钻具机械手制造技术

本实用新型专利技术涉及钻井设备技术领域，具体涉及一种钻具机械手，其技术方案是：包括基座以及固定在基座上的液压源、防爆配电箱以及机械传动系统；所述机械传动系统包括与基座连接的能够受控旋转的旋转底座、与旋转底座连接的机械臂以及与机械臂连接的夹紧装置。与现有技术相比，本实用新型专利技术结构简单、操作方便，该装置代替人工完成作业，可使操作人员远离井口，避免伤害，既提高了工作效率，减轻劳动强度，又提高了作业安全保障，能有效推动钻井平台无人化及自动化钻井的发展，促进我国石油生产的现代化进程。

【技术实现步骤摘要】
钻具机械手
本技术涉及钻井设备
，具体涉及一种用于钻井作业的钻具机械手。
技术介绍
石油钻采行业野外艰苦的工作条件及恶劣的工作环境需要钻采工人付出较大的劳动强度，且效率较低，而且往返于井口的各种机械设备也给工人操作带来一定的安全隐患。伴随着工业自动化的发展，石油钻井设备也在不断朝自动化、智能化方向发展，新设备、新工艺不断应用。目前在钻井过程中上钻具、接钻具对扣、排立柱、下立柱、排钻铤、推方钻杆进大鼠洞、甩钻杆等工作需要靠人工推拉钻具完成，费力大、耗时长、效率低，而且由于钻台面多有泥浆溢出，比较湿滑，容易造成安全事故，存在一定安全隐患。
技术实现思路
本技术的目的就是针对上述缺陷，提供一种结构简单、操作方便、省时省力且安全系数高的钻具机械手。本技术的技术方案是:包括基座以及固定在基座上的液压源、防爆配电箱以及机械传动系统；所述机械传动系统包括与基座连接的能够受控旋转的旋转底座、与旋转底座连接的机械臂以及与机械臂连接的夹紧装置；所述的机械臂包括主臂、主臂拉杆、主臂液压缸、连接座、主副臂连接板、副臂、副臂拉杆以及副臂连杆，其中主臂和主臂拉杆的第一端分别与旋转底座铰接、第二端分别与连接座铰接从而构成第一平行四边形机构，且主臂第二端向外延伸形成头部；所述主臂液压缸的第一端与旋转底座铰接、第二端与主臂的中部铰接；所述的副臂、副臂拉杆的第一端分别与连接座铰接、第二端分别与副臂连杆的两端铰接从而形成第二平行四边形机构；所述副臂第一端上连接耳座，所述的主副臂连接板的一端与主臂的头部铰接、另一端与耳座铰接；所述夹紧装置与副臂连杆固定连接，所述夹紧装置包括夹紧液压缸以及由其驱动动作的夹紧钳；所述的主臂液压缸、夹紧液压缸分别与所述的液压源连接。以上方案还可以进一步改进:所述的基座上设有固定立柱，所述固定立柱上连接由液压马达驱动旋转的齿圈，所述的齿圈通过旋转法兰与旋转底座连接，所述的液压马达与液压源连接。所述的主臂液压缸上设有位移传感器，并与防爆配电箱内的PLC控制器连接；所述的钻具机械手可通过无线遥控控制。所述的第二平行四边形机构能够收缩至第一平行四边形机构内，即副臂部分可以与主臂部分重叠布置，节省空间。与现有技术相比，本技术结构简单、操作方便，该装置代替人工完成作业，可使操作人员远离井口，避免伤害，既提高了工作效率，减轻劳动强度，又提高了作业安全保障，能有效推动钻井平台无人化及自动化钻井的发展，促进我国石油生产的现代化进程。【附图说明】图1是本技术一种实施例的机械臂收回状态的结构示意图；图2是本技术一种实施例的机械臂伸出状态的结构示意图；图3是本技术一种实施例的主臂-副臂的连接示意图；图4是本技术一种实施例的副臂-夹紧装置的连接示意图；图5是本技术一种实施例的夹紧装置的结构示意图；图中:1、基座，2、防爆配电箱，3、液压源，4、液压旋转接头，5、液压马达，6、固定立柱，7、齿圈，8、旋转法兰，9、旋转底座，10、主臂液压缸，11、主臂拉杆，12、主臂，13、连接座，14、主副臂连接板，15、副臂，16、副臂拉杆，17、副臂连杆、18、夹紧装置，19、紧固螺栓，20、夹紧液压缸，21、夹紧连杆，22、夹紧钳，23、机械手固定板，24、头部，25、耳座。【具体实施方式】下面结合具体附图，对本技术做进一步的说明。参见图1-5，一种钻具机械手，包括基座I以及固定在基座I上的液压源3、防爆配电箱2以及机械传动系统；机械传动系统包括与基座I连接的能够受控旋转的旋转底座9、与旋转底座9连接的机械臂以及与机械臂连接的夹紧装置18，以下给出基座I与旋转底座9的一种优选连接方式:基座I上设有固定立柱6，固定立柱6上连接由液压马达5驱动旋转的齿圈7，齿圈7通过旋转法兰8与旋转底座9连接。机械臂包括主臂12、主臂拉杆11、主臂液压缸10、连接座13 (连接座为倒置的等边三角形，其三个顶点分别为铰接点)、主副臂连接板14、副臂15、副臂拉杆16以及副臂连杆17，其中主臂12和主臂拉杆11的第一端分别与旋转底座9铰接、第二端分别与连接座13铰接从而构成第一平行四边形机构，且主臂12第二端向外延伸形成头部24 ;主臂液压缸10的第一端与旋转底座9铰接、第二端与主臂12的中部铰接；副臂15、副臂拉杆16的第一端分别与连接座13铰接、第二端分别与副臂连杆17的两端铰接从而形成第二平行四边形机构；副臂15第一端上连接耳座25，主副臂连接板14的一端与主臂12的头部24铰接、另一端与耳座25铰接；夹紧装置18与副臂连杆17通过紧固螺栓19固定连接，夹紧装置18包括夹机械手固定板23、安装在机械手固定板23上的夹紧液压缸20以及由其驱动动作的夹紧钳22，夹紧液压缸20通过两侧的夹紧连杆21分别与两片对合的夹紧钳连接；液压马达5、主臂液压缸10、夹紧液压缸20分别与液压源3连接，由其提供动力。本机械手在非工作状态时，机械臂处于收缩状态，见图1，此时主臂液压缸10的活塞杆收回，主臂12和副臂15均收回处于竖直状态，且为了节省空间，将副臂机构设计收回至主臂机构内。当机械手工作时，操作控制按钮，主臂液压缸10前伸，驱动主臂12绕主臂下端与旋转底座9上的固定销轴旋转，同时带动连接座13及副臂15 —同旋转，由于机械主臂的第一平行四边形机构，从而保证主臂12旋转时连接座13的方位可以控制不变，且主臂12旋转的同时，其头部24通过主副臂连接板14推动副臂15向外侧旋转伸出，由于机械副臂的第二平行四边形机构，从而保证副臂15旋转时，夹紧装置18的方位不变，即保持夹紧钳23水平，也就是通过两个平行四边形机构实现主臂、副臂动作带动夹紧装置平移伸缩(见图2)，当钻具落入夹紧装置夹紧钳23内，夹紧液压缸20驱动夹紧连杆21带动夹紧钳23夹紧钻具，液压马达5通过齿圈7带动旋转底座9进行转动，机械臂即随同旋转底座9 一同转动，将钻具移送至指定位置，然后控制夹紧钳23松开，钻具就位，主臂液压缸10驱动机械臂收回，完成全部动作进入下一工作循环。主臂拉杆11、副臂拉杆16在装置中起支撑固定作用，保证夹紧装置18在平移中始终保持现有姿态不变。为了实现自动化、智能化操作，主臂液压缸上可以安装位移传感器，电气控制采用PLC编程控制，即通过传感器、编码器实现编程控制多个位置，具有一键记忆且自动寻位功能。同时采用无线遥控安全操作，代替人工完成作业，可使操作人员远离井口，避免伤害与现有技术相比，本机械手具有以下优点:1、本装置具有数字化、信息化、自动化、智能化，通过各种传感器采集数据，将各项数据汇总反映到自动控制系统，一键操作自动完成钻具移送功能，具备记忆特殊关键位置功能。2、可编辑、定位、记忆多个位置，方便井口、大鼠洞、小鼠洞作业，具备一键移送功倉泛。3、该装置操作简单，不必进行复杂培训，只需一人操作，不仅节省时间，提高效率，还使安全性得到很大程度提高。4、适用范围广，可用于3.5?10 (in)钻杆和钻铤，具备钻铤移送能力。5、结构紧凑，安装便捷，机械臂可实现水平位置调整，配合底座连续360°旋转，可实现半径3米范围内全部覆盖，满足钻井作业需求。6、采用液压控制，扭矩和速度可快速调节。7、使用遥控器远距离操作，使作业人员远离井口危险本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻具机械手，其特征是：包括基座以及固定在基座上的液压源、防爆配电箱以及机械传动系统；所述机械传动系统包括与基座连接的能够受控旋转的旋转底座、与旋转底座连接的机械臂以及与机械臂连接的夹紧装置；所述的机械臂包括主臂、主臂拉杆、主臂液压缸、连接座、主副臂连接板、副臂、副臂拉杆以及副臂连杆，其中主臂和主臂拉杆的第一端分别与旋转底座铰接、第二端分别与连接座铰接从而构成第一平行四边形机构，且主臂第二端向外延伸形成头部；所述主臂液压缸的第一端与旋转底座铰接、第二端与主臂的中部铰接；所述的副臂、副臂拉杆的第一端分别与连接座铰接、第二端分别与副臂连杆的两端铰接从而形成第二平行四边形机构；所述副臂第一端上连接耳座，所述的主副臂连接板的一端与主臂的头部铰接、另一端与耳座铰接；所述夹紧装置与副臂连杆固定连接，所述夹紧装置包括夹紧液压缸以及由其驱动动作的夹紧钳；所述的主臂液压缸、夹紧液压缸分别与所述的液压源连接。

【技术特征摘要】
1.一种钻具机械手，其特征是:包括基座以及固定在基座上的液压源、防爆配电箱以及机械传动系统；所述机械传动系统包括与基座连接的能够受控旋转的旋转底座、与旋转底座连接的机械臂以及与机械臂连接的夹紧装置；所述的机械臂包括主臂、主臂拉杆、主臂液压缸、连接座、主副臂连接板、副臂、副臂拉杆以及副臂连杆，其中主臂和主臂拉杆的第一端分别与旋转底座铰接、第二端分别与连接座铰接从而构成第一平行四边形机构，且主臂第二端向外延伸形成头部；所述主臂液压缸的第一端与旋转底座铰接、第二端与主臂的中部铰接；所述的副臂、副臂拉杆的第一端分别与连接座铰接、第二端分别与副臂连杆的两端铰接从而形成第二平行四边形机构；所述副臂第一端上连接耳座，所述的主副臂连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪强，李培磊，祖志勇，
申请(专利权)人：东营市鸿达石油设备制造厂，
类型：新型
国别省市：山东;37