專利名稱：自動(dòng)平衡式鐵鉆工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械設(shè)備，尤其涉及一種自動(dòng)平衡式鐵鉆工。
背景技術(shù)：
隨著鉆井自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，在鉆井平臺(tái)上負(fù)責(zé)鉆具裝卸的手動(dòng)操作，逐漸的被自動(dòng)化設(shè)備所替代，其中鐵鉆工就是其中的一個(gè)主要的機(jī)械設(shè)備。目前鐵鉆工多數(shù)采用多桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鉆臺(tái)大鉗即作業(yè)工具的移動(dòng)，大鉗的組件比較大，并且很重，需要配置在移動(dòng)機(jī)構(gòu)的末端，造成構(gòu)件鉸接點(diǎn)的受力也相應(yīng)的比較大。移動(dòng)機(jī)構(gòu)為了保證大鉗組件移動(dòng)的平穩(wěn)性，所有構(gòu)件都必須有足夠承載的能力，并具有防止機(jī)構(gòu)顛覆的強(qiáng)度和剛性，所以構(gòu)件設(shè)計(jì)的比較龐大，顯得笨重，而且造價(jià)高，不利于推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種自動(dòng)平衡式鐵鉆工。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種自動(dòng)平衡式鐵鉆工，包括升降機(jī)構(gòu)、伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和作業(yè)工具，在作業(yè)工具的一側(cè)連接有鉸接聯(lián)接塊，伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)活動(dòng)連接在升降機(jī)構(gòu)與鉸接聯(lián)接塊之間，其特點(diǎn)是，還包括平衡機(jī)構(gòu)，該平衡機(jī)構(gòu)包括平衡輪、平衡塊和平衡繩索，平衡輪設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)的頂端，平衡塊懸吊在升降機(jī)構(gòu)的一側(cè)，平衡繩索的一端連接在鉸接聯(lián)接塊上或連接在作業(yè)工具上，另一端從平衡輪繞過連接在平衡塊上。所述的平衡輪為兩個(gè)，兩個(gè)平衡輪平行安裝在升降機(jī)構(gòu)的頂端兩側(cè)，所述的平衡繩索順序從兩個(gè)平衡輪繞過。所述的升降機(jī)構(gòu)包括立柱、上滑套、下滑套、上升降油缸和下升降油缸；上滑套和下滑套分別套裝在立柱上并可分別沿立柱上下移動(dòng)；上升降油缸的上端與上滑套鉸接相連，上升降油缸的下端與下滑套鉸接相連；下升降油缸的上端與下滑套鉸接相連，下升降油缸的下端與立柱的底座鉸接相連。所述的升降機(jī)構(gòu)還包括多個(gè)導(dǎo)向輥輪，多個(gè)導(dǎo)向輥輪分別連接在上滑套和下滑套的上下兩端并分別與立柱的表面接觸相連。所述的伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一擺臂、第二擺臂和第三擺臂；第一擺臂和第二擺臂的一端分別與上滑套鉸接相連，另一端分別與鉸接聯(lián)接塊鉸接相連，并且第一擺臂和第二擺臂平行，第一擺臂、第二擺臂、鉸接聯(lián)接塊和上滑套通過四個(gè)鉸接連接點(diǎn)組合成一個(gè)平行四邊形的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)；第三擺臂的一端與第二擺臂的中部鉸接相連，另一端與下滑套鉸接相連。本發(fā)明的自動(dòng)平衡式鐵鉆工由于采用了以上技術(shù)方案，使其與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)1、有效地減少了裝置的重心偏移問題，降低了裝置的傾覆危險(xiǎn)性；
2、有效地減小了構(gòu)件的受力，有利于構(gòu)件的緊湊設(shè)計(jì)；3、減小了水平移動(dòng)動(dòng)力負(fù)荷的波動(dòng)幅度，可以大幅度的節(jié)能；4、減少了機(jī)構(gòu)整體升降時(shí)的動(dòng)力負(fù)荷和配置；5、有效地提高了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，有利于構(gòu)件裝置的小型化設(shè)計(jì)，可以大幅度的節(jié)約制造成本。


圖1是本發(fā)明的自動(dòng)平衡式鐵鉆工的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、圖3是自動(dòng)平衡式鐵鉆工的工作原理示意圖，其中，圖2為對(duì)作業(yè)工具進(jìn)行平行移動(dòng)，圖3為對(duì)作業(yè)工具進(jìn)行垂直移動(dòng)。
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明的自動(dòng)平衡式鐵鉆工，包括升降機(jī)構(gòu)1、伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)2和作業(yè)工具3以及平衡機(jī)構(gòu)4，在作業(yè)工具3的一側(cè)連接有鉸接聯(lián)接塊5，伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)2活動(dòng)連接在升降機(jī)構(gòu)1與鉸接聯(lián)接塊5之間。本發(fā)明中的平衡機(jī)構(gòu)4包括平衡輪41、平衡塊42和平衡繩索43，平衡輪41設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)1的頂端，平衡塊42懸吊在升降機(jī)構(gòu)1的一側(cè)，平衡繩索43的一端連接在鉸接聯(lián)接塊5上或連接在作業(yè)工具3上，另一端從平衡輪41繞過連接在平衡塊42上。本發(fā)明中的平衡輪41最好為兩個(gè)，兩個(gè)平衡輪平行安裝在升降機(jī)構(gòu)的頂端兩側(cè)， 平衡繩索43順序從兩個(gè)平衡輪繞過。本發(fā)明中的升降機(jī)構(gòu)1包括立柱11、上滑套12、下滑套13、上升降油缸14和下升降油缸15。上滑套12和下滑套13分別套裝在立柱11上并可分別沿立柱上下移動(dòng)；上升降油缸14的上端與上滑套12鉸接相連，上升降油缸14的下端與下滑套13鉸接相連；下升降油缸15的上端與下滑套13鉸接相連，下升降油缸15的下端與立柱11的底座鉸接相連。 上述升降機(jī)構(gòu)還可以包括多個(gè)導(dǎo)向輥輪16，多個(gè)導(dǎo)向輥輪16分別連接在上滑套12和下滑套13的上下兩端并分別與立柱11的表面接觸相連，起到上下滑動(dòng)導(dǎo)向的作用。本發(fā)明中的伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)2共兩組平行設(shè)置并且結(jié)構(gòu)相同，各包括第一擺臂21、 第二擺臂22和第三擺臂23 ；第一擺臂21和第二擺臂22的一端分別與上滑套12鉸接相連， 另一端分別與鉸接聯(lián)接塊5鉸接相連，并且第一擺臂21和第二擺臂22平行，第一擺臂21、 第二擺臂22、鉸接聯(lián)接塊5和上滑套12通過四個(gè)鉸接連接點(diǎn)組合成一個(gè)平行四邊形的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。第三擺臂23的一端與第二擺臂22的中部鉸接相連，另一端與下滑套13鉸接相連。本發(fā)明自動(dòng)平衡式鐵鉆工的工作原理可結(jié)合圖2、圖3說明如下立柱11固定在鉆井平臺(tái)上的一個(gè)底座上，該底座具有可旋轉(zhuǎn)的功能。上、下滑套 12、13可以沿著立柱的表面上下滑動(dòng)，連接在滑套上的導(dǎo)向輥輪可以起到導(dǎo)向和減少摩擦的作用。當(dāng)下滑套13固定時(shí)，在上升降油缸14的伸縮推動(dòng)下，上滑套12可以沿著立柱11 上下滑動(dòng)。由于第三擺臂23的一端固定在下滑套13上，另一端與第二擺臂22的中部相連接，在第三擺臂23的作用下，平行四邊形的機(jī)構(gòu)一端隨著上滑套12上下滑動(dòng)，同時(shí)也要繞著各自的鉸接點(diǎn)擺動(dòng)，通過綜合的運(yùn)動(dòng)，使連接在伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)2上的作業(yè)工具3在保持同一個(gè)作業(yè)動(dòng)作的同時(shí)可以水平移動(dòng)。如圖2所示。
當(dāng)需要作業(yè)工具整體上下升降動(dòng)作時(shí)，保持上升降油缸14的位置，使下升降油缸 15動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)伸縮裝置的整體升降。如圖3所示。當(dāng)上升降油缸14和下升降油缸15同時(shí)動(dòng)作時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)水平伸縮和垂直升降的同時(shí)動(dòng)作。平衡繩索43的一端固定在連接在鉸接聯(lián)接塊5上或連接在作業(yè)工具3上，在平衡塊42的作用下，對(duì)作業(yè)工具3的重量可以起到直接的平衡作用，使作用在機(jī)構(gòu)上的有效載荷得到有效的減小。當(dāng)伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)2前后移動(dòng)時(shí)，在平衡塊42的作用下，平衡繩索43始終處于拉緊的狀態(tài)，對(duì)機(jī)構(gòu)的懸臂也起到提高穩(wěn)定性拉桿的作用，有效的提高了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。平衡塊42的作用也減小了構(gòu)件的各個(gè)部位的受力，可以提高機(jī)構(gòu)的動(dòng)作靈活性
和可靠性。當(dāng)作業(yè)工具3整體需要提升時(shí)，由于平衡機(jī)構(gòu)的作用，大大的減小了升降油缸的受力，可以減小系統(tǒng)動(dòng)力配置。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)平衡式鐵鉆工，包括升降機(jī)構(gòu)、伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和作業(yè)工具，在作業(yè)工具的一側(cè)連接有鉸接聯(lián)接塊，伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)活動(dòng)連接在升降機(jī)構(gòu)與鉸接聯(lián)接塊之間，其特征在于 還包括平衡機(jī)構(gòu)，該平衡機(jī)構(gòu)包括平衡輪、平衡塊和平衡繩索，平衡輪設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)的頂端，平衡塊懸吊在升降機(jī)構(gòu)的一側(cè)，平衡繩索的一端連接在鉸接聯(lián)接塊上或連接在作業(yè)工具上，另一端從平衡輪繞過連接在平衡塊上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)平衡式鐵鉆工，其特征在于所述的平衡輪為兩個(gè)，兩個(gè)平衡輪平行安裝在升降機(jī)構(gòu)的頂端兩側(cè)，所述的平衡繩索順序從兩個(gè)平衡輪繞過。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)平衡式鐵鉆工，其特征在于所述的升降機(jī)構(gòu)包括立柱、 上滑套、下滑套、上升降油缸和下升降油缸；上滑套和下滑套分別套裝在立柱上并可分別沿立柱上下移動(dòng)；上升降油缸的上端與上滑套鉸接相連，上升降油缸的下端與下滑套鉸接相連；下升降油缸的上端與下滑套鉸接相連，下升降油缸的下端與立柱的底座鉸接相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)平衡式鐵鉆工，其特征在于所述的升降機(jī)構(gòu)還包括多個(gè)導(dǎo)向輥輪，多個(gè)導(dǎo)向輥輪分別連接在上滑套和下滑套的上下兩端并分別與立柱的表面接觸相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)平衡式鐵鉆工，其特征在于所述的伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一擺臂、第二擺臂和第三擺臂；第一擺臂和第二擺臂的一端分別與上滑套鉸接相連，另一端分別與鉸接聯(lián)接塊鉸接相連，并且第一擺臂和第二擺臂平行，第一擺臂、第二擺臂、鉸接聯(lián)接塊和上滑套通過四個(gè)鉸接連接點(diǎn)組合成一個(gè)平行四邊形的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)；第三擺臂的一端與第二擺臂的中部鉸接相連，另一端與下滑套鉸接相連。
全文摘要
一種自動(dòng)平衡式鐵鉆工，包括升降機(jī)構(gòu)、伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和作業(yè)工具，在作業(yè)工具的一側(cè)連接有鉸接聯(lián)接塊，伸縮擺動(dòng)機(jī)構(gòu)活動(dòng)連接在升降機(jī)構(gòu)與鉸接聯(lián)接塊之間。還包括平衡機(jī)構(gòu)，該平衡機(jī)構(gòu)包括平衡輪、平衡塊和平衡繩索，平衡輪設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)的頂端，平衡塊懸吊在升降機(jī)構(gòu)的一側(cè)，平衡繩索的一端連接在鉸接聯(lián)接塊上或連接在作業(yè)工具上，另一端從平衡輪繞過連接在平衡塊上。本發(fā)明的自動(dòng)平衡式鐵鉆工有效地減少了裝置的重心偏移問題，降低了裝置的傾覆危險(xiǎn)性；有效地減小了構(gòu)件的受力，有利于構(gòu)件的緊湊設(shè)計(jì)；有效地提高了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，有利于構(gòu)件裝置的小型化設(shè)計(jì)，可以大幅度的節(jié)約制造成本。
文檔編號(hào)E21B19/16GK102409986SQ20101029248
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者白曉旭, 白雪明, 鹿飛 申請(qǐng)人:上海海隆石油鉆具有限公司