專利名稱：石油管材搬運遠程遙控機械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械手，具體地說，涉及一種用于搬運石油管材的遠程遙控機械手。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的石油鉆井平臺30米高二次平臺石油鉆桿在存取和擺放的過程中，主要依靠人工將鉆桿拖到鉆桿庫中，操作人員必須暴露在30米高的環(huán)境中來完成鉆桿的存取和擺放，即使在下雨、高溫、嚴寒的環(huán)境，也要進行鉆桿的存取和擺放工作，由于平臺很高，鉆桿相當長，所以施工環(huán)境惡劣，安全性沒有保障，且操作人員施工時體力消耗大，對操作人員的身體和生命都存在很大的威脅。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有石油鉆井過程中油田鉆井二次平臺石油管材搬運作業(yè)環(huán)境惡劣、危險系數(shù)高、勞動量大等上述不足，提供了一種石油管材搬運遠程遙控機械手，改善了工作人員的工作環(huán)境，降低勞動負荷并提高工作效率。
本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種石油管材搬運遠程遙控機械手，包括電控柜、油路控制塊和執(zhí)行機構(gòu)，電控柜放置于地面操作室中，并通過電纜與油路控制塊連接，油路控制塊和執(zhí)行機構(gòu)安裝于油田二次平臺上，油路控制塊通過液壓管與執(zhí)行機構(gòu)連接。
優(yōu)選的是，執(zhí)行機構(gòu)包括基座和連接有抱爪機構(gòu)的機械臂，基座上安裝有液壓馬達和轉(zhuǎn)動基座， 機械臂安裝在轉(zhuǎn)動基座上，轉(zhuǎn)動基座通過蝸輪蝸桿機構(gòu)與液壓馬達連接。
優(yōu)選的是，機械臂為二節(jié)臂，第一節(jié)臂與第二節(jié)臂連接處的臂端均固定有一個齒輪，第一節(jié)臂與第二節(jié)臂通過兩個齒輪嚙合連接。
優(yōu)選的是，第一節(jié)臂一端軸接在轉(zhuǎn)動基座上，另一端通過連接座與第二節(jié)臂的一端連接，第二節(jié)臂的另一端與抱爪機構(gòu)連接，齒輪軸接在連接座上。
優(yōu)選的是，抱爪機構(gòu)包括抱爪連接座和安裝在抱爪連接座上的抱爪組件，抱爪連接座連接在第二節(jié)臂的臂端。
優(yōu)選的是，抱爪安裝座上安裝有可180度翻轉(zhuǎn)的齒輪齒條式擺動油缸，該齒輪齒條式擺動油缸與抱爪組件連接。
優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)動基座與第一節(jié)臂之間連接有推動油缸，油路控制塊通過液壓管與推動油缸連接。
優(yōu)選的是，蝸輪蝸桿機構(gòu)包括蝸輪和與蝸輪連接的蝸桿，蝸輪與轉(zhuǎn)動基座連接，蝸桿與連接在液壓馬達上的齒輪連接。
優(yōu)選的是，電控柜上裝有監(jiān)視器，該監(jiān)視器與安裝于油田二次平臺上的攝像頭連接。
優(yōu)選的是，油路控制塊上設(shè)置有比例電磁閥和比例控制閥，其中，比例電磁閥用于控制機械臂的旋轉(zhuǎn)，比例控制閥用于控制機械臂的伸縮。
本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明可替換原本在油田二次平臺上作業(yè)的操作人員，降低了人工成本，并降低了安全隱患，實現(xiàn)了管道搬運自動化控制，提高了生產(chǎn)效率；采用蝸輪蝸桿機構(gòu)實現(xiàn)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)，并利用這一機構(gòu)的自鎖特性消除了設(shè)備倒轉(zhuǎn)的隱患；機械臂采用二節(jié)臂，其伸縮利用平行四邊形原理，兩節(jié)臂之間采用一對固定在臂端的齒輪嚙合實現(xiàn)第二節(jié)臂對第一節(jié)臂的從動，使抱爪組件實現(xiàn)只作水平移動，且取消了第二節(jié)臂的驅(qū)動油缸，只保留第一節(jié)臂上的推動油缸，簡化了機械手的結(jié)構(gòu)；通過設(shè)置在油路控制塊上的比例閥控制機械臂的旋轉(zhuǎn)和伸展，兩動作協(xié)調(diào)實現(xiàn)走直線的運動軌跡，運行速度控制精確；采用液壓作為動力源，傳遞動力大且控制精確、穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1、基座，2、液壓馬達，3、蝸輪蝸桿機構(gòu)，4、轉(zhuǎn)動基座，5、推動油缸，6、第一節(jié)臂，7、連接座，8、齒輪，9、第二節(jié)臂，10、抱爪連接座，11、抱爪組件。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明提供的一種石油管材搬運遠程遙控機械手，包括電控柜、油路控制塊和執(zhí)行機構(gòu)，電控柜放置于地面操作室中，并通過電纜與油路控制塊連接，油路控制塊和執(zhí)行機構(gòu)安裝于油田二次平臺上，油路控制塊通過液壓管與執(zhí)行機構(gòu)連接。
執(zhí)行機構(gòu)包括基座I和連接有抱爪機構(gòu)的機械臂，基座I上安裝有液壓馬達2和轉(zhuǎn)動基座4，機械臂安裝在轉(zhuǎn)動基座4上，轉(zhuǎn)動基座4通過蝸輪蝸桿機構(gòu)3與液壓馬達2連接。
機械臂為二節(jié)臂，第一節(jié)臂6與第二節(jié)臂9連接處的臂端均固定有一個齒輪8，第一節(jié)臂6與第二節(jié)臂9通過兩個齒輪8嚙合連接；第一節(jié)臂6 —端軸接在轉(zhuǎn)動基座4上，另一端通過連接座7與第二節(jié)臂9的一端連接，第二節(jié)臂9的另一端與抱爪機構(gòu)連接，齒輪8軸接在連接座7上，轉(zhuǎn)動基座4與第一節(jié)臂6之間連接有推動油缸5，油路控制塊通過液壓管與推動油缸5連接。上述機械臂利用平行四邊形原理，取消了第二節(jié)臂9的驅(qū)動油缸，只保留第一節(jié)臂6上的推動油缸5，使抱爪機構(gòu)只作水平移動，簡化了機械手的結(jié)構(gòu)。
抱爪機構(gòu)包括抱爪連接座10和安裝在抱爪連接座10上的抱爪組件11，抱爪連接座10連接在第二節(jié)臂9的臂端。抱爪安裝座10上安裝有可180度翻轉(zhuǎn)的齒輪齒條式擺動油缸，該齒輪齒條式擺動油缸與抱爪組件11連接，丨呆作時控制油缸翻轉(zhuǎn)帶動抱爪組件翻轉(zhuǎn)，操作方便、快速，定位精確，機械手旋轉(zhuǎn)后不需要做任務調(diào)節(jié)，節(jié)省了工作時間，提高了工作效率。
上述蝸輪蝸桿機構(gòu)3包括蝸輪和與蝸輪連接的蝸桿，蝸輪與轉(zhuǎn)動基座4連接，蝸桿與連接在液壓馬達2上的齒輪連接，實現(xiàn)機械手的旋轉(zhuǎn)，且利用其自鎖特性消除機械手倒轉(zhuǎn)的隱患。
為了降低勞動危險性，電控柜上裝有監(jiān)視器，該監(jiān)視器與安裝于油田二次平臺上的攝像頭連接，操作人員通過監(jiān)視器觀察整個工作現(xiàn)場情況，及時準確地控制機械手的搬運。
油路控制塊上設(shè)置有比例電磁閥和比例控制閥，其中，比例電磁閥用于控制機械臂的旋轉(zhuǎn)，比例控制閥用于控制機械臂的伸縮。
工作原理:操作人員通過觀察監(jiān)視器操作電控柜給出指令，與電控柜連接的油路控制塊接收指令信號，轉(zhuǎn)化信號從而控制油缸工作，機械手伸展至鉆桿附近，旋轉(zhuǎn)調(diào)整至合適位置，操作抱爪組件張開，操作機械手前移將鉆桿夾入抱爪組件，控制抱爪組件夾緊，機械手收縮將鉆桿拉出，然后機械手旋轉(zhuǎn)將鉆桿移到指定位置。
機械臂的旋轉(zhuǎn):液壓馬達旋轉(zhuǎn)將其動力傳遞給相連的齒輪，并帶動與齒輪相連的蝸桿轉(zhuǎn)動，由于蝸輪蝸桿相連，又通過蝸輪將動力傳遞給機械臂，從而實現(xiàn)實現(xiàn)機械臂旋轉(zhuǎn)運作。旋轉(zhuǎn)速度的控制采用比例電磁閥，可精確控制設(shè)備旋轉(zhuǎn)速度。其中采用蝸輪蝸桿機構(gòu)，利用結(jié)構(gòu)本身的自鎖特性，有效的消除了設(shè)備倒轉(zhuǎn)的隱患。
機械臂的伸縮:采用液壓缸驅(qū)動，運用平行四邊形原理，支撐抱爪組件的部位始終是水平移動，確保不會出現(xiàn)上下波動；同時伸縮速度用比例電磁閥控速，實現(xiàn)速度的精確設(shè)置，使機械手調(diào)整在合適的運行狀態(tài)。
抱爪組件的伸縮:同樣選用液壓油缸驅(qū)動，力矩傳遞穩(wěn)定，安全可靠。
抱爪組件的旋轉(zhuǎn):可180度翻轉(zhuǎn)的齒輪齒條式擺動油缸驅(qū)動，可同時滿足機械手在前后不同的方向夾取鉆桿，啟動時油缸轉(zhuǎn)軸直接翻轉(zhuǎn)180度，抱爪組件直接旋轉(zhuǎn)至要求位置，操作簡便快捷， 定位精確，不需要再做任何調(diào)整，大量節(jié)省了操作時間。
權(quán)利要求
1.一種石油管材搬運遠程遙控機械手，其特征在于:包括電控柜、油路控制塊和執(zhí)行機構(gòu)，電控柜放置于地面操作室中，并通過電纜與油路控制塊連接，油路控制塊和執(zhí)行機構(gòu)安裝于油田二次平臺上，油路控制塊通過液壓管與執(zhí)行機構(gòu)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油管材搬運遠程遙控機械手，其特征在于:執(zhí)行機構(gòu)包括基座和連接有抱爪機構(gòu)的機械臂，基座上安裝有液壓馬達和轉(zhuǎn)動基座，機械臂安裝在轉(zhuǎn)動基座上，轉(zhuǎn)動基座通過蝸輪蝸桿機構(gòu)與液壓馬達連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石油管材搬運遠程遙控機械手，其特征在于:機械臂為二節(jié)臂，第一節(jié)臂與第二節(jié)臂連接處的臂端均固定有一個齒輪，第一節(jié)臂與第二節(jié)臂通過兩個齒輪嚙合連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石油管材搬運遠程遙控機械手，其特征在于:第一節(jié)臂一端軸接在轉(zhuǎn)動基座上，另一端通過連接座與第二節(jié)臂的一端連接，第二節(jié)臂的另一端與抱爪機構(gòu)連接，齒輪軸接在連接座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石油管材搬運遠程遙控機械手，其特征在于:抱爪機構(gòu)包括抱爪連接座和安裝在抱爪連接座上的抱爪組件，抱爪連接座連接在第二節(jié)臂的臂端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石油管材搬運遠程遙控機械手，其特征在于:抱爪安裝座上安裝有可180度翻轉(zhuǎn)的齒輪齒條式擺動油缸，該齒輪齒條式擺動油缸與抱爪組件連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石油管材搬運遠程遙控機械手，其特征在于:轉(zhuǎn)動基座與第一節(jié)臂之間連接有推動油缸，油路控制塊通過液壓管與推動油缸連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石油管材搬運遠程遙控機械手，其特征在于:蝸輪蝸桿機構(gòu)包括蝸輪和與蝸輪連接的蝸桿，蝸輪與轉(zhuǎn)動基座連接，蝸桿與連接在液壓馬達上的齒輪連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1石油管材搬運遠程遙控機械手，其特征在于:電控柜上裝有監(jiān)視器，該監(jiān)視器與安裝于油田二次平臺上的攝像頭連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1石油管材搬運遠程遙控機械手，其特征在于:油路控制塊上設(shè)置有比例電磁閥和比例控制 閥，其中，比例電磁閥用于控制機械臂的旋轉(zhuǎn)，比例控制閥用于控制機械臂的伸縮。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石油管材搬運遠程遙控機械手，包括電控柜、油路控制塊和執(zhí)行機構(gòu)，電控柜放置于地面操作室中，并通過電纜與油路控制塊連接，油路控制塊和執(zhí)行機構(gòu)安裝于油田二次平臺上，油路控制塊通過液壓管與執(zhí)行機構(gòu)連接。本發(fā)明可替換原本在油田二次平臺上作業(yè)的操作人員，降低人工成本，并降低安全隱患，實現(xiàn)管道搬運自動化控制，提高生產(chǎn)效率；機械臂采用二節(jié)臂，其伸縮利用平行四邊形原理，兩節(jié)臂之間采用一對固定在臂端的齒輪嚙合實現(xiàn)第二節(jié)臂對第一節(jié)臂的從動，取消第二節(jié)臂的驅(qū)動油缸，簡化了機械手的結(jié)構(gòu)；通過設(shè)置在油路控制塊上的比例閥控制機械臂的旋轉(zhuǎn)和伸展，兩動作協(xié)調(diào)實現(xiàn)走直線的運動軌跡，運行速度控制精確。
文檔編號B25J9/08GK103223668SQ20131011380
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者史啟航 申請人:青島航遠工業(yè)裝備股份有限公司