油管清洗机夹持式机械手结构设计
                                                      白〓松，魏晓冬
                                    (西安石油大学机械工程学院，陕西 西安〓710065)
    为使钻通机在清洗维护外径为90～120mm各类油管过程中能被精准夹持并举升至目标位置，对常规工业夹持式机械手结构进行改进设计，将夹持式手部结构改进为滑槽杠杆式，并根据简化结构模型，对配套气压缸直径及其壁厚进行选型设计。新设计的机构使油管被举升到目标工位时握持，由钻通机机械手夹持工件，保证油管在钻通机钻进过程中的稳定，不至发生偏移、摇晃等现象。

    在油田清洗维护油井管前，目前通常采用钻通机对油管进行预清洗。油管夹持式机械手是钻通机传递机构中不可或缺的组成部分，其对长度为7～11m、外径为90～120mm的各类油管进行夹紧、举升，并通过夹持机构将油管从某一位置按预定运动轨迹传递到目标位置。气动机械手以空气作为传动介质，可实现气源的共享，不会污染环境，能迅速完成夹持动作，便于实现自动化控制，系统故障率低，而且压缩空气可以实现远距离传输。因为气动方式具有低成本、安全可靠、维修使用方便、寿命长等特点，所以被很多油田钻通机设备所采用。本文设计了基于PLC控制系统的气压动力装置，并针对钻通机油管夹持的特殊性对机构的机械手夹持装置的结构进行改进设计。

1〓夹持式机械手工作原理
   机械手工作原理：在PLC控制下，上料机械手将油管送至钻通工位，夹持式机械手将油管夹紧并举升至目标位置，同时将油管通过机械手锁死；钻通小车启动、前进，对油管进行清洗；钻通小车在电机驱动下行至端部，碰到控制开关后退回并停止。下料机械手将油管夹持并送至下料管架，此钻通工序完成，开始下一个循环。油管夹持装置采用夹持式手部结构，该结构由手指和传力机构构成。驱动系统通过驱动工业机械手执行机构运动，该机械手采用PLC程序控制系统，控制系统先给予机械手指令信息（如机械手动作顺序、运动轨迹、运动速度和时间），使其按规定程序运动，并记录机械手的运动过程，同时控制机械手执行机构的运动位置，然后通过控制系统进行调整，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。

2〓油管夹持举升装置设计
夹持式举升装置改进前后的结构如图1所示。

2.1〓夹持式举升装置运动机构设计
对操作节拍进行设计时，需将机械手运动速度设定在一定范围内，同时要考虑手臂伸缩及回转速度。在设计夹持式机械手手臂时，要对伸缩行程和

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基金项目：西安石油大学研究生创新基金资助项目（2015cx140428）
作者简介：白松（1991—），男，陕西商洛人，西安石油大学硕士研究生，主要研究方向为油套管特殊扣的开发与性能评价。

（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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