[發明專利]機械臂及其控制方法

在審

• 申請號: 201410601601.8
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN105625956A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 耿玉廣;孫連會;谷全福;王樹義;王鐵峰;曾良軍;李寶軍;李世杰;黃樹;劉德文;楊達玉
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B19/00
• 分類號: E21B19/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 劉映東

技術領域

本發明涉及石油機械領域，特別涉及一種機械臂及其控制方法。

背景技術

修井作業是油田開發過程中保持油、水井正常生產的重要手段。在日常油、 水井修井作業中，需要經常將油管起出或者放入，離不開大量的起下油管操作。

現有技術中，在修井作業現場起下油管時，需要至少2名操作人員在井口 進行作業，操作人員需站立在井口旁邊，完成起下油管的相關操作。在需要摘 掛吊環時，操作人員使用雙手將修井機上的兩個吊環掛在吊卡上；當需要推拉 油管時，操作人員借助手臂的力量將需要起出或下入的油管推至油管枕外或從 油管枕外接收油管并拉送到井內油管中心等所需位置，以便于后續的起下油管 操作。

在進行作業時，需要操作人員將油管推拉至該預設位置，由于是人工操作， 容易出現油管無法有效準確到達預設位置的情況，有時需要反復操作數次才能 放好；此外，油管的推拉需要操作人員的配合，如果操作人員稍有疏忽，或者 配合稍有失誤，比較容易導致操作人員的磕、碰、傷、殘問題發生。因此，操 作過程復雜，操作安全性較低。

發明內容

為了解決在油、水井口進行起下油管的相關操作時，操作過程復雜，操作 安全性較低的問題，本發明提供了一種機械臂及其控制方法。所述技術方案如 下：

一方面，提供了一種機械臂，包括：

機械臂總成、單油路控制閥、雙油路控制閥和控制器，

所述機械臂總成包括：伺服缸和位移傳感器，所述伺服缸上設置有伺服缸 前油路和伺服缸后油路，所述伺服缸與推拉機械手連接，所述伺服缸前油路到 井口的距離大于所述伺服缸后油路到井口的距離；

所述伺服缸前油路與所述伺服缸后油路分別連接液壓油箱，所述單油路控 制閥設置于所述伺服缸后油路上，用于控制所述伺服缸后油路的導通和截止， 所述雙油路控制閥設置于所述伺服缸前油路與所述伺服缸后油路上，用于通過 分別控制所述伺服缸前油路與所述伺服缸后油路的導通和截止來調整油路方 向，使所述機械臂的位置得到調整；

所述控制器分別與所述位移傳感器和所述單油路控制閥連接，所述控制器 用于根據所述位移傳感器檢測的位置信息判斷所述機械臂當前的位置與預設位 置是否相同，在所述機械臂當前的位置與所述預設位置相同時，指示所述單油 路控制閥控制所述伺服缸后油路關斷，使所述機械臂停止運動。

可選的，所述機械臂總成還包括：機械臂外套、外套支撐板、機械臂本體、 臂腔定位板、臂頭連接螺孔和外套連接板，

其中，所述位移傳感器、所述外套支撐板、所述伺服缸沿所述機械臂外套 的長度方向依次排布在所述機械臂外套的內腔中；

所述外套支撐板將所述機械臂外套的內腔隔為兩部分，所述兩部分中位于 所述外套支撐板的一側的部分設置有所述位移傳感器，位于所述外套支撐板的 另一側的部分設置有所述伺服缸，且所述外套支撐板的另一側連接所述伺服缸 的尾部，所述伺服缸頭部設置有活塞桿；

所述機械臂本體套接在所述伺服缸上，所述機械臂本體的內腔上設置有所 述臂腔定位板，所述活塞桿與所述臂腔定位板連接，所述機械臂本體能夠在所 述活塞桿的帶動下沿所述機械臂外套的長度方向在所述機械臂外套的內腔及所 述內腔之外往復移動，所述機械臂本體沿所述機械臂外套的長度方向的一端位 于所述內腔之內，所述另一端設置有用于外連推拉機械手的臂頭連接螺孔；

所述機械臂外套另一端還設置有置放所述推拉機械手的矩形凹槽，所述機 械臂外套垂直于所述機械臂外套高度方向的底面設置有所述外套連接板，所述 外套連接板用于外連固定支撐座。

可選的，所述機械臂總成還包括：定位螺母，

所述活塞桿通過所述定位螺母與所述臂腔定位板固定連接；

所述機械臂外套上及所述外套支撐板上均設置有供所述伺服缸前油路、所 述伺服缸后油路和所述位移傳感器的導線進出的孔。

可選的，所述機械臂外套為長方體。

可選的，所述機械臂還包括：電源，所述電源為直流電源，所述電源提供 的直流電壓小于或等于36伏。

可選的，雙油路控制閥能夠腳踏操作或手動操作。

可選的，所述機械臂還包括：

定位開關盒，所述定位開關盒包括：控制開關和定位開關；