CN207551819U - 一种海油管成型机龙门同步液压顶升机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海油管成型机龙门同步液压顶升机构，包括双泵液压站及两个结构相同、同步运行的直线位移顶升机构，直线位移顶升机构包括工作台、伺服驱动电机、丝杠丝母副、剪叉式液压升降台及支撑管体V型工装，工作台上分别安装有导轨及伺服驱动电机，剪叉式液压升降台通过丝杠丝母副与伺服驱动电机相连，且通过滑块与所述导轨滑动连接，由伺服驱动电机驱动沿导轨往复移动；剪叉式液压升降台上的液压缸通过液压管路与双泵液压站相连，由该双泵液压站控制液压缸工作，进而实现剪叉式液压升降台的升降，在剪叉式液压升降台上安装有支撑管体V型工装。本实用新型可以实现无人化、自动的芯轴装卸的搬运动作。

Description

一种海油管成型机龙门同步液压顶升机构

技术领域

本实用新型涉及海油管成型机的组成部分，具体地说是一种海油管成型机龙门同步液压顶升机构。

背景技术

在海洋石油开采使用的专用设备方面，大型海上输油管线是不可缺少的重要配套产品。海上输油管线多用于船及船岸油气输送，由于其柔性较大，主要承受沿管线长度方向的拉力，管线具有多层加强尼龙帘线和单根螺旋缠绕的加强钢筋，结构形式与制造工艺较为复杂。针对这种海油管的生产，国内外已有相对成熟的生产设备及工艺；但都处于手工或半自动化状态，自动化、智能化水平亟待提高。

现有制造生产方式为有芯式缠绕法，其原理是在一根长约14米左右的空心芯轴表面进行多种材料的反复缠绕。但由于芯轴过长、刚性较差、重量较重，为保证缠绕质量，在芯轴的初始安装过程中，对其安装方式和安装精度有一定的要求。基于实际生产的使用需求，需要设计一种机构，可以提高芯轴安装精度和降低人工劳动强度，并提高操作的安全与稳定性。

实用新型内容

为了满足对芯轴安装的要求，本实用新型的目的在于提供一种一种海油管成型机龙门同步液压顶升机构。通过该同步液压顶升机构的同步液压顶升与同步龙门运动，提高芯轴安装过程的稳定性、安装精度、安全性，同时，降低了人工的劳动强度与人工使用成本。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括双泵液压站及两个结构相同、同步运行的直线位移顶升机构，其中直线位移顶升机构包括工作台、伺服驱动电机、丝杠丝母副、剪叉式液压升降台及支撑管体V型工装，该工作台上分别安装有导轨及伺服驱动电机，所述剪叉式液压升降台通过丝杠丝母副与伺服驱动电机相连，且通过滑块与所述导轨滑动连接，由所述伺服驱动电机驱动沿导轨往复移动；所述剪叉式液压升降台上的液压缸通过液压管路与双泵液压站相连，由该双泵液压站控制液压缸工作，进而实现所述剪叉式液压升降台的升降，在所述剪叉式液压升降台上安装有支撑管体V型工装；

其中：所述双泵液压站设有两个泵，每个泵通过液压管路与一个所述剪叉式液压升降台上的两个液压缸相连；所述液压管路上分别设有单向阀和比例换向阀，并在升降的回油管路上设有在断电发生时自动锁止所述剪叉式液压升降台的电磁锁；

每个所述直线位移顶升机构中均设有两个用于直线位移检测的拉线位移传感器，其中一个拉线位移传感器安装在导轨的端部，另一个拉线位移传感器安装在所述剪叉式液压升降台上；

所述伺服驱动电机上安装有编码器；

两个所述直线位移顶升机构中的伺服驱动电机同步工作，分别驱动各自的剪叉式液压升降台沿导轨同步移动；两个所述直线位移顶升机构中的剪叉式液压升降台通过各自的液压缸驱动同步升降。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型通过V型工装，实现外形为圆柱体的芯轴吊装后自动定心落位。

2.本实用新型的比例换向阀控制的液压同步顶升平台，可实现高低速稳定同步运行。并可实现单平台最大6吨的顶升力量。

3.本实用新型龙门式伺服同步结构与控制方式，实现14米的跨距条件下，首末端与主轴平行度在1毫米以内。

4.本实用新型能够为芯轴与主轴对接，提供稳定的动作基础。

5.本实用新型降低了人工操作难度和劳动强度。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型直线位移顶升机构的结构主视图；

图3为本实用新型剪叉式液压升降台的结构侧视图；

图4为本实用新型直线位移顶升机构的结构俯视图；

图5为本实用新型的液压控制原理图；

其中：1为剪叉式液压升降台，2为双泵液压站，3为液压缸，4为拉线位移传感器，5为伺服驱动电机，6为导轨，7为丝杠丝母副，8为支撑管体V型工装，9为比例换向阀，10为单向阀，11为溢流阀，12为电磁锁，13为编码器，14为工作台，15为滑块，16为泵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～5所示，本实用新型包括双泵液压站2及两个结构相同、同步运行的直线位移顶升机构，其中直线位移顶升机构包括工作台14、伺服驱动电机5、丝杠丝母副7、剪叉式液压升降台1及支撑管体V型工装8，工作台14上分别安装有导轨6及伺服驱动电机5，导轨6为两根、平行设置，剪叉式液压升降台1中间通过丝杠丝母副7与伺服驱动电机5相连，且左右两端均通过滑块15与导轨6滑动连接，由伺服驱动电机5驱动沿导轨6往复移动。在伺服驱动电机5上安装有编码器13。在剪叉式液压升降台1的上表面固定安装有两个支撑管体V型工装8，实现芯轴吊装自定心落位。每个直线位移顶升机构中均设有两个用于直线位移检测的拉线位移传感器4，其中一个拉线位移传感器4安装在导轨)的端部，另一个拉线位移传感器4安装在剪叉式液压升降台1上。

编码器13、伺服驱动电机5及拉线位移传感器4均与同步控制***相连，本实用新型的同步控制***为现有技术，进行数字与模拟信号的采集与输出，通过同步控制***的控制，两个直线位移顶升机构中的伺服驱动电机5同步工作，分别驱动各自的剪叉式液压升降台1沿导轨6同步移动。同步控制***采集和控制拉线位移传感器4的信息号、编码器13的信号。拉线位移传感器4的信号为14位精度模拟采集卡进行输入，编码器13采用DRIVE-Cliq总线进行通讯，提供给运动控制模块；采用主从PID模式控制比例阀，推动两个顶升台同步升降；采用DRIVE-Cliq总线、龙门轴方式控制伺服驱动电机5带动丝杠丝母副7，带动剪叉式液压升降台1前后实现先后运动。两个直线位移顶升机构中的剪叉式液压升降台1通过各自的液压缸驱动同步升降。

剪叉式液压升降台1上的液压缸3通过液压管路与双泵液压站2相连，由该双泵液压站2控制液压缸3工作，进而实现剪叉式液压升降台1的升降。双泵液压站2设有两个泵16，每个泵16通过液压管路与一个剪叉式液压升降台1上的两个液压缸3相连；液压管路上分别设有单向阀10和比例换向阀9，并在升降的回油管路上设有在断电发生时自动锁止剪叉式液压升降台1的电磁锁12。比例换向阀9由同步控制***控制开度、升降快慢。在单向阀10与比例换向阀9之间的液压管路上还设置有溢流阀11。

本实用新型的剪叉式液压升降台1的高度范围在600毫米～1600毫米，升降高度采用分别安装在移动端(剪叉式液压升降台上)与固定端(导轨上)之间的拉线式位移传感器4进行位置检测。拉线式位移传感器4输出信号为4～20mA，检测有效距离为0～1500MM。剪叉式液压升降台1最大的运动加速度3米/秒平方。经过同步控制***信号转换后处理，检测位移精度可达到0.1毫米。

芯轴的直径范围为150毫米～1400毫米。根据计算，支撑管体V型工装8的V型展开角的两边切线长度能够满足顶芯轴的直径变化要求。支撑管体V型工装8所采用材料的壁厚为5毫米厚钢材，满足强度要求，并符合轻量化设计的宗旨。

本实用新型的液压顶升高度同步采用液压比例换向阀9与拉线位移传感器4构成的闭环方式，并采用主从方式的PID算法，实现升降过程的任意时刻位置与速度同步。所使用的液压主从PID控制方法，其原理为：主动端通过同步控制***给定的目标高度，通过比例换向阀9与拉线直线位移传感器4控制其运动过程与定位精度。同步控制***通过PID算法比对给定信号与位移反馈信号，实现定位控制；而从动端的给定信号为主动端的实时实际位置，并由同步控制***通过PID算法将主动端的位置信号与从动端的信号进行比对控制，实现两个剪叉式液压升降台1的液压同步控制。

本实用新型在液压管路设计方面，采用双泵供油方式，确保顶升过程中，避免因任意一台出现问题，而导致的动力缺失。同时，在升降的回油管路上，采用电磁锁9设计。当出现意外断电，顶升动作会自动锁止，防止意外跌落。经实际测试，该电磁锁9在顶升10吨负载，并在1000毫米高时，其意外断电后的锁止延时下降高度约为1毫米。

本实用新型在水平前后运动采用了两套伺服驱动与伺服电机来带动丝杠旋转，由丝母连接剪叉式液压升降台1的底部，实现直线运动。同时，在实现两台剪叉式液压升降台1同步方面，采用运动控制模块经过DRIVE-Cliq总线控制伺服驱动，并采用龙门轴方式，实现控制两个剪叉式液压升降台1前后直线运动的同步。经过测试，两个剪叉式液压升降台1最大同步运动速度为3米/分，两两个剪叉式液压升降台1最大运动同步误差在0.1毫米。

Claims (5)

1.一种海油管成型机龙门同步液压顶升机构，其特征在于：包括双泵液压站(2)及两个结构相同、同步运行的直线位移顶升机构，其中直线位移顶升机构包括工作台(14)、伺服驱动电机(5)、丝杠丝母副(7)、剪叉式液压升降台(1)及支撑管体V型工装(8)，该工作台(14)上分别安装有导轨(6)及伺服驱动电机(5)，所述剪叉式液压升降台(1)通过丝杠丝母副(7)与伺服驱动电机(5)相连，且通过滑块(15)与所述导轨(6)滑动连接，由所述伺服驱动电机(5)驱动沿导轨(6)往复移动；所述剪叉式液压升降台(1)上的液压缸(3)通过液压管路与双泵液压站(2)相连，由该双泵液压站(2)控制液压缸(3)工作，进而实现所述剪叉式液压升降台(1)的升降，在所述剪叉式液压升降台(1)上安装有支撑管体V型工装(8)。

2.根据权利要求1所述的海油管成型机龙门同步液压顶升机构，其特征在于：所述双泵液压站(2)设有两个泵(16)，每个泵(16)通过液压管路与一个所述剪叉式液压升降台(1)上的两个液压缸(3)相连；所述液压管路上分别设有单向阀(10)和比例换向阀(9)，并在升降的回油管路上设有在断电发生时自动锁止所述剪叉式液压升降台(1)的电磁锁(12)。

3.根据权利要求1所述的海油管成型机龙门同步液压顶升机构，其特征在于：每个所述直线位移顶升机构中均设有两个用于直线位移检测的拉线位移传感器(4)，其中一个拉线位移传感器(4)安装在导轨(6)的端部，另一个拉线位移传感器(4)安装在所述剪叉式液压升降台(1)上。

4.根据权利要求1所述的海油管成型机龙门同步液压顶升机构，其特征在于：所述伺服驱动电机(5)上安装有编码器(13)。

5.根据权利要求1所述的海油管成型机龙门同步液压顶升机构，其特征在于：两个所述直线位移顶升机构中的伺服驱动电机(5)同步工作，分别驱动各自的剪叉式液压升降台(1)沿导轨(6)同步移动；两个所述直线位移顶升机构中的剪叉式液压升降台(1)通过各自的液压缸驱动同步升降。