CN214463985U - 用于钻机平台的机械手 - Google Patents

Abstract

一种用于钻机平台的机械手，竖向支撑架的下端通过第一回转支承与底座可转动的连接，并通过液压站驱动；竖向支撑架与竖向滑动架竖向滑动配合；横向支撑架的左部与竖向滑动架的上部固定连接，横向支撑架与横向滑动架横向滑动配合；提托伸缩臂上部与横向滑动架的右端固定连接；上液压抱钳水平的设置，其包括钳臂一、钳臂二和驱动液压缸，并连接在提托伸缩臂的上部；下承托支架通过第二回转支承与提托伸缩臂的下端可转动的连接，并通过驱动电机驱动；第一液压缸的两端分别与竖向支撑架和横向支撑架连接；第二液压缸分别与竖向滑动架和提托伸缩臂铰接。该机械手能适用于钻杆的安装和拆卸过程，能有效降低操作人员的劳动强度，降低作业成本，通用性较强。

Description

用于钻机平台的机械手

技术领域

本实用新型属于钻探设备技术领域，具体是一种用于钻机平台的机械手。

背景技术

钻机是非常重要的钻探设备，在现有技术中，钻机的动力头、钻杆、钻具的拆装过程基本上都依赖人工进行操作，这种方式的劳动强度高。尤其对于钻杆，由于钻杆的尺寸和重量均比较大，同时安装高度又较高，因此通过人工进行操作的难度非常大，且具有一定的危险性，同时，安装和拆卸的成本高，并且往往还需要将钻杆从存放场地搬运到钻探场地进行安装，再者，钻杆拆卸后又需要将钻杆从钻探场地搬回到存放场地进行存放，搬运的距离通常非常的远，进一步增加了劳动成本，且搬运过程十分的不便。

现有技术中并不具有适用于钻杆安装和拆卸的机械手，从而无法有效降低操作人员的劳动负荷，也不能降低安装和拆卸成本，同时，导致钻杆的搬运效率低。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于钻机平台的机械手，该机械手能适用于钻杆的安装和拆卸过程，其能有效降低操作人员的劳动强度，能提高钻杆的搬运效率，并能降低作业成本，同时，其能有效提高作业过程中的安全系数，通用性较强。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于钻机平台的机械手，包括底座、竖向支撑架、竖向滑动架、横向支撑架、横向滑动架、提托伸缩臂、上液压抱钳、下承托支架、第一液压缸和第二液压缸；

所述竖向支撑架的下端通过第一回转支承与底座可转动的连接，竖向支撑架的内部设置有竖向滑动空腔一，竖向滑动空腔一的开口端延伸到竖向支撑架的上端面；竖向支撑架的外侧安装有驱动马达，驱动马达通过传动齿轮一与第一回转支承连接，以实现竖向支撑架相对于底座的转动；所述竖向滑动架下部的尺寸与竖向滑动空腔一的尺寸相适配，且径向限位轴向可滑动的设置在竖向滑动空腔一中；

所述横向支撑架的左部与竖向滑动架的上部固定连接，横向支撑架的内部设置有横向滑动空腔，横向滑动空腔的开口端延伸到横向支撑架的右端面；所述横向滑动架左部的尺寸与横向滑动空腔的尺寸相适配，且径向限位轴向可滑动的设置在横向滑动空腔中；

所述提托伸缩臂竖直的设置，其由提托支撑架和提托滑动架组成，所述提托支撑架的内部设置有竖向滑动空腔二，竖向滑动空腔二的开口端延伸到提托支撑架的下端面，所述提托滑动架上部的尺寸与竖向滑动空腔二的尺寸相适配，且径向限位轴向可滑动的设置在竖向滑动空腔二中；所述提托支撑架的上部与横向滑动架的右端固定连接；

所述上液压抱钳水平的设置，其包括钳臂一、钳臂二和驱动液压缸，所述钳臂一的左端固定连接在提托支撑架上部的右端，所述钳臂二与钳臂一彼此相对的设置，且其右部与钳臂一的右部通过纵向销轴铰接；所述钳臂一的中部和钳臂二的中部向相互远离的方向凹陷，且于凹陷部分中相对置的固定连接有一对弧形夹板；所述驱动液压缸的两端分别与钳臂一的右端和钳臂二的右端铰接；

所述下承托支架水平的设置，其一端在对应一对弧形夹板的位置开设有用于容纳钻杆的纵向通孔，其另一端通过第二回转支承与提托滑动架的下端可转动的连接，下承托支架的上端安装有驱动电机，驱动电机通过传动齿轮二与第二回转支承连接，以实现下承托支架相对于提托伸缩臂的转动；

所述第一液压缸竖向的设置在竖向支撑架外部的一侧，其下端与竖向支撑架的下部连接，其上端与横向支撑架的下端连接；

所述第二液压缸横向的设置，其左端与竖向滑动架连接，其右端与提托支撑架上部的左端连接；

所述第三液压缸竖向的设置在竖向滑动空腔二中，其上端与提托支撑架连接，其下端与提托滑动架连接。

进一步，为了提高该机械手的集成度，同时，为了方便对各个液压缸进行控制，还包括液压站和多路阀，液压站通过多路阀分别与第一液压缸、第二液压缸、驱动马达、驱动液压缸和第三液压缸连接。同时，将液压站和多路阀集成在竖向支撑架上，很大程度减少了管线过长导致整体设备工作压力高的问题。

作为一种优选，所述竖向支撑架为竖向支撑套筒，所述竖向滑动架为竖向滑动梁。

进一步，为了具有更好的承载能力，同时能使伸缩过程更平稳，所述横向支撑架由纵向间隔分布的两根横向支撑套筒、固定连接在两根支撑套筒右部之间的连接立梁组成，所述连接立梁的中部开设有横向导向孔，所述竖向滑动架上在对应横向导向孔的开设有横向通过孔；所述第二液压缸的缸筒的左端穿过横向通过孔后通过连接座一与竖向滑动架连接，其缸筒的右端安装于横向导向孔中，其活塞杆端通过连接座二与提托支撑架连接；所述横向滑动架由纵向间隔分布的两根横向滑动梁组成，两根横向滑动梁的左部分别滑动的插装于两根横向支撑套筒中。

作为一种优选，所述底座通过安装台固定在地面或机箱上。

进一步，为了增加整体的承载能力，所述竖向支撑架、竖向滑动架、横向支撑架、横向滑动架、提托伸缩臂、钳臂一、钳臂二和下承托支架均由高强度钢板制成。

本实用新型中，通过使竖向支撑架与底座之间通过第一回转支承连接，并通过液压站进行驱动，能便于自动化的实现360°全回转来适应不同角度工作要求；通过使竖向滑动架和竖向支撑架相互伸缩配合，且使横向支撑架与竖向滑动架固定连接，再通过第一液压缸来连接竖向支撑架和横向支撑架，能便于自动化的进行垂直方向上的伸缩调整，从而可以便于根据不同的工作高度需求进行作业高度的调整；通过使横向支撑架和横向滑动架相互伸缩配合，且使提托伸缩臂与横向滑动架固定连接，再通过第二液压缸来连接横向支撑架与提托支撑架，能便于自动化的进行水平方向上的伸缩调整，能便于根据不同工作半径的工况需求来调整作业半径，从而可以显著提高该机械手的通用性；通过在提托支撑架的上端连接上液压抱钳，并通过驱动液压缸进行驱动，可以方便的对不同外径的杆体进行固定夹持；通过使下承托支架的一端通过第二回转支承与提托滑动架的下端连接，同时，使带有纵向通孔的另一端与上液压抱钳相配合，并通过驱动电机进行驱动，能方便将下承托支架转动到上液压抱钳的下方，或者转动到上液压抱钳的外侧，有效保证了对不同大小长度物体的提托，并能提托物体在移动过程中的平稳性。通过第三液压缸来驱动相互滑动配合的提托支撑架和提托滑动架，能方便的改变下承托支架相对于上液压抱钳的距离，从而可以使下承托支架更好的配合上液压抱钳进行杆体的夹持。本机械手整体结构紧凑、承载能力强，其在工作中可实现多角度多方位的操作。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的左视图。

图中：1、底座，2、第一回转支承，3、竖向支撑架，4、竖向滑动架，5、横向支撑架，6、横向滑动架，7、第一液压缸，8、提托伸缩臂，9、上液压抱钳，10、第二回转支承，11、下承托支架，12、第二液压缸，13、驱动液压缸，14、钳臂一，15、钳臂二，16、弧形夹板，17、液压站，18、驱动电机，19、纵向通孔，20、横向支撑套筒，21、连接立梁，22、连接座一，23、连接座二，24、横向滑动梁，25、驱动马达，26、多路阀，27、提托支撑架，28、提托滑动架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，一种用于钻机平台的机械手，包括底座1、竖向支撑架3、竖向滑动架4、横向支撑架5、横向滑动架6、提托伸缩臂8、上液压抱钳9、下承托支架11、第一液压缸7和第二液压缸12；

所述竖向支撑架3的下端通过第一回转支承2与底座1可转动的连接，竖向支撑架3的内部设置有竖向滑动空腔一，竖向滑动空腔一的开口端延伸到竖向支撑架3的上端面；竖向支撑架3的外侧安装有驱动马达25，驱动马达25通过传动齿轮一与第一回转支承2连接，以实现竖向支撑架3相对于底座1的转动；所述竖向滑动架4下部的尺寸与竖向滑动空腔一的尺寸相适配，且径向限位轴向可滑动的设置在竖向滑动空腔一中；

所述横向支撑架5的左部与竖向滑动架4的上部固定连接，横向支撑架5的内部设置有横向滑动空腔，横向滑动空腔的开口端延伸到横向支撑架5的右端面；所述横向滑动架6左部的尺寸与横向滑动空腔的尺寸相适配，且径向限位轴向可滑动的设置在横向滑动空腔中；

所述提托伸缩臂8竖直的设置，其由提托支撑架27和提托滑动架28组成，所述提托支撑架27的内部设置有竖向滑动空腔二，竖向滑动空腔二的开口端延伸到提托支撑架27的下端面，所述提托滑动架28上部的尺寸与竖向滑动空腔二的尺寸相适配，且径向限位轴向可滑动的设置在竖向滑动空腔二中；所述提托支撑架27的上部与横向滑动架6的右端固定连接；

所述上液压抱钳9水平的设置，其包括钳臂一14、钳臂二15和驱动液压缸13，所述钳臂一14的左端固定连接在提托支撑架27上部的右端，所述钳臂二15与钳臂一14彼此相对的设置，且其右部与钳臂一14的右部通过纵向销轴铰接；所述钳臂一14的中部和钳臂二15的中部向相互远离的方向凹陷，且于凹陷部分中相对置的固定连接有一对弧形夹板16；所述驱动液压缸13的两端分别与钳臂一14的右端和钳臂二15的右端铰接；

所述下承托支架11水平的设置，其一端在对应一对弧形夹板16的位置开设有用于容纳钻杆的纵向通孔19，其另一端通过第二回转支承10与提托滑动架28的下端可转动的连接，下承托支架11的上端安装有驱动电机18，驱动电机18通过传动齿轮二与第二回转支承10连接，以实现下承托支架11相对于提托伸缩臂8的转动；

所述第一液压缸7竖向的设置在竖向支撑架3外部的一侧，其下端与竖向支撑架3的下部连接，其上端与横向支撑架5的下端连接；

所述第二液压缸12横向的设置，其左端与竖向滑动架4连接，其右端与提托支撑架27上部的左端连接；

所述第三液压缸竖向的设置在竖向滑动空腔二中，其上端与提托支撑架27连接，其下端与提托滑动架28连接。

为了提高该机械手的集成度，同时，为了方便对各个液压缸进行控制，还包括液压站17和多路阀26，液压站17通过多路阀26分别与第一液压缸7、第二液压缸12、驱动马达25、驱动液压缸13和第三液压缸连接。同时，将液压站和多路阀集成在竖向支撑架上，很大程度减少了管线过长导致整体设备工作压力高的问题。

作为一种优选，所述竖向支撑架3为竖向支撑套筒，所述竖向滑动架4为竖向滑动梁。

为了具有更好的承载能力，同时能使伸缩过程更平稳，所述横向支撑架5由纵向间隔分布的两根横向支撑套筒20、固定连接在两根支撑套筒20右部之间的连接立梁21组成，所述连接立梁21的中部开设有横向导向孔，所述竖向滑动架4上在对应横向导向孔的开设有横向通过孔；所述第二液压缸12的缸筒的左端穿过横向通过孔后通过连接座一22与竖向滑动架4连接，其缸筒的右端安装于横向导向孔中，其活塞杆端通过连接座二23与提托支撑架27连接；所述横向滑动架6由纵向间隔分布的两根横向滑动梁24组成，两根横向滑动梁24的左部分别滑动的插装于两根横向支撑套筒20中。

作为一种优选，所述底座1通过安装台固定在地面或机箱上。

为了增加整体的承载能力，所述竖向支撑架3、竖向滑动架4、横向支撑架5、横向滑动架6、提托伸缩臂8、钳臂一14、钳臂二15和下承托支架11均由高强度钢板制成。

作为一种优选，还包括PLC控制器、无线通信模块和远程遥控器，所述PLC控制器分别与多路阀、无线通信模块一和液压站连接，所述PLC控制器和无线通信模块一均安装在竖向支撑架上，所述远程遥控器同置无线通信模块二，无线通信模块二和无线通信模块一通过无线连接，从而能便于通过远程无线的方式控制该机械手的动作，可以有效避免操作人员靠近作业范围，从而能显著提高安全系数；作为一种优选，多路阀采用电磁液控复合比例控制阀，从而可以使液压缸的动作过程更稳定且无冲击现象发生。

通过使竖向支撑架与底座之间通过第一回转支承连接，并通过液压站进行驱动，能便于自动化的实现360°全回转来适应不同角度工作要求；通过使竖向滑动架和竖向支撑架相互伸缩配合，且使横向支撑架与竖向滑动架固定连接，再通过第一液压缸来连接竖向支撑架和横向支撑架，能便于自动化的进行垂直方向上的伸缩调整，从而可以便于根据不同的工作高度需求进行作业高度的调整；通过使横向支撑架和横向滑动架相互伸缩配合，且使提托伸缩臂与横向滑动架固定连接，再通过第二液压缸来连接横向支撑架与提托支撑架，能便于自动化的进行水平方向上的伸缩调整，能便于根据不同工作半径的工况需求来调整作业半径，从而可以显著提高该机械手的通用性；通过在提托支撑架的上端连接上液压抱钳，并通过驱动液压缸进行驱动，可以方便的对不同外径的杆体进行固定夹持；通过使下承托支架的一端通过第二回转支承与提托滑动架的下端连接，同时，使带有纵向通孔的另一端与上液压抱钳相配合，并通过驱动电机进行驱动，能方便将下承托支架转动到上液压抱钳的下方，或者转动到上液压抱钳的外侧，有效保证了对不同大小长度物体的提托，并能提托物体在移动过程中的平稳性。通过第三液压缸来驱动相互滑动配合的提托支撑架和提托滑动架，能方便的改变下承托支架相对于上液压抱钳的距离，从而可以使下承托支架更好的配合上液压抱钳进行杆体的夹持。具体地，当对竖直的钻杆进行夹持操作进，先通过驱动电机驱动第二回转支承转动，使下承托支架转动到上液压抱钳的外侧，再通过驱动液压缸打开上液压抱钳，并通过改变横向滑动架相对于横向支撑架的伸出或缩回距离，改变竖向滑动架相对于竖向支撑架的伸出或缩回距离，来使上液压抱钳移动到杆体的位置进行杆体的抱紧夹持，在杆体抱紧之后，通过第三液压缸来改变提托滑动架相对于提托支撑架的伸出或缩回距离来改变下承托支架相对于上液压抱钳的距离，该过程中杆体的下端会逐渐移动到下承托支架的上方，在杆体的下端位于下承托支架上方时，通过驱动电机驱动第二回转支承转动，使下承托支架转动到上液压抱钳的正下方，此时，纵向通孔与杆体对齐，再控制第三液压缸收缩，使杆体的下端插装于纵向通孔中，从而可实现对杆体的稳定夹持。

现有的常规机械手大多是通过电缸以及电机实现转动与伸缩，这样的结构使得机械臂的负载较小，不利于夹持较重的物品，带伸缩的多级臂体因间隙问题精度不够高，而液压式的机械臂负载较大，稳定性好，各个伸缩臂之间采用的可调节滑块形式，可以尽可能的消除臂体间隙，大大提高精确定位的问题。本机械手整体结构紧凑、承载能力强，其在工作中可实现多角度多方位的操作。

Claims (6)

1.一种用于钻机平台的机械手，包括底座(1)，其特征在于，还包括竖向支撑架(3)、竖向滑动架(4)、横向支撑架(5)、横向滑动架(6)、提托伸缩臂(8)、上液压抱钳(9)、下承托支架(11)、第一液压缸(7)、第二液压缸(12)和第三液压缸；

所述竖向支撑架(3)的下端通过第一回转支承(2)与底座(1)可转动的连接，竖向支撑架(3)的内部设置有竖向滑动空腔一，竖向滑动空腔一的开口端延伸到竖向支撑架(3)的上端面；竖向支撑架(3)的外侧安装有驱动马达(25)，驱动马达(25)通过传动齿轮一与第一回转支承(2)连接，以实现竖向支撑架(3)相对于底座(1)的转动；所述竖向滑动架(4)下部的尺寸与竖向滑动空腔一的尺寸相适配，且径向限位轴向可滑动的设置在竖向滑动空腔一中；

所述横向支撑架(5)的左部与竖向滑动架(4)的上部固定连接，横向支撑架(5)的内部设置有横向滑动空腔，横向滑动空腔的开口端延伸到横向支撑架(5)的右端面；所述横向滑动架(6)左部的尺寸与横向滑动空腔的尺寸相适配，且径向限位轴向可滑动的设置在横向滑动空腔中；

所述提托伸缩臂(8)竖直的设置，其由提托支撑架(27)和提托滑动架(28)组成，所述提托支撑架(27)的内部设置有竖向滑动空腔二，竖向滑动空腔二的开口端延伸到提托支撑架(27)的下端面，所述提托滑动架(28)上部的尺寸与竖向滑动空腔二的尺寸相适配，且径向限位轴向可滑动的设置在竖向滑动空腔二中；所述提托支撑架(27)的上部与横向滑动架(6)的右端固定连接；

所述上液压抱钳(9)水平的设置，其包括钳臂一(14)、钳臂二(15)和驱动液压缸(13)，所述钳臂一(14)的左端固定连接在提托支撑架(27)上部的右端，所述钳臂二(15)与钳臂一(14)彼此相对的设置，且其右部与钳臂一(14)的右部通过纵向销轴铰接；所述钳臂一(14)的中部和钳臂二(15)的中部向相互远离的方向凹陷，且于凹陷部分中相对置的固定连接有一对弧形夹板(16)；所述驱动液压缸(13)的两端分别与钳臂一(14)的右端和钳臂二(15)的右端铰接；

所述下承托支架(11)水平的设置，其一端在对应一对弧形夹板(16)的位置开设有用于容纳钻杆的纵向通孔(19)，其另一端通过第二回转支承(10)与提托滑动架(28)的下端可转动的连接，下承托支架(11)的上端安装有驱动电机(18)，驱动电机(18)通过传动齿轮二与第二回转支承(10)连接，以实现下承托支架(11)相对于提托伸缩臂(8)的转动；

所述第一液压缸(7)竖向的设置在竖向支撑架(3)外部的一侧，其下端与竖向支撑架(3)的下部连接，其上端与横向支撑架(5)的下端连接；

所述第二液压缸(12)横向的设置，其左端与竖向滑动架(4)连接，其右端与提托支撑架(27)上部的左端连接；

所述第三液压缸竖向设置在竖向滑动空腔二中，其上端与提托支撑架(27)连接，其下端与提托滑动架(28)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于钻机平台的机械手，其特征在于，还包括液压站(17)和多路阀(26)，液压站(17)通过多路阀(26)分别与第一液压缸(7)、第二液压缸(12)、驱动马达(25)、驱动液压缸(13)和第三液压缸连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于钻机平台的机械手，其特征在于，所述竖向支撑架(3)为竖向支撑套筒，所述竖向滑动架(4)为竖向滑动梁。

4.根据权利要求3所述的一种用于钻机平台的机械手，其特征在于，所述横向支撑架(5)由纵向间隔分布的两根横向支撑套筒(20)、固定连接在两根横向支撑套筒(20)右部之间的连接立梁(21)组成，所述连接立梁(21)的中部开设有横向导向孔，所述竖向滑动架(4)上在对应横向导向孔的开设有横向通过孔；所述第二液压缸(12)的缸筒的左端穿过横向通过孔后通过连接座一(22)与竖向滑动架(4)连接，其缸筒的右端安装于横向导向孔中，其活塞杆端通过连接座二(23)与提托支撑架(27)连接；所述横向滑动架(6)由纵向间隔分布的两根横向滑动梁(24)组成，两根横向滑动梁(24)的左部分别滑动的插装于两根横向支撑套筒(20)中。

5.根据权利要求4所述的一种用于钻机平台的机械手，其特征在于，所述底座(1)通过安装台固定在地面或机箱上。

6.根据权利要求5所述的一种用于钻机平台的机械手，其特征在于，所述竖向支撑架(3)、竖向滑动架(4)、横向支撑架(5)、横向滑动架(6)、提托伸缩臂(8)、钳臂一(14)、钳臂二(15)和下承托支架(11)均由高强度钢板制成。

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