[发明专利]一种重载排管机器人

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井钻具排放作业设备，特别涉及一种用于陆地钻机和海洋钻井平台的重载机器人。

背景技术

据统计，在石油钻井工作中，钻井工作总时间的1/3用于起下钻和管子的处理作业上。以钻杆处理为例，接单根所耗费时间占全部钻井时间的12％～20％，因此，钻杆排放是钻井工作中的重要环节。在钻井工作中，需要将放在钻杆架上的钻杆通过猫道移送到钻台上，放入鼠洞中，随着钻头的不断钻入岩层，再一根一根地将钻杆接到钻柱上，保证钻头接触到井底。如果需要更换钻头或在钻柱下部安装测试或其他设备，则需要起出或下放钻具，在井口和立根盒之间移送和取放立根。上述过程中伴随着频繁的钻杆立根的移送，排放和连接工作。

传统的操作方式需要场地工将钻杆用手推送到猫道上，钻工通过钻台上的气动绞车下放的钢丝绳，利用锁具等工具将钻杆沿坡道拉上钻台。起下钻移动钻杆立根时，需要井架工人在二层平台上用手操作，排放立根和开合吊卡。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：起下钻和管子的处理作业是钻井过程中最危险最艰苦的工作之一，尤其在海上或极地环境作业中。现有的作业过程都离不开操作人员，并且操作人员劳动重复性很高，强度很大，生产效率低，容易产生疲劳进而引发安全事故。因此需要更安全、更简单、自动化程度高、工作效率更高的钻杆排放和移送装置，来提高石油钻机的钻杆排放的工作性能。这是个重复性高、劳动强度大的且危险性高的作业过程。

发明内容

本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种在钻机钻台上使用的重载排管机器人，通过机器人来完成起下钻和管子的处理作业，避免了人工因疲劳操作等引发的安全隐患，使起下钻和管子的处理作业更安全、简单，自动化程度高，因而工作效率更高。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：

一种重载排管机器人，包括上导轨、下导轨、立柱和上臂，所述立柱的上端设有上滑车并通过所述上滑车与所述上导轨连接，所述立柱的下端设有下滑车并通过所述下滑车与所述下导轨连接，所述上臂包括上臂滑车，所述上臂滑车上设有导向滑轮组并通过所述导向滑轮组与所述立柱连接，所述上臂滑车的上端与上大臂的上端铰接，所述上臂滑车的下端与上大臂变幅缸的一端铰接，所述上大臂变幅缸的另一端与所述上大臂的中部铰接，所述上大臂的下方设有吊卡，所述立柱上还设有绞车，所述绞车位于所述上臂下方，所述上臂滑车通过钢丝绳与所述绞车连接。

所述重载排管机器人还包括下臂，所述下臂包括下臂联接座，所述下臂联接座与所述立柱的中下部连接，并且与下大臂的下端铰接，所述下大臂的中部与下大臂变幅缸的一端铰接，所述下大臂变幅缸的另一端与所述立柱铰接，所述下大臂的上端与下臂导向钳铰接，所述下大臂还与导向钳变幅缸的一端铰接，所述导向钳变幅缸与所述下大臂的铰接点位于所述大臂变幅缸与所述下臂导向钳之间，所述导向钳变幅缸的另一端与所述下臂导向钳铰接；

所述下臂导向钳包括导向钳座，所述导向钳座的下端与所述大臂变幅缸和所述导向钳变幅缸铰接，所述导向钳座上依次设有下臂管子探测器、推动器、门销和调节器，所述下臂管子探测器、所述推动器和所述调节器与所述导向钳座组成连杆机构。

所述上导轨包括上导轨架和上导轨座，所述上导轨架为U型导轨，不带弧度的一端与所述上导轨座铰接，另一端悬臂伸出，所述导轨座与井架连接；

所述下导轨包括下导轨盖板和下导轨支座，所述下导轨支座与钻井钻台连接，所述下导轨盖板安装在所述下导轨支座上端。

所述立柱包括立柱本体，所述绞车设在所述立柱本体上，所述立柱本体的上端与上部行走旋转装置连接，所述立柱本体的下端与下部行走旋转装置连接。

所述上部行走旋转装置包括上滑车，所述上滑车上设有所述上部导向轮组，所述上部导向轮组由八个导向轮组成，其中四个导向轮水平放置；四个导向轮垂直放置，在所述上导轨的槽形轨道中运动，所述上滑车中部设有减速机和上滑车回转支承机构，所述减速机上方设有上滑车直线驱动用液压马达，所述减速机下端与所述上导轨之间设有上滑车齿轮齿条结构；