CN206942695U

CN206942695U - 钻机自动排管机构

Info

Publication number: CN206942695U
Application number: CN201720679457.9U
Authority: CN
Inventors: 张仕海
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2018-01-30
Anticipated expiration: 2027-06-13

Abstract

本实用新型涉及一种钻机自动排管机构，机构主要由水平滑动机构、回转机构、机械臂、上机械手、下机械手构成。通过机械手可抓取钻杆，并通过水平、回转运动，将钻杆准确地送到指定的排管架位置。该机构可实现钻杆的自动排放，以代替钻机二层井架工作业。

Description

钻机自动排管机构

技术领域

本实用新型涉及一种钻机自动排管机构，属于机械设计领域。

背景技术

随着我国石油、天然气勘探技术的发展，钻井技术正向深井、超深井方向迈进，对井口自动化程度要求越来越高，特别是在偏远、沙漠、极地的钻井作业更是离不开自动化钻机。目前，我国钻井在起下钻作业中仍然较普遍的采用人工的方式来处理立根，即，当起重设备将钻杆提起到位后，由井口工作人员将当前钻杆脱扣，然后由二层台工作人员和井口工作人员配合，将钻杆垂直摆放在井架上固定位置。工作过程中，需要工作人员与钻杆直接接触，工作条件差，危险性高，工作效率低，尤其是在高温、高寒、缺氧的作业环境中，人工处理管柱立根将严重影响钻井效率。为实现钻杆脱扣后自动排放功能，以取代二层台的井架工，本实用新型提供了一种钻机自动排管系统，以提高钻井效率，降低作业成本，降低作业风险。

发明内容

本实用新型以钻机二层台排管作业为应用对象，开发一种可自动抓取钻杆，并将钻杆准确的排放到井架上固定位置。为实现上述目标，本实用新型采用以下技术方案：

钻机排管机构由水平滑动机构、回转机构、机械臂、上机械手、下机械手构成。

所述的水平滑动机构安装在钻机二层台上，并可带动回转机构、机械臂、机械手及所夹持的钻杆水平方向移动。所述的水平滑动机构由导轨架、连接架、二级伸缩缸、滑动横梁、滑块和导轨构成。所述的导轨架分左右两根，两根导轨架的一端分别与连接架的两端固定，两根导轨架的内侧分别固定一根导轨；所述的滑动横梁两端分别固定两块滑块，滑块上的滚轮置于导轨上的滑槽内。两侧导轨的内侧分别安装一个二级伸缩缸，二级伸缩缸活塞杆的末端通过销轴、铰接架座安装在连接架的一端，二级伸缩缸的底部通过销轴、铰接架座安装在滑动横梁的一端。

所述回转机构安装在滑动横梁的中部，可带动机械臂、机械手及所夹持的钻杆在180^O范围内旋转和定位。所述回转机构由回转机构安装桶、横梁、倾角液压缸、螺旋回转缸、传动轴、轴承、圆螺母、锁紧螺母构成。所述的安装桶内装有螺旋回转缸，螺旋回转缸的输出轴通过法兰与传动轴固定，传动轴为阶梯轴结构，其下部通过轴承安装于回转机构安装桶的底部，轴承通过圆螺母锁紧，传动轴的末端穿过横梁的安装孔，并通过锁紧螺母锁紧。横梁两端的下方分别安装一个铰接架座。倾角液压缸的一端与横梁远端的铰接架座铰接，另一端通过双侧铰接架与上臂铰接。

所述的机械臂可将钻杆送到确定的位置，包括上臂、下臂、下伸缩臂、下臂伸缩缸、下臂垂直控制缸。所述上臂为“U”型管状结构，其上端通过铰接架座与横梁近端的铰接架座铰接，下端通过销轴与下臂的上端铰接；所述的下臂为方管结构，其上端与上臂的下端铰接，并固定安装一机械手。所述的下伸缩臂为方管结构，并空套于下臂内，下伸缩臂的底端固定安装一机械手。所述的下臂伸缩缸的底部通过铰接架座与下臂铰接，下臂伸缩缸的活塞杆通过铰接架座与下伸缩臂的底端铰接。

所述的上机械手与下机械手结构完全相同，由手抓、齿轮、齿条、手抓缸、手抓缸座、手抓基座、轴承机构、芯轴及手抓外壳构成。所述的手抓、齿轮通过芯轴与轴承机构的轴承连接，芯轴顶端通过螺母锁紧，轴承机构的轴承座通过螺栓与手抓基座固定。两套相同的手抓、齿轮、轴承机构及芯轴构成对称的左、右手抓机构。所述的齿条为双面齿结构，两齿面分别与左、右手抓机构的齿轮啮合，齿条的非齿端与手抓缸的活塞端固定连接。所述的手抓缸底部通过螺栓与手抓缸座固定连接，手抓缸座通过螺栓与手抓基座固定连接。所述的手抓外壳通过螺栓与手抓基座固定连接。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

1、通过两个手爪抓紧和把持钻杆，下手爪抓紧，上手爪把持，可实现钻杆的提升和稳定。

2、通过导轨机构将钻杆准确地送到摆放位置，易于定位。

3、通过回转机构、上臂、下臂的配合，可实现钻杆的推送入位。

附图说明

图1 自动排管机构主视图

图2自动排管机构左视图

图3自动排管机构俯视图

图4下臂结构剖视图

图5回转机构剖视图

图6 手抓机构主视图

图7 手抓机构俯视图

图中：1、导轨架，2、回转机构安装桶，3、横梁，4、铰接架座，5、倾角液压缸，6、双侧铰接架，7、上臂，8、上手爪机构，9、下臂，10、下手爪机构，11、手抓外壳，12、下臂垂直控制缸，13、连接架，14、二级伸缩缸，15、滑动横梁，16、滑块，17、导轨，18、下伸缩臂，19、下臂伸缩缸，20、铰架，21、螺旋回转缸，22、传动轴，23、轴承，24、圆螺母，25、锁紧螺母，26、手爪，27、齿轮，28、齿条，29、手爪缸，30、手爪基座，31、手爪缸座，32、轴承机构，33、芯轴

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1至图7，机器人整体由伸缩躯干机构及伸缩腿脚机构组成。

钻机排管机构由水平滑动机构、回转机构、机械臂、机械手、上机械手、下机械手构成。

所述的水平滑动机构安装在钻机二层台上，并可带动回转机构、机械臂、机械手及所夹持的钻杆水平方向移动。所述的水平滑动机构由导轨架1、连接架13、二级伸缩缸14、滑动横梁15、滑块16和导轨17构成。所述的导轨架1有左右两根，两根导轨架1的一端分别与连接架13的两端固定，两根导轨架1的内侧分别固定一根导轨17；所述的滑动横梁15两端分别固定两块滑块16，滑块16上的滚轮置于导轨17上的滑槽内。两侧导轨17的内侧分别安装一个二级伸缩缸14，二级伸缩缸14活塞杆的末端通过销轴、铰接架座4安装在连接架13的一端，二级伸缩缸14的底部通过销轴、铰接架座4安装在滑动横梁15的一端。

所述回转机构安装在滑动横梁15的中部，可带动机械臂、机械手及所夹持的钻杆在180^O范围内旋转和定位。所述回转机构由回转机构安装桶2、横梁3、倾角液压缸5、螺旋回转缸21、传动轴22、轴承23、圆螺母24、锁紧螺母25构成。所述的安装桶2内装有螺旋回转缸21，螺旋回转缸21的输出轴通过法兰与传动轴22固定，传动轴22为阶梯轴结构，其下部通过轴承23安装于回转机构安装桶2的底部，轴承23通过圆螺母24锁紧，传动轴22的末端穿过横梁3的安装孔，并通过锁紧螺母25锁紧。横梁3两端的下方分别安装一个铰接架座4。倾角液压缸5的一端与横梁3远端的铰接架座4铰接，另一端通过双侧铰接架6与上臂7铰接。

所述的机械臂可将钻杆送到确定的位置，包括上臂7、下臂9、下伸缩臂18、下臂伸缩缸18、下臂垂直控制缸12。所述上臂7为“U”型管状结构，其上端通过铰接架座4与横梁3近端的铰接架座4铰接，下端通过销轴与下臂9的上端铰接；所述的下臂9为方管结构，其上端与上臂7的下端铰接，并固定安装一机械手。所述的下伸缩臂18为方管结构，并空套于下臂9内，下伸缩臂18的底端固定安装一机械手。所述的下臂伸缩缸18的底部通过铰接架座4与下臂9铰接，下臂伸缩缸18的活塞杆通过铰接架座4与下伸缩臂18的底端铰接。

所述的上机械手与下机械手结构完全相同，由手抓26、齿轮27、齿条28、手抓缸29、手抓缸座31、手抓基座30、轴承机构32、芯轴33及手抓外壳11构成。所述的手抓26、齿轮27通过芯轴33与轴承机构32的轴承连接，芯轴33顶端通过螺母锁紧，轴承机构32的轴承座通过螺栓与手抓基座30固定。两套相同的手抓26、齿轮27、轴承机构32及芯轴33构成对称的左、右手抓机构。所述的齿条28为双面齿结构，两齿面分别与左、右手抓机构的齿轮27啮合，齿条28的非齿端与手抓缸29的活塞端固定连接。所述的手抓缸29底部通过螺栓与手抓缸座31固定连接，手抓缸座31通过螺栓与手抓基座30固定连接。所述的手抓外壳11通过螺栓与手抓基座30固定连接。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.钻机自动排管机构，其特征在于：钻机自动排管机构整体由水平滑动机构、回转机构、机械臂、上机械手、下机械手构成；机械手可抓取钻杆，并通过水平、回转运动，将钻杆准确地送到指定的排管架位置；

所述的水平滑动机构安装在钻机二层台上，并可带动回转机构、机械臂、机械手及所夹持的钻杆水平方向移动；所述的水平滑动机构由导轨架、连接架、二级伸缩缸、滑动横梁、滑块和导轨构成；所述的导轨架分左右两根，两根导轨架的一端分别与连接架的两端固定，两根导轨架的内侧分别固定一根导轨；所述的滑动横梁两端分别固定两块滑块，滑块上的滚轮置于导轨上的滑槽内；两侧导轨的内侧分别安装一个二级伸缩缸，二级伸缩缸活塞杆的末端通过销轴、铰接架座安装在连接架的一端，二级伸缩缸的底部通过销轴、铰接架座安装在滑动横梁的一端；

所述回转机构安装在滑动横梁的中部，可带动机械臂、机械手及所夹持的钻杆在180^O范围内旋转和定位；所述回转机构由回转机构安装桶、横梁、倾角液压缸、螺旋回转缸、传动轴、轴承、圆螺母、锁紧螺母构成；所述的安装桶内装有螺旋回转缸，螺旋回转缸的输出轴通过法兰与传动轴固定，传动轴为阶梯轴结构，其下部通过轴承安装于回转机构安装桶的底部，轴承通过圆螺母锁紧，传动轴的末端穿过横梁的安装孔，并通过锁紧螺母锁紧；横梁两端的下方分别安装一个铰接架座；倾角液压缸的一端与横梁远端的铰接架座铰接，另一端通过双侧铰接架与上臂铰接；

所述的机械臂可将钻杆送到确定的位置，包括上臂、下臂、下伸缩臂、下臂伸缩缸、下臂垂直控制缸；所述上臂为“U”型管状结构，其上端通过铰接架座与横梁近端的铰接架座铰接，下端通过销轴与下臂的上端铰接；所述的下臂为方管结构，其上端与上臂的下端铰接，并固定安装一机械手；所述的下伸缩臂为方管结构，并空套于下臂内，下伸缩臂的底端固定安装一机械手；所述的下臂伸缩缸的底部通过铰接架座与下臂铰接，下臂伸缩缸的活塞杆通过铰接架座与下伸缩臂的底端铰接；

所述的上机械手与下机械手结构完全相同，由手抓、齿轮、齿条、手抓缸、手抓缸座、手抓基座、轴承机构、芯轴及手抓外壳构成；所述的手抓、齿轮通过芯轴与轴承机构的轴承连接，芯轴顶端通过螺母锁紧，轴承机构的轴承座通过螺栓与手抓基座固定；两套相同的手抓、齿轮、轴承机构及芯轴构成对称的左、右手抓机构；所述的齿条为双面齿结构，两齿面分别与左、右手抓机构的齿轮啮合，齿条的非齿端与手抓缸的活塞端固定连接；所述的手抓缸底部通过螺栓与手抓缸座固定连接，手抓缸座通过螺栓与手抓基座固定连接；所述的手抓外壳通过螺栓与手抓基座固定连接。