专利名称：自动平衡式铁钻工的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械设备，尤其涉及一种自动平衡式铁钻工。
背景技术：
随着钻井自动化技术的发展，在钻井平台上负责钻具装卸的手动操作，逐渐的被自动化设备所替代，其中铁钻工就是其中的一个主要的机械设备。目前铁钻工多数采用多杆机构实现钻台大钳即作业工具的移动，大钳的组件比较大，并且很重，需要配置在移动机构的末端，造成构件铰接点的受力也相应的比较大。移动机构为了保证大钳组件移动的平稳性，所有构件都必须有足够承载的能力，并具有防止机构颠覆的强度和刚性，所以构件设计的比较庞大，显得笨重，而且造价高，不利于推广应用。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种自动平衡式铁钻工。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案一种自动平衡式铁钻工，包括升降机构、伸缩摆动机构和作业工具，在作业工具的一侧连接有铰接联接块，伸缩摆动机构活动连接在升降机构与铰接联接块之间，其特点是，还包括平衡机构，该平衡机构包括平衡轮、平衡块和平衡绳索，平衡轮设置在升降机构的顶端，平衡块悬吊在升降机构的一侧，平衡绳索的一端连接在铰接联接块上或连接在作业工具上，另一端从平衡轮绕过连接在平衡块上。所述的平衡轮为两个，两个平衡轮平行安装在升降机构的顶端两侧，所述的平衡绳索顺序从两个平衡轮绕过。所述的升降机构包括立柱、上滑套、下滑套、上升降油缸和下升降油缸；上滑套和下滑套分别套装在立柱上并可分别沿立柱上下移动；上升降油缸的上端与上滑套铰接相连，上升降油缸的下端与下滑套铰接相连；下升降油缸的上端与下滑套铰接相连，下升降油缸的下端与立柱的底座铰接相连。所述的升降机构还包括多个导向辊轮，多个导向辊轮分别连接在上滑套和下滑套的上下两端并分别与立柱的表面接触相连。所述的伸缩摆动机构包括第一摆臂、第二摆臂和第三摆臂；第一摆臂和第二摆臂的一端分别与上滑套铰接相连，另一端分别与铰接联接块铰接相连，并且第一摆臂和第二摆臂平行，第一摆臂、第二摆臂、铰接联接块和上滑套通过四个铰接连接点组合成一个平行四边形的摆动机构；第三摆臂的一端与第二摆臂的中部铰接相连，另一端与下滑套铰接相连。本发明的自动平衡式铁钻工由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下的优点和特点1、有效地减少了装置的重心偏移问题，降低了装置的倾覆危险性；
2、有效地减小了构件的受力，有利于构件的紧凑设计；3、减小了水平移动动力负荷的波动幅度，可以大幅度的节能；4、减少了机构整体升降时的动力负荷和配置；5、有效地提高了机构的稳定性，有利于构件装置的小型化设计，可以大幅度的节约制造成本。
图1是本发明的自动平衡式铁钻工的基本结构示意图；图2、图3是自动平衡式铁钻工的工作原理示意图，其中，图2为对作业工具进行平行移动，图3为对作业工具进行垂直移动。
具体实施例方式参见图1，本发明的自动平衡式铁钻工，包括升降机构1、伸缩摆动机构2和作业工具3以及平衡机构4，在作业工具3的一侧连接有铰接联接块5，伸缩摆动机构2活动连接在升降机构1与铰接联接块5之间。本发明中的平衡机构4包括平衡轮41、平衡块42和平衡绳索43，平衡轮41设置在升降机构1的顶端，平衡块42悬吊在升降机构1的一侧，平衡绳索43的一端连接在铰接联接块5上或连接在作业工具3上，另一端从平衡轮41绕过连接在平衡块42上。本发明中的平衡轮41最好为两个，两个平衡轮平行安装在升降机构的顶端两侧， 平衡绳索43顺序从两个平衡轮绕过。本发明中的升降机构1包括立柱11、上滑套12、下滑套13、上升降油缸14和下升降油缸15。上滑套12和下滑套13分别套装在立柱11上并可分别沿立柱上下移动；上升降油缸14的上端与上滑套12铰接相连，上升降油缸14的下端与下滑套13铰接相连；下升降油缸15的上端与下滑套13铰接相连，下升降油缸15的下端与立柱11的底座铰接相连。 上述升降机构还可以包括多个导向辊轮16，多个导向辊轮16分别连接在上滑套12和下滑套13的上下两端并分别与立柱11的表面接触相连，起到上下滑动导向的作用。本发明中的伸缩摆动机构2共两组平行设置并且结构相同，各包括第一摆臂21、 第二摆臂22和第三摆臂23 ；第一摆臂21和第二摆臂22的一端分别与上滑套12铰接相连， 另一端分别与铰接联接块5铰接相连，并且第一摆臂21和第二摆臂22平行，第一摆臂21、 第二摆臂22、铰接联接块5和上滑套12通过四个铰接连接点组合成一个平行四边形的摆动机构。第三摆臂23的一端与第二摆臂22的中部铰接相连，另一端与下滑套13铰接相连。本发明自动平衡式铁钻工的工作原理可结合图2、图3说明如下立柱11固定在钻井平台上的一个底座上，该底座具有可旋转的功能。上、下滑套 12、13可以沿着立柱的表面上下滑动，连接在滑套上的导向辊轮可以起到导向和减少摩擦的作用。当下滑套13固定时，在上升降油缸14的伸缩推动下，上滑套12可以沿着立柱11 上下滑动。由于第三摆臂23的一端固定在下滑套13上，另一端与第二摆臂22的中部相连接，在第三摆臂23的作用下，平行四边形的机构一端随着上滑套12上下滑动，同时也要绕着各自的铰接点摆动，通过综合的运动，使连接在伸缩摆动机构2上的作业工具3在保持同一个作业动作的同时可以水平移动。如图2所示。
当需要作业工具整体上下升降动作时，保持上升降油缸14的位置，使下升降油缸 15动作，可以实现伸缩装置的整体升降。如图3所示。当上升降油缸14和下升降油缸15同时动作时，可以实现水平伸缩和垂直升降的同时动作。平衡绳索43的一端固定在连接在铰接联接块5上或连接在作业工具3上，在平衡块42的作用下，对作业工具3的重量可以起到直接的平衡作用，使作用在机构上的有效载荷得到有效的减小。当伸缩摆动机构2前后移动时，在平衡块42的作用下，平衡绳索43始终处于拉紧的状态，对机构的悬臂也起到提高稳定性拉杆的作用，有效的提高了机构的稳定性和可靠性。平衡块42的作用也减小了构件的各个部位的受力，可以提高机构的动作灵活性
和可靠性。当作业工具3整体需要提升时，由于平衡机构的作用，大大的减小了升降油缸的受力，可以减小系统动力配置。
权利要求
1.一种自动平衡式铁钻工，包括升降机构、伸缩摆动机构和作业工具，在作业工具的一侧连接有铰接联接块，伸缩摆动机构活动连接在升降机构与铰接联接块之间，其特征在于 还包括平衡机构，该平衡机构包括平衡轮、平衡块和平衡绳索，平衡轮设置在升降机构的顶端，平衡块悬吊在升降机构的一侧，平衡绳索的一端连接在铰接联接块上或连接在作业工具上，另一端从平衡轮绕过连接在平衡块上。
2.根据权利要求1所述的自动平衡式铁钻工，其特征在于所述的平衡轮为两个，两个平衡轮平行安装在升降机构的顶端两侧，所述的平衡绳索顺序从两个平衡轮绕过。
3.根据权利要求1所述的自动平衡式铁钻工，其特征在于所述的升降机构包括立柱、 上滑套、下滑套、上升降油缸和下升降油缸；上滑套和下滑套分别套装在立柱上并可分别沿立柱上下移动；上升降油缸的上端与上滑套铰接相连，上升降油缸的下端与下滑套铰接相连；下升降油缸的上端与下滑套铰接相连，下升降油缸的下端与立柱的底座铰接相连。
4.根据权利要求3所述的自动平衡式铁钻工，其特征在于所述的升降机构还包括多个导向辊轮，多个导向辊轮分别连接在上滑套和下滑套的上下两端并分别与立柱的表面接触相连。
5.根据权利要求1所述的自动平衡式铁钻工，其特征在于所述的伸缩摆动机构包括第一摆臂、第二摆臂和第三摆臂；第一摆臂和第二摆臂的一端分别与上滑套铰接相连，另一端分别与铰接联接块铰接相连，并且第一摆臂和第二摆臂平行，第一摆臂、第二摆臂、铰接联接块和上滑套通过四个铰接连接点组合成一个平行四边形的摆动机构；第三摆臂的一端与第二摆臂的中部铰接相连，另一端与下滑套铰接相连。
全文摘要
一种自动平衡式铁钻工，包括升降机构、伸缩摆动机构和作业工具，在作业工具的一侧连接有铰接联接块，伸缩摆动机构活动连接在升降机构与铰接联接块之间。还包括平衡机构，该平衡机构包括平衡轮、平衡块和平衡绳索，平衡轮设置在升降机构的顶端，平衡块悬吊在升降机构的一侧，平衡绳索的一端连接在铰接联接块上或连接在作业工具上，另一端从平衡轮绕过连接在平衡块上。本发明的自动平衡式铁钻工有效地减少了装置的重心偏移问题，降低了装置的倾覆危险性；有效地减小了构件的受力，有利于构件的紧凑设计；有效地提高了机构的稳定性，有利于构件装置的小型化设计，可以大幅度的节约制造成本。
文档编号E21B19/16GK102409986SQ20101029248
公开日2012年4月11日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者白晓旭, 白雪明, 鹿飞 申请人:上海海隆石油钻具有限公司