一種鉆桿立柱自動(dòng)排放機(jī)械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鉆井領(lǐng)域，涉及一種勘探鉆井鉆桿立柱自動(dòng)排放機(jī)械手，尤其適用于 石油鉆井二層臺(tái)鉆桿立柱下鉆、起鉆作業(yè)過(guò)程的自動(dòng)抓取傳送排放。
【背景技術(shù)】
[0002] 在石油勘探鉆井過(guò)程中，需要對(duì)鉆桿立柱進(jìn)行大量的起吊排放作業(yè)，不僅需要花 費(fèi)大量的時(shí)間，而且常常需要多個(gè)熟練操作工進(jìn)行協(xié)調(diào)作業(yè)，需要較大的人力成本。同時(shí)， 勘探鉆井過(guò)程絕大多數(shù)是在野外作業(yè)，作業(yè)環(huán)境惡劣，操作工勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，安 全性差，容易發(fā)生安全事故。為提高生產(chǎn)效率，降低人力成本，保障生產(chǎn)安全，國(guó)內(nèi)外學(xué)者 及生產(chǎn)企業(yè)均在不斷研究開(kāi)發(fā)鉆桿及鉆桿立柱的自動(dòng)排放系統(tǒng)，并取得了一定的成果和應(yīng) 用。1973年，全自動(dòng)鉆桿排放系統(tǒng)首次應(yīng)用到挪威的半潛式鉆井平臺(tái)上，國(guó)內(nèi)袁建民等設(shè) 計(jì)了一種排架主體為長(zhǎng)方體框架結(jié)構(gòu)的油管柱立式自動(dòng)排架系統(tǒng)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。朱吉良 等作了陸地鉆機(jī)立柱式鉆桿自動(dòng)傳送系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)出了立柱式鉆桿自動(dòng)排放系統(tǒng)，但 系統(tǒng)采用的是雙手臂機(jī)械手結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低了抓取精度和系統(tǒng)可靠性。黃 川等初步探索研究了舌臺(tái)前置式鉆桿排放機(jī)械手。鄒世斌等發(fā)明了 "鉆桿自動(dòng)排放裝置 (CN202500509U)"，張澗等發(fā)明了"一種鉆機(jī)鉆桿自動(dòng)排放系統(tǒng)（CN203808880U)"，但系統(tǒng)較 為復(fù)雜，可靠性受影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)上述鉆井桿及立桿排放等機(jī)械手存在的缺點(diǎn)，為簡(jiǎn)化系統(tǒng)，提高工作精度及 可靠性，提高工作效率和減少安全事故，在移動(dòng)排放的過(guò)程中，應(yīng)盡可能的保持豎直狀態(tài)和 采用水平移動(dòng)的方式，本發(fā)明提供了一種鉆桿立柱自動(dòng)排放機(jī)械手，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng) 的鉆井桿及立柱排放機(jī)械手，提高工作效率及工作安全性，減少勞動(dòng)強(qiáng)度及安全事故的發(fā) 生。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：該鉆桿立柱自動(dòng)排放機(jī)械手由平移 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)和機(jī)械抓手機(jī)構(gòu)三大部分組成，其特征在于：所述平移回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由平臺(tái) 支架1，導(dǎo)軌2,橫向齒條3、縱向齒條4,縱向移動(dòng)液壓馬達(dá)5、橫向移動(dòng)液壓馬達(dá)7、回轉(zhuǎn)液 壓馬達(dá)9,減速齒輪6,回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，懸掛架10組成；導(dǎo)軌2通過(guò)縱向液壓馬達(dá)5驅(qū)動(dòng)齒輪、縱 向齒條傳動(dòng)沿著支架1做縱向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌及導(dǎo)軌上整體機(jī)構(gòu)的縱向移動(dòng)；導(dǎo)軌上安裝 的減速機(jī)構(gòu)通過(guò)齒輪6與導(dǎo)軌上的橫向齒條3進(jìn)行嚙合傳動(dòng)，在橫向液壓馬達(dá)7的驅(qū)動(dòng)下， 帶動(dòng)減速器沿著導(dǎo)軌做橫向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減速機(jī)構(gòu)和懸掛架橫向移動(dòng)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由蝸輪蝸桿 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8組成，蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)法蘭盤與減速器連接，蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在液壓 馬達(dá)9的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)懸掛架相對(duì)于減速器做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)懸掛架及收縮機(jī)構(gòu)的整體回 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；伸縮機(jī)構(gòu)包括有位于懸掛架10上的滑塊14,懸掛架10上安裝有齒條11，滑塊14 上安裝有液壓馬達(dá)13驅(qū)動(dòng)的齒輪減速機(jī)構(gòu)12,齒輪減速機(jī)構(gòu)輸出的齒輪與齒條11嚙合傳 動(dòng)，帶動(dòng)滑塊14沿著懸掛架10做上下往返運(yùn)動(dòng)；所述滑塊14上鉸接有拉桿15、動(dòng)力桿16， 所述拉桿15、動(dòng)力桿16的另一端鉸接舉升臂18,在動(dòng)力桿16和懸掛架10之間鉸接有挺桿 17,舉升臂18上安裝有上機(jī)械抓手19,下機(jī)械抓手20固定連接在滑塊21上，滑塊21安裝 在舉升臂18上并能上下滑動(dòng)，液壓缸22的活塞推桿連接滑塊21，液壓缸22活塞推桿的伸 縮能夠帶動(dòng)滑塊沿著舉升臂上下滑動(dòng)。
[0005] 所述上機(jī)械抓手19、下機(jī)械抓手20由支撐座201、手爪205,連桿203、液壓缸活塞 推桿202、液壓缸206、連接銷釘204組成，所述手爪205和液壓缸206分別固定在支撐座 201上，連桿203通過(guò)連接銷釘204連接手爪205和液壓缸活塞推桿202。
[0006] 所述伸縮機(jī)構(gòu)中，拉桿15、動(dòng)力桿16、滑塊14和舉升臂18構(gòu)成平行四邊形四連桿 機(jī)構(gòu)；所述懸掛架10、挺桿17、動(dòng)力桿16和滑塊14構(gòu)成橢圓儀變型機(jī)構(gòu)，其中，挺桿17與 動(dòng)力桿16的鉸接點(diǎn)位于動(dòng)力桿16的中間位置，挺桿17的長(zhǎng)度為動(dòng)力桿16長(zhǎng)度的一半。
[0007] 采用上述技術(shù)方案的有益效果：本發(fā)明中具有的上機(jī)械抓手19和下機(jī)械抓手20 的結(jié)構(gòu)相同，只是與舉升臂18的安裝連接方式不同，其總成原理圖如圖2所示，由安裝支撐 座201、手爪205,連桿203、液壓缸活塞推桿202、液壓缸206、連接銷釘204組成。上機(jī)械 抓手19是輔助抓手，它的安裝支撐座201通過(guò)螺栓組直接安裝固定在舉升臂18上，下機(jī)械 抓手是主抓手，他的安裝支撐座201固定連接在滑塊21上，滑塊21安裝在舉升臂18上并 能上下滑動(dòng)，液壓缸22的活塞推桿連接滑塊21，液壓缸22活塞推桿的伸縮能夠帶動(dòng)滑塊 沿著舉升臂上下滑動(dòng)，從而帶動(dòng)下機(jī)械抓手20上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械抓手抓取鉆桿立柱后， 把鉆桿立柱提起或放下。機(jī)械抓手中的手爪205和液壓缸206分別固定在支撐座上，連桿 203通過(guò)銷釘連接手爪205和液壓缸活塞推桿202。通過(guò)控制液壓缸活塞推桿202的推出 和收縮，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)手爪相對(duì)的張開(kāi)和收合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆桿立柱的抓放。
[0008] 上機(jī)械抓手19是輔助抓手，下機(jī)械抓手20是主抓手，抓取鉆桿立柱時(shí)主機(jī)械抓手 先抓起后，輔助機(jī)械抓手再抓持，保持鉆桿立柱平穩(wěn)。懸掛架與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的蝸桿蝸輪傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)中的蝸輪中心軸通過(guò)法蘭盤螺栓固定聯(lián)接。其中，懸掛架、挺桿、動(dòng)力桿、滑塊、拉桿和 舉升臂構(gòu)成了伸縮機(jī)構(gòu)。舉升臂上安裝有上機(jī)械抓手19和下機(jī)械抓手20,機(jī)械抓手主要 是直接對(duì)鉆桿立柱進(jìn)行抓放。圖中的伸縮機(jī)構(gòu)中的四邊形為平行四邊形四連桿機(jī)構(gòu)，幾何 尺寸長(zhǎng)度要求是
，該平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)能夠保證鉆桿立柱保持在 平移過(guò)程中始終保持豎立狀態(tài)。懸掛架10、挺桿17、動(dòng)力桿16和滑塊14是橢圓儀變型機(jī) 構(gòu)，幾何尺寸長(zhǎng)度要求
，確?；瑝K14沿著懸掛架10上下移動(dòng)時(shí)，鉸鏈C始終 保持水平移動(dòng)，確保鉆桿立柱在移動(dòng)的過(guò)程中始終保持平動(dòng)狀態(tài)。懸掛架10上安裝有齒條 11，滑塊14上安裝有液壓馬達(dá)13驅(qū)動(dòng)的齒輪減速機(jī)構(gòu)12,齒輪12與齒條11嚙合傳動(dòng)，帶 動(dòng)滑塊14沿著懸掛架10做上下往返運(yùn)動(dòng)?；瑝K14的上下往返運(yùn)動(dòng)，通過(guò)拉桿15、動(dòng)力桿 16、挺桿17帶動(dòng)舉升臂18,使舉升臂帶著鉆桿立柱一起遠(yuǎn)離或靠近懸掛架，實(shí)現(xiàn)鉆桿立柱 23的平移。
[0009] 伸縮機(jī)構(gòu)主要是機(jī)械抓手抓取鉆桿立柱后，對(duì)鉆桿立柱進(jìn)行小距離的提放、平移。 由于鉆桿立柱長(zhǎng)度長(zhǎng)，重量大，為提高工作效率和減少安全事故，在移動(dòng)排放的過(guò)程中，應(yīng) 盡可能的保持豎直狀態(tài)和采用水平移動(dòng)的方式。根據(jù)平行四邊形四連桿機(jī)構(gòu)和橢圓儀機(jī)構(gòu) 的特點(diǎn)，把橢圓儀機(jī)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)變型并與平行四邊形四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合，構(gòu)成伸縮機(jī)構(gòu)， 即可以滿足移動(dòng)鉆桿立柱時(shí)始終保持豎直狀態(tài)和水平移動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該鉆桿立柱 自動(dòng)排放機(jī)械手，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，提高工作精度和工作效率，工作安全性好，減少勞動(dòng) 強(qiáng)度及安全事故的發(fā)生。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1機(jī)械手系統(tǒng)組成原理圖； 圖2機(jī)械抓手