铁钻工钳头自动找中机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钻井工具领域，特别涉及一种铁钻工钳头自动找中机构。
【背景技术】
[0002]目前，铁钻工钳头相对钻具的找中分为两种，一是井队采用气动卡瓦起下钻作业，钻具中心是固定的，即定心状态。在定心状态下，多采用安装于铰接臂连杆处的位置传感器来实现，该方式主要是让钳头伸出后找到井口或小鼠洞的中心；二是井队采用的双吊卡起下钻作业，钻具中心位置常常是随机变化的，井口中心并非是钻具中心，即找心状态。在找心状态下，安装于铰接臂连杆处的位置传感器就不能满足铁钻工钳头对钻具找中的要求；从而，铁钻工现有的找中方式，不能一键自动操作满足现场的工况要求，只能先手动找心后，才能自动上卸扣作业，降低了铁钻工的自动化程度和生产效率。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型针对现有技术中的铁钻工钳头找中机构存在的问题，提供一种铁钻工钳头自动找中机构，以提高铁钻工的自动化程度和工作效率。
[0004]本实用新型的目的是这样实现的，一种铁钻工钳头自动找中机构，包括与铁钻工钳头固定的壳体，所述壳体内设有通过步进电机驱动的滚珠丝杠机构和与滚珠丝杠机构并排的空心的行程轴，所述行程轴与滚珠丝杠机构的丝杠螺母固定实现同步轴向运动，所述行程轴内设有可滑动的连接杆，所述连接杆一端伸出行程轴并且连接有挡块，所述挡块指向铁钻工的钳头中心，所述连接杆下端的行程轴内设有弹簧，所述行程轴内设有抵靠弹簧的内台阶，所述连接杆的下端部设有磁铁，所述行程轴的内壁上对应设有用于感应磁铁的位置传感器，所述行程轴外侧壁的纵向设有锁齿一，所述锁齿一旁设有可横向滑动的锁块，所述锁块上也设有与锁齿一咬合的锁齿二，所述锁块上背向锁齿二的侧向设有楔形面，所述楔形面侧面配合设有楔形块，所述楔形块通过电磁阀驱动可上下运动，从而与楔形面配合推动锁块可水平左右移动实现锁齿一和锁齿二的咬合与分离。
[0005]本实用新型的铁钻工钳头自动找中机构，先根据钻具的实际接箍尺寸计算出挡块的位移，并通过步进电机驱动滚球丝杠机构运动，丝杠螺母带动行程轴前进，当挡块触碰到钻具时，连接杆和挡块克服弹簧力向后运动，当连接杆尾部的磁铁移动至正好经过位置传感器时，电磁阀工作，通过楔形块推动锁块的锁齿二与行程轴的锁齿一咬合，从而锁住并防止行程轴倒退；同时位置传感器发出的信号可以控制铁钻工钳头停止运动，实现钳头的准确找中；作业结束后钳头回缩，电磁阀反向动作，楔形块退回解除锁齿一与锁齿二的咬合从而解除行程轴锁固，步进电机反向运动，缩回行程轴、连接杆和挡块。因此，本实用新型的铁钻工钳头自动找中机构，对于任意钻具，可实现铁钻工钳头相对钻具中心位置随机变化的情况下的精确找中，解决铁钻工对钻具位置随机变化以及井口和小鼠洞频繁切换作业的问题，从而提高铁钻工的自动作程度和生产效率。
[0006]为进一步限制行程轴上下运动的极限位置，所述连接杆的侧壁还设有一段纵向凹槽，与凹槽对应的行程轴内还设有径向限位销，所述限位销用于限位连接杆上下滑动的极限位置。
[0007]为便于精确控制各部件的动作，本实用新型的铁钻工钳头自动找中机构还包括PLC控制器，所述位置传感器、电磁阀、步进电机和铁钻工钳头分别与PLC控制器连接。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的铁钻工钳头自动找中机构的结构示意图。
[0009]图2为钳头本体的自动找中机构的结构示意图
[0010]其中，1钳头本体；2挡块；3滚珠丝杠；4限位销；5磁铁；6位置传感器；7壳体；8步进电机；9行程轴；10弹簧；11连接杆；11A凹槽；12电磁阀；13锁块。
【具体实施方式】
[0011]如图1和图2所示为本实用新型的铁钻工钳头自动找中机构，一种铁钻工钳头自动找中机构，包括与铁钻工钳头本体1固定的壳体7，壳体7内设有通过步进电机8驱动的滚珠丝杠机构3和与滚珠丝杠机构3并排的空心的行程轴9，行程轴9与滚珠丝杠机构3的丝杠螺母固定实现同步轴向运动，行程轴9内设有可滑动的连接杆11，连接杆11 一端伸出行程轴9并且连接有挡块2，挡块2指向铁钻工的钳头本体1的中心，连接杆11下端的行程轴9内设有弹簧10，行程轴9内设有抵靠弹簧10的内台阶，连接杆11的下端部设有磁铁5，行程轴9的内壁上对应设有用于感应磁铁5的位置传感器6，行程轴9外侧壁的纵向设有锁齿一，锁齿一旁设有可横向滑动的锁块13，锁块13上也设有与锁齿一咬合的锁齿二，锁块13上背向锁齿二的侧向设有楔形面，楔形面侧面配合设有楔形块，楔形块通过电磁阀驱动可上下运动，从而与楔形面配合推动锁块13可水平左右移动实现锁齿一和锁齿二的咬合与分离；为进一步限制行程轴9上下运动的极限位置，连接杆11的侧壁还设有一段纵向凹槽11A，与凹槽11A对应的行程轴9内还设有径向限位销4，限位销4用于限位连接杆11上下滑动的极限位置；为便于精确控制各部件的动作，本实用新型的铁钻工钳头自动找中机构还包括PLC控制器，位置传感器6、电磁阀12、步进电机8和铁钻工钳头本体1分别与PLC控制器连接。
[0012]本实用新型的铁钻工钳头自动找中机构，先根据钻具的实际接箍尺寸计算出挡块2的位移，并通过步进电机8驱动滚球丝杠机构3运动，丝杠螺母带动行程轴9前进，当挡块2触碰到钻具时，连接杆11和挡块2克服弹簧力向后运动，当连接杆11尾部的磁铁5移动至正好经过位置传感器6时，电磁阀12工作，通过楔形块推动锁块13的锁齿二与行程轴9的锁齿一咬合，从而锁住并防止行程轴9倒退；同时位置传感器6发出的信号可以控制铁钻工钳头停止运动，实现钳头的准确找中；作业结束后钳头回缩，电磁阀12反向动作，楔形块退回解除锁齿一与锁齿二的咬合从而解除行程轴9的锁固，步进电机8反向运动，缩回行程轴9、连接杆11和挡块2。
【主权项】
1.一种铁钻工钳头自动找中机构，包括与铁钻工钳头固定的壳体，其特征在于，所述壳体内设有通过步进电机驱动的滚珠丝杠机构和与滚珠丝杠机构并排的空心行程轴，所述行程轴与滚珠丝杠机构的丝杠螺母固定实现同步轴向运动，所述行程轴内设有可滑动的连接杆，所述连接杆一端伸出行程轴并且连接有挡块，所述挡块指向铁钻工的钳头中心，所述连接杆下端的行程轴内设有弹簧，所述行程轴内设有抵靠弹簧的内台阶，所述连接杆的下端部设有磁铁，所述行程轴的内壁上对应设有用于感应磁铁的位置传感器，所述行程轴外侧壁的纵向设有锁齿一，所述锁齿一旁设有可横向滑动的锁块，所述锁块上也设有与锁齿一咬合的锁齿二，所述锁块上背向锁齿二的侧向设有楔形面，所述楔形面侧面配合设有楔形块，所述楔形块通过电磁阀驱动可上下运动，从而与楔形面配合推动锁块可水平左右移动实现锁齿一和锁齿二的咬合与分离。2.根据权利要求1所述的铁钻工钳头自动找中机构，其特征在于，所述连接杆的侧壁还设有一段纵向凹槽，与凹槽对应的行程轴内还设有径向限位销，所述限位销用于限位连接杆上下滑动的极限位置。3.根据权利要求2所述的铁钻工钳头自动找中机构，其特征在于，还包括PLC控制器，所述位置传感器、电磁阀、步进电机和铁钻工钳头分别与PLC控制器连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种铁钻工钳头自动找中机构，包括壳体，壳体内设有滚珠丝杠机构和与滚珠丝杠机构并排的空心行程轴，行程轴与滚珠丝杠机构的丝杠螺母固定实现同步轴向运动，行程轴内设有可滑动的连接杆，连接杆一端伸出行程轴并且连接有挡块，连接杆下端的行程轴内设有弹簧，行程轴内设有抵靠弹簧的内台阶，所述连接杆的下端部设有磁铁，行程轴的内壁上对应设有用于感应磁铁的位置传感器，行程轴外侧壁的纵向设有锁齿一，锁齿一旁设有可横向滑动的锁块，锁块上也设有与锁齿一咬合的锁齿二，锁块上背向锁齿二的侧向设有楔形面，楔形面侧面配合设有楔形块，楔形块通过电磁阀驱动推动锁块水平移动实现锁齿一和锁齿二的咬合与分离。
【IPC分类】E21B19/24
【公开号】CN204984311
【申请号】CN201520552193
【发明人】陈碧波, 丁文彬, 杨争
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年7月28日