一种适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手，包括机械手油缸、支撑架、手爪连杆、爪销及机械手爪；机械手油缸固定在所述的支撑架上，机械手油缸的活塞杆通过两手爪连杆分别与两个机械手爪铰接，两个机械手爪通过爪销铰接，爪销固定安装在支撑架上，液压系统驱动机械手油缸的伸缩能够带动两个机械手爪的开合；机械手油缸包括油缸筒、弹簧及活塞，活塞的两侧分别设碟簧组Ⅰ和碟簧组Ⅱ；所述的弹簧设置在油缸筒的无杆腔内，弹簧的两端分别与油缸筒内壁及活塞连接。本发明专利技术既可以实现对不同管径的钻杆、钻具及岩芯管的抓取功能，还可以实现在钻杆、钻具接卸以及岩芯管下放和回收过程中的护管功能，适应性好。

A Multifunctional Pipe-taking and Protecting Manipulator for Different Diameters of Submarine Drilling Rig

【技术实现步骤摘要】
一种适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手
本专利技术属于海底钻机
，尤其是涉及一种适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手。
技术介绍
海底钻机是开展海底矿产资源勘探、海底工程地质勘察及海洋科学研究的重要装备。为满足更深海底地层的勘探取样需求，海底钻机上需携带有钻管库，钻管库内放置有多根钻管（包括钻杆、钻具及岩芯管，但钻杆、钻具及岩芯管的外径不同）。在钻杆、钻具及岩芯管抓取过程中，机械手必须紧握钻杆、钻具及岩芯管，而在钻杆、钻具接卸以及岩芯管下放和回收过程中，为了能使钻杆、钻具及岩芯管可以上下移动和旋转，传统的机械手只能置于完全张开状态，由于机械手完全张开，受海底洋流运动以及海底钻机自身振动的影响，使得上下两根钻杆、钻具的对中性变差，如果在此状态下进行钻杆、钻具接卸，极易发生钻杆、钻具接卸丝扣的磨损，导致钻杆、钻具失效报废。同时，受海底洋流运动以及海底钻机自身振动的影响，此时岩芯管处于摆动状态，这就使得将岩芯管放入孔口的操控难度剧增，大幅降低岩芯管下放与回收的成功率和工作效率。为此，亟待专利技术一种既可以抓取不同管径钻杆、钻具及岩芯管，同时还可以在钻杆、钻具接卸过程、岩芯管下放和回收过程中，微握钻杆、钻具及岩芯管（即，机械手的握紧力很小，此时机械手只对钻杆、钻具及岩芯管起保护作用，钻杆、钻具及岩芯管可以在机械手内自由上下移动和旋转）的结构简单紧凑、操控方便的多功能取管护管机械手。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种结构简单紧凑、操控方便，易于加工制造，成本低的适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手，它适用于不同管径的钻杆、钻具及岩芯管的抓取和护管，适应性好。本专利技术采用的技术方案是：一种适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手，包括机械手油缸、支撑架、手爪连杆、爪销及机械手爪；所述的机械手油缸固定在所述的支撑架上，所述的机械手油缸的活塞杆与油缸耳连接，两手爪连杆的一端通过连杆轴与油缸耳铰接，两手爪连杆的另一端通过连杆轴分别与两个机械手爪铰接，两个机械手爪通过爪销铰接，爪销固定安装在支撑架上，液压系统驱动机械手油缸的伸缩能够带动两个机械手爪的开合；所述的机械手油缸包括油缸筒、弹簧及活塞，所述的活塞置于油缸筒内，活塞的两侧分别设碟簧Ⅰ和碟簧Ⅱ；活塞与活塞杆连接；所述的弹簧设置在油缸筒的无杆腔内，弹簧的中心线与活塞杆的中心线平行，弹簧的两端分别与油缸筒内壁及活塞连接。上述的适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手中，所述的活塞与油缸筒内腔径侧壁之间设有耐磨环Ⅱ和孔用格莱圈，油缸筒端部设有端盖，油缸筒与端盖之间通过密封圈Ⅱ密封，端盖与活塞杆之间分别设有耐磨环Ⅰ、轴用格莱圈、密封圈Ⅰ和防尘圈。上述的适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手中，所述的支撑架包括底板、机械手油缸固定板及顶板；底板和顶板平行设置，底板上的爪销固定孔Ⅰ与顶板上的爪销固定孔Ⅱ同轴，机械手油缸固定板设置在底板与顶板之间，机械手油缸固定板上设有U形槽，U形槽开口方向朝向顶板，机械手油缸固定板上开设有四个螺纹孔，机械手油缸通过螺钉固定安装在机械手油缸固定板上。上述的适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手中，所述的两手爪内侧面上设有卡瓦，卡瓦通过螺钉固定在所述机械手爪上。上述的适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手中，所述的机械手油缸连接有液压系统，液压系统包括油箱、单向阀、电机、液压泵、J型滑阀机能电磁换向阀和调速阀，所述的液压泵与电机连接，液压泵的进口与油箱连接，出口通过管道与J型滑阀机能电磁换向阀的进油口相连，出口与J型滑阀机能电磁换向阀的进油口连接的管道上设有单向阀；J型滑阀机能电磁换向阀的两个出油口分别与机械手油缸的有杆腔和无杆腔连通，两连接管道上分别设有调速阀；J型滑阀机能电磁换向阀的回油口连回油箱。上述的适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手中，所述的单向阀与J型滑阀机能电磁换向阀的进油口连接的管道上设有溢流阀，溢流阀的出油口连回油箱。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用机械手油缸内的弹簧和碟簧组合结构既可以实现对不同管径的钻杆、钻具及岩芯管的抓取功能，而且还可以实现在钻杆、钻具接卸以及岩芯管下放和回收过程中的护管功能，适应性好；本专利技术还具有结构简单紧凑、操控方便，易于加工制造，成本低等优点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术去除支撑架的顶板后的结构示意图。图3是本专利技术的支撑架的结构示意图。图4是本专利技术的机械手油缸固定板的结构示意图。图5是本专利技术的机械手油缸的剖视图。图6是本专利技术的液压系统的原理图。图7是本专利技术的机械手完全张开的结构示意图。图8是本专利技术的机械手握紧钻杆、钻具时的结构示意图。图9是本专利技术的机械手握紧岩芯管时的结构示意图。图中：1-机械手油缸，1011-油缸筒，1012-弹簧，1013-碟簧组Ⅰ，1014-活塞，1015-碟簧组Ⅱ，1016-耐磨环Ⅰ，1017-轴用格莱圈，1018-密封圈Ⅰ，1019-防尘圈，10110-活塞杆，10111-端盖，10112-密封圈Ⅱ，10113-有杆腔，10114-耐磨环Ⅱ，10115-孔用格莱圈，10116-无杆腔，10117-硬管，10118-油管接头Ⅰ，10119-油管接头Ⅱ，102-机械手油缸法兰，103-锁紧螺母，104-油缸耳，2-支撑架，201-底板，2011-爪销固定孔Ⅰ，202-机械手油缸固定板，2021-螺纹孔，2022-U形槽，203-顶板，2031-爪销固定孔Ⅱ，3-螺栓，4-手爪连杆，5-连杆轴，6-爪销，7-机械手爪，8-卡瓦，9-螺钉，10-油箱，11-过滤器，12-电机，13-液压泵，14-单向阀，15-溢流阀，16-J型滑阀机能电磁换向阀，17-调速阀。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。如图1、2所示，本专利技术包括机械手油缸1、支撑架2、手爪连杆4、爪销6及机械手爪7；所述的机械手油缸1通过螺栓3固定在所述的支撑架2上，如图5所示，所述的机械手油缸包括油缸筒1011、弹簧1012及活塞1014，所述的活塞1014置于油缸筒1011内，活塞1014与油缸筒内腔径侧壁之间设有耐磨环Ⅱ10114和孔用格莱圈10115。活塞1014的两侧分别设碟簧组Ⅰ1013和碟簧Ⅱ1015；活塞1014与活塞杆10110连接。所述的弹簧1012设置在油缸筒1011的无杆腔10116内，弹簧1012的中心线与活塞杆10110的中心线平行，弹簧1012的两端分别与油缸筒1011内壁及活塞1014连接。油缸筒1011端部设有端盖10111，油缸筒1011与端盖10111之间通过密封圈Ⅱ10112密封，端盖10111与活塞杆10110之间分别设有耐磨环Ⅰ1016、轴用格莱圈1017、密封圈Ⅰ1018和防尘圈1019。如图3所示，所述的支撑架2包括底板201、机械手油缸固定板202及顶板203；底板201和顶板203平行设置，底板201上的爪销固定孔Ⅰ2011与顶板203上的爪销固定孔Ⅱ2031同轴。机械手油缸固定板202设置在底板201与顶板203之间，机械手油缸固定板202上设有U形槽，U形槽开口朝向顶板。如图4所示，所述的机械手油缸固定板202上开设有四个螺纹孔2021，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手，其特征是：包括机械手油缸、支撑架、手爪连杆、爪销及机械手爪；所述的机械手油缸固定在所述的支撑架上，所述的机械手油缸的活塞杆与油缸耳连接，两手爪连杆的一端通过连杆轴与油缸耳铰接，两手爪连杆的另一端通过连杆轴分别与两个机械手爪铰接，两个机械手爪通过爪销铰接，爪销固定安装在支撑架上，液压系统驱动机械手油缸的伸缩能够带动两个机械手爪的开合；所述的机械手油缸包括油缸筒、弹簧及活塞，所述的活塞置于油缸筒内，活塞的两侧分别设碟簧组Ⅰ和碟簧组Ⅱ；活塞与活塞杆连接；所述的弹簧设置在油缸筒的无杆腔内，弹簧的中心线与活塞杆的中心线平行，弹簧的两端分别与油缸筒内壁及活塞连接。

【技术特征摘要】
1.一种适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手，其特征是：包括机械手油缸、支撑架、手爪连杆、爪销及机械手爪；所述的机械手油缸固定在所述的支撑架上，所述的机械手油缸的活塞杆与油缸耳连接，两手爪连杆的一端通过连杆轴与油缸耳铰接，两手爪连杆的另一端通过连杆轴分别与两个机械手爪铰接，两个机械手爪通过爪销铰接，爪销固定安装在支撑架上，液压系统驱动机械手油缸的伸缩能够带动两个机械手爪的开合；所述的机械手油缸包括油缸筒、弹簧及活塞，所述的活塞置于油缸筒内，活塞的两侧分别设碟簧组Ⅰ和碟簧组Ⅱ；活塞与活塞杆连接；所述的弹簧设置在油缸筒的无杆腔内，弹簧的中心线与活塞杆的中心线平行，弹簧的两端分别与油缸筒内壁及活塞连接。2.根据权利要求1所述的适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手，其特征是：所述的活塞与油缸筒内腔径侧壁之间设有耐磨环Ⅱ和孔用格莱圈，油缸筒端部设有端盖，油缸筒与端盖之间通过密封圈Ⅱ密封，端盖与活塞杆之间分别设有耐磨环Ⅰ、轴用格莱圈、密封圈Ⅰ和防尘圈。3.根据权利要求1所述的适用于海底钻机不同管径的多功能取管护管机械手，其特征是：所述的支撑架包括底板、机械手油缸固定板及顶板；底板和顶板平行设置，底...

【专利技术属性】
技术研发人员：万步炎，金永平，黄筱军，刘德顺，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43