CN112267843B - 一种高位夹持直线机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高位夹持直线机械手，其特征在于，包括井架，井架上固接有支腿Ⅰ和支腿Ⅱ，支腿Ⅰ和支腿Ⅱ远固接有导轨梁上，导轨梁上活动连接有悬臂梁，悬臂梁活动连接有滑车，滑车上部设置有夹持机械手，夹持机械手连接有控制器，控制器连接有电源液压动力源，解决了现有技术中存在的管柱处理机械设备难以满足不同台面上的来回往复传递过程中高位夹持的问题。

Description

一种高位夹持直线机械手

技术领域

本发明属于海洋石油机械设备技术领域，涉及一种高位夹持直线机械手。

背景技术

海洋石油钻井平台是深海石油天然气勘探开发的关键装备，钻井系统又是海洋钻井平台的核心组成部分。而钻井过程中的一个关键作业流程就是管柱的传递，包括管柱单根从堆场到井口完成立根建立然后传递至立根台、从立根台再到井口中心，然后又从井口中心回到立根台或者拆成单根回到管柱堆场的过程。为了提高管柱立根在立根台和钻台面井口中心之间来回往复传递的效率和自动化程度，需配备管柱处理机械化设备，现有的管柱处理机械化设备包括柱式排管设备(柱式排管机)和桥式排管设备(桥式吊机、钻台机械手)，而这两种管柱处理设备都是基于立根台在井架内部或在井架前端，即立根台与井口中心之间的距离相对较近，也就是说立根台位于钻台面。由此带来的问题是，当所有管柱全部排放在立根台时，整个管柱的重心高，平台稳定性差。因此，如果考虑将立根台移离钻台面，使其下沉布置在平台的甲板上，则可以明显降低立根台排满立根时整个系统的重心，来提高系统的稳定性，此时立根台布置在低位，钻台面在高位，立根台与井口中心之间的距离明显增加，现有柱式排管设备和桥式排管设备已经不能满足传递不同台面上的管柱立根，不能将管柱立根从立根台传递到钻台面井口中心。

发明内容

本发明的目的是提供一种高位夹持直线机械手，解决了现有技术中存在的管柱处理机械设备难以满足不同台面上的来回往复传递过程中高位夹持的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种高位夹持直线机械手，包括井架，井架上固接有支腿Ⅰ和支腿Ⅱ，支腿Ⅰ和支腿Ⅱ固接有导轨梁上，导轨梁上活动连接有悬臂梁，悬臂梁活动连接有滑车，滑车上部设置有夹持机械手，夹持机械手连接有控制器，控制器连接有液压动力源。

本发明的特点还在于：

悬臂梁上沿长边方向固接有齿条，滑车上配设有行走马达，行走马达电接控制器，行走马达的主轴上配设有齿轮，齿轮与齿条相匹配。

滑车上固接有拖链，拖链的一端固接滑车，托链的另一端固接有拖链支架，拖链支架安装在支腿Ⅰ和支腿Ⅱ远离井架的一端，拖链支架位于导轨梁的下方。

导轨梁的任一端固接有伸缩液缸，伸缩液缸的活塞杆固接在悬臂梁上。

导轨梁包括导轨梁工字梁，导轨梁工字梁的两端均固接有挡杆，悬臂梁的底部固接有轮滚支架，轮滚支架上配设有若干悬臂梁滚轮，悬臂梁滚轮与导轨梁工字梁相匹配。

悬臂梁包括悬臂梁工字梁，悬臂梁工字梁的两端均固接有挡板。

滑车包括架体，架体的底部配设有若干滑车滚轮，滑车滚轮与悬臂梁工字梁相匹配，架体的顶部固接夹持机械手。

夹持机械手包括夹持臂滑槽，夹持臂滑槽的顶部配设有夹持臂滑架，夹持臂滑架上设置有机械手夹持臂，机械手夹持臂上配设有液缸Ⅲ，液缸Ⅲ连接接控制器，液缸Ⅲ能使机械手夹持臂的开合。

架体的顶部固接支座，支座与夹持臂滑槽通过销轴相连接，架体的顶部固接有液缸Ⅰ，液缸Ⅰ连接控制器，液缸Ⅰ的活塞杆固接持臂滑槽，液缸Ⅰ能使夹持臂滑槽从水平到竖直状态的翻转。

夹持臂滑槽的顶部固接有液缸Ⅱ，液缸Ⅱ连接控制器，液缸Ⅱ能使夹持臂滑架在夹持臂滑槽中伸出和缩回。

本发明的有益效果是：本发明一种高位夹持直线机械手，解决了现有技术中管柱处理机械设备难以满足不同台面上、远距离的管柱立根在立根台和钻台井口中心间的来回往复传递过程中高位夹持的问题，该高位夹持直线机械手能够在有限的结构上进行两次伸出，适应远距离的管柱立根传递，具有结构简单，操作方便的特点；机械手夹持臂即可水平伸出又可翻转至竖直状态，满足在狭小空间内来回往复运动的要求，节省了作业空间，方便其他设备的操作；满足了不同规格管柱立根来回往复的高位夹持传递，具有集成度高，自动化程度高的特点，提高了管柱立根传递效率和安全性。

附图说明

图1是本发明一种高位夹持直线机械手的结构示意图；

图2是本发明一种高位夹持直线机械手中悬臂梁伸出后的状态图；

图3是本发明一种高位夹持直线机械手的初始状态图；

图4是本发明一种高位夹持直线机械手的滑车局部放大图；

图5是本发明一种高位夹持直线机械手的右视图；

图6是本发明一种高位夹持直线机械手中夹持臂伸出后的状态图；

图7是本发明一种高位夹持直线机械手的左视图；

图8是本发明一种高位夹持直线机械手夹持臂张开状态图。

图中，1.导轨梁，2.支腿Ⅰ，3.支腿Ⅱ，4.悬臂梁，5.滑车，6.拖链，7.伸缩液缸，8.拖链支架，9.行走马达，10.齿条，11.导轨梁工字梁，12.悬臂梁滚轮，13.档杆，14.悬臂梁工字梁，15.滑车滚轮，16.滚轮支架，17.架体，18.夹持臂滑槽，19.液缸Ⅰ，20.销轴，21.夹持臂滑架，22.液缸Ⅱ，23.机械手夹持臂，24.液缸Ⅲ，25.夹持机械手，26.管柱立根，27.井架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种高位夹持直线机械手，如图1所示，包括井架27，井架27上固接有支腿Ⅰ2和支腿Ⅱ3，支腿Ⅰ2和支腿Ⅱ3固接有导轨梁1上，导轨梁1上活动连接有悬臂梁4，悬臂梁4活动连接有滑车5，滑车5上部设置有夹持机械手25，夹持机械手25连接有控制器，控制器连接有液压动力源。

具体的，悬臂梁4上沿长边方向固接有齿条10，滑车5上配设有行走马达9，行走马达9连接控制器，行走马达9的主轴上配设有齿轮，齿轮与齿条10相匹配，滑车5可通过安装在尾部的行走马达9和安装在悬臂梁4顶部的齿条10啮合来实现在悬臂梁4上的向前伸出和缩回，从而夹持管柱立根26上部在立根台与井口中心之间的传递，拖链6的一端可随其移动。

滑车5上固接有拖链6，拖链6的一端固接滑车5，所拖述链6的另一端固接在拖链支架8上，拖链支架8安装在支腿Ⅰ2和支腿Ⅱ3的顶部，拖链支架8与导轨梁1呈平行布置。拖链6中可设置电缆、信号线、液压管线等，为整个装置提供动力、信号传输通道。

导轨梁1的顶部固接有伸缩液缸7，伸缩液缸7的活塞杆固接在悬臂梁4的下方。悬臂梁4可通过伸缩液缸7在导轨梁1上向前伸出和缩回，从而夹持管柱立根26上部在立根台与井口中心之间的传递。拖链6的一端可随其移动。

如图2所示，悬臂梁4包括悬臂梁工字梁14，悬臂梁工字梁14的两端均固接有挡杆13。悬臂梁工字梁14的工字梁选择需与滑车滚轮15进行匹配性设置，既有利于滑车滚轮15在工字梁中往复平稳滑移，又不致于滑车滚轮15在工字梁中滚动时跳动而侧翻；悬臂梁工字梁14的尾部设置有滚轮支架16，滚轮支架16底部设置有若干个悬臂梁滚轮12。在伸缩液缸7的作用下悬臂梁4可沿导轨梁工字梁11往复滑移，滑移时滚轮支架16起到导向和定位作用，防止偏出；悬臂梁工字梁14的两端均固接有挡板，当滑车5运动至悬臂梁4最前端或最后端时进行限位。

如图3所示，导轨梁1包括导轨梁工字梁11，导轨梁工字梁11的两端均固接有挡杆13，悬臂梁4的底部固接有轮滚支架16，轮滚支架16上配设有若干悬臂梁滚轮12，悬臂梁滚轮12与导轨梁工字梁11相匹配。导轨梁工字梁11的工字梁选择需与悬臂梁滚轮12进行匹配性设置，既有利于悬臂梁滚轮12在工字梁中往复平稳滑移，又不致于悬臂梁滚轮12在工字梁中滚动时跳动而侧翻；导轨梁工字梁11的两端均固接有挡杆13，当悬臂梁4运动至导轨梁1最前端时进行限位，导轨梁1下部通过螺栓固定在支腿Ⅰ2和支腿Ⅱ3上，螺栓孔采用长条孔形式，方便根据井口中心的位置进行导轨梁1的安装调节。

如图4、图5，图6和图7所示，滑车5包括架体17，架体17的底部配设有若干滑车滚轮15，滑车滚轮15与悬臂梁工字梁14相匹配，架体17的顶部固接夹持机械手25。

如图8所示，夹持机械手25包括夹持臂滑槽18，夹持臂滑槽18的顶部配设有夹持臂滑架21，夹持臂滑架21上设置有机械手夹持臂23，机械手夹持臂23上配设有液缸Ⅲ24，液缸Ⅲ24连接控制器，液缸Ⅲ24能使机械手夹持臂23的开合。从而进行管柱立根26的夹持作业。

架体17的顶部固接支座，支座与夹持臂滑槽18通过销轴20相连接，架体17的顶部固接有液缸Ⅰ19，液缸Ⅰ19连接控制器，液缸Ⅰ19的活塞杆固接持臂滑槽18，液缸Ⅰ19能使夹持臂滑槽18从水平到竖直状态的翻转。

夹持臂滑槽18的顶部固接有液缸Ⅱ22，液缸Ⅱ22连接控制器，液缸Ⅱ22能使夹持臂滑架21在夹持臂滑槽18中伸出和缩回。从而使夹持臂滑架21伸出至管柱立根26中心。

本发明的一种高位夹持直线机械手，夹持管柱立根26从立根台管柱立根中心线传递至井口中心的工作过程如下：

步骤1，安装高位夹持直线机械手

参照图3，高位夹持直线机械手的悬臂梁4处于缩回状态，滑车5处于缩回状态，滑车5顶部的夹持机械手25处于竖直状态，导轨梁1与支腿Ⅰ和支腿Ⅱ固定牢靠。吊起高位夹持直线机械手将支腿Ⅰ和支腿Ⅱ通过螺栓固定在井架27上。安装拖链6，拖链6一端连接在滑车5上，另一端固定在拖链支架8上靠近井口中心侧，并连接好拖链6中的管线、电缆以及信号线等；

步骤2，如图8所示，操作控制夹持臂开合液缸Ⅲ24，使机械手夹持臂23慢慢打开，开合程度可根据管柱的大小进行设置；

步骤3，如图5所示，操作控制机械手翻转液缸Ⅰ19，使夹持臂滑槽18从竖直位置慢慢至水平状态；

步骤4，如图6所示，操作控制夹持臂伸缩液缸Ⅱ22，使夹持臂滑架21慢慢伸出至管柱立根26中心，然后操作控制夹持臂开合液缸Ⅲ24，使机械手夹持臂23慢慢闭合，夹持管柱立根26；

步骤5，夹持机械手25夹持管柱立根，操作控制伸缩液缸7，使悬臂梁4慢慢滑移至导轨梁1的最前端，如图2所示；

步骤6，操作控制行走马达9，使滑车5慢慢滑移至悬臂梁4的最前端，如图1所示；

至此，完成了高位夹持直线机械手夹持管柱立根26从立根台管柱立根中心位置到井口中心位置的夹持传递操作。接下来就是直线夹持机械手返回至初始位置，具体工作过程如下：

步骤7，操作控制夹持臂开合液缸Ⅲ24，使机械手夹持臂23慢慢打开；

步骤8，操作控制夹持臂伸缩液缸Ⅱ22，使夹持臂滑架21慢慢缩回至初始位置；

步骤9，操作控制机械手翻转液缸Ⅰ19，使夹持臂滑槽18从水平状态慢慢至竖直状态；

步骤10，操作控制伸缩液缸7，使悬臂梁4慢慢退回至导轨梁1的末端；

步骤11，操作控制行走马达9，使滑车5慢慢退回至悬臂梁4的末端，回到立根台管柱立根中心位置。

至此，完成管柱立根26从立根台管柱立根中心到井口中心的传递。

本发明一种高位夹持直线机械手，解决了现有技术中管柱处理机械设备难以满足不同台面上、远距离的管柱立根在立根台和钻台井口中心间的来回往复传递过程中高位夹持的问题，该高位夹持直线机械手能够在有限的结构上进行两次伸出，适应远距离的管柱立根传递，具有结构简单，操作方便的特点；机械手夹持臂即可水平伸出又可翻转至竖直状态，满足在狭小空间内来回往复运动的要求，节省了作业空间，方便其他设备的操作；满足了不同规格管柱立根来回往复的高位夹持传递，具有集成度高，自动化程度高的特点，提高了管柱立根传递效率和安全性。

Claims (7)

1.一种高位夹持直线机械手，其特征在于，包括井架(27)，所述井架(27)上固接有支腿Ⅰ(2)和支腿Ⅱ(3)，所述支腿Ⅰ(2)和支腿Ⅱ(3)固接有导轨梁(1)上，所述导轨梁(1)上活动连接有悬臂梁(4)，所述悬臂梁(4)活动连接有滑车(5)，所述滑车(5)上部设置有夹持机械手(25)，所述夹持机械手(25)连接有控制器，所述控制器连接有液压动力源；

所述滑车(5)上固接有拖链(6)，所述拖链(6)的一端固接滑车(5)，所述拖链(6)的另一端固接在拖链支架(8)上，所述拖链支架(8)安装在支腿Ⅰ(2)和支腿Ⅱ(3)的顶部，所述拖链支架(8)与导轨梁(1)呈平行布置；

所述导轨梁(1)的顶部固接有伸缩液缸(7)，所述伸缩液缸(7)的活塞杆固接在悬臂梁(4)的下方；

所述导轨梁(1)包括导轨梁工字梁(11)，所述导轨梁工字梁(11)的两端均固接有挡杆(13)，所述悬臂梁(4)的底部固接有轮滚支架(16)，所述轮滚支架(16)上配设有若干悬臂梁滚轮(12)，所述悬臂梁滚轮(12)与导轨梁工字梁(11)相匹配。

2.如权利要求1所述的一种高位夹持直线机械手，其特征在于，所述悬臂梁(4)上沿长边方向固接有齿条(10)，所述滑车(5)上配设有行走马达(9)，所述行走马达(9)连接控制器，所述行走马达(9)的主轴上配设有齿轮，所述齿轮与齿条(10)相匹配。

3.如权利要求1所述的一种高位夹持直线机械手，其特征在于，所述悬臂梁(4)包括悬臂梁工字梁(14)，所述悬臂梁工字梁(14)的两端均固接有挡杆(13)。

4.如权利要求3所述的一种高位夹持直线机械手，其特征在于，所述滑车(5)包括架体(17)，所述架体(17)的底部配设有若干滑车滚轮(15)，所述滑车滚轮(15)与悬臂梁工字梁(14)相匹配，所述架体(17)的顶部固接夹持机械手(25)。

5.如权利要求4所述的一种高位夹持直线机械手，其特征在于，所述夹持机械手(25)包括夹持臂滑槽(18)，所述夹持臂滑槽(18)的顶部配设有夹持臂滑架(21)，所述夹持臂滑架(21)上设置有机械手夹持臂(23)，所述机械手夹持臂(23)上配设有液缸Ⅲ(24)，所述液缸Ⅲ(24)连接控制器，所述液缸Ⅲ(24)能使机械手夹持臂(23)的开合。

6.如权利要求5所述的一种高位夹持直线机械手，其特征在于，所述架体(17)的顶部固接支座，所述支座与夹持臂滑槽(18)通过销轴(20)相连接，所述架体(17)的顶部固接有液缸Ⅰ(19)，所述液缸Ⅰ(19)连接控制器，所述液缸Ⅰ(19)的活塞杆固接夹持臂滑槽(18)，所述液缸Ⅰ(19)能使夹持臂滑槽(18)从水平到竖直状态的翻转。

7.如权利要求5所述的一种高位夹持直线机械手，其特征在于，所述夹持臂滑槽(18)的顶部固接有液缸Ⅱ(22)，所述液缸Ⅱ(22)连接控制器，所述液缸Ⅱ(22)能使夹持臂滑架(21)在夹持臂滑槽(18)中伸出和缩回。

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