CN108035704A - 一种智能全自动机器人打井机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要公开了一种智能全自动机器人打井机及其操作方法，它包括底座；所述的底座上设置有钻杆箱、机械手臂和钻井总成、智能控制系统；所述的机械手臂与底座连接处底部设置有与电机一连接的齿轮；所述的机械手臂与钻杆箱的距离为机械手臂正好抓取钻杆箱外侧平台上的钻杆为最佳；所述的机械手臂与钻井总成的距离为机械手臂通过旋转后正好将抓取的钻杆移至钻井总成上的放置钻杆的位置为最佳；操作方法包括以下步骤：A、自动取杆；B、自动放杆；C、自动校正；D、自动上杆；E、自动钻井；F、自动卸杆；本发明利用机械手臂进行自动取杆和放杆，提高了效率，通过钻井总成，实现了自动上杆、钻井和卸杆，节省了人力，降低了成本。

Description

一种智能全自动机器人打井机及其操作方法

技术领域

本发明涉及打井机领域，具体涉及一种智能全自动机器人打井机及其操作方法。

背景技术

目前打井机在打井时需要将多件钻杆组装在一起使用，井台上操作主要是靠人工，一方面消耗工人巨大体力，另一方面，效率低下；在钻井过程中，钻杆的接续和拆卸工作占用大量的时间，且需要多人同时配合才能完成，操作人员劳动强度非常大，操作人员的安全风险高，降低了钻井效率；国外虽有少许自动化钻井设备，但是价格昂贵，提高了运营成本；国内打井机的自动化程度低，工作效率低，本发明专利旨在研究一种智能控制系统实现自动出杆、自动上杆、自动钻井、自动卸杆的一种智能全自动机器人打井机及其操作方法。

发明内容

本发明主要提供了一种智能控制系统实现自动出杆、自动上杆、自动钻井、自动卸杆的一种智能全自动机器人打井机及其操作方法。

一种智能全自动机器人打井机，包括底座；所述的底座上设置有钻杆箱、机械手臂和钻井总成、泥浆泵、智能控制系统；所述的机械手臂设置在钻杆箱和钻井总成之间；所述的钻井总成通过电磁阀一控制液压油缸一实现平卧在底座上和立起与底座垂直；所述的机械手臂与底座连接处底部设置有与电机一连接的齿轮，可实现机械手臂整体的旋转移动；所述的机械手臂与钻杆箱的距离为机械手臂正好抓取钻杆箱外侧钻杆输送台上的钻杆为最佳；所述的机械手臂与钻井总成的距离为机械手臂通过旋转后正好将抓取的钻杆移至钻井总成上的放置钻杆的位置为最佳；所述的智能控制系统控制钻杆箱、机械手臂和钻井总成工作；所述的底座四周设置有液压支撑腿一；所述的底座下方设置轮式或者履带式移动机构。

所述的电机一与减速机二连接，所述的减速机二通过传动齿轮与齿轮连接；所述的电机一所在的平台上还设置有电机四、液压油箱、液压泵；所述的液压泵与液压油箱连接，电机四带动液压泵工作。

所述的钻杆箱包括钻杆通道，所述的钻杆通道设置通道入口和通道出口，所述的通道出口处设置有转轮，所述的转轮输出侧设置有钻杆输送台。

所述的钻杆通道呈Z形布置，所述的转轮两侧上设置有对称的缺口，所述的缺口大小与钻杆大小相匹配；所述的转轮与电机二连接；所述的钻杆输送台前端设置有挡板，所述的挡板下方设置有感应器一；所述的通道入口处设置有感应器三。

所述的机械手臂包括第一转轴，所述的第一转轴设置在底座上；第一转轴上传动连接有第一套筒；所述的第一转轴下部镶嵌有齿轮；所述的第一套筒上部连接有第一吊臂；所述的第一吊臂传动连接有第二套筒；所述的第一吊臂与第二套筒连接处设置有翻转油缸；所述的第二套筒连接有机械臂，所述的机械臂上设置有机械抓手；所述的第二套筒通过液压油缸二实现上下运动，通过翻转油缸实现机械臂90°翻转；所述的机械臂通过液压油缸三实现前后运动；所述的机械抓手上设置有微调油缸，可实现机械抓手微调；所述的机械抓手内侧设置有感应器二。

所述的第一吊臂内部设置有伸缩杆，所述的伸缩杆由电磁阀五控制伸缩油缸实现前后运动；所述的伸缩杆前部设置有滑轮一；所述的第一吊臂后端上部设置有滑轮二；所述的第一套筒上端外侧设置有滑轮三；所述的第一套筒下端外侧设置有固定卷扬机的平台；所述的底座上设置有泥浆泵；所述的泥浆泵上方设置有抽真空装置；所述的第二套筒在液压油缸二和翻转油缸的作用下可实现设定角度移动；所述的机械臂在液压油缸三的作用下实现设定角度的移动；所述的卷扬机通过滑轮一、滑轮二、滑轮三实现吊钩、缆绳的运动。

所述的伸缩杆只有在吊动钻杆箱进行换箱时才伸出，平时缩在第一吊臂内部。

所述的机械抓手包括前夹杆和后夹杆，所述的后夹杆固定在与机械臂连接的连接轴上；所述的后夹杆向前倾斜设置；并相对设置有与钻杆相匹配的凹槽；所述的凹槽内设置有防滑塑胶；所述的前夹杆与后夹杆上端连接；所述的前夹杆与驱动油缸连接，通过驱动油缸实现以前夹杆与后夹杆连接点为圆心、以前夹杆为半径的四分之一圆周运动，以实现对钻杆的夹持。

所述的钻井总成包括支撑架，所述的支撑架上设置有沿其滑动的滑板；所述的滑板上设置有支撑台；所述的支撑台上设置有电机三、减速机、水葫芦；所述的水葫芦下方设置有与钻杆连接的旋转连接装置；所述的水葫芦上设置有进水管；所述的支撑架为L形，所述的支撑架底部设置有与支撑架平行的安装板；所述的支撑架下部前方设置有液压支撑腿二；所述的滑板通过液压油缸四推动其上下移动；所述的L形支撑架底部设置有钻杆校正孔；所述的安装板对称设置在校正孔两侧，且在一条直线上；所述的滑板上方设置有限位开关。

所述的进水管一设置在水葫芦上，所述的旋转连接装置内部为中空管道，内部中空管道与水葫芦连接，作为水葫芦出水管一使用；所述的泥浆泵的出水管二与水葫芦进水管一连接；所述的泥浆泵的进水管二放在地面泥浆坑内；所述的水葫芦进水管一与泥浆泵出水管二连接处设置有电磁流量计，以检测进水管一是否上水；所述的电磁流量计与智能控制系统连接。

所述的安装板从上而下设置有校正装置一、校正装置二、夹紧装置一、夹紧装置二；所述的夹紧装置一下方一侧设置有喷头，另一侧设置有敲击锤。

所述的校正装置一后半部分为半圆形结构，前半部分为从半圆形结构上伸出的两根校正杆；所述的校正装置一与校正液压缸一连接；在校正液压缸一的作用下，校正装置一的两根校正杆相互交叉，同时半圆形结构组成与钻杆相匹配的圆形。

所述的校正装置二包括两个校正板，所述的校正板与设置在安装板上的校正液压缸二连接，所述的校正板下部设置有通槽，所述的校正板为半圆锥形，当两个校正板合并时，两个通槽组成与钻杆匹配的圆形，两个校正板组成一个圆锥形；所述的校正板通槽下部设置有磁铁；所述的校正装置二通过校正液压缸二驱动其运动。

所述的夹紧装置一和夹紧装置二的结构相同；所述的夹紧装置一包括两个夹紧板，所述的夹紧板与设置在安装板上的夹紧液压缸一连接；所述的夹紧板为半圆弧形，两个夹紧板合并时组成圆形；所述的夹紧装置二通过夹紧液压缸二驱动其运动。

所述的智能控制系统与感应器一连接，当感应器一感应到钻杆输送台上无钻杆时，感应器一将信号传给智能控制系统，智能控制系统控制电机二动作，电机二带动转轮转动，将钻杆输出至钻杆输送台。

一种智能全自动机器人打井机操作方法包括以下步骤：A、自动取杆；B、自动放杆；C、自动校正；D、自动上杆；E、自动钻井；F、自动卸杆；具体为：

A、自动取杆方法：

感应器一感应到钻杆输送台上钻杆信号后，将信号传给智能控制系统，智能控制系统控制机械手臂动作；智能控制系统通过控制电磁阀二导通，实现对液压油缸二的控制，从而驱动第一吊臂按设定角度前行；智能控制系统通过控制电磁阀三导通，实现对液压油缸三的控制，从而驱动机械手臂按设定角度前行至使钻杆正好处于机械抓手内；当感应器二感应到钻杆信号时，智能控制系统通过控制电磁阀六导通，实现对驱动油缸的控制，从而使机械抓手实现对钻杆的抓取。

B、自动放杆方法：

机械抓手抓取钻杆后，智能控制系统控制电机一连接的传动齿轮带动齿轮工作，在齿轮带动下实现对机械手臂的旋转140°-150°，在旋转过程中，翻转油缸带动第二套筒翻转90°；机械抓手通过电磁阀四控制微调油缸实现微调，使钻杆纵向放置；此时，智能控制系统再根据设定的角度对液压油缸二、液压油缸三和微调油缸进行调整，从而使钻杆放置于钻井总成中的固定位置上。

C、自动校正方法：

当机械手臂将钻杆送至钻井总成中时，智能控制系统控制校正液压缸一和校正液压缸二工作，驱动校正装置一和校正装置二对钻杆实施校正。

D、自动上杆方法：

校正完成后，智能控制系统控制电机三工作，液压油缸四工作，驱动滑板向下运行；滑板运行至设定位置时，电机三带动减速机运转，减速机带动旋转连接装置与钻杆上端的丝头进行连接；智能控制系统控制夹紧液压缸二动作，驱动夹紧装置二对钻头实施夹紧动作；此时机械抓手松开，电机一带动机械手臂回转140°-150°复位，准备下一个抓杆动作；旋转连接装置继续带动钻杆旋转，使得钻杆下端与钻头丝头连接；连接后，夹紧装置二松开；滑板上方的限位开关限制滑板上行的上限，用以保护卷扬机、滑板。

夹紧装置二夹紧钻杆后，喷头对钻杆上端的杆丝喷水，清洗钻杆杆丝，以便于更容易卸杆。

旋转连接装置与钻杆丝头的连接的紧固度要大于钻杆与钻杆连接的丝头，这样方便在卸杆时，优先卸下钻杆与钻杆连接的丝头。

E、钻井方法：

电机三带动钻杆进行钻井工作，循环往复3个半行程后，停止运行；此时夹紧装置二夹紧上钻杆的上端，减速机逆时针旋转，使旋转连接装置与钻杆松开， 减速机回位，机械手臂再将下一个钻杆运至钻井总成，循环往复，直至钻井深度达到要求；当电磁流量计检测不到水流量时，智能控制系统控制电机三停止工作，并报警同时启动泥浆泵上端的抽真空装置工作，使水葫芦强行上水，或通过工作人员排出故障。

F、自动卸杆方法：

钻井完毕后，夹紧装置二夹紧要卸上钻杆的下面的下钻杆，喷头对上钻杆与下钻杆连接处进行喷水，清洗钻杆，然后敲击锤对连接处进行敲击，使连接处松动后，减速机带动旋转连接装置逆时针旋转，带动上钻杆逆时针旋转，上钻杆和下钻杆连接处松开，完成上钻杆下端卸杆后；夹紧装置一夹紧上钻杆，智能控制系统控制机械手臂抓住上钻杆，此时减速机继续带动旋转连接装置逆时针旋转，上钻杆上端与旋转连接装置丝头连接松开；夹紧装置一松开，机械手臂将上钻杆拿走，并按设定角度将钻杆放回钻杆箱，感应器三感应到钻杆信号后，智能控制系统控制机械手臂复位。

本发明专利利用机械手臂进行自动取杆和放杆，提高了效率，通过钻井总成，实现了自动上杆、钻井和卸杆，节省了人力，降低了成本。

附图说明

图1：本发明专利结构图；

图2：本发明专利机械手臂结构图；

图3：本发明专利钻井总成结构图；

图4：本发明专利钻杆箱结构图；

图5：本发明专利校正装置二结构图；

图6：本发明专利校正装置二底部剖面图；

图7：本发明专利机械抓手结构图；

图8：本发明专利结构框图；

图9：本发明专利校正装置一结构图。

具体实施方式

一种智能全自动机器人打井机，包括底座（1）；所述的底座（1）上设置有钻杆箱（2）、机械手臂（3）和钻井总成（4）、泥浆泵（47）、智能控制系统（5）；所述的机械手臂（3）设置在钻杆箱（2）和钻井总成（4）之间；所述的钻井总成（4）通过电磁阀一（111）控制液压油缸一（6）实现平卧在底座（1）上和立起与底座（1）垂直；所述的机械手臂（3）与底座（1）连接处底部设置有与电机一（7）连接的齿轮（8），可实现机械手臂（3）整体的旋转移动；所述的机械手臂（3）与钻杆箱（2）的距离为机械手臂（3）正好抓取钻杆箱（2）外侧钻杆输送台（23）上的钻杆（9）为最佳；所述的机械手臂（3）与钻井总成（4）的距离为机械手臂（3）通过旋转后正好将抓取的钻杆（9）移至钻井总成（4）上的放置钻杆（9）的位置为最佳；所述的智能控制系统（5）控制钻杆箱（2）、机械手臂（3）和钻井总成（4）工作；所述的底座（1）四周设置有液压支撑腿一（10）；所述的底座（1）下方设置轮式或者履带式移动机构。

所述的电机一（7）与减速机二（92）连接，所述的减速机二（92）通过传动齿轮（94）与齿轮（8）连接；所述的电机一（7）所在的平台上还设置有电机四（96）、液压油箱（97）、液压泵（93）；所述的液压泵（93）与液压油箱（97）连接，电机四（96）带动液压泵（93）工作。

所述的钻杆箱（2）包括钻杆通道（21），所述的钻杆通道（21）设置通道入口（211）和通道出口（212），所述的通道出口（212）处设置有转轮（22），所述的转轮（22）输出侧设置有钻杆输送台（23）。

所述的钻杆通道（21）呈Z形布置，所述的转轮（22）两侧上设置有对称的缺口，所述的缺口大小与钻杆（9）大小相匹配；所述的转轮（22）与电机二（24）连接；所述的钻杆输送台（23）前端设置有挡板（25），所述的挡板（25）下方设置有感应器一（26）；所述的通道入口处设置有感应器三（261）。

所述的机械手臂（3）包括第一转轴（31），所述的第一转轴（31）设置在底座（1）上；第一转轴（31）上传动连接有第一套筒（32）；所述的第一转轴（31）下部镶嵌有齿轮（8）；所述的第一套筒（32）上部连接有第一吊臂（33）；所述的第一吊臂（33）传动连接有第二套筒（34），所述的第一吊臂（33）与第二套筒（34）连接处设置有翻转油缸（121）；所述的第二套筒（34）连接有机械臂（35），所述的机械臂（35）上设置有机械抓手（36）；所述的第二套筒（34）通过液压油缸二（37）实现上下运动，通过翻转油缸（121）实现机械臂（35）90°翻转；所述的机械臂（35）通过液压油缸三（38）实现前后运动；所述的机械抓手（36）上设置有微调油缸（39），可实现机械抓手（36）微调；所述的机械抓手（36）内侧设置有感应器二（40）。

所述的第一吊臂（33）内部设置有伸缩杆（341），所述的伸缩杆（341）由电磁阀五（113）控制伸缩油缸（342）实现前后运动；所述的伸缩杆（341）前部设置有滑轮一（343）；所述的第一吊臂（33）后端上部设置有滑轮二（344）；所述的第一套筒（32）上端外侧设置有滑轮三（321）；所述的第一套筒（32）下端外侧设置有固定卷扬机（11）的平台；所述的底座上设置有泥浆泵（47）；所述的泥浆泵上方设置有抽真空装置（126）；所述的第二套筒（34）在液压油缸二（37）和翻转油缸（121）的作用下可实现设定角度移动；所述的机械臂（35）在液压油缸三（38）的作用下实现设定角度的移动；所述的卷扬机（11）通过滑轮一（343）、滑轮二（344）、滑轮三（321）实现吊钩（12）、缆绳的运动。

所述的伸缩杆（341）只有在吊动钻杆箱（2）进行换箱时才伸出，平时缩在第一吊臂（33）内部。

所述的机械抓手（36）包括前夹杆（361）和后夹杆（362），所述的后夹杆（362）固定在与机械臂（35）连接的连接轴（363）上；所述的后夹杆（362）向前倾斜设置；并相对设置有与钻杆（9）相匹配的凹槽；所述的凹槽内设置有防滑塑胶；所述的前夹杆（361）与后夹杆（362）上端连接；所述的前夹杆（361）与驱动油缸（364）连接，通过驱动油缸（364）实现以前夹杆（361）与后夹杆（362）连接点为圆心、以前夹杆（361）为半径的四分之一圆周运动，以实现对钻杆（9）的夹持。

所述的钻井总成（4）包括支撑架（41），所述的支撑架（41）上设置有沿其滑动的滑板（42）；所述的滑板（42）上设置有支撑台（43）；所述的支撑台（43）上设置有电机三（44）、减速机（45）、水葫芦（46）；所述的水葫芦（46）下方设置有与钻杆（9）连接的旋转连接装置（48）；所述的水葫芦（46）上设置有进水管（461）；所述的支撑架（41）为L形，所述的支撑架（41）底部设置有与支撑架（41）平行的安装板（49）；所述的支撑架（41）下部前方设置有液压支撑腿二（411）；所述的滑板（42）通过液压油缸四（421）推动其上下移动；所述的L形支撑架（41）底部设置有钻杆校正孔（412）；所述的安装板（49）对称设置在校正孔两侧，且在一条直线上，所述的滑板（42）上方设置有限位开关（125）。

所述的进水管一（461）设置在水葫芦（46）上，所述的旋转连接装置（48）内部为中空管道，内部中空管道与水葫芦（46）连接，作为水葫芦（46）出水管一使用；所述的泥浆泵（47）的出水管二（471）与水葫芦进水管一（461）连接；所述的泥浆泵（47）的进水管二放在地面泥浆坑内；所述的水葫芦（46）进水管一（461）与泥浆泵（47）出水管二（471）连接处设置有电磁流量计（462），以检测进水管一（461）是否上水；所述的电磁流量计（462）与智能控制系统（5）连接。

所述的安装板（49）从上而下设置有校正装置一（491）、校正装置二（492）、夹紧装置一（493）、夹紧装置二（494）；所述的夹紧装置一（493）下方一侧设置有喷头（495），另一侧设置有敲击锤（496）。

所述的校正装置一（491）后半部分为半圆形结构（262），前半部分为从半圆形结构上伸出的两根校正杆（263）；所述的校正装置一（491）与校正液压缸一（498）连接；在校正液压缸一（498）的作用下，校正装置一（491）的两根校正杆（263）相互交叉，同时半圆形结构（262）组成与钻杆相匹配的圆形。

所述的校正装置二（492）包括两个校正板（497），所述的校正板（497）与设置在安装板（49）上的校正液压缸二（451）连接，所述的校正板（497）下部设置有通槽（499），所述的校正板（497）为半圆锥形，当两个校正板（497）合并时，两个通槽（499）组成与钻杆（9）匹配的圆形，两个校正板（497）组成一个圆锥形；所述的校正板（497）通槽（499）下部设置有磁铁（450）；所述的校正装置二（492）通过校正液压缸二（451）驱动其运动。

所述的夹紧装置一（493）和夹紧装置二（494）的结构相同；所述的夹紧装置一（493）包括两个夹紧板（103），所述的夹紧板（103）与设置在安装板（49）上的夹紧液压缸一（101）连接；所述的夹紧板（103）为半圆弧形，两个夹紧板（103）合并时组成圆形；所述的夹紧装置二（494）通过夹紧液压缸二（102）驱动其运动。

所述的智能控制系统（5）与感应器一（26）连接，当感应器一（26）感应到钻杆输送台（23）上无钻杆（9）时，感应器一（26）将信号传给智能控制系统，智能控制系统控制电机二（24）动作，电机二（24）带动转轮（22）转动，将钻杆（9）输出至钻杆输送台（23）。

一种智能全自动机器人打井机操作方法包括以下步骤：A、自动取杆；B、自动放杆；C、自动校正；D、自动上杆；E、自动钻井；F、自动卸杆；具体为：

A、自动取杆方法：

感应器一（26）感应到钻杆输送台（23）上钻杆（9）信号后，将信号传给智能控制系统（5），智能控制系统（5）控制机械手臂（3）动作；智能控制系统（5）通过控制电磁阀二（104）导通，实现对液压油缸二（37）的控制，从而驱动第二套筒按设定角度前行；智能控制系统（5）通过控制电磁阀三（105）导通，实现对液压油缸三（38）的控制，从而驱动机械手臂（3）按设定角度前行至使钻杆（9）正好处于机械抓手（36）内；当感应器二（40）感应到钻杆（9）信号时，智能控制系统（5）控制通过控制电磁阀六（106）导通，实现对驱动油缸（364）的控制，从而使机械抓手（36）实现对钻杆（9）的抓取。

B、自动放杆方法：

机械抓手（36）抓取钻杆（9）后，智能控制系统（5）控制电机一（7）连接的传动齿轮（94）带动齿轮（8）工作，在齿轮（8）带动下实现对机械手臂（3）的旋转140°-150°，在旋转过程中，翻转油缸（121）带动第二套筒翻转90°；机械抓手（36）通过电磁阀四（112）控制微调油缸（39）实现微调，使钻杆（9）纵向放置；此时，智能控制系统（5）再根据设定的角度对液压油缸二（37）、液压油缸三（38）和微调油缸（39）进行调整，从而使钻杆（9）放置于钻井总成（4）中的固定位置上。

C、自动校正方法：

当机械手臂（3）将钻杆（9）送至钻井总成（4）中时，智能控制系统（5）控制校正液压缸一（498）和校正液压缸二（451）工作，驱动校正装置一（491）和校正装置二（492）对钻杆（9）实施校正。

D、自动上杆方法：

校正完成后，智能控制系统（5）控制电机三（44）工作，液压油缸四（421）工作，驱动滑板（42）向下运行；滑板（42）运行至设定位置时，电机三（44）带动减速机（45）运转，减速机（45）带动旋转连接装置（48）与钻杆（9）上端的丝头进行连接；智能控制系统（5）控制夹紧液压缸二（102）动作，驱动夹紧装置二（494）对钻头实施夹紧动作；此时机械抓手（36）松开，电机一（7）带动机械手臂（3）回转140°-150°复位，准备下一个抓杆动作；旋转连接装置（48）继续带动钻杆（9）旋转，使得钻杆（9）下端与钻头（91）丝头连接；连接后，夹紧装置二（494）松开；滑板上方的限位开关（125）限制滑板（42）上行的上限，使之按照预设轨迹滑行，用以保护卷扬机、滑板。

夹紧装置二（494）夹紧钻杆（9）后，喷头（495）对钻杆（9）上端的杆丝喷水，清洗钻杆（9）杆丝，以便于更容易卸杆。

旋转连接装置（48）与钻杆丝头的连接的紧固度要大于钻杆与钻杆连接的丝头，这样方便在卸杆时，优先卸下钻杆与钻杆连接的丝头。

E、自动钻井方法：

电机三（44）带动钻杆（9）进行钻井工作，循环往复3个半行程后，停止运行；此时夹紧装置二（494）夹紧上钻杆（9）的上端，减速机（45）逆时针旋转，使旋转连接装置（48）与钻杆（9）松开， 减速机（45）回位，机械手臂（3）再将下一个钻杆（9）运至钻井总成（4），循环往复，直至钻井深度达到要求；当电磁流量计（426）检测不到水流量时，智能控制系统（5）控制电机三（44）停止工作，并报警同时启动泥浆泵上端的抽真空装置（126）工作，使水葫芦强行上水，或通过工作人员排出故障。

F、自动卸杆方法：

钻井完毕后，夹紧装置二（494）夹紧要卸上钻杆（9）的下面的下钻杆（9），喷头（495）对上钻杆（9）与下钻杆（9）连接处进行喷水，清洗钻杆（9），然后敲击锤（496）对连接处进行敲击，使连接处松动后，减速机（45）带动旋转连接装置（48）逆时针旋转，带动上钻杆（9）逆时针旋转，上钻杆（9）和下钻杆（9）连接处松开，完成上钻杆（9）下端卸杆后；夹紧装置一（493）夹紧上钻杆（9），智能控制系统（5）控制机械手臂（3）抓住上钻杆（9），此时减速机（45）继续带动旋转连接装置（48）逆时针旋转，上钻杆（9）上端与旋转连接装置（48）丝头连接松开；夹紧装置一（493）松开，机械手臂（3）将上钻杆（9）拿走，并按设定角度将钻杆放回钻杆箱，感应器三（261）感应到钻杆信号后，智能控制系统（5）控制机械手臂（3）复位。

泥浆泵也可用空压机代替，所有功能均与泥浆泵达到相同的效果。

智能控制系统上设置有智能操作和手动操作转换开关，可随意转换。

本发明专利利用机械手臂（3）进行自动取杆和放杆，提高了效率，通过钻井总成，实现了自动上杆、钻井和卸杆，节省了人力，降低了成本。

Claims (10)

1.一种智能全自动机器人打井机，其特征是：包括底座（1）；所述的底座（1）上设置有钻杆箱（2）、机械手臂（3）和钻井总成（4）、泥浆泵（47）、智能控制系统（5）；所述的机械手臂（3）设置在钻杆箱（2）和钻井总成（4）之间；所述的钻井总成（4）通过电磁阀一（111）控制液压油缸一（6）实现平卧在底座（1）上和立起与底座（1）垂直；所述的机械手臂（3）与底座（1）连接处底部设置有与电机一（7）连接的齿轮（8），可实现机械手臂（3）整体的旋转移动；所述的机械手臂（3）与钻杆箱（2）的距离为机械手臂（3）正好抓取钻杆箱（2）外侧钻杆输送台（23）上的钻杆（9）为最佳；所述的机械手臂（3）与钻井总成（4）的距离为机械手臂（3）通过旋转后正好将抓取的钻杆（9）移至钻井总成（4）上的放置钻杆（9）的位置为最佳；所述的智能控制系统（5）控制钻杆箱（2）、机械手臂（3）和钻井总成（4）工作；所述的底座（1）四周设置有液压支撑腿一（10）；所述的底座（1）下方设置轮式或者履带式移动机构。

2.根据权利要求1所述的一种智能全自动机器人打井机，其特征在于：所述的电机一（7）与减速机二（92）连接，所述的减速机二（92）通过传动齿轮（94）与齿轮（8）连接；所述的电机一（7）所在的平台上还设置有电机四（96）、液压油箱（97）、液压泵（93）；所述的液压泵（93）与液压油箱（97）连接，电机四（96）带动液压泵（93）工作；所述的钻杆箱（2）包括钻杆通道（21），所述的钻杆通道（21）设置通道入口（211）和通道出口（212），所述的通道出口（212）处设置有转轮（22），所述的转轮（22）输出侧设置有钻杆输送台（23）；所述的钻杆通道（21）呈Z形布置，所述的转轮（22）两侧上设置有对称的缺口，所述的缺口大小与钻杆（9）大小相匹配；所述的转轮（22）与电机二（24）连接；所述的钻杆输送台（23）前端设置有挡板（25），所述的挡板（25）下方设置有感应器一（26）；所述的通道入口处设置有感应器三（261）。

3.根据权利要求1所述的一种智能全自动机器人打井机，其特征在于：所述的机械手臂（3）包括第一转轴（31），所述的第一转轴（31）设置在底座（1）上；第一转轴（31）上传动连接有第一套筒（32）；所述的第一转轴（31）下部镶嵌有齿轮（8）；所述的第一套筒（32）上部连接有第一吊臂（33）；所述的第一吊臂（33）传动连接有第二套筒（34），所述的第一吊臂（33）与第二套筒（34）连接处设置有翻转油缸（121）；；所述的第二套筒（34）连接有机械臂（35），所述的机械臂（35）上设置有机械抓手（36）；所述的第二套筒（34）通过液压油缸二（37）实现上下运动，通过翻转油缸（121）实现机械臂（35）90°翻转；所述的机械臂（35）通过液压油缸三（38）实现前后运动；所述的机械抓手（36）上设置有微调油缸（39），可实现机械抓手（36）微调；所述的机械抓手（36）内侧设置有感应器二（40）；所述的第一吊臂（33）内部设置有伸缩杆（341），所述的伸缩杆（341）由电磁阀五（113）控制伸缩油缸（342）实现前后运动；所述的伸缩杆（341）前部设置有滑轮一（343）；所述的第一吊臂（33）后端上部设置有滑轮二（344）；所述的第一套筒（32）上端外侧设置有滑轮三（321）；所述的第一套筒（32）下端外侧设置有固定卷扬机（11）的平台；所述的底座上设置有泥浆泵（47）；所述的泥浆泵上方设置有抽真空装置（126）；所述的第二套筒（34）在液压油缸二（37）和翻转油缸（121）的作用下可实现设定角度移动；所述的机械臂（35）在液压油缸三（38）的作用下实现设定角度的移动；所述的卷扬机（11）通过滑轮一（343）、滑轮二（344）、滑轮三（321）实现吊钩（12）、缆绳的运动。

4.根据权利要求3所述的一种智能全自动机器人打井机，其特征在于：所述的机械抓手（36）包括前夹杆（361）和后夹杆（362），所述的后夹杆（362）固定在与机械臂（35）连接的连接轴（363）上；所述的后夹杆（362）向前倾斜设置；并相对设置有与钻杆（9）相匹配的凹槽；所述的凹槽内设置有防滑塑胶；所述的前夹杆（361）与后夹杆（362）上端连接；所述的前夹杆（361）与驱动油缸（364）连接，通过驱动油缸（364）实现以前夹杆（361）与后夹杆（362）连接点为圆心、以前夹杆（361）为半径的四分之一圆周运动，以实现对钻杆（9）的夹持。

5.根据权利要求1所述的一种智能全自动机器人打井机，其特征在于：所述的钻井总成（4）包括支撑架（41），所述的支撑架（41）上设置有沿其滑动的滑板（42）；所述的滑板（42）上设置有支撑台（43）；所述的支撑台（43）上设置有电机三（44）、减速机（45）、水葫芦（46）；所述的水葫芦（46）下方设置有与钻杆（9）连接的旋转连接装置（48）；所述的水葫芦（46）上设置有进水管（461）；所述的支撑架（41）为L形，所述的支撑架（41）底部设置有与支撑架（41）平行的安装板（49）；所述的支撑架（41）下部前方设置有液压支撑腿二（411）；所述的滑板（42）通过液压油缸四（421）推动其上下移动；所述的L形支撑架（41）底部设置有钻杆校正孔（412）；所述的安装板（49）对称设置在校正孔两侧，且在一条直线上，所述的滑板（42）上方设置有限位开关（125）；所述的进水管一（461）设置在水葫芦（46）上，所述的旋转连接装置（48）内部为中空管道，内部中空管道与水葫芦（46）连接，作为水葫芦（46）出水管一使用；所述的泥浆泵（47）的出水管二（471）与水葫芦进水管一（461）连接；所述的泥浆泵（47）的进水管二放在地面泥浆坑内；所述的水葫芦（46）进水管一（461）与泥浆泵（47）出水管二（471）连接处设置有电磁流量计（462），以检测进水管一（461）是否上水；所述的电磁流量计（462）与智能控制系统（5）连接。

6.根据权利要求5所述的一种智能全自动机器人打井机，其特征在于：所述的安装板（49）从上而下设置有校正装置一（491）、校正装置二（492）、夹紧装置一（493）、夹紧装置二（494）；所述的夹紧装置一（493）下方一侧设置有喷头（495），另一侧设置有敲击锤（496）。

7.根据权利要求6所述的一种智能全自动机器人打井机，其特征在于：所述的校正装置一（491）后半部分为半圆形结构（262），前半部分为从半圆形结构上伸出的两根校正杆（263）；所述的校正装置一（491）与校正液压缸一（498）连接；在校正液压缸一（498）的作用下，校正装置一（491）的两根校正杆（263）相互交叉，同时半圆形结构（262）组成与钻杆相匹配的圆形；所述的校正装置二（492）包括两个校正板（497），所述的校正板（497）与设置在安装板（49）上的校正液压缸二（451）连接，所述的校正板（497）下部设置有通槽（499），所述的校正板（497）为半圆锥形，当两个校正板（497）合并时，两个通槽（499）组成与钻杆（9）匹配的圆形，两个校正板（497）组成一个圆锥形；所述的校正板（497）通槽（499）下部设置有磁铁（450）；所述的校正装置二（492）通过校正液压缸二（451）驱动其运动。

8.根据权利要求6所述的一种智能全自动机器人打井机，其特征在于：所述的夹紧装置一（493）和夹紧装置二（494）的结构相同；所述的夹紧装置一（493）包括两个夹紧板（103），所述的夹紧板（103）与设置在安装板（49）上的夹紧液压缸一（101）连接；所述的夹紧板（103）为半圆弧形，两个夹紧板（103）合并时组成圆形；所述的夹紧装置二（494）通过夹紧液压缸二（102）驱动其运动。

9.根据权利要求1所述的一种智能全自动机器人打井机，其特征在于：所述的智能控制系统（5）与感应器一（26）连接，当感应器一（26）感应到钻杆输送台（23）上无钻杆（9）时，感应器一（26）将信号传给智能控制系统，智能控制系统（5）控制电机二（24）动作，电机二（24）带动转轮（22）转动，将钻杆（9）输出至钻杆输送台（23）。

10.根据权利要求1-9任一权利要求所述的一种智能全自动机器人打井机操作方法，其特征在于：包括以下步骤，A、自动取杆；B、自动放杆；C、自动校正；D、自动上杆；E、自动钻井；F、自动卸杆；具体为：

A、自动取杆方法：

感应器一（26）感应到钻杆输送台（23）上钻杆（9）信号后，将信号传给智能控制系统（5），智能控制系统（5）控制机械手臂（3）动作；智能控制系统（5）通过控制电磁阀二（104）导通，实现对液压油缸二（37）的控制，从而驱动第二套筒按设定角度前行；智能控制系统（5）通过控制电磁阀三（105）导通，实现对液压油缸三（38）的控制，从而驱动机械手臂（3）按设定角度前行至使钻杆（9）正好处于机械抓手（36）内；当感应器二（40）感应到钻杆（9）信号时，智能控制系统（5）控制通过控制电磁阀六（106）导通，实现对驱动油缸（364）的控制，从而使机械抓手（36）实现对钻杆（9）的抓取；

B、自动放杆方法：

机械抓手（36）抓取钻杆（9）后，智能控制系统（5）控制电机一（7）连接的传动齿轮（94）带动齿轮（8）工作，在齿轮（8）带动下实现对机械手臂（3）的旋转140°-150°，在旋转过程中，翻转油缸（121）带动第二套筒翻转90°；机械抓手（36）通过电磁阀四（112）控制微调油缸（39）实现微调，使钻杆（9）纵向放置；此时，智能控制系统（5）再根据设定的角度对液压油缸二（37）、液压油缸三（38）和微调油缸（39）进行调整，从而使钻杆（9）放置于钻井总成（4）中的固定位置上；

C、自动校正方法：

当机械手臂（3）将钻杆（9）送至钻井总成（4）中时，智能控制系统（5）控制校正液压缸一（498）和校正液压缸二（451）工作，驱动校正装置一（491）和校正装置二（492）对钻杆（9）实施校正；

D、自动上杆方法：

校正完成后，智能控制系统（5）控制电机三（44）工作，液压油缸四（421）工作，驱动滑板（42）向下运行；滑板（42）运行至设定位置时，电机三（44）带动减速机（45）运转，减速机（45）带动旋转连接装置（48）与钻杆（9）上端的丝头进行连接；智能控制系统（5）控制夹紧液压缸二（102）动作，驱动夹紧装置二（494）对钻头实施夹紧动作；此时机械抓手（36）松开，电机一（7）带动机械手臂（3）回转140°-150°复位，准备下一个抓杆动作；旋转连接装置（48）继续带动钻杆（9）旋转，使得钻杆（9）下端与钻头（91）丝头连接；连接后，夹紧装置二（494）松开；滑板上方的限位开关（125）限制滑板（42）上行的上限，用以保护卷扬机、滑板；

E、自动钻井方法：

电机三（44）带动钻杆（9）进行钻井工作，循环往复3个半行程后，停止运行；此时夹紧装置二（494）夹紧上钻杆（9）的上端，减速机（45）逆时针旋转，使旋转连接装置（48）与钻杆（9）松开， 减速机（45）回位，机械手臂（3）再将下一个钻杆（9）运至钻井总成（4），循环往复，直至钻井深度达到要求；当电磁流量计（426）检测不到水流量时，智能控制系统（5）控制电机三（44）停止工作，并报警同时启动泥浆泵上端的抽真空装置（126）工作，使水葫芦强行上水，或通过工作人员排出故障；

F、自动卸杆方法：

钻井完毕后，夹紧装置二（494）夹紧要卸上钻杆（9）的下面的下钻杆（9），喷头（495）对上钻杆（9）与下钻杆（9）连接处进行喷水，清洗钻杆（9），然后敲击锤（496）对连接处进行敲击，使连接处松动后，减速机（45）带动旋转连接装置（48）逆时针旋转，带动上钻杆（9）逆时针旋转，上钻杆（9）和下钻杆（9）连接处松开，完成上钻杆（9）下端卸杆后；夹紧装置一（493）夹紧上钻杆（9），智能控制系统（5）控制机械手臂（3）抓住上钻杆（9），此时减速机（45）继续带动旋转连接装置（48）逆时针旋转，上钻杆（9）上端与旋转连接装置（48）丝头连接松开；夹紧装置一（493）松开，机械手臂（3）将上钻杆（9）拿走，并按设定角度将钻杆放回钻杆箱，感应器三（261）感应到钻杆信号后，智能控制系统（5）控制机械手臂（3）复位。