[發(fā)明專利]鉆桿端部矯直的自動定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910054378.9
• 申請日: 2009-07-03
• 公開（公告）號: CN101937237A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉春旭;胡德金;朱世忠;許黎明;劉茂生;高展;魏臣雋;董長富
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司;上海交通大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G05B19/04;B21D3/00
• 代理公司: 上海科琪專利代理有限責任公司 31117
• 代理人: 鄭明輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉆桿端部矯直過程中鉆桿軸向和圓周相位自動定位的方法，屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

油井鉆桿是石油勘探開采時驅(qū)動鉆頭向地層深處快速掘進的關(guān)鍵構(gòu)件，因此對其直線度有很高的要求。由于油井鉆桿長徑比大、管壁薄、兩端鐓粗的形狀特點，在其加工過程中，需要對其端部直線度超差的矯直盲區(qū)進行壓力矯直。要完成矯直盲區(qū)的壓力矯直，必須實現(xiàn)鉆桿在軸向的精確定位和實現(xiàn)鉆桿在圓周方向相位彎曲相位點的精確定位。

現(xiàn)有的油井鉆桿壓力矯直工藝方法采用人工矯直，軸向和圓周相位的定位完全憑目測手動定位，定位精度低、一致性差，勞動強度大、效率低、造成矯直產(chǎn)品直線度差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鉆桿端部矯直的自動定位方法，該方法使鉆桿可以在矯直位置自動完成軸向和矯直相位的定位控制，提高了定位精度，縮短了檢測和矯直地輔助時間，進而使矯直效率、矯直精度都得到明顯地提高。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種鉆桿端部矯直的自動定位方法，是在矯直位置進行軸向和周向的矯直相位定位控制，其中：

軸向控制：

驅(qū)動系統(tǒng)控制軸向輸送輥道，在輸送輥道上將鉆桿運送至矯直區(qū)，使鉆桿矯直盲區(qū)暴露在位移傳感器的檢測視場中，由位移傳感器檢測鉆桿的軸向位置后反饋給控制器輸出控制驅(qū)動系統(tǒng)減低輸送輥道速度，采用階梯夾具將鉆桿在夾具內(nèi)部定位，待檢測到鉆桿就位后停止傳送；

周向控制：

在鉆桿到達檢測工位后，提升旋轉(zhuǎn)支架，使鉆桿由旋轉(zhuǎn)輪支撐；在鉆桿上方的氣缸下降，在彈簧的作用下，使橡膠滾輪壓緊鉆桿外側(cè)，橡膠滾輪軸裝有角度編碼器；同時啟動伺服驅(qū)動電機帶動支架上的旋轉(zhuǎn)輪滾動，驅(qū)動鉆桿繞軸線自轉(zhuǎn)，角度編碼器通過橡膠滾輪被動旋轉(zhuǎn)，根據(jù)鉆桿直徑和固定的橡膠滾輪直徑，能確定鉆桿轉(zhuǎn)過的角位移，反饋給控制器完成自動定位。

所述位移傳感器安裝在輸送輥道上方的測量架上，位移傳感器包括若干個減速傳感器，減速傳感器輸出信號給控制器，控制器內(nèi)設(shè)置速度轉(zhuǎn)換點，控制鉆桿低速移動。

所述位移傳感器還包括停止傳感器，停止傳感器輸出信號給控制器，控制器控制鉆桿精確定位在階梯夾具內(nèi)部。

本發(fā)明采用光電檢測器件與自適應的延時技術(shù)相配合的控制方法，實現(xiàn)了鉆桿在階梯夾具內(nèi)軸向的自動精確定位；采用彈簧壓輪與旋轉(zhuǎn)編碼器相配合的控制方法，實現(xiàn)了鉆桿在圓周相位的自動精確定位。與人工定位方法相比，本發(fā)明的定位方法提高了效率30％以上，定位精度提高了60％以上，而且安全性也得到了大大提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明鉆桿端部矯直的自動定位方法軸向定位示意圖；

圖2為本發(fā)明的周向定位示意圖；

圖3為包含有角度編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的側(cè)視圖。

圖中：1階梯夾具；2減速傳感器；3停止傳感器；4鉆桿；5旋轉(zhuǎn)輪；6輸送輥道；7氣缸；8氣缸固定支架；9雙側(cè)穩(wěn)定滾輪；10提升裝置(旋轉(zhuǎn)支架)；11彈簧；12角度編碼器；13橡膠滾輪(壓緊膠輪)；14安裝板；15測量架；16穩(wěn)定滾輪支架。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

參見圖1、圖2、圖3、圖4，一種鉆桿端部矯直的自動定位方法，是在矯直位置進行軸向和周向的矯直相位定位控制，其中：

軸向控制：參見圖1，

驅(qū)動系統(tǒng)控制軸向輸送輥道6，在輸送輥道上將鉆桿4從右至左運送至矯直區(qū)，使鉆桿4矯直盲區(qū)充分暴露在位移傳感器2、3的檢測視場中，位移傳感器2、3安裝在輸送輥道上方的測量架15上，由位移傳感器2、3檢測鉆桿4的軸向位置后反饋給控制器輸出控制驅(qū)動系統(tǒng)減低輸送輥道6速度。

位移傳感器2、3包括二個減速傳感器2和二個停止傳感器3，一個減速傳感器2和一個停止傳感器3作為一組分別設(shè)置在測量架15的兩端，減速傳感器2為激光位移傳感器，減速傳感器2輸出信號給控制器，控制器內(nèi)設(shè)置速度轉(zhuǎn)換點，控制鉆桿4低速移動；停止傳感器3為光纖位移傳感器，停止傳感器3輸出信號給控制器，利用停止傳感器3對鉆桿4進行探測并啟動延時控制，完成鉆桿4在階梯夾具1內(nèi)的精密軸向定位。階梯夾具1內(nèi)呈階梯狀，便于對鉆桿4端部(軸向)定位。

周向控制：參見圖2、圖3和圖4，