專利名稱：鉆桿操作裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于細(xì)長(zhǎng)零件(例如有一定長(zhǎng)度的鉆桿、柱、實(shí)心管、薄壁管等)的操作
直O(jiān)在整個(gè)說明書中，術(shù)語“鉆桿”被認(rèn)為是包括在地面的洞孔和井的鉆孔、安裝和維護(hù)中所使用的所有形式的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，包括桿、管子、管道和以長(zhǎng)度形式提供的殼體，并且它們互相連接以在洞孔中被使用。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的一種特定應(yīng)用涉及一種可與在鉆孔中使用的鉆機(jī)一起使用的配件。這種鉆機(jī)通常包含直立的桅桿，該直立桅桿具有安裝在其上的鉆床頭，其中鉆床頭能夠沿著桅桿移動(dòng)，并且鉆頭設(shè)有可接收和接合鉆柱的上端，并且可向鉆柱施加旋轉(zhuǎn)力的裝置，以使其在鉆孔中旋轉(zhuǎn)，從而這種旋轉(zhuǎn)通過安裝在鉆柱下端的鉆頭產(chǎn)生切割作用。鉆柱包括首尾相連的多個(gè)鉆桿。每個(gè)鉆桿通常最多等于桅桿的高度。通常，每個(gè)鉆桿可具有高達(dá)約六米的長(zhǎng)度。在鉆孔操作期間，當(dāng)鉆床頭達(dá)到桅桿的下端時(shí)，鉆柱被夾住，鉆床頭從鉆柱分離。然后鉆桿的新長(zhǎng)度上升到位，以使所述新長(zhǎng)度的上端接合至鉆床頭，所述新長(zhǎng)度的下端與鉆柱的上端接合。一旦鉆桿的新長(zhǎng)度已經(jīng)被安裝，那么鉆孔操作可重新開始，直到鉆床頭再次達(dá)到桅桿的下端。在可能延伸幾百米的深洞孔的鉆孔工作期間，必須以非常有規(guī)律的間隔將鉆桿的新長(zhǎng)度定位進(jìn)鉆柱中。鉆機(jī)經(jīng)常安裝在機(jī)動(dòng)車輛(例如卡車或貨車)的底盤上。鉆桿可安裝進(jìn)存儲(chǔ)區(qū)，使得它們以堆疊排列的方式水平地位于同一車輛上的鉆孔桅桿旁邊?？蛇x地，鉆桿可安裝在停于鉆機(jī)旁邊的車輛上，或堆疊在鉆機(jī)旁邊的地面上。用于將鉆桿提升至桅桿的一種常見方法包含沿著鉆桿安裝夾具、將夾具連接至由位于桅桿上端的絞車支撐的線纜上、然后將鉆桿提升到位。這要求由鉆機(jī)工作人員中的一成員操縱，要求其在鉆桿的長(zhǎng)度上升到位時(shí)支持和引導(dǎo)鉆桿長(zhǎng)度的最下端。由于鉆孔場(chǎng)所的性質(zhì)，該工作是非常危險(xiǎn)的。另外，在提升鉆桿期間，在鉆桿的上部撞擊鉆孔桅桿上的某些障礙物時(shí)，會(huì)引起其下端以不可預(yù)知的方式移動(dòng)，可能對(duì)工作人員造成傷害是已知的。另夕卜，該過程需要引導(dǎo)一端的工作人員與控制絞車的其他工作人員之間的密切配合。類似地，在提升鉆柱期間，必須有規(guī)律地從鉆柱移除鉆桿并將這些鉆桿安放在位于桅桿旁邊的存儲(chǔ)區(qū)，桅桿或者可位于與鉆機(jī)相同的車輛上、在相鄰的車輛上、或者在鉆機(jī)旁邊的地面上。這也會(huì)對(duì)需要操作和存放鉆桿的人員造成危險(xiǎn)。過去，提出了用于操作鉆桿的可選設(shè)備。AU693382和US6298927描述了這種例子。 縱觀本說明書，本發(fā)明背景技術(shù)和現(xiàn)有技術(shù)的描述旨在促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的理解。應(yīng)當(dāng)理解的是，所述討論不是確認(rèn)或認(rèn)為所提及的任意材料在本申請(qǐng)優(yōu)先權(quán)日時(shí)是澳大利亞或世界上公知常識(shí)的一部分
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，鉆桿操作裝置包括可移動(dòng)接合裝置，其構(gòu)造成接合鉆桿，并將鉆桿在第一位置與第二位置之間移動(dòng)。所述鉆桿操作裝置進(jìn)一步包括構(gòu)造成以檢測(cè)第一位置和第二位置的一個(gè)或多個(gè)位置傳感器。所述一個(gè)或多個(gè)位置傳感器可通信地連接至控制中心。所述控制中心基于所述可移動(dòng)接合裝置的位置允許或限制可移動(dòng)接合裝置接合或松開鉆桿。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，用于鉆桿操作裝置的位置傳感器包括殼體，該殼體具有可旋轉(zhuǎn)地連接至所述殼體的擺錘。擺錘包括觸發(fā)器。所述位置傳感器進(jìn)一步包括接近開關(guān)，其構(gòu)造成在相對(duì)于重力的特定位置檢測(cè)所述觸發(fā)器。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性的實(shí)施方式，鉆桿操作裝置包括可移動(dòng)夾鉗。用于鉆桿操作裝置的位置傳感器系統(tǒng)包括水平傳感器，其構(gòu)造成檢測(cè)可移動(dòng)夾鉗相對(duì)于重力的水平位置。所述位置傳感器系統(tǒng)進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)傳感器，其構(gòu)造成檢測(cè)可移動(dòng)夾鉗相對(duì)于與重力平行和/或與桅桿對(duì)齊的限定軸線的旋轉(zhuǎn)位置。另外，所述位置傳感器系統(tǒng)包括可通信地連接至水平傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器的控制中心。本發(fā)明的另一實(shí)施例包括一種使用可控制夾鉗操作鉆桿的方法。所述方法包括在第一位置使用可控制夾鉗接合鉆桿。在接合鉆桿時(shí)，所述方法進(jìn)一步包括鎖定可控制夾鉗并將鉆桿從所述第一位置向第二位置輸送。此外，所述方法包括在第二位置解鎖可控制夾鉗和松開鉆桿的動(dòng)作。從下面的描述和所附權(quán)利要求可更加全面地清楚本發(fā)明的這些以及其它目的和特征，或者可通過下文所述的本發(fā)明的實(shí)踐學(xué)習(xí)到。


為進(jìn)一步闡述本發(fā)明的上述及其它優(yōu)點(diǎn)和特征，參考附圖中示出的具體實(shí)施方式
將提供本發(fā)明的更加詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖僅描繪了本發(fā)明的舉例說明的實(shí)施方式，因此不能認(rèn)為是對(duì)其范圍的限制。通過使用附圖來進(jìn)一步具體化和細(xì)化地描述和解釋本發(fā)明，其中
圖1為根據(jù)第一實(shí)施方式的鉆桿操作裝置的等視軸圖，當(dāng)鉆桿已經(jīng)開始被接合構(gòu)件接合時(shí)，所述鉆桿操作裝置及時(shí)地與鉆孔桅桿連接；
圖2為對(duì)應(yīng)于圖1的等視軸圖，示出了接合構(gòu)件沿著細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐支撐的運(yùn)動(dòng)； 圖3為對(duì)應(yīng)于圖1和2的等視軸圖，示出了鉆桿在其細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐支撐上的最終位置； 圖4為對(duì)應(yīng)于前述附圖的等視軸圖，闡明了從存儲(chǔ)倉提升的鉆桿； 圖5為對(duì)應(yīng)于前述附圖的等視軸圖，闡明了被提升至其直立位置時(shí)的鉆桿； 圖6為立體圖，闡明了繞著環(huán)繞第二軸線的旋臂樞轉(zhuǎn)的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐； 圖7為上部等視軸圖，闡明了在其負(fù)載位置與其最終位置之間的中間位置的旋臂； 圖8為對(duì)應(yīng)于圖7的等視軸圖，闡明了鉆孔桅桿上的旋臂和在最終位置的鉆桿； 圖9為鉆桿操作裝置的等視軸圖，闡明了桿操作裝置的示例性實(shí)施方式中的位置傳感器的一種可能結(jié)構(gòu)；
圖10為鉆桿操作裝置的等視軸圖，闡明了第二位置傳感器的一種可能結(jié)構(gòu)； 圖IlA闡明了操作鉆桿的示例性圖表； 圖IlB闡明了操作鉆桿的示例性方法；圖12為水平傳感器的示例性實(shí)施方式的等視軸圖13為水平傳感器的示例性實(shí)施方式的分解圖14為可用在水平傳感器中的擺錘組件的示例性實(shí)施方式的等視軸圖15A至15C闡明了相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐位置的水平傳感器位置的示例性實(shí)施方式；
圖16為安裝至位于鉆桿操作裝置上的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)傳感器實(shí)施例的等視軸圖17為旋轉(zhuǎn)傳感器的示例性實(shí)施方式的等視軸圖18為旋轉(zhuǎn)傳感器的示例性實(shí)施方式的等軸剖面圖19A至19C闡明了相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐位置的旋轉(zhuǎn)傳感器位置的示例性實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式提供了一種可歸并到鉆機(jī)或者作為附件或者作為鉆機(jī)主要部分的鉆桿操作裝置。 這種鉆機(jī)通常包含從滑動(dòng)臺(tái)向上延伸的直立桅桿。所述桅桿可包括沿著桅桿在與滑動(dòng)臺(tái)相鄰的下部位置與朝著桅桿自由端的上升位置之間可移動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)頭。所述桅桿可在其安裝點(diǎn)繞著一橫截軸樞轉(zhuǎn)，所述橫截軸大體上位于滑動(dòng)臺(tái)的平面內(nèi)。桅桿的樞軸運(yùn)動(dòng)受控制，并且使桅桿能夠采取多種直立位置，這些直立位置可包括水平或垂直位置，以使能夠以任何期望的角度鉆出鉆孔。在至少一個(gè)實(shí)施例中，鉆機(jī)可安裝至車輛上(未示出)。在其它實(shí)施例中，鉆機(jī)可通過車輛運(yùn)輸，然后在從車輛卸下時(shí)保留在固定位置。在另一些其它實(shí)施例中，鉆機(jī)可以與例如Mini Sonic 鉆機(jī)相同的方式構(gòu)造成本身是便攜式的。鉆床頭設(shè)有可接收和接合鉆柱(未示出)的上端的裝置，該裝置可向鉆柱施加旋轉(zhuǎn)力，以使其在鉆孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，由此這種旋轉(zhuǎn)通過安裝在鉆柱下端的鉆頭產(chǎn)生切割作用。另外， 鉆床頭可具有用于向鉆柱施加軸向力的裝置，并且與壓縮空氣源相連，以向鉆頭提供壓縮空氣，從而促進(jìn)來自鉆孔得切割的貫穿間隙以及流體操作的鐵錘的操作，其中流體操作的鐵錘可與鉆頭或柱相連。同樣地，在某些情形下，鉆床頭還可任選地施加振動(dòng)能量，用于本領(lǐng)域內(nèi)已知的聲頻鉆削過程。鉆柱可包括首尾相連的多個(gè)鉆桿其中，其中，任意個(gè)體的鉆桿的長(zhǎng)度通常最多等于桅桿的高度(例如，大致六米)。在鉆孔操作期間，當(dāng)鉆床頭達(dá)到桅桿的下端時(shí)，鉆柱被留存至桅桿上，傳動(dòng)機(jī)頭從鉆柱分離，以被上升至桅桿的上端。然后新的鉆桿被上升到位，以便下一鉆桿的上端被接合至鉆床頭，并且鉆桿的下端松開。然后，鉆床頭將下一鉆桿向下移動(dòng)，以接合鉆柱的上端。一旦下一鉆桿被安裝，那么鉆孔操作可重新開始，直到鉆床頭再次達(dá)到桅桿的下端為止。在可能延伸幾百米的深洞孔的鉆孔工作期間，必須以有規(guī)律的間隔將鉆桿的新長(zhǎng)度定位進(jìn)鉆柱中。通常，鉆機(jī)設(shè)有可容納待使用的鉆桿的存儲(chǔ)區(qū)23，使得它們以堆疊排列的方式水平地位于同一車輛上或者可選地在停于鉆機(jī)旁邊的車輛上的鉆孔桅桿的旁邊，或者在鉆機(jī)旁邊的地面上。過去，從存儲(chǔ)倉將新鉆桿上升至桅桿的一般方法包含將夾具安裝到沿鉆桿長(zhǎng)度的中間位置，將夾具連接至由位于桅桿上端的絞車支撐的線纜上，然后將鉆桿提升到位。這需要鉆機(jī)工作人員中的一成員的大量人工介入，在鉆桿被上升到位時(shí)要求該工作人員支撐和引導(dǎo)鉆桿的最下端。另外，該過程需要引導(dǎo)一端的工作人員與控制絞車的其他工作人員之間的密切配合。在移除鉆桿的長(zhǎng)度的相反過程中，需要相似量的體力勞動(dòng)，以控制鉆桿與絞車線纜的結(jié)合。有時(shí)在鉆柱的上升期間，必須從鉆柱有規(guī)律地移除鉆桿，并將那些鉆桿放在位于桅桿旁邊的存放架中，其中桅桿或者可位于與鉆機(jī)相同的車輛上，或者在一些相鄰的車輛上，或者在鉆機(jī)旁邊的地面上。根據(jù)本文所述實(shí)施方式的鉆桿操作裝置的目的是使得從位于鉆機(jī)桅桿最近處的存儲(chǔ)區(qū)23拾取鉆桿，并將鉆桿輸送進(jìn)與位于鉆孔內(nèi)的鉆柱相對(duì)齊的位置，當(dāng)鉆桿在存儲(chǔ)區(qū) 23與鉆柱之間移動(dòng)時(shí)無需工作人員操縱和支撐，也不用使用絞車線纜。根據(jù)本文所述實(shí)施方式的鉆桿操作裝置提供了，一旦鉆桿到達(dá)支撐鉆桿上端的傳動(dòng)機(jī)頭的位置，那么鉆柱就可與鉆桿的上端接合，以使鉆桿下降至與鉆柱的上端接合。在圖1闡明的實(shí)施例中，鉆桿操作裝置100結(jié)合至鉆機(jī)110或與鉆機(jī)110—體。鉆桿操作裝置100包括旋臂11和細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13具有第一軸線X和細(xì)長(zhǎng)延伸17。所述細(xì)長(zhǎng)延伸延伸至細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13的一側(cè)，與第一軸線X大體上同軸。所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐包含保持機(jī)構(gòu)，例如一對(duì)夾鉗15，其可沿著與第一軸線X平行的軸線縱向地間隔開，并且每個(gè)夾鉗都包含可彼此靠近或遠(yuǎn)離的一對(duì)夾緊元件，以有選擇地接合和保持鉆桿21的側(cè)壁，由此當(dāng)鉆桿21由細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13支撐時(shí)，它被支撐成與第一軸線X平行并且與其橫向地間隔開。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13還包括接合構(gòu)件19，該接合構(gòu)件19可滑動(dòng)地支撐在延伸構(gòu)件17 上，可沿著與第一軸線X平行的方向移動(dòng)。接合構(gòu)件19包含另一保持機(jī)構(gòu)，例如夾鉗，其可操作，以使它有選擇地接合和保持鉆桿21。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13安裝至旋臂11的一端，旋臂11的另一端安裝至鉆孔桅桿10或其附近。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13可在旋臂11上繞著第二軸線Y旋轉(zhuǎn)，所述第二軸線Y與第一軸線X成橫向，并且包括旋臂11的縱向軸線。旋臂11還能夠相對(duì)于鉆孔桅桿10繞著第三軸線Z樞軸運(yùn)動(dòng)，所述第三軸線Z與鉆孔桅桿的軸線大體上平行，從而與鉆柱大體上平行。在一個(gè)實(shí)施例中，旋臂11繞著第三軸線ζ在鉆機(jī)110上的樞軸運(yùn)動(dòng)的范圍可大約為270度。第一動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器沈設(shè)在旋臂11與細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13之間，以使細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13 繞著第一軸線X旋轉(zhuǎn)，并且第二動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器27設(shè)在旋臂11與細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13之間，以引起細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13繞著第二軸線Y的旋轉(zhuǎn)。第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀(圖7中所示)設(shè)置成使旋臂11繞著第三軸線Z旋轉(zhuǎn)。這些動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器可采取任意形式的驅(qū)動(dòng)器，可包括液壓的、 氣動(dòng)的、電力的、機(jī)械的或類似的動(dòng)力源。在一個(gè)實(shí)施例中，鉆桿操作裝置100構(gòu)造成接合位于存儲(chǔ)區(qū)23中的鉆桿21。存儲(chǔ)區(qū)23可位于鉆孔桅桿10的一側(cè)。存儲(chǔ)區(qū)23可容納在支撐鉆機(jī)110的車輛20上，或者在另一車輛上，或者支撐在地面上，或者與鉆孔桅桿10緊鄰的其它適當(dāng)結(jié)構(gòu)上。存儲(chǔ)區(qū)23由任意已知類型的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)限定，例如一組縱向間隔開的U形構(gòu)件25。 當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13位于存儲(chǔ)區(qū)23緊鄰處并且延伸17覆在其中的鉆桿21上時(shí)，所述一組縱向間隔開的U形構(gòu)件25能夠繞著位于U形構(gòu)件下方并且與位于存儲(chǔ)區(qū)23內(nèi)的鉆桿21 的的縱向軸線平行以及與第一軸線X平行的軸線旋轉(zhuǎn)?？蓸修D(zhuǎn)支撐使所述一組U形構(gòu)件25 傾斜，引起鉆桿21被定位好，以準(zhǔn)備與細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13接合。操作中，如圖1-8中闡明，鉆桿操作裝置100構(gòu)造成接合存儲(chǔ)區(qū)23中的鉆桿21， 將鉆桿21定位進(jìn)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13中，將鉆桿21從存儲(chǔ)區(qū)23提升起，然后將鉆桿21移進(jìn)桅桿10上的位置，使得鉆桿21與鉆柱對(duì)齊。為實(shí)施該動(dòng)作，旋臂11移入圖1中所示的位置。特別地，旋臂11被引起開始從靠近桅桿10的位置繞著第三軸線Z旋轉(zhuǎn)，直到細(xì)長(zhǎng)延伸 17位于接近存儲(chǔ)區(qū)23中的鉆桿21的一端為止。然后細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13被引起繞著第二軸線Y旋轉(zhuǎn)，使得細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13的第一軸線X與存放在存儲(chǔ)區(qū)23中的鉆桿21的縱向軸線大體上平行。然后細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13被引起繞著第一軸線X旋轉(zhuǎn)，使得所述細(xì)長(zhǎng)延伸17緊密地覆在存儲(chǔ)區(qū)23中的鉆桿21上。然后接合構(gòu)件19被引起沿著細(xì)長(zhǎng)延伸17朝著細(xì)長(zhǎng)延伸17的外端縱向地移動(dòng)，啟動(dòng)接合部件19的另外的夾鉗，以適合與鉆桿21接合。然后接合部件19沿著縱向延伸17在細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13的方向縱向地移動(dòng)，如圖2 和3中所示，從而鉆桿21進(jìn)入夾鉗15的分離的夾緊元件中的位置。一旦鉆桿21相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13位于所期望的位置，那么夾鉗15就接合鉆桿21，如圖3所示。一旦鉆桿21被細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13接合，它就被引起繞著第二軸線Y旋轉(zhuǎn)，以使鉆桿 21被從其在存儲(chǔ)區(qū)23中大體上平行的位置提升起，如圖4所示。然后，鉆桿21最終移至如圖5所示的直立位置，鉆桿21位于桅桿10的旁邊，并且與桅桿10大體上平行。如圖5和6中不同位置所描述的，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13 (及被保持的鉆桿21)然后被引起繞著第一軸線X旋轉(zhuǎn)。因?yàn)榈谝惠S線X距鉆桿21中心軸線的橫向位移，鉆桿21被引起繞著旋臂11的一端旋轉(zhuǎn)，以被定位在可與鉆柱對(duì)齊的位置。然后旋臂11被引起繞著第三軸線Z旋轉(zhuǎn)，如圖7和8中所示，以使鉆桿21與鉆柱對(duì)齊。在該最終位置，鉆機(jī)110的傳動(dòng)機(jī)頭(未示出)可與鉆桿21的上端接合，以使鉆桿21 與位于桅桿10的底部的鉆柱接合。在鉆桿21與鉆柱的接合中，可放松夾鉗15的夾緊接合， 以允許鉆桿21滑動(dòng)地移動(dòng)通過夾緊構(gòu)件15，同時(shí)仍受限制，由此它在移入與鉆柱的接合中保持鉆桿21的對(duì)齊。為了從鉆柱移除鉆桿21，旋臂11開始被引起在桅桿10上繞著第三軸線Z旋轉(zhuǎn)，直至夾鉗15與鉆桿21接合。然后夾鉗15與鉆桿21接合。然后旋臂11被引起在桅桿10上繞著第三軸線Z旋轉(zhuǎn)，以使旋臂11的外端鄰近存儲(chǔ)區(qū)23。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13被引起繞著第一軸線X旋轉(zhuǎn)，使得被支撐的鉆桿12從而被放在存儲(chǔ)區(qū)23的最近處。然后細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13被引起在旋臂11上繞著第二軸線Y旋轉(zhuǎn)，直到鉆桿21位于已經(jīng)容納在存儲(chǔ)區(qū)23內(nèi)的鉆桿上方并與其平行。然后接合構(gòu)件19沿著延伸構(gòu)件17移動(dòng)，并且其另外的夾鉗與鉆桿21接合，同時(shí)夾鉗15從其脫離。隨著接合構(gòu)件19沿著延伸構(gòu)件17遠(yuǎn)離旋臂11的運(yùn)動(dòng)，鉆桿21直接被定位在存儲(chǔ)區(qū)23上，并且從另外的夾鉗分離，鉆桿21被存放在存儲(chǔ)區(qū)23。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的一個(gè)特征是存儲(chǔ)區(qū)23可被容納在載重車車身20、拖車或類似車輛上，該車輛可位于在桅桿10上的旋臂11的270度移動(dòng)范圍內(nèi)的任意位置。位置傳感器系統(tǒng)
為了在上述過程期間防止鉆桿操作裝置100意外地從鉆桿21脫離，鉆桿操作裝置100 可包括位置傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)將鉆桿21的接合和/或分離約束至鉆桿操作裝置100的特定位置。特別地，為附加的安全和可靠，可僅在從存儲(chǔ)區(qū)23取回或返回鉆桿21至存儲(chǔ)區(qū)23 時(shí)，其在鉆桿操作裝置的旋轉(zhuǎn)電弧的270度內(nèi)(圖1-3中所示)，或者在將鉆桿結(jié)合至鉆柱或從鉆柱分離鉆桿時(shí)(圖8中所示)，允許鉆桿操作裝置100接合和分離鉆桿21。在所有其它位置(圖4-7中所示)，鉆桿操作裝置100被鎖住，或以其它方式被限制松開鉆桿21。位置傳感器系統(tǒng)可具有多種結(jié)構(gòu)和操作實(shí)施方式。1.位置傳感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，位置傳感器系統(tǒng)包括可通信地連接至兩個(gè)位置傳感器的控制中心(未示出)。如圖9中闡明，例如，第一位置傳感器可為水平傳感器30，該水平傳感器 30連接至第二動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器27，使得該水平傳感器30隨著細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13 —同繞第二軸線 Y旋轉(zhuǎn)。圖10中闡明了第二位置傳感器的實(shí)施例，可為安裝至用于繞著第三軸線Z轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13的第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀上的旋轉(zhuǎn)傳感器50。圖9和10僅示出了位置傳感器系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式，位置傳感器系統(tǒng)的特征在實(shí)施方式中可彼此不同。例如，水平傳感器30和旋轉(zhuǎn)位置傳感器50的位置可不同。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，水平傳感器30可直接位于細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13上，而在另一示例性實(shí)施方式中，水平傳感器30可與第二動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器27 —體，使得水平傳感器30部分地或大體上地封閉在第二動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器27中。如同水平傳感器30，旋轉(zhuǎn)位置傳感器50也可位于多種位置。例如，旋轉(zhuǎn)位置傳感器50可與第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀一體，使得旋轉(zhuǎn)位置傳感器50大體上封裝在第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器 28內(nèi)。在另一示例性實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)位置傳感器50可位于沿著第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀的驅(qū)動(dòng)軸的任意位置，使得旋轉(zhuǎn)傳感器50可與位于驅(qū)動(dòng)軸上或隨同第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀一起旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)組件的其它零件上的觸發(fā)器相互作用。就像位置傳感器的位置可以變化，位置傳感器系統(tǒng)中所用的位置傳感器的數(shù)量也可變化。例如，圖9和10闡明了包括兩個(gè)位置傳感器的示例性實(shí)施方式。在另一示例性實(shí)施方式中，額外的位置傳感器可與第一動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器26結(jié)合，使得控制中心還接收鉆桿操作裝置100相對(duì)于第一軸線X的位置信息。其它示例性實(shí)施方式可包括指示鉆桿操作裝置 100的各種其它位置(例如存儲(chǔ)區(qū)23與鉆桿柱之間的中間位置)的多個(gè)位置傳感器。通過增加位置傳感器的數(shù)量，所用傳感器的類型可根據(jù)如何利用額外傳感器來變化。除了指示相對(duì)于重力的位置的水平傳感器30、指示旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)傳感器50以外，位置傳感器系統(tǒng)還可含有線性位置設(shè)備。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，線性位置傳感器可對(duì)應(yīng)于接合構(gòu)件19在與第一軸線X平行的線性路徑移動(dòng)時(shí)接合構(gòu)件19的位置。因此，根據(jù)例如所需安裝空間、期望監(jiān)測(cè)位置的數(shù)量和運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)等變量，位置傳感器系統(tǒng)實(shí)施方式中位置傳感器的位置、數(shù)量和類型可彼此不同。2.位置傳感器系統(tǒng)的操作
操作中，位置傳感器系統(tǒng)利用與位置傳感器30、50相通的控制中心(未示出)。圖IlA 為闡明位置傳感器系統(tǒng)300的一個(gè)操作實(shí)施例的示意圖。特別地，位置傳感器系統(tǒng)300監(jiān)測(cè)位置傳感器30、50產(chǎn)生的傳感器信號(hào)302。如前所述，控制中心(未示出)可用于監(jiān)測(cè)傳感器信號(hào)302?？刂浦行谋O(jiān)測(cè)傳感器信號(hào)302，以確定水平傳感器是否被觸發(fā)304或者旋轉(zhuǎn)傳感器是否被觸發(fā)306。如果水平傳感器未被觸發(fā)并且旋轉(zhuǎn)傳感器未被觸發(fā)，那么控制中心鎖定夾鉗308，因此不允許夾鉗松開鉆桿。相反，如果水平傳感器或者旋轉(zhuǎn)傳感器被觸發(fā)，那么控制中心開啟夾鉗310，使得夾鉗可松開或接合鉆桿。圖IlB闡明了使用包括水平傳感器30和旋轉(zhuǎn)傳感器50的位置傳感器系統(tǒng)將鉆桿 21從存儲(chǔ)區(qū)23輸送至鉆柱的方法320的一個(gè)實(shí)施例?？偠灾椒?20的凈效應(yīng)是僅在將鉆桿21取回或返回存儲(chǔ)區(qū)23時(shí)，或便于將鉆桿21結(jié)合至鉆柱或從鉆柱分離時(shí)，僅允許夾鉗15接合或松開鉆桿21。否則，限制夾鉗15松開鉆桿21，從而防止鉆桿21的不期望的掉落。方法320可包括水平傳感器檢測(cè)存儲(chǔ)區(qū)位置和控制中心允許夾鉗接合鉆桿的動(dòng)作322。例如，水平傳感器30可檢測(cè)何時(shí)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13位于從存儲(chǔ)區(qū)23取回鉆桿21的位置，如圖1至3中所示例如大體上水平的位置。圖IlB闡明，方法320可進(jìn)一步包括接合在存儲(chǔ)區(qū)的鉆桿的動(dòng)作324。例如，當(dāng)水平傳感器30傳遞細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13的大體上水平的位置時(shí)，控制中心可允許夾鉗15接合位于存儲(chǔ)區(qū)23中的鉆桿21。另外，方法320可包括朝著鉆柱輸送鉆桿的動(dòng)作326。例如，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13可繞著第二軸線Y (如圖4中所示)和繞著第三軸線Z (如圖5至7中所示)旋轉(zhuǎn)。圖IlB進(jìn)一步闡明，方法320可包括水平傳感器檢測(cè)缺少存儲(chǔ)區(qū)位置和控制中心限制夾鉗松開的動(dòng)作328。例如，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13繞第二軸線Y旋轉(zhuǎn)時(shí)，水平傳感器30 可告知控制中心，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13不再處于大體上水平的位置。然后控制中心鎖定或以其它方式限制夾鉗15松開鉆桿21。如圖IlB中闡明，方法320還可包括旋轉(zhuǎn)傳感器檢測(cè)鉆柱位置的動(dòng)作330。例如， 旋轉(zhuǎn)傳感器50可構(gòu)造成告知控制中心，何時(shí)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13定位成便于將鉆桿21結(jié)合至鉆柱。因此，如果細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13的位置不在便于將鉆桿21結(jié)合至鉆柱的位置時(shí)，夾鉗15 保持鎖定或以其它方式被限制松開鉆桿21。另外，方法320可包括在鉆柱位置松開鉆桿的動(dòng)作332。例如，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13 定位成便于使鉆桿21結(jié)合至鉆柱時(shí)，如圖8中所示，那么旋轉(zhuǎn)傳感器50向控制中心指示該位置，并且控制中心隨后開啟或以其它方式允許夾鉗15松開鉆桿21，以便于將鉆桿21結(jié)合至鉆柱。相反，在方法320的其它實(shí)施方式中，該方法可包括允許將鉆桿21從鉆柱輸送至存儲(chǔ)區(qū)23的動(dòng)作。例如，當(dāng)從鉆柱取回鉆桿21時(shí)，旋轉(zhuǎn)傳感器50告知控制中心，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13定位成在鉆柱接合鉆桿21。因此，控制中心允許夾鉗15接合鉆桿21。一旦鉆桿離開鉆柱(即，繞第三軸線Z旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離桅桿10)，那么旋轉(zhuǎn)傳感器50就將鉆桿21的位置發(fā)送至控制中心，并且控制中心隨后鎖定或以其它方式限制夾鉗15松開鉆桿21。另外，當(dāng)將鉆桿21返回至存儲(chǔ)區(qū)23時(shí)，在細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13處于大體上水平的位置時(shí)水平傳感器30發(fā)送信號(hào)到控制中心。隨后控制中心開啟或以其它方式允許夾鉗15松開鉆桿21，以便于鉆桿21返回至存儲(chǔ)區(qū)23。除了控制夾鉗15的功能之外，位置傳感器系統(tǒng)可控制鉆桿操作裝置100的其它功能。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，位置傳感器可構(gòu)造成告知控制中心夾鉗的位置。然后當(dāng)位置傳感器指示夾鉗處于分離位置時(shí)，控制中心可限制細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13旋轉(zhuǎn)離開水平位置。依據(jù)有關(guān)鉆桿操作裝置100的期望功能及關(guān)于其一個(gè)或多個(gè)組件的位置控制，各實(shí)施方式中其它功能和位置組合可彼此不同。實(shí)際上，控制中心可編程成提供全自動(dòng)的鉆桿操作裝置100，從而限制對(duì)人工操作者的需求。例如，輸送鉆桿的整個(gè)方法(如圖11中所示)可以是自動(dòng)的，僅由作為位置傳感器系統(tǒng)一部分的編程控制中心來執(zhí)行。其它示例性實(shí)施方式可包含半自動(dòng)化，其中僅特定的功能由編程控制中心執(zhí)行，而其它功能需要人工操作者。位置傳感器系統(tǒng)的自動(dòng)化構(gòu)造可依賴于如何將位置信息發(fā)送至控制中心。在一個(gè)實(shí)施例中，位置傳感器通過電線或其它物理電連接物理地連接至控制中心，因此允許電信號(hào)從位置傳感器發(fā)送至控制中心。在其它實(shí)施方式中，建立無線連接，使得位置傳感器可借助于無線電波、或其它無線信號(hào)直接發(fā)送信號(hào)到控制中心?？刂浦行囊部蓸?gòu)造成既從物理連接的位置傳感器又從無線連接的位置傳感器接收信號(hào)。在采用無線位置傳感器系統(tǒng)的情形下，控制中心的物理位置可不同。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，控制中心可直接位于鉆桿操作裝置100上。然而，在另一示例性實(shí)施方式中， 控制中心可位于控制中心能夠接收無線信號(hào)的任意位置，包括鉆桿操作裝置100本身以外的位置。此外，無線控制中心可構(gòu)造成從不只一件的設(shè)備接收無線信號(hào)，從而允許控制中心同時(shí)調(diào)整幾件設(shè)備的功能。水平傳感器
就像總體的位置傳感器系統(tǒng)具有許多實(shí)施方式一樣，個(gè)別的位置傳感器也具有多種實(shí)施方式。例如，水平傳感器30可具有多種結(jié)構(gòu)和操作實(shí)施方式。1.水平傳感器的結(jié)構(gòu)
圖12和13中示出了水平傳感器30的一個(gè)示例性實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，水平傳感器30包括殼體32。殼體32包括多個(gè)被限定在其中的殼體緊固口 33，殼體緊固件34延伸通過這些殼體緊固口 33。殼體32進(jìn)一步包括排出/填充口 35。面板36通過面板定位器37固定至殼體32。面板定位器37含有與面板36和殼體32中的相應(yīng)口對(duì)齊的多個(gè)面板口 49，面板緊固件38延伸通過這些面板口 49并將面板36固定至殼體32。密封39設(shè)在殼體32與面板36之間，殼體32與面板36形成封裝(enclosureMO。擺錘組件42可旋轉(zhuǎn)地連接至殼體32上，使得擺錘組件42可在封裝40內(nèi)繞著轂44旋轉(zhuǎn)。接近開關(guān)41延伸通過面板36并進(jìn)入封裝40。簡(jiǎn)言之，操作中，水平傳感器30可連接至第二動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器27，使得水平傳感器30 以與細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13大體上相同的速率繞著第二軸線Y旋轉(zhuǎn)。當(dāng)水平傳感器30旋轉(zhuǎn)時(shí)， 擺錘組件42繞著轂44自由轉(zhuǎn)動(dòng)，相對(duì)于重力保持大體恒定的位置。當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件13處于大體上水平的位置時(shí)，如圖1至3中所示，連接至擺錘組件42的觸發(fā)器48接觸接近開關(guān)41。 當(dāng)與觸發(fā)器48接觸時(shí)，接近開關(guān)41發(fā)送信號(hào)或以其它方式告知控制中心(未示出)，指示細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13處于大體上水平的位置?？蛇x地，如果細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離大體上水平的位置，那么水平傳感器30也旋轉(zhuǎn)。當(dāng)水平傳感器30旋轉(zhuǎn)時(shí)，擺錘組件42相對(duì)于重力保持大體恒定的位置，并且觸發(fā)器48脫離與接近開關(guān)41的接觸。接觸開關(guān)41隨后告知控制中心，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13不再處于大體上水平的位置。各實(shí)施方式中水平傳感器30的組件以及各組件的特征可彼此不同。例如，殼體是可以變化的一個(gè)組件。圖12和13闡明了一個(gè)示例性實(shí)施方式，其示出了殼體32的各種幾何特征。例如，圖12和13中所示的殼體32為圓形盤，其具有產(chǎn)生淺杯形的外徑邊緣。其它實(shí)施例中，殼體32的形狀可為方形、矩形、三角形或任意其它形狀或這些形狀的組合，只要?dú)んw32的形狀便于擺錘組件42的自由旋轉(zhuǎn)即可。同殼體32的形狀一起，殼體32的尺寸是各實(shí)施方式可彼此不同的另一幾何特征。 例如，圖9闡明了殼體32的一個(gè)實(shí)施方式，其中殼體32的尺寸制成覆蓋了與第二動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器27的末端大致相同大小的面積。在其它實(shí)施方式中，殼體32的尺寸可不同，以便于在鉆桿操作裝置100上的多種安裝位置。例如，殼體32的尺寸可較小，以致適合置于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部。除了改變殼體32的幾何特征之外，還可改變殼體32的材料特征。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，殼體32由鋼制成，例如不銹鋼。然而，在其它實(shí)施方式中，殼體可由多種材料制成，包括其它各種金屬、復(fù)合材料、塑料或這些材料的任何組合。殼體32所用材料可部分地確定殼體32的構(gòu)造。例如，圖13示出了一個(gè)示例性實(shí)施方式，其中殼體32由單件材料制成。在另一示例性實(shí)施方式中，殼體可由通過機(jī)械裝置 (例如，緊固件、螺釘)或化學(xué)手段(例如，焊接、膠接或其它化學(xué)粘合)連接在一起的多件材料構(gòu)造成。此外，在多件殼體設(shè)計(jì)中，所述多件材料可彼此不同。除了殼體32的材料和構(gòu)造，在各實(shí)施方式中的殼體的各種設(shè)計(jì)元件也可彼此不同。一種可變化的殼體32設(shè)計(jì)元件是殼體緊固口 33，殼體緊固件34延伸通過該殼體緊固口 33。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，如圖12中所示，殼體緊固口 33可位于殼體32的外周上。 然而，在其它示例性實(shí)施方式中，只要?dú)んw緊固口 33與相應(yīng)的殼體緊固件34不干涉擺錘組件42的旋轉(zhuǎn)，殼體緊固口 33就可位于幾乎任意的位置。就像殼體緊固口 33的位置可以變化一樣，殼體緊固口 33的尺寸在各示例性實(shí)施方式中也可彼此不同。圖12示出了一個(gè)示例性實(shí)施方式，其中殼體緊固口 33大體為長(zhǎng)方形，以致提供殼體緊固口 33與殼體緊固件34之間的間隙。該間隙允許殼體32被轉(zhuǎn)動(dòng)，或以其它方式被調(diào)節(jié)至不同位置，從而影響接近開關(guān)41的位置。該調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)便于相對(duì)于水平的大范圍的可檢測(cè)位置。在另一示例性實(shí)施方式中，殼體緊固口 33可更大，以便促進(jìn)更大的調(diào)節(jié)。實(shí)際上，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，可在殼體中設(shè)計(jì)一個(gè)大殼體緊固口 33，以允許殼體32的幾乎全360度旋轉(zhuǎn)。在更大的殼體緊固口 33中，多個(gè)殼體緊固件34可延伸通過相同的殼體緊固口 33。在又一實(shí)施方式中，殼體緊固口 33可只允許用于一個(gè)殼體緊固件 34的空間，并為殼體緊固件34提供間隙，使得殼體32不可調(diào)節(jié)。如上所述，殼體緊固口 33的尺寸可確定殼體緊固口 33的數(shù)量。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，圖12所示，具有繞著殼體32的圓周大致每六十度設(shè)置的六個(gè)殼體緊固口 33。然而，在其它示例性實(shí)施方式中，依據(jù)將殼體32牢固地保持在鉆桿操作裝置100上需要的殼體緊固件；34的數(shù)量，或者依據(jù)殼體緊固口 33本身的尺寸，可具有更多或更少的殼體緊固口 33。殼體緊固口 33的各種特征可確定殼體緊固件34的特征，其可在各實(shí)施方式中彼此不同。一種可變化的殼體緊固件34的特征是緊固件類型。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，圖 12中所示，殼體緊固件34為螺紋緊固件，其可被上緊或放松，以連接或斷開或調(diào)節(jié)殼體32 的位置。在其它實(shí)施方式中，殼體緊固件34可為鉚釘型緊固件。并非必須使用機(jī)械殼體緊固件34，在其它實(shí)施方式中，殼體32可通過膠接或焊接連接至鉆桿操作裝置100。除了殼體緊固口 33和殼體緊固件34之外，排出/填充口 35為殼體32上各實(shí)施方式中可彼此不同的另一設(shè)計(jì)方面。例如，如圖12中所示，兩個(gè)排出/填充口 35位于沿著周圍殼體的同一四分之一圓周內(nèi)。在該布置中，一個(gè)排出/填充口 35可用于使液體進(jìn)出水平傳感器30，而其它排出/填充口 35促使空氣移動(dòng)進(jìn)出水平傳感器30。在另一示例性實(shí)施方式中，可具有多個(gè)排出/填充口，以致不管殼體32的方向都便于水平傳感器30的排出和/或填充。將液體引入水平傳感器30的一個(gè)原因是為保持?jǐn)[錘組件42繞著轂44的持續(xù)旋轉(zhuǎn)。轂44是殼體32上可變化的另一設(shè)計(jì)方面的實(shí)施例。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，圖13 中所示，轂44與殼體32 —體，并可由相同件材料形成。在另一示例性實(shí)施方式中，轂44可配合地連接至殼體32，并由不同于殼體32材料的單獨(dú)一件材料制成。轂44設(shè)計(jì)成支撐擺錘組件42，如圖12中闡明。例如，圖13和14示出了擺錘組件 42的一個(gè)實(shí)施方式，其包括構(gòu)造成接受球軸承插入件45的擺錘體43。球軸承插入件45具有大體上對(duì)應(yīng)于轂44的外徑的內(nèi)徑。轂44的外徑接合球軸承插入件45的內(nèi)徑，使得球軸承插入件45促進(jìn)擺錘體43繞著轂44的軸線的旋轉(zhuǎn)。球軸承插入件45通過與球軸承保持環(huán)46與保持緊固件47結(jié)合而緊固在轂44上，并且在擺錘體43內(nèi)。包括擺錘組件42部件的擺錘組件42可在各水平傳感器30的實(shí)施方式中彼此不同。擺錘組件42部件可改變的一個(gè)實(shí)施例是擺錘體43。例如，擺錘體43的形狀可不同。 在圖14中，擺錘體43具有大體上半圓體形狀。然而，擺錘體43形狀可在各實(shí)施方案中彼此不同，并且包括更多的矩形、正方形和三角形形狀，只要擺錘體43的形狀提供必要的重量分布，以允許擺錘組件42繞著轂44自由地旋轉(zhuǎn)即可。為了獲得適合的重量分布，可使用各種擺錘體43材料。一些擺錘體43材料的例子包括金屬，例如鋼。然而，擺錘體43可為任意的材料或材料的組合，只要其重量分布允許擺錘組件42繞著轂44自由旋轉(zhuǎn)即可。例如，擺錘體43的上部可由塑料制成，而擺錘體43 的底部負(fù)重部分由更重的材料制成，例如金屬。除了各種形狀和材料組合之外，擺錘體43還可具有各種觸發(fā)器結(jié)構(gòu)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，擺錘體43為觸發(fā)器。換句話說，當(dāng)擺錘體43接觸接近開關(guān)41或者來到接近開關(guān)41 一定距離內(nèi)時(shí)，接近開關(guān)41發(fā)送信號(hào)給控制中心。擺錘組件42可另外地包括連接至擺錘體43的觸發(fā)器48。例如，圖14闡明了一個(gè)示例性實(shí)施方式，其包括連接至擺錘體 43的兩個(gè)觸發(fā)器48。在該實(shí)施例中，觸發(fā)器48布置成與水平平行，或者換句話說，觸發(fā)器 48與重力垂直。擺錘組件42的其它實(shí)施方式包括各種觸發(fā)器48構(gòu)造，其可在使用的觸發(fā)器48的數(shù)量以及連接至擺錘體43的觸發(fā)器48的位置中都不同。特別地，另一示例性實(shí)施方式可包括三個(gè)觸發(fā)器，兩個(gè)觸發(fā)器48如圖14中闡明的這樣布置，第三個(gè)觸發(fā)器布置成與重力平行。在該實(shí)施方式中，第三觸發(fā)器會(huì)提供對(duì)垂直位置的檢測(cè)，即，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐將鉆桿保持在垂直位置時(shí)(如圖5至8中所示)?？稍跀[錘體上的不同位置布置任意數(shù)量的額外觸發(fā)器，以按需要檢測(cè)多個(gè)位置。不但可改變觸發(fā)器48的數(shù)量和布置，而且也可改變觸發(fā)器48的其它特征。例如， 依據(jù)水平傳感器30上所用的接近開關(guān)41的類型，每個(gè)觸發(fā)器48都可由多種材料制成。例如，觸發(fā)器48可由磁性的、電感性的、或具有一定電容量的材料制成，使得當(dāng)觸發(fā)器48在接近開關(guān)41的特定距離內(nèi)或與接近開關(guān)41接觸時(shí)，接近開關(guān)41可檢測(cè)到觸發(fā)器48。此外，在觸發(fā)器48接觸接近開關(guān)41的實(shí)施方式中，觸發(fā)器48可由在擺錘組件42 旋轉(zhuǎn)時(shí)允許觸發(fā)器48繞著接近開關(guān)41彎曲的柔性材料制成。在其它示例性實(shí)施方式中， 觸發(fā)器48可更加堅(jiān)硬，使得一旦觸發(fā)器48與接近開關(guān)41接觸，觸發(fā)器48就保持與接近開關(guān)41接觸，直到擺錘組件42沿著遠(yuǎn)離接近開關(guān)41的方向旋轉(zhuǎn)為止。除了改變觸發(fā)器48材料之外，還可改變觸發(fā)器48的幾何形狀。圖14示出了觸發(fā)器48大體上為圓柱形的一個(gè)示例性實(shí)施方式。然而，觸發(fā)器可具有任意的形狀，只要其整體形狀允許相對(duì)于接近開關(guān)41的持續(xù)位置測(cè)量即可。一旦擺錘組件42構(gòu)造和布置在殼體32的轂44上，面板36就連接到殼體32上。 如圖12和13中闡明，面板36可為允許操作員無需移除面板36就可檢查擺錘組件42的半透明材料。半透明材料的一些例子包括玻璃、丙烯酸玻璃或半透明材料。在其它示例性實(shí)施方式中，面板36的材料是非半透明的，可由多種金屬、復(fù)合材料或非半透明塑料制成。就像面板36的材料在各實(shí)施方式可彼此不同一樣，面板36的尺寸和形狀也可不同。如圖12中闡明，面板36的形狀與殼體32的尺寸和形狀大體上相同。在其它示例性實(shí)施方式中，面板36可為多種尺寸和形狀，其一部分可不同于殼體32的尺寸和形狀。例如， 殼體可具有設(shè)計(jì)成允許連接圓形面板的正方形形狀。因此，面板36可以多種方式連接至殼體32。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，如圖12中闡明，面板定位器37結(jié)合面板緊固件38 —起使用，以將面板36連接至殼體32。在該示例性實(shí)施方式中，面板36通過延伸穿過面板定位器37和面板36的面板緊固件38被固定在殼體32與面板定位器37之間，并接合殼體32。在其它實(shí)施方式中，并非必須利用面板定位器37。例如，面板緊固件38可直接延伸穿過面板36并接合殼體32，從而省略了面板定位器。然而，如果面板36由易碎材料制成，那么面板定位器可降低在面板36本身上形成應(yīng)力性斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。一旦殼體32和面板36連接在一起，那么就在殼體32與面板36之間形成允許擺錘組件42自由旋轉(zhuǎn)的封裝40。如上所述，排出/填充口 35可用于將液體引入封裝40。在一個(gè)實(shí)施方式中，例如，封裝40部分地或全部地填充有液體，例如甘油。然而，也可使用其它液體，只要液體的粘度在鉆桿操作裝置100的操作溫度環(huán)境中保持相對(duì)一致即可。一些其它液體的例子包括天然或合成的油基液體。為將液體保持在封裝40內(nèi)，在殼體32與面板36之間設(shè)置密封39。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，密封39為0形圈。然而，在其它示例性實(shí)施方式中，密封39可具有多種結(jié)構(gòu)， 可由多種材料制成，例如PTFE或各種金屬。如上所述，水平傳感器30包括延伸穿過面板36中的口的接近開關(guān)41，如圖12中闡明。接近開關(guān)41布置可在各實(shí)施方式中彼此不同。例如，接近開關(guān)41在水平傳感器30 上的徑向位置可不同。圖12示出了接近開關(guān)41相對(duì)于重力開始布置成距水平有90度的實(shí)施方式。在其它實(shí)施方式中，接近開關(guān)可布置成檢測(cè)360度旋轉(zhuǎn)內(nèi)的任意位置點(diǎn)。除了徑向位置之外，接近開關(guān)41的位置可改變的另一方式是接近開關(guān)41延伸進(jìn)封裝40的程度。例如，在水平傳感器30操作期間，水平傳感器30可延伸進(jìn)封裝40至觸發(fā)器48接觸接近開關(guān)41的程度。在該實(shí)施方式中，控制中心可不僅指示細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13處于水平位置，而且它還可停止細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13的旋轉(zhuǎn)，從而用作一旦細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13達(dá)到特定的限定位置的止擋。在另一實(shí)施方式中，接近開關(guān)41可稍微少延伸進(jìn)封裝一些，從而允許觸發(fā)器48在接近開關(guān)41下方通過。在該實(shí)施方式中，接近開關(guān)41構(gòu)造成基于觸發(fā)器 48與接近開關(guān)41之間的特定距離來檢測(cè)觸發(fā)器48。當(dāng)觸發(fā)器48設(shè)計(jì)成在接近開關(guān)41下方通過時(shí)，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13可被允許繼續(xù)旋轉(zhuǎn)通過限定位置，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13旋轉(zhuǎn)經(jīng)過所述限定位置時(shí)，接近開關(guān)41發(fā)送信號(hào)。就像接近開關(guān)41的位置一樣，接近開關(guān)41的數(shù)量是接近開關(guān)41布置可變化的另一方式。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，如圖12中所示，使用一個(gè)接近開關(guān)41來檢測(cè)相對(duì)于水平的特定位置。在其它示例性實(shí)施方式中，可使用任意數(shù)量的接近開關(guān)41來檢測(cè)相對(duì)于水平的多個(gè)不同位置。例如，可使用兩個(gè)接近開關(guān)41，從而允許水平傳感器30檢測(cè)相對(duì)于重力，何時(shí)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13處于水平位置和何時(shí)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13處于垂直位置。除了各種接近開關(guān)41布置之外，還具有多種類型的接近開關(guān)41。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，接近開關(guān)41為感應(yīng)型接近開關(guān)。其它接近開關(guān)例子包括電容開關(guān)、磁力開關(guān)、激光開關(guān)或光電池開關(guān)。2.水平傳感器的操作
在一個(gè)示例性實(shí)施方式的操作中，水平傳感器30可連接至第二動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器27，如圖9 中闡明，使得水平傳感器30以與細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13大體上相同的速率繞第二軸線Y旋轉(zhuǎn)。當(dāng)水平傳感器30旋轉(zhuǎn)時(shí)，擺錘體43繞轂44自由旋轉(zhuǎn)，并相對(duì)于重力大體上保持恒定的位置。 當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件13處于基本水平的位置時(shí)，如圖1-3中所示，連接至擺錘體43的觸發(fā)器48接觸接近開關(guān)41。當(dāng)與觸發(fā)器48接觸時(shí)，接近開關(guān)41發(fā)送信號(hào)，或以其它方式指示控制中心 (未示出)，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13處于大體上水平的位置。當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離大體上水平的位置時(shí)，水平傳感器30也旋轉(zhuǎn)。當(dāng)水平傳感器30旋轉(zhuǎn)時(shí)，擺錘體43相對(duì)于重力保持恒定的位置，并且觸發(fā)器48脫離與接近開關(guān)41的接觸。隨后接近開關(guān)41指示控制中心，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13不再處于大體上水平的位置。圖15A至15C闡明了接近開關(guān)41相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13方向的相對(duì)位置。例如， 圖15A闡明，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13和鉆桿21處于大體上水平的位置時(shí)，接近開關(guān)41與觸發(fā)器48接觸。在該位置，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13被開啟，可接合或脫離鉆桿21。當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐 13和鉆桿21旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離大體上水平的位置時(shí)，接近開關(guān)41旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離觸發(fā)器48，如圖15B所示。只要觸發(fā)器48旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離接近開關(guān)，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13就被鎖定，從而不允許細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13松開鉆桿21。圖15C闡明了當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13和鉆桿位于大體上垂直的位置時(shí)接近開關(guān)41相對(duì)于觸發(fā)器48的位置。因此，圖15A至15C闡明了水平傳感器30如何檢測(cè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13相對(duì)于重力的位置的一個(gè)實(shí)施例。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，當(dāng)水平傳感器30在旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體(例如甘油)通過向擺錘組件42的運(yùn)動(dòng)提供阻尼力確保擺錘組件42的正常旋轉(zhuǎn)。該阻尼力防止水平傳感器30 旋轉(zhuǎn)時(shí)擺錘組件42擺動(dòng)過大，從而提供更加一致和可靠的位置測(cè)量。液體還通過保持?jǐn)[錘組件42和接近開關(guān)41清潔和免受外界污染來幫助維護(hù)水平傳感器30的部件。結(jié)果，液體可幫助防止因外部污染引起的錯(cuò)誤觸發(fā)器檢測(cè)。此外，因?yàn)闊o論各種其它部件或機(jī)械的方向，液體都提供了重力的真實(shí)基準(zhǔn)，所以液體用來可相對(duì)于重力校準(zhǔn)水平傳感器。旋轉(zhuǎn)傳感器
就像水平傳感器30具有多種實(shí)施方式一樣，旋轉(zhuǎn)傳感器50也具有許多種實(shí)施方式。例如，旋轉(zhuǎn)傳感器50可具有多種結(jié)構(gòu)和操作實(shí)施方式。1.旋轉(zhuǎn)傳感器結(jié)構(gòu)
如圖17和18中所示，旋轉(zhuǎn)傳感器50的示例性實(shí)施方式包括擋塊(block) 51，該擋塊51連接至具有擋塊緊固件53的擋塊安裝件52。接近開關(guān)M設(shè)在位于擋塊51內(nèi)的凹穴58 中。擋塊51含有觸發(fā)器槽55，以便于觸發(fā)器60移動(dòng)通過擋塊51。擋塊安裝件52結(jié)合至支架56，支架56通過支架緊固件57固定至鉆桿操作裝置。簡(jiǎn)言之，操作中，如圖16中闡明，旋轉(zhuǎn)傳感器50連接至鉆桿操作裝置100的固定部件，使得旋轉(zhuǎn)傳感器50保持固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。例如，旋轉(zhuǎn)傳感器可連接至第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀的固定部分62。第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的固定部分62可為發(fā)動(dòng)機(jī)或促動(dòng)器外殼，該外殼至少部分地覆蓋動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部工件。位于旋轉(zhuǎn)傳感器上的接近開關(guān)M位于第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀的旋轉(zhuǎn)部分的緊鄰處。第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)部分可為以與第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器相同速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸66或旋轉(zhuǎn)盤64。觸發(fā)器60連接至第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀的旋轉(zhuǎn)部分64， 使得當(dāng)?shù)谌齽?dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀旋轉(zhuǎn)時(shí)，觸發(fā)器60可進(jìn)入觸發(fā)器槽55。例如，觸發(fā)器可位于旋轉(zhuǎn)部分64的一側(cè)，如圖16中闡明。當(dāng)觸發(fā)器60通過觸發(fā)器槽55時(shí)，觸發(fā)器60能夠進(jìn)入接近開關(guān)討的可檢測(cè)距離內(nèi)。一旦檢測(cè)到觸發(fā)器60，接近開關(guān)M指示控制中心(未示出)達(dá)到特定旋轉(zhuǎn)位置。旋轉(zhuǎn)傳感器50的多個(gè)部件可在各實(shí)施方式中彼此不同。例如，擋塊51可由多種材料制成。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，擋塊51由尼龍制成，其使接近開關(guān)M能夠檢測(cè)通過擋塊51的材料的觸發(fā)器60。其它材料的例子包括尼龍復(fù)合材料、塑料、或者復(fù)合材料與塑料材料的組合。擋塊51可由多種其它材料制成，只要接近開關(guān)M能檢測(cè)通過擋塊51材料的觸發(fā)器60即可。就像擋塊51的材料可在各實(shí)施方式中彼此不同一樣，擋塊51的形狀也可不同。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，如圖17和18中闡明，擋塊51具有矩形基座，該矩形基座帶有具有梯形截面的上部。然而，擋塊51的形狀可為任意形狀，只要擋塊51可容納接近開關(guān)M即可。除了整體形狀之外，擋塊51還可改變的多種設(shè)計(jì)特征。如圖17和18中闡明，擋塊51包括構(gòu)造成允許觸發(fā)器60通過擋塊51的觸發(fā)器槽55。在一個(gè)實(shí)施方式中，觸發(fā)器槽陽相對(duì)于觸發(fā)器60構(gòu)造有最小間隙，使得灰塵、油脂和其它污染物在進(jìn)入觸發(fā)器槽55之前就被刮離或以其它方式被從觸發(fā)器60去除。擋塊51的可變化的另一設(shè)計(jì)特征是凹穴58。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，如圖18 中闡明，凹穴58為螺紋盲孔。螺紋盲孔設(shè)計(jì)將接近開關(guān)M牢固地連接至擋塊51，同時(shí)由于接近開關(guān)M相對(duì)于外界環(huán)境被密封的事實(shí)，所以保護(hù)接近開關(guān)M免受污染。在其它示例性實(shí)施方式中，凹穴58可具有其它各種形式，只要凹穴58將接近開關(guān)M牢固地保持在期望的位置即可。凹穴58可設(shè)計(jì)成容納各種類型的接近開關(guān)M。接近開關(guān)的一些例子包括感應(yīng)型、 電容型或磁力型接近開關(guān)M。因此，根據(jù)所用接近開關(guān)M的類型，觸發(fā)器60材料可為具有感應(yīng)的、電容的或磁性特征的任意材料。如上所述，在旋轉(zhuǎn)傳感器50的一個(gè)實(shí)施方式中，擋塊51通過擋塊緊固件53連接至擋塊安裝件52，如圖17中所示。圖17示出擋塊緊固件53為螺紋緊固件。然而，在其它示例性實(shí)施方式中，擋塊緊固件可為更加永久性的，例如鉚釘。此外，擋塊51可通過化學(xué)結(jié)合連接至擋塊安裝件52，例如通過在擋塊與擋塊安裝件中涂抹膠水。依據(jù)旋轉(zhuǎn)傳感器50的位置，擋塊安裝件52可具有多種形狀。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，如圖17和18中所示，擋塊安裝件52為具有設(shè)計(jì)成與支架56結(jié)合的邊緣的L形安裝件。然而，在其它示例性實(shí)施方式中，依據(jù)各種設(shè)計(jì)考慮，例如旋轉(zhuǎn)傳感器50的安裝位置，擋塊安裝件可構(gòu)造為不同形狀。在一示例性實(shí)施方式中，擋塊安裝件52設(shè)計(jì)成與支架56結(jié)合，如圖17和18中所示。在該示例性實(shí)施方式中，支架56含有支架緊固件57延伸通過的口。例如，支架緊固件將支架56固定至第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器28，隨后將擋塊安裝件52和擋塊51固定至第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀。支架緊固件57可為可被上緊或松開的螺紋緊固件，以允許擋塊51位置的調(diào)節(jié)。特別地，如果支架緊固件57被松開，那么允許擋塊安裝件52在其內(nèi)或沿著支架56滑動(dòng)，從而調(diào)節(jié)接近開關(guān)M的位置。除了支架，其它旋轉(zhuǎn)傳感器實(shí)施方式也可以各種方式連接至鉆桿操作裝置100。例如，擋塊安裝件可使用各種緊固件或化學(xué)結(jié)合，例如焊接連接至鉆桿操作裝置。2.旋轉(zhuǎn)傳感器的操作
操作中，例如，旋轉(zhuǎn)傳感器50可通過支架56連接至鉆桿操作裝置的固定部件，例如，第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀的固定部分62，如圖16中所示。旋轉(zhuǎn)傳感器50位于第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀的旋轉(zhuǎn)部分64的緊鄰處。觸發(fā)器60連接至第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀的旋轉(zhuǎn)部分64，使得當(dāng)?shù)谌齽?dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀旋轉(zhuǎn)時(shí)，觸發(fā)器60可進(jìn)入位于擋塊51上的觸發(fā)器槽55。當(dāng)觸發(fā)器60穿過觸發(fā)器槽55時(shí)，觸發(fā)器能夠進(jìn)入接近開關(guān)M的可檢測(cè)距離內(nèi)。一旦檢測(cè)到觸發(fā)器60，接近開關(guān)M指示控制中心(未示出)達(dá)到特定旋轉(zhuǎn)位置。特別地，圖19A至19C示出了相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13繞第三軸線Z的方向的觸發(fā)器60位置的俯視圖。例如，圖19A闡明了在實(shí)例位置中由旋臂11支撐的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13， 其示出了何時(shí)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13處于繞著第三軸線Z的存儲(chǔ)區(qū)位置。如圖所示，在該位置， 觸發(fā)器60位于旋轉(zhuǎn)傳感器50的遠(yuǎn)處，從而接近開關(guān)M未被觸發(fā)。當(dāng)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13繞著第三軸線Z旋轉(zhuǎn)時(shí)，觸發(fā)器60以與細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件13相同的速率旋轉(zhuǎn)，如圖19B中所示。通過進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13可達(dá)到由圖19C所示的鉆柱位置。在該位置，觸發(fā)器60通過觸發(fā)器槽55進(jìn)入擋塊51，使得觸發(fā)器60處在接近開關(guān)M 的緊鄰處。在該位置，例如，接近開關(guān)M檢測(cè)到觸發(fā)器60，并指示控制中心已經(jīng)達(dá)到鉆柱位置。例如，然后控制中心可允許夾鉗15松開鉆柱21，以允許鉆桿21結(jié)合至鉆柱(或者如果從鉆柱卸下鉆桿21，那么控制中心可允許夾鉗15接合鉆桿21)。在其它示例性實(shí)施方式中，可在第三動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器觀的旋轉(zhuǎn)部分64上設(shè)置多個(gè)觸發(fā)器60，使得接近開關(guān)M可指示細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件支撐13相對(duì)于第三軸線Z的多個(gè)位置。本發(fā)明不限于本文所述具體實(shí)施方式
的范圍。這些實(shí)施方式僅僅是說明的目的。 功能上等價(jià)的特征和方法顯然落在本文所述的發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明可以多種具體形式表現(xiàn)，而不脫離其宗旨或?qū)嵸|(zhì)特征。所述實(shí)施方式在所有方面都僅被認(rèn)為是示例性而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是前面的描述來限定。在權(quán)利要求等價(jià)物的含義和范圍內(nèi)的所有變化都被認(rèn)為落入本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鉆桿操作裝置，包含可移動(dòng)接合裝置，其構(gòu)造成接合鉆桿，并將所述鉆桿在具有第一方向的第一位置與具有第二方向的第二位置之間移動(dòng)；一個(gè)或多個(gè)位置傳感器，其構(gòu)造成檢測(cè)具有第一方向的所述第一位置和具有第二方向的所述第二位置；以及控制中心，其可通信地連接至所述一個(gè)或多個(gè)位置傳感器，其中所述控制中心基于所述可移動(dòng)接合裝置的位置允許或限制所述可移動(dòng)接合裝置接合或松開所述鉆桿。
2.如權(quán)利要求1所述的鉆桿操作裝置，其特征在于，所述可移動(dòng)接合裝置為夾具設(shè)備。
3.如權(quán)利要求2所述的鉆桿操作裝置，其特征在于，當(dāng)所述夾具設(shè)備不處于具有第一方向的所述第一位置或具有第二方向的所述第二位置中時(shí)，所述控制中心限制所述夾具設(shè)備松開所述鉆桿。
4.如權(quán)利要求1所述的鉆桿操作裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)位置傳感器包括 水平傳感器，其檢測(cè)所述可移動(dòng)接合裝置相對(duì)于重力的一個(gè)或多個(gè)位置；以及旋轉(zhuǎn)傳感器，其檢測(cè)所述可移動(dòng)接合裝置相對(duì)于限定軸線的一個(gè)或多個(gè)徑向位置。
5.如權(quán)利要求4所述的鉆桿操作裝置，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)區(qū)，其在所述可移動(dòng)接合裝置的可到達(dá)范圍內(nèi)，并構(gòu)造成保持多個(gè)鉆桿； 其中所述第一位置位于所述存儲(chǔ)區(qū)，所述第一方向垂直于重力；以及連接區(qū)，其在所述可移動(dòng)接合裝置可達(dá)到的范圍內(nèi)，并且構(gòu)造成便于將所述鉆桿結(jié)合到鉆柱或從所述鉆柱分離；其中所述第二位置位于所述連接區(qū)，并且所述第二方向與重力大體上平行。
6.如權(quán)利要求5所述的鉆桿操作裝置，其特征在于，當(dāng)所述可移動(dòng)接合裝置未處于所述存儲(chǔ)區(qū)或所述連接區(qū)時(shí)，所述控制中心限制所述可移動(dòng)接合裝置松開所述鉆桿。
7.一種用于鉆桿操作裝置的位置傳感器，包含 殼體；可旋轉(zhuǎn)地連接至所述殼體的擺錘，其保持相對(duì)于重力的恒定位置； 延伸自所述擺錘的觸發(fā)器；以及接近開關(guān)，其相對(duì)于所述觸發(fā)器移動(dòng)，并且構(gòu)造成在特定位置檢測(cè)所述觸發(fā)器。
8.如權(quán)利要求7所述的用于鉆桿操作裝置的位置傳感器，其特征在于，所述特定位置包括當(dāng)所述鉆桿操作裝置的接合裝置相對(duì)于重力處于水平位置時(shí)。
9.如權(quán)利要求7所述的用于鉆桿操作裝置的位置傳感器，進(jìn)一步包含連接至擺錘的多個(gè)另外的觸發(fā)器，其中所述另外的觸發(fā)器構(gòu)造成檢測(cè)對(duì)應(yīng)的多個(gè)位置。
10.如權(quán)利要求7所述的用于鉆桿操作裝置的位置傳感器，進(jìn)一步包含結(jié)合至所述殼體的面板，所述殼體和所述面板形成封裝，所述擺錘在所述封裝內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)·’以及配置在所述封裝內(nèi)的液體。
11.如權(quán)利要求10所述的用于鉆桿操作裝置的位置傳感器，其特征在于，所述面板為半透明材料，所述液體為甘油。
12.如權(quán)利要求7所述的用于鉆桿操作裝置的位置傳感器，進(jìn)一步包含延伸穿過所述殼體的多個(gè)緊固口；以及相應(yīng)的多個(gè)緊固件，其中所述緊固口構(gòu)造成具有比所述緊固件的橫截面尺寸更大的橫截面尺寸，以允許所述殼體具有可調(diào)節(jié)的安裝位置。
13.一種用于鉆桿操作裝置的位置傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆桿操作裝置包含構(gòu)造成接合鉆桿的可移動(dòng)夾鉗，所述位置傳感器系統(tǒng)包含水平傳感器，其構(gòu)造成檢測(cè)所述可移動(dòng)夾鉗相對(duì)于重力的水平位置；旋轉(zhuǎn)傳感器，其構(gòu)造成檢測(cè)所述可移動(dòng)夾鉗相對(duì)于與重力平行的限定軸線的旋轉(zhuǎn)位置；以及控制中心，其可通信地連接至所述水平傳感器和所述旋轉(zhuǎn)傳感器。
14.如權(quán)利要求13所述的位置傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述水平傳感器進(jìn)一步構(gòu)造成檢測(cè)何時(shí)所述可移動(dòng)夾鉗處于存儲(chǔ)區(qū)位置，其允許所述可移動(dòng)夾鉗從存放容器收回所述鉆桿或返回所述鉆桿至存放容器。
15.如權(quán)利要求14所述的位置傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)傳感器進(jìn)一步構(gòu)造成檢測(cè)何時(shí)所述可移動(dòng)夾鉗處于連接位置，其允許所述可移動(dòng)夾鉗松開或接合所述鉆桿， 以將所述鉆桿結(jié)合至鉆柱或從鉆柱分離所述鉆桿。
16.如權(quán)利要求15所述的位置傳感器系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述水平傳感器和所述旋轉(zhuǎn)傳感器未檢測(cè)到所述存儲(chǔ)區(qū)位置或所述連接位置時(shí)，所述控制中心鎖定所述可移動(dòng)夾鉗，使得所述可移動(dòng)夾鉗無法打開或關(guān)閉。
17.如權(quán)利要求16所述的位置傳感器系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述水平傳感器檢測(cè)到所述存儲(chǔ)區(qū)位置或當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)傳感器檢測(cè)到所述連接位置時(shí)，所述控制中心開啟所述可移動(dòng)夾鉗，使得所述可移動(dòng)夾鉗可打開或關(guān)閉。
18.如權(quán)利要求17所述的位置傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制中心編程為無需人工操作者就在所述存儲(chǔ)區(qū)位置接合所述鉆桿，輸送所述鉆桿至所述連接位置，和在所述連接位置松開所述鉆桿。
19.如權(quán)利要求18所述的位置傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制中心編程為無需人工操作者就在所述連接位置接合所述鉆桿，輸送所述鉆桿至所述存儲(chǔ)區(qū)位置，在所述存儲(chǔ)區(qū)位置松開所述鉆桿。
20.如權(quán)利要求13所述的位置傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制中心通過無線連接可通信地連接至所述水平傳感器和所述旋轉(zhuǎn)傳感器。
21.如權(quán)利要求13所述的位置傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制中心可通信地連接至構(gòu)造成檢測(cè)所述相應(yīng)的多個(gè)可移動(dòng)夾鉗位置的多個(gè)另外的位置傳感器。
22.一種通過可控制夾鉗操作鉆桿的方法，包含在第一位置使用所述可控制夾鉗接合所述鉆桿；鎖定所述可控制夾鉗；使用所述可控制夾鉗將所述鉆桿從所述第一位置朝著第二位置輸送；在所述第二位置開啟所述可控制夾鉗；以及在所述第二位置松開所述鉆桿。
23.如權(quán)利要求22所述的操作鉆桿的方法，其特征在于，在所述第一位置接合所述鉆桿進(jìn)一步包含檢測(cè)何時(shí)所述可控制夾鉗處于所述第一位置；以及告知所述可控制夾鉗的所述第一位置至控制中心，從而所述控制中心開啟所述可控制夾鉗，以允許所述鉆桿的接合。
24.如權(quán)利要求23所述的操作鉆桿的方法，其特征在于，鎖定所述可控制夾鉗包含 檢測(cè)何時(shí)所述可控制夾鉗移出所述第一位置；以及將缺少所述可控制夾鉗的所述第一位置告知至所述控制中心，從而所述控制中心鎖定所述可控制夾鉗，并限制所述鉆桿的脫離。
25.如權(quán)利要求M所述的操作鉆桿的方法，其特征在于，開啟所述可控制夾鉗包含 檢測(cè)何時(shí)所述可控制夾鉗處于所述第二位置；以及告知所述可控制夾鉗的所述第二位置至所述控制中心，從而所述控制中心開啟所述可控制夾鉗，并允許所述鉆桿的脫離。
26.如權(quán)利要求25所述的操作鉆桿的方法，其特征在于，所述第一位置位于構(gòu)造成保持多個(gè)鉆桿的存儲(chǔ)區(qū)的附近，所述第二位置位于構(gòu)造成便于組裝鉆柱的連接區(qū)的附近。
27.如權(quán)利要求25所述的操作鉆桿的方法，其特征在于，所述第一位置位于構(gòu)造成便于拆卸鉆柱的連接區(qū)的附近，所述第二位置位于構(gòu)造成保持多個(gè)鉆桿的存儲(chǔ)區(qū)的附近。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，鉆桿操作裝置包括可移動(dòng)夾鉗。用于所述鉆桿操作裝置的位置傳感器系統(tǒng)包括水平傳感器，該水平傳感器構(gòu)造成檢測(cè)所述可移動(dòng)夾鉗相對(duì)于重力的位置。所述位置傳感器系統(tǒng)還包括旋轉(zhuǎn)傳感器，該旋轉(zhuǎn)傳感器構(gòu)造成檢測(cè)所述可移動(dòng)夾鉗相對(duì)于與重力平行的限定軸線的旋轉(zhuǎn)位置。另外，所述位置傳感器系統(tǒng)包括可通信地連接至所述水平傳感器和所述旋轉(zhuǎn)傳感器的控制中心。
文檔編號(hào)E21B19/16GK102459804SQ201080028403
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者基思·利特爾雷 申請(qǐng)人:長(zhǎng)年Tm公司