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

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個目的是為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實現(xiàn)自動輸送與取放陸上石油鉆井平臺作業(yè)中所需的鉆桿、鉆挺、套管、護管等管住設(shè)備的鉆井現(xiàn)場用多功能機器人。
[0004]本發(fā)明是通過采用以下技術(shù)方案方式實現(xiàn)的:
一種鉆井現(xiàn)場用多功能機器人，是在起重機為基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新改造。包括起重機18和伸展臂16，在伸縮臂16的前端通過連接套2鉸鏈滑枕套4，連接套2和滑枕套4之間由滑枕套擺動油缸I連接并形成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動配合；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減速器5和滑枕齒條制動器6形成動配合；滑枕8下端通過轉(zhuǎn)盤軸承與機械手機架15形成旋轉(zhuǎn)配合；機械手機架15底面裝有抓管爪12、摩擦輪13和浮動定位輥子14，抓管爪12、摩擦輪13和浮動定位輥子14由油缸連接驅(qū)動。
[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13兩個一組對置構(gòu)成擺臂組合結(jié)構(gòu)；所述浮動定位輥子14為2-6組，在機械手機架15底面上均勻分布，每組為兩個浮動定位輥子14呈120度夾角對置的懸臂組合輥；所述抓管爪12的擺臂為一對鉗形爪牙，兩鉗形爪牙配合浮動定位輥子14實現(xiàn)三點加持管件。
[0006]所述浮動定位輥子14，由浮動定位輥子升降油缸9驅(qū)動浮動定位輥子14相對機械手機架15運動。
[0007]上述方案進一步包括:所述起重機18采用行走機構(gòu)21與行走軌道20配合的往復行走結(jié)構(gòu)；所述伸展臂16為三級伸展臂。
[0008]所述連接套2通過標件連板與伸展臂16連接，連接套2與滑枕套4通過芯軸3鉸鏈，滑枕套4在滑枕套擺動油缸I作用下在垂直面內(nèi)120度擺動；滑枕8與機械手機架15連接的轉(zhuǎn)盤軸承通過液壓馬達驅(qū)動，并形成360度旋轉(zhuǎn)配合。
[0009]所述機械手機架15兩側(cè)設(shè)置激光脈沖探測器11。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明主要針對石油鉆機作業(yè)中所需的鉆桿、鉆挺、套管、護管等自動輸送與取放設(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?？勺詣油瓿深A設(shè)程序指令，無需人工干涉，相對于常規(guī)依靠游車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、效率高，最大限度減小事故隱患，且管(桿)的品種規(guī)格可自動預設(shè)檢測，不會造成匹配混亂，是走向鉆井作業(yè)設(shè)備自動化的必然替代趨勢。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的一種鉆井現(xiàn)場用多功能機器人立體結(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]圖中標記:1、滑枕套擺動油缸，2、連接套，3、鉸鏈芯軸，4、滑枕套，5、滑枕位移液壓馬達減速器，6、滑枕齒條制動器，7、滑枕齒條，8、滑枕，9、浮動定位輥子升降油缸，10、機械手動作油缸邏輯分配器，11、激光脈沖探測器，12、抓管爪，13、摩擦輪，14、浮動定位輥子，
15、機械手機架，16、伸展臂，17、油管繞管機，18、起重機，19、石油管支架，20、行走軌道，21、行走機構(gòu)，22、石油管。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0017]實施例1
參考附圖1-4，一種鉆井現(xiàn)場用多功能機器人，包括起重機18和伸展臂16，在伸縮臂16的前端通過連接套2鉸鏈滑枕套4，連接套2和滑枕套4之間由滑枕套擺動油缸I連接并形成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動配合；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減速器5和滑枕齒條制動器6形成動配合；滑枕8下端通過轉(zhuǎn)盤軸承與機械手機架15形成旋轉(zhuǎn)配合；機械手機架15底面裝有抓管爪12、摩擦輪13和浮動定位輥子14，抓管爪12、摩擦輪13和浮動定位輥子14分別由油缸連接驅(qū)動。
[0018]實施例1是本發(fā)明的一種基本實施例，能夠完成基本的抓取、旋轉(zhuǎn)、存放功能。
[0019]典型實施例2
結(jié)合附圖1-4，一種鉆井現(xiàn)場用多功能機器人，主要由起重機18、行走軌道20、伸展臂
16、連接套2、滑枕套4、滑枕8和機械手機架15幾大部分組成。其中:連接套2通過標件連板與伸展臂16連接，滑枕套4與連接套2之間安裝有鉸鏈芯軸3與滑枕套擺動油缸I?；硖?為中空，并套裝在滑枕8外面，滑枕8通過滑枕齒條7與滑枕套4形成動配合。滑枕8末端設(shè)置機械手機架15，機械手機架15通過液壓馬達驅(qū)動的轉(zhuǎn)盤軸承與滑枕8形成旋轉(zhuǎn)配合。
[0020]機械手機架15底面上設(shè)置四組均勻分布的浮動定位輥子14，每組為兩個浮動定位輥子14呈120度夾角對置的懸臂組合輥，由浮動定位輥子升降油缸9驅(qū)動浮動定位輥子14相對機械手機架15運動，調(diào)整浮動定位輥子14與機械手機架15底面的距離。
[0021]機械手機架15底面還安裝有兩個鉗形抓管爪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)并由單獨的油缸驅(qū)動(也可由一個油缸進行聯(lián)動)。抓管爪12與摩擦輪13的區(qū)別在于:抓管爪12的擺臂為一對鉗形爪牙，兩鉗形爪牙配合浮動定位輥子14實現(xiàn)三點加持管件，鉗形爪牙末端為尖頭，易于在管排中抓取目標管；而摩擦輪13兩個一組對置構(gòu)成擺臂組合結(jié)構(gòu)，配合浮動定位輥子14實現(xiàn)三點加持管件。每個摩擦輪13為圓筒棍子形狀，表面為齒形高耐磨高硬度材料，由液壓馬達驅(qū)動摩擦輪13轉(zhuǎn)動，當摩擦輪13上有管件時可以帶動管件做軸向移動。
[0022]抓取管件時，抓管爪12和摩擦輪13將各自擺臂張開，抓管爪12首先回收爪牙抓取管件，然后摩擦輪13兩個一組做回收動作，與浮動定位輥子14 一起抱緊管件。抓管爪12此時稍微松開管件，使抓管爪12的鉗形爪牙與管件外表面保持很小的保險距離，即剛好脫離接觸，無論管件與地面此時處于水平還是垂直狀態(tài)，摩擦輪13轉(zhuǎn)動時都可利用摩擦力帶動管件做軸向移動。
[0023]滑枕套4上對稱設(shè)置滑枕位移液壓馬達減速器5和滑枕齒條制動器6。機械手機架15兩側(cè)設(shè)置激光脈沖探測器11。伸展臂為三級伸展臂，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，機械手機架15相對滑枕8可回轉(zhuǎn)360度。
[0024]本實施例利用中樞回轉(zhuǎn)式8T三級伸展臂起重機作為抓取機械手總成的母體載具，機械手總成通過聯(lián)接安裝套與三級伸展臂聯(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)的動作預設(shè)。各組件可完成的執(zhí)行功能為:連接套通過標件連板與三級伸展臂連接，其上安裝有滑枕箱體連接鉸鏈芯軸與滑枕擺動油缸，可驅(qū)動滑枕箱體圍繞鉸鏈芯軸在垂直面內(nèi)120度擺動，以實現(xiàn)鉆桿由水平到垂直的調(diào)姿過程。
[0025]滑枕箱體為中空焊接件，與八棱柱面焊接滑枕形成動配合，以對置液壓馬達減速機驅(qū)動齒輪齒條傳動副完成滑枕運動副配合的相對位移。以齒板對滑枕進行鎖定，滑枕的最大行程為1300mm.垂直狀態(tài)下滑枕末端設(shè)置液壓馬達驅(qū)動的轉(zhuǎn)盤軸承，可使抓取機械手總成相對于滑枕90度水平回轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)鉆桿在水平面實現(xiàn)X軸、Y軸的軸線平行調(diào)姿?；砜蓪崿F(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。
[0026]機械手機架組件是本機構(gòu)的核心部件?？赏瓿勺ト∈┓诺木_定位與預設(shè)動作。其上安裝的激光脈沖傳感器可對鉆桿進行截面尺寸探測，鉆桿碼垛定高、定距探測、散亂鉆桿的糾偏抓取等，若要更為精確空間定位，可在機械手機架中心設(shè)置激光陀螺儀，以實現(xiàn)對鉆井桿水平軸與垂直軸的絕對校正。以消除因行走機構(gòu)地基變形而引起的絕對垂直度偏差。
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