CN107100562A - 钻机自动排管机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻机自动排管机构,机构主要由水平滑动机构、回转机构、机械臂、机械手构成。通过机械手可抓取钻杆,并通过水平、回转运动,将钻杆准确地送到指定的排管架位置。该机构可实现钻杆的自动排放,以代替钻机二层井架工作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻机自动排管机构,属于机械设计领域。
背景技术
随着我国石油、天然气勘探技术的发展,钻井技术正向深井、超深井方向迈进,对井口自动化程度要求越来越高,特别是在偏远、沙漠、极地的钻井作业更是离不开自动化钻机。目前,我国钻井在起下钻作业中仍然较普遍的采用人工的方式来处理立根,即,当起重设备将钻杆提起到位后,由井口工作人员将当前钻杆脱扣,然后由二层台工作人员和井口工作人员配合,将钻杆垂直摆放在井架上固定位置。工作过程中,需要工作人员与钻杆直接接触,工作条件差,危险性高,工作效率低,尤其是在高温、高寒、缺氧的作业环境中,人工处理管柱立根将严重影响钻井效率。为实现钻杆脱扣后自动排放功能,以取代二层台的井架工,本发明提供了一种钻机自动排管***,以提高钻井效率,降低作业成本,降低作业风险。
发明内容
本发明以钻机二层台排管作业为应用对象,开发一种可自动抓取钻杆,并将钻杆准确的排放到井架上固定位置。为实现上述目标,本发明采用以下技术方案:
钻机排管机构由水平滑动机构、回转机构、机械臂、机械手构成。
所述的水平滑动机构安装在钻机二层台上,并可带动回转机构、机械臂、机械手及所夹持的钻杆水平方向移动。所述的水平滑动机构由导轨架、连接架、二级伸缩缸、滑动横梁、滑块和导轨构成。所述的导轨架分左右两根,两根导轨架的一端分别与连接架的两端固定,两根导轨架的内侧分别固定一根导轨;所述的滑动横梁两端分别固定两块滑块,滑块上的滚轮置于导轨上的滑槽内。两侧导轨的内侧分别安装一个二级伸缩缸,二级伸缩缸活塞杆的末端通过销轴、铰接架座安装在连接架的一端,二级伸缩缸的底部通过销轴、铰接架座安装在滑动横梁的一端。
所述回转机构安装在滑动横梁的中部,可带动机械臂、机械手及所夹持的钻杆在180O范围内旋转和定位。所述回转机构由回转机构安装桶、横梁、倾角液压缸、螺旋回转缸、传动轴、轴承、圆螺母、锁紧螺母构成。所述的安装桶内装有螺旋回转缸,螺旋回转缸的输出轴通过法兰与传动轴固定,传动轴为阶梯轴结构,其下部通过轴承安装于回转机构安装桶的底部,轴承通过圆螺母锁紧,传动轴的末端穿过横梁的安装孔,并通过锁紧螺母锁紧。横梁两端的下方分别安装一个铰接架座。倾角液压缸的一端与横梁远端的铰接架座铰接,另一端通过双侧铰接架与上臂铰接。
所述的机械臂可将钻杆送到确定的位置,主要包括上臂、下臂、下伸缩臂、下臂伸缩缸、下臂垂直控制缸。所述上臂为“U”型管状结构,其上端通过铰接架座与横梁近端的铰接架座铰接,下端通过销轴与下臂的上端铰接;所述的下臂为方管结构,其上端与上臂的下端铰接,并固定安装一机械手。所述的下伸缩臂为方管结构,并空套于下臂内,下伸缩臂的底端固定安装一机械手。所述的下臂伸缩缸的底部通过铰接架座与下臂铰接,下臂伸缩缸的活塞杆通过铰接架座与下伸缩臂的底端铰接。
所述的上机械手与下机械手结构完全相同,主要有手抓、齿轮、齿条、手抓缸、手抓缸座、手抓基座、轴承机构、芯轴及手抓外壳构成。所述的手抓、齿轮通过芯轴与轴承机构的轴承连接,芯轴顶端通过螺母锁紧,轴承机构的轴承座通过螺栓与手抓基座固定。两套相同的手抓、齿轮、轴承机构及芯轴构成对称的左、右手抓机构。所述的齿条为双面齿结构,两齿面分别与左、右手抓机构的齿轮啮合,齿条的非齿端与手抓缸的活塞端固定连接。所述的手抓缸底部通过螺栓与手抓缸座固定连接,手抓缸座通过螺栓与手抓基座固定连接。所述的手抓外壳通过螺栓与手抓基座固定连接。
与现有技术相比较,本发明具有以下优点:
1、通过两个手爪抓紧和把持钻杆,下手爪抓紧,上手爪把持,可实现钻杆的提升和稳定。
2、通过导轨机构将钻杆准确地送到摆放位置,易于定位。
3、通过回转机构、上臂、下臂的配合,可实现钻杆的推送入位。
附图说明
图1 自动排管机构主视图
图2自动排管机构左视图
图3自动排管机构俯视图
图4下臂结构剖视图
图5回转机构剖视图
图6 手抓机构主视图
图7 手抓机构俯视图
图中:1、导轨架,2、回转机构安装桶,3、横梁,4、铰接架座,5、倾角液压缸,6、双侧铰接架,7、上臂,8、上手爪机构,9、下臂,10、下手爪机构,11、手抓外壳,12、下臂垂直控制缸,13、连接架,14、二级伸缩缸,15、滑动横梁,16、滑块,17、导轨,18、下伸缩臂,19、下臂伸缩缸,20、铰架,21、螺旋回转缸,22、传动轴,23、轴承,24、圆螺母,25、锁紧螺母,26、手爪,27、齿轮,28、齿条,29、手爪缸,30、手爪基座,31、手爪缸座,32、轴承机构,33、芯轴。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
请参阅图1至图7,机器人整体由伸缩躯干机构及伸缩腿脚机构组成。
钻机排管机构由水平滑动机构、回转机构、机械臂、机械手构成。
所述的水平滑动机构安装在钻机二层台上,并可带动回转机构、机械臂、机械手及所夹持的钻杆水平方向移动。所述的水平滑动机构由导轨架1、连接架13、二级伸缩缸14、滑动横梁15、滑块16和导轨17构成。所述的导轨架1有左右两根,两根导轨架1的一端分别与连接架13的两端固定,两根导轨架1的内侧分别固定一根导轨17;所述的滑动横梁15两端分别固定两块滑块16,滑块16上的滚轮置于导轨17上的滑槽内。两侧导轨17的内侧分别安装一个二级伸缩缸14,二级伸缩缸14活塞杆的末端通过销轴、铰接架座4安装在连接架13的一端,二级伸缩缸14的底部通过销轴、铰接架座4安装在滑动横梁15的一端。
所述回转机构安装在滑动横梁15的中部,可带动机械臂、机械手及所夹持的钻杆在180O范围内旋转和定位。所述回转机构由回转机构安装桶2、横梁3、倾角液压缸5、螺旋回转缸21、传动轴22、轴承23、圆螺母24、锁紧螺母25构成。所述的安装桶2内装有螺旋回转缸21,螺旋回转缸21的输出轴通过法兰与传动轴22固定,传动轴22为阶梯轴结构,其下部通过轴承23安装于回转机构安装桶2的底部,轴承23通过圆螺母24锁紧,传动轴22的末端穿过横梁3的安装孔,并通过锁紧螺母25锁紧。横梁3两端的下方分别安装一个铰接架座4。倾角液压缸5的一端与横梁3远端的铰接架座4铰接,另一端通过双侧铰接架6与上臂7铰接。
所述的机械臂可将钻杆送到确定的位置,主要包括上臂7、下臂9、下伸缩臂18、下臂伸缩缸18、下臂垂直控制缸12。所述上臂7为“U”型管状结构,其上端通过铰接架座4与横梁3近端的铰接架座4铰接,下端通过销轴与下臂9的上端铰接;所述的下臂9为方管结构,其上端与上臂7的下端铰接,并固定安装一机械手。所述的下伸缩臂18为方管结构,并空套于下臂9内,下伸缩臂18的底端固定安装一机械手。所述的下臂伸缩缸18的底部通过铰接架座4与下臂9铰接,下臂伸缩缸18的活塞杆通过铰接架座4与下伸缩臂18的底端铰接。
所述的上机械手与下机械手结构完全相同,主要有手抓26、齿轮27、齿条28、手抓缸29、手抓缸座31、手抓基座30、轴承机构32、芯轴33及手抓外壳11构成。所述的手抓26、齿轮27通过芯轴33与轴承机构32的轴承连接,芯轴33顶端通过螺母锁紧,轴承机构32的轴承座通过螺栓与手抓基座30固定。两套相同的手抓26、齿轮27、轴承机构32及芯轴33构成对称的左、右手抓机构。所述的齿条28为双面齿结构,两齿面分别与左、右手抓机构的齿轮27啮合,齿条28的非齿端与手抓缸29的活塞端固定连接。所述的手抓缸29底部通过螺栓与手抓缸座31固定连接,手抓缸座31通过螺栓与手抓基座30固定连接。所述的手抓外壳11通过螺栓与手抓基座30固定连接。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以作出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.钻机自动排管机构,其特征在于:钻机自动排管机构整体由水平滑动机构、回转机构、机械臂、机械手构成;机械手可抓取钻杆,并通过水平、回转运动,将钻杆准确地送到指定的排管架位置;
所述的水平滑动机构安装在钻机二层台上,并可带动回转机构、机械臂、机械手及所夹持的钻杆水平方向移动;所述的水平滑动机构由导轨架、连接架、二级伸缩缸、滑动横梁、滑块和导轨构成;所述的导轨架分左右两根,两根导轨架的一端分别与连接架的两端固定,两根导轨架的内侧分别固定一根导轨;所述的滑动横梁两端分别固定两块滑块,滑块上的滚轮置于导轨上的滑槽内;两侧导轨的内侧分别安装一个二级伸缩缸,二级伸缩缸活塞杆的末端通过销轴、铰接架座安装在连接架的一端,二级伸缩缸的底部通过销轴、铰接架座安装在滑动横梁的一端;
所述回转机构安装在滑动横梁的中部,可带动机械臂、机械手及所夹持的钻杆在180O范围内旋转和定位;所述回转机构由回转机构安装桶、横梁、倾角液压缸、螺旋回转缸、传动轴、轴承、圆螺母、锁紧螺母构成;所述的安装桶内装有螺旋回转缸,螺旋回转缸的输出轴通过法兰与传动轴固定,传动轴为阶梯轴结构,其下部通过轴承安装于回转机构安装桶的底部,轴承通过圆螺母锁紧,传动轴的末端穿过横梁的安装孔,并通过锁紧螺母锁紧;横梁两端的下方分别安装一个铰接架座;倾角液压缸的一端与横梁远端的铰接架座铰接,另一端通过双侧铰接架与上臂铰接;
所述的机械臂可将钻杆送到确定的位置,主要包括上臂、下臂、下伸缩臂、下臂伸缩缸、下臂垂直控制缸;所述上臂为“U”型管状结构,其上端通过铰接架座与横梁近端的铰接架座铰接,下端通过销轴与下臂的上端铰接;所述的下臂为方管结构,其上端与上臂的下端铰接,并固定安装一机械手;所述的下伸缩臂为方管结构,并空套于下臂内,下伸缩臂的底端固定安装一机械手;所述的下臂伸缩缸的底部通过铰接架座与下臂铰接,下臂伸缩缸的活塞杆通过铰接架座与下伸缩臂的底端铰接;
所述的上机械手与下机械手结构完全相同,主要有手抓、齿轮、齿条、手抓缸、手抓缸座、手抓基座、轴承机构、芯轴及手抓外壳构成;所述的手抓、齿轮通过芯轴与轴承机构的轴承连接,芯轴顶端通过螺母锁紧,轴承机构的轴承座通过螺栓与手抓基座固定;两套相同的手抓、齿轮、轴承机构及芯轴构成对称的左、右手抓机构;所述的齿条为双面齿结构,两齿面分别与左、右手抓机构的齿轮啮合,齿条的非齿端与手抓缸的活塞端固定连接;所述的手抓缸底部通过螺栓与手抓缸座固定连接,手抓缸座通过螺栓与手抓基座固定连接;所述的手抓外壳通过螺栓与手抓基座固定连接。
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