[发明专利]二层台管柱排放系统及其工作方法

权利要求书

1.一种二层台管柱排放系统，其特征在于，包括：

纵向移动总成(1)、机械手总成(2)、机械臂总成(3)、滑车总成(4)、走台总成(5)、二层台管排架(6)；其中：

机械臂总成(3)包括前臂(16)和上臂(10)，均为抗弯曲焊接结构，机械臂总成(3)的运动由两只长行程油缸提供；机械臂总成(3)一端与机械手总成(2)连接，另一端与滑车总成(4)连接；

机械手总成(2)由液压驱动，内部为一柱塞油缸，夹持部分固定有钳牙板(25)，用于夹紧管体，机械手总成(2)上安装有接触式位移传感器(26)，用于对管体与机械手总成(2)之间的相对位置进行检测，管体接触到接触式位移传感器(26)的探头后，接触式位移传感器(26)向机械手总成(2)发出夹紧管体的信号；

滑车总成(4)顶部为一低速大扭矩液压马达，通过传动法兰(30)与机械臂总成(3)连接，驱动机械臂总成(3)做旋转运动，滑车总成(4)两侧为滚子组；

纵向移动总成(1)利用滚珠丝杠螺母(36)与滑车总成(4)固定在一起，其液压马达带动传动丝杠(45)，转化为传动螺母的直线运动，以实现滑车的纵向移动；

走台总成(5)位于纵向移动总成(1)的上方，周围有护栏；

二层台管排架(6)位于走台总成(5)的上方，为一悬臂结构，在远端安装有两只支撑加强杆，加强杆另一端与井架二层台以下的位置铰接，构成三角形支撑结构。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，机械臂总成(3)的具体结构如下：

机械臂总成(3)顶部为基座(7)，与滑车总成(4)的传动法兰(30)相连，上臂(10)和前臂(16)为带加强筋的整体式焊接结构，上臂(10)通过连接销(13)与基座(7)的耳板铰接在一起；

基座油缸(9)分别与上臂(10)和基座(7)相连接，在基座油缸(9)靠近基座(7)一侧的铰接处装有角位移传感器(8)，用于监测上臂(10)相对于基座(7)的转动角位移和角速度；

上臂-前臂油缸(12)分别连接上臂(10)和前臂(16)，在上臂(10)和前臂(16)的铰接处同样安装有角位移传感器(8)，用于测量前臂(16)相对于上臂(10)的转动角位移和角速度；

机械手油缸(14)通过机械手连杆(15)与机械手总成(2)实现连接，用于在机械臂总成(3)运动的过程中，保持抓取管柱的机械手总成(2)始终处于水平姿态；

机械臂总成(3)所有角位移传感器测量的运动参数用于计算管柱的位移、速度和加速度，并防止与二层台管排架(6)和钻台碰撞，防止惯性力过大导致机械臂失稳；

机械臂总成(3)中所有的铰接部分包括连接销(13)和端盖挡圈(11)，以固定限位。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，机械手总成(2)的具体结构如下：

机械手总成(2)的主体部分是机械手油缸体(17)，内部为一短行程的活塞(19)，活塞(19)上有组合液压密封元件(20)，活塞(19)另一端与传动块(21)通过螺纹连接，传动块(21)将活塞(19)的推力传至夹持钳(24)；

两个夹持钳(24)的内侧固定有钳牙板(25)，夹持钳(24)由夹持钳连接销(22)与机械手油缸体(17)铰接在一起，夹持钳连接销(22)与机械手油缸体(17)之间有自润滑滑动轴承(23)；

机械手总成(2)的顶部安装有两个传感器：

接触式位移传感器(26)，用于提供待操作管柱相对于夹持钳(24)的位置信息，以适时向机械手油缸(14)发出夹持钳(24)抓取管柱的控制指令；

水平状态传感器(27)，用于监测机械手总成(2)的姿态，在机械臂总成(3)和机械手总成(2)运动过程中，当监测到机械手总成(2)处于非水平姿态时，发出信号使机械手油缸(14)调整夹持管柱的机械手总成(2)的姿态，以保证管柱不会倾倒。