一种新型二层台排管机械臂制造技术

本实用新型专利技术提供了一种新型二层台排管机械臂，是在原双平行四边形结构的基础上将直线驱动机的安装位置安装到第一平行四边形机构和第二平行四边形机构之间，使主动力直接在两个机械臂之间传递，效率比较高、传力平稳、力的变化幅度小，负载与驱动力之间趋于线性关系，因此直线驱动机的选型尺寸和所需推力都有大幅降低，据测算相同规格的机械臂推力降幅能达到40％，其安装自由，容易安装位移传感器件，能较好的解决了目前存在的效率问题和距离监控难问题。难问题。难问题。

【技术实现步骤摘要】
一种新型二层台排管机械臂


[0001]本技术属于石油天然气钻探领域，尤其涉及一种用于二层台排放管柱的新型排管机械臂。

技术介绍

[0002]目前，国内各大钻井装备公司对二层台排管的自动化进行了研究，也取得了一定的成果，其中推扶式结构简单，易于制造，改造升级容易的特点得到了较为广泛的应用。目前推扶式排管机械手的结构形式一般为两个平行四边形机构组合而成，两平行四边形之间有一连动杆来传递力矩。直线驱动机（油缸或电动缸)通常安装于靠近旋转支撑的第一个平行四边形机构内，驱动第一平行四边形机构运动，产生的力矩传递到第二平行四边形机构上去，从而使安装在第二平行四边形机构上的机械手爪产生平移运动。
[0003]中国专利申请号201320540562.6所示的排管机械手臂驱动油缸安装在第一平行四边形机构内，经过研究和仿真模拟机构特性，此安装方式产生的力矩为变化幅度比较大，最前端机械手爪有负载时，所需要的液压缸推力也比较大，负载与驱动力之间是一个复杂的非线性关系见载荷位移曲线图3，在液压缸选型时需要选择等同最高峰值的规格级别，必然造成了成本增加和能源浪费。另外由于安装空间限制，难以安装位移传感器，从而对于机械手爪运动行程的准确监控就增加了难度。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种新型排管机械臂的结构形式，是在原双平行四边形结构的基础上将直线驱动机的安装位置进行了优化，调整安装到第一平行四边形机构和第二平行四边形机构之间，使主动力直接在两个机械臂之间传递，其传力路径简单直接效率高，而且此种安装方式油缸传力平稳，力的变化幅度小，负载与驱动力之间趋于线性关系见图4。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种新型排管机械臂的结构形式，除二层台行走导轨、行走机构、旋转机构和机械臂的抓手机构采用常规方案之外，由两个平行四边形机构组成的一种新型机械臂。主要有：第一平行四边形机构、第二平行四边形机构、连接杆、直线驱动机、位移传感器组成。其中第一平行四边形机构的上臂为主传力杆，下臂为辅助稳定杆，第二平行四边形机构的上臂为辅助稳定杆，下臂为主传力杆，直线驱动机安装在第一平行四边形机构和第二平行四边形机构之间，使主动力直接在两个机构之间传递。
[0006]由于本技术采用将直线驱动机直接连接相邻的两四边形之间结构，从而可以得到以下有益效果：直线驱动机的选型尺寸和所需推力都有大幅降低，据测算相同规格的机械臂推力降幅能达到40%，其安装尺寸也比较自由，比较容易安装位移传感器件，能较好的解决了目前存在的功耗问题和距离监控难问题。
附图说明
[0007]以下结合附图对本技术做进一步详细描述：
[0008]附图1是本技术的基本结构形式图；
[0009]附图2是本技术的联动杆的连接情况剖开图；
[0010]附图3是专利201320540562.6中的直线驱动机的位移推力曲线图；
[0011]附图4是本技术机构中直线驱动机的推力曲线图。
[0012]图1中各部分的名称是：
①
旋转座、
②
第一平行四边形下臂、
③
第一平行四边形上臂、
④
直线驱动机、
⑤
第二平行四边形上臂、
⑥
第二平行四边形下臂、
⑦
联动杆、
⑧
联接座。
具体实施方式
[0013]下面结合附图对本专利技术具体实施方式进行说明：
[0014]该新型二层台排管机械臂由两个平行四边形机构组成，两个平行四边形机构之间由联接座
⑧
通过销轴相互铰接，两个平行四边形之间的力传递由联动杆
⑦
通过铰接传递，第一平行四边形机构通过铰接安装在旋转座
①
上，旋转座
①
与蜗轮蜗杆减速机以及行走机构相连接；特别指出的是两个平行四边形臂之间的联动杆，能够将第一平行四边形的移动和力矩传递到第二平行四边形中去，主要动作原理为：第一平行四边形上臂
③
以联接座
⑧
为铰接点，在末端伸出较短的一段作为杠杆跟联动杆
⑦
的一端相连，联动杆
⑦
的另一端跟第二平行四边形下臂
⑥
上的耳板相铰接，第二平行四边形下臂
⑥
以末端在联接座
⑧
为铰接点，当第一平行四边形下臂
②
和第一平行四边形上臂
③
之间有平行运动时即可通过联动杆
⑦
将力和位移传递到
⑥
第二平行四边形下臂上，然后第二平行四边形即可做出相对应的平行运动，实现了联动杆
⑦
的传递功能。
[0015]直线驱动机
④
铰接安装于第一平行四边形的上臂
③
和第二平行四边形的下臂
⑥
之间。直线驱动机
④
尾部安装有位移传感器，通过通讯线缆接到控制系统处理器中能够准确反馈当前的行程长度，根据换算关系可以推算出机械手臂手爪的伸出距离。
[0016]力的载荷传递情况：第一平行四边形的上臂
③
和第二平行四边形下臂
⑥
作为主要传力杆件，第一平行四边形上臂
③
和第二平行四边形上臂
⑤
作为辅助杆件，维持机械臂的平衡和运动关系。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型二层台排管机械臂,其特征在于，主体结构由两个平行四边形机构组成的一种机械臂；主要有：第一平行四边形机构、第二平行四边形机构、连接杆、直线驱动机、位移传感器组成；第一平行四边形的两个杆一端分别与机架主体铰接，另一端分别与联结座铰接，第二平行四边形两杆的一端分别与联结座铰接，另...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德良，侯晓飞，王德强，王宗旭，
申请(专利权)人：王德良，
类型：新型
国别省市：