一种全自动石油修井杆管作业工业机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种全自动石油修井杆管作业工业机器人，该机器人包括主体杆管处理机构、杆管码垛机构、杆管输送装置、附属液压油管卡瓦、抽油杆卡瓦、杆管在线探伤装置和GPS定位装置；主体杆管处理机构包括主体底盘、导轨装置和机械臂装置；杆管码垛装置设有码垛底座、移动机构和机械手装置；码垛底座上设有用于搁置油管和抽油杆的横担，杆管输送装置包括输送装置一和输送装置二；输送装置一设置在主体底盘的左侧且位于柔性机械手装置的下方，在输送装置一的后侧设置有编码器测长装置，输送装置二位于杆管码垛机构的前端，与输送装置一处于同一直线上实现油管和抽油杆的传输。

A fully automatic industrial robot for drilling rod pipe operation

The invention discloses an automatic oil workover operation rod industrial robot, the robot comprises a main rod pipe processing mechanism, rod and tube, rod stacking mechanism of pipe conveying device, auxiliary hydraulic tubing and sucker rod slip slip, rod and tube on-line flaw detection device and GPS positioning device; the main body of rod and pipe processing device comprises a main body chassis, guide device and mechanical arm device; rod tube stacking device is provided with a stacking base, moving mechanism and a manipulator device is arranged on the base stacking; use of tubing and sucker rod cross arm for rod pipe conveying device comprises a conveying device and a conveying device two; below the conveying device arranged on the main chassis and left in the flexible manipulator device, a conveying device arranged at the rear side of the encoder has a length measuring device, conveying device two is located at the front end of the rod tube stacking mechanism, and a conveying device The transmission of oil pipe and sucker rod is realized on the same line.

【技术实现步骤摘要】
一种全自动石油修井杆管作业工业机器人
本专利技术涉及石油修井设备智能控制
，具体涉及一种全自动石油修井杆管作业工业机器人。
技术介绍
在油田生产过程中，由于油井或设备故障减产或停产时，或者由于油井工作条件发生变化，需要根据新情况改变生产工艺措施时，必须对油井进行修井作业施工。如自喷井转抽油井、改变抽油泵下入深度、型号或遇到油管漏失、抽油杆断裂等情况时都需要起下油管进行修井作业。这些工作通常需修井机设备来完成。现有技术中原有的井口修井机是每班现场至少要有4-6人组成，其中1人开绞车，井口2人交替操作油管卡瓦及更换油管吊卡并操作液压油管钳，现场油管人工排放1-2人，存在工人劳动强度大，工作环境恶劣，现场安全性差，工作效率低，容易造成环境污染等，技术工人流情况严重。近几年来国内针对这种情况陆续推出了杆管远程控制自动排放系统和半自动的修井机器人，例如申请号为201320473958.3的技术专利公开了一种修井油套管输送装置，包括管柱、移动小车、机架主体、下料机构、升降支腿、小车夹紧液缸、小车移动滚筒机构、上料机构、液压管汇、液压站及控制柜总成、折叠机构。所述移动小车安装于机架主体上，移动小车内安装有小车夹紧液缸，下料机构安装在机架主体内侧，小车移动滚筒机构安装于移动小车一边的机架主体内，升降支腿安装于机架主体的两端部，上料机构安装于机架主体的一侧，折叠机构安装于机架主体的一端，液压管汇分别与小车夹紧液缸和液压站及控制柜总成相连接。该文献公开的技术虽然一定程度上降低了现场人工排放油套管的劳动强度，但井口作业人员的数量并没有得到减少。又如申请号为201210370190.7的专利技术专利文献公开了一种设有油管接送滑道的半自动油管机械手装置，依靠遥控方法实现的开环控制修井作业自动化生产线，但是仍没有从根本上减少工人劳动强度，提高作业效率，井队工人数量配置也没有变化。再如申请号为201410584164.3的专利技术专利文献公开了一种具有撬装底座和传送装置的修井作业辅机，提高了修井作业自动化程度，但其料库主体只能暂时储存一定数量的油管抽油杆，不具备处理全部抽油杆和油管的能力，且该专利技术也没有针对抽油杆起下和拆卸的专用设备，没有实现对所有油管和抽油杆的全自动修井作业施工。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的问题，针对现有技术所存在的缺陷，本专利技术提供了一种适用于全部油管和抽油杆的闭环控制的全自动石油修井杆管作业工业机器人。为实现上述目的，本专利技术所述的全自动石油修井杆管作业工业机器人包括主体杆管处理机构、杆管码垛机构、杆管输送装置、附属液压油管卡瓦、抽油杆卡瓦、杆管在线探伤装置和GPS定位装置；所述主体杆管处理机构包括主体底盘、导轨装置和机械臂装置；所述主体底盘底部通过液压支腿支撑在地面上，所述导轨装置上安装有液压吊卡和液压杆管钳，导轨装置铰接在主体底盘的前端，所述机械臂装置包括大臂摆动装置和柔性机械手装置，所述大臂摆动装置铰接安装于主体底盘前端的摆动座上，所述柔性机械手装置铰接在大臂摆动装置的顶端，柔性机械手装置可以随大臂摆动装置摆动至完全水平或完全竖直的位置；所述杆管码垛装置设有码垛底座、移动机构和机械手装置；所述码垛底座上设有用于搁置油管和抽油杆的横担，所述移动机构连接在码垛底座的后端可以前后移动，所述机械手装置设置在移动机构上；所述杆管输送装置包括输送装置一和输送装置二；所述输送装置一和输送装置二分别固定在主体杆管处理机构和杆管码垛机构上，所述输送装置一设置在主体底盘的左侧且位于柔性机械手装置的下方，在输送装置一的后侧设置有编码器测长装置，所述输送装置二位于杆管码垛机构的前端，与输送装置一处于同一直线上实现油管和抽油杆的传输，下油管或下抽油杆操作时，所述杆管码垛装置上的机械手装置将油管或抽油杆抓取到输送装置二上，油管或抽油杆由输送装置二经输送装置一输送给主体杆管处理机构并由机械臂装置完成下放；反之，起油管或抽油杆操作时，主体杆管处理机构将从井内起出的油管或抽油杆经输送装置一送出到杆管码垛装置的输送装置二上，杆管码垛装置对起出的杆管进行排列码垛并自动存储到计算机系统。所述附属液压油管卡瓦安装在井口法兰或防喷器法兰上，所述液压抽油杆卡瓦安装在井口固定的油管接箍上。所述杆管在线监测探伤装置安装在井口液压油管卡瓦或液压抽油杆卡瓦上部位置，GPS定位装置设在主体杆管处理机构的底部可以实现远程定位。特别的，所述杆管码垛装置上的码垛底座包括码垛底架和立柱，立柱固定在码垛底架后端；所述杆管码垛装置上的移动机构包括固定导架、移动导架和方框形机械手支架，固定导架水平焊接在立柱上，移动导架设置在固定导架下方，移动导架通过齿条传动可沿固定导架前后移动，所述移动导架两边的外侧均设有滑块，所述方框形机械手支架内侧设有滑槽，机械手支架通过滑槽与移动导架外侧的滑块连接，机械手支架在液压缸带动下可沿移动导架上、下移动；所述杆管码垛装置上的机械手装置包括机械手臂和码垛机械手，机械手臂的一端设置有码垛机械手，机械手臂的另一端铰接在机械手支架的两侧下方并可绕铰接轴水平转动，码垛机械手可以将油管或抽油杆输送到输送装置二上。特别的，所述主体杆管处理机构上的导轨装置包括导正导轨、液压吊卡、液压杆管钳，所述液压吊卡和液压杆管钳设置在导正导轨上，所述导正导轨由上导轨、下导轨和折叠机构三部分折叠而成，所述上导轨和下导轨之间通过折叠机构连接，上导轨在液压缸二的驱动下通过折叠机构可折叠180°，所述导正导轨底部铰接在导轨底座上，导轨底座固定在主体底盘上，所述导正导轨在液压缸一的驱动下可摆动90°。特别的，所述大臂摆动装置包括机械臂、摆座、摆动油缸和锁紧油缸，所述摆座固定在主体底盘上，所述机械臂铰接在摆座上并由摆动油缸驱动绕摆座旋转；所述柔性机械手装置通过摆轴与机械臂连接。特别的，所述输送装置一和输送装置二均包括固定导轨，所述固定导轨上方设有多组输送辊。特别的，所述的杆管在线探伤装置固定安装在附属液压油管卡瓦上或抽油杆卡瓦，杆管在线探伤装置采集信号自动输入到后台计算机管理系统。特别的，GPS定位装置设置在主体杆管处理机构的底部，能够实现全自动石油修井杆管作业工业机器人的远程定位和控制。特别的，所述的测长装置的端部设置有杆管身份识别装置，通过在抽油杆或油管接箍处预留识别标识，能够有效地在线识别不同抽油杆或油管的身份并摆放到不同位置，并实时输入到后台计算机系统，建立油井杆管全生命周期管理数据库。本专利技术具有如下优点：本专利技术所述的全自动石油修井杆管作业工业机器人与现有技术相比，自动化程度高、全闭环控制且控制监控功能齐全，配合修井机绞车的上、下动作可以实现井口油管和抽油杆的全自动起、下操作和杆管使用状态在线监测建立数据库工作，彻底克服了修井作业人员劳动强度大、井口安全性能差、生产效率低、能耗高、操作性差等缺陷，有利于建立油井杆管的全生命周期管理，同时将井口4-5人的传统体力操作型模式转为1人的辅助看管型操作模式，实现生产过程的自动化、智能化，实现了设备的物联网远程监控。附图说明图1为本专利技术的全自动石油修井杆管作业工业机器人的总体结构示意图。图2为本专利技术的主体杆管处理机构的结构示意图；图3为本专利技术的杆管码垛机构的总体结构示意图；图4为本专利技术的杆管码垛机构的结构示意主视图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全自动石油修井杆管作业工业机器人，其特征在于：该全自动石油修井杆管作业工业机器人包括主体杆管处理机构(I)、杆管码垛机构(II)、杆管输送装置(III)、附属液压油管卡瓦(IV)、抽油杆卡瓦(V)、杆管在线探伤装置(VI)和GPS定位装置；所述杆管输送装置(III)包括输送装置一(4)和输送装置二(12)，输送装置一(4)和输送装置二(12)分别设置在主体杆管处理机构(I)和杆管码垛机构(II)上；所述主体杆管处理机构(I)包括主体底盘(1)、导轨装置(2)和机械臂装置(3)，所述主体底盘(1)底部通过液压支腿支撑在地面上，所述导轨装置(2)上安装有液压吊卡(5)和液压杆管钳(6)，导轨装置(2)铰接在主体底盘(1)的前端；所述机械臂装置(3)包括大臂摆动装置(7)和柔性机械手装置(8)，所述大臂摆动装置(7)与安装在主体底盘(1)上的摆动座铰接，所述柔性机械手装置(8)铰接在大臂摆动装置(7)顶部，柔性机械手装置(8)能够随大臂摆动装置(7)摆动至完全水平或完全竖直位置；所述输送装置一(4)设置在主体底盘(1)左侧且位于柔性机械手装置(8)下方，在输送装置一(4)的后侧设置有测长装置；所述杆管码垛装置(II)设有码垛底座(9)、移动机构(10)和机械手装置(11)，码垛底座(9)上方设有用于搁置油管和抽油杆(13)的横担(14)，移动机构(10)固定在码垛底座(9)的后端，机械手装置(11)设置在移动机构(10)上，输送装置二(12)设置在码垛底座(9)的前端；所述输送装置二(12)与输送装置一(4)处于同一直线上实现油管和抽油杆(13)的传输；机械手装置(11)将油管和抽油杆(13)送到输送装置二(12)上，油管和抽油杆(13)由输送装置二(12)经输送装置一(4)输送给主体杆管处理机构(I)并完成下放；反之，主体杆管处理机构(I)也能够将从井内起出的油管和抽油杆(13)经输送装置一(4)送出到杆管码垛装置(II)的输送装置二(12)上，杆管码垛装置(II)对接受的油管和抽油杆(13)进行排列码垛并将信息自动输入到计算机管理系统。...

【技术特征摘要】
1.一种全自动石油修井杆管作业工业机器人，其特征在于：该全自动石油修井杆管作业工业机器人包括主体杆管处理机构(I)、杆管码垛机构(II)、杆管输送装置(III)、附属液压油管卡瓦(IV)、抽油杆卡瓦(V)、杆管在线探伤装置(VI)和GPS定位装置；所述杆管输送装置(III)包括输送装置一(4)和输送装置二(12)，输送装置一(4)和输送装置二(12)分别设置在主体杆管处理机构(I)和杆管码垛机构(II)上；所述主体杆管处理机构(I)包括主体底盘(1)、导轨装置(2)和机械臂装置(3)，所述主体底盘(1)底部通过液压支腿支撑在地面上，所述导轨装置(2)上安装有液压吊卡(5)和液压杆管钳(6)，导轨装置(2)铰接在主体底盘(1)的前端；所述机械臂装置(3)包括大臂摆动装置(7)和柔性机械手装置(8)，所述大臂摆动装置(7)与安装在主体底盘(1)上的摆动座铰接，所述柔性机械手装置(8)铰接在大臂摆动装置(7)顶部，柔性机械手装置(8)能够随大臂摆动装置(7)摆动至完全水平或完全竖直位置；所述输送装置一(4)设置在主体底盘(1)左侧且位于柔性机械手装置(8)下方，在输送装置一(4)的后侧设置有测长装置；所述杆管码垛装置(II)设有码垛底座(9)、移动机构(10)和机械手装置(11)，码垛底座(9)上方设有用于搁置油管和抽油杆(13)的横担(14)，移动机构(10)固定在码垛底座(9)的后端，机械手装置(11)设置在移动机构(10)上，输送装置二(12)设置在码垛底座(9)的前端；所述输送装置二(12)与输送装置一(4)处于同一直线上实现油管和抽油杆(13)的传输；机械手装置(11)将油管和抽油杆(13)送到输送装置二(12)上，油管和抽油杆(13)由输送装置二(12)经输送装置一(4)输送给主体杆管处理机构(I)并完成下放；反之，主体杆管处理机构(I)也能够将从井内起出的油管和抽油杆(13)经输送装置一(4)送出到杆管码垛装置(II)的输送装置二(12)上，杆管码垛装置(II)对接受的油管和抽油杆(13)进行排列码垛并将信息自动输入到计算机管理系统。2.如权利要求1所述的一种全自动石油修井杆管作业工业机器人，其特征在于：所述码垛底座(9)包括码垛底架(15)和立柱(16)，立柱(16)固定在码垛底架(15)后端；所述移动机构(10)包括固定导架(17)、移动导架(18)和方框形的机械手支架(19)，固定导架(17)水平焊接在立柱(16)上，移动导架(18)设置在固定导架(17)下方且能够通过齿条传动沿固定导架(17)前后移动，所述移动导架(18)两外侧设有滑块，机械手支架(19)内侧设有滑槽且通过滑槽与移动导架(18)两侧的滑块连接，机械手支架(19)在液压缸的带动下能够沿移动导架(...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜建胜，蔡童新，焦勇，
申请(专利权)人：济南芯乐智能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37