CN215281938U - 一种电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂，包括后座、后臂机构、中间座、前臂机构、前座和电动夹持机构，后臂机构两端分别与后座和中间座铰接，前臂机构两端分别与中间座和前座铰接，后座内设有旋转驱动机构，中间座设有与后臂机构连动的后传动齿轮以及与前臂机构连动的前传动齿轮，后传动齿轮和前传动齿轮啮合设置。本实用新型旋转驱动机构控制后臂机构旋转，内后臂上的后驱动固定齿轮会驱动后传动齿轮旋转，带动前传动齿轮旋转，前传动齿轮旋转时会通过锁死固定的前驱动固定齿轮带动内前臂旋转，实现前座和电动夹持机构的位置调整，齿轮传动运动轨迹精度高，有效提高夹头对中效率，并且齿轮具有自锁能力，有效避免安全隐患。

Description

一种电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂

技术领域

本实用新型涉及石油勘探设备技术领域，具体涉及一种电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂。

背景技术

在石油勘探过程中，需要在石油钻井平台上进行钻杆位置移动、钻具对扣、下钻和起钻操作，包括方钻杆与小鼠洞内的钻具对扣；方钻杆移进大鼠洞；起钻时自动排放立柱；下钻时移动立柱到井口；将钻杆从大门坡道移进小鼠洞；将钻杆从井口或小鼠洞移至大门坡道等。需要多名工作人员辅助进行扶管、排管，浪费人力，工作效率较低。

目前，随着科技进步，开始使用钻台面机械手进行钻杆和钻具位置调整控制，大大提高了工作效率。国内石油钻井用一键式钻台面机械手机械臂装置大都采用油缸带动连杆运动，机械臂伸缩时夹头存在着运行轨迹误差大，安全隐患多，夹头对中性差，工作效率低等诸多问题。

因此，开发一种新型的机械臂结构十分有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂，以解决现有技术中大都采用油缸带动连杆运动，机械臂伸缩时夹头存在着运行轨迹误差大、安全隐患多、夹头对中性差、工作效率低等技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂，包括依次设置的后座、后臂机构、中间座、前臂机构、前座和电动夹持机构，所述后臂机构两端分别与所述后座和中间座铰接，所述前臂机构两端分别与所述中间座和前座铰接，所述后座内设有用于驱动所述后臂机构旋转的旋转驱动机构，所述中间座设有与所述后臂机构连动的后传动齿轮以及与所述前臂机构连动的前传动齿轮，所述后传动齿轮和前传动齿轮啮合设置，所述电动夹持机构用于夹持工件。

通过采用上述方案，旋转驱动机构控制后臂机构旋转，从而带动中间座动作以及带动中间座上后传动齿轮旋转，后传动齿轮带动啮合的前传动齿轮旋转，从而带动前臂机构旋转，最终控制电动夹持机构夹持的工件进行位置调整，齿轮传动运动轨迹精度高，有效提高夹头对中效率，并且齿轮具有自锁能力，有效避免安全隐患。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步的，所述后臂机构包括一对平行设置的外后臂和内后臂，所述外后臂和内后臂两端均分别与所述中间座和后座铰接，所述中间座、后座、外后臂和内后臂配合形成平行四边形连杆结构，所述旋转驱动机构与所述外后臂或内后臂传动连接。

进一步的，所述前臂机构包括一对平行设置的外前臂和内前臂，所述外前臂和内前臂两端均分别与所述中间座和前座铰接，所述中间座、前座、外前臂和内前臂配合形成平行四边形连杆结构。

通过采用上述方案，平行四边形连杆结构保证中间座和前座朝向，从而保证电动夹持机构水平。

进一步的，所述内后臂通过后销轴与所述中间座铰接，所述后传动齿轮套设在所述后销轴上，所述内后臂上固定有与所述后传动齿轮啮合的后驱动固定齿轮，所述内前臂通过前销轴与所述中间座铰接，所述前传动齿轮套设在所述前销轴上，所述内前臂上固定有与所述前传动齿轮啮合的前驱动固定齿轮。

通过采用上述方案，当内后臂旋转时，锁死固定的后驱动固定齿轮会带动后传动齿轮旋转，从而将动作传递给前传动齿轮，前传动齿轮旋转时带动锁死固定的前驱动固定齿轮和内前臂旋转，从而最终控制前座和电动夹持机构进行位置调整。

进一步的，所述内后臂上设有沿内后臂轴向延伸的后条形孔，所述后驱动固定齿轮固定在所述后条形孔内，且后驱动固定齿轮可沿后条形孔滑动设置。

进一步的，所述内前臂上设有沿内前臂轴向延伸的前条形孔，所述前驱动固定齿轮固定在所述前条形孔内，且前驱动固定齿轮可沿前条形孔滑动设置。

通过采用上述方案，通过在后条形孔内调节后驱动固定齿轮位置，调节后驱动固定齿轮和后传动齿轮的啮合中心距，保证有效啮合传动，通过在前条形孔内调节前驱动固定齿轮位置，调节前驱动固定齿轮和前传动齿轮的啮合中心距，保证有效啮合传动。

进一步的，所述旋转驱动机构为固定在所述后座内的旋转驱动伺服电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用旋转驱动机构控制后臂机构旋转，内后臂上的后驱动固定齿轮会驱动中间座上的后传动齿轮旋转，带动啮合的前传动齿轮旋转，前传动齿轮旋转时会通过锁死固定的前驱动固定齿轮带动内前臂旋转，带动前臂机构旋转，从而最终实现前座和电动夹持机构的位置调整，齿轮传动运动轨迹精度高，有效提高夹头对中效率，并且齿轮具有自锁能力，有效避免安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型的实施例的结构示意图。

图2是图1中A的局部放大示意图。

图中所示：

1、后座；

2、中间座；

3、前座；

4、电动夹持机构；

5、后传动齿轮；

6、前传动齿轮；

7、外后臂；

8、内后臂；801、后条形孔；

9、外前臂；

10、内前臂；1001、前条形孔；

11、后销轴；

12、前销轴；

13、后驱动固定齿轮；

14、前驱动固定齿轮；

15、旋转驱动伺服电机。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、““轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1和图2所示，本实施例提供的一种电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂，包括依次设置的后座1、后臂机构、中间座2、前臂机构、前座3和电动夹持机构4。

后臂机构两端分别与后座1和中间座2铰接，前臂机构两端分别与中间座2和前座3铰接，后座1内设有用于驱动后臂机构旋转的旋转驱动机构，旋转驱动机构为固定在后座1内的旋转驱动伺服电机15。

中间座2设有与后臂机构连动的后传动齿轮5以及与前臂机构连动的前传动齿轮6，后传动齿轮5和前传动齿轮6啮合设置。

电动夹持机构4用于夹持工件，采用本领域常用的电缸驱动夹爪结构等均可实现本实施例的效果，在此不再赘述。

旋转驱动伺服电机15控制后臂机构旋转，从而带动中间座2动作以及带动中间座2上后传动齿轮5旋转，后传动齿轮5带动啮合的前传动齿轮6旋转，从而带动前臂机构旋转，最终控制电动夹持机构4夹持的工件进行位置调整，齿轮传动运动轨迹精度高，有效提高夹头对中效率，并且齿轮具有自锁能力，有效避免安全隐患。

具体地，后臂机构包括一对平行设置的外后臂7和内后臂8，外后臂7和内后臂8两端均分别与中间座2和后座1铰接，中间座2、后座1、外后臂7和内后臂8配合形成平行四边形连杆结构，旋转驱动机构与内后臂8传动连接。

前臂机构包括一对平行设置的外前臂9和内前臂10，外前臂9和内前臂10两端均分别与中间座2和前座3铰接，中间座2、前座3、外前臂9和内前臂10配合形成平行四边形连杆结构。

平行四边形连杆结构保证中间座2和前座3朝向，从而保证电动夹持机构4水平。

内后臂8通过后销轴11与中间座2铰接，后传动齿轮5套设在后销轴11上，内后臂8上固定有与后传动齿轮5啮合的后驱动固定齿轮13，内前臂10通过前销轴11与中间座2铰接，前传动齿轮6套设在前销轴11上，内前臂10上固定有与前传动齿轮6啮合的前驱动固定齿轮14。

当内后臂8旋转时，锁死固定的后驱动固定齿轮13会带动后传动齿轮5旋转，从而将动作传递给前传动齿轮6，前传动齿轮6旋转时带动锁死固定的前驱动固定齿轮14和内前臂10旋转，从而最终控制前座3和电动夹持机构4进行位置调整。

内后臂8上设有沿内后臂8轴向延伸的后条形孔801，后驱动固定齿轮13固定在后条形孔801内，且后驱动固定齿轮13可沿后条形孔801滑动设置。内前臂10上设有沿内前臂10轴向延伸的前条形孔1001，前驱动固定齿轮14固定在前条形孔1001内，且前驱动固定齿轮14可沿前条形孔1001滑动设置。

通过在后条形孔801内调节后驱动固定齿轮13位置，调节啮合中心距，保证后驱动固定齿轮13和后传动齿轮5有效啮合，通过在前条形孔1001内调节前驱动固定齿轮14位置，调节啮合中心距，保证前驱动固定齿轮14和前传动齿轮6有效啮合。

本实施例采用旋转驱动伺服电机15控制后臂机构旋转，内后臂8上的后驱动固定齿轮13会驱动中间座2上的后传动齿轮5旋转，带动啮合的前传动齿轮6旋转，前传动齿轮6旋转时会通过锁死固定的后驱动固定齿轮13带动内前臂10旋转，带动前臂机构旋转，从而最终实现前座3和电动夹持机构4的位置调整，齿轮传动运动轨迹精度高，有效提高夹头对中效率，并且齿轮具有自锁能力，有效避免安全隐患。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂，其特征在于，包括依次设置的后座、后臂机构、中间座、前臂机构、前座和电动夹持机构，所述后臂机构两端分别与所述后座和中间座铰接，所述前臂机构两端分别与所述中间座和前座铰接，所述后座内设有用于驱动所述后臂机构旋转的旋转驱动机构，所述中间座设有与所述后臂机构连动的后传动齿轮以及与所述前臂机构连动的前传动齿轮，所述后传动齿轮和前传动齿轮啮合设置，所述电动夹持机构用于夹持工件。

2.根据权利要求1所述的电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂，其特征在于，所述后臂机构包括一对平行设置的外后臂和内后臂，所述外后臂和内后臂两端均分别与所述中间座和后座铰接，所述中间座、后座、外后臂和内后臂配合形成平行四边形连杆结构，所述旋转驱动机构与所述外后臂或内后臂传动连接。

3.根据权利要求2所述的电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂，其特征在于，所述前臂机构包括一对平行设置的外前臂和内前臂，所述外前臂和内前臂两端均分别与所述中间座和前座铰接，所述中间座、前座、外前臂和内前臂配合形成平行四边形连杆结构。

4.根据权利要求3所述的电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂，其特征在于，所述内后臂通过后销轴与所述中间座铰接，所述后传动齿轮套设在所述后销轴上，所述内后臂上固定有与所述后传动齿轮啮合的后驱动固定齿轮，所述内前臂通过前销轴与所述中间座铰接，所述前传动齿轮套设在所述前销轴上，所述内前臂上固定有与所述前传动齿轮啮合的前驱动固定齿轮。

5.根据权利要求4所述的电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂，其特征在于，所述内后臂上设有沿内后臂轴向延伸的后条形孔，所述后驱动固定齿轮固定在所述后条形孔内，且后驱动固定齿轮可沿后条形孔滑动设置。

6.根据权利要求4所述的电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂，其特征在于，所述内前臂上设有沿内前臂轴向延伸的前条形孔，所述前驱动固定齿轮固定在所述前条形孔内，且前驱动固定齿轮可沿前条形孔滑动设置。

7.根据权利要求1至6任一所述的电动一键式钻台面机械手用齿轮传动机械臂，其特征在于，所述旋转驱动机构为固定在所述后座内的旋转驱动伺服电机。

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