石油钻井机二层台排管机器人及方法技术

技术编号:15222698 阅读:216 留言:0更新日期:2017-04-27 00:21
本发明专利技术涉及一种石油钻井机二层台排管机器人及方法。其技术方案是:包括管柱爪、伸缩臂、回转机构、滑动底座、伸缩导轨和翻转二层台,管柱爪铰接在伸缩臂的一端,伸缩臂的上端连接于回转机构,回转机构设置在滑动底座上,滑动底座可在伸缩导轨上动力行走,伸缩导轨安装于翻转二层台底部。本有益效果是:实现二层台管柱自动排放的全机械化连续作业,大幅度减少操作人员的劳动强度,极大得降低了钻井作业的事故率,同时降低工人工作危险性,安全性大大提高,节约了人工成本,与动力吊卡配合,实现二层台无人化作业,完美解决了特殊状态下需要释放二层台和导轨特定方位所占空间的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种石油钻井机辅助机械装置及方法,特别涉及一种石油钻井机二层台排管机器人及方法
技术介绍
钻井作业是一项投资巨大的风险性工程,钻井装备的优劣直接影响着钻井速度、钻井安全和钻井经济效益。如附图1所示,二层台管柱(70)排放是钻井过程中把管柱(70)从井口移至指梁(80)构成的排放架内的必要过程,目前钻井作业中管柱(70)的起放通常是工人操作吊卡,通过吊卡卡接,然后通过人力排放到指定位置,再由工人摘挂释放吊卡。这种抓取和释放、移动、排放管柱(70)的高空作业非常危险且劳动强度较大,作业效率非常低下。在某特殊工况下,二层台部分空间与钻机游动系统干涉,从而限制了游动系统的工作行程。现有技术存在以下缺点和不足:人工高空作业危险性高,事故率高;工人体力消耗大,工作条件差,工作可持续性差,效率低;人工成本较高经济型差,无法解决特殊工况下二层台特定方位所占空间的释放问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷,提供一种石油钻井机二层台排管机器人及方法,可以节约人工成本,降低工人工作危险性,实现自动化钻修井作业,另外,本专利技术实现了二层台排管机械化,用于替代人工完成危险的高空起下钻作业,为钻机的起下钻自动排管作业安全性提供了可靠的保证,消除了起下钻作业对二层台井架工的依赖。本专利技术提到的一种石油钻井机二层台排管机器人,其技术方案是:包括管柱爪(10)、伸缩臂(20)、回转机构(30)、滑动底座(40)、导轨和导轨伸缩机构,所述管柱爪(10)活动连接在伸缩臂(20)的一端,伸缩臂(20)的上端连接于回转机构(30),回转机构(30)设置在滑动底座(40)上,滑动底座(40)可在伸缩导轨(50)上动力行走,伸缩导轨(50)安装于翻转二层台(60)底部;伸缩臂(20)驱动管柱爪(10)前后方向运动,且管柱爪(10)的运动轨迹在一水平面上;回转机构(30)驱动管柱爪(10)和伸缩臂(20)旋转,用以改变管柱爪(10)工作的方向;滑动底座(40)可在伸缩导轨(50)上动力行走,用以带动管柱爪(10)沿轨道方向平移;伸缩臂(20)、回转机构(30)和滑动底座(40)的组合动作可以使管柱爪(10)在一特定平面内自由运动。优选的,上述管柱爪(10)与连接座(11)连接在一起,所述的管柱爪(10)的一侧设有管柱档杆(12),与管柱爪(10)两侧的挡槽配合,管柱档杆驱动杆(13)两端分别与管柱档杆(12)和曲柄(14)固定连接,并安装到连接座(11),使管柱档杆(12)可以在U形的管柱爪(10)上做开合运动,档杆驱动器(15)一端与曲柄(14)铰接,另一端与连接座(11)铰接。优选的,上述伸缩臂(20)包括伸缩臂座(21)、主臂(22)、副臂(23)、副臂平衡臂(24)、机械爪平衡臂(25),机械爪平衡杠杆(26)、驱动油缸(27),所述主臂(22)上端与伸缩臂座(21)铰接,下端与机械爪平衡杠杆(26)和副臂(23)铰接,所述副臂(23)的另一端与管柱爪(10)铰接,副臂平衡臂(24)上端与伸缩臂座(21)铰接,下端与副臂(23)铰接,机械爪平衡臂(25)共两件,其中一件的两端分别与伸缩臂座(21)和机械爪平衡杠杆(26)铰接,另一件的两端分别与管柱爪(10)和机械爪平衡杠杆(26)铰接,所述驱动油缸(27)的一端铰接到主臂(22),另一端铰接于副臂(23)。优选的,上述驱动油缸(27)驱动主臂(22)和副臂(23)产生夹角,使管柱爪(10)可以前伸,伸缩臂座(21)、主臂(22)、副臂(23)和副臂平衡臂(24),此四件相互铰接为四连杆机构,当主臂(22)和副臂(23)相互运动产生夹角时,此夹角一直保持被垂面等分。优选的,上述回转机构(30)包括回转座(31)、回转支撑轴承(32)、回转驱动齿轮(33)、回转驱动马达(34),所述回转支撑轴承(32)是一个外圈带齿轮的推力球轴承,内圈与滑动底座(40)固定连接,外圈与回转座(31)连接,回转驱动马达(34)与滑动底座(40)固定连接,马达轴与回转驱动齿轮(33)固定连接,回转驱动齿轮(33)与回转支撑轴承(32)外圈的齿啮合;回转驱动马达(34)转动时,驱动回转支撑轴承(32)外圈旋转,带动回转座(31)转动。优选的,上述滑动底座(40)包括底座体(41)、滑动轴套(42)、底座滚轮(43)、底座驱动马达(44),底座驱动齿轮(45)、齿条(46),所述底座滚轮(43)设有多件,与底座体(41)固定连接并可以自由转动,滑动轴套(42)与底座体(41)固定连接,底座驱动马达(44)固定于底座体(41)上,底座驱动马达(44)的输出轴带动底座驱动齿轮(45)旋转,齿条(46)固定在伸缩导轨(50)上,滑动轴套(42)与位于伸缩导轨(50)上的滑杆(52)形成滑动配合;底座驱动马达(44)带动驱动齿轮(45)在旋转,通过动驱动齿轮(45)与齿条(46)的啮合,带动滑动底座(40)沿导轨(51)滑动,从而实现驱动其承载的部件一起运动。优选的,上述底座滚轮(43)分布在导轨(51)上下两侧,可以夹住导轨,承载滑动底座(40)的重量和工作载荷,允许滑动底座(40)在驱动力的作用下沿导轨(51)自由滑动,并提供反向约束防止倾覆;所述滑动轴套(42)与位于伸缩导轨(50)上的滑杆(52)形成滑动配合,在滑动底座(40)沿导轨(51)自由滑动时,限制其移动方向,防止跑偏。优选的,上述伸缩导轨(50)包括导轨(51)、滑杆(52)、导轨滚轮(53)、导轨滑动轨(54)、导轨挂钩(55),导轨挂耳(56),导轨驱动油缸(57),滑杆(52)、导轨滚轮(53)和导轨挂钩(55)固定在导轨(51)上,导轨滑动轨(54)焊接固定于二层台(61)上,导轨驱动油缸(57)两端分别铰接于导轨(51)和导轨滑动轨(54),导轨挂钩(55)共四件焊接固定于翻转二层台(60)。优选的,上述翻转二层台(60)包括二层台(61)、二层台翻转台(62)和翻转合页(63),所述二层台(61)通过翻转合页(63)连接二层台翻转台(62)。本专利技术提到的一种石油钻井机二层台排管机器人的使用方法,包括以下过程:一是当档杆驱动器(15)伸缩时,通过曲柄(14)驱动管柱档杆驱动杆(13)旋转,从而带动管柱档杆(12)产生90°翻转,当管柱档杆(12)翻转到与连接座(11)成90°夹角状态时,连接座(11)的U形的管柱爪(10)处于打开状态,此时可以收纳或释放管柱(70),此时管柱档杆(12)不会向外扩张,整体宽度不会增大,可以在排放好的管柱中插入和取出,当管柱档杆(12)翻转到与连接座(11)水平状态时,连接座(11)的U形管柱收纳口处于闭合状态,此时可以移动管柱;二是驱动油缸(27)驱动主臂(22)和副臂(23)产生夹角,使管柱爪(10)可以前伸,伸缩臂座(21)、主臂(22)、副臂(23)和副臂平衡臂(24),此四件相互铰接为四连杆机构,当主臂(22)和副臂(23)相互运动产生夹角时,此夹角一直保持被垂面等分;三是回转驱动马达(34)转动时,驱动回转支撑轴承(32)外圈旋转,带动回转座(31)转动,从而实现铰接在回转座上的部件能够旋转;四是底座驱动马达(44)带动驱动齿轮(45)旋转,通过动驱动齿轮(本文档来自技高网...
石油钻井机二层台排管机器人及方法

【技术保护点】
一种石油钻井机二层台排管机器人,其特征是:包括管柱爪(10)、伸缩臂(20)、回转机构(30)、滑动底座(40)、导轨和导轨伸缩机构,所述管柱爪(10)活动连接在伸缩臂(20)的一端,伸缩臂(20)的上端连接于回转机构(30),回转机构(30)设置在滑动底座(40)上,滑动底座(40)可在伸缩导轨(50)上动力行走,伸缩导轨(50)安装于翻转二层台(60)底部;伸缩臂(20)驱动管柱爪(10)前后方向运动,且管柱爪(10)的运动轨迹在一水平面上;回转机构(30)驱动管柱爪(10)和伸缩臂(20)旋转,用以改变管柱爪(10)工作的方向;滑动底座(40)可在伸缩导轨(50)上动力行走,用以带动管柱爪(10)沿轨道方向平移;伸缩臂(20)、回转机构(30)和滑动底座(40)的组合动作可以使管柱爪(10)在一特定平面内自由运动。

【技术特征摘要】
1.一种石油钻井机二层台排管机器人,其特征是:包括管柱爪(10)、伸缩臂(20)、回转机构(30)、滑动底座(40)、导轨和导轨伸缩机构,所述管柱爪(10)活动连接在伸缩臂(20)的一端,伸缩臂(20)的上端连接于回转机构(30),回转机构(30)设置在滑动底座(40)上,滑动底座(40)可在伸缩导轨(50)上动力行走,伸缩导轨(50)安装于翻转二层台(60)底部;伸缩臂(20)驱动管柱爪(10)前后方向运动,且管柱爪(10)的运动轨迹在一水平面上;回转机构(30)驱动管柱爪(10)和伸缩臂(20)旋转,用以改变管柱爪(10)工作的方向;滑动底座(40)可在伸缩导轨(50)上动力行走,用以带动管柱爪(10)沿轨道方向平移;伸缩臂(20)、回转机构(30)和滑动底座(40)的组合动作可以使管柱爪(10)在一特定平面内自由运动。2.根据权利要求1所述的石油钻井机二层台排管机器人,其特征是:所述管柱爪(10)与连接座(11)连接在一起,所述的管柱爪(10)的一侧设有管柱档杆(12),与管柱爪(10)两侧的挡槽配合,管柱档杆驱动杆(13)两端分别与管柱档杆(12)和曲柄(14)固定连接,并安装到连接座(11),使管柱档杆(12)可以在U形的管柱爪(10)上做开合运动,档杆驱动器(15)一端与曲柄(14)铰接,另一端与连接座(11)铰接。3.根据权利要求1所述的石油钻井机二层台排管机器人,其特征是:所述伸缩臂(20)包括伸缩臂座(21)、主臂(22)、副臂(23)、副臂平衡臂(24)、机械爪平衡臂(25),机械爪平衡杠杆(26)、驱动油缸(27),所述主臂(22)上端与伸缩臂座(21)铰接,下端与机械爪平衡杠杆(26)和副臂(23)铰接,所述副臂(23)的另一端与管柱爪(10)铰接,副臂平衡臂(24)上端与伸缩臂座(21)铰接,下端与副臂(23)铰接,机械爪平衡臂(25)共两件,其中一件的两端分别与伸缩臂座(21)和机械爪平衡杠杆(26)铰接,另一件的两端分别与管柱爪(10)和机械爪平衡杠杆(26)铰接,所述驱动油缸(27)的一端铰接到主臂(22),另一端铰接于副臂(23)。4.根据权利要求3所述的石油钻井机二层台排管机器人,其特征是:所述驱动油缸(27)驱动主臂(22)和副臂(23)产生夹角,使管柱爪(10)可以前伸,伸缩臂座(21)、主臂(22)、副臂(23)和副臂平衡臂(24),此四件相互铰接为四连杆机构,当主臂(22)和副臂(23)相互运动产生夹角时,此夹角一直保持被垂面等分。5.根据权利要求1所述的石油钻井机二层台排管机器人,其特征是:所述回转机构(30)包括回转座(31)、回转支撑轴承(32)、回转驱动齿轮(33)、回转驱动马达(34),所述回转支撑轴承(32)是一个外圈带齿轮的推力球轴承,内圈与滑动底座(40)固定连接,外圈与回转座(31)连接,回转驱动马达(34)与滑动底座(40)固定连接,马达轴与回转驱动齿轮(33)固定连接,回转驱动齿轮(33)与回转支撑轴承(32)外圈的齿啮合;回转驱动马达(34)转动时,驱动回转支撑轴承(32)外圈旋转,带动回转座(31)转动。6.根据权利要求1所述的石油钻井机二层台排管机器人,其特征是:所述滑动底座(40)包括底座体(41)、滑动轴套(42)、底座滚轮(43)、底座驱动马达(44),底座驱动齿轮(45)、齿条(46),所述底座滚轮(43)设有多件,与底座体(41)固定连接并可以自由转动,滑动轴套(42)与底座体(41)固定连接,底座驱动马达(44)固定于底座体(41)上,底座驱动马达(44)的输出轴带动底座驱动齿轮(45)旋转,齿条(46)固定在伸缩导轨(50)上,滑动轴套(42)与位于伸缩导轨(50)上的滑杆(52)形成滑动配合;底座驱动马达(44)带动驱动齿轮(45)在旋转,通过动驱动齿轮(45)与齿条(46)的啮合,带动滑动底座(40)沿...

【专利技术属性】
技术研发人员:翟惠宁时国营冷光明崔海亮王复东鞠云忠沈庆华杨明阳杨发禄刘莹莹王海涛
申请(专利权)人:东营瑞奥工贸有限责任公司
类型:发明
国别省市:山东;37

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