[发明专利]石油钻井机二层台排管机器人及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井机辅助机械装置及方法，特别涉及一种石油钻井机二层台排管机器人及方法。

背景技术

钻井作业是一项投资巨大的风险性工程,钻井装备的优劣直接影响着钻井速度、钻井安全和钻井经济效益。如附图1所示，二层台管柱（70）排放是钻井过程中把管柱（70）从井口移至指梁（80）构成的排放架内的必要过程，目前钻井作业中管柱（70）的起放通常是工人操作吊卡，通过吊卡卡接，然后通过人力排放到指定位置，再由工人摘挂释放吊卡。这种抓取和释放、移动、排放管柱（70）的高空作业非常危险且劳动强度较大，作业效率非常低下。在某特殊工况下，二层台部分空间与钻机游动系统干涉，从而限制了游动系统的工作行程。

现有技术存在以下缺点和不足：人工高空作业危险性高，事故率高；工人体力消耗大，工作条件差，工作可持续性差，效率低；人工成本较高经济型差，无法解决特殊工况下二层台特定方位所占空间的释放问题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种石油钻井机二层台排管机器人及方法，可以节约人工成本，降低工人工作危险性，实现自动化钻修井作业，另外，本发明实现了二层台排管机械化，用于替代人工完成危险的高空起下钻作业，为钻机的起下钻自动排管作业安全性提供了可靠的保证，消除了起下钻作业对二层台井架工的依赖。

本发明提到的一种石油钻井机二层台排管机器人，其技术方案是：包括管柱爪（10）、伸缩臂（20）、回转机构（30）、滑动底座（40）、导轨和导轨伸缩机构，所述管柱爪（10）活动连接在伸缩臂（20）的一端，伸缩臂（20）的上端连接于回转机构（30），回转机构（30）设置在滑动底座（40）上，滑动底座（40）可在伸缩导轨（50）上动力行走，伸缩导轨（50）安装于翻转二层台（60）底部；

伸缩臂（20）驱动管柱爪（10）前后方向运动，且管柱爪（10）的运动轨迹在一水平面上；回转机构（30）驱动管柱爪（10）和伸缩臂（20）旋转，用以改变管柱爪（10）工作的方向；滑动底座（40）可在伸缩导轨（50）上动力行走，用以带动管柱爪（10）沿轨道方向平移；伸缩臂（20）、回转机构（30）和滑动底座（40）的组合动作可以使管柱爪（10）在一特定平面内自由运动。

优选的，上述管柱爪（10）与连接座（11）连接在一起，所述的管柱爪（10）的一侧设有管柱档杆（12），与管柱爪（10）两侧的挡槽配合，管柱档杆驱动杆（13）两端分别与管柱档杆（12）和曲柄（14）固定连接，并安装到连接座（11），使管柱档杆（12）可以在U形的管柱爪（10）上做开合运动，档杆驱动器（15）一端与曲柄（14）铰接，另一端与连接座（11）铰接。

优选的，上述伸缩臂（20）包括伸缩臂座（21）、主臂（22）、副臂（23）、副臂平衡臂（24）、机械爪平衡臂（25），机械爪平衡杠杆（26）、驱动油缸（27），所述主臂（22）上端与伸缩臂座（21）铰接，下端与机械爪平衡杠杆（26）和副臂（23）铰接，所述副臂（23）的另一端与管柱爪（10）铰接，副臂平衡臂（24）上端与伸缩臂座（21）铰接，下端与副臂（23）铰接，机械爪平衡臂（25）共两件，其中一件的两端分别与伸缩臂座（21）和机械爪平衡杠杆（26）铰接，另一件的两端分别与管柱爪（10）和机械爪平衡杠杆（26）铰接，所述驱动油缸（27）的一端铰接到主臂（22），另一端铰接于副臂（23）。

优选的，上述驱动油缸（27）驱动主臂（22）和副臂（23）产生夹角，使管柱爪（10）可以前伸，伸缩臂座（21）、主臂（22）、副臂（23）和副臂平衡臂（24），此四件相互铰接为四连杆机构，当主臂（22）和副臂（23）相互运动产生夹角时，此夹角一直保持被垂面等分。

优选的，上述回转机构（30）包括回转座（31）、回转支撑轴承（32）、回转驱动齿轮（33）、回转驱动马达（34），所述回转支撑轴承（32）是一个外圈带齿轮的推力球轴承，内圈与滑动底座（40）固定连接，外圈与回转座（31）连接，回转驱动马达（34）与滑动底座（40）固定连接，马达轴与回转驱动齿轮（33）固定连接，回转驱动齿轮（33）与回转支撑轴承（32）外圈的齿啮合；回转驱动马达（34）转动时，驱动回转支撑轴承（32）外圈旋转，带动回转座（31）转动。