专利名称：一种铁钻工回转及平移伸展机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石油钻井行业井口自动化设备，特别涉及一种铁钻工回转及平移伸展机构。
背景技术：
铁钻工是一种井口自动化设备，该设备中的回转及平移伸展机构主要功能是将铁钻工旋扣和卸扣钳钳体准确、稳定、快速地送到钻杆中心以完成夹持拧卸动作。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁钻工回转及平移伸展机构，本发明结构简单，动作平稳、准确、高效，所占空间小。此外，本发明增大了铁钻工的平移伸展活动半径，以方便铁钻工的安装；在完成拧卸作业后，伸展臂收回，以便为钻井平台留出空间。本发明是由底座、由回转马达驱动的蜗轮蜗杆式的回转装置、支撑机构、平移机构和伸展机构构成，所述的平移机构是由平移导轨、平移滑车和平移驱动油缸组成，所述的伸展机构是由第一伸展拉杆、第二伸展拉杆和伸展驱动油缸组成；回转装置安装在底座上，支撑机构与回转装置的旋转部分固定，平移导轨与支撑机构固联；平移驱动油缸的一端连接在平移导轨的支座上，平移驱动油缸的另一端与平移滑车相铰接，平移驱动油缸能驱动平移滑车沿平移导轨往复运动；第一伸展拉杆和第二伸展拉杆的末端均与平移滑车相铰接，第一伸展拉杆和第二伸展拉杆的前端均与钳体部分铰接，构成平行四连杆机构，保证了钳体始终处于竖直位置；伸展驱动油缸的缸体与平移滑车铰接，伸展驱动油缸的活塞杆与第一伸展拉杆铰接，用于驱动第一伸展拉杆和第二伸展拉杆同步运动。所述的回转装置具有回转马达驱动的蜗轮蜗杆机构，回转马达驱动蜗杆带动蜗轮转动，进而驱动支撑机构及其上部装置回转，机身可在360°范围内回转，并可以在任意位置实现自锁。所述的平移机构是由平移导轨、平移滑车、平移驱动油缸组成；平移驱动油缸驱动平移滑车沿平移导轨运动，实现铁钻工靠近与远离钻杆的相关动作。所述的伸展机构是由第一伸展拉杆、第二伸展拉杆和伸展驱动油缸组成；伸展驱动油缸的伸缩决定了第一伸展拉杆和第二伸展拉杆与水平方向所成角度以及伸展距离，进而决定整个钳体部分竖直方向的高度及水平方向的位置。本发明的结构特点是:1、本发明铁钻工的回转装置采用了由回转马达驱动的蜗轮蜗杆机构。利用蜗轮蜗杆机构传递扭矩大、运动平稳的特点，实现回转动作平稳、迅速、准确的动作要求。此外，利用蜗轮蜗杆自锁特性，可以实现铁钻工机身在水平面内任意角度的可靠锁紧。2、为了使与伸展杆前端铰接的铁钻工钳体稳定、迅速、准确的靠近钻杆，本发明的铁钻工摒弃了传统伸缩臂式铁钻工的设计方法。特别是，创造性的引入了平移机构，大大改善了系统运行平稳性，而油缸式驱动的采用则可以提高机构运行速度，进而提升整体效率。3、为了使结构设计简单合理、占用空间小，本发明铁钻工的伸展机构采用了四根伸展拉杆组成的平行四连杆结构，简化了传统的铁钻工折叠式伸展臂八根伸展杆(近似二个平行四连杆)的复杂设计，也使运动更平稳、高效。本发明的有益效果是:结构简化，使用方便；动作平稳，对钻杆损伤小；增大了铁钻工作业有效半径，提高铁钻工布置的灵活性；非作业工况收回钳体，增大钻井平台空间使用率；回转、平移、伸展运动基本独立，利于维护。
图1是本发明的主视图。图2是图1的俯视图。图3是本发明的伸展机构收回75度时的示意图。图4是本发明的立体示意图。其中:1.底座、2.回转装置、3.支撑装置、4.平移导轨、5.平移滑车、6.平移驱动油缸、7.第一伸展拉杆、8.第二伸展拉杆、9.伸展驱动油缸。
具体实施例方式请参阅图1、图2、图3和图4所不，本实施例是由底座1、由回转马达驱动的蜗轮蜗杆式的回转装置2、支撑机构3、平移机构和伸展机构构成，平移机构是由平移导轨4、平移滑车5和平移驱动油缸6组成，伸展机构是由第一伸展拉杆7、第二伸展拉杆8和伸展驱动油缸9组成；回转装置2安装在底座I上，支撑机构3与回转装置2的旋转部分固定，平移导轨4与支撑机构固联；平移驱动油缸6的一端连接在平移导轨4的支座上，平移驱动油缸6的另一端与平移滑车5相铰接，平移驱动油缸6能驱动平移滑车5沿平移导轨4往复运动；第一伸展拉杆7和第二伸展拉杆8的末端均与平移滑车5相铰接，第一伸展拉杆7和第二伸展拉杆8的前端均与钳体部分铰接，构成平行四连杆机构，保证了钳体始终处于竖直位置；伸展驱动油缸9的缸体与平移滑车5铰接，伸展驱动油缸9的活塞杆与第一伸展拉杆7铰接，用于驱动第一伸展拉杆7和第二伸展拉杆8同步运动。所述的回转装置2具有回转马达驱动的蜗轮蜗杆机构，回转马达驱动蜗杆带动蜗轮转动，进而驱动支撑机构及其上部装置回转，机身可在360°范围内回转，并可以在任意位置实现自锁。所述的平移机构是由平移导轨4、平移滑车5、平移驱动油缸6组成；平移驱动油缸6驱动平移滑车5沿平移导轨4运动，实现铁钻工靠近与远离钻杆的相关动作。所述的伸展机构是由第一伸展拉杆7、第二伸展拉杆8和伸展驱动油缸9组成；伸展驱动油缸9的伸缩决定了第一伸展拉杆7和第二伸展拉杆8与水平方向所成角度以及伸展距离，进而决定整个钳体部分竖直方向的高度及水平方向的位置。本发明的工作流程如下:安装好底座I后，根据钻杆位置由回转马达驱动回转装置2来调整铁钻工钳体到合理位置，伸展驱动油缸9驱动第一伸展拉杆7和第二伸展拉杆8调整铁钻工钳体在竖直方向以及水平方向位移，以确保钳体在正确位置并对正钻杆，然后由平移驱动油缸6驱动平移机构进而使钳体平稳地接近钻杆，以便进一步完成夹持拧卸作业。为保证铁钻工钳体能稳定、迅速、准确地靠近或远离钻杆，通过加装的传感器确定各机构的运动方位。由于本发明的回转、平移和伸展动作具有独立性，所以无论在维修保养方面，还是控制策略上都有很大好处。
权利要求
1.一种铁钻工回转及平移伸展机构，其特征在于:是由底座(I)、回转装置(2)、支撑机构(3)、平移机构和伸展机构构成，平移机构是由平移导轨(4)、平移滑车(5)和平移驱动油缸(6)组成，伸展机构是由第一伸展拉杆(7)、第二伸展拉杆(8)和伸展驱动油缸(9)组成； 所述的回转装置(2)安装在底座(I)上，支撑机构(3)与回转装置(2)的旋转部分固定，平移导轨(4)与支撑机构固联；平移驱动油缸(6)的一端连接在平移导轨(4)的支座上，平移驱动油缸(6)的另一端与平移滑车(5)相铰接，平移驱动油缸(6)能驱动平移滑车(5)沿平移导轨(4)往复运动；第一伸展拉杆(7)和第二伸展拉杆(8)的末端均与平移滑车(5)相铰接，第一伸展拉杆(7)和第二伸展拉杆(8)的前端均与钳体部分铰接，构成平行四连杆机构，保证了钳体始终处于竖直位置；伸展驱动油缸(9)的缸体与平移滑车(5)铰接，伸展驱动油缸(9 )的活塞杆与第一伸展拉杆(7 )铰接,用于驱动第一伸展拉杆(7 )和第二伸展拉杆(8)同步运动。
2.根据权利要求1所述的一种铁钻工回转及平移伸展机构，其特征在于:所述的回转装置(2)具有回转马达驱动的蜗轮蜗杆机构，回转马达驱动蜗杆带动蜗轮转动，进而驱动支撑机构及其上部装置回转，机身可在360°范围内回转，并可以在任意位置实现自锁。
全文摘要
本发明公开了一种铁钻工回转及平移伸展机构，是由底座、由回转马达驱动的蜗轮蜗杆式的回转装置、支撑机构、平移机构和伸展机构构成，所述的平移机构是由平移导轨、平移滑车和平移驱动油缸组成，所述的伸展机构是由第一伸展拉杆、第二伸展拉杆和伸展驱动油缸组成；本发明结构简化，使用方便；动作平稳，对钻杆损伤小；增大了铁钻工作业有效半径，提高铁钻工布置的灵活性；非作业工况收回钳体，增大钻井平台空间使用率；回转、平移、伸展运动基本独立，利于维护。
文档编号E21B19/16GK103114817SQ20131005783
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月25日 优先权日2013年2月25日
发明者孙友宏, 吕兰, 王清岩, 沙永柏, 梁建明, 刘晓利 申请人:吉林大学