5所示，翻转机械手2主要由钳体
2-1、翻转臂2-2、导向装置2-8及安装架2-3组成。其中，安装架2_3固定在地面上，靠近钻台一边与翻转臂2-2通过销轴2-5铰接;安装架2-3与翻转臂2-2两侧各设置有一个翻转液缸2-7;钳体2-1安装在翻转臂2-2上，上下各有一个，其钳头主要由沿着竖轴旋转的一对滚轮2-1-1、钳体夹紧液缸2-1-2、连杆2-1-3、钳体固定座2-1-4组成;具有V型等凹槽的导向装置2-8固定在钳体2-1外侧的安装架2-3上。在翻转机械手2夹持管具上提时，成对滚轮2-1-1可以具有导向扶正功能;滚轮2-1-1不能在管具的径向方向旋转，在配合铁钻工7上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩，具有传统钻机卡瓦的功能。在夹紧油缸2-1-2的驱动下钳体2-1开合并可夹持不同管径的管具。如图6所示初始状态时，翻转臂2-2叠放在安装架2-3上;如图11所示工作时，钳体2-1先打开，猫道I将管具运到既定位置，导向装置2-8将管具顺利导入翻转机械臂2，两钳体2-1闭合夹紧管具;然后翻转臂2-2在翻转液缸2-7的驱动下，带动管具从水平状态围绕销轴2-5向上翻转到如图12所示的竖直状态。
[0031]如图14所示，铁钻工7主要功能是代替传统钻机的液气大钳对管具进行上扣和卸扣，由旋扣钳7-1，紧扣钳7-2，加紧钳7-3组成。上扣时，上下管具对扣完成后，加紧钳7-3夹紧下边一根管具，先用旋扣钳7-1对上边一根管具高速施加扭矩，使上边管具的公扣旋进下边管具的母扣，然后用紧扣钳7-2进行紧扣达到管具对应的扭矩。卸扣时动作相同，旋扣方向相反。这一系列动作可通过控制系统控制一键完成。
[0032 ]如图8、图12、图13、图15、图16所示，长排管机1可以上下移动、旋转、变幅及夹持，可自动实现管具的上下移动、对扣、立根排放、立根竖直方向移运，主要由下安装座10-1、立柱10-2、下扶正钳10-3、伸缩液缸10-4、下机械臂10-5、上滑车10-6、吊钳10-7、上夹钳10-8、下滑车10-9、上机械臂10-10、钢丝绳10-11、提升绞车10-12、上安装座10-13组成。其中，下安装座10-1通过螺栓安装在钻台上，其上边设计有回转支撑，可在齿轮的驱动下实现回转；上安装座10-13通过铰销安装在井架8上;立柱10-2两端分别于上、下安装座铰接连接;立柱10-2上安装有导轨(图中未示出)，上滑车10-6、下滑车10-9在导轨上可上下滑动。
[0033]上机械臂10-10为平行四边行机构，其上端铰接在上滑车10-6上，中部经旋转臂(未标出)铰接在下滑车10-9上；同时，上机械臂10-10的上端和旋转臂的外端经伸缩液缸10-4相连接;上机械臂10-10下端设计有上夹钳10-8用于夹持管具，上夹钳10-8下方设计有吊钳10-7，该吊钳10-7可将钻具从鼠洞5提出钻台面，并与铁钻工7配合实现管具的上扣。立柱10-2的上端安装有提升绞车10-12，经钢丝绳10-11拉动上滑车10-6为上机械臂10-10的上、下移动提供动力。
[0034]下机械臂10-5为平行四边行机构，其上端铰接在上滑车10-6上，中部经旋转臂(未标出)铰接在立柱上；同时，下机械臂10-5的上端和旋转臂的外端经伸缩液缸10-4相连接。下机械臂10-5下端设计有下扶正钳10-3用于管具扶正导向。
[0035]如图8、图17所示，短排管机13，可以上下移动、旋转、变幅及夹持，与顶驱相互配合，可实现钻井过程中高自动化的管具起、下钻处理工作，主要由下安装座13-1、立柱13-2、下扶正钳13-3、伸缩液缸13-4、下机械臂13-5、下滑车13-7、上机械臂13_8、上夹钳13_9、钢丝绳13-10、提升绞车13-11、上安装座13-12组成。其中，下安装座13-1通过螺栓安装在钻台上，其上边设计有回转支撑，可在齿轮的驱动下实现回转;上安装座13-12通过铰销安装在井架8上;立柱13-2两端分别于上、下安装座铰接连接;立柱13-2上安装有导轨(图中未示出)，上滑车(图中未示出)、下滑车13-7在导轨上可上下滑动。
[0036]上机械臂13-8为平行四边行机构，其上端铰接在上滑车(图中未示出)上，中部经旋转臂(未标出)铰接在下滑车13-7上；同时，上机械臂13-8的上端和旋转臂的外端经伸缩液缸13-4相连接;上机械臂13-8下端设计有上夹钳13-9用于夹持管具;立柱的上端安装有提升绞车13-11，经钢丝绳13-10拉动上滑车为上机械臂上、下移动提供动力。
[0037]下机械臂13-5为平行四边行机构，其上端铰接在上滑车(图中未示出)上，中部经旋转臂(未标出)铰接在立柱13-2下端上；同时，下机械臂13-5的上端和旋转臂的外端经伸缩液缸13-4相连接。下机械臂13-5下端设计有下扶正钳13-3用于管具扶正导向。
[0038]
短排管机13与长排管机10相比，总体机构基本相同。仅短排管机13的上机械臂13-8的上下移动行程小于长排管机10，且夹钳下方无吊钳。
[0039]如图9、图10、图16所示，双扇形指梁9位于立根盒3的上方，并配合立根盒3存储立根，主要由存储架9-1和卡子总成9-2组成。存储架9-1的每一个钻具存放位置前都设有一个卡子总成9-2 ο卡子总成9-2主要由翻转气缸9-2-2、连杆9-2-3、指头9_2_1、传感器9_2_4组成。传感器9-2-4可以检测每一个卡子的开合状态；自升式井架8上安装有摄像头，可以清楚的看到每个钻具存放位置的情况。当司钻从控制室观察双排管机10运送管具12到双扇形指梁9的指定列时，按下操控按钮，相应列目标位置前的所有卡子总成9-2开启；当管具12下发到目标位置后，卡子总成9-2在翻转气缸9-2-2的驱动下自动关闭，以很好的隔离和保护每一个管具，避免管具倾倒。双扇形指梁9均布于自升式井架8两侧，满载时载荷对称分布、受力好。当一侧扇形指梁用于存储井场上来的管具接成的立根，另一侧扇形指梁则可用于存储起钻过程中的立根。因此，接卸立根和起下钻工作可同时进行。
[0040]长排管机10接立根原理如下:上机械臂10-10向下运动，到达指定位置后上机械臂10-10带动吊钳10-7向管具12-1伸出，如图12所示吊钳10-7卡持管具12-1;翻转机械手2的钳体2-1继续夹持管具，长排管机10上机械臂10-10上移，下机械臂10-5伸出，下扶正钳10-3扶正管具12-1，下扶正钳上的滚轮在摩擦力的作用下朝管具轴向滚动;如图13所示，当将单根12-1提升钻台一定高度，长排管机10的上机械臂10-10停止等待下一根管具。待翻转机械手2和猫道I退回到初始位置，输送下一根管具12-2就位，长排管机10的上机械臂10-10下移并在下扶正钳10-3的辅助下调整上边管具的位置姿态使上、下两根管具对扣，然后如图所示14，铁钻工7对管具旋扣、紧扣;完成接双根动作后，长排管机10的上机械臂10-10先向下移动吊钳10-7脱离管具，上夹钳10-8夹持管具;然后上机械臂10-10上移，将双根管具提升钻台一定高度，等待下一根管具;翻转机械手2和猫道I退回到初始位置，输送下一根管具就位，如图15所示，长排管机10的上机械臂10-10下移并在下扶正钳10-3的辅助下使上、下两根管具对扣，然后铁钻工对管具旋扣、紧扣，如此一系列动作循环，即完成接立根的工作。
[0041]长排管机10排放立根原理如图16所示。长排管机10的上夹钳10-8抓持立根上移，此时吊钳10-7、下扶正钳10-3扶正立根，将立根管具提升钻台一定高度，上下机械臂同时缩回，主体旋转对准指梁9目标列后，指梁9该列的目标位置以前的卡子总成9-1在气缸9-2 —2驱动下自动开启，长排管机10的上下机械臂同时伸出至目标位置后，长排管机10的上机械臂下移放置立根至立根盒3对应位置，指梁卡子总成9-1自动关闭，长排管机10的上夹钳10-8，吊钳10-7，下扶正钳10-3依次脱离;长排管机10复位等待下一指令。与此同时，短排管机13可同时与顶驱、铁钻工、卡瓦配合完成起下钻工作。
[0042]该实施例中，钻机整个工作过程为如下步骤1-7所示。
[0043]步骤I，猫道I输送管具到翻转机械手2。存储