钻杆夹持机械手制造技术

本发明专利技术提供了一种钻杆夹持机械手，包括：基座，设置有直线作动器组件；两个夹持臂组件，对称设置在直线作动器组件的两侧，每个夹持臂组件均包括第一工作臂、第一连杆和第二连杆，第二连杆的一端铰接于基座的一端，第二连杆的另一端铰接于第一工作臂的一端，直线作动器组件与第二连杆的一端连接并能够驱动第二连杆转动；第一连杆的一端铰接于基座的另一端，第一连杆的另一端铰接于第一工作臂的中部；第一工作臂的另一端为钻杆夹持端。本发明专利技术的有益效果是，本发明专利技术能够夹持多种尺寸的钻杆，有效减少因更换卡具造成的无效时间。

【技术实现步骤摘要】
钻杆夹持机械手
本专利技术涉及石油天然气钻井用的一种连接石油钻杆的工具，具体涉及一种钻杆夹持机械手。
技术介绍
石油、天然气钻井过程中，需反复多次起下钻。钻杆、接头等工具的排放或移运过程中需要一种有效夹持钻杆的机械手。申请号为CN201510011347的中国专利中披露了一种石油钻杆抓取推送机械手，采用对称布置的左右扩张、收缩机构夹持钻杆，可用于抓取推送较大直径范围的钻杆，但其末端采用挡板机构，强度不高，不能形成有效的夹持，仅可在特定方向推送钻杆。申请号为CN201320719327的中国专利中披露了一种多液缸驱动钻杆机械手，用于配套海底取样设备抓取特定尺寸的钻杆。现有技术的缺点：目前行业内披露的钻杆机械手往往仅针对特定尺寸钻杆，或仅能完成推送等简单作业，与日益复杂的现场作业要求存在较大差距。
技术实现思路
本专利技术提供了一种钻杆夹持机械手，以达到能够夹持多种尺寸钻杆的目的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钻杆夹持机械手，包括：基座，设置有直线作动器组件；两个夹持臂组件，对称设置在直线作动器组件的两侧，每个夹持臂组件均包括第一工作臂、第一连杆和第二连杆，第二连杆的一端铰接于基座的一端，第二连杆的另一端铰接于第一工作臂的一端，直线作动器组件与第二连杆的一端连接并能够驱动第二连杆转动；第一连杆的一端铰接于基座的另一端，第一连杆的另一端铰接于第一工作臂的中部；第一工作臂的另一端为钻杆夹持端。进一步地，直线作动器组件包括伸缩杆，伸缩杆能够相对于基座直线移动，伸缩杆的一端设置有齿条，第二连杆的一端设置有与齿条配合的第一齿轮。进一步地，直线作动器组件为液压直线作动器组件，基座内设置有液压空腔，液压直线作动器组件还包括活塞和油泵，活塞与伸缩杆的另一端连接并置于液压空腔内，油泵与液压空腔连通。进一步地，液压直线作动器组件还包括端盖，盖设在液压空腔的开口处并能够封闭液压空腔。进一步地，直线作动器组件为电机直线作动器组件，电机直线作动器组件包括驱动电机，驱动电机设置有驱动齿轮，伸缩杆的另一端设置有与驱动齿轮配合的从动齿条。进一步地，第一工作臂的另一端呈设置有内凹圆弧侧。进一步地，内凹圆弧侧设置有金属护垫，且金属护垫的硬度低于待加持钻杆的硬度。进一步地，基座靠近内凹圆弧侧的一端设置有金属护垫。进一步地，第一连杆的长度大于第二连杆的长度。本专利技术的有益效果是，本专利技术实施例能够夹持多种尺寸的钻杆，有效减少因更换卡具造成的无效时间。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术实施例夹持较小尺寸钻杆的剖视图；图2是本专利技术实施例夹持较大尺寸钻杆的示意图。图中附图标记：1、第一工作臂；2、第一钻杆；3、第一连杆；4、第二销轴；5、第二连杆；6、第三销轴；7、第四销轴；8、第一齿轮；9、第五销轴；10、第三连杆；11、第二齿轮；12、第六销轴；13、齿条；14、端盖；15、第七销轴；16、伸缩杆；17、第四连杆；18、活塞；19、第二工作臂；20、第一销轴；21、基座；22、第二钻杆。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1和图2所示，本专利技术实施例提供了一种钻杆夹持机械手，包括基座21和两个夹持臂组件。基座21设置有直线作动器组件。两个夹持臂组件对称设置在直线作动器组件的两侧，每个夹持臂组件均包括第一工作臂1、第一连杆3和第二连杆5，第二连杆5的一端铰接于基座21的一端，第二连杆5的另一端铰接于第一工作臂1的一端，直线作动器组件与第二连杆5的一端连接并能够驱动第二连杆5转动；第一连杆3的一端铰接于基座21的另一端，第一连杆3的另一端铰接于第一工作臂1的中部；第一工作臂1的另一端为钻杆夹持端。本专利技术实施例能够夹持多种尺寸的钻杆，有效减少因更换卡具造成的无效时间。需要说明的是，第二连杆5的连杆长度小于第一连杆3连杆长度，当第一连杆3旋转时，第二连杆5同步运动，但第一工作臂1前端的距离基座21中心的距离将明显放大，放大倍数由四连杆结构决定。本专利技术实施例中所加持的钻杆为待加持钻杆，待加持钻杆包括第一钻杆2和第二钻杆22，第一钻杆2的尺寸较小，第二钻杆22的尺寸较大。本专利技术实施例推荐夹持待加持钻杆的尺寸为31/2吋至51/2吋。如图1所示，第一工作臂1和第二工作臂19相对于基座21呈对称布置。第一工作臂1与第二工作臂19前端内侧设计有内凹弧线侧，在夹紧第一钻杆2过程中，第一钻杆2在侧向力作用下将逐渐向机械手中心区域靠拢，直至接触基座21前缘。第一工作臂1、第二工作臂19、基座21前缘均安装金属护垫，且金属护垫的硬度低于第一钻杆2的硬度，以避免伤害第一钻杆2。第一工作臂1与第二工作臂19前端内侧设计有内凹弧线侧，第一工作臂1与第二工作臂19前端配合基座21端部形成的环形空间用于容纳第一钻杆2。第一工作臂1与第二工作臂19前端类似动物弯曲的脚爪。第一钻杆2抓取过程中，将在内凹结构的带动下主动向机械手中心部位靠拢，直至接触基座21，从而被牢固夹紧。以这种方式固定的第一钻杆2可水平移运，也可竖直举升，甚至可在机械手带动下做旋转运动。基座21前端安装第一销轴20，第一连杆3的一端与第一销轴20连接，另一端通过第二销轴4与第一工作臂1连接。第一工作臂1的末端安装第三销轴6，第二连杆5的一端通过第四销轴7与基座21后端相连第二连杆5的另一端通过第三销轴6与第一工作臂1连接。那么，第一工作臂1、第一连杆3、基座21、第二连杆5共同构成四连杆结构。另一方面，第二工作臂19、第三连杆10、基座21、第四连杆17也构成四连杆机构。两个“四连杆”相对于基座21对称。需要说明的是，第三连杆10通过第五销轴9与基座21连接，第三连杆10通过第六销轴12与第二工作臂19连接。第四连杆17通过第七销轴15与第二工作臂19连接，第四连杆17通过第一销轴20与基座21连接。基座1内安装直线作动器，参考图1。这种安装方式可实现紧凑结构，由单一作动器同时驱动末端的两只连杆(第二连杆5和第三连杆10)，带动第一工作臂1和第二工作臂19完成夹紧、松开动作。直线作动器发生运动时，机械手处于活动状态；直线作动器锁紧后，机械手处于关闭状态。直线作动器可以由电机配合直线导轨实现、液压泵站配合直线液缸等方式实现。直线作动器末端通过齿轮、曲轴等传动方式与连杆相连。机械手的夹紧力由直线作动器输出的轴向力决定。以液压驱动的直线作动器为例。该作动器以基座壳体作为液压缸，内部安装活塞18、伸缩杆16(活塞杆)、端盖14，伸缩杆16末端加工齿条13，齿条13与第二连杆5和第三连杆10端部的第一齿轮8和第二齿轮11啮合。当向液压缸内通入液压油时，活塞18将带动伸缩杆16伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻杆夹持机械手，其特征在于，包括：/n基座(21)，设置有直线作动器组件；/n两个夹持臂组件，对称设置在所述直线作动器组件的两侧，每个所述夹持臂组件均包括第一工作臂(1)、第一连杆(3)和第二连杆(5)，第二连杆(5)的一端铰接于基座(21)的一端，第二连杆(5)的另一端铰接于第一工作臂(1)的一端，所述直线作动器组件与第二连杆(5)的一端连接并能够驱动第二连杆(5)转动；第一连杆(3)的一端铰接于基座(21)的另一端，第一连杆(3)的另一端铰接于第一工作臂(1)的中部；第一工作臂(1)的另一端为钻杆夹持端。/n

【技术特征摘要】
1.一种钻杆夹持机械手，其特征在于，包括：
基座(21)，设置有直线作动器组件；
两个夹持臂组件，对称设置在所述直线作动器组件的两侧，每个所述夹持臂组件均包括第一工作臂(1)、第一连杆(3)和第二连杆(5)，第二连杆(5)的一端铰接于基座(21)的一端，第二连杆(5)的另一端铰接于第一工作臂(1)的一端，所述直线作动器组件与第二连杆(5)的一端连接并能够驱动第二连杆(5)转动；第一连杆(3)的一端铰接于基座(21)的另一端，第一连杆(3)的另一端铰接于第一工作臂(1)的中部；第一工作臂(1)的另一端为钻杆夹持端。


2.根据权利要求1所述的钻杆夹持机械手，其特征在于，所述直线作动器组件包括伸缩杆(16)，伸缩杆(16)能够相对于基座(21)直线移动，伸缩杆(16)的一端设置有齿条(13)，第二连杆(5)的一端设置有与齿条(13)配合的第一齿轮(8)。


3.根据权利要求2所述的钻杆夹持机械手，其特征在于，所述直线作动器组件为液压直线作动器组件，基座(21)内设置有液压空腔，所述液压直线作动器组件还包括活塞(18)和油泵，活塞(18)与伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：马汝涛，张全立，侯福祥，胡志坚，朱英杰，彭嵩，范应璞，张晔，卢静，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11