钻台排管机械手的制作方法

本实用新型涉及钻修井作业设备技术领域，尤其是涉及一种钻台排管机械手。

背景技术：

钻台排管是修井作业中简单而又最频繁的操作，目前，钻台排管的方式已由传统的人工排管转向高度自动化的机械排管，提高了修井作业的效率。但相比于人工排管，机械排管实现高度自动化的同时也存在着设备体积大以及故障时拆卸繁琐的问题，当在某些特殊工艺中或设备故障需要人工排管时，由于设备占据了排管所经过的路径，人工排管脚下存在安全隐患，使得无法进行人工排管，严重影响修井作业的进度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种钻台排管机械手，以缓解相关技术中的机械排管设备出现故障时无法进行人工排管的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术手段为：

本实用新型提供的一种钻台排管机械手包括：小车进给机构、底座、回转机构、臂架机构、夹爪机构和第一驱动件；

所述小车进给机构与所述底座滑动连接，所述底座包括第一底座和第二底座，所述第一底座和所述第二底座可拆卸连接，所述第一驱动件连接于所述第一底座，并与所述小车进给机构传动连接；

所述回转机构的底端连接于所述小车进给机构，所述回转机构的顶端与所述臂架机构传动连接，所述臂架机构的自由端连接有所述夹爪机构。

作为一种进一步的技术方案，所述第一底座设有第一卡件，所述第二底座设有与所述第一卡件相适配的第二卡件，且所述第一底座和所述第二底座通过螺栓连接。

作为一种进一步的技术方案，所述底座上设有轨道，所述轨道的两端均设有限位件，所述限位件用于限制所述小车进给机构的滑动范围。

作为一种进一步的技术方案，所述第一驱动件采用液压缸，所述液压缸的缸体与所述第一底座铰接，所述液压缸的驱动端与所述小车进给机构铰接。

作为一种进一步的技术方案，所述夹爪机构包括第二驱动件、第一连杆、第二连杆、两个第三连杆和两个曲杆，所述曲杆呈折弯状，且两个所述曲杆的开口相对设置；

所述第二驱动件安装于所述臂架机构并与所述第一连杆传动连接，所述第一连杆的两端分别与两个所述第三连杆的一端铰接，两个所述第三连杆的另一端分别对应地铰接于两个所述曲杆的折弯处，所述第二连杆与所述臂架机构连接，所述第二连杆的两端分别与两个所述曲杆的靠近于所述第一连杆的一端铰接，两个所述曲杆的另一端在所述第三连杆的驱动下相互靠近或远离，以使两个所述曲杆的另一端处于完全打开状态、半开合状态或完全闭合状态。

作为一种进一步的技术方案，所述曲杆上设有多个滚轮，所述曲杆夹持有管柱时，多个所述滚轮与所述管柱滚动配合。

作为一种进一步的技术方案，所述臂架机构包括支撑臂架、伸缩臂架和第三驱动件；

所述支撑臂架的一端与所述回转机构连接，另一端与所述伸缩臂架的第一端铰接，所述伸缩臂架的第二端与所述夹爪机构连接，所述第三驱动件与所述支撑臂架铰接，并与所述伸缩臂架传动连接。

作为一种进一步的技术方案，所述伸缩臂架的第二端设有缓冲机构，所述缓冲机构包括缓冲杆、支撑杆、支撑座和缓冲弹簧；

所述缓冲杆连接于所述支撑杆的一端，所述支撑杆与所述支撑座滑动连接，所述支撑座连接于所述伸缩臂架，所述缓冲弹簧套设于所述支撑杆，且所述缓冲弹簧的两端分别与所述缓冲杆和所述支撑座抵接，当所述夹爪机构夹持有管柱时，所述缓冲杆受到所述管柱的撞击，所述缓冲弹簧具有使所述管柱向远离所述伸缩臂架的方向运动的趋势。

作为一种进一步的技术方案，所述支撑杆上连接有感应杆，所述伸缩臂架设有接近开关，所述缓冲杆受到所述管柱的撞击时，所述接近开关与所述感应杆接触而触发。

作为一种进一步的技术方案，所述回转机构包括回转底座、回转组件、减速器和第四驱动件；

所述回转底座安装于所述小车进给机构，并与所述回转组件转动连接，所述回转组件与所述臂架机构连接，并与所述减速器传动连接，所述减速器连接于所述回转底座，并与所述第四驱动件传动连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种钻台排管机械手所具有的技术优势为：

本实用新型提供的钻台排管机械手包括小车进给机构、底座、回转机构、臂架机构、夹爪机构和第一驱动件，其中，小车进给机构与底座滑动连接，底座包括第一底座和第二底座，第一底座和第二底座可拆卸连接，第一驱动件连接于第一底座，并与小车进给机构传动连接，回转机构的底端连接于小车进给机构，回转机构的顶端与臂架机构传动连接，臂架机构的自由端连接有夹爪机构。

本实用新型提供的钻台排管机械手具有的优点：

在本申请中，当钻台排管机械手在作业区内工作时，第一驱动件启动并驱动小车进给机构在第一底座和第二底座上滑动，小车进给机构同步带动回转机构、臂架机构和夹爪机构运动，回转机构通过臂架机构带动夹爪机构转动，从而在第一驱动件和回转机构的配合下，夹爪机构能够运动到管柱所在位置，然后即可通过夹爪机构来抓取或释放管柱。当该钻台排管机械手发生故障时，可通过第一驱动件驱动小车进给机构滑动到第一底座，然后将第二底座从第一底座拆下，从而减小钻台排管机械手在作业区内的占用空间，为人工排管提供路径，同时也消除了人工排管时脚下的安全隐患，使得在钻台排管机械手出现故障的情况下依然可以进行人工排管，保证了修井作业的正常进行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的钻台排管机械手的第一视角的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的钻台排管机械手的第二视角的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的钻台排管机械手的小车进给机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的钻台排管机械手的底座的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的钻台排管机械手的底座的俯视图；

图6为本实用新型实施例提供的钻台排管机械手的夹爪机构的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的钻台排管机械手的伸缩臂架的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的钻台排管机械手的缓冲机构的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的钻台排管机械手的回转机构的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的钻台排管机械手的回转机构的主视图。

图标：

100－小车进给机构；110－进给小车；120－第一托板；130－支撑框架；

200－底座；210－第一底座；211－第一卡件；220－第二底座；221－第二卡件；230－轨道；

300－回转机构；310－回转底座；320－回转组件；321－支撑架；322－第二托板；330－减速器；340－第四驱动件；350－液压转换器；

400－臂架机构；410－支撑臂架；420－伸缩臂架；430－第三驱动件；

500－夹爪机构；510－第二驱动件；520－第一连杆；530－第二连杆；540－第三连杆；550－曲杆；560－滚轮；

600－第一驱动件；

700－缓冲机构；710－缓冲杆；720－支撑杆；730－支撑座；731－第一支撑座；732－第二支撑座；740－缓冲弹簧；750－感应杆；760－接近开关；770－锁紧螺母。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实施例提供的钻台排管机械手包括小车进给机构100、底座200、回转机构300、臂架机构400、夹爪机构500和第一驱动件600，其中，小车进给机构100与底座200滑动连接，底座200包括第一底座210和第二底座220，第一底座210和第二底座220可拆卸连接，第一驱动件600连接于第一底座210，并与小车进给机构100传动连接，回转机构300的底端连接于小车进给机构100，回转机构300的顶端与臂架机构400传动连接，臂架机构400的自由端连接有夹爪机构500。

具体的，结合图1－图4，第一驱动件600用于驱动小车进给机构100从第一底座210滑动到第二底座220或从第二底座220滑动到第一底座210，回转机构300用于驱动臂架机构400绕竖直线转动，夹爪机构500用于夹取或释放管柱。当钻台排管机械手在作业区内工作时，第一驱动件600启动并驱动小车进给机构100在第一底座210和第二底座220上滑动，小车进给机构100同步带动回转机构300、臂架机构400和夹爪机构500运动，回转机构300通过臂架机构400带动夹爪机构500转动，从而在第一驱动件600和回转机构300的配合下，夹爪机构500能够运动到管柱所在位置，然后即可通过夹爪机构500来抓取或释放管柱。当该钻台排管机械手发生故障时，可通过第一驱动件600驱动小车进给机构100滑动到第一底座210，然后将第二底座220从第一底座210拆下，从而减小钻台排管机械手在作业区内的占用空间，为人工排管提供路径，同时也消除了人工排管时脚下的安全隐患，使得在钻台排管机械手出现故障的情况下依然可以进行人工排管，保证了修井作业的正常进行。

本实施例的可选技术方案中，第一底座210设有第一卡件211，第二底座220设有与第一卡件211相适配的第二卡件221，且第一底座210和第二底座220通过螺栓连接。

本实施例的可选技术方案中，底座200上设有轨道230，轨道230的两端均设有限位件，限位件用于限制小车进给机构100的滑动范围。

具体的，结合图4和图5，第一底座210和第二底座220均包括脚座和框架，脚座焊接于框架的四个边角，轨道230焊接在框架的上部。

参考图4，第一卡件211设于第一底座210的左端，呈l型限位板，第一卡件211的端面焊接于第一底座210上的轨道230的内壁，且第一卡件211与轨道230形成卡槽，第二卡件221设于第二底座220的右端，呈l型的插板，第二卡件221的侧面焊接于第二底座220上的轨道230的内壁，第二卡件221卡接于卡槽，并且第二卡件221的第一侧壁位于第一卡件211背离第二底座220的一侧，使得第一底座210和第二底座220卡接。作为另一种实施方式，亦可设计为第一卡件211为呈l型的限位板，第二卡件221为呈l型的插板。除此之外，第二底座220的右边的脚座与第一底座210的左边的脚座上下搭接，并通过螺栓固定在一起，使得第一底座210和第二底座220螺栓连接。

参考图4，轨道230的两端设有穿销孔，限位件采用挡销，挡销设置于穿销孔内。当小车进给机构100在轨道230上往复滑动时，挡销防止小车进给机构100滑出轨道230。除此之外，限位件可采用挡板，挡板设于底座200的两端，用于限制小车进给机构100的滑动范围。

本实施例的可选技术方案中，第一驱动件600采用液压缸，液压缸的缸体与第一底座210铰接，液压缸的驱动端与小车进给机构100铰接。

具体的，参考图3和图4，液压缸的缸体与第一底座210铰接，液压缸的驱动端与小车进给机构100的底部铰接，液压缸工作时，其驱动端推动小车进给机构100在轨道230上做直线运动，进而带动回转机构300、臂架机构400和夹爪机构500沿轨道230的长度方向运动。当钻台排管机械手不工作或需要让位时，液压缸的驱动端回程，并带动小车进给机构100回到第一底座210；当钻台排管机械手发生故障或工作需要进行人工排管时，液压缸驱动小车进给机构100回到第一底座210，然后拆下第二底座220，即可进行人工排管。

需要补充的是，使用液压缸作为小车进给机构100的驱动件，其传动方式简单，且出现故障时易于维修。

本实施例的可选技术方案中，夹爪机构500包括第二驱动件510、第一连杆520、第二连杆530、两个第三连杆540和两个曲杆550，曲杆550呈折弯状，且两个曲杆550的开口相对设置；第二驱动件510安装于臂架机构400并与第一连杆520传动连接，第一连杆520的两端分别与两个第三连杆540的一端铰接，两个第三连杆540的另一端分别对应地铰接于两个曲杆550的折弯处，第二连杆530与臂架机构400连接，第二连杆530的两端分别与两个曲杆550的靠近于第一连杆520的一端铰接，两个曲杆550的另一端在第三连杆540的驱动下相互靠近或远离，以使两个曲杆550的另一端处于完全打开状态、半开合状态或完全闭合状态。

在本实施例中，结合图6和图7，第二驱动件510采用液压缸，液压缸的缸体安装于臂架机构400，液压缸的驱动端铰接于第一连杆520的中部，夹爪机构500在工作时，液压缸的驱动端的行程可控制曲杆550的开合状态。具体的，下面以液压缸的驱动端伸出为例，参考图6，第二连杆530固定于臂架机构400，第一连杆520在液压缸的驱动端的带动下向上运动，并同步带动两个第三连杆540绕其下端的铰接轴线向相互靠近的方向转动，从而使得两个曲杆550绕其铰接轴线向相互靠近的方向转动，即实现了两个曲杆550的上端的相互靠拢。

在液压缸的驱动端持续伸出的过程中，两个曲杆550的组成状态从完全打开逐渐向半开合和完全闭合转变。在实际应用时，夹爪机构500准备抓取管柱时，两个曲杆550处于完全打开状态；在夹持管柱或带动管柱旋转时，两个曲杆550处于半开合状态；管柱对扣时，两个曲杆550处于完全闭合状态，使得管柱被夹紧，不易颤动，容易对扣。

进一步地，曲杆550上设有多个滚轮560，曲杆550夹持有管柱时，多个滚轮560与管柱滚动配合。

具体的，参考图6，曲杆550弯曲位置的上部设有第一支座，曲杆550弯曲位置的下部设有第二支座，多个滚轮560分别转动连接于第一支座和第二支座。当两个曲杆550的上端相互靠近或远离时，滚轮560随之同步运动；若两个曲杆550处于完全闭合状态且夹持有管柱时，管柱的圆周面与滚轮560的圆周面抵接；当管柱上下移动时，滚轮560与管柱相对滑动，有效避免了曲杆550对管柱表面的划伤。

小车进给机构100包括进给小车110、第一托板120和支撑框架130，进给小车110与底座200滑动连接，并与第一驱动件600传动连接，第一托板120的底面与进给小车110连接，第一托板120的上面与支撑框架130连接，回转机构300安装于支撑框架130。

参考图3，进给小车110滑动连接于轨道230，第一驱动件600与进给小车110的底端传动连接，回转机构300通过第一托板120和支撑框架130与进给小车110连接。当第一驱动件600启动时，进给小车110在轨道230上滑动，并带动回转机构300在水平方向上运动。

本实施例的可选技术方案中，回转机构300包括回转底座310、回转组件320、减速器330和第四驱动件340，回转底座310安装于小车进给机构100，并与回转组件320转动连接，回转组件320与臂架机构400连接，并与减速器330传动连接，减速器330连接于回转底座310，并与第四驱动件340传动连接。

在本实施例中，结合图2、图9和图10，回转机构300还包括液压转换器350，液压转换器350包括互相转动连接的固定法兰和旋转滚筒，回转组件320包括互相固定连接的支撑架321和第二托板322，其中，固定法兰和旋转滚筒设于支撑架321内，且固定法兰与回转底座310固定连接，旋转滚筒与支撑架321连接，支撑架321和回转底座310转动连接并与减速器330传动连接，臂架机构400连接于第二托板322，第四驱动件340采用液压马达。具体的，当液压马达启动时，液压马达带动减速器330运动，减速器330带动支撑架321转动，进而带动旋转滚筒和第二托板322转动，臂架机构400随第二托板322同步转动。

本实施例的可选技术方案中，臂架机构400包括支撑臂架410、伸缩臂架420和第三驱动件430，支撑臂架410的一端与回转机构300连接，另一端与伸缩臂架420的第一端铰接，伸缩臂架420的第二端与夹爪机构500连接，第三驱动件430与支撑臂架410铰接，并与伸缩臂架420传动连接。

在本实施例中，参考图1和图9，支撑臂架410安装于第二托板322，第三驱动件430采用液压缸，液压缸的缸体与支撑臂架410铰接，液压缸的驱动端与伸缩臂架420铰接，当液压缸启动时，其驱动端驱动伸缩臂架420绕伸缩臂架420的铰接轴线转动，以主要实现伸缩臂架420在竖直方向上的高度变化。

结合上述，在第一驱动件600、第四驱动件340和第三驱动件430的配合下，夹爪机构500可分别实现水平方向上的运动、围绕竖直轴线的转动和竖直方向上的运动，保证了夹爪机构500可以适配不同位置的管柱。

本实施例的可选技术方案中，参考图7，伸缩臂架420的第二端设有缓冲机构700，缓冲机构700位于夹爪机构500的上端，缓冲机构700包括缓冲杆710、支撑杆720、支撑座730和缓冲弹簧740；缓冲杆710连接于支撑杆720的一端，支撑杆720与支撑座730滑动连接，支撑座730连接于伸缩臂架420，缓冲弹簧740套设于支撑杆720，且缓冲弹簧740的两端分别与缓冲杆710和支撑座730抵接，当夹爪机构500夹持有管柱时，缓冲杆710受到管柱的撞击，缓冲弹簧740具有使管柱向远离伸缩臂架420的方向运动的趋势。

具体的，参考图8，支撑座730包括第一支撑座731和第二支撑座732，锁紧螺母770与支撑杆720螺纹配合并位于第一支撑座731和第二支撑座732之间，或位于第二支撑座732的右边，第一支撑座731与伸缩臂架420螺栓连接，第二支撑座732焊接于伸缩臂架420。当夹爪机构500抓取管柱后，管柱撞击缓冲杆710，使得缓冲杆710向右运动，并带动支撑杆720向右运动，同时缓冲杆710压缩缓冲弹簧740，使得管柱的冲击力被压缩弹簧所承受，从而在一定程度上缓解了管柱对臂架机构400的冲击力。需要说明的是，支撑杆720在滑动时，锁紧螺母770同步运动，用于防止支撑杆720脱离支撑座730，除此之外，锁紧螺母770与支撑杆720的螺纹配合位置决定了缓冲弹簧740的压缩程度，进而影响缓冲杆710在受到管柱撞击时的运动距离。因此，通过改变锁紧螺母770的位置，缓冲机构700可以适应不同规格的管柱，以缓解其对臂架机构400的冲击力。

进一步地，支撑杆720上连接有感应杆750，伸缩臂架420设有接近开关760，缓冲杆710受到管柱的撞击时，接近开关760与感应杆750接触而触发。

具体的，结合图8所示，每个支撑杆720上设有两个锁紧螺母770，两个锁紧螺母770间隔设置，用于夹持感应杆750。当夹爪机构500内夹持有管柱时，管柱推动缓冲杆710向右运动，并带动支撑杆720向右运动，感应杆750随之同步运动，并与接近开关760接触，从而触发接近开关760。反过来，接近开关760的触发亦证明了夹爪机构500内夹持有管柱。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。