一種管子握持機(jī)構(gòu)及自動(dòng)排放管裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種管子握持機(jī)構(gòu)及自動(dòng)排放管裝置。該管子握持機(jī)構(gòu)包括底座和可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述底座上的至少二個(gè)彎曲桿，各所述彎曲桿連接驅(qū)動(dòng)部，各所述彎曲桿包括凹部和凸部，握持作業(yè)時(shí)各所述彎曲桿的凹部朝內(nèi)。本發(fā)明體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，而且在彎曲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，占用空間極小，尤其適合狹窄空間作業(yè)，相對于現(xiàn)有技術(shù)極大地降低了機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)所需的活動(dòng)空間。
【專利說明】一種管子握持機(jī)構(gòu)及自動(dòng)排放管裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及石油鉆采設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種管子握持機(jī)構(gòu)，以及設(shè)置有該管子握持機(jī)構(gòu)的自動(dòng)排放管裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]井口自動(dòng)化裝備是石油行業(yè)重要的組成部分，自動(dòng)化、無人化是石油鉆采裝備的發(fā)展方向。
[0003]自動(dòng)排放管裝置(也稱排管機(jī)械手)是一種井口自動(dòng)化裝備，其主要功能是握持鉆桿或油管進(jìn)行移動(dòng)，以將鉆桿或油管在井口與排管架之間運(yùn)動(dòng)。
[0004]自動(dòng)排放管裝置一般包括機(jī)械臂和排管架(俗稱二層臺)，排管架通常樹立在油井旁，排管架上形成許多用于豎直放置油管或鉆桿的位置，機(jī)械臂活動(dòng)設(shè)置在排管架上；當(dāng)需要將油管或鉆桿放置在排管架上時(shí)，機(jī)械臂夾住油管或鉆桿，然后在控制器的控制下將油管或鉆桿放置于排管架上的預(yù)定位置；當(dāng)需要從排管架上取出油管或鉆桿時(shí)，機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至適當(dāng)位置并通過管子握持機(jī)構(gòu)夾住油管或鉆桿，然后將其帶動(dòng)至預(yù)定位置。
[0005]管子握持機(jī)構(gòu)(也稱爪手)是握持管子的直接作用件，一般位于多自由度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械臂的末端。當(dāng)前爪手的主要形式是爪子以平行于管子的軸轉(zhuǎn)動(dòng)并夾持和放松，即爪子的轉(zhuǎn)動(dòng)中心線與管子上下方向的軸線平行，爪子在張開的過程中，勢必要在空間上向管子兩側(cè)方向擴(kuò)張，這種方式導(dǎo)致在作業(yè)時(shí)爪子將占用較大空間，不利于爪手在狹窄空間運(yùn)動(dòng)，在爪手兩側(cè)方向一定區(qū)域內(nèi)不能設(shè)置其他任何部件，否則它們將會與爪手之間相互干涉，影響爪手的正常工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種管子握持機(jī)構(gòu)，可解決現(xiàn)有技術(shù)作業(yè)時(shí)占用空間大、狹窄空間運(yùn)動(dòng)不方便的缺陷。
[0007]本發(fā)明的管子握持機(jī)構(gòu)，包括底座和可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述底座上的至少二個(gè)彎曲桿，各所述彎曲桿連接驅(qū)動(dòng)部，各所述彎曲桿包括凹部和凸部，握持作業(yè)時(shí)各所述彎曲桿的凹部朝內(nèi)。
[0008]進(jìn)一步地，所述彎曲桿的數(shù)量為二個(gè)，分別設(shè)置于所述底座的左部和右部。
[0009]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)部包括馬達(dá)，所述馬達(dá)連接螺桿，所述螺桿上設(shè)置有螺母，所述螺母沿所述螺桿的軸向移動(dòng)，所述螺母和所述彎曲桿連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述彎曲桿上固定有連桿，所述螺母與所述連桿鉸接。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)部包括馬達(dá)，所述馬達(dá)連接第一齒輪，各所述彎曲桿上固定有第二齒輪，其中一個(gè)所述第二齒輪與所述第一齒輪嚙合。
[0012]進(jìn)一步地，另外的所述第二齒輪與所述第一齒輪之間還設(shè)置有中間齒輪。
[0013]本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種自動(dòng)排放管裝置，包括排管架和設(shè)置于所述排管架上的機(jī)械臂，所述機(jī)械臂設(shè)置有前述任一項(xiàng)的管子握持機(jī)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步地，所述機(jī)械臂包括機(jī)架、主臂、輔臂和拉桿，所述主臂與拉桿的一端均鉸接在機(jī)架上，所述主臂與拉桿的另一端均與輔臂的第一端鉸接，所述機(jī)架、主臂、輔臂和拉桿構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述管子握持機(jī)構(gòu)設(shè)置于輔臂的第二端上。
[0015]進(jìn)一步地，所述機(jī)架包括固定支座和可相對于所述固定支座轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)支座，所述主臂與拉桿設(shè)置于所述回轉(zhuǎn)支座上，所述排管架上設(shè)置有滑道，所述固定支座可沿所述滑道滑動(dòng)。
[0016]進(jìn)一步地，所述主臂連接第一減速器，所述第一減速器連接第一電機(jī)；所述回轉(zhuǎn)支座連接第二減速器，所述第二減速器連接第二電機(jī)。
[0017]本發(fā)明的管子握持機(jī)構(gòu)及自動(dòng)排放管裝置，包括至少二個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的彎曲桿，各彎曲桿包括凹部和凸部，握持作業(yè)時(shí)各所述彎曲桿的凹部朝內(nèi)。本發(fā)明在彎曲桿的凹部轉(zhuǎn)出時(shí)，有較大的開口，便于管子進(jìn)入，而在凹部朝內(nèi)時(shí)，可以穩(wěn)定地將管子握持在中間，工作可靠，操作簡單。
[0018]此外，本發(fā)明的管子握持機(jī)構(gòu)體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，而且在彎曲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，占用空間極小，尤其適合狹窄空間作業(yè)，對管子握持機(jī)構(gòu)兩側(cè)區(qū)域的空間量要求極小，相對于現(xiàn)有技術(shù)采用兩側(cè)張開收回的方式而言，極大地降低了機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)的活動(dòng)空間，因而也便于在相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行部件布置，提高了設(shè)備的設(shè)計(jì)靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0020]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的管子握持機(jī)構(gòu)在握持作業(yè)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是圖1所示狀態(tài)中驅(qū)動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是圖1所示實(shí)施例在松開作業(yè)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是圖3所示狀態(tài)中驅(qū)動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例的管子握持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7是本發(fā)明一實(shí)施例的自動(dòng)排放管裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖標(biāo)記說明:
[0028]底座-1彎曲桿-2
[0029]凹部-20凸部-21
[0030]螺桿-3螺母-4
[0031]連桿_5第一齒輪_6
[0032]第二齒輪_7中間齒輪_8
[0033]固定支座-10回轉(zhuǎn)支座-20
[0034]拉桿-30主臂-40
[0035]輔臂-50第二電機(jī)-70
[0036]第二減速器-80第一減速器-90
[0037]第一電機(jī)-100

【具體實(shí)施方式】
[0038]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0039]本發(fā)明中，使用的方位如“左”、“右”均以圖1所示的視圖為基準(zhǔn)。術(shù)語“第一”、“第二”主要用于區(qū)分不同的部件，但不對部件進(jìn)行具體限制。
[0040]圖1和圖3所示是本發(fā)明一實(shí)施例的管子握持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1所示是在握持作業(yè)時(shí)的狀態(tài)圖，圖3所示是在松開作業(yè)時(shí)的狀態(tài)圖。該實(shí)施例的管子握持機(jī)構(gòu)的主要功能是握持鉆桿或油管進(jìn)行移動(dòng)，以將鉆桿或油管在井口與排管架之間運(yùn)動(dòng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā)明的“管子”是指鉆桿、油管等結(jié)構(gòu)。
[0041]該實(shí)施例的管子握持機(jī)構(gòu)至少包括底座1、彎曲桿2和驅(qū)動(dòng)部。彎曲桿2的數(shù)量為至少二個(gè)，均可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在底座I上。彎曲桿2整體形成C形結(jié)構(gòu)，包括凹部20和凸部21。各彎曲桿2連接驅(qū)動(dòng)部，既可以是共同連接同一個(gè)驅(qū)動(dòng)部，也可以是分別連接獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)部，本發(fā)明并不受限于此。
[0042]在圖1所示的握持作業(yè)時(shí)，各彎曲桿2的凹部20朝內(nèi)；在圖3所示的松開作業(yè)時(shí)，各彎曲桿2的凹部20從朝內(nèi)的位置轉(zhuǎn)出，即各彎曲桿2的凹部20轉(zhuǎn)動(dòng)至朝外。前述“內(nèi)”、“外”是相對于底座I的位置而言，底座I的中間位置為內(nèi)，兩側(cè)位置為外。
[0043]在圖1和圖3所示的實(shí)施例中，彎曲桿2的數(shù)量優(yōu)選為二個(gè)，分別設(shè)置于底座I的左部和右部。應(yīng)當(dāng)清楚，彎曲桿2也可以為四個(gè)，在底座I的左右部均成對設(shè)置有二個(gè)。當(dāng)然，彎曲桿2的數(shù)量還可以有其他更多可能，均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果。
[0044]在彎曲桿2的凹部20轉(zhuǎn)出時(shí)，有較大的開口，便于管子進(jìn)入，而在凹部20朝內(nèi)時(shí)，可以穩(wěn)定地將管子握持在中間，工作可靠，操作簡單。為了便于各彎曲桿2共同協(xié)同將彎曲桿2握穩(wěn)，優(yōu)選各彎曲桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與握持狀態(tài)管子的軸線垂直。在圖1和圖3所示的方位，握持狀態(tài)管子的軸線位于垂直紙面方向，彎曲桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線位于上下方向。
[0045]對于現(xiàn)有技術(shù)而言，由于爪子以平行于管子的軸轉(zhuǎn)動(dòng)并夾持和放松，這種方式導(dǎo)致在作業(yè)時(shí)爪子將占用較大空間，不利于爪手在狹窄空間運(yùn)動(dòng)。而對于前述實(shí)施例的技術(shù)方案而言，由于從管子的側(cè)面握持和松開管子，在彎曲桿2轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，占用空間極小，尤其適合狹窄空間作業(yè)，并具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等顯著的技術(shù)效果。對管子握持機(jī)構(gòu)兩側(cè)區(qū)域的空間量要求極小，相對于現(xiàn)有技術(shù)采用兩側(cè)張開收回的方式而言，極大地降低了機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)的活動(dòng)空間，因而也便于在相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行部件布置，提高了設(shè)備的設(shè)計(jì)靈活性。
[0046]圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例的管子握持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，在該實(shí)施例中各二個(gè)彎曲桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互平行，均位于垂直上下的方向，這樣可以有利于驅(qū)動(dòng)部等結(jié)構(gòu)的空間布局。應(yīng)當(dāng)清楚，各彎曲桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線也可以互成夾角。
[0047]驅(qū)動(dòng)彎曲桿2轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部可以具有多種可能結(jié)構(gòu)，并與彎曲桿2之間具有多種可能連接方式。在圖2和圖4所示的實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)部包括馬達(dá)，該馬達(dá)連接螺桿3，螺桿3上設(shè)置有螺母4，螺母4沿螺桿3的軸向移動(dòng)，螺母4和彎曲桿2連接。
[0048]前述馬達(dá)可以是如液壓馬達(dá)、電動(dòng)機(jī)等輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件。前述螺母4可連接一個(gè)或所有的彎曲桿2，螺桿3在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母4進(jìn)行上下直線運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)彎曲桿2轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖2所示的握持作業(yè)時(shí)，螺母4移動(dòng)至下方；而在圖4所示的松開狀態(tài)時(shí)，螺母4移動(dòng)至上方。優(yōu)選各彎曲桿2可在螺母4的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)90°或180°。
[0049]為了便于螺母4與彎曲桿2之間的連接，優(yōu)選地彎曲桿2上還固定有連桿5，螺母4與連桿5之間鉸接。該連桿5可與彎曲桿2之間可分體或一體形成。
[0050]作為另一種實(shí)施方式，如圖6所示，驅(qū)動(dòng)部包括馬達(dá)，馬達(dá)連接第一齒輪6，各彎曲桿2上固定有第二齒輪7,其中一個(gè)第二齒輪7與第一齒輪6哨合。驅(qū)動(dòng)部帶動(dòng)第一齒輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，第一齒輪6帶動(dòng)第二齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使得彎曲桿2的凹部20朝向相應(yīng)的位置。
[0051]一個(gè)第一齒輪6可同時(shí)帶動(dòng)二個(gè)第二齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，為了便于空間布局，優(yōu)選還設(shè)置有圖6所示的中間齒輪8，其中一個(gè)第二齒輪7直接與第一齒輪6嚙合，另一個(gè)第二齒輪7通過中間齒輪8與第一齒輪6連接。
[0052]此外，作為另一種可能方式，驅(qū)動(dòng)部包括油缸，該油缸的兩端分別與底座I和彎曲桿2連接，通過油缸的伸縮動(dòng)作，也可實(shí)現(xiàn)彎曲桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果。
[0053]本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種自動(dòng)排放管裝置，該自動(dòng)排放管裝置設(shè)置有前述實(shí)施例的管子握持機(jī)構(gòu)，以便于使管子在井口與排管架之間運(yùn)動(dòng)。管子握持機(jī)構(gòu)一般可位于機(jī)械臂的末端。前述自動(dòng)排放管裝置可用于如鉆機(jī)、修井機(jī)等石油鉆采設(shè)備上。
[0054]圖7是本發(fā)明一實(shí)施例的自動(dòng)排放管裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該自動(dòng)排放管裝置的機(jī)械臂至少包括機(jī)架、主臂40、輔臂50和拉桿30，主臂40與拉桿30的一端均鉸接在機(jī)架上，主臂40與拉桿30的另一端均與輔臂50的第一端鉸接，機(jī)架、主臂40、輔臂50和拉桿30構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)，管子握持機(jī)構(gòu)設(shè)置于輔臂50的第二端上。
[0055]優(yōu)選輔臂50的第二端水平設(shè)置。在平行四邊形機(jī)構(gòu)的作用下，當(dāng)主臂40轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輔臂50進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)。該機(jī)械臂不但可以實(shí)現(xiàn)排放管的基本功能，而且具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、零部件少、容易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，可以有效提高自動(dòng)排放管裝置的可靠性和可維護(hù)性。
[0056]進(jìn)一步地，優(yōu)選機(jī)架包括固定支座10和可相對于固定支座10轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)支座20，主臂40與拉桿30設(shè)置于回轉(zhuǎn)支座20上，排管架上設(shè)置有滑道，固定支座10可沿滑道滑動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)排管和放管時(shí)的多自由度運(yùn)動(dòng)的需要，且具有動(dòng)作簡潔、作業(yè)效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0057]前述主臂40及回轉(zhuǎn)支座20可采用多種可能的方式驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，優(yōu)選主臂40連接第一減速器90，第一減速器90連接第一電機(jī)100 ;回轉(zhuǎn)支座20連接第二減速器80，第二減速器80連接第二電機(jī)70，整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊、易于空間布局。通過主臂40、回轉(zhuǎn)支座20及彎曲桿2的協(xié)同動(dòng)作，可高效地實(shí)現(xiàn)排管和放管作業(yè)，活動(dòng)所需空間極小，尤其適合狹窄空間作業(yè)，
[0058]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種管子握持機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括底座(I)和可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述底座(I)上的至少二個(gè)彎曲桿(2)，各所述彎曲桿(2)連接驅(qū)動(dòng)部，各所述彎曲桿(2)包括凹部(20)和凸部(21)，握持作業(yè)時(shí)各所述彎曲桿(2)的凹部(20)朝內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管子握持機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述彎曲桿(2)的數(shù)量為二個(gè)，分別設(shè)置于所述底座(I)的左部和右部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管子握持機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)部包括馬達(dá)，所述馬達(dá)連接螺桿(3)，所述螺桿(3)上設(shè)置有螺母(4)，所述螺母(4)沿所述螺桿(3)的軸向移動(dòng)，所述螺母(4)和所述彎曲桿(2)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管子握持機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述彎曲桿(2)上固定有連桿(5)，所述螺母(4)與所述連桿(5)鉸接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管子握持機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)部包括馬達(dá)，所述馬達(dá)連接第一齒輪￠)，各所述彎曲桿(2)上固定有第二齒輪(7)，其中一個(gè)所述第二齒輪(7)與所述第一齒輪(6)哨合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管子握持機(jī)構(gòu)，其特征在于，另外的所述第二齒輪(7)與所述第一齒輪(6)之間還設(shè)置有中間齒輪(8)。
7.一種自動(dòng)排放管裝置，包括排管架和設(shè)置于所述排管架上的機(jī)械臂，其特征在于，所述機(jī)械臂上設(shè)置有權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的管子握持機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)排放管裝置，其特征在于，所述機(jī)械臂包括機(jī)架、主臂(40)、輔臂(50)和拉桿(30)，所述主臂(40)與拉桿(30)的一端均鉸接在機(jī)架上，所述主臂(40)與拉桿(30)的另一端均與輔臂(50)的第一端鉸接，所述機(jī)架、主臂(40)、輔臂(50)和拉桿(30)構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述管子握持機(jī)構(gòu)設(shè)置于輔臂(50)的第二端上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)排放管裝置，其特征在于，所述機(jī)架包括固定支座(10)和可相對于所述固定支座(10)轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)支座(20)，所述主臂(40)與拉桿(30)設(shè)置于所述回轉(zhuǎn)支座(20)上，所述排管架上設(shè)置有滑道，所述固定支座(10)可沿所述滑道滑動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動(dòng)排放管裝置，其特征在于，所述主臂(40)連接第一減速器(90)，所述第一減速器(90)連接第一電機(jī)(100);所述回轉(zhuǎn)支座(20)連接第二減速器(80)，所述第二減速器(80)連接第二電機(jī)(70)。
【文檔編號】E21B19/14GK104453744SQ201410623886
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】賈海云, 孫海芝 申請人:湖南三一石油科技有限公司