兩點(diǎn)的距離相等且EF = AD/2，AF在一條直線上且與DF垂直，ADF形成一直角三角形。⑶桿的C、D點(diǎn)鉸接在上滑車a上，F(xiàn)點(diǎn)鉸接在下滑車b上，下滑車固定在主梁d上，上滑車a可沿主梁d上下滑動(dòng)；AB桿的A、B連接上機(jī)械手ql。驅(qū)動(dòng)桿F點(diǎn)在整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)用過程中固定，當(dāng)僅驅(qū)動(dòng)桿長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，上滑車a沿主梁d上下滑動(dòng)，從而帶動(dòng)上機(jī)械手ql在水平方向做直線運(yùn)動(dòng)。下臂由一個(gè)可繞鉸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)桿XY、兩個(gè)形狀可變但始終是平行四邊形的剛性構(gòu)件GHKI和LMON組成，其中GI桿、HM桿、MO桿和LN桿等長(zhǎng)；IK桿、GH桿、LM桿和NO桿等長(zhǎng)；ΗΚ桿和MO桿的四個(gè)較點(diǎn)Η、Κ、Μ、Ν鉸接在一個(gè)剛性構(gòu)件上，且構(gòu)成與水平面平行的等腰梯形；L、N連接下機(jī)械手q2 ;驅(qū)動(dòng)桿XY的Y點(diǎn)鉸接在連桿NO上。當(dāng)驅(qū)動(dòng)桿XY長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，X點(diǎn)位置固定，XY桿圍繞X點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)下機(jī)械手q2在水平方向做直線運(yùn)動(dòng)。上、下機(jī)械手同時(shí)同步動(dòng)作，即可實(shí)現(xiàn)移運(yùn)管具f的工作(如f到f ’)。
[0005]上述兩種結(jié)構(gòu)機(jī)械手存在以下不足:1、圖17所示的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)中上、下機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)完全相同，看似簡(jiǎn)單但在機(jī)械臂縮回和伸出過程中，連桿a的A點(diǎn)起始位置與終止位置A’不在同一直線上，其運(yùn)動(dòng)軌跡AA’呈弧形，這就造成夾鉗的起始位置和終止位置不在同一高度上，也就導(dǎo)致管具在伸出和縮回過程中距離臺(tái)面的高度不一致。若達(dá)到起始位置和終止位置時(shí)夾鉗高度上的一致，需要在油缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂伸出的同時(shí)還要通過提升裝置完成D、F點(diǎn)(即滑車架c)豎直方向上的位置調(diào)整，控制復(fù)雜且速度慢。2、圖18所示的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)中，上、下機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)不同，上臂是單平行四邊形機(jī)構(gòu)；下臂是雙平行四邊形機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)克服了圖1機(jī)構(gòu)中存在的機(jī)械臂在伸出和縮回的同時(shí)還要通過提升裝置配合調(diào)整管具高度的不足，但其又引發(fā)了另一個(gè)控制上的難題。在移運(yùn)管具的過程中需要保持上、下機(jī)械手同步運(yùn)動(dòng)，而這個(gè)同步運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是通過位移傳感器檢測(cè)驅(qū)動(dòng)桿的伸縮距離來實(shí)現(xiàn)的，通過控制驅(qū)動(dòng)桿的速度來控制機(jī)械手伸出的速度。從結(jié)構(gòu)中可以看出上、下機(jī)械臂結(jié)構(gòu)不同，驅(qū)動(dòng)桿的位置不同。在運(yùn)動(dòng)中上、下兩個(gè)驅(qū)動(dòng)桿的伸縮距離也是不一樣的。進(jìn)而編程和控制還是很復(fù)雜，且調(diào)試難度大。3、另外，上述兩種結(jié)構(gòu)排管機(jī)在單根上卸扣時(shí)，整個(gè)管具重量都會(huì)作用在下邊的鉆柱上，易造成鉆具螺紋損壞。在排放立根時(shí)，機(jī)械手松開立根的瞬間，立根會(huì)對(duì)臺(tái)面造成很大沖擊。
[0006]另外，由于管具在指梁內(nèi)排放成整列形，管具之間的距離很小，為避免作業(yè)中干涉，夾持管具的上機(jī)械手夾鉗基本都做的很巧妙?，F(xiàn)有技術(shù)中的鉗牙(y)都是固定在夾持臂(X)上的(圖19、圖20)，在夾持不同直徑管具時(shí)，調(diào)整夾持臂(X)的開度實(shí)現(xiàn)夾持管具的功能。但是上述結(jié)構(gòu)的機(jī)械手夾鉗夾持管具的范圍小(3in?6 5/8in)，且存在安全隱患；鉗牙固定在夾持臂上，在夾持不同直徑管具時(shí)作用點(diǎn)不同，會(huì)出現(xiàn)在鉗牙的邊緣處(如圖20)，影響夾持效果和鉗牙的壽命；且在抓取管具時(shí)不能判斷管具是否已經(jīng)進(jìn)入機(jī)械手的夾持中心，如尚未進(jìn)入，鉗子就開始關(guān)閉動(dòng)作，這時(shí)管具反而會(huì)被推離傾倒。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種管具被夾持的起始位置和終止位置高度一致的管具移運(yùn)機(jī)械手，且這種管具移運(yùn)機(jī)械手的編程和控制簡(jiǎn)單、調(diào)試容易。
[0008]本實(shí)用新型的另一發(fā)明目的還在于提供一種可用于抓持不同長(zhǎng)度的立根的管具移運(yùn)機(jī)械手，且這種管具移運(yùn)機(jī)械手能對(duì)立根進(jìn)行大行程的提升或下降。
[0009]本實(shí)用新型的進(jìn)一步目的還在于提供一種可用于減小立根管具螺紋損壞的管具移運(yùn)機(jī)械手。
[0010]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的發(fā)明目的還在于提供一種具有鉗牙自動(dòng)對(duì)中功能的管具移運(yùn)機(jī)械手夾緊鉗。
[0011]本實(shí)用新型的另一目的還在于提供一種可檢測(cè)管具是否進(jìn)入夾持中心的管具移運(yùn)機(jī)械手。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案:
[0013]一種管具移運(yùn)機(jī)械手，包括導(dǎo)軌、上機(jī)械手和下機(jī)械手，所述導(dǎo)軌安裝在排管機(jī)主梁上；所述上機(jī)械手和所述下機(jī)械手安裝在所述導(dǎo)軌上，所述上機(jī)械手包括第一上滑車架和第一下滑車架，所述第一上滑車架和所述第一下滑車架通過第一伸縮油缸連接，所述第一上滑車架安裝在所述導(dǎo)軌上并能沿所述導(dǎo)軌上下移動(dòng)；所述第一上滑車架上鉸接有第一主臂，所述第一主臂的另一端鉸接有夾緊鉗；所述第一下滑車架上鉸接有第一連桿，所述第一連桿的一端鉸接在所述第一下滑車架上，另一端鉸接在所述主臂的中間；所述第一連桿的長(zhǎng)度為所述第一主臂長(zhǎng)度的一半；所述下機(jī)械手包括第二上滑車架、第二伸縮油缸、下固定架、扶正鉗、第二連桿和第二主臂；所述下固定架固定在排管機(jī)主梁下端，所述第二上滑車架安裝在所述導(dǎo)軌上并可以沿所述導(dǎo)軌上下移動(dòng)；所述下固定架和所述第二上滑車架通過所述第二伸縮油缸連接；所述第二主臂一端鉸接在所述第二上滑車架上，另一端鉸接有所述扶正鉗；所述第二連桿的一端鉸接在所述下固定架上，另一端鉸接在所述第二主臂的中間，所述第二連桿為所述第二主臂長(zhǎng)度的一半。上述結(jié)構(gòu)的管具移運(yùn)機(jī)械手，工作時(shí)，所述第一伸縮油缸和所述第二伸縮油缸同時(shí)同步收縮，分別帶動(dòng)所述第一上滑車架相對(duì)所述第一下滑車架向下運(yùn)動(dòng)，所述第二上滑車架相對(duì)所述下固定架向下運(yùn)動(dòng)。所述第一上滑車架和所述第二上滑車架分別通過所述第一主臂和所述第二主臂帶動(dòng)所述夾緊鉗和所述扶正鉗向目標(biāo)立根位置移動(dòng)。由于第一連桿和第二連桿的作用(所述第一連桿和所述第二連桿分別為，以所述第一主臂和所述第二主臂為斜邊、以豎直直線和水平直線分別為直角邊的兩個(gè)直角三角形的斜邊中線)，由三角形斜邊中線定理得知，這個(gè)過程中，所述夾緊鉗和所述扶正鉗始終沿水平方向移動(dòng)，在抓持立根的前后，立根在豎直方向上的位移不變，立根移運(yùn)過程不需要另外對(duì)立根進(jìn)行豎直高度調(diào)整，管具移運(yùn)機(jī)械手工作過程控制簡(jiǎn)單且工作效率高。另外，由于上下機(jī)械手工作原理相同，在設(shè)計(jì)時(shí)，僅需要設(shè)置第一主臂和第二主臂長(zhǎng)度相同，第一伸縮油缸和第二伸縮油缸采用相同規(guī)格的油缸，只需在控制軟件中對(duì)第一伸縮油缸與第二伸縮油缸采用相同的控制曲線，即可實(shí)現(xiàn)上、下機(jī)械手的伸出速度和位移保持同步。裝置的控制系統(tǒng)，編程和控制簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)且調(diào)試簡(jiǎn)單，裝置的成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單。
[0014]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述第一下滑車架安裝在所述導(dǎo)軌上并能沿所述導(dǎo)軌上下移動(dòng)；所述管具移運(yùn)機(jī)械手還包括提升裝置，所述提升裝置驅(qū)動(dòng)所述第一下滑車架沿所述導(dǎo)軌上下移動(dòng)。上述結(jié)構(gòu)的管具移運(yùn)機(jī)械手，通過所述提升裝置可以調(diào)節(jié)所述上機(jī)械手整體在豎直方向上的高度，管具移運(yùn)機(jī)械手可以抓持不同長(zhǎng)度的立根，且能夠?qū)λコ值牧⒏M(jìn)行大行程的提升或下降。
[0015]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述提升裝置包括絞車和鋼絲繩；所述絞車固定在所述排管機(jī)主梁的上端；所述鋼絲繩一端連接在所述絞車上，另一端與所述第一下滑車架連接。上述結(jié)構(gòu)的提升裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便且裝置成本低。
[0016]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述管具移運(yùn)機(jī)械手還包括平衡重裝置，所述鋼絲繩通過所述平衡重裝置與所述第一下滑車架連接；所述平衡重裝置包括拉架、平衡重液缸、擺桿和平衡連桿；所述平衡連桿水平放置，所述鋼絲繩的下端連接在所述平衡連桿的中部；所述平衡連桿的兩端分別連接一個(gè)所述擺桿，所述擺桿的下端均連接有平衡重液缸；所述平衡重液缸的上端與所述擺桿下端連接，所述平衡重液缸的下端安裝在拉架上；所述拉架的下端安裝在所述第一下滑車架上。上述結(jié)構(gòu)的管具移運(yùn)機(jī)械手，立根單根上\卸扣或?qū)⒘⒏诺蕉优_(tái)上時(shí)，在立根7的運(yùn)輸過程中，單根上\卸扣或?qū)⒘⒏诺蕉优_(tái)上等，會(huì)使平衡重液壓缸內(nèi)的壓力減小，兩個(gè)平衡重液壓缸同時(shí)進(jìn)油使油缸壓力上升到液壓系統(tǒng)的設(shè)定值，液壓缸復(fù)位運(yùn)輸過程狀態(tài)。此時(shí)夾緊鉗夾持立根上端管具，平衡重液壓缸承擔(dān)立根的部分重力，立根下部管具承擔(dān)上部管具極小部分的重力，可減小兩根管具間的管具螺紋的受力。
[0017]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述平衡重裝置的兩個(gè)平衡重液缸采用同一個(gè)安全閥和比例減壓溢流閥，所述比例減壓溢流閥用于控制兩個(gè)所述平衡重液缸的進(jìn)油，所述安全閥用于控制所述平衡重液缸的回油。兩個(gè)平衡重液缸采用同一個(gè)安全閥和比例減壓溢流閥，可以保證兩個(gè)平衡重液缸的同步進(jìn)行，避免上機(jī)械手在左右不平衡的條件下工作，損壞機(jī)械手和被夾持立根的管具螺紋。
[0018]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述夾緊鉗包括夾持鉗和夾持鉗驅(qū)動(dòng)裝置，所述夾持鉗包括夾持鉗夾緊臂和牙板總成，所述牙板總成安裝在所述夾持鉗夾緊臂上；所述夾持鉗驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述夾持鉗夾緊臂打開與閉合；所述牙板總成包括牙板座、旋轉(zhuǎn)座和鉗牙板；所述鉗牙板固定在所述旋轉(zhuǎn)座上；所述旋轉(zhuǎn)座上設(shè)有腰形孔，所述腰形孔內(nèi)設(shè)有連接螺栓，所述旋轉(zhuǎn)座通過所述連接螺栓安裝在所述牙板座上；所述旋轉(zhuǎn)座與所述鉗牙板的接觸面為弧面，所述旋轉(zhuǎn)座可以沿所述弧面相對(duì)所述牙板座和所述連接螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)。上述結(jié)構(gòu)的夾持鉗，夾持不同管徑的立根時(shí)，立根與鉗牙板接觸時(shí)會(huì)迫使旋轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)對(duì)中立根中心。鉗牙板與立根的為面接觸，接觸面積大，既能提高夾持鉗對(duì)立根的夾持效果，又能延長(zhǎng)夾持鉗的使用壽命。另外，由于鉗牙板的自動(dòng)對(duì)中功能，能避免立根和鉗牙板的在鉗牙板邊緣處接觸，夾持鉗夾持立根管徑的范圍增大。
[0019]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述夾緊鉗還包括滾子鉗，所述滾子鉗安裝在所述夾持鉗的正上方；所述滾子鉗包括滾子鉗夾持臂和滾子鉗驅(qū)動(dòng)裝置，所述滾子鉗驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述滾子鉗夾持臂打開與閉合；所述滾子鉗夾持臂上安裝有多組縱向排列的滾子，所述滾子位于所述鉗牙板正上方，且所述滾子能沿自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。上述結(jié)構(gòu)夾緊鉗，在夾持鉗上方設(shè)置所述滾子鉗，夾緊鉗夾持立根是，所述滾子以組為單位，兩兩對(duì)稱的四組滾子配和對(duì)立根進(jìn)行定位，同時(shí)提供足夠大的夾持力，用來來平衡立根的重量。另外，由于所述滾子能沿自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，打開所述夾持鉗并保持所述滾子鉗閉合，立根的旋轉(zhuǎn)自由度被釋放，可以輔助拆立根時(shí)。
[0020]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述夾緊鉗還包括安全鉗，所述安全鉗位于所述夾持鉗的正下方。輔助拆立根時(shí)，保持所述安全鉗關(guān)閉可以防止立根在滾子鉗中做旋轉(zhuǎn)運(yùn)作時(shí)脫落，提高裝置的操作安全性。
[0021]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述夾緊鉗上安裝有管子探測(cè)器；夾緊立根時(shí)，所述管子探測(cè)器用于檢測(cè)所述夾緊鉗是否運(yùn)動(dòng)到位。在夾緊鉗上安裝管子探測(cè)器，當(dāng)管子探測(cè)器與立根發(fā)生關(guān)系時(shí)，管子探測(cè)器會(huì)將信息反饋給控制系統(tǒng)，表明立根進(jìn)入夾緊鉗，夾緊鉗運(yùn)動(dòng)到位。本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手，在夾緊鉗上安裝管子探測(cè)器用于檢測(cè)夾緊鉗是否運(yùn)動(dòng)到位，可以防止出現(xiàn)夾緊鉗運(yùn)動(dòng)不到位將立根推離夾緊鉗的現(xiàn)象發(fā)生，管具移運(yùn)機(jī)械手夾持立根定位準(zhǔn)確，移運(yùn)立根的效率高。
[0022]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述管子探測(cè)器鉸接安裝在所述夾緊鉗的頂部并位于所述滾子鉗的上方，所述管子探測(cè)器和所述夾緊鉗之間還安裝有彈簧，所述彈簧和所述管子探測(cè)器處于平衡狀態(tài)時(shí)，所述管子探測(cè)器與豎直方向有一銳角夾角。上述機(jī)構(gòu)的管子探測(cè)器，可以用于檢測(cè)不同管徑的立根夾持。當(dāng)較大管徑的立根被夾持時(shí)，管子探測(cè)器可以繞其與夾緊鉗的鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)適應(yīng)立根的對(duì)中位置，釋放立根時(shí)，所述彈簧帶動(dòng)所述管子探測(cè)器復(fù)位；當(dāng)夾持較小管徑的立根時(shí)，管子探測(cè)器與立根接觸即可檢測(cè)出立根是否進(jìn)入夾緊鉗到位。上述結(jié)構(gòu)的管子探測(cè)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，可以自動(dòng)適應(yīng)不同管徑的立根。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果:
[0024]1、本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手，夾緊鉗和扶正鉗始終沿水平方向移動(dòng)，在抓持立根的前后，立根在豎直方向上的位移不變，立根移運(yùn)過程不需要另外對(duì)立根進(jìn)行豎直高度調(diào)整，管具移運(yùn)機(jī)械手工作過程控制簡(jiǎn)單且工作效率高。另外，由于上下機(jī)械手工作原理相同，在采用相同規(guī)格的第一伸縮油缸和第二伸縮油缸、長(zhǎng)度相同的第一主臂和第二主臂的條件下，只需在控制軟件中對(duì)第一伸縮油缸與第二伸縮油缸采用相同的控制曲線，即可實(shí)現(xiàn)上、下機(jī)械手的伸出速度和位移保持同步；裝置的控制系統(tǒng)，編程和控制簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)且調(diào)試簡(jiǎn)單，裝置的成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單。
[0025]2、本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手，上機(jī)械手整體可以沿導(dǎo)軌在豎直方向上移動(dòng)，管具移運(yùn)機(jī)械手可以抓持不同長(zhǎng)度的立根且能夠?qū)λコ值牧⒏M(jìn)行大行程的提升或下降。
[0026]3、本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手，提升裝置通過平衡重裝置平衡上機(jī)械手的重量，在立根單根上\卸扣或?qū)⒘⒏诺蕉优_(tái)上時(shí)，平衡重液壓缸進(jìn)油恢復(fù)至系統(tǒng)設(shè)定值，保持夾緊鉗夾持立根、平衡重液壓缸承擔(dān)立根部分重力的狀態(tài)，立根下部管具承擔(dān)上部管具極小部分的重力，可減小兩根管具間的管具螺紋的受力。
[0027]4、本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手，夾緊鉗的夾持鉗，夾持不同管徑的立根時(shí)，立根與鉗牙板接觸時(shí)會(huì)迫使旋轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)對(duì)中立根中心。鉗牙板與立根的為面接觸，接觸面積大，既能提高夾持鉗對(duì)立根的夾持效果，又能延長(zhǎng)夾持鉗的使用壽命。另外，由于鉗牙板的自動(dòng)對(duì)中功能，能避免立根和鉗牙板的在鉗牙板邊緣處接觸，夾持鉗夾持立根管徑的范圍增大。
[0028]5、本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手，在夾緊鉗上安裝有管子探測(cè)器，可用于檢測(cè)夾緊鉗是否運(yùn)動(dòng)到位，防止出現(xiàn)夾緊鉗運(yùn)動(dòng)不到位將立根推離夾緊鉗的現(xiàn)象發(fā)生，管具移運(yùn)機(jī)械手夾持立根定位準(zhǔn)確，移運(yùn)立根的效率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0029]圖1是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手的軸視圖；
[0030]圖2是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手的動(dòng)作原理示意圖；
[0031]圖3是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手的上機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手的下機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手的零部件示意圖(平衡重裝置)；
[0034]圖6是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手的平衡重液壓缸液壓原理示意圖；
[0035]圖7是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手的零部件示意圖(夾緊鉗)；
[0036]圖8是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手的零部件示意圖(牙板總成)；
[0037]圖9是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手的零部件示意圖(牙板總成)；
[0038]圖10是夾緊鉗夾持管徑為13 5/8in的立根的俯視圖；
[0039]圖11是圖10中夾持鉗各部件連接結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0040]圖12是夾緊鉗夾持管徑為2 l/4in的立根的俯視圖；
[0041]圖13是圖12中夾持鉗各部件連接結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0042]圖14是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手夾持立根的主視圖一(機(jī)械手處于伸出狀態(tài))；
[0043]圖15是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手夾持立根的主視圖二(機(jī)械手處于收回狀態(tài))；
[0044]圖16是本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手夾持立根的主視圖三(上機(jī)械手運(yùn)動(dòng)至排管機(jī)主梁中部)；
[0045]圖17是現(xiàn)有技術(shù)中第一種結(jié)構(gòu)的排管機(jī)機(jī)械手的動(dòng)作原理示意圖；
[0046]圖18是現(xiàn)有技術(shù)中第二種結(jié)構(gòu)的排管機(jī)機(jī)械手的動(dòng)作原理示意圖；
[0047]圖19是現(xiàn)有技術(shù)中的一種夾持鉗夾持管徑為3〃的立根俯視剖視圖；
[0048]圖20是圖19中所述夾持鉗夾持管徑為6 5/8〃的立根俯視剖視圖.
[0049]圖中標(biāo)記:1-提升裝置，11-絞車，12-鋼絲繩，2-導(dǎo)軌，3_平衡重裝置，31-拉架，32-平衡重液缸，33-擺桿，34-平衡連桿，35-接近開關(guān)，36-連接銷軸，37-安全閥，38-比例減壓溢流閥，4-上機(jī)械手，41-第一上滑車架，42-第一伸縮油缸，43-第一下滑車架，44-夾緊鉗，441- 一體式油缸，4411-夾持鉗油缸，442-管子探測(cè)器，443-滾子鉗，4431-滾子鉗夾持臂，444-夾持鉗，445-保護(hù)鉗，4451-基座，4452-指頭驅(qū)動(dòng)液缸，4453-指頭，446-連桿，447-滾子，448-夾持鉗夾緊臂，449-牙板總成，4491-牙板座，4492-旋轉(zhuǎn)座，4493-連接螺桿，4494-鉗牙板，4410-彈簧，45-第一連桿，46-第一主臂，47-第一姿態(tài)連桿，5-下機(jī)械手，51-第二上滑車架，52-第二伸縮油缸，53-下固定架，54-扶正鉗，55-第二連桿，56-第二主臂，57-第二姿態(tài)連桿，6-排管機(jī)主梁，7-立根。

【具體實(shí)施方式】
[0050]下面結(jié)合試驗(yàn)例及【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本實(shí)用新型內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本實(shí)用新型的范圍。
[0051]實(shí)施例1
[0052]圖1至圖4中所示的排管機(jī)主梁6為本實(shí)施例管具移運(yùn)機(jī)械手的安裝載體。排管機(jī)主梁6的上下兩端分別鉸接在上、下行走裝置上，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)管具移運(yùn)機(jī)械手的整體移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。
[0053]本實(shí)施例的管具移運(yùn)機(jī)械手如圖1所示，包括提升裝置1、導(dǎo)軌2、平衡重裝置3、上機(jī)械手4和下機(jī)械手5。導(dǎo)軌2固定在排管機(jī)主梁6的前方兩側(cè)，上機(jī)械手4和下機(jī)械手5通過滾輪安裝在導(dǎo)軌2上，導(dǎo)軌2為上機(jī)械手4和下機(jī)械手5的滑動(dòng)提供移動(dòng)線路。提升裝置I包括絞車11和鋼絲繩12，絞車11固定在主梁6的前方上端，鋼絲繩12的一端連接在絞車11上，另一端連接平衡重裝置3，平衡重裝置3的下端安裝在上機(jī)械手4上。提升裝置I可以通過鋼絲繩12帶動(dòng)上機(jī)械手4整體沿導(dǎo)軌2上下移動(dòng)。
[0054]如圖5所示，平衡重裝置3包括拉架31、平衡重液缸32、擺桿33、平衡連桿34、接近開關(guān)35和連接銷軸36。平衡連桿34水平放置，鋼絲繩12的下端連接在平衡連桿34的中部，平衡連桿34的兩端分別連接一個(gè)擺桿33，擺桿33的下端均連接有平衡重液缸32。平衡重液缸32的液缸軸與擺桿33的下端通過連接銷軸36鉸接，平衡重液缸32的液缸安裝在拉架31上。拉架31上設(shè)有沿豎直方向延伸的滑槽，連接銷軸36安裝在拉架31的所述滑槽內(nèi)，并能沿所述滑槽上下滑動(dòng)。接近開關(guān)35安裝在拉架31上，用于檢測(cè)連接銷軸36的位置。拉架31的下端安裝在上機(jī)械手4上，提升裝置I的絞車11旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)鋼絲繩12收縮，可以帶動(dòng)上機(jī)械手4整體沿導(dǎo)軌2上下滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上機(jī)械手4的整體移動(dòng)。圖6為本實(shí)用新型管具移運(yùn)機(jī)械手的平衡重裝置3的兩個(gè)平衡重液缸32液壓原理圖。其中，A是進(jìn)油口，B是回油口，C是泄油口。兩個(gè)平衡重液缸32使用同一個(gè)比例減壓溢流閥38和安全閥37以保證其同步性。平衡重裝置3始終能補(bǔ)償?shù)羯蠙C(jī)械手4和立根7的約70%的重量，在此過程中平衡重液缸32始終處于受拉狀態(tài)。在立根7的運(yùn)輸過程中，單根上\卸扣或?qū)⒘⒏诺蕉优_(tái)上等，會(huì)使平衡重液壓缸32內(nèi)的壓力減小的情況發(fā)生，此時(shí)，平衡重液壓缸32進(jìn)油使油缸壓力上升到液壓系統(tǒng)的設(shè)定值，連接銷軸36復(fù)位至連接開關(guān)35處，此時(shí)平衡重液壓缸32承擔(dān)立根上部管具的大部分甚至全部重力，減小立根7下部管具承擔(dān)立根7上部管具的重力，可減小兩根管具間的管具螺紋的受力，保護(hù)管具螺紋不被損壞。
[0055]上機(jī)械手4的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括第一上滑車架41、第一伸縮油缸42、第一下滑車架43、夾緊鉗44、第一連桿45、第一主臂46和第一姿態(tài)連桿47。第一上滑車架41和第一下滑車架43通過滾輪安裝在導(dǎo)軌2上，第一上滑車架41和第一下滑車架43可以沿導(dǎo)軌2上下移動(dòng)。第一伸縮油缸42的一端安裝在第一上滑車架41上，另一端安裝在第一下滑車架43上。第一主臂46的一端通過銷軸鉸接在第一上滑車架41上，另一端通過銷軸與夾緊鉗44鉸接；第一姿態(tài)連桿47位于第一主臂46的正上方，第一姿態(tài)連桿47的一端通過銷軸鉸接在第一上滑車架41上，另一端通過銷軸與夾緊鉗44鉸接。第一上滑車架41、夾緊鉗44、第一主臂46和第一姿態(tài)連桿47通過各鉸點(diǎn)組成在豎直平面呈平行四邊形的剛性平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)。這樣通過第一姿態(tài)連桿47和第一主臂46與夾緊鉗44發(fā)生兩個(gè)鉸接點(diǎn)，并與第一上滑車架41形成剛性平行四邊形結(jié)構(gòu)，可以保證夾緊鉗44的姿態(tài)始終處于豎直狀態(tài)，避免夾緊鉗44圍繞與第一主臂46唯一的一個(gè)鉸點(diǎn)做鐘擺運(yùn)動(dòng)，無法準(zhǔn)確定位立根的問題發(fā)生。同時(shí)在機(jī)械手移運(yùn)立根的過程中，夾緊鉗44在剛性平行四邊形結(jié)構(gòu)中形成兩個(gè)鉸接點(diǎn)，能避免立根運(yùn)輸過程中，夾緊鉗44和立根7在慣性力或船體運(yùn)動(dòng)加速度左右下來回甩動(dòng)，立根7移運(yùn)過程中操控容易實(shí)現(xiàn)、移運(yùn)安全系數(shù)高。第一連桿45的一端鉸接在第一下滑車架43上，另一端鉸接在第一主臂46的底部中心部位且第一連桿45的長(zhǎng)度為第一主臂46長(zhǎng)度的一半，即以第一主臂46為斜邊、以水平和豎直方向?yàn)橹苯沁吔M成三角形，第一連桿45為該三角形的斜邊中線。管具移運(yùn)機(jī)械手工作時(shí)，第一下滑車架43在導(dǎo)軌2上固定不動(dòng)，第一伸縮油缸42伸縮帶動(dòng)第一上滑車架41沿導(dǎo)軌2上下運(yùn)動(dòng)。此過程中，第一連桿45繞第一連桿45與第一下滑車架的鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)第一上滑車架41、夾緊鉗44、第一主臂46和第一姿態(tài)連桿47組成的剛性平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)整體在豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。由直角三角形斜邊中線定理可知，第一上滑車架41沿導(dǎo)軌2在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，可以保證夾緊鉗44沿水平方向來回運(yùn)動(dòng)，完成立根7的運(yùn)輸，且立根7被移運(yùn)前后的高度一致。管具移運(yùn)機(jī)械手工作過程控制簡(jiǎn)單且工作效率高。
[0056]圖2所示為管具移運(yùn)機(jī)械手的工作過程示意圖，圖中上半部分的原理示意圖為上機(jī)械手4的工作原理示意圖。圖中E(E’)為第一連桿45與第一主臂46的鉸接點(diǎn)；F為第一下滑車架43與第一連桿45的鉸接點(diǎn)，同時(shí)也是第一伸縮油缸42與第一下滑車架43的鉸接點(diǎn)；D(D’ )為第一主臂46與第一上滑車架41的鉸接點(diǎn)；A(A’ )為第一主臂46與夾緊鉗44的鉸接點(diǎn)；B(B’ )為第一姿態(tài)連桿46與夾緊鉗44的鉸接點(diǎn)；C(C’ )為第一姿態(tài)連桿46與第一上滑車架41的鉸接點(diǎn)。其中，AB⑶在豎直平面內(nèi)形成剛性平行四邊形結(jié)構(gòu)，即運(yùn)動(dòng)過程中AB⑶各點(diǎn)的相對(duì)位置不變，AB =⑶，AD = BCo E為AD的中點(diǎn)，AE = ED = FE，F(xiàn)D丄FA0在機(jī)械手整個(gè)工作過程中F點(diǎn)位置不變。ABCDE為機(jī)械手各鉸接點(diǎn)的初始位置，此時(shí)第一伸縮油缸42伸長(zhǎng)至最大行程(FD)，夾緊鉗44達(dá)到最小伸出行程；A’ B’ C’ D’ E’為夾緊鉗44位于最大伸出行程位置時(shí)，各鉸接點(diǎn)的位置關(guān)系圖，此時(shí)第一伸縮油缸42收縮至最小行程(FD)。夾緊鉗44可夾持其行程內(nèi)(AB至A’B’的行程范圍內(nèi))的目標(biāo)立根7。第一伸縮油缸42伸縮過程中，⑶隨第一上滑車架41則沿導(dǎo)軌2在豎直方向上下移動(dòng)，由直角三角形斜邊中線定理可知，此過程中可以保證AB沿水平方向來回移動(dòng)。
[0057]下機(jī)械手5如圖4所示，包括第二上滑車架51、第二伸縮油缸52、下固定架53、扶正鉗54、第二連桿55、第二主臂56和第二姿態(tài)連桿57。下機(jī)械手5的工作原理與上機(jī)械手4的完全相同。上機(jī)械手4和下機(jī)械手5的各個(gè)機(jī)構(gòu)的各個(gè)鉸點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)，即圖2中，夾緊鉗44的運(yùn)動(dòng)行程內(nèi)，上機(jī)械手4和下機(jī)械手5的各個(gè)絞點(diǎn)(ABCDEF)運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向以及某一時(shí)刻各鉸接點(diǎn)的所處的位置均一一對(duì)應(yīng)。第二主臂56的長(zhǎng)度與第一主臂46的長(zhǎng)度相同；第一伸縮油缸42與第二伸縮油缸52也是同一規(guī)格(均內(nèi)置直線位移傳感器，并通過位移傳感器檢測(cè)伸縮油缸驅(qū)動(dòng)桿的伸縮距離)。下機(jī)械手5與上機(jī)械手4的不同之處在于:1、下固定架53固定在排管機(jī)固定在主梁6上，下機(jī)械手5整體不能沿導(dǎo)軌2上下移動(dòng)；2、下機(jī)械手5的扶正鉗55用于立根的扶正而并不用于夾緊立根，扶正鉗中的立根可以上下移動(dòng)。
[0058]上述結(jié)構(gòu)的管具機(jī)械手工作時(shí)，上下機(jī)械手工作原理相同，只需在控制軟件中對(duì)第一伸縮油缸42與第二伸縮油缸52采用相同的控制曲線，即可實(shí)現(xiàn)上、下機(jī)械手的伸出速度和位移保持同步。本實(shí)用新型的管具移運(yùn)機(jī)械手，上機(jī)械手4和下機(jī)械手5的控制系統(tǒng)，編程和控制簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)且調(diào)試簡(jiǎn)單，裝置的成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單。
[0059]如圖7所示，夾緊鉗44包括一體式油缸441、管子探測(cè)器442、滾子鉗443、夾持鉗444和保護(hù)鉗445。一體式油缸441為滾子鉗443、夾持鉗444提供夾持動(dòng)力，用于夾緊立根7。管子探測(cè)器442鉸接安裝在夾緊鉗44的頂部并位于滾子鉗443的上方，管子探測(cè)器442上還安裝有彈簧4410，彈簧4410的另一端安裝在夾緊鉗44上，彈簧4410和管子探測(cè)器442處于平衡狀態(tài)時(shí)，管子探測(cè)器442與豎直方向有一銳角夾角。當(dāng)夾緊鉗44夾持立根7時(shí)，立根7與管子探測(cè)器442有接觸則表示夾緊鉗44運(yùn)動(dòng)到位，立根7進(jìn)入夾緊鉗44中了。當(dāng)較大管徑的立根7被夾持時(shí)，管子探測(cè)器442可以繞其與夾緊鉗44的鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)適應(yīng)立根7的對(duì)中位置，釋放立根7時(shí)，彈簧4410帶動(dòng)管子探測(cè)器442復(fù)位；當(dāng)夾持較小管徑的立根7時(shí)，管子探測(cè)器442與立根7接觸即可檢測(cè)出立根7是否進(jìn)入夾緊鉗44到位。上述結(jié)構(gòu)的管子探測(cè)器442，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，用于探測(cè)立根7位置，可以實(shí)現(xiàn)夾緊鉗44對(duì)立根7的精確夾持。
[0060]滾子鉗443包括滾子鉗夾持臂4431，滾子鉗夾持臂4431上安裝有多組縱向排列的滾子447，滾子447能繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。滾子鉗443夾緊立根7時(shí)，多組縱向排列的滾子447用于立根7的定位。連桿446包括兩根，以滾子鉗443的對(duì)稱中心面為對(duì)稱面，兩根連桿446對(duì)稱分布在滾子鉗443中心面的兩側(cè)，連桿446的一端鉸接在滾子鉗443的滾子鉗夾持臂4431上，另一端鉸接在滾子鉗油缸的液缸軸上。滾子鉗油缸的液缸軸伸縮帶動(dòng)連桿446的一端沿滾子鉗油缸的液缸軸軸向前后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)滾子鉗443的滾子鉗夾持臂4431張開與閉合，實(shí)現(xiàn)滾子鉗446打開或關(guān)閉。本實(shí)施例中的滾子鉗443同時(shí)由一體式油缸441上的三個(gè)滾子鉗油缸驅(qū)動(dòng)，能提供足夠大的夾持力，使多組滾子447產(chǎn)生足夠的摩擦力來平衡立根7的重量。
[0061 ] 夾持鉗444位于滾子鉗443的下方，夾持鉗444包括夾持鉗夾緊臂448和牙板總成449，牙板總成449安裝在夾持鉗夾緊臂448上，夾持鉗444由一體式油缸441中的夾持鉗油缸4411驅(qū)動(dòng)，能提供1MT的夾持能力。一體式油缸441中的夾持鉗油缸4411驅(qū)動(dòng)夾持鉗444張開與閉合的原理與滾子鉗443的夾持原理相同。牙板總成449隨夾持鉗夾緊臂448的張開合并夾緊立根7，牙板總成449位于滾子鉗443上的滾子447對(duì)應(yīng)位置的下方，滾子447對(duì)立根7夾持定位后，夾持鉗夾緊臂448閉合帶動(dòng)牙板總成449夾持立根7。牙板總成449的在夾持鉗夾緊臂448上的安裝結(jié)構(gòu)如圖8、圖9所示，包括牙板座4491，旋轉(zhuǎn)座4492，連接螺桿4493和鉗牙板4494。鉗牙板4494固定在半圓形旋轉(zhuǎn)座4492上，旋轉(zhuǎn)座4492上開有一個(gè)腰型孔，連接螺栓4493穿過旋轉(zhuǎn)座4492中間的腰型孔將旋轉(zhuǎn)座4492安裝在牙板座4491上，旋轉(zhuǎn)座4492通過腰形孔和連接螺栓4493配合，既能相對(duì)牙板座4491有一定的旋轉(zhuǎn)角度，又不會(huì)脫離牙板座4491。當(dāng)夾持鉗444夾持不同管徑的鉆桿時(shí)，鉗牙板4494和旋轉(zhuǎn)座4492整體可以沿旋轉(zhuǎn)座4492上的腰形孔周向方向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉗牙板4494相對(duì)滾子鉗443定位后的立根7自動(dòng)對(duì)中。這樣夾持鉗444夾持立根7時(shí)，牙板總成449與被夾持立根7的接觸面積大。管具移運(yùn)機(jī)械手夾持立根7時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)立根7與鉗牙板4494的作用點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)在鉗牙板4494的邊緣處，管具移運(yùn)機(jī)械手夾持立根7的夾持效果好、機(jī)械手工作安全性高，鉗牙的使用壽命長(zhǎng)。另外，鉗牙板4494自動(dòng)對(duì)中立根7，夾持鉗444可以自動(dòng)適應(yīng)不同管徑的管具，可以擴(kuò)大夾持鉗444的應(yīng)用范圍且夾持鉗444夾持多種管徑的立根7的效果和安全性高。圖10和圖12為本實(shí)用新型的夾緊鉗44夾持兩種不同管徑的立根7俯視圖；圖11為圖10的夾持鉗444各部件的連接關(guān)系剖視圖；圖13為圖12的夾持鉗444各部件的連接關(guān)系剖視圖。
[0062]保護(hù)鉗445安裝在夾持鉗444的下方，隨夾持鉗444運(yùn)動(dòng)；保護(hù)鉗445由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)油缸實(shí)現(xiàn)保護(hù)鉗445的打開或關(guān)閉。如圖7，保護(hù)鉗445包括基座4451、指頭驅(qū)動(dòng)液缸4452和指頭4453?；?451通過螺栓連接在夾持鉗444的夾持臂448上，保護(hù)鉗444整體隨夾持鉗444向前或開合運(yùn)動(dòng)。指頭4453包括兩個(gè)，分別安裝在兩個(gè)基座4451上，左右兩個(gè)指頭4453的布置上下高度錯(cuò)開，不在同一水平高度。指頭驅(qū)動(dòng)液缸4452 —端連在基座4451上，另一端連在指頭4453上。保護(hù)鉗445工作時(shí)，保護(hù)鉗445的開關(guān)狀態(tài)由傳感器檢測(cè)。上述結(jié)構(gòu)的保護(hù)鉗445通過螺栓連接在夾持鉗上，指頭驅(qū)動(dòng)液缸4452只需提供很小的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)指頭4453翻轉(zhuǎn)就可實(shí)現(xiàn)立根7的抱緊功能。另外保護(hù)鉗445關(guān)于軸線對(duì)稱布置，將指頭4453在空間上錯(cuò)位布置，在空間上錯(cuò)開保護(hù)鉗445的動(dòng)作范圍，減小保護(hù)鉗445的外形尺寸，整個(gè)保護(hù)鉗445的體積小。
[0063]以下具體介紹本實(shí)施例管具移運(yùn)機(jī)械手的作過程:
[0064]通過提升裝置I調(diào)節(jié)上機(jī)械手4在導(dǎo)軌2上的位置。夾緊鉗44在夾持立根7時(shí)，上機(jī)械手4和下機(jī)械手5同步朝向立根7伸出，扶正鉗54、夾緊鉗44依次打開，并由管子探測(cè)器442檢測(cè)夾緊鉗44是否運(yùn)動(dòng)到位。夾緊鉗44運(yùn)動(dòng)到位后，夾緊鉗44的滾子鉗443先夾緊，通過滾子447將立根7定位。然后依次關(guān)閉夾持鉗444、保護(hù)鉗445和扶正鉗54夾緊立根7，如圖14所示。然后通過伸縮油缸(42、52)帶動(dòng)上下平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)縮回，進(jìn)而帶動(dòng)夾緊鉗44和扶正鉗54縮回，如圖15所示。伸縮油缸(42、52)達(dá)到縮回行程時(shí)，旋轉(zhuǎn)排管機(jī)主梁6對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)位置。繼而(42、52)縮回，通過平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾緊鉗44和扶正鉗45伸出至目標(biāo)位置，下放立根7，在此過程中，下機(jī)械手5的伸出和收回動(dòng)作與上機(jī)械手4保持一致。如此循環(huán)進(jìn)行下一次立根的夾持運(yùn)輸操作。上述管具機(jī)械手工作過程中，在夾緊鉗44夾持管具7的過程中，夾緊鉗44夾持立根7后，可通過內(nèi)置在第一伸縮油缸42底部的直線位移傳感器感應(yīng)伸縮油缸43的位移，并將其傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過對(duì)第一伸縮油缸42的流量進(jìn)行模糊控制，從而控制第一伸縮油缸42的速度，下機(jī)械手5的控制原理與上機(jī)械手4的控制原理相同。
[0065]移運(yùn)機(jī)械手輔助拆立根時(shí):機(jī)械手夾持立根7送入鼠洞位置，在拆立根時(shí)機(jī)械手將夾持鉗444打開一定開度，保持滾子鉗443、保護(hù)鉗445、扶正鉗54關(guān)閉姿態(tài)。立根7的旋轉(zhuǎn)自由度被釋放，等立根7拆下單根后再關(guān)閉夾持鉗444將剩下的管具移運(yùn)。立根夾持機(jī)械手輔助接鉆柱采用相反的流程。在立根夾持機(jī)械手將夾持鉗444打開一定開度時(shí)，保護(hù)鉗445關(guān)閉姿態(tài)將防止立根在滾子鉗443中做旋轉(zhuǎn)運(yùn)作時(shí)脫落。
[0066]當(dāng)需要對(duì)立根7進(jìn)行大行程的提升或下降時(shí)，需在上機(jī)械手4和下機(jī)械手5都處于收回的狀態(tài)下進(jìn)行，如圖15。提升裝置I的絞車11旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)鋼絲繩12收縮，帶動(dòng)上機(jī)械手4整體沿導(dǎo)軌2上下滑動(dòng)，調(diào)節(jié)夾緊鉗44在豎直方向上的位置，當(dāng)立根7到達(dá)所需的高度時(shí)，再將機(jī)械手伸出。同時(shí)，由于在機(jī)械手夾持雙立根和三立根時(shí)夾緊鉗44夾持立根的位置不同，設(shè)置提升裝置I調(diào)節(jié)夾緊鉗44在豎直方向上的位置還可以滿足管具移運(yùn)機(jī)械手抓持不同長(zhǎng)度的立根(如雙立根或三立根)的要求。
[0067]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種管具移運(yùn)機(jī)械手，包括導(dǎo)軌、上機(jī)械手和下機(jī)械手，所述導(dǎo)軌安裝在排管機(jī)主梁上；所述上機(jī)械手和所述下機(jī)械手安裝在所述導(dǎo)軌上，其特征在于: 所述上機(jī)械手包括第一上滑車架和第一下滑車架，所述第一上滑車架和所述第一下滑車架通過第一伸縮油缸連接，所述第一上滑車架安裝在所述導(dǎo)軌上并能沿所述導(dǎo)軌上下移動(dòng)；所述第一上滑車架上鉸接有第一主臂，所述第一主臂的另一端鉸接有夾緊鉗；所述第一下滑車架上鉸接有第一連桿，所述第一連桿的一端鉸接在所述第一下滑車架上，另一端鉸接在所述主臂的中間；所述第一連桿的長(zhǎng)度為所述第一主臂長(zhǎng)度的一半； 所述下機(jī)械手包括第二上滑車架、第二伸縮油缸、下固定架、扶正鉗、第二連桿和第二主臂；所述下固定架固定在排管機(jī)主梁下端，所述第二上滑車架安裝在所述導(dǎo)軌上并可以沿所述導(dǎo)軌上下移動(dòng)；所述下固定架和所述第二上滑車架通過所述第二伸縮油缸連接；所述第二主臂一端鉸接在所述上滑車架上，另一端鉸接有所述扶正鉗；所述第二連桿的一端鉸接在所述下固定架上，另一端鉸接在所述第二主臂的中間，所述第二連桿為所述第二主臂長(zhǎng)度的一半。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管具移運(yùn)機(jī)械手，其特征在于:所述第一下滑車架安裝在所述導(dǎo)軌上并能沿所述導(dǎo)軌上下移動(dòng)；所述管具移運(yùn)機(jī)械手還包括提升裝置，所述提升裝置驅(qū)動(dòng)所述第一下滑車架沿所述導(dǎo)軌上下移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管具移運(yùn)機(jī)械手，其特征在于:所述提升裝置包括絞車和鋼絲繩；所述絞車固定在所述排管機(jī)主梁的上端；所述鋼絲繩一端連接在所述絞車上，另一端與所述第一下滑車架連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管具移運(yùn)機(jī)械手，其特征在于: 所述管具移運(yùn)機(jī)械手還包括平衡重裝置，所述鋼絲繩通過所述平衡重裝置與所述第一下滑車架連接； 所述平衡重裝置包括拉架、平衡重液缸、擺桿和平衡連桿；所述平衡連桿水平放置，所述鋼絲繩的下端連接在所述平衡連桿的中部；所述平衡連桿的兩端分別連接一個(gè)所述擺桿，所述擺桿的下端均連接有平衡重液缸；所述平衡重液缸的上端與所述擺桿下端連接，所述平衡重液缸的下端安裝在拉架上；所述拉架的下端安裝在所述第一下滑車架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管具移運(yùn)機(jī)械手，其特征在于:所述平衡重裝置的兩個(gè)平衡重液缸采用同一個(gè)安全閥和比例減壓溢流閥，所述比例減壓溢流閥用于控制兩個(gè)所述平衡重液缸的進(jìn)油，所述安全閥用于控制所述平衡重液缸的回油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管具移運(yùn)機(jī)械手，其特征在于: 所述夾緊鉗包括夾持鉗和夾持鉗驅(qū)動(dòng)裝置，所述夾持鉗包括夾持鉗夾緊臂和牙板總成，所述牙板總成安裝在所述夾持鉗夾緊臂上；所述夾持鉗驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述夾持鉗夾緊臂打開與閉合； 所述牙板總成包括牙板座、旋轉(zhuǎn)座和鉗牙板；所述鉗牙板固定在所述旋轉(zhuǎn)座上；所述旋轉(zhuǎn)座上設(shè)有腰形孔，所述腰形孔內(nèi)設(shè)有連接螺栓，所述旋轉(zhuǎn)座通過所述連接螺栓安裝在所述牙板座上；所述旋轉(zhuǎn)座與所述鉗牙板的接觸面為弧面，所述旋轉(zhuǎn)座可以沿所述弧面相對(duì)所述牙板座和所述連接螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管具移運(yùn)機(jī)械手，其特征在于:所述夾緊鉗還包括滾子鉗，所述滾子鉗安裝在所述夾持鉗的正上方；所述滾子鉗包括滾子鉗夾持臂和滾子鉗驅(qū)動(dòng)裝置，所述滾子鉗驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述滾子鉗夾持臂打開與閉合；所述滾子鉗夾持臂上安裝有多組縱向排列的滾子，所述滾子位于所述鉗牙板正上方且所述滾子能沿自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管具移運(yùn)機(jī)械手，其特征在于:所述夾緊鉗還包括安全鉗，所述安全鉗位于所述夾持鉗的正下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求6?8任意一項(xiàng)所述的管具移運(yùn)機(jī)械手，其特征在于:所述夾緊鉗上安裝有管子探測(cè)器；夾緊立根時(shí)，所述管子探測(cè)器用于檢測(cè)所述夾緊鉗是否運(yùn)動(dòng)到位。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的管具移運(yùn)機(jī)械手，其特征在于:所述管子探測(cè)器鉸接安裝在所述夾緊鉗的頂部并位于所述滾子鉗的上方，所述管子探測(cè)器和所述夾緊鉗之間還安裝有彈簧，所述彈簧和所述管子探測(cè)器處于平衡狀態(tài)時(shí)，所述管子探測(cè)器與豎直方向有一銳角夾角。
【文檔編號(hào)】E21B19/14GK204238881SQ201420703191
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】于芳, 魏雙會(huì), 常健, 高杭, 何波 申請(qǐng)人:四川宏華石油設(shè)備有限公司