本发明属于勘探辅助技术领域，具体涉及一种基于勘探杆状部件的抓取装置。
背景技术：
目前勘探领域中的钻具和钻杆等杆状部件的抓取大都是人工辅助进行的。这样的处理方式，存在着工作效率低，容易发生人员伤害得不足。虽然也有采用长柄夹持工件进行抓取处理的，但其稳定性和效率仍然不理想。还有采用磁性拾取或吸盘类的工具来应对的，但其稳定性和安全性也存在一定的问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种可以有效提高生产效率、减少人员伤害的基于勘探杆状部件的抓取装置。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种基于勘探杆状部件的抓取装置，其特点为，包括：
一可经绳索向上牵引的提升座，所述提升座下部设有一具有中空内腔的筒状体，所述筒状体的上端与所述提升座相连，所述筒状体的下端的内腔开口处封堵有堵头，所述堵头上开设有一通孔；还包括
一可沿所述中空内腔上下滑动的滑动件，所述滑动件的上端为凸出本体的台肩，下端经所述通孔伸出筒状体外部，所述台肩的外径大于所述通孔的内径；以及
第一肘接件、第二肘接件、第一夹紧臂和第二夹紧臂；所述第一肘接件和第二肘接件沿所述滑动件竖直位的中心线对称布置，所述第一夹紧臂和第二夹紧臂沿所述滑动件竖直位的中心线对称布置；其中，
所述第一肘接件的上端和第二肘接件的上端经第一铰接轴定位于所述滑动件的下部；所述第一肘接件的下端与所述第一夹紧臂的上端经第二铰接轴铰接定位，所述第二肘接件的下端与所述第二夹紧臂的上端经第三铰接轴铰接定位；所述第一夹紧臂和第二夹紧臂交叉布置，交叉位经第四铰接轴铰接定位，所述第一夹紧臂和第二夹紧臂共同形成一剪切式夹紧结构；所述第一夹紧臂的夹紧端设有第一压脚，所述第二夹紧臂的夹紧端设有第二压脚，所述第一压脚和第二压脚相对布置；所述第一压脚的夹紧面为弧面，所述第二压脚的夹紧面也为弧面；所述第一压脚和第二压脚用于夹紧一与目标抓取部件相匹配的杆状接头；
还包括一具有内锥面的锥形件，所述内锥面的开口朝下，该内锥面形成一罩设在所述杆状接头及其夹紧端周缘并保持所述杆状接头的连接端头伸出该锥形面下端的罩体结构；所述第一夹紧臂和所述锥形件之间，以及所述第二夹紧臂和所述锥形件之间设有便于相应夹紧臂适度张开以替换所夹紧的杆状接头的避让空间。
作为本技术方案的进一步改进，所述内锥面的锥面角度不大于150°。
作为本发明的优选形式，所述内锥面的锥面角度为45°-120°。
也作为本技术方案的进一步改进，该抓取装置还包括一支撑体，所述支撑体包括左右两端分别经连接杆上下连接的上支撑件和下支撑件，所述上支撑件套设在所述滑动件上并相对于所述滑动件可上下移动，所述上支撑件形成一限制滑动件伸入所述中空内腔进给深度的限位部件；所述支撑体连接竖直的第一杆体和第二杆体，所述第一杆体和第二杆体相对于所述滑动件对称布置；所述第一杆体和第二杆体上分别套设有第一复位弹簧和第二复位弹簧，所述第一复位弹簧和第二复位弹簧的上端抵接在所述支撑体或其连接件上，所述第一复位弹簧和第二复位弹簧的下端抵接在所述锥形件或其连接件的上端。
还作为本技术方案的进一步改进，该抓取装置还包括一导向件，所述导向件设置于所述第四铰接轴和杆状接头之间，所述导向件相对第一夹紧臂和第二夹紧臂的两侧设置有对称的第一导向面和第二导向面；自上而下，所述第一导向面和第二导向面相对于滑动件竖直位的中心线的距离渐小；还包括第一支撑臂和第二支撑臂；所述第一支撑臂的第一端轴接于所述第一夹紧臂，第二端连接一滚动凸轮，该滚动凸轮的滚动面贴靠于所述第一导向面；所述第二支撑臂的第一端轴接于所述第二夹紧臂，第二端连接一滚动凸轮，该滚动凸轮的滚动面贴靠于所述第二导向面；所述第一支撑臂的第一端低于第二端；所述第二支撑臂的第一端低于第二端。
作为本发明的又一优选形式，所述第一压脚为半圆环形；所述第二压脚为半圆环形。
同样作为本技术方案的进一步改进，所述导向件的上部与所述下支撑件相连接。
进一步的，以所述锥形件的内锥面为第一内锥面，还包括一与所述第一内锥面自然过渡的第二内锥面；所述第二内锥面位于所述第一内锥面上部位，其形成于所述锥形件内侧面或形成于所述锥形件上部连接件的内腔面；所述第一内锥面的锥度不小于所述第二内锥面的锥度，所述第二内锥面的锥度与所述杆状接头上部端头的锥度相匹配。
采用上述技术方案的基于勘探杆状部件的抓取装置，其优点如下：
1、本装置通过设置锥形件，可以最大范围的进行定位，有效解决杆状接头和杆状物的晃动和定位不准的状况；
2、本装置采用纯机械的机构完成抓杆和脱杆的过程，安全性和可靠性高；
3、本装置在抓杆和脱杆的过程中，无需人工干预，尤其是高塔作业时，效果愈加明显，生产效率高，人员受伤的几率低；
4、本装置通过装设自复位弹簧，进而实现了通过自身来恢复到初始状态的目的。
附图说明
图1为本发明基于勘探杆状部件的抓取装置的结构示意图；
图2为图1中a-a视图；
图3为图1的俯视图；
图4为本发明抓取装置拆除部分部件后的立体结构示意图；
图5为图1的左视图；
图6为本发明锥形件的局部结构示意图；
图7为本发明抓取装置另一个角度的立体结构示意图；
图8为图5拆除锥形件和杆状接头后的结构示意；
图9为本发明杆状接头的结构示意图；
图10为本发明抓取装置的局部结构示意图；
图中：1——提升座13——连接孔2——上下移动杆21——台肩4——左夹紧臂41——夹脚5——右夹紧臂51——夹脚6——中心导向件7——凸轮机构71、72——支撑臂73、74——凸轮8——杆状接头81——杆状接头中心线82——轮廓面83——端头锥面9——锥形件91——空隙92——内锥面93——定位块94——连接件95——螺钉
10——支撑体110——上支撑板120——下支撑板130、140——连接杆150、160——连接杆
11——自复位弹簧
210、220、230、240、250、260——连接轴/连接销
300——中心线
400——套筒410——连接孔420——空腔430——堵头
510、520——过渡杆
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。
如图1至图8所示，本发明提供了一种基于勘探杆状部件的抓取装置，该智能多层钻杆存取装置主要结构及部件如下：
提升座1的上端连接钢丝绳，下端经套筒400连接上下移动杆2。其中，提升座1和套筒400分别经对应的连接孔13和410，进一步借助销钉连接定位。套筒400具有一空腔420，套筒的下部开口设有堵头430，上下移动杆2为一可沿空腔420上下滑动移位的滑动件，其上部形成凸出的台肩21，堵头430的开孔适宜于上下移动杆2的杆体伸出套筒外部，并且由于台肩的限位布置于从套筒中挣脱。
沿中心线300，上下移动杆的下部位的轴接点，经连接轴(连接销)210的轴接，过渡杆510和520的上部被定位。过渡杆510的下端，经连接轴230，与右夹紧臂5的上端铰接定位在一起；同样的，过渡杆520的下端，经连接轴220，与左夹紧臂4的上端铰接定位在一起。左夹紧臂4和右夹紧臂5为一对交叉布置，配合的剪切式夹紧结构的两夹紧臂，其交叉位经连接轴(连接销)240铰接在一起。
进一步，左右夹紧臂的夹持端设有半圆环形的夹脚41和51，两者可以合围成一个夹紧箍环，用于夹紧定制的杆状接头8，如图2所示，杆状接头8的中间段正好有一个环槽形的与两压脚相匹配的槽体。而两压脚可以为拆卸式结构，利用螺纹连接件，连接定位于相应夹紧臂上，其材料可以为柔性的材料，避免伤及被夹持部件及产生相应的摩擦力。
过渡件510和520作为肘接件，用于传递来自上下移动杆2的力，进而推动或带动左右夹紧臂之间的夹持或脱开(借助压脚)。
进一步，为了夹持效果的可控和智能化，还设置了中心导向件6和凸轮机构7，其中，中心导向件6设置于两夹紧臂之间的交叉位之下、杆状接头8之上的部位，中心导向件6的左右两侧分别设置了两个对称的导向面，该导向面自上而下，距离中心线的距离越来越小。二凸轮机构7则包括一对支撑臂71和72，两支撑臂的前端设置了可滚动的凸轮73和74，两凸轮的滚动面分别贴合中心导向件6的两导向面。两支撑臂的后端分别经连接轴250和260铰接定位于左右支撑臂上。通过控制中心导向件6的上下移位，借助于凸轮在导向面的滚动，进一步控制两支撑臂71和72是否将左右夹紧臂撑开，即是否打开或关闭两夹紧臂，进而有利于两夹脚对杆状接头8的夹紧状态控制，例如，方便更换杆状接头。其中，中心导向件6通过螺钉和下支撑板120连接。
另外，在下部位，设置了与杆状接头8相匹配的锥形件9，(锥形件9为锥形结构，锥形件9具有一内锥面92，其开口朝下，该内锥面形成一罩设在杆状接头及其夹紧端周缘并保持所述杆状接头的连接端头伸出该锥形面下端的罩体结构；然后在下落过程中就可以把杆状接头结构8慢慢定位到中心，通过内锥面92为粗定位完成粗定位，再进一步通过锥形块上部连接的定位块93和连接件94完成准确定位；例如，通过控制杆状接头8上部端头与定位块93和连接件94的锥度一致来实现。其中，定位块93和连接件94可以通过螺钉(参见图10中的螺钉95)连接为一个整体，也可以定位块93直接与锥形件9连接(此时舍弃了连接件94)，目的是锥形件9具有一个锥度大的内锥面(指内锥面92)来完成杆状接头的粗定位，进一步在内锥面92上部通过控制定位块93的内锥面与杆状接头8的上部锥面(参见图9中的端头锥面83)的进一步匹配，来完成所谓的准确定位。另外，相对于定位块93的内锥面，连接件94的内侧面可以为仅起过渡作用的内腔面，也可以与定位孔93的内锥面协同设置为锥面。
左右夹紧臂和锥形件9之间设有便于相应夹紧臂适度张开以替换所夹紧的杆状接头的避让空间(即图中的空隙91)。沿杆状接头中心线81，内锥面92中心对称。定制的杆状接头8与锥形件9相匹配(指杆状接头8与锥形件与93和94的锥度一致)，连接此装置和钻杆的标准接头。另一方面，锥形件可以扩大抓取的范围，同时还有导向的作用。便于抓取。同时内锥面92的开口直径大于杆状接头8的直径，在锥形件9下落过程中就可以通过92的粗定位，将杆状接头8导向进入上部的定位块93和连接件94的内腔或内锥面，完成定位和抓取。
另外，还设置了一个支撑体10，包括上支撑板110和下支撑板120，两者左右两端分别通过连接杆130和140相连接。另外，与支撑体10相连的竖直连接杆150和160相对中心线相对布置(其中，连接杆150和160也可以视为支撑体10的一部分)，连接杆150和160上套设有自复位弹簧11；自复位弹簧11的上部抵靠(必要时连接)在下支撑板120的下部，自复位弹簧11的下部抵靠连接在经连接件94连接固定锥形件9的定位块93的上端面，参见图10，定位块93经螺钉95实现与连接件94连接，自复位弹簧11压在定位块93上。上支撑板110套设在上下移动杆2的杆体上。
上支撑板110相对于上下移动杆2是可以上下可以移动的，实际上其形成了一个限制滑动件在套筒400空腔内滑移的限位部件，而由于自复位弹簧11的作用，实际上这种限制是一定范围内的柔性限制，不是刚性的，也不是距离卡死的，进而有利于完成抓杆和脱杆过程。自复位弹簧11固定/连接在锥形件9和支撑体10上，可以在脱杆时调节两者之间的相对位置。
进一步，上下移动杆2可以使提升座1及其套筒，有一个行程s，用于上下移动，从而便于进行杆状接头的连接和脱开。
本抓取装置的具体操作过程如下：
抓杆过程：
先将杆状接头8固定，其和钻杆连接，钻杆固定在支架上，然后移动整个装置，使其中心线和杆状接头的中心线同心，然后用钢丝绳控制提升座1慢慢将整个装置下降，利用锥形件9将杆状接头导向到中心抓取位置，然后提升座1继续下降行程为l1(l1＜s)，即提升座1(指套筒400的下部)和支撑体10(指上支撑板110)不接触。
左右夹紧臂打开，将杆状接头8卡住，然后用钢丝绳将提升座1提升，左右夹紧臂的压脚41和51闭合，顺势将杆状接头8提升，完成抓杆过程。
脱杆过程：
将杆状接头8提升到指定位置，摆动到指定位置。然后使用钢丝绳将提升座1缓慢下降，行程l2(l2＞s)，套筒400的下部与支撑体10(指上支撑板110)接触，中心件6和下支撑板120连接，压缩自复位弹簧，当压缩到一定位置，左右夹紧臂打开完成脱杆过程。压缩自复位弹簧11，进而通过定位块93和连接件94向下压迫锥形件9，中心导向件6下降并固定在一个位置，凸轮机构7的两支撑臂71和72打开/撑开，带动左夹紧臂4和右夹紧臂5打开，并保持着打开位置，使用钢丝绳将提升座1提升，并带动整个装置提升，完成脱杆过程。
本发明提供的上述结构的基于勘探杆状部件的抓取装置，具有如下特点：
1、本装置下端设置的锥形件，可以扩大定位的范围，锥形件内锥面的角度a＝0°-150°(不包括0°)，优选角度为a＝45°-120°。
2、本装置的杆状接头为圆形，也可以是方形，六角形或者其他形状；参见图9，指图中的轮廓面82，其横向断面外轮廓可以为上述形状。另外，图9中的杆状接头上部的端头锥面83即为与定位块93的内锥面实现进一步准确定位和配合的所谓锥面。
3、本装置通过装设自复位弹簧，便于脱杆时装置的自动复位。
4、通过控制下降行程的多少，进一步控制两夹紧臂的张开角度及在其后的上升过程中，处于关闭还是打开的状态。不必借助任何的动力机构，就可完成此功能，节省能量，拆接杆的速度快，效率高。例如l1＜s和l2＞s。
1.一种基于勘探杆状部件的抓取装置，其特征在于，包括：
一可经绳索向上牵引的提升座，所述提升座下部设有一具有中空内腔的筒状体，所述筒状体的上端与所述提升座相连，筒状体的下端的内腔开口处封堵有堵头，所述堵头上开设有一通孔；还包括
一可沿所述中空内腔上下滑动的滑动件，所述滑动件的上端为凸出本体的台肩，下端经所述通孔伸出筒状体外部，所述台肩的外径大于所述通孔的内径；以及
第一肘接件、第二肘接件、第一夹紧臂和第二夹紧臂；所述第一肘接件和第二肘接件沿所述滑动件竖直位的中心线对称布置，所述第一夹紧臂和第二夹紧臂沿所述滑动件竖直位的中心线对称布置；其中，
所述第一肘接件的上端和第二肘接件的上端经第一铰接轴定位于所述滑动件的下部；所述第一肘接件的下端与所述第一夹紧臂的上端经第二铰接轴铰接定位，所述第二肘接件的下端与所述第二夹紧臂的上端经第三铰接轴铰接定位；所述第一夹紧臂和第二夹紧臂交叉布置，交叉位经第四铰接轴铰接定位，所述第一夹紧臂和第二夹紧臂共同形成一剪切式夹紧结构；所述第一夹紧臂的夹紧端设有第一压脚，所述第二夹紧臂的夹紧端设有第二压脚，所述第一压脚和第二压脚相对布置；所述第一压脚的夹紧面为弧面，所述第二压脚的夹紧面也为弧面；所述第一压脚和第二压脚用于夹紧一与目标抓取部件相匹配的杆状接头；
还包括一具有内锥面的锥形件，所述内锥面的开口朝下，该内锥面形成一罩设在所述杆状接头及其夹紧端周缘并保持所述杆状接头的连接端头伸出该锥形面下端的罩体结构；所述第一夹紧臂和所述锥形件之间，以及所述第二夹紧臂和所述锥形件之间设有便于相应夹紧臂适度张开以替换所夹紧的杆状接头的避让空间。
2.根据权利要求1所述的基于勘探杆状部件的抓取装置，其特征在于，所述内锥面的锥面角度不大于150°。
3.根据权利要求2所述的基于勘探杆状部件的抓取装置，其特征在于，所述内锥面的锥面角度为45°-120°。
4.根据权利要求1所述的基于勘探杆状部件的抓取装置，其特征在于，该抓取装置还包括一支撑体，所述支撑体包括左右两端分别经连接杆上下连接的上支撑件和下支撑件，所述上支撑件套设在所述滑动件上并相对于所述滑动件可上下移动，所述上支撑件形成一限制滑动件伸入所述中空内腔进给深度的限位部件；所述支撑体连接竖直的第一杆体和第二杆体，所述第一杆体和第二杆体相对于所述滑动件对称布置；所述第一杆体和第二杆体上分别套设有第一复位弹簧和第二复位弹簧，所述第一复位弹簧和第二复位弹簧的上端抵接在所述支撑体或其连接件上，所述第一复位弹簧和第二复位弹簧的下端抵接在所述锥形件或其连接件的上端。
5.根据权利要求1或4所述的基于勘探杆状部件的抓取装置，其特征在于，还包括一导向件，所述导向件设置于所述第四铰接轴和杆状接头之间，所述导向件相对第一夹紧臂和第二夹紧臂的两侧设置有对称的第一导向面和第二导向面；自上而下，所述第一导向面和第二导向面相对于滑动件竖直位的中心线的距离渐小；还包括第一支撑臂和第二支撑臂；所述第一支撑臂的第一端轴接于所述第一夹紧臂，第二端连接一滚动凸轮，该滚动凸轮的滚动面贴靠于所述第一导向面；所述第二支撑臂的第一端轴接于所述第二夹紧臂，第二端连接一滚动凸轮，该滚动凸轮的滚动面贴靠于所述第二导向面；所述第一支撑臂的第一端低于第二端；所述第二支撑臂的第一端低于第二端。
6.根据权利要求1所述的基于勘探杆状部件的抓取装置，其特征在于，所述第一压脚为半圆环形；所述第二压脚为半圆环形。
7.根据权利要求5所述的基于勘探杆状部件的抓取装置，其特征在于，所述导向件的上部与所述下支撑件相连接。
8.根据权利要求1或4所述的基于勘探杆状部件的抓取装置，其特征在于，以所述锥形件的内锥面为第一内锥面，还包括一与所述第一内锥面自然过渡的第二内锥面；所述第二内锥面位于所述第一内锥面上部位，其形成于所述锥形件内侧面或形成于所述锥形件上部连接件的内腔面；所述第一内锥面的锥度不小于所述第二内锥面的锥度，所述第二内锥面的锥度与所述杆状接头上部端头的锥度相匹配。
技术总结