CN215408522U

CN215408522U - 电驱钻台面平移扶正机械臂

Info

Publication number: CN215408522U
Application number: CN202121783107.XU
Authority: CN
Inventors: 杨小亮; 闫文飞; 张秀涛; 李志伟; 巨静斋; 李军; 何艳; 王小琴
Original assignee: Lanzhou Ls Petroleum Equipment Engineering Co ltd
Current assignee: Lanzhou Ls Petroleum Equipment Engineering Co ltd
Priority date: 2021-08-02
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2022-01-04
Anticipated expiration: 2031-08-02

Abstract

本实用新型公开了一种电驱钻台面平移扶正机械臂，包括平移底座、控制柜、回转机构、机械臂和机械手爪，机械臂中后支撑臂和后支撑杆的两端分别铰接在连接座和四孔连接板上，前支撑臂和前支撑杆的两端分别铰接在机械手爪安装座和四孔连接板上，前支撑臂和四孔连接板之间铰接有连杆；伺服伸缩电动缸铰接在后支撑臂和前支撑臂之间。本实用新型采用伺服旋转电机驱动机械臂及机械手爪的旋转，采用伺服伸缩电动缸控制机械臂的伸出和复位，伺服平移电动缸控制机械臂在水平方向的移动，能够精确、平稳控制机械臂完成管具的抓取、移动和排放作业，作业效率高、绿色环保、结构紧凑、占用空间小。

Description

电驱钻台面平移扶正机械臂

技术领域

本实用新型涉及钻采设备技术领域，具体的说是一种电驱钻台面平移扶正机械臂。

背景技术

目前钻台面管具处理设备已成为自动化钻机的重要一环，随着钻机的自动化、智能化的发展，目前现场已经出现了多种不同型式的钻台面机械手，但是大多数采用液压系统控制，但是液压驱动控制精度低、响应时间长，能较高耗高，并且液压系统存在漏油污染环境、影响运动平稳性、效率低、易发生故障的弊端。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电驱钻台面平移扶正机械臂，以解决现有的液压控制钻台面机械手控制精度低、能耗高，漏油污染环境的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：

一种电驱钻台面平移扶正机械臂，包括平移底座、控制柜、机械臂和机械手爪，控制柜安装在平移底座的顶部，控制柜与机械臂的底部之间安装有回转机构，所述机械臂包括连接座、后支撑臂、后支撑杆、前支撑臂和前支撑杆；后支撑臂的底端铰接在连接座上，后支撑臂的顶端铰接在四孔连接板的第一铰接轴A1上；后支撑杆的底端铰接在连接座上，后支撑杆的顶端铰接在四孔连接板的第二铰接轴A2上；前支撑臂的顶端铰接在四孔连接板的第三铰接轴A3上，前支撑臂的底端铰接在机械手爪安装座上；前支撑杆的顶端铰接在四孔连接板的第四铰接轴A4上，前支撑杆的底端铰接在机械手爪的安装座上；连杆的后端铰接在四孔连接板的第四铰接轴A4上，连杆的前端铰接在前支撑臂的上部；伺服伸缩电动缸的底座铰接在后支撑臂的下部，伺服伸缩电动缸的活塞端铰接在前支撑臂的中部。

优选的，所述四孔连接板为倒置的梯形结构，第一铰接轴A1和第四铰接轴A4位于四孔连接板下横边的两端，第二铰接轴A2和第三铰接轴A3位于四孔连接板上横边的两端。

优选的，所述机械臂的连接座的下方安装有相互连接的齿轮轴和平行轴减速器，平行轴减速器与伺服旋转电机相连接。

优选的，所述回转机构包括固定座和回转支承，回转支承的外齿与齿轮轴相啮合，回转支承的内圈上部与连接座通过螺栓连接。

优选的，所述平移底座通过耳板和销轴固定于钻台面上，平移底座包括长方体状的固定架体、两组直线导轨、伺服平移电动缸和滑座，两组直线导轨平行安装在固定架体左右两侧边内侧，滑座通过滑块装卡在直线导轨上，滑座的上部与控制柜的底部相连接；伺服平移电动缸的活塞端与滑座后侧边相连接，伺服平移电动缸的底座固定在固定架体的前梁内侧。

优选的，所述固定架体的上表面安装有位于滑座两侧的维修盖板和防护盖板。

优选的，所述机械手爪的中部安装有检测传感器。

本实用新型中前支撑臂和后支撑臂用于承受载荷，其强度大于前支撑杆和后支撑杆的强度。

本实用新型的工作过程为：

起钻时，顶驱吊卡将管具提升出井口，完成卸扣后，平移底座内的伺服平移电动缸伸缩，推动滑座移动，将控制柜及机械臂平移到预定位置，回转机构带动机械臂转动，使得机械手爪对正井口中心线，伺服伸缩电动缸的活塞端伸长，带动前支撑臂、前支撑杆和机械手爪向井口方向移动，移动过程中控制机械手爪打开，检测传感器监测到管具，机械手爪闭合将管具的牢靠夹持；伺服伸缩电动缸的活塞端回缩，带动机械臂连同管具一起后退，回转机构带动机械臂转动一定角度，机械臂再伸出带动机械手爪至预定位置，机械手爪打开，将管具放到预定位置，整机复位，至此排放单根管具作业完成。重复上述过程可实现管具的排放作业。类似地，同样可完成下钻作业。

本实用新型可配合顶驱和动力猫道实现下钻时立根的排放，钻井时接单立根，完钻甩钻杆等作业。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型采用伺服旋转电机驱动机械臂及机械手爪的旋转，采用伺服伸缩电动缸控制机械臂的伸出和复位，伺服平移电动缸控制机械臂在水平方向的移动，采用伺服驱动电机控制梯形螺母丝杠副带动机械手爪的闭合和打开，能够精确、平稳控制机械臂完成管具的抓取、移动和排放作业，作业效率高、绿色环保、结构紧凑、占用空间小；

（2）本实用新型中后支撑臂、后支撑杆、四孔连接板、前支撑臂和前支撑杆构成了两组平行西变形结构，保证了机械臂的强度，提高了抓取、移动管具时的稳定性；

（3）本实用新型中检测传感器准确监测管具的位置，能够精确控制机械手爪动作，提高了设备的精度；

（4）本实用新型中平移底座中伺服平移电动缸带动滑座移动，进而实现机械臂在水平方向的移动，有效避开工作现场的障碍物，提高了设备的可靠性；

（5）本实用新型在平移底座的上表面安装防护盖板和维修盖板，可防止有效保护伺服平移电动缸，减少污损。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中本实用新型的主视图；

图3是图2中本实用新型的使用状态图；

图4是图1中平移底座的结构示意图；

图5是图4中平移底座的B-B向剖视图；

图6是本实用新型的使用状态图；

图中：1、平移底座，101、固定架体，102、直线导轨，103、伺服平移电动缸，104、滑座，105、维修盖板，106、防护盖板，2、控制柜，3、回转机构，301、固定座，302、回转支承，4、机械臂，401、伺服旋转电机，402、平行轴减速器，403、齿轮轴，404、连接座，405、后支撑杆，406、后支撑臂，407、伺服伸缩电动缸，408、四孔连接板，409、连杆，410、前支撑臂，411、前支撑杆，A1、第一铰接轴，A2、第二铰接轴，A3、第三铰接轴，A4、第四铰接轴，5、机械手爪。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1至图6所示，一种电驱钻台面平移扶正机械臂，包括平移底座1、控制柜2、机械臂4和机械手爪5，控制柜2安装在平移底座1的顶部，控制柜2与机械臂4的底部之间安装有回转机构3，机械臂4包括连接座404、后支撑臂406、后支撑杆405、前支撑臂410和前支撑杆411；后支撑臂406的底端铰接在连接座404上，后支撑臂406的顶端铰接在四孔连接板408的第一铰接轴A1上；后支撑杆405的底端铰接在连接座404上，后支撑杆405的顶端铰接在四孔连接板408的第二铰接轴A2上；前支撑臂410的顶端铰接在四孔连接板408的第三铰接轴A3上，前支撑臂410的底端铰接在机械手爪5的安装座上；前支撑杆411的顶端铰接在四孔连接板408的第四铰接轴A4上，前支撑杆411的底端铰接在机械手爪5的安装座上；连杆409的后端铰接在四孔连接板408的第四铰接轴A4上，连杆409的前端铰接在前支撑臂410的上部；伺服伸缩电动缸407的底座铰接在后支撑臂406的下部，伺服伸缩电动缸407的活塞端铰接在前支撑臂410的中部。

四孔连接板408为倒置的梯形结构，第一铰接轴A1和第四铰接轴A4位于四孔连接板408下横边的两端，第二铰接轴A2和第三铰接轴A3位于四孔连接板408上横边的两端。

机械臂4的连接座404的下方安装有相互连接的齿轮轴403和平行轴减速器402，平行轴减速器402与伺服旋转电机401相连接。

回转机构3包括固定座301和回转支承302，回转支承302的外齿与齿轮轴403相啮合，回转支承302的内圈上部与连接座404通过螺栓连接。

平移底座1通过耳板和销轴固定于钻台面上，平移底座1包括长方体状的固定架体101、两组直线导轨102、伺服平移电动缸103和滑座104，两组直线导轨102平行安装在固定架体101左右两侧边内侧，滑座104通过滑块装卡在直线导轨102上，滑座104的上部与控制柜2的底部相连接；伺服平移电动缸103的活塞端与滑座104后侧边相连接，伺服平移电动缸103的底座固定在固定架体101的前梁内侧。

固定架体101的上表面安装有位于滑座104两侧的维修盖板105和防护盖板106。

机械手爪5的中部安装有检测传感器。

本实用新型的工作过程为：

起钻时，顶驱吊卡将管具提升出井口，完成卸扣后，平移底座1内的伺服平移电动缸103伸缩，推动滑座4移动，将控制柜2及机械臂4平移到预定位置，回转机构3带动机械臂4转动，使得机械手爪5对正井口中心线，伺服伸缩电动缸407的活塞端伸长，带动前支撑臂410、前支撑杆411和机械手爪5向井口方向移动，移动过程中控制机械手爪5打开，检测传感器监测到管具，机械手爪5闭合将管具的牢靠夹持；伺服伸缩电动缸407的活塞端回缩，带动机械臂4连同管具一起后退，回转机构3带动机械臂4转动一定角度，机械臂4再伸出带动机械手爪5至预定位置，机械手爪5打开，将管具放到预定位置，整机复位，至此排放单根管具作业完成。重复上述过程可实现管具的排放作业。类似地，同样可完成下钻作业。

本实用新型采用伺服旋转电机驱动机械臂及机械手爪的旋转，采用伺服伸缩电动缸控制机械臂的伸出和复位，伺服平移电动缸控制机械臂在水平方向的移动，能够精确、平稳控制机械臂完成管具的抓取、移动和排放作业，作业效率高、绿色环保、结构紧凑、占用空间小。

Claims

1.一种电驱钻台面平移扶正机械臂，包括平移底座（1）、控制柜（2）、机械臂（4）和机械手爪（5），控制柜（2）安装在平移底座（1）的顶部，控制柜（2）与机械臂（4）的底部之间安装有回转机构（3），其特征在于：所述机械臂（4）包括连接座（404）、后支撑臂（406）、后支撑杆（405）、前支撑臂（410）和前支撑杆（411）；后支撑臂（406）的底端铰接在连接座（404）上，后支撑臂（406）的顶端铰接在四孔连接板（408）的第一铰接轴（A1）上；后支撑杆（405）的底端铰接在连接座（404）上，后支撑杆（405）的顶端铰接在四孔连接板（408）的第二铰接轴（A2）上；前支撑臂（410）的顶端铰接在四孔连接板（408）的第三铰接轴（A3）上，前支撑臂（410）的底端铰接在机械手爪（5）的安装座上；前支撑杆（411）的顶端铰接在四孔连接板（408）的第四铰接轴（A4）上，前支撑杆（411）的底端铰接在机械手爪（5）的安装座上；连杆（409）的后端铰接在四孔连接板（408）的第四铰接轴（A4）上，连杆（409）的前端铰接在前支撑臂（410）的上部；伺服伸缩电动缸（407）的底座铰接在后支撑臂（406）的下部，伺服伸缩电动缸（407）的活塞端铰接在前支撑臂（410）的中部。

2.根据权利要求1所述的电驱钻台面平移扶正机械臂，其特征在于：所述四孔连接板（408）为倒置的梯形结构，第一铰接轴（A1）和第四铰接轴（A4）位于四孔连接板（408）下横边的两端，第二铰接轴（A2）和第三铰接轴（A3）位于四孔连接板（408）上横边的两端。

3.根据权利要求1或2所述的电驱钻台面平移扶正机械臂，其特征在于：所述机械臂（4）的连接座（404）的下方安装有相互连接的齿轮轴（403）和平行轴减速器（402），平行轴减速器（402）与伺服旋转电机（401）相连接。

4.根据权利要求3所述的电驱钻台面平移扶正机械臂，其特征在于：所述回转机构（3）包括固定座（301）和回转支承（302），回转支承（302）的外齿与齿轮轴（403）相啮合，回转支承（302）的内圈上部与连接座（404）通过螺栓连接。

5.根据权利要求4所述的电驱钻台面平移扶正机械臂，其特征在于：所述平移底座（1）通过耳板和销轴固定于钻台面上，平移底座（1）包括长方体状的固定架体（101）、两组直线导轨（102）、伺服平移电动缸（103）和滑座（104），两组直线导轨（102）平行安装在固定架体（101）左右两侧边内侧，滑座（104）通过滑块装卡在直线导轨（102）上，滑座（104）的上部与控制柜（2）的底部相连接；伺服平移电动缸（103）的活塞端与滑座（104）后侧边相连接，伺服平移电动缸（103）的底座固定在固定架体（101）的前梁内侧。

6.根据权利要求5所述的电驱钻台面平移扶正机械臂，其特征在于：所述固定架体（101）的上表面安装有位于滑座（104）两侧的维修盖板（105）和防护盖板（106）。

7.根据权利要求6所述的电驱钻台面平移扶正机械臂，其特征在于：所述机械手爪（5）的中部安装有检测传感器。