夾具系統(tǒng)、為此的夾持裝置和使用夾具系統(tǒng)的方法
【專利說明】夾具系統(tǒng)、為此的夾持裝置和使用夾具系統(tǒng)的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于細(xì)長物體(諸如粧柱或管道等)的夾具系統(tǒng)，所述夾具系統(tǒng)包括限定縱向軸線的框架以及用于相對(duì)于框架夾緊物體的夾緊裝置，其中，物體和框架以使得框架的縱向軸線大致平行于物體的縱向軸線的方式圍繞彼此設(shè)置。
[0002]這種夾具系統(tǒng)是已知的。該夾具系統(tǒng)可圍繞物體設(shè)置，或者在物體是中空的情況下可插入其中。通常，物體可通過這種夾具系統(tǒng)以使得物體沿著縱向軸線在相反方向上固定不動(dòng)地保持的方式夾緊。
[0003]US2009120649 Al披露了一種用于在鉆井操作期間夾持管道的滑動(dòng)組件。該組件具有殼體，該殼體具有用于接收管道的一部分的孔。殼體中的凹部圍繞該孔周向地隔開。每個(gè)凹部具有側(cè)壁，這些側(cè)壁面向彼此并且通過具有斜坡表面的后壁彼此連接。滑動(dòng)塊位于每個(gè)凹部中，，每個(gè)滑動(dòng)塊具有側(cè)邊緣，這些側(cè)邊緣接合一個(gè)凹部的側(cè)壁。每個(gè)滑動(dòng)塊具有后側(cè)，該后側(cè)具有與凹部的后壁上的斜坡表面接合的斜坡表面。每個(gè)滑動(dòng)塊可在它的凹部中從上部向外位置移動(dòng)到處于與管道的夾持接合中的下部向內(nèi)位置?；瑒?dòng)組件將管道保持在直立位置中。斜坡段牢固地保持管道。一旦組件牢固地保持管道，管道的軸向運(yùn)動(dòng)就不再是可能的。
[0004]但是，在一些特殊情況下，保持物體沿著縱向軸線僅僅在一個(gè)方向上夾緊是所希望的。在相反方向上，物體則應(yīng)該被允許相對(duì)于夾具系統(tǒng)移動(dòng)，而不會(huì)阻止夾具系統(tǒng)的活動(dòng)。因此，本發(fā)明的目的是提供一種夾具系統(tǒng)，該夾具系統(tǒng)沿著縱向軸線僅僅在一個(gè)方向上是活動(dòng)的。
[0005]這個(gè)目的被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵搳A緊裝置包括:
[0006]-至少一個(gè)夾持裝置，該至少一個(gè)夾持裝置根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)地連接至框架，該旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于框架的縱向軸線橫向地定向，所述夾持裝置具有閑置狀態(tài)和用于相對(duì)于框架夾緊所述物體的夾持狀態(tài)，以及
[0007]-至少一個(gè)止動(dòng)件，該至少一個(gè)止動(dòng)件限定夾持裝置的端部位置，處于夾持狀態(tài)中并且定位在所述端部位置中的所述夾持裝置阻止物體相對(duì)于框架沿著框架的縱向軸線在第一軸向方向上移動(dòng)，在該第一軸向方向上，夾持裝置被保持為壓在止動(dòng)件上，并且所述夾持裝置允許物體相對(duì)于框架在與第一軸向方向相反的第二軸向方向上移動(dòng)。
[0008]因此，細(xì)長物體在第一軸向方向上被固定地保持，然而由于夾持裝置在相反方向上沒有穩(wěn)定的事實(shí)，在相反方向上可移開。一旦物體在那個(gè)方向上移動(dòng)，夾持裝置就將圍繞它的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。并且，由于這個(gè)傾斜效果，由夾持裝置施加在物體上的夾持力則將減小，由此進(jìn)一步地促進(jìn)物體的所期望的運(yùn)動(dòng)。
[0009]優(yōu)選地，夾持裝置通過各自的樞軸安裝至框架。因此，夾持裝置能在活動(dòng)位置和非活動(dòng)位置之間移動(dòng)，該活動(dòng)位置相對(duì)于框架的縱向軸線徑向地和/或橫向地定向，該非活動(dòng)位置相對(duì)于分別徑向地或橫向地定向的活動(dòng)位置傾斜。止動(dòng)件可設(shè)置在框架和/或基座或安裝件(mounting)上。該基座或安裝件可實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)的構(gòu)件，但是，它們也可實(shí)現(xiàn)為框架的整體部件。為了保證適當(dāng)?shù)膴A持作用，夾持裝置優(yōu)選地被朝向止動(dòng)件偏壓，諸如通過彈性預(yù)張力偏壓。夾持裝置遠(yuǎn)離止動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)發(fā)生在與偏壓力的方向相反的方向上。
[0010]該夾具系統(tǒng)可通過多種方式實(shí)現(xiàn)。根據(jù)第一實(shí)施例，該夾具系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為引入到中空物體中，在該情況下，夾持裝置實(shí)現(xiàn)為用于夾持中空物體的內(nèi)表面。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，夾具系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為包圍物體，在該情況下，框架界定用于容納物體的通道，并且夾持裝置實(shí)現(xiàn)為用于夾持物體的外表面。
[0011]在后一實(shí)施例中，框架可包括通過鉸鏈彼此連接的框架半部，該鉸鏈的鉸接軸線大致平行于框架的縱向軸線，所述框架半部能在圍繞物體閉合到彼此上的活動(dòng)位置和其中框架能定位在物體上的打開位置之間轉(zhuǎn)換。此外，閉合裝置可設(shè)置在框架半部上，分別用于保持所述框架半部壓在彼此上或用于為所述框架半部提供自由。
[0012]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，夾具系統(tǒng)可包括具有楔組件的楔型夾具，該楔組件與框架相關(guān)聯(lián)，用于由于楔型夾具相對(duì)于物體根據(jù)縱向軸線的相對(duì)移動(dòng)而提供與所述物體的摩擦接入口 O
[0013]這種夾具系統(tǒng)通常是已知的。一旦楔型夾具已圍繞物體設(shè)置，楔組件就能起動(dòng)，以便在物體上獲得初始夾緊作用。隨后，該夾緊作用可由于框架和物體在例如重力或牽引力的作用下相對(duì)于彼此移動(dòng)而增大，直到相對(duì)運(yùn)動(dòng)停止，并且在這些力和由夾緊作用產(chǎn)生的摩擦力之間獲得平衡。這種楔型夾具的優(yōu)點(diǎn)是它的固有超靜定性，其保證物體能被提升而沒有從楔型夾具滑出的風(fēng)險(xiǎn)。
[0014]通常，初始夾緊作用通過啟動(dòng)特定的楔組件致動(dòng)器(諸如液壓活塞/汽缸裝置)而開始。因此，也可夾持水平地定向在橫臥位置中的物體。在隨后倒立該物體的過程中，夾緊作用在作用在物體上的重力的作用下增大，并且其使楔組件被進(jìn)一步地夾緊到物體上。
[0015]將清楚的是，在橫臥的物體上執(zhí)行的這種提升操作的初始階段是關(guān)鍵的。由楔組件施加的夾緊作用完全取決于作用在該楔組件上的活塞/汽缸裝置的致動(dòng)力。但是，在特定情況下，似乎這個(gè)初始夾緊作用不足以固定楔型夾具相對(duì)于物體的位置。取決于施加在楔型夾具上的提升力，滑動(dòng)可發(fā)生在楔型夾具和物體之間，其將使提升操作變得不可能。
[0016]因此，進(jìn)一步的改進(jìn)能在如前文中所描述的夾具系統(tǒng)中獲得，其更好地適合于提升橫臥的物體。這個(gè)改進(jìn)使得夾持裝置相對(duì)于楔組件以這樣的方式設(shè)置，即，在物體與楔型夾具的所述相對(duì)移動(dòng)期間，所述夾持裝置從夾持狀態(tài)(其中物體相對(duì)于框架由夾持裝置保持)轉(zhuǎn)換到閑置狀態(tài)，以便建立楔組件與物體之間的所述摩擦接合。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的夾具系統(tǒng)中，楔型夾具如通常的一樣圍繞物體設(shè)置。接著，楔組件被起動(dòng)，并且隨后除了該楔組件之外，安裝在框架上的夾持裝置被起動(dòng)，使得物體相對(duì)于框架固定地保持。在這些情況下，物體能安全地提升，而沒有從楔型夾具滑出的風(fēng)險(xiǎn)。隨后，物體可轉(zhuǎn)換到更直立的位置，其將允許楔組件提供摩擦接合，如果它們被允許相對(duì)于物體運(yùn)動(dòng)的話。為了使這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)成為可能，必需的是夾持裝置逐漸屈服。夾持裝置相對(duì)于楔型組件的適當(dāng)設(shè)置實(shí)現(xiàn)從由夾持裝置施加的保持力到由楔組件施加的保持力的這種逐漸轉(zhuǎn)變。
[0018]夾持裝置通過各自的樞軸安裝至框架，該樞軸允許根據(jù)各自的樞轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)，該樞轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于框架切向地或者橫向地定向，并且該夾持裝置能在相對(duì)于框架的縱向軸線徑向地或者橫向地定向的活動(dòng)位置和相對(duì)于該徑向地或者橫向地定向的活動(dòng)位置傾斜的非活動(dòng)位置之間移動(dòng)。
[0019]在這個(gè)系統(tǒng)中，夾持裝置在物體上的夾持作用的逐漸釋放通過在倒立該物體的過程期間當(dāng)這個(gè)物體在重力的作用下相對(duì)于楔型夾具移動(dòng)時(shí)允許夾持裝置與物體一起運(yùn)動(dòng)而獲得。類似地，這個(gè)相對(duì)移動(dòng)也使楔組件以這樣的方式開始作用，即，在夾持裝置屈服的同時(shí)，楔組件開始增大它們?cè)谖矬w上的楔作用。因此，保證從由夾持裝置夾持物體到由楔組件夾持的安全的且可靠的轉(zhuǎn)換。
[0020]優(yōu)選地，夾持裝置在軸向方向上定位在與楔組件相距一定距離處。并且，夾持裝置可相對(duì)于框架在徑向方向上定向，和/或相對(duì)于框架的縱向軸線橫向地定向。因此，夾持裝置可根據(jù)楔組件起動(dòng)的方向從徑向或者橫向樞轉(zhuǎn)出?？蚣芫哂性谳S向方向上的相反端部，以將夾持裝置定位在面向楔組件的夾緊方向的端部上。
[0021]此外，本發(fā)明涉及用于如前文中所述的夾緊本體系統(tǒng)的夾持裝置，該夾持裝置包括:活塞/汽缸裝置，該活塞/汽缸裝置能在其中活塞相對(duì)于汽缸伸出的活動(dòng)位置和其中活塞相對(duì)于汽缸縮回的非活動(dòng)位置之間轉(zhuǎn)換；以及基座，用于安裝到框架上，并且活塞/汽缸裝置通過樞軸連接到該基座上，該樞軸的樞轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于活塞/汽缸裝置的縱向方向橫向地定向。
[0022]而且，本發(fā)明涉及用于通過如前文中所述的夾具系統(tǒng)提升細(xì)長物體的方法，包括步驟:
[0023]-圍繞橫臥物體安裝夾具，
[0024]-起動(dòng)夾持裝置，以便夾持橫臥物體的外表面，
[0025]-提升由夾持裝置夾持的物體并且將所述物體朝向直立位置轉(zhuǎn)換，
[0026]-在