一種鉆井現(xiàn)場(chǎng)用多功能機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油井現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)自動(dòng)化機(jī)械裝置領(lǐng)域，尤其是一種鉆井現(xiàn)場(chǎng)用多功能機(jī)器人，可廣泛應(yīng)用于陸上石油鉆井平臺(tái)鉆、完井作業(yè)機(jī)械自動(dòng)化改造。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)起升和下放石油管柱主要依靠氣動(dòng)或者液動(dòng)絞車(chē)，而且多用人工將石油管柱由排管架推放到跑道上，自動(dòng)化程度低而且存在不安全因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸送與取放陸上石油鉆井平臺(tái)作業(yè)中所需的鉆桿、鉆挺、套管、護(hù)管等管住設(shè)備的鉆井現(xiàn)場(chǎng)用多功能機(jī)器人。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)采用以下技術(shù)方案方式實(shí)現(xiàn)的:
一種鉆井現(xiàn)場(chǎng)用多功能機(jī)器人，是在起重機(jī)為基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新改造。包括起重機(jī)18和伸展臂16，在伸縮臂16的前端通過(guò)連接套2鉸鏈滑枕套4，連接套2和滑枕套4之間由滑枕套擺動(dòng)油缸I連接并形成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)配合；滑枕套4為中空結(jié)構(gòu)，滑枕套4套裝在滑枕8外面，滑枕8上設(shè)置滑枕齒條7，滑枕齒條7與滑枕套4上設(shè)置的滑枕位移液壓馬達(dá)減速器5和滑枕齒條制動(dòng)器6形成動(dòng)配合；滑枕8下端通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承與機(jī)械手機(jī)架15形成旋轉(zhuǎn)配合；機(jī)械手機(jī)架15底面裝有抓管爪12、摩擦輪13和浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4，抓管爪12、摩擦輪13和浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4由油缸連接驅(qū)動(dòng)。
[0005]上述方案還包括:所述摩擦輪13為圓筒棍子形狀，表面為齒形高耐磨高硬度材料，摩擦輪13兩個(gè)一組對(duì)置構(gòu)成擺臂組合結(jié)構(gòu)；所述浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4為2-6組，在機(jī)械手機(jī)架15底面上均勻分布，每組為兩個(gè)浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4呈120度夾角對(duì)置的懸臂組合輥；所述抓管爪12的擺臂為一對(duì)鉗形爪牙，兩鉗形爪牙配合浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)加持管件。
[0006]所述浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4，由浮動(dòng)定位輥?zhàn)由涤透?驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4相對(duì)機(jī)械手機(jī)架15運(yùn)動(dòng)。
[0007]上述方案進(jìn)一步包括:所述起重機(jī)18采用行走機(jī)構(gòu)21與行走軌道20配合的往復(fù)行走結(jié)構(gòu)；所述伸展臂16為三級(jí)伸展臂。
[0008]所述連接套2通過(guò)標(biāo)件連板與伸展臂16連接，連接套2與滑枕套4通過(guò)芯軸3鉸鏈，滑枕套4在滑枕套擺動(dòng)油缸I作用下在垂直面內(nèi)120度擺動(dòng)；滑枕8與機(jī)械手機(jī)架15連接的轉(zhuǎn)盤(pán)軸承通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，并形成360度旋轉(zhuǎn)配合。
[0009]所述機(jī)械手機(jī)架15兩側(cè)設(shè)置激光脈沖探測(cè)器11。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明主要針對(duì)石油鉆機(jī)作業(yè)中所需的鉆桿、鉆挺、套管、護(hù)管等自動(dòng)輸送與取放設(shè)備?？赏瓿纱a垛石油管的水平抓取、糾偏抓取、垂直舉升、垂直投放、拆卸釋放抓取、取放鉆桿碼垛、短管異形物提升等功能?？勺詣?dòng)完成預(yù)設(shè)程序指令，無(wú)需人工干涉，相對(duì)于常規(guī)依靠游車(chē)錨頭鐵鏈牽引提升鉆桿的方法而言具有安全性高、故障率低、壽命長(zhǎng)、效率高，最大限度減小事故隱患，且管(桿)的品種規(guī)格可自動(dòng)預(yù)設(shè)檢測(cè)，不會(huì)造成匹配混亂，是走向鉆井作業(yè)設(shè)備自動(dòng)化的必然替代趨勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的一種鉆井現(xiàn)場(chǎng)用多功能機(jī)器人立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為圖1中伸縮臂前端部分的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為圖2的右視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為圖2的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中標(biāo)記:1、滑枕套擺動(dòng)油缸，2、連接套，3、鉸鏈芯軸，4、滑枕套，5、滑枕位移液壓馬達(dá)減速器，6、滑枕齒條制動(dòng)器，7、滑枕齒條，8、滑枕，9、浮動(dòng)定位輥?zhàn)由涤透祝?0、機(jī)械手動(dòng)作油缸邏輯分配器，11、激光脈沖探測(cè)器，12、抓管爪，13、摩擦輪，14、浮動(dòng)定位輥?zhàn)樱?br>15、機(jī)械手機(jī)架，16、伸展臂，17、油管繞管機(jī)，18、起重機(jī)，19、石油管支架，20、行走軌道，21、行走機(jī)構(gòu)，22、石油管。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]實(shí)施例1
參考附圖1-4，一種鉆井現(xiàn)場(chǎng)用多功能機(jī)器人，包括起重機(jī)18和伸展臂16，在伸縮臂16的前端通過(guò)連接套2鉸鏈滑枕套4，連接套2和滑枕套4之間由滑枕套擺動(dòng)油缸I連接并形成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)配合；滑枕套4為中空結(jié)構(gòu)，滑枕套4套裝在滑枕8外面，滑枕8上設(shè)置滑枕齒條7，滑枕齒條7與滑枕套4上設(shè)置的滑枕位移液壓馬達(dá)減速器5和滑枕齒條制動(dòng)器6形成動(dòng)配合；滑枕8下端通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承與機(jī)械手機(jī)架15形成旋轉(zhuǎn)配合；機(jī)械手機(jī)架15底面裝有抓管爪12、摩擦輪13和浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4，抓管爪12、摩擦輪13和浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4分別由油缸連接驅(qū)動(dòng)。
[0018]實(shí)施例1是本發(fā)明的一種基本實(shí)施例，能夠完成基本的抓取、旋轉(zhuǎn)、存放功能。
[0019]典型實(shí)施例2
結(jié)合附圖1-4，一種鉆井現(xiàn)場(chǎng)用多功能機(jī)器人，主要由起重機(jī)18、行走軌道20、伸展臂
16、連接套2、滑枕套4、滑枕8和機(jī)械手機(jī)架15幾大部分組成。其中:連接套2通過(guò)標(biāo)件連板與伸展臂16連接，滑枕套4與連接套2之間安裝有鉸鏈芯軸3與滑枕套擺動(dòng)油缸I。滑枕套4為中空，并套裝在滑枕8外面，滑枕8通過(guò)滑枕齒條7與滑枕套4形成動(dòng)配合。滑枕8末端設(shè)置機(jī)械手機(jī)架15，機(jī)械手機(jī)架15通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)軸承與滑枕8形成旋轉(zhuǎn)配合。
[0020]機(jī)械手機(jī)架15底面上設(shè)置四組均勻分布的浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4，每組為兩個(gè)浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4呈120度夾角對(duì)置的懸臂組合輥，由浮動(dòng)定位輥?zhàn)由涤透?驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4相對(duì)機(jī)械手機(jī)架15運(yùn)動(dòng)，調(diào)整浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4與機(jī)械手機(jī)架15底面的距離。
[0021]機(jī)械手機(jī)架15底面還安裝有兩個(gè)鉗形抓管爪12和兩組摩擦輪13。抓管爪12和摩擦輪13均為擺臂組合結(jié)構(gòu)并由單獨(dú)的油缸驅(qū)動(dòng)(也可由一個(gè)油缸進(jìn)行聯(lián)動(dòng))。抓管爪12與摩擦輪13的區(qū)別在于:抓管爪12的擺臂為一對(duì)鉗形爪牙，兩鉗形爪牙配合浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)加持管件，鉗形爪牙末端為尖頭，易于在管排中抓取目標(biāo)管；而摩擦輪13兩個(gè)一組對(duì)置構(gòu)成擺臂組合結(jié)構(gòu)，配合浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)加持管件。每個(gè)摩擦輪13為圓筒棍子形狀，表面為齒形高耐磨高硬度材料，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)摩擦輪13轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)摩擦輪13上有管件時(shí)可以帶動(dòng)管件做軸向移動(dòng)。
[0022]抓取管件時(shí)，抓管爪12和摩擦輪13將各自擺臂張開(kāi)，抓管爪12首先回收爪牙抓取管件，然后摩擦輪13兩個(gè)一組做回收動(dòng)作，與浮動(dòng)定位輥?zhàn)?4 一起抱緊管件。抓管爪12此時(shí)稍微松開(kāi)管件，使抓管爪12的鉗形爪牙與管件外表面保持很小的保險(xiǎn)距離，即剛好脫離接觸，無(wú)論管件與地面此時(shí)處于水平還是垂直狀態(tài)，摩擦輪13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)都可利用摩擦力帶動(dòng)管件做軸向移動(dòng)。
[0023]滑枕套4上對(duì)稱(chēng)設(shè)置滑枕位移液壓馬達(dá)減速器5和滑枕齒條制動(dòng)器6。機(jī)械手機(jī)架15兩側(cè)設(shè)置激光脈沖探測(cè)器11。伸展臂為三級(jí)伸展臂，滑枕8為八棱柱面，滑枕套4圍繞芯軸3在垂直面內(nèi)120度擺動(dòng)，機(jī)械手機(jī)架15相對(duì)滑枕8可回轉(zhuǎn)360度。
[0024]本實(shí)施例利用中樞回轉(zhuǎn)式8T三級(jí)伸展臂起重機(jī)作為抓取機(jī)械手總成的母體載具，機(jī)械手總成通過(guò)聯(lián)接安裝套與三級(jí)伸展臂聯(lián)接。伸展臂組件可完成最大12m軸向伸展、在垂直面-10度?+60度仰俯、在水平基面360度回轉(zhuǎn)的動(dòng)作預(yù)設(shè)。各組件可完成的執(zhí)行功能為:連接套通過(guò)標(biāo)件連板與三級(jí)伸展臂連接，其上安裝有滑枕箱體連接鉸鏈芯軸與滑枕擺動(dòng)油缸，可驅(qū)動(dòng)滑枕箱體圍繞鉸鏈芯軸在垂直面內(nèi)120度擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)鉆桿由水平到垂直的調(diào)姿過(guò)程。
[0025]滑枕箱體為中空焊接件，與八棱柱面焊接滑枕形成動(dòng)配合，以對(duì)置液壓馬達(dá)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)副完成滑枕運(yùn)動(dòng)副配合的相對(duì)位移。以齒板對(duì)滑枕進(jìn)行鎖定，滑枕的最大行程為1300mm.垂直狀態(tài)下滑枕末端設(shè)置液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)軸承，可使抓取機(jī)械手總成相對(duì)于滑枕90度水平回轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)鉆桿在水平面實(shí)現(xiàn)X軸、Y軸的軸線(xiàn)平行調(diào)姿。滑枕可實(shí)現(xiàn)垂直姿態(tài)下1300mm的越障提升和水平狀態(tài)下1300mm的水平送進(jìn)。
[0026]機(jī)械手機(jī)架組件是本機(jī)構(gòu)的核心部件?？赏瓿勺ト∈┓诺木_定位與預(yù)設(shè)動(dòng)作。其上安裝的激光脈沖傳感器可對(duì)鉆桿進(jìn)行截面尺寸探測(cè)，鉆桿碼垛定高、定距探測(cè)、散亂鉆桿的糾偏抓取等，若要更為精確空間定位，可在機(jī)械手機(jī)架中心設(shè)置激光陀螺儀，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井桿水平軸與垂直軸的絕對(duì)校正。以消除因行走機(jī)構(gòu)地基變形而引起的絕對(duì)垂直度偏差。
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