鉆具機械手的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及鉆井設備【技術領域】，具體涉及一種鉆具機械手，其技術方案是：包括基座以及固定在基座上的液壓源、防爆配電箱以及機械傳動系統(tǒng)；所述機械傳動系統(tǒng)包括與基座連接的能夠受控旋轉的旋轉底座、與旋轉底座連接的機械臂以及與機械臂連接的夾緊裝置。與現有技術相比，本實用新型結構簡單、操作方便，該裝置代替人工完成作業(yè)，可使操作人員遠離井口，避免傷害，既提高了工作效率，減輕勞動強度，又提高了作業(yè)安全保障，能有效推動鉆井平臺無人化及自動化鉆井的發(fā)展，促進我國石油生產的現代化進程。
【專利說明】鉆具機械手
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鉆井設備【技術領域】，具體涉及一種用于鉆井作業(yè)的鉆具機械手?！颈尘凹夹g】
[0002]石油鉆采行業(yè)野外艱苦的工作條件及惡劣的工作環(huán)境需要鉆采工人付出較大的勞動強度，且效率較低，而且往返于井口的各種機械設備也給工人操作帶來一定的安全隱患。伴隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，石油鉆井設備也在不斷朝自動化、智能化方向發(fā)展，新設備、新工藝不斷應用。
[0003]目前在鉆井過程中上鉆具、接鉆具對扣、排立柱、下立柱、排鉆鋌、推方鉆桿進大鼠洞、甩鉆桿等工作需要靠人工推拉鉆具完成，費力大、耗時長、效率低，而且由于鉆臺面多有泥漿溢出，比較濕滑，容易造成安全事故，存在一定安全隱患。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的就是針對上述缺陷，提供一種結構簡單、操作方便、省時省力且安全系數高的鉆具機械手。
[0005]本實用新型的技術方案是:包括基座以及固定在基座上的液壓源、防爆配電箱以及機械傳動系統(tǒng)；所述機械傳動系統(tǒng)包括與基座連接的能夠受控旋轉的旋轉底座、與旋轉底座連接的機械臂以及與機械臂連接的夾緊裝置；所述的機械臂包括主臂、主臂拉桿、主臂液壓缸、連接座、主副臂連接板、副臂、副臂拉桿以及副臂連桿，其中主臂和主臂拉桿的第一端分別與旋轉底座鉸接、第二端分別與連接座鉸接從而構成第一平行四邊形機構，且主臂第二端向外延伸形成頭部；所述主臂液壓缸的第一端與旋轉底座鉸接、第二端與主臂的中部鉸接；所述的副臂、副臂拉桿的第一端分別與連接座鉸接、第二端分別與副臂連桿的兩端鉸接從而形成第二平行四邊形機構；所述副臂第一端上連接耳座，所述的主副臂連接板的一端與主臂的頭部鉸接、另一端與耳座鉸接；所述夾緊裝置與副臂連桿固定連接，所述夾緊裝置包括夾緊液壓缸以及由其驅動動作的夾緊鉗；所述的主臂液壓缸、夾緊液壓缸分別與所述的液壓源連接。
[0006]以上方案還可以進一步改進:
[0007]所述的基座上設有固定立柱，所述固定立柱上連接由液壓馬達驅動旋轉的齒圈，所述的齒圈通過旋轉法蘭與旋轉底座連接，所述的液壓馬達與液壓源連接。
[0008]所述的主臂液壓缸上設有位移傳感器，并與防爆配電箱內的PLC控制器連接；所述的鉆具機械手可通過無線遙控控制。
[0009]所述的第二平行四邊形機構能夠收縮至第一平行四邊形機構內，即副臂部分可以與主臂部分重疊布置，節(jié)省空間。
[0010]與現有技術相比，本實用新型結構簡單、操作方便，該裝置代替人工完成作業(yè)，可使操作人員遠離井口，避免傷害，既提高了工作效率，減輕勞動強度，又提高了作業(yè)安全保障，能有效推動鉆井平臺無人化及自動化鉆井的發(fā)展，促進我國石油生產的現代化進程。【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型一種實施例的機械臂收回狀態(tài)的結構示意圖；
[0012]圖2是本實用新型一種實施例的機械臂伸出狀態(tài)的結構示意圖；
[0013]圖3是本實用新型一種實施例的主臂-副臂的連接示意圖；
[0014]圖4是本實用新型一種實施例的副臂-夾緊裝置的連接示意圖；
[0015]圖5是本實用新型一種實施例的夾緊裝置的結構示意圖；
[0016]圖中:1、基座，2、防爆配電箱，3、液壓源，4、液壓旋轉接頭，5、液壓馬達，6、固定立柱，7、齒圈，8、旋轉法蘭，9、旋轉底座，10、主臂液壓缸，11、主臂拉桿，12、主臂，13、連接座，14、主副臂連接板，15、副臂，16、副臂拉桿，17、副臂連桿、18、夾緊裝置，19、緊固螺栓，20、夾緊液壓缸，21、夾緊連桿，22、夾緊鉗，23、機械手固定板，24、頭部，25、耳座。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體附圖，對本實用新型做進一步的說明。
[0018]參見圖1-5，一種鉆具機械手，包括基座I以及固定在基座I上的液壓源3、防爆配電箱2以及機械傳動系統(tǒng)；機械傳動系統(tǒng)包括與基座I連接的能夠受控旋轉的旋轉底座9、與旋轉底座9連接的機械臂以及與機械臂連接的夾緊裝置18，以下給出基座I與旋轉底座9的一種優(yōu)選連接方式:基座I上設有固定立柱6，固定立柱6上連接由液壓馬達5驅動旋轉的齒圈7，齒圈7通過旋轉法蘭8與旋轉底座9連接。機械臂包括主臂12、主臂拉桿11、主臂液壓缸10、連接座13 (連接座為倒置的等邊三角形，其三個頂點分別為鉸接點)、主副臂連接板14、副臂15、副臂拉桿16以及副臂連桿17，其中主臂12和主臂拉桿11的第一端分別與旋轉底座9鉸接、第二端分別與連接座13鉸接從而構成第一平行四邊形機構，且主臂12第二端向外延伸形成頭部24 ;主臂液壓缸10的第一端與旋轉底座9鉸接、第二端與主臂12的中部鉸接；副臂15、副臂拉桿16的第一端分別與連接座13鉸接、第二端分別與副臂連桿17的兩端鉸接從而形成第二平行四邊形機構；副臂15第一端上連接耳座25，主副臂連接板14的一端與主臂12的頭部24鉸接、另一端與耳座25鉸接；夾緊裝置18與副臂連桿17通過緊固螺栓19固定連接，夾緊裝置18包括夾機械手固定板23、安裝在機械手固定板23上的夾緊液壓缸20以及由其驅動動作的夾緊鉗22，夾緊液壓缸20通過兩側的夾緊連桿21分別與兩片對合的夾緊鉗連接；液壓馬達5、主臂液壓缸10、夾緊液壓缸20分別與液壓源3連接，由其提供動力。
[0019]本機械手在非工作狀態(tài)時，機械臂處于收縮狀態(tài)，見圖1，此時主臂液壓缸10的活塞桿收回，主臂12和副臂15均收回處于豎直狀態(tài)，且為了節(jié)省空間，將副臂機構設計收回至主臂機構內。當機械手工作時，操作控制按鈕，主臂液壓缸10前伸，驅動主臂12繞主臂下端與旋轉底座9上的固定銷軸旋轉，同時帶動連接座13及副臂15 —同旋轉，由于機械主臂的第一平行四邊形機構，從而保證主臂12旋轉時連接座13的方位可以控制不變，且主臂12旋轉的同時，其頭部24通過主副臂連接板14推動副臂15向外側旋轉伸出，由于機械副臂的第二平行四邊形機構，從而保證副臂15旋轉時，夾緊裝置18的方位不變，即保持夾緊鉗23水平，也就是通過兩個平行四邊形機構實現主臂、副臂動作帶動夾緊裝置平移伸縮(見圖2)，當鉆具落入夾緊裝置夾緊鉗23內，夾緊液壓缸20驅動夾緊連桿21帶動夾緊鉗23夾緊鉆具，液壓馬達5通過齒圈7帶動旋轉底座9進行轉動，機械臂即隨同旋轉底座9 一同轉動，將鉆具移送至指定位置，然后控制夾緊鉗23松開，鉆具就位，主臂液壓缸10驅動機械臂收回，完成全部動作進入下一工作循環(huán)。主臂拉桿11、副臂拉桿16在裝置中起支撐固定作用，保證夾緊裝置18在平移中始終保持現有姿態(tài)不變。
[0020]為了實現自動化、智能化操作，主臂液壓缸上可以安裝位移傳感器，電氣控制采用PLC編程控制，即通過傳感器、編碼器實現編程控制多個位置，具有一鍵記憶且自動尋位功能。同時采用無線遙控安全操作，代替人工完成作業(yè)，可使操作人員遠離井口，避免傷害
[0021]與現有技術相比，本機械手具有以下優(yōu)點:
[0022]1、本裝置具有數字化、信息化、自動化、智能化，通過各種傳感器采集數據，將各項數據匯總反映到自動控制系統(tǒng)，一鍵操作自動完成鉆具移送功能，具備記憶特殊關鍵位置功能。
[0023]2、可編輯、定位、記憶多個位置，方便井口、大鼠洞、小鼠洞作業(yè)，具備一鍵移送功倉泛。
[0024]3、該裝置操作簡單，不必進行復雜培訓，只需一人操作，不僅節(jié)省時間，提高效率，還使安全性得到很大程度提高。
[0025]4、適用范圍廣，可用于3.5?10 (in)鉆桿和鉆鋌，具備鉆鋌移送能力。
[0026]5、結構緊湊，安裝便捷，機械臂可實現水平位置調整，配合底座連續(xù)360°旋轉，可實現半徑3米范圍內全部覆蓋，滿足鉆井作業(yè)需求。
[0027]6、采用液壓控制，扭矩和速度可快速調節(jié)。
[0028]7、使用遙控器遠距離操作，使作業(yè)人員遠離井口危險區(qū)域，減少傷害，提高安全保障。
[0029]8、、通過后臂旋轉帶動前臂前后移動，收起時占用空間小，方便人員和設備進出。
[0030]9、機械臂采用平行四邊形結構，使前臂在伸縮過程中末端夾緊裝置姿態(tài)保持不變，保證了夾緊機構始終垂直于鉆具，提高了設備穩(wěn)定性。
【權利要求】
1.一種鉆具機械手，其特征是:包括基座以及固定在基座上的液壓源、防爆配電箱以及機械傳動系統(tǒng)；所述機械傳動系統(tǒng)包括與基座連接的能夠受控旋轉的旋轉底座、與旋轉底座連接的機械臂以及與機械臂連接的夾緊裝置；所述的機械臂包括主臂、主臂拉桿、主臂液壓缸、連接座、主副臂連接板、副臂、副臂拉桿以及副臂連桿，其中主臂和主臂拉桿的第一端分別與旋轉底座鉸接、第二端分別與連接座鉸接從而構成第一平行四邊形機構，且主臂第二端向外延伸形成頭部；所述主臂液壓缸的第一端與旋轉底座鉸接、第二端與主臂的中部鉸接；所述的副臂、副臂拉桿的第一端分別與連接座鉸接、第二端分別與副臂連桿的兩端鉸接從而形成第二平行四邊形機構；所述副臂第一端上連接耳座，所述的主副臂連接板的一端與主臂的頭部鉸接、另一端與耳座鉸接；所述夾緊裝置與副臂連桿固定連接，所述夾緊裝置包括夾緊液壓缸以及由其驅動動作的夾緊鉗；所述的主臂液壓缸、夾緊液壓缸分別與所述的液壓源連接。
2.根據權利要求1所述的鉆具機械手，其特征是:所述的基座上設有固定立柱，所述固定立柱上連接由液壓馬達驅動旋轉的齒圈，所述的齒圈通過旋轉法蘭與旋轉底座連接，所述的液壓馬達與液壓源連接。
3.根據權利要求1或2所述的鉆具機械手，其特征是:所述的主臂液壓缸上設有位移傳感器，并與防爆配電箱內的PLC控制器連接；所述的鉆具機械手可通過無線遙控控制。
4.根據權利要求1或2所述的鉆具機械手，其特征是:所述的第二平行四邊形機構能夠收縮至第一平行四邊形機構內。
【文檔編號】B25J9/00GK203804973SQ201420242538
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權日:2014年5月13日
【發(fā)明者】張洪強, 李培磊, 祖志勇 申請人:東營市鴻達石油設備制造廠