一种二层台智能排管系统技术方案

本发明专利技术涉及石油装备技术领域，尤其是一种二层台智能排管系统。其包括：支承座、旋转台、旋转驱动机构、夹爪、直线移动机构、机械臂和控制器，机械臂主要由固定座、前臂、后臂、前臂连杆、后臂连杆、前臂油缸、后臂油缸和连接板组成。它通过直线移动机构可实现该二层台智能排管系统的水平移动；旋转驱动机构采用带有编码器的回转减速器，结构可靠、紧凑、可以精确控制回转角度；可使夹爪始终保持水平状态，通过第一角度测量装置和第二角度测量装置及控制器可控制前臂油缸和后臂油缸两者间的行程关系，实现夹爪的水平直线移动，使机械手的伸出和缩回更平稳；夹爪的结构紧凑，占用空间小，指梁锁和指梁气动挡杆可起安全保护的作用，防止管柱脱出。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及石油装备
，尤其是一种二层台智能排管系统。其包括：支承座、旋转台、旋转驱动机构、夹爪、直线移动机构、机械臂和控制器，机械臂主要由固定座、前臂、后臂、前臂连杆、后臂连杆、前臂油缸、后臂油缸和连接板组成。它通过直线移动机构可实现该二层台智能排管系统的水平移动；旋转驱动机构采用带有编码器的回转减速器，结构可靠、紧凑、可以精确控制回转角度；可使夹爪始终保持水平状态，通过第一角度测量装置和第二角度测量装置及控制器可控制前臂油缸和后臂油缸两者间的行程关系，实现夹爪的水平直线移动，使机械手的伸出和缩回更平稳；夹爪的结构紧凑，占用空间小，指梁锁和指梁气动挡杆可起安全保护的作用，防止管柱脱出。【专利说明】一种二层台智能排管系统
本专利技术涉及石油装备
，尤其是一种二层台智能排管系统。
技术介绍
在石油钻井过程中，要进行升降钻杆的工作，吊车将钻杆吊起，需要多名操作人员辅助进行上钻杆、钻杆进小鼠洞、方钻杆进大鼠洞、接钻杆对扣、排立柱、下立柱、完井甩钻杆等工作。在钻杆操作的过程中，由于钻杆比较长，在起下钻杆时，钻杆的摆动幅度较大，由人工辅助作业安全隐患较大;并且需要多名操作人员辅助，浪费人力，工作效率较低。二层台摆管机械手主要是将管柱由吊卡移送到指梁内和由指梁取出送入吊卡。机械手将管柱由吊卡移送到指梁内:管柱坐地后，二层台智能排管系统伸出抓住管柱，吊卡打开，机械手缩回将管柱由吊卡取出，机械手旋转90°，机械手移动将管柱对准相应的指梁，指梁锁打开，然后机械手伸出将管柱送入指梁内，指梁锁关闭，夹抓缩回，回复到起点位置；机械手将管柱由指梁取出送入吊卡:将机械手移动到相应的指梁位置，机械手伸出抓取管柱，指梁锁打开，手臂缩回，将管柱拖出指梁，指梁锁关闭，机械手移动到井口位置，然后旋转90°，将管柱对准吊卡，手臂推出，将管柱送入吊卡内。这两个动作过程是相反的。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种二层台智能排管系统，其结构布局合理，通过直线移动机构可实现该二层台智能排管系统的水平移动，实现二层台智能排管系统正对指梁;旋转驱动机构采用回转减速器，结构可靠、紧凑；回转减速器上带有编码器，可以精确控制回转角度;通过第一平行四边形和第二平行四边形及它们共用的连接板可使夹爪始终保持水平状态，通过第一角度测量装置和第二角度测量装置及控制器可控制和调整前臂油缸和后臂油缸两者间的行程关系，实现夹爪的水平直线移动，使机械手的伸出和缩回更平稳;夹爪的结构紧凑，占用空间小，指梁锁和指梁气动挡杆可起安全保护的作用，防止管柱脱出，其采用的技术方案如下:—种二层台智能排管系统，其特征在于，包括:支承座，其安装于二层台装配体上，并由直线移动机构驱动在二层台装配体上直线运动；旋转台，其可转动地安装于支承座上；用于驱动旋转台相对支承座转动的旋转驱动机构；夹爪，其固接于夹爪座上；机械臂，其主要由固定座、前臂、后臂、前臂连杆、后臂连杆、用于驱动前臂相对后臂转动的前臂油缸、用于驱动后臂相对固定座转动的后臂油缸和连接板组成，所述固定座固接于旋转台上，所述后臂顶端与固定座相铰接，铰接点为第一铰接点；后臂底端通过转轴与前臂的底端相铰接，铰接点为第二铰接点;所述连接板转动连接于转轴上，所述后臂连杆顶端与固定座相铰接，铰接点为第三铰接点；后臂连杆底端与连接板的第一端相铰接，铰接点为第四铰接点;所述前臂连杆底端与连接板的第二端相铰接，铰接点为第五铰接点，前臂连杆顶端与夹爪座相铰接，铰接点为第六铰接点;所述前臂的顶端与夹爪座相铰接，铰接点为第七铰接点;所述后臂油缸一端与固定座相铰接，另一端与后臂相铰接，所述前臂油缸一端与后臂相铰接，另一端与前臂相铰接;所述第一铰接点、第二铰接点、第四铰接点和第三铰接点依次连线组成第一平行四边形，所述第二铰接点、第五铰接点、第六铰接点和第七铰接点依次连线组成第二平行四边形；和控制器。在上述技术方案基础上，所述夹爪水平固定于夹爪座上。在上述技术方案基础上，所述第一平行四边形与第二平行四边形以通过第二铰接点的竖直线为对称轴轴对称。为了提高前臂和后臂的结构强度，所述后臂和前臂为箱梁式结构，为了整体的美观，所述前臂连杆位于前臂中，所述后臂连杆位于后臂中。为了进一步提高前臂和后臂的结构强度，所述后臂和前臂的内部固定设置有若干横向的加强板，在所述加强板上开设有供前臂连杆和后臂连杆穿过的通孔，所述通孔的长度应大于前臂连杆和后臂连杆的直径，从而可使前臂连杆及后臂连杆可在通孔内活动。在上述技术方案基础上，所述固定座和后臂相铰接的位置处设置有用于测量后臂相对固定座的角度值或角度变化值的第一角度测量装置，所述前臂和后臂相铰接的位置处设置有用于测量前臂相对后臂的角度值或角度变化值的第二角度测量装置。在上述技术方案基础上，所述第一角度测量装置和第二角度测量装置均为编码器。在上述技术方案基础上，所述控制器根据第一角度测量装置和第二角度测量装置所测量的值，控制前臂油缸的伸缩量和后臂油缸的伸缩量使夹爪始终水平直线运动。在上述技术方案基础上，所述二层台装配体上的指梁靠近机械臂的一端上安装有指梁锁，所述指梁锁主要由旋转气缸和挡板组成，所述旋转气缸固定安装于指梁上，所述旋转气缸通过联轴器驱动挡板转动，位于最前端的指梁的前端面上设置有指梁气动挡杆，所述指梁气动挡杆主要由气缸和挡杆组成，所述气缸固定安装于指梁上，所述挡杆与气缸的活塞杆相连接。在上述技术方案基础上，所述夹爪包括:夹爪臂、夹爪中间体、夹爪油缸、夹爪臂连杆、连接件和连接杆，所述夹爪中间体固接于夹爪座上，所述夹爪油缸固定设置于夹爪中间体中，所述连接件与夹爪油缸活塞杆的自由端相连接，所述夹爪臂连杆一端与连接件相铰接，另一端与夹爪臂相铰接;所述连接杆一端与夹爪臂相铰接，另一端与夹爪中间体相铰接；以相互连接的夹爪臂连杆、夹爪臂和连接杆为一组，共两组对称设置于夹爪中间体两侧。优选的，所述连接杆至少为四条，位于夹爪中间体同一侧的连接杆之间相互平行。如此可提尚夹持的稳固性。优选的，所述夹爪中间体的前端面为弧形，其上固定有弧形的第一柔性垫，所述夹爪臂的夹持面为弧形，所述夹持面上固定有弧形的第二柔性垫。在上述技术方案基础上，所述夹爪还包括用于观察夹爪臂夹持状态的摄像头，所述摄像头安装于夹爪中间体上。在上述技术方案基础上，所述夹爪还包括接近开关，所述接近开关安装于夹爪座上。在上述技术方案基础上，所述夹爪臂的末端可拆卸连接有用于使夹爪臂可适应夹持较小直径管柱的可更换拓展块。在上述技术方案基础上，所述旋转驱动机构包括带有编码器的回转减速器和液压马达，所述液压马达和回转减速器安装于支承座上，所述液压马达通过回转减速器驱动旋转台旋转。 在上述技术方案基础上，所述直线移动机构主要由直线导轨、马达、齿轮和齿条组成，所述直线导轨和齿条固定安装于二层台装配体上，所述支承座与直线导轨滑动连接，所述马达安装于支承座上，所述齿轮由马达驱动并与齿条相啮合。在上述技术方案基础上，所述前臂的底端向后延伸形成延伸部，所述前臂油缸的底端与延伸部相铰接，铰接点位于第二铰接点的后方;所述前臂油缸和后臂油缸均设置于后臂的后方。通过延伸部实现了可将前臂油缸设置于后臂的后方处，相比将前臂油缸设置于后臂的前方处，结构更紧凑，占用空间更小。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二层台智能排管系统，其特征在于，包括：支承座(1)，其安装于二层台装配体(3)上，并由直线移动机构驱动在二层台装配体上直线运动；旋转台(2)，其可转动地安装于支承座(1)上；用于驱动旋转台(2)相对支承座(1)转动的旋转驱动机构；夹爪(4)，其固接于夹爪座(40)上；优选的，所述夹爪(4)水平固定于夹爪座(40)上；机械臂(5)，其主要由固定座(17)、前臂(10)、后臂(11)、前臂连杆(12)、后臂连杆(13)、用于驱动前臂相对后臂转动的前臂油缸(14)、用于驱动后臂相对固定座(17)转动的后臂油缸(15)和连接板(16)组成，所述固定座(17)固接于旋转台(2)上，所述后臂(11)顶端与固定座(17)相铰接，铰接点为第一铰接点(A1)；后臂(11)底端通过转轴(18)与前臂(10)的底端相铰接，铰接点为第二铰接点(A2)；所述连接板(16)转动连接于转轴(18)上，所述后臂连杆(13)顶端与固定座(17)相铰接，铰接点为第三铰接点(A3)；后臂连杆(13)底端与连接板(16)的第一端相铰接，铰接点为第四铰接点(A4)；所述前臂连杆(12)底端与连接板(16)的第二端相铰接，铰接点为第五铰接点(B1)，前臂连杆(12)顶端与夹爪座(40)相铰接，铰接点为第六铰接点(B2)；所述前臂(10)的顶端与夹爪座(40)相铰接，铰接点为第七铰接点(B3)；所述后臂油缸(15)一端与固定座(17)相铰接，另一端与后臂(11)相铰接，所述前臂油缸(14)一端与后臂(11)相铰接，另一端与前臂(10)相铰接；所述第一铰接点(A1)、第二铰接点(A2)、第四铰接点(A4)和第三铰接点(A3)依次连线组成第一平行四边形，所述第二铰接点(A2)、第五铰接点(B1)、第六铰接点(B2)和第七铰接点(B3)依次连线组成第二平行四边形；优选的，所述第一平行四边形与第二平行四边形以通过第二铰接点(A2)的竖直线为对称轴轴对称；优选的，所述后臂和前臂为箱梁式结构，所述前臂连杆(12)位于前臂(10)中，所述后臂连杆(13)位于后臂(11)中；和控制器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵奎，刘洪刚，张坤，崔海朋，潘树鹏，孙吉磊，杜鹏，吴洪晓，鹿传祥，魏立明，王勇，张超，
申请(专利权)人：青岛杰瑞工控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37