鉆具機械手的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及鉆井設備【技術領域】，具體涉及一種鉆具機械手，其技術方案是：包括基座以及固定在基座上的液壓源、防爆配電箱以及機械傳動系統；所述機械傳動系統包括與基座連接的能夠受控旋轉的旋轉底座、與旋轉底座連接的機械臂以及與機械臂連接的夾緊裝置。與現有技術相比，本實用新型結構簡單、操作方便，該裝置代替人工完成作業，可使操作人員遠離井口，避免傷害，既提高了工作效率，減輕勞動強度，又提高了作業安全保障，能有效推動鉆井平臺無人化及自動化鉆井的發展，促進我國石油生產的現代化進程。
【專利說明】鉆具機械手
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鉆井設備【技術領域】，具體涉及一種用于鉆井作業的鉆具機械手。【背景技術】
[0002]石油鉆采行業野外艱苦的工作條件及惡劣的工作環境需要鉆采工人付出較大的勞動強度，且效率較低，而且往返于井口的各種機械設備也給工人操作帶來一定的安全隱患。伴隨著工業自動化的發展，石油鉆井設備也在不斷朝自動化、智能化方向發展，新設備、新工藝不斷應用。
[0003]目前在鉆井過程中上鉆具、接鉆具對扣、排立柱、下立柱、排鉆鋌、推方鉆桿進大鼠洞、甩鉆桿等工作需要靠人工推拉鉆具完成，費力大、耗時長、效率低，而且由于鉆臺面多有泥漿溢出，比較濕滑，容易造成安全事故，存在一定安全隱患。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的就是針對上述缺陷，提供一種結構簡單、操作方便、省時省力且安全系數高的鉆具機械手。
[0005]本實用新型的技術方案是:包括基座以及固定在基座上的液壓源、防爆配電箱以及機械傳動系統；所述機械傳動系統包括與基座連接的能夠受控旋轉的旋轉底座、與旋轉底座連接的機械臂以及與機械臂連接的夾緊裝置；所述的機械臂包括主臂、主臂拉桿、主臂液壓缸、連接座、主副臂連接板、副臂、副臂拉桿以及副臂連桿，其中主臂和主臂拉桿的第一端分別與旋轉底座鉸接、第二端分別與連接座鉸接從而構成第一平行四邊形機構，且主臂第二端向外延伸形成頭部；所述主臂液壓缸的第一端與旋轉底座鉸接、第二端與主臂的中部鉸接；所述的副臂、副臂拉桿的第一端分別與連接座鉸接、第二端分別與副臂連桿的兩端鉸接從而形成第二平行四邊形機構；所述副臂第一端上連接耳座，所述的主副臂連接板的一端與主臂的頭部鉸接、另一端與耳座鉸接；所述夾緊裝置與副臂連桿固定連接，所述夾緊裝置包括夾緊液壓缸以及由其驅動動作的夾緊鉗；所述的主臂液壓缸、夾緊液壓缸分別與所述的液壓源連接。
[0006]以上方案還可以進一步改進:
[0007]所述的基座上設有固定立柱，所述固定立柱上連接由液壓馬達驅動旋轉的齒圈，所述的齒圈通過旋轉法蘭與旋轉底座連接，所述的液壓馬達與液壓源連接。
[0008]所述的主臂液壓缸上設有位移傳感器，并與防爆配電箱內的PLC控制器連接；所述的鉆具機械手可通過無線遙控控制。
[0009]所述的第二平行四邊形機構能夠收縮至第一平行四邊形機構內，即副臂部分可以與主臂部分重疊布置，節省空間。
[0010]與現有技術相比，本實用新型結構簡單、操作方便，該裝置代替人工完成作業，可使操作人員遠離井口，避免傷害，既提高了工作效率，減輕勞動強度，又提高了作業安全保障，能有效推動鉆井平臺無人化及自動化鉆井的發展，促進我國石油生產的現代化進程。【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型一種實施例的機械臂收回狀態的結構示意圖；
[0012]圖2是本實用新型一種實施例的機械臂伸出狀態的結構示意圖；
[0013]圖3是本實用新型一種實施例的主臂-副臂的連接示意圖；
[0014]圖4是本實用新型一種實施例的副臂-夾緊裝置的連接示意圖；
[0015]圖5是本實用新型一種實施例的夾緊裝置的結構示意圖；
[0016]圖中:1、基座，2、防爆配電箱，3、液壓源，4、液壓旋轉接頭，5、液壓馬達，6、固定立柱，7、齒圈，8、旋轉法蘭，9、旋轉底座，10、主臂液壓缸，11、主臂拉桿，12、主臂，13、連接座，14、主副臂連接板，15、副臂，16、副臂拉桿，17、副臂連桿、18、夾緊裝置，19、緊固螺栓，20、夾緊液壓缸，21、夾緊連桿，22、夾緊鉗，23、機械手固定板，24、頭部，25、耳座。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體附圖，對本實用新型做進一步的說明。
[0018]參見圖1-5，一種鉆具機械手，包括基座I以及固定在基座I上的液壓源3、防爆配電箱2以及機械傳動系統；機械傳動系統包括與基座I連接的能夠受控旋轉的旋轉底座9、與旋轉底座9連接的機械臂以及與機械臂連接的夾緊裝置18，以下給出基座I與旋轉底座9的一種優選連接方式:基座I上設有固定立柱6，固定立柱6上連接由液壓馬達5驅動旋轉的齒圈7，齒圈7通過旋轉法蘭8與旋轉底座9連接。機械臂包括主臂12、主臂拉桿11、主臂液壓缸10、連接座13 (連接座為倒置的等邊三角形，其三個頂點分別為鉸接點)、主副臂連接板14、副臂15、副臂拉桿16以及副臂連桿17，其中主臂12和主臂拉桿11的第一端分別與旋轉底座9鉸接、第二端分別與連接座13鉸接從而構成第一平行四邊形機構，且主臂12第二端向外延伸形成頭部24 ;主臂液壓缸10的第一端與旋轉底座9鉸接、第二端與主臂12的中部鉸接；副臂15、副臂拉桿16的第一端分別與連接座13鉸接、第二端分別與副臂連桿17的兩端鉸接從而形成第二平行四邊形機構；副臂15第一端上連接耳座25，主副臂連接板14的一端與主臂12的頭部24鉸接、另一端與耳座25鉸接；夾緊裝置18與副臂連桿17通過緊固螺栓19固定連接，夾緊裝置18包括夾機械手固定板23、安裝在機械手固定板23上的夾緊液壓缸20以及由其驅動動作的夾緊鉗22，夾緊液壓缸20通過兩側的夾緊連桿21分別與兩片對合的夾緊鉗連接；液壓馬達5、主臂液壓缸10、夾緊液壓缸20分別與液壓源3連接，由其提供動力。
[0019]本機械手在非工作狀態時，機械臂處于收縮狀態，見圖1，此時主臂液壓缸10的活塞桿收回，主臂12和副臂15均收回處于豎直狀態，且為了節省空間，將副臂機構設計收回至主臂機構內。當機械手工作時，操作控制按鈕，主臂液壓缸10前伸，驅動主臂12繞主臂下端與旋轉底座9上的固定銷軸旋轉，同時帶動連接座13及副臂15 —同旋轉，由于機械主臂的第一平行四邊形機構，從而保證主臂12旋轉時連接座13的方位可以控制不變，且主臂12旋轉的同時，其頭部24通過主副臂連接板14推動副臂15向外側旋轉伸出，由于機械副臂的第二平行四邊形機構，從而保證副臂15旋轉時，夾緊裝置18的方位不變，即保持夾緊鉗23水平，也就是通過兩個平行四邊形機構實現主臂、副臂動作帶動夾緊裝置平移伸縮(見圖2)，當鉆具落入夾緊裝置夾緊鉗23內，夾緊液壓缸20驅動夾緊連桿21帶動夾緊鉗23夾緊鉆具，液壓馬達5通過齒圈7帶動旋轉底座9進行轉動，機械臂即隨同旋轉底座9 一同轉動，將鉆具移送至指定位置，然后控制夾緊鉗23松開，鉆具就位，主臂液壓缸10驅動機械臂收回，完成全部動作進入下一工作循環。主臂拉桿11、副臂拉桿16在裝置中起支撐固定作用，保證夾緊裝置18在平移中始終保持現有姿態不變。
[0020]為了實現自動化、智能化操作，主臂液壓缸上可以安裝位移傳感器，電氣控制采用PLC編程控制，即通過傳感器、編碼器實現編程控制多個位置，具有一鍵記憶且自動尋位功能。同時采用無線遙控安全操作，代替人工完成作業，可使操作人員遠離井口，避免傷害
[0021]與現有技術相比，本機械手具有以下優點:
[0022]1、本裝置具有數字化、信息化、自動化、智能化，通過各種傳感器采集數據，將各項數據匯總反映到自動控制系統，一鍵操作自動完成鉆具移送功能，具備記憶特殊關鍵位置功能。
[0023]2、可編輯、定位、記憶多個位置，方便井口、大鼠洞、小鼠洞作業，具備一鍵移送功倉泛。
[0024]3、該裝置操作簡單，不必進行復雜培訓，只需一人操作，不僅節省時間，提高效率，還使安全性得到很大程度提高。
[0025]4、適用范圍廣，可用于3.5?10 (in)鉆桿和鉆鋌，具備鉆鋌移送能力。
[0026]5、結構緊湊，安裝便捷，機械臂可實現水平位置調整，配合底座連續360°旋轉，可實現半徑3米范圍內全部覆蓋，滿足鉆井作業需求。
[0027]6、采用液壓控制，扭矩和速度可快速調節。
[0028]7、使用遙控器遠距離操作，使作業人員遠離井口危險區域，減少傷害，提高安全保障。
[0029]8、、通過后臂旋轉帶動前臂前后移動，收起時占用空間小，方便人員和設備進出。
[0030]9、機械臂采用平行四邊形結構，使前臂在伸縮過程中末端夾緊裝置姿態保持不變，保證了夾緊機構始終垂直于鉆具，提高了設備穩定性。
【權利要求】
1.一種鉆具機械手，其特征是:包括基座以及固定在基座上的液壓源、防爆配電箱以及機械傳動系統；所述機械傳動系統包括與基座連接的能夠受控旋轉的旋轉底座、與旋轉底座連接的機械臂以及與機械臂連接的夾緊裝置；所述的機械臂包括主臂、主臂拉桿、主臂液壓缸、連接座、主副臂連接板、副臂、副臂拉桿以及副臂連桿，其中主臂和主臂拉桿的第一端分別與旋轉底座鉸接、第二端分別與連接座鉸接從而構成第一平行四邊形機構，且主臂第二端向外延伸形成頭部；所述主臂液壓缸的第一端與旋轉底座鉸接、第二端與主臂的中部鉸接；所述的副臂、副臂拉桿的第一端分別與連接座鉸接、第二端分別與副臂連桿的兩端鉸接從而形成第二平行四邊形機構；所述副臂第一端上連接耳座，所述的主副臂連接板的一端與主臂的頭部鉸接、另一端與耳座鉸接；所述夾緊裝置與副臂連桿固定連接，所述夾緊裝置包括夾緊液壓缸以及由其驅動動作的夾緊鉗；所述的主臂液壓缸、夾緊液壓缸分別與所述的液壓源連接。
2.根據權利要求1所述的鉆具機械手，其特征是:所述的基座上設有固定立柱，所述固定立柱上連接由液壓馬達驅動旋轉的齒圈，所述的齒圈通過旋轉法蘭與旋轉底座連接，所述的液壓馬達與液壓源連接。
3.根據權利要求1或2所述的鉆具機械手，其特征是:所述的主臂液壓缸上設有位移傳感器，并與防爆配電箱內的PLC控制器連接；所述的鉆具機械手可通過無線遙控控制。
4.根據權利要求1或2所述的鉆具機械手，其特征是:所述的第二平行四邊形機構能夠收縮至第一平行四邊形機構內。
【文檔編號】B25J9/00GK203804973SQ201420242538
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】張洪強, 李培磊, 祖志勇 申請人:東營市鴻達石油設備制造廠