本發(fā)明涉及一種鉆機自動排管機構(gòu)，屬于機械設(shè)計領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國石油、天然氣勘探技術(shù)的發(fā)展，鉆井技術(shù)正向深井、超深井方向邁進，對井口自動化程度要求越來越高，特別是在偏遠(yuǎn)、沙漠、極地的鉆井作業(yè)更是離不開自動化鉆機。目前，我國鉆井在起下鉆作業(yè)中仍然較普遍的采用人工的方式來處理立根，即，當(dāng)起重設(shè)備將鉆桿提起到位后，由井口工作人員將當(dāng)前鉆桿脫扣，然后由二層臺工作人員和井口工作人員配合，將鉆桿垂直擺放在井架上固定位置。工作過程中，需要工作人員與鉆桿直接接觸，工作條件差，危險性高，工作效率低，尤其是在高溫、高寒、缺氧的作業(yè)環(huán)境中，人工處理管柱立根將嚴(yán)重影響鉆井效率。為實現(xiàn)鉆桿脫扣后自動排放功能，以取代二層臺的井架工，本發(fā)明提供了一種鉆機自動排管系統(tǒng)，以提高鉆井效率，降低作業(yè)成本，降低作業(yè)風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明以鉆機二層臺排管作業(yè)為應(yīng)用對象，開發(fā)一種可自動抓取鉆桿，并將鉆桿準(zhǔn)確的排放到井架上固定位置。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

鉆機排管機構(gòu)由水平滑動機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、機械臂、機械手構(gòu)成。

所述的水平滑動機構(gòu)安裝在鉆機二層臺上，并可帶動回轉(zhuǎn)機構(gòu)、機械臂、機械手及所夾持的鉆桿水平方向移動。所述的水平滑動機構(gòu)由導(dǎo)軌架、連接架、二級伸縮缸、滑動橫梁、滑塊和導(dǎo)軌構(gòu)成。所述的導(dǎo)軌架分左右兩根，兩根導(dǎo)軌架的一端分別與連接架的兩端固定，兩根導(dǎo)軌架的內(nèi)側(cè)分別固定一根導(dǎo)軌；所述的滑動橫梁兩端分別固定兩塊滑塊，滑塊上的滾輪置于導(dǎo)軌上的滑槽內(nèi)。兩側(cè)導(dǎo)軌的內(nèi)側(cè)分別安裝一個二級伸縮缸，二級伸縮缸活塞桿的末端通過銷軸、鉸接架座安裝在連接架的一端，二級伸縮缸的底部通過銷軸、鉸接架座安裝在滑動橫梁的一端。

所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝在滑動橫梁的中部，可帶動機械臂、機械手及所夾持的鉆桿在180^o范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)和定位。所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)由回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝桶、橫梁、傾角液壓缸、螺旋回轉(zhuǎn)缸、傳動軸、軸承、圓螺母、鎖緊螺母構(gòu)成。所述的安裝桶內(nèi)裝有螺旋回轉(zhuǎn)缸，螺旋回轉(zhuǎn)缸的輸出軸通過法蘭與傳動軸固定，傳動軸為階梯軸結(jié)構(gòu)，其下部通過軸承安裝于回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝桶的底部，軸承通過圓螺母鎖緊，傳動軸的末端穿過橫梁的安裝孔，并通過鎖緊螺母鎖緊。橫梁兩端的下方分別安裝一個鉸接架座。傾角液壓缸的一端與橫梁遠(yuǎn)端的鉸接架座鉸接，另一端通過雙側(cè)鉸接架與上臂鉸接。

所述的機械臂可將鉆桿送到確定的位置，主要包括上臂、下臂、下伸縮臂、下臂伸縮缸、下臂垂直控制缸。所述上臂為“u”型管狀結(jié)構(gòu)，其上端通過鉸接架座與橫梁近端的鉸接架座鉸接，下端通過銷軸與下臂的上端鉸接；所述的下臂為方管結(jié)構(gòu)，其上端與上臂的下端鉸接，并固定安裝一機械手。所述的下伸縮臂為方管結(jié)構(gòu)，并空套于下臂內(nèi)，下伸縮臂的底端固定安裝一機械手。所述的下臂伸縮缸的底部通過鉸接架座與下臂鉸接，下臂伸縮缸的活塞桿通過鉸接架座與下伸縮臂的底端鉸接。

所述的上機械手與下機械手結(jié)構(gòu)完全相同，主要有手抓、齒輪、齒條、手抓缸、手抓缸座、手抓基座、軸承機構(gòu)、芯軸及手抓外殼構(gòu)成。所述的手抓、齒輪通過芯軸與軸承機構(gòu)的軸承連接，芯軸頂端通過螺母鎖緊，軸承機構(gòu)的軸承座通過螺栓與手抓基座固定。兩套相同的手抓、齒輪、軸承機構(gòu)及芯軸構(gòu)成對稱的左、右手抓機構(gòu)。所述的齒條為雙面齒結(jié)構(gòu)，兩齒面分別與左、右手抓機構(gòu)的齒輪嚙合，齒條的非齒端與手抓缸的活塞端固定連接。所述的手抓缸底部通過螺栓與手抓缸座固定連接，手抓缸座通過螺栓與手抓基座固定連接。所述的手抓外殼通過螺栓與手抓基座固定連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、通過兩個手爪抓緊和把持鉆桿，下手爪抓緊，上手爪把持，可實現(xiàn)鉆桿的提升和穩(wěn)定。

2、通過導(dǎo)軌機構(gòu)將鉆桿準(zhǔn)確地送到擺放位置，易于定位。

3、通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)、上臂、下臂的配合，可實現(xiàn)鉆桿的推送入位。

附圖說明

圖1自動排管機構(gòu)主視圖

圖2自動排管機構(gòu)左視圖

圖3自動排管機構(gòu)俯視圖

圖4下臂結(jié)構(gòu)剖視圖

圖5回轉(zhuǎn)機構(gòu)剖視圖

圖6手抓機構(gòu)主視圖

圖7手抓機構(gòu)俯視圖

圖中：1、導(dǎo)軌架，2、回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝桶，3、橫梁，4、鉸接架座，5、傾角液壓缸，6、雙側(cè)鉸接架，7、上臂，8、上手爪機構(gòu)，9、下臂，10、下手爪機構(gòu)，11、手抓外殼，12、下臂垂直控制缸，13、連接架，14、二級伸縮缸，15、滑動橫梁，16、滑塊，17、導(dǎo)軌，18、下伸縮臂，19、下臂伸縮缸，20、鉸架，21、螺旋回轉(zhuǎn)缸，22、傳動軸，23、軸承，24、圓螺母，25、鎖緊螺母，26、手爪，27、齒輪，28、齒條，29、手爪缸，30、手爪基座，31、手爪缸座，32、軸承機構(gòu)，33、芯軸。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請參閱圖1至圖7，機器人整體由伸縮軀干機構(gòu)及伸縮腿腳機構(gòu)組成。

鉆機排管機構(gòu)由水平滑動機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、機械臂、機械手構(gòu)成。

所述的水平滑動機構(gòu)安裝在鉆機二層臺上，并可帶動回轉(zhuǎn)機構(gòu)、機械臂、機械手及所夾持的鉆桿水平方向移動。所述的水平滑動機構(gòu)由導(dǎo)軌架1、連接架13、二級伸縮缸14、滑動橫梁15、滑塊16和導(dǎo)軌17構(gòu)成。所述的導(dǎo)軌架1有左右兩根，兩根導(dǎo)軌架1的一端分別與連接架13的兩端固定，兩根導(dǎo)軌架1的內(nèi)側(cè)分別固定一根導(dǎo)軌17；所述的滑動橫梁15兩端分別固定兩塊滑塊16，滑塊16上的滾輪置于導(dǎo)軌17上的滑槽內(nèi)。兩側(cè)導(dǎo)軌17的內(nèi)側(cè)分別安裝一個二級伸縮缸14，二級伸縮缸14活塞桿的末端通過銷軸、鉸接架座4安裝在連接架13的一端，二級伸縮缸14的底部通過銷軸、鉸接架座4安裝在滑動橫梁15的一端。

所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝在滑動橫梁15的中部，可帶動機械臂、機械手及所夾持的鉆桿在180^o范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)和定位。所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)由回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝桶2、橫梁3、傾角液壓缸5、螺旋回轉(zhuǎn)缸21、傳動軸22、軸承23、圓螺母24、鎖緊螺母25構(gòu)成。所述的安裝桶2內(nèi)裝有螺旋回轉(zhuǎn)缸21，螺旋回轉(zhuǎn)缸21的輸出軸通過法蘭與傳動軸22固定，傳動軸22為階梯軸結(jié)構(gòu)，其下部通過軸承23安裝于回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝桶2的底部，軸承23通過圓螺母24鎖緊，傳動軸22的末端穿過橫梁3的安裝孔，并通過鎖緊螺母25鎖緊。橫梁3兩端的下方分別安裝一個鉸接架座4。傾角液壓缸5的一端與橫梁3遠(yuǎn)端的鉸接架座4鉸接，另一端通過雙側(cè)鉸接架6與上臂7鉸接。

所述的機械臂可將鉆桿送到確定的位置，主要包括上臂7、下臂9、下伸縮臂18、下臂伸縮缸18、下臂垂直控制缸12。所述上臂7為“u”型管狀結(jié)構(gòu)，其上端通過鉸接架座4與橫梁3近端的鉸接架座4鉸接，下端通過銷軸與下臂9的上端鉸接；所述的下臂9為方管結(jié)構(gòu)，其上端與上臂7的下端鉸接，并固定安裝一機械手。所述的下伸縮臂18為方管結(jié)構(gòu)，并空套于下臂9內(nèi)，下伸縮臂18的底端固定安裝一機械手。所述的下臂伸縮缸18的底部通過鉸接架座4與下臂9鉸接，下臂伸縮缸18的活塞桿通過鉸接架座4與下伸縮臂18的底端鉸接。

所述的上機械手與下機械手結(jié)構(gòu)完全相同，主要有手抓26、齒輪27、齒條28、手抓缸29、手抓缸座31、手抓基座30、軸承機構(gòu)32、芯軸33及手抓外殼11構(gòu)成。所述的手抓26、齒輪27通過芯軸33與軸承機構(gòu)32的軸承連接，芯軸33頂端通過螺母鎖緊，軸承機構(gòu)32的軸承座通過螺栓與手抓基座30固定。兩套相同的手抓26、齒輪27、軸承機構(gòu)32及芯軸33構(gòu)成對稱的左、右手抓機構(gòu)。所述的齒條28為雙面齒結(jié)構(gòu)，兩齒面分別與左、右手抓機構(gòu)的齒輪27嚙合，齒條28的非齒端與手抓缸29的活塞端固定連接。所述的手抓缸29底部通過螺栓與手抓缸座31固定連接，手抓缸座31通過螺栓與手抓基座30固定連接。所述的手抓外殼11通過螺栓與手抓基座30固定連接。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。