一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种二层台机械手电‑气复合驱动控制系统，包括控制单元和驱动单元，其中控制单元主要包括过载保护、直流电源、PLC控制器和继电器组等；驱动单元主要包括继电保护、交换机、伺服驱动器SD1至SDn等，负责伺服电机驱动动力的供给和监测。对于扭矩较大且需精确定位的执行机构由伺服电机驱动，负载力较小、无精确位置控制需求的执行机构由压缩空气驱动，本系统在满足设备工作需求的同时，有效降低驱动和控制部件的成本、缩减安装空间、提高系统稳定性和可维护性、简化控制算法等。

【技术实现步骤摘要】
一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统
本技术属于石油钻探装备驱动控制
，具体涉及一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统。
技术介绍
随着石油钻井行业对环境-安全-健康管理体系要求的不断提高，越来越多的常规钻井装备都向自动化方向发展，其中较有代表性的为二层台机械手，用于替代传统井架工，负责高空的管柱排放作业；综合国内外近年来的主要产品可分为悬持式的自动井架工、桥式排管机、柱式排管机等；推扶式的二层台机械手、高空排管机器人、立式运输工具等，但不管是悬持式还是推扶式都采用液压驱动方式或纯电驱动方式。液压驱动方式的主要问题是液压缸、马达和管线较多，存在漏油、液压元件磨损、液压站能量转换效率低等问题，其中最严重的液压油泄漏问题会造成严重的环境污染，这是环境-安全-健康管理体系中明令禁止的。纯电驱动虽然避免的液压驱动的问题出现，但也存在部分执行机构的马达、减速机等所占体积大、安装空间受限、难于检修，无法满足现场工艺要求；成本高、资源利用率低等问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统，解决了现有技术中存在的二层台机械手液压驱动控制系统的漏油问题。本技术所采用的技术方案是：一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统，包括滑车轨道，滑车轨道上套接有滑车，滑车的上方连接有推扶臂旋转马达总成和行走马达总成，滑车的下方设置有推扶臂旋转机构，推扶臂旋转机构下方连接有推扶臂的一端，推扶臂与推扶臂旋转机构之间夹角成锐角，推扶臂的另一端活动连接有钳头，推扶臂的中段活动链接有推扶臂变幅机构的一端，推扶臂变幅机构的另一端连接推扶臂旋转机构，钳头为两根相互平行的立板，立板的一侧设置有钳头变幅机构，钳头变幅机构的中部固接有钳头连接耳板，钳头的另一侧上方连接有挡杆A，钳头另一侧下方连接有挡杆B，挡杆A和挡杆B均朝向钳头内侧，且挡杆A在挡杆B的左侧。所述滑车轨道远离滑车的一端安装有驱动控制系统，驱动控制系统的输入端连接有输入电缆；驱动控制系统连接有拖链的一端，拖链的另一端与滑车相连。拖链内部设有驱动控制系统的输出电缆以及气管线，驱动控制系统的输出电缆包括VC1、VC2、VC3，驱动控制系统的输出电缆和气管线通过拖链连接至滑车中各设备，其中VC1与推扶臂旋转马达总成相连，VC2与行走马达总成相连，VC3与推扶臂变幅机构相连，气管线与钳头的执行机构相连。本技术的特点还在于：驱动控制系统的输入电缆包括总供电电缆C1、通讯电缆C2和综合控制电缆C3。驱动控制系统分为控制单元和驱动单元，二者之间通过动力电缆C4和通讯电缆C5相连，控制单元连接有总供电电缆C1、通讯电缆C2和综合控制电缆C3，驱动单元连接有伺服电机，伺服电机可设置有M1至Mn多个。气管线设置有多根。控制单元内部具有过载保护，总供电电缆C1通过过载保护分别连接至直流电源与继电保护，直流电源连接有PLC控制器与继电器组，PLC控制器连接有通讯电缆C2和C5，综合控制电缆为C3，继电器组通过电缆VC1至VCm与电磁阀相连，电磁阀设置有V1至Vm多个。过载保护(16)通过动力电缆C4连接有继电保护(20)，总供电电缆C1通过过载保护(16)和继电保护(20)后分为多路电源信号，分别连接至伺服驱动器SD1至SDn的动力端，PLC控制器(18)通过通讯电缆C5连接至交换机(21)，通过交换机(21)分为多个子网络连接至伺服驱动器SD1至SDn的通讯端。伺服驱动器SD1至SDn分别连接伺服电机M1至Mn。本技术的有益效果为：在该驱动控制系统中引入气动装置，相对于液压和电驱系统有明显的成本优势，又可避免二者的缺点，满足钻井作业现场工艺需求的前提下，既可避免液压系统漏油问题；又可避免纯电动系统结构复杂、成本高、资源利用率低等问题，在满足设备工作需求的同时，有效降低驱动和控制部件的成本、缩减安装空间、提高系统稳定性和可维护性、简化控制算法等。附图说明图1是本技术一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统主体结构正视图；图2是本技术一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统中钳头俯视图；图3是本技术一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统的系统框图；图4是本技术一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统中控制单元结构图；图5是本技术一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统中驱动单元结构图。图中，1.滑车轨道，2.滑车，3.推扶臂旋转马达总成，4.行走马达总成，5.推扶臂旋转机构，6.推扶臂，7.推扶臂变幅机构，8.钳头，9.钳头连接耳板，10.钳头变幅机构，11.挡杆A，12.挡杆B，13.驱动控制系统，14.控制单元，15.驱动单元，16.过载保护，17.直流电源，18.PLC控制器，19.继电器组，20.继电保护，21.交换机，22.拖链，23.气管线；具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统，其结构如图1所示，包括滑车轨道1，滑车轨道1上套接有滑车2，滑车2的上方连接有推扶臂旋转马达总成3和行走马达总成4，滑车2的下方设置有推扶臂旋转机构5，推扶臂旋转机构5下方连接有推扶臂6的一端，推扶臂6与推扶臂旋转机构5之间夹角成锐角，推扶臂6的另一端活动连接有钳头8，推扶臂6的中段活动链接有推扶臂变幅机构7的一端，推扶臂变幅机构7的另一端连接推扶臂旋转机构5，钳头8为两根相互平行的立板，立板的一侧设置有钳头变幅机构10，钳头变幅机构10的中部固接有钳头连接耳板9，钳头8的另一侧上方连接有挡杆A11，钳头8另一侧下方连接有挡杆B12，挡杆A11和挡杆B12均朝向钳头8内侧，且挡杆A11在挡杆B12的左侧。所述滑车轨道1远离滑车2的一端安装有驱动控制系统13，驱动控制系统13的输入端连接有输入电缆；驱动控制系统13连接有拖链22的一端，拖链22的另一端与滑车2相连。拖链22内部设有驱动控制系统13的输出电缆以及气管线23，驱动控制系统13的输出电缆包括VC1、VC2、VC3，驱动控制系统13的输出电缆和气管线23通过拖链22连接至滑车2中各设备，其中VC1与推扶臂旋转马达总成3相连，VC2与行走马达总成4相连，VC3与推扶臂变幅机构7相连，气管线23与钳头8的执行机构相连。驱动控制系统13的输入电缆包括总供电电缆C1、通讯电缆C2和综合控制电缆C3。驱动控制系统13分为控制单元14和驱动单元15，二者之间通过动力电缆C4和通讯电缆C5相连，控制单元14连接有总供电电缆C1、通讯电缆C2和综合控制电缆C3，驱动单元15连接有伺服电机，伺服电机可设置有M1至Mn多个。气管线23设置有多根。控制单元14内部具有过载保护16，总供电电缆C1通过过载保护16分别连接至直流电源17与继电保护20，直流电源17连接有PLC控制器18与继电器组19，PLC控制器18连接有通讯电缆C2和C5，综合控制电缆为C3，继电器组19通过电缆VC1至VCm与电磁阀相连，电磁阀设置有V1至Vm多个。过载保护(16)通过动力电缆C4连接有继电保护(20)，总供电电缆C1通过过载保护(16)和继电保护(20)后分为多路电源信号，分别连接至伺服驱动器SD1至SDn的动力端，PLC控制器(18)通过通讯电缆C5连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二层台机械手电‑气复合驱动控制系统，其特征在于：包括滑车轨道(1)，滑车轨道(1)上套接有滑车(2)，滑车(2)的上方连接有推扶臂旋转马达总成(3)和行走马达总成(4)，滑车(2)的下方设置有推扶臂旋转机构(5)，推扶臂旋转机构(5)下方连接有推扶臂(6)的一端，推扶臂(6)与推扶臂旋转机构(5)之间夹角成锐角，推扶臂(6)的另一端活动连接有钳头(8)，推扶臂(6)的中段活动链接有推扶臂变幅机构(7)的一端，推扶臂变幅机构(7)的另一端连接推扶臂旋转机构(5)，钳头(8)为两根相互平行的立板，立板的一侧设置有钳头变幅机构(10)，钳头变幅机构(10)的中部固接有钳头连接耳板(9)，钳头(8)的另一侧上方连接有挡杆A(11)，钳头(8)另一侧下方连接有挡杆B(12)，挡杆A(11)和挡杆B(12)均朝向钳头(8)内侧，且挡杆A(11)在挡杆B(12)的左侧；所述滑车轨道(1)远离滑车(2)的一端安装有驱动控制系统(13)，驱动控制系统(13)的输入端连接有输入电缆；驱动控制系统(13)连接有拖链(22)的一端，拖链(22)的另一端与滑车(2)相连，拖链(22)内部设有驱动控制系统(13)的输出电缆以及气管线(23)，驱动控制系统(13)的输出电缆包括VC1、VC2、VC3，驱动控制系统(13)的输出电缆和气管线(23)通过拖链(22)连接至滑车(2)中各设备，其中VC1与推扶臂旋转马达总成(3)相连，VC2与行走马达总成(4)相连，VC3与推扶臂变幅机构(7)相连，气管线(23)与钳头(8)的执行机构相连。...

【技术特征摘要】
1.一种二层台机械手电-气复合驱动控制系统，其特征在于：包括滑车轨道(1)，滑车轨道(1)上套接有滑车(2)，滑车(2)的上方连接有推扶臂旋转马达总成(3)和行走马达总成(4)，滑车(2)的下方设置有推扶臂旋转机构(5)，推扶臂旋转机构(5)下方连接有推扶臂(6)的一端，推扶臂(6)与推扶臂旋转机构(5)之间夹角成锐角，推扶臂(6)的另一端活动连接有钳头(8)，推扶臂(6)的中段活动链接有推扶臂变幅机构(7)的一端，推扶臂变幅机构(7)的另一端连接推扶臂旋转机构(5)，钳头(8)为两根相互平行的立板，立板的一侧设置有钳头变幅机构(10)，钳头变幅机构(10)的中部固接有钳头连接耳板(9)，钳头(8)的另一侧上方连接有挡杆A(11)，钳头(8)另一侧下方连接有挡杆B(12)，挡杆A(11)和挡杆B(12)均朝向钳头(8)内侧，且挡杆A(11)在挡杆B(12)的左侧；所述滑车轨道(1)远离滑车(2)的一端安装有驱动控制系统(13)，驱动控制系统(13)的输入端连接有输入电缆；驱动控制系统(13)连接有拖链(22)的一端，拖链(22)的另一端与滑车(2)相连，拖链(22)内部设有驱动控制系统(13)的输出电缆以及气管线(23)，驱动控制系统(13)的输出电缆包括VC1、VC2、VC3，驱动控制系统(13)的输出电缆和气管线(23)通过拖链(22)连接至滑车(2)中各设备，其中VC1与推扶臂旋转马达总成(3)相连，VC2与行走马达总成(4)相连，VC3与推扶臂变幅机构(7)相连，气管线(23)与钳头(8)的执行机构相连。2.如权利要求1所述的一种二层台机械手电-...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨双业，樊勇利，朱长军，王议，杨斌，
申请(专利权)人：宝鸡石油机械有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61