抽油杆淬火机床使用的夹具系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种抽油杆淬火机床使用的夹具系统，包括位于机床床身(5)两端，分别设置床头自动上扣卸扣单元(3)和床尾自动上扣卸扣单元(4)；两个自动上扣卸扣单元包括由正反转电机(46)驱动的动力头主轴(35)；动力头主轴(35)前端设置了与抽油杆螺纹端部配合的螺纹套(36)；床头自动上扣卸扣单元(3)通过支座坐于滑轨(10)上，支座设置调节位置的驱动装置和启闭式定位装置；此外，床身(5)中部间隔设置了升降式支架(8)，床身(5)上还设置了升降式的油杆抱紧机械手(9)。本实用新型具有自动化程度高、效率高的特点。
【专利说明】抽油杆淬火机床使用的夹具系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种淬火机床，更具体地说，涉及抽油杆的淬火机床。
【背景技术】
[0002] 抽油杆是油田采油设备的一个重要部件，它的质量好坏直接影响采油设备的生产 效率和生产成本，为了保证抽油杆的强度需对抽油杆进行淬火处理，以往对抽油杆淬火处 理的设备采用的都是手动装卸，劳动强度大，生产效率低。
[0003] 抽油杆的结构如图5所示，其两端为带有螺纹的端部。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种全自动的抽油杆淬火机床的夹具系统，旨在提高抽油杆的淬 火效率，减少操作人员的劳动强度，提高自动化水平。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供一种抽油杆淬火机床的夹具系统包括位于机床床 身两端分别设置的床头自动上扣卸扣单元和床尾自动上扣卸扣单元；两个所述自动上扣卸 扣单元包括由正反转电机驱动的动力头主轴；所述动力头主轴前端设置了与抽油杆螺纹端 部配合的螺纹套。所述床头自动上扣卸扣单元通过支座坐于滑轨上，所述支座设置调节位 置的驱动装置和启闭式定位装置；此外，所述床身中部间隔设置了升降式支架，所述床身上 还设置了升降式的油杆抱紧机械手。
[0006] 其中，升降式支架和油杆抱紧机械手可以退回至床身内部。而所述床头自动上扣 卸扣单元的支座位置，可以利用驱动装置调整，也可以随着抽油杆的装夹，调整首尾两个自 动上扣卸扣单元之间的间距。而启闭式定位装置，根据需要松开支座，用于位置调整，以及 抱紧支座，用于定位后的淬火工作。
[0007] 根据上述描述，所述床尾的自动上扣卸扣单元可以是固定方式设置。
[0008] 此外，一种优选方式下，自动上扣卸扣单元包括连接正反转电机输出轴的减速机、 带动旋转的第一齿轮，以及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮带动中心穿设 的动力头主轴转动；所述动力头主轴前端连接并带动螺纹套转动。
[0009] 此外，根据以上描述，本发明涉及的抽油杆淬火机床，包括设置于导轨上实现往复 运动的床身，以及由架体独立支撑在所述床身上方位于床尾一侧的中频加热淬火单元；所 述中频加热淬火单元包括设置于一个箱体内的中频感应器和后侧冷却喷淋装置；所述床身 在床头和床尾端侧分别设置了自动上扣卸扣单元，床尾的所述自动上扣卸扣单元包括实现 正反转的动力头主轴；所述动力头主轴穿过所述中频加热淬火单元的箱体、冷却喷淋装置 和中频感应器设置，并在前端设置与抽油杆螺纹端部配合的螺纹套。此外，所述床身中部间 隔设置了升降式支架，所述床身上还设置了升降式的油杆抱紧机械手。
[0010] 其中，所述中频感应器为一个通电线圈实现的高频感应装置，实现中心穿过的抽 油杆电感加热，加热后的抽油杆再经过后侧的冷却喷淋装置，达到淬火目的。
[0011] 优选方式下，位于床头的所述自动上扣卸扣单元通过支座坐于滑轨上，所述支座 连接了调节位置的驱动装置；床尾的所述自动上扣卸扣单元为固定式设置。床头的自动上 扣卸扣单元位置可调，以便适应不同长度抽油杆夹紧，为后续淬火打下基础，并因此扩展了 本发明机床的适用范围。
[0012] 此外，本发明抽油杆淬火机床还包括分别控制中频加热淬火单元、升降式支架、自 动上扣卸扣单元、油杆抱紧机械手以及驱动床身往复运动的数控系统。所述数控系统在机 床工作过程中用于适时控制各个执行部件根据特定工位完成相应动作。此外，为了实现执 行动作，本发明还包括液压系统，其中，升降式支架、油杆抱紧机械手均由液压系统实现动 作。
[0013] 此外，为了达到自动化的要求，在本发明抽油杆淬火机床所述床身一侧还设置有 抽油杆自动上料卸料机械手单元，用于自动将杆状抽油杆送到上述升降式支架上。
[0014] 本发明另一改进在于所述自动上扣卸扣单元，包括连接正反转电机输出轴的减速 机及带动旋转的第一齿轮，以及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮带动中心 穿设的动力头主轴转动；所述动力头主轴前端连接并带动所述与抽油杆螺纹端部配合的螺 纹套。
[0015] 本发明抽油杆淬火机床的结构特点为：
[0016] 1、自动上料卸料机械手单元（自动上料架）：负责存储待加工的抽油杆，并负责按 需要依次自动把抽油杆送到上下料机械手上；上下料机械手负责把抽油杆送到床体上。
[0017] 2、自动上扣卸扣单元（自动上扣卸扣旋转动力头）：负责把抽油杆固定在动力头的 主轴上，并负责在加工抽油杆时旋转抽油杆，以保证在感应器加热油杆时加热均匀，还负责 把加工后的油杆从动力头的主轴上卸下。
[0018] 3、油杆抱紧机械手：负责把抽油杆固定和卸下动力头的主轴时，卡紧油杆以便于 上扣卸扣。（油杆两端有加工好的螺纹）
[0019] 4、电动长短调整机构，设置于床尾的自动上扣卸扣单元，负责根据抽油杆的长短， 调整自动上扣卸扣旋转动力头的位置。
[0020] 5、中频加热淬火单元：中频感应器和冷却喷淋装置，负责把抽油杆加热和冷却淬 火。
[0021] 6、床身：负责固定电动长短调整机构、自动上扣卸扣单元、油杆抱紧机械手、行走 机构等。
[0022] 7、导向行走导轨：辅助行走机构实现床身在导轨上的动作，负责床体在规定的位 置运动。
[0023] 本发明涉及全自动抽油杆淬火机床，主要由自动上料架、上下料机械手、码料机械 手、床体、导向行走导轨、电动长短调整机构、自动上扣卸扣旋转动力头、卡紧机械手、中频 感应器、冷却喷淋装置等组成，具有自动化程度高、效率高的特点。
[0024] 本发明主要改进在于，机床使用的夹具系统，具有如下优点：
[0025] 1、通过螺纹套管，实现抽油杆的自动装夹。
[0026] 2、通过在床头设置位置可调的自动上扣卸扣单元，从而在两个电机的转动下，实 时调整首尾两个自动上扣卸扣单元之间的间距完成装夹工作。
[0027] 3、在装夹阶段，通过设置抽油杆抱紧机械手，握住抽油杆，从而实现两端自动上扣 卸扣单元的上扣、卸扣工作。
[0028] 4、抽油杆抱紧机械手和抽油杆支架可以退回到床身内，从而在淬火过程中不会干 涉到机床的整体工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1是本发明抽油杆淬火机床的整体结构示意图。
[0030] 图2是本发明抽油杆淬火机床中卡紧机械手的结构示意图。
[0031] 图3是图1中A处放大结构示意图。
[0032] 图4是本发明抽油杆淬火机床中自动上扣卸扣旋转动力头的结构示意图。
[0033] 图5是抽油杆的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034] 如图1所示，本发明抽油杆淬火机床，包括设置于导轨7上实现往复运动的床身 5,图中床身底部两侧设置滚轮6,床体内设置驱动电机，从而实现床身在轨道7上的往复运 动。
[0035] 本发明抽油杆淬火机床，还包括由架体独立支撑在床身5上方位于床尾一侧的中 频加热淬火单元。具体结构如图3所示，所述中频加热淬火单元包括设置于一个箱体31内 的中频感应器32和后侧冷却喷淋装置33。
[0036] 此外，床身在床头和床尾端侧分别设置了自动上扣卸扣单元；床尾的所述自动上 扣卸扣单元4包括实现正反转的动力头主轴35 ;如图3所示，动力头主轴35穿过中频加热 淬火单元的箱体31、冷却喷淋装置33和中频感应器32设置，并在前端设置与抽油杆螺纹端 部配合的螺纹套36。
[0037] 图1中，本发明抽油杆淬火机床，还包括床身5中部间隔设置的升降式支架8,以及 一侧设置的升降式的油杆抱紧机械手9。油杆抱紧机械手9的结构如图2所示，优选液压驱 动实现，爪体设置有增大摩擦的凹槽。
[0038] 此外，为了适应不同长度抽油杆淬火，上述位于床头的自动上扣卸扣单元3通过 支座坐于滑轨10上，支座连接了调节位置的驱动装置，用于在滑轨上调整位置。这一方式 下，床尾的自动上扣卸扣单元为固定式设置。
[0039] 为了实现本发明机床的自动化工作，还需要设置数控系统，用于分别控制中频加 热淬火单元、升降式支架、自动上扣卸扣单元、油杆抱紧机械手的动作，以及驱动床身的往 复运动等，具体过程参见下文的工作过程说明。此外，为了达到安全稳定的目的，本发明还 需要设置液压系统，主要用于实现升降式支架8、油杆抱紧机械手9的动作。
[0040] 此外，如图1所示，床身5 -侧设置抽油杆自动上料卸料机械手单元2,负责存储待 加工的抽油杆，并负责按需要依次自动把抽油杆送到上下料机械手上，上下料机械手再负 责把抽油杆送到床体的支架8上。此类机械机构参见现有技术中棒料或长杆状零件的上料 下料机构。
[0041] 本发明一个重要改进在于，抽油杆送到支架8上以后，能够自动完成两端的夹具 装夹，此处的夹具即上文提及的自动上扣卸扣单元，具体结果如图4所示，包括连接正反转 电机46输出轴的减速机47及带动旋转的第一齿轮42,以及与所述第一齿轮42啮合的第二 齿轮41，所述第二齿轮41带动中心穿设的动力头主轴35转动；所述动力头主轴35前端连 接并带动所述与抽油杆螺纹端部配合的螺纹套。图4中，动力头主轴35通过前端的螺纹套 连接杆43和螺纹套管44 (即图3中的螺纹套36)连接。
[0042] 上述机构的作用为：
[0043] 1、自动上料卸料机械手单元（自动上料架）：负责存储待加工的抽油杆，并负责按 需要依次自动把抽油杆送到上下料机械手上；上下料机械手负责把抽油杆送到床体上。
[0044] 2、自动上扣卸扣单元（自动上扣卸扣旋转动力头）：负责把抽油杆固定在动力头的 主轴上，并负责在加工抽油杆时旋转抽油杆，以保证在感应器加热油杆时加热均匀，还负责 把加工后的油杆从动力头的主轴上卸下。
[0045] 3、油杆抱紧机械手：负责把抽油杆固定和卸下动力头的主轴时，卡紧油杆以便于 上扣卸扣。（油杆两端有加工好的螺纹）
[0046] 4、电动长短调整机构，设置于床尾的自动上扣卸扣单元，负责根据抽油杆的长短， 调整自动上扣卸扣旋转动力头的位置。
[0047] 5、中频加热淬火单元：中频感应器和冷却喷淋装置，负责把抽油杆加热和冷却淬 火。
[0048] 6、床身：负责固定电动长短调整机构、自动上扣卸扣单元、油杆抱紧机械手、行走 机构等。
[0049] 7、导向行走导轨：辅助行走机构实现床身在导轨上的动作，负责床体在规定的位 置运动。
[0050] 本发明设备由自动上料架、导轨系统、床身总成、中频加热系统、数控系统等组成。 自动上料架：由料架、自动上料系统、上下料机械手、接料机械手组成，上下料自动完成。导 轨系统：由15KG工字钢构成。床身总成：由工字钢组焊而成的床体、活动动力头、固定动力 头、可调螺杆、液压油缸、液压泵站、浮动式中间支撑、包紧机械手、感应器冷却水箱、驱动系 统等构成。油杆通过上下料机械手上到与动力头同心位置时，活动动力头通过液压油缸把 油杆压到动力头主轴连接螺杆处，此时卡紧机械手把油杆卡紧，活动动力头和固定动力头 的王轴，在伺服电机的带动下，把油杆和王轴连接在一起，油杆和王轴连接完成后，卡紧机 械手松开，油杆开始淬火。所有工作均有数控控制完成。具体工作过程如下(参考图1说 明）：
[0051] 1、上料：自动上料卸料机械手单元2将存储待加工的抽油杆1，自动依次送到上下 料机械手上，上下料机械手再把抽油杆送到床体的支架8上，此时，支架8为升起状态。
[0052] 2、装夹：抽油杆1置于支架8上后，油杆抱紧机械手9升出床体外，并夹紧抽油杆， 同时，床体两端的自动上扣卸扣单元启动，分别将自动上扣卸扣单元的螺纹套旋接到抽油 杆两端的螺纹端，达到加工零件的自动装夹，此过程中，由于床头的自动上扣卸扣单元3坐 于一个滑轨10上，因此根据螺纹的上紧过程，两端的自动上扣卸扣单元之间的间距自动调 整。装夹后，支架8和机械手9退回床身内。
[0053] 3、淬火：床身5在驱动作用下依靠滚轮6和轨道7向图1中右侧移动，而图4所示 的中频加热淬火单元在独立支架的支撑下，相对床身静止，从而，抽油杆随着床身的动作， 穿过中频加热淬火单元通电的线圈式中频感应器32，实现快速升温加热的功能，此后穿过 冷却喷淋装置33完成遇冷淬火的工作。
[0054] 4、下料：整个抽油杆完成淬火后，床身向图1中左侧回移，回移到初始上料位置 后，支架8和机械手9从床身中升起，支撑并抱紧抽油杆，此时，两端的自动上扣卸扣单兀启 动，使得两端的螺纹套旋离抽油杆的螺纹端。之后机械手9松开抽油杆，退回床身内。同时 自动上料卸料机械手单元2伸出机械手，将抽油杆撤出工位，放到完成加工后的抽油杆料 堆中。
[0055] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种抽油杆淬火机床使用的夹具系统，其特征在于，包括位于机床床身（5)两端分 别设置的床头自动上扣卸扣单元（3)和床尾自动上扣卸扣单元（4);两个所述自动上扣卸 扣单元包括由正反转电机（46)驱动的动力头主轴（35);所述动力头主轴（35)前端设置了 与抽油杆螺纹端部配合的螺纹套（36); 所述床头自动上扣卸扣单元（3)通过支座坐于滑轨（10)上，所述支座设置调节位置的 驱动装置和启闭式定位装置； 此外，所述床身（5)中部间隔设置了升降式支架（8)，所述床身（5)上还设置了升降式 的油杆抱紧机械手（9)。
2. 根据权利要求1所述抽油杆淬火机床使用的夹具系统，其特征在于，所述床尾自动 上扣卸扣单元（4)为固定式设置。
3. 根据权利要求1或2所述抽油杆淬火机床使用的夹具系统，其特征在于，所述自动上 扣卸扣单元包括连接正反转电机（46)输出轴的减速机（47)、带动旋转的第一齿轮（42)，以 及与所述第一齿轮（42)啮合的第二齿轮（41);所述第二齿轮（41)带动中心穿设的动力头 主轴（35)转动；所述动力头主轴（35)前端连接并带动螺纹套（36)转动。
【文档编号】C21D1/667GK203904399SQ201420126588
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】张刘涛, 石刚, 乔显卓, 高海峰, 李巍, 吴建平 申请人:大连华夏中科电气有限公司