本發(fā)明涉及的是石油及天然氣鉆探領(lǐng)域，具體涉及一種用于鉆臺(tái)的機(jī)器人軌道。

背景技術(shù)：

眾所周知，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，作業(yè)機(jī)器人逐漸進(jìn)入到各個(gè)領(lǐng)域中，石油行業(yè)也不例外，尤其是在石油鉆機(jī)中的應(yīng)用。目前，應(yīng)用在石油鉆機(jī)上的機(jī)器人主要用于完成立根的自動(dòng)排放，多配置單個(gè)機(jī)器人，安裝在二層臺(tái)上，在鉆臺(tái)上尚無應(yīng)用。

上述類型的機(jī)器人主要采用懸持立根的方式來移動(dòng)管柱，這就要求其組件強(qiáng)度和剛性必須足夠大，因而導(dǎo)致這類機(jī)器人大多體型龐大，對于鉆機(jī)井架的二層臺(tái)強(qiáng)度和剛性有較高要求。而采用“鉆臺(tái)”和“二層臺(tái)”上下兩組機(jī)器人模擬鉆井工實(shí)際操作，環(huán)持立根的方式來完成立根自動(dòng)排放，能有效降低對于機(jī)器人部件的強(qiáng)度和剛性的要求，從而大大降低其安裝運(yùn)行要求。而采用這種模式，除需要機(jī)器人根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整機(jī)器人的位置和姿態(tài)外，還需要下部機(jī)器人在不工作時(shí)能讓出作業(yè)空間，以方便其他的鉆井作業(yè)，故需要鉆臺(tái)機(jī)器人設(shè)置不同于通常模式的軌道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：為了解決上述問題，提供一種用于鉆臺(tái)的機(jī)器人軌道，針對鉆臺(tái)工況要求設(shè)置停機(jī)位，并提供換軌機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工作軌道與停機(jī)軌道的切換，在鉆臺(tái)機(jī)器人不工作時(shí)讓開作業(yè)空間。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種用于鉆臺(tái)的機(jī)器人軌道，包括：

工作軌道，設(shè)置在鉆臺(tái)的立根區(qū)的中心線上，用于鉆臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行下鉆作業(yè)時(shí)的移動(dòng)；

換軌機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述工作軌道的一端，包括換向?qū)к?、激光發(fā)射器、換向平臺(tái)、升降油缸、換向齒輪箱和換向電機(jī)，其中，所述換向?qū)к壴O(shè)置在所述換向平臺(tái)的上端面，所述激光發(fā)射器設(shè)置在所述換向?qū)к壍娜我欢说膫?cè)邊，所述換向平臺(tái)的下端面連接所述升降油缸，所述升降油缸下端連接所述換向齒輪箱，所述換向齒輪箱的下端連接所述換向電機(jī)；

停機(jī)軌道，設(shè)置在于立根區(qū)的遠(yuǎn)離井口中心的一邊，與所述工作軌道成一定角度排布，所述停機(jī)軌道的前端指向所述換向平臺(tái)，所述停機(jī)軌道的中部設(shè)有基座，所述停機(jī)軌道的末端設(shè)有升降裝置。

進(jìn)一步，所述換向?qū)к壍闹行牡剿龉ぷ鬈壍篮退鐾C(jī)軌道的距離相等，所述換向?qū)к壒潭ㄔ谒鰮Q向平臺(tái)上。

進(jìn)一步，所述換向齒輪箱包括上蓋板、動(dòng)力齒輪、轉(zhuǎn)盤軸承和箱體，所述上蓋板設(shè)置在所述箱體的上端面，所述上蓋板的下端面設(shè)有所述轉(zhuǎn)盤軸承，所述上蓋板為圓形且與所述轉(zhuǎn)盤軸承的中心軸線為同一條直線，所述轉(zhuǎn)盤軸承包括軸承外圈和軸承內(nèi)圈，所述軸承外圈與所述上蓋板沿兩者的中心軸線的外圈均勻設(shè)有一一對應(yīng)的第一通孔組并通過螺栓連接，所述軸承內(nèi)圈與所述箱體通過螺栓連接，所述動(dòng)力齒輪與所述軸承外圈嚙合。

進(jìn)一步，所述動(dòng)力齒輪為三個(gè)，并沿所述軸承外圈均勻分布。

進(jìn)一步，所述換向電機(jī)與所述箱體通過螺栓連接，且所述換向電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸穿過所述箱體上的側(cè)孔與所述動(dòng)力齒輪傳動(dòng)連接。

進(jìn)一步，所述升降油缸包括缸體、活塞桿和連接板，所述缸體設(shè)置在所述升降油缸的下部，并與所述上蓋板螺栓連接，所述連接板與所述上蓋板的中心軸線為同一條直線，所述缸體和所述連接板之間連接所述活塞桿。

進(jìn)一步，所述連接板和所述上蓋板沿兩者的中心軸線對稱設(shè)有一一對應(yīng)的兩個(gè)第二通孔組，所述連接板上設(shè)有導(dǎo)向桿，所述導(dǎo)向桿穿過所述第二通孔組與所述上蓋板傳動(dòng)連接，所述升降油缸和所述上蓋板在所述第二通孔組的兩側(cè)對稱設(shè)有一一對應(yīng)的第三通孔組，所述上蓋板與所述缸體通過所述第三通孔組螺栓連接。

進(jìn)一步，所述基座上設(shè)有轂，所述停機(jī)軌道的中部兩側(cè)均設(shè)有短臂，所述短臂套設(shè)在所述轂中，所述轂與所述換向平臺(tái)在同一水平面上。

進(jìn)一步，所述停機(jī)軌道上設(shè)有激光接收器，當(dāng)所述停機(jī)軌道與所述換向?qū)к夁B接時(shí)，所述激光接收器與所述激光發(fā)射器在與所述停機(jī)軌道平行的同一豎直平面上相向設(shè)置。

進(jìn)一步，還包括控制器，所述控制器分別與所述工作軌道、所述換軌機(jī)構(gòu)和所述停機(jī)軌道連接。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了鉆臺(tái)機(jī)器人在鉆臺(tái)面上的移動(dòng)和換軌，使鉆臺(tái)機(jī)器人不工作時(shí)能讓出作業(yè)空間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于鉆臺(tái)的機(jī)器人軌道的俯視圖；

圖2為本發(fā)明中換向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中換向齒輪箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3換向齒輪箱的側(cè)視圖；

圖5為本發(fā)明中升降油缸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中停機(jī)軌道的俯視圖。

圖中：1-工作軌道；2-換向機(jī)構(gòu)；3-換向?qū)к墸?1-激光發(fā)射器，42-激光接收器；5-換向平臺(tái)；6-升降油缸；61-缸體；62-活塞桿；63-連接板；7-換向齒輪箱；8-換向電機(jī)；9-停機(jī)軌道；10-基座；101-轂；102-短臂；11-升降裝置；12-上蓋板；13-動(dòng)力齒輪；14-轉(zhuǎn)盤軸承；141-軸承外圈；142-軸承內(nèi)圈；15-箱體。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1和圖2所示，一種用于鉆臺(tái)的機(jī)器人軌道，包括：

工作軌道1，設(shè)置在鉆臺(tái)的立根區(qū)的中心線上，用于鉆臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行下鉆作業(yè)時(shí)的移動(dòng)；

換軌機(jī)構(gòu)2，設(shè)置在工作軌道1的一端，包括換向?qū)к?、激光發(fā)射器41、換向平臺(tái)5、升降油缸6、換向齒輪箱7和換向電機(jī)8，其中，換向?qū)к?設(shè)置在換向平臺(tái)5的上端面，激光發(fā)射器41設(shè)置在換向?qū)к?的任一端的側(cè)邊，換向平臺(tái)5的下端面連接升降油缸6，升降油缸6下端連接換向齒輪箱7，換向齒輪箱7的下端連接換向電機(jī)8；

停機(jī)軌道9，設(shè)置在于立根區(qū)的遠(yuǎn)離井口中心的一邊，與工作軌道1成一定角度排布，停機(jī)軌道9的前端指向換向平臺(tái)5，停機(jī)軌道9的中部設(shè)有基座10，停機(jī)軌道9的末端設(shè)有升降裝置11。

需要說明的是，在工作軌道1的一端設(shè)置換軌機(jī)構(gòu)2并在工作軌道1的一側(cè)設(shè)置停機(jī)軌道9實(shí)現(xiàn)了鉆臺(tái)機(jī)器人在鉆臺(tái)面上的移動(dòng)和換軌，使鉆臺(tái)機(jī)器人不工作時(shí)能讓出作業(yè)空間。

換向?qū)к?的中心到工作軌道1和停機(jī)軌道9的距離相等，換向?qū)к?固定在換向平臺(tái)5上。

需要說明的是，因?yàn)樵O(shè)置換向?qū)к?到工作軌道1和停機(jī)軌道9的距離相等，當(dāng)換向平臺(tái)5旋轉(zhuǎn)后時(shí)，換向?qū)к?與工作軌道1和停機(jī)軌道9仍相等，換向軌道3與工作軌道1和停機(jī)軌道9之間不會(huì)出現(xiàn)留有間隙，因此保持了鉆臺(tái)機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性。

圖3為換向齒輪箱7的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為換向齒輪箱7的側(cè)視圖，換向齒輪箱7包括上蓋板12、動(dòng)力齒輪13、轉(zhuǎn)盤軸承14和箱體15，上蓋板12設(shè)置在箱體15的上端面，上蓋板12的下端面設(shè)有轉(zhuǎn)盤軸承14，上蓋板12為圓形，且與轉(zhuǎn)盤軸承14的中心軸線為同一條直線，轉(zhuǎn)盤軸承14包括軸承外圈141和軸承內(nèi)圈142，軸承外圈141與上蓋板12沿兩者的中心軸線的外圈均勻設(shè)有一一對應(yīng)的第一通孔組并通過螺栓連接，軸承內(nèi)圈142與箱體15通過螺栓連接，動(dòng)力齒輪13與軸承外圈141嚙合。

需要說明的是，上蓋板12既可密封換向齒輪箱7，保護(hù)換向齒輪箱7內(nèi)的各個(gè)部件，也可以作為連接、支撐部件與升降油缸6連接，實(shí)現(xiàn)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)設(shè)置多個(gè)動(dòng)力齒輪13與一個(gè)轉(zhuǎn)盤軸承14以實(shí)現(xiàn)換向。

動(dòng)力齒輪13為三個(gè)，并沿軸承外圈141均勻分布。

需要說明的是，沿軸承外圈141均勻設(shè)置三個(gè)動(dòng)力齒輪13，對轉(zhuǎn)盤軸承14均勻施加力，同時(shí)保持換向齒輪箱7的內(nèi)部穩(wěn)定性。

換向電機(jī)8與箱體15通過螺栓連接，且其驅(qū)動(dòng)軸穿過箱體15上的側(cè)孔與動(dòng)力齒輪13傳動(dòng)連接。

需要說明的是，換向電機(jī)8與箱體15通過螺栓連接，增強(qiáng)了箱體15的穩(wěn)定性，換向電機(jī)8的驅(qū)動(dòng)軸穿過箱體15的側(cè)孔與動(dòng)力齒輪13連接，提高了換向齒輪箱的緊湊性。

圖5為本發(fā)明中升降油缸6的結(jié)構(gòu)示意圖，升降油缸6包括缸體61、活塞桿62和連接板63，缸體61設(shè)置在升降油缸6的下部，且與上蓋板12螺栓連接，連接板63與上蓋板12的中心軸線為同一條直線，缸體61和連接板63之間連接活塞桿62。

連接板63和上蓋板12沿兩者的中心軸線對稱設(shè)有一一對應(yīng)的兩個(gè)第二通孔組，連接板63上設(shè)有導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿穿過第二通孔組與上蓋板12傳動(dòng)連接，升降油缸6和上蓋板12在第二通孔組的兩側(cè)對稱設(shè)有一一對應(yīng)的第三通孔組，上蓋板12與缸體61通過第三通孔組螺栓連接。

需要說明的是，換向電機(jī)8帶動(dòng)動(dòng)力齒輪13轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力齒輪13與軸承外圈141嚙合，帶動(dòng)上蓋板12轉(zhuǎn)動(dòng)，因升降油缸6固定在上蓋板12上且有導(dǎo)向桿限位，使得升降油缸12(包括連接板63)整體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)換向平臺(tái)5轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)換向功能。

圖6為本發(fā)明中停機(jī)軌道9的俯視圖。基座10上設(shè)有轂101，停機(jī)軌道9的中部兩側(cè)均設(shè)有短臂102，短臂102套設(shè)在轂101中，轂101與換向平臺(tái)5在同一水平面上。在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，轂101與換向平臺(tái)5在同一水平面上，因此停機(jī)軌道9與換向平臺(tái)5在同一水平面上，同時(shí)停機(jī)軌道9的后端設(shè)有升降裝置11，停機(jī)軌道9可向下傾斜設(shè)置并連接換向平臺(tái)5，也可以向上傾斜設(shè)置并連接換向平臺(tái)5。

需要說明的是，停機(jī)軌道9與換向平臺(tái)5的夾角為水平面以下5°至水平面以上5°。當(dāng)停機(jī)軌道9與換向平臺(tái)5的夾角為水平面以下5°時(shí)，機(jī)器人可依靠重力從換向平臺(tái)5上沿停機(jī)軌道9下滑，當(dāng)下滑至停機(jī)軌道9時(shí)，升降裝置11抬高停機(jī)軌道9至水平，當(dāng)停機(jī)軌道9與換向平臺(tái)5的夾角為水平面以上5°時(shí)，機(jī)器人可依靠重力從停機(jī)軌道9上滑向換向平臺(tái)5。

停機(jī)軌道9上設(shè)有激光接收器42，當(dāng)停機(jī)軌道9與換向?qū)к?連接時(shí)，激光接收器42與激光發(fā)射器41在與停機(jī)軌道9平行的同一豎直平面上相向設(shè)置。

需要說明的是，當(dāng)換向?qū)к?并不與停機(jī)軌道9共線時(shí)，激光發(fā)射器41與激光接收器42并不在沿停機(jī)軌道9平行的同一豎直平面上，因此激光接收器42并不會(huì)接收到激光發(fā)射器41發(fā)出的激光，一旦激光接收器42接收到激光發(fā)射器41發(fā)出的激光時(shí)，表示換向?qū)к?與停機(jī)軌道9共線，即機(jī)器人可以滑動(dòng)至停機(jī)軌道9上。

用于鉆臺(tái)的機(jī)器人軌道還包括控制器，控制器分別與工作軌道1、換軌機(jī)構(gòu)2和停機(jī)軌道9連接。

需要說明的是，鉆臺(tái)機(jī)器人在進(jìn)行立根排放工作時(shí)沿著工作軌道1來回移動(dòng)，此時(shí)換向機(jī)構(gòu)2與工作軌道1相接，機(jī)器人最近可移動(dòng)至工作軌道1最前端(靠近井口中心)，最遠(yuǎn)可移動(dòng)至換軌機(jī)構(gòu)的換向?qū)к?上來完成取立根或排放立根的操作。

當(dāng)不再進(jìn)行立根排放工作后，鉆臺(tái)機(jī)器人先移至換向?qū)к?上，控制器控制升降油缸6將換向平臺(tái)5頂起，然后換向電機(jī)8驅(qū)動(dòng)換向齒輪箱7完成換向平板3繞其中心旋轉(zhuǎn)90度，使換向?qū)к?與停機(jī)軌道9同向，升降油缸6卸載，換向平臺(tái)5落下，換向?qū)к?與停機(jī)軌道9相接，鉆臺(tái)機(jī)器人沿著停機(jī)軌道9移至停機(jī)位。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。