一种修井用二层台系统及方法与流程

1.本发明涉及石油修井机械技术领域，具体地说是一种修井用二层台系统及方法。


背景技术：

2.随着自动化技术在修井作业领域的不断推广应用，带有机械手的二层台系统逐渐代替人工进行操作。
3.但自动化二层台系统应用时，很多技术问题都没有解决，使用并不方便，而且安全性也不高，所以自动化二层台系统必须同时达到以下多种功能才能安全可靠的来实现自动管柱排放。
4.所以需要研发一种自动化二层台系统，必备功能如下：1、二层台机械手可以实现夹持管柱；2、运移管柱至相应的指梁栏位；3、推动管柱进入指梁栏位内部；4、指梁能够实现自动开闭。
5.公开(公告)号：cn107355189a，公开(公告)日：2017-11-17涉及石油修井设备中二层台自动排管作业系统，具体地说是一种二层台排管机器人，包括夹爪机构、联动臂、回转机构及小车行走机构，回转机构安装在小车行走机构上，联动臂的一端安装在该回转机构上，另一端连接有夹爪机构，夹爪机构、联动臂及回转机构随小车行走机构在二层台上往复移动，夹爪机构及联动臂随回转机构往复转动，夹爪机构随联动臂伸缩。实现了修井作业中二层台上自动排管功能，减少了作业中需要的工人数量，同时也减轻了工人的劳动强度，提高了安全系数。降低了作业成本，提高了作业效率。
6.公开(公告)号：cn201433719y，公开(公告)日：2010-03-31涉及一种新型二层台，包括台体、踏板，台体前端设有耳板，台体通过耳板与井架连接，台体后部中端设有踏板，台体两侧设有固定栏杆，台体后端设有活动栏杆，踏板两侧设有踏板栏杆。本实用新型在原来二层台的结构基础上进行了改进，减轻了重量，打开收起方便快捷，降低了操作人员的劳动强度，提高了工作效率。
7.公开(公告)号：cn201087699y，公开(公告)日：2008-07-16涉及一种石油钻机的井架二层工作台。由纵梁、横梁、若干指梁及其他构件组成，纵梁与若干指梁焊接，在井架二层台四角分布四个相同的伸缩机构，伸缩机构由外缸筒、内缸筒、固定销轴、调节机构构成，外缸筒与纵梁焊接，内缸筒套装在外缸筒内，内、外缸筒可相对滑动，外缸筒和内缸筒之间对应有不同位置的连接销孔，调节机构可将外缸筒相对内缸筒向外伸出或缩回，实现二层台宽度的调节，从而实现井架二层工作台容量的增加。调节机构可以是机械伸缩机构，也可以是液压缸或气缸伸缩机构。运输时，调节机构将纵梁及指梁缩回一定行程，减小二层台宽度，满足运输的要求；工作时，调节机构将纵梁及指梁伸出一定行程，增加二层台的容量。
8.公开(公告)号：cn202187722u，公开(公告)日：2012-04-11涉及一种钻修机二层台，包括架体、横式指梁、伸缩走道台和吊轮，架体上铺设钢板网，架体两侧焊接有侧固定栏杆，架体前端安装有前活动栏杆，前活动栏杆顶端安装有吊轮，架体内侧安装有可调节间距的横式指梁及长度可伸缩的伸缩走道台，伸缩走道台外侧安装走道台栏杆，各组成部分相
互连接为一整体。本实用新型结构设计合理，安装方便，有效的提高了工作效率。
9.公开(公告)号：cn206418979u，公开(公告)日：2017-08-18公开了一种结构紧凑的二层台，包括：主体架、行走机构、回转座、管件夹持机构、第一驱动机构和第二驱动机构，其中：主体架的一侧设有猴台架体，猴台架体上设有直线延伸的直线滑轨；主体架包括相对布置在猴台架体两侧的第一排管架和第二排管架，第一排管架、第二排管架均包括若干个沿直线滑轨延伸方向排列布置的排管槽；行走机构安装在猴台架体上并通过第一驱动机构在直线滑轨上移动；回转座安装在行走机构上并通过第二驱动机构驱动绕z轴转动；管件夹持机构包括机械臂和机械手，管件夹持机构安装在回转座上，且与主体架之间预留有间距。本实用新型可以对排管架中任意位置处的管件进行调用或放置，且整个二层台转运方便。
10.公开(公告)号：cn203188942u，公开(公告)日：2013-09-11一种新型多功能二层台，属于石油钻采机械领域。主要由二层台架、钻具自动排放设备安装装置、矩阵指梁、挡风墙及栏杆总成、斜撑组成。二层台架由型材、板材焊接而成，二层台架设有走台、拉拽装置、安装板、绞车支座、连接板，翻板、限位杆、操作台组成；钻具自动排放设备安装装置由斜撑、片架、连接杆、立柱桁架和提升设备组成。斜撑、片架、连接杆、立柱为焊接结构，各部件一端用销子连接形成一个桁架，另一端和二层台架上设有的耳板连接在一起。提升设备通过销子连接在片架上。矩阵指梁由指梁、钻杆架和钻铤架组成。指梁一端用销子连接在二层台架上，另一端悬空；钻杆架、钻铤架用螺栓连接在指梁和二层台架上。
11.公开(公告)号：cn106593324a，公开(公告)日：2017-04-26涉及一种石油钻井机二层台排管机器人及方法。其技术方案是：包括管柱爪、伸缩臂、回转机构、滑动底座、伸缩导轨和翻转二层台，管柱爪铰接在伸缩臂的一端，伸缩臂的上端连接于回转机构，回转机构设置在滑动底座上，滑动底座可在伸缩导轨上动力行走，伸缩导轨安装于翻转二层台底部。本有益效果是：实现二层台管柱自动排放的全机械化连续作业，大幅度减少操作人员的劳动强度，极大得降低了钻井作业的事故率，同时降低工人工作危险性，安全性大大提高，节约了人工成本，与动力吊卡配合，实现二层台无人化作业，完美解决了特殊状态下需要释放二层台和导轨特定方位所占空间的问题。
12.总之，以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，或者技术领域或者应用场合不同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。


技术实现要素：

13.本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷而提供一种修井用二层台系统及方法，改造了常规的二层台及二层台机械手结构设计，结构更加紧凑，维保更加方便，达到了简化机械结构的效果。整套二层台系统，结构紧凑，能够满足有限空间的要求，可以完全替代人工操作进行摆放管柱，安全可靠。
14.为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
15.一种修井用二层台系统，包括二层台、机械手，所述二层台包括二层台主体框架、指梁、猴台，所述二层台主体框架上两侧对称布置两组矩阵型的指梁，所述指梁的后端与二层台主体框架连接，指梁的前端安装翻板机构，所述猴台整体焊接在二层台主体框架上，并且位于两组指梁之间，所述机械手安装在猴台上；
16.还包括两组门闩梁，两组门闩梁对称式安装在二层台主体框架上两侧，并且两组门闩梁位于指梁与井架之间的位置；
17.所述门闩梁包括门闩主体、第一电机、丝杠导向机构、栓指，所述门闩主体为一空心的管状体结构，所述第一电机、丝杠导向机构均位于门闩主体内部，所述第一电机固定在门闩主体内壁，所述丝杠导向机构后端与第一电机动力输出端连接，丝杠导向机构前端与栓指后端连接，所述栓指前端由门闩主体前端口伸出，门闩主体前端口内壁安装滑套，栓指滑行于滑套内。
18.进一步地，所述翻板机构包括第二电机、翻板；
19.所述第二电机安装固定在指梁空心内腔中，指梁前端开设径向孔，用以露出第二电机的动力输出端；
20.所述翻板的其中一端与第二电机的动力输出端连接固定，翻板跟随第二电机的旋转进行旋转摆动进行开启和关闭的动作，翻板与指梁相互垂直。
21.进一步地，所述猴台包括猴台框架、丝杠座、丝杠、连接机构、导轨、驱动系统；
22.所述丝杠座安装在猴台框架前端，所述驱动系统安装在猴台框架后端，所述导轨固定在猴台框架上；
23.所述丝杠前端通过轴承与丝杠座连接，四缸后端与驱动系统的动力输出端连接；
24.所述连接机构为短丝套，短丝套与丝杠相匹配安装，所述短丝套边缘通过螺丝固定在猴台框架上。
25.进一步地，驱动系统为相互连接的电机及减速机构。
26.进一步地，所述机械手包括底盘滑车、蜗轮蜗杆减速器、旋转座、伸缩机构、夹持机构；
27.所述底盘滑车上表面前端安装有丝杠套，丝杠套与丝杠相匹配安装，底盘滑车上表面四角处安装滚轮，滚轮滑行于所述导轨上；
28.所述蜗轮蜗杆减速器上端与底盘滑车的中部固定孔连接固定；
29.所述旋转座传动端与蜗轮蜗杆减速器的动力输出端连接，蜗轮蜗杆减速器的动力输入端连接电机；所述旋转座下端外壁与伸缩机构外壁连接；
30.所述夹持机构的后端与伸缩机构的动力输出端连接。
31.进一步地，所述伸缩机构包括外筒、中筒、内筒、上部链轮、下部链轮、油缸、电缸；
32.所述中筒同轴式装入外筒内，所述内筒同轴式装入中筒内，所述外筒内径大于中筒外径，中筒内径大于内筒外径；
33.所述油缸后端固定在外筒的后端，油缸前端伸入内筒内；
34.所述电缸也位于内筒内，且电缸后端与内筒的后端连接固定，电缸的前端与所述夹持机构连接固定；
35.所述下部链轮安装在油缸的前端，下部链轮上配装下部链条，所述下部链条一端与外筒后端连接固定，另一端与内筒后端连接固定；
36.所述上部链轮安装在中筒的后端，上部链轮上配装上部链条，所述上部链条一端与外筒前端连接固定，另一端与内筒后端连接固定。
37.进一步地，所述夹持机构包括夹爪、夹持机构框架、连杆、推杆；
38.所述夹爪包括相对称设置的左弧形爪、右弧形爪，所述左弧形爪、右弧形爪各自通
过各自中部的销轴铰接在夹持机构框架上，夹持机构框架与内筒前端连接固定；
39.所述连杆包括相对称设置的左连杆、右连杆，所述左连杆前端与左弧形爪后端铰接，左连杆后端与推杆前端铰接，所述右连杆前端与右弧形爪后端铰接，右连杆后端与推杆前端铰接；
40.所述推杆的后端与电缸前端即电缸动力输出端连接固定。
41.为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
42.一种修井用二层台系统的使用方法，包括以下步骤：
43.把二层台与井架连接，猴台的驱动系统带动丝杠转动，丝杠带动底盘滑车前后移动；
44.机械手跟随底盘滑车前后移动，移动到猴台最前端，猴台驱动系统停止工作，机械手的伸缩机构工作，通过伸缩机构的三级伸缩筒，继续向前移动，移动至井架处，伸缩机构的油缸停止工作，电缸开始工作；
45.电缸推动推杆，推杆通过连杆带动夹爪夹持住井架内的管柱后，伸缩机构的三级伸缩筒开始回缩，回缩完毕后，伸缩机构的油缸停止工作；
46.猴台的驱动系统开始工作，底盘滑车带动机械手往后移动，使夹爪夹持的管柱到达指梁位置；
47.此时，门闩梁内的第一电机工作，栓指通过丝杠导向机构驱动伸出，到达猴台框架侧面附近位置，第一电机停止工作，栓指关闭指梁前端与猴台框架间的空间；
48.旋转座在蜗轮蜗杆减速器驱动下，带动伸缩机构旋转，夹爪及管柱跟随旋转，对齐指梁端部间隔处；
49.指梁端部的翻版机构的第二电机把翻板打开；
50.伸缩机构再次工作，带动管柱进入指梁间隔，把管柱排好，电缸工作回缩，夹爪松开管柱；伸缩机构带动夹持机构复位，旋转座带动伸缩机构复位，完成一个抓管、运管、排管的工作流程，以此类推，开始下一个流程循环。
51.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
52.管柱摆放在指梁间的隔栏内。指梁端部靠近猴台侧有电气系统驱动的翻板机构，翻板机构可以在管柱要进入隔栏时打开，管柱摆放完毕后关闭。
53.二层台靠近井架端有两组门闩梁，机械手夹持着管柱由两侧向指梁间隔转移时，栓指向外伸出关闭，防止管柱脱落向井架方向滑动倾倒。
54.猴台上安装机械手，机械手能够旋转，能够夹持，结构简单，安全可靠，成本低，不易损坏。伸缩机构工作原理是利用动滑轮的倍程原理，既能保证达到预期的伸缩长度，又能满足安装空间的要求。该机构相比其他类型的倍程机构的优势在于，结构简单，整洁。所有执行元件和传动元件都在各套筒内部，可以有效避免油污、异物溅落，同时由于驱动机构为油缸直推，功率损失较小。夹持机构同时带动夹爪打开或关闭。该机构相对与其他类型的夹爪开闭机构而言，结构更为简单，有利于拆卸检修。
55.底盘滑车在工作时，驱动机构驱动丝杠旋转同时带动底盘滑车前进或者后退，该机构的好处在于丝杠相对齿轮或链轮等传动机构而言具有定位更加精确，可以使机械手向指梁隔栏里摆放管柱时更加稳定精准。
56.整套二层台系统，结构紧凑，能够满足有限空间的要求，可以完全替代人工操作进
行摆放管柱。
附图说明
57.图1为本发明一种修井用二层台系统的俯视结构示意图；
58.图2为本发明一种修井用二层台系统去掉机械手后的俯视结构示意图；
59.图3为本发明一种修井用二层台系统在井口取管并在指梁排管的结构总体原理示意图；
60.图4为本发明一种修井用二层台系统机械手在井口取管时结构示意图；
61.图5为本发明一种修井用二层台系统机械手送管并门闩梁关闭时的结构示意图；
62.图6为本发明一种修井用二层台系统的机械手送管到指梁间隔内完成排管时的结构示意图；
63.图7为本发明一种修井用二层台系统的机械手完成一次排管并复位时的结构示意图；
64.图8为指梁俯视图；
65.图9为指梁轴端向图；
66.图10为门闩梁剖视图；
67.图11为门闩梁关闭后的结构示意图；
68.图12为猴台结构示意图；
69.图13为机械手主视图；
70.图14为机械手俯视图；
71.图15为底盘滑车结构示意图；
72.图16为猴台轴端向图；
73.图17为机械手伸缩机构的结构示意图；
74.图18为机械手夹持机构的结构示意图。
75.图中：二层台1；机械手2；井架3；
76.二层台主体框架1-1；门闩梁1-2；指梁1-3；猴台1-4；
77.门闩主体1-2-1；第一电机1-2-2；丝杠导向机构1-2-3；栓指 1-2-4；
78.指梁主体1-3-1；第二电机1-3-2；翻板1-3-3；
79.猴台框架1-4-1；丝杠座1-4-2；丝杠1-4-3；连接机构1-4-4；导轨1-4-5；驱动系统1-4-6；
80.底盘滑车2-1；蜗轮蜗杆减速器2-2；旋转座2-3；伸缩机构2-4；底盘2-1-1；滚轮2-1-2；丝杠套2-1-3；
81.外筒2-4-1；中筒2-4-3；内筒2-4-6；上部链轮2-4-2；下部链轮2-4-7；油缸2-4-4；电缸2-4-5；夹持机构2-4-8；
82.夹爪2-4-8-1；夹持机构框架2-4-8-2；连杆2-4-8-3；推杆 2-4-8-4。
具体实施方式
83.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
84.实施例1：
85.请参阅图1至图18，本发明提供一种技术方案：
86.一种修井用二层台系统，包括二层台1、机械手2，所述二层台包括二层台主体框架1-1、指梁1-3、猴台1-4，所述二层台主体框架上两侧对称布置两组矩阵型的指梁，所述指梁的后端与二层台主体框架连接，指梁的前端安装翻板机构，所述猴台整体焊接在二层台主体框架上，并且位于两组指梁之间，所述机械手安装在猴台上；
87.还包括两组门闩梁1-2，两组门闩梁对称式安装在二层台主体框架上两侧，并且两组门闩梁位于指梁与井架之间的位置；
88.所述门闩梁1-2包括门闩主体1-2-1；第一电机1-2-2；丝杠导向机构1-2-3；栓指1-2-4，所述门闩主体为一空心的管状体结构，所述第一电机、丝杠导向机构均位于门闩主体内部，所述第一电机固定在门闩主体内壁，所述丝杠导向机构后端与第一电机动力输出端连接，丝杠导向机构前端与栓指后端连接，所述栓指前端由门闩主体前端口伸出，门闩主体前端口内壁安装滑套，栓指滑行于滑套内。
89.进一步地，所述翻板机构包括指梁主体1-3-1；第二电机1-3-2；翻板1-3-3；
90.所述第二电机安装固定在指梁主体1-3-1空心内腔中，指梁主体前端开设径向孔，用以露出第二电机的动力输出端；
91.所述翻板的其中一端与第二电机的动力输出端连接固定，翻板跟随第二电机的旋转进行旋转摆动进行开启和关闭的动作，翻板与指梁相互垂直。
92.进一步地，所述猴台包括猴台框架1-4-1；丝杠座1-4-2；丝杠 1-4-3；连接机构1-4-4；导轨1-4-5；驱动系统1-4-6；
93.所述丝杠座安装在猴台框架前端，所述驱动系统安装在猴台框架后端，所述导轨固定在猴台框架上；
94.所述丝杠前端通过轴承与丝杠座连接，四缸后端与驱动系统的动力输出端连接；
95.所述连接机构为短丝套，短丝套与丝杠相匹配安装，所述短丝套边缘通过螺丝固定在猴台框架上。
96.进一步地，驱动系统为相互连接的电机及减速机构。
97.进一步地，所述机械手包括底盘滑车2-1；蜗轮蜗杆减速器2-2；旋转座2-3；伸缩机构2-4；夹持机构2-4-8；
98.所述底盘滑车上表面前端安装有丝杠套，丝杠套与丝杠相匹配安装，底盘滑车上表面四角处安装滚轮，滚轮滑行于所述导轨上；
99.所述蜗轮蜗杆减速器上端与底盘滑车的中部固定孔连接固定；
100.所述旋转座传动端与蜗轮蜗杆减速器的动力输出端连接，蜗轮蜗杆减速器的动力输入端连接电机；所述旋转座下端外壁与伸缩机构外壁连接；
101.所述夹持机构的后端与伸缩机构的动力输出端连接。
102.进一步地，所述伸缩机构外筒2-4-1；中筒2-4-3；内筒2-4-6；上部链轮2-4-2；下部链轮2-4-7；油缸2-4-4；电缸2-4-5；
103.所述中筒同轴式装入外筒内，所述内筒同轴式装入中筒内，所述外筒内径大于中
筒外径，中筒内径大于内筒外径；
104.所述油缸后端固定在外筒的后端，油缸前端伸入内筒内；
105.所述电缸也位于内筒内，且电缸后端与内筒的后端连接固定，电缸的前端与所述夹持机构连接固定；
106.所述下部链轮安装在油缸的前端，下部链轮上配装下部链条，所述下部链条一端与外筒后端连接固定，另一端与内筒后端连接固定；
107.所述上部链轮安装在中筒的后端，上部链轮上配装上部链条，所述上部链条一端与外筒前端连接固定，另一端与内筒后端连接固定。
108.进一步地，所述夹持机构包括夹爪2-4-8-1；夹持机构框架 2-4-8-2；连杆2-4-8-3；推杆2-4-8-4。
109.所述夹爪包括相对称设置的左弧形爪、右弧形爪，所述左弧形爪、右弧形爪各自通过各自中部的销轴铰接在夹持机构框架上，夹持机构框架与内筒前端连接固定；
110.所述连杆包括相对称设置的左连杆、右连杆，所述左连杆前端与左弧形爪后端铰接，左连杆后端与推杆前端铰接，所述右连杆前端与右弧形爪后端铰接，右连杆后端与推杆前端铰接；
111.所述推杆的后端与电缸前端即电缸动力输出端连接固定。
112.一种修井用二层台系统的使用方法，包括以下步骤：
113.把二层台与井架连接，猴台的驱动系统带动丝杠转动，丝杠带动底盘滑车前后移动；
114.机械手跟随底盘滑车前后移动，移动到猴台最前端，猴台驱动系统停止工作，机械手的伸缩机构工作，通过伸缩机构的三级伸缩筒，继续向前移动，移动至井架处，伸缩机构的油缸停止工作，电缸开始工作；
115.电缸推动推杆，推杆通过连杆带动夹爪夹持住井架内的管柱后，伸缩机构的三级伸缩筒开始回缩，回缩完毕后，伸缩机构的油缸停止工作；
116.猴台的驱动系统开始工作，底盘滑车带动机械手往后移动，使夹爪夹持的管柱到达指梁位置；
117.此时，门闩梁内的第一电机工作，栓指通过丝杠导向机构驱动伸出，到达猴台框架侧面附近位置，第一电机停止工作，栓指关闭指梁前端与猴台框架间的空间；
118.旋转座在蜗轮蜗杆减速器驱动下，带动伸缩机构旋转，夹爪及管柱跟随旋转，对齐指梁端部间隔处；
119.指梁端部的翻版机构的第二电机把翻板打开；
120.伸缩机构再次工作，带动管柱进入指梁间隔，把管柱排好，电缸工作回缩，夹爪松开管柱；伸缩机构带动夹持机构复位，旋转座带动伸缩机构复位，完成一个抓管、运管、排管的工作流程，以此类推，开始下一个流程循环。
121.请参阅图1至图18，其中二层台由二层台主体框架1-1和猴台 1-4两部分组成，猴台组装完成后整体焊接在二层台主体框架上。
122.二层台主体框架1-1为型材焊接而成，二层台主体框架上两侧对称布置两组指梁1-3，共26组。管柱摆放在指梁间的隔栏内。指梁端部靠近猴台1-4侧有电气系统驱动的翻板机构，翻板机构可以在管柱要进入隔栏时打开，管柱摆放完毕后关闭。
123.二层台靠近井架端有两组门闩梁1-2，门闩梁1-2由门闩主体 1-2-1、电机1-2-2、丝杠导向机构1-2-3、栓指1-2-4组成，栓指 1-2-4在门闩主体1-2-1内部，机械手2夹持着管柱由两侧向指梁 1-3间隔转移时，栓指1-2-4向外伸出关闭，防止管柱脱落向井架方向滑动倾倒。
124.猴台由猴台框架1-4-1，丝杠座1-4-2、丝杠传动机构1-4-3、连接机构1-4-4、导轨1-4-5、驱动系统1-4-6组成。导轨1-4-5固定在猴台框架1-4-1上，丝杠传动机构1-4-3一端固定在丝杠座 1-4-2上，另一端连接在驱动装置1-4-6上，并且通过连接机构1-4-4 与机械手2相连接。
125.机械手由底盘滑车2-1、蜗轮蜗杆减速器2-2、旋转座2-3、伸缩机构2-4、夹持机构2-4-8组成。底盘滑车2-1与蜗轮蜗杆减速器2-2螺接、旋转座2-3上部连接在涡轮蜗杆减速器2-2上，旋转机构下部与伸缩机构2-4螺接。
126.底盘滑车2-1由底盘2-1-1、滚了你2-1-2、丝杠套2-1-3组成，底盘滑车2-1通过滚轮2-1-2与导轨1-4-5配合，通过连接机构 1-4-4与丝杠1-4-3进行连接，在工作时驱动机构驱动丝杠1-4-3 旋转同时带动底盘滑车2-1前进或者后退，该机构的好处在于丝杠 1-4-3相对齿轮或链轮等传动机构而言具有定位更加精确，可以使机械手2向指梁1-3隔栏里摆放管柱时更加稳定精准。
127.伸缩机构2-4由外筒2-4-1、中筒2-4-3、内筒2-4-6、上部链轮机构2-4-2、下部链轮机构2-4-7、夹持机构2-4-8、油缸2-4-4、电缸2-4-5等部分组成，其工作原理是利用动滑轮的倍程原理，既能保证达到预期的伸缩长度，又能满足安装空间的要求。具体的工作原理是，油缸2-4-4缸杆与外筒2-4-1固定在一起，缸筒与中筒 2-4-3固定在一起。同时缸筒尾部有下部链轮机构2-4-7，通过链条分别连接在内筒2-4-6、外筒2-4-1上，同时在中筒2-4-3和外筒 2-4-1之间有上部链轮机构2-4-2，其固定在中筒2-4-3上，通过链条分别连接在内筒2-4-6、外筒2-4-1上，当油缸2-4-4伸缩时，缸筒带动中筒2-4-3一起向前运动，同时链条拉动内筒2-4-6向前运动，即内筒2-4-6与中筒2-4-3同时向前运动一个行程，连接在内筒2-4-6前端的夹持机构2-4-8相对外筒2-4-1则向前运动了2 倍的行程，达到预期的伸缩长度要求。该机构相比其他类型的倍程机构的优势在于，结构简单，整洁。所有执行元件和传动元件都在各套筒内部，可以有效避免油污、异物溅落，同时由于驱动机构为油缸直推，功率损失较小。
128.夹持机构由夹爪2-4-8-1，夹持机构框架2-4-8-2、连杆2-4-8-3、推杆2-4-8-4组成。夹爪2-4-8-1与连杆2-4-8-3铰接，连杆2-4-8-3中间固定在夹持机构框架2-4-8-2上，另一端与推杆 2-4-8-4铰接，推杆2-4-8-4连接在电缸2-4-5端部。工作时，电缸2-4-5向前推动推杆2-4-8-4运动，推杆2-4-8-4推动连杆 2-4-8-3形成一个转动运动，同时带动夹爪2-4-8-1打开或关闭。该机构相对与其他类型的夹爪开闭机构而言，结构更为简单，有利于拆卸检修。
129.整套二层台系统，结构紧凑，能够满足有限空间的要求，可以完全替代人工操作进行摆放管柱。
130.实施例2：
131.请参阅图1至图18，本发明提供一种技术方案：
132.一种修井用二层台系统，包括二层台1、机械手2，所述二层台包括二层台主体框架
1-1、指梁1-3、猴台1-4，所述二层台主体框架上两侧对称布置两组矩阵型的指梁，所述指梁的后端与二层台主体框架连接，指梁的前端安装翻板机构，所述猴台整体焊接在二层台主体框架上，并且位于两组指梁之间，所述机械手安装在猴台上；
133.还包括两组门闩梁1-2，两组门闩梁对称式安装在二层台主体框架上两侧，并且两组门闩梁位于指梁与井架之间的位置；
134.所述门闩梁1-2包括门闩主体1-2-1；第一电机1-2-2；丝杠导向机构1-2-3；栓指1-2-4，所述门闩主体为一空心的管状体结构，所述第一电机、丝杠导向机构均位于门闩主体内部，所述第一电机固定在门闩主体内壁，所述丝杠导向机构后端与第一电机动力输出端连接，丝杠导向机构前端与栓指后端连接，所述栓指前端由门闩主体前端口伸出，门闩主体前端口内壁安装滑套，栓指滑行于滑套内。
135.进一步地，所述翻板机构包括指梁主体1-3-1；第二电机1-3-2；翻板1-3-3；
136.所述第二电机安装固定在指梁主体1-3-1空心内腔中，指梁主体前端开设径向孔，用以露出第二电机的动力输出端；
137.所述翻板的其中一端与第二电机的动力输出端连接固定，翻板跟随第二电机的旋转进行旋转摆动进行开启和关闭的动作，翻板与指梁相互垂直。
138.进一步地，所述猴台包括猴台框架1-4-1；丝杠座1-4-2；丝杠 1-4-3；连接机构1-4-4；导轨1-4-5；驱动系统1-4-6；
139.所述丝杠座安装在猴台框架前端，所述驱动系统安装在猴台框架后端，所述导轨固定在猴台框架上；
140.所述丝杠前端通过轴承与丝杠座连接，四缸后端与驱动系统的动力输出端连接；
141.所述连接机构为短丝套，短丝套与丝杠相匹配安装，所述短丝套边缘通过螺丝固定在猴台框架上。
142.进一步地，驱动系统为相互连接的电机及减速机构。
143.进一步地，所述机械手包括底盘滑车2-1；蜗轮蜗杆减速器2-2；旋转座2-3；伸缩机构2-4；夹持机构2-4-8；
144.所述底盘滑车上表面前端安装有丝杠套，丝杠套与丝杠相匹配安装，底盘滑车上表面四角处安装滚轮，滚轮滑行于所述导轨上；
145.所述蜗轮蜗杆减速器上端与底盘滑车的中部固定孔连接固定；
146.所述旋转座传动端与蜗轮蜗杆减速器的动力输出端连接，蜗轮蜗杆减速器的动力输入端连接电机；所述旋转座下端外壁与伸缩机构外壁连接；
147.所述夹持机构的后端与伸缩机构的动力输出端连接。
148.进一步地，所述伸缩机构外筒2-4-1；中筒2-4-3；内筒2-4-6；上部链轮2-4-2；下部链轮2-4-7；油缸2-4-4；电缸2-4-5；
149.所述中筒同轴式装入外筒内，所述内筒同轴式装入中筒内，所述外筒内径大于中筒外径，中筒内径大于内筒外径；
150.所述油缸后端固定在外筒的后端，油缸前端伸入内筒内；
151.所述电缸也位于内筒内，且电缸后端与内筒的后端连接固定，电缸的前端与所述夹持机构连接固定；
152.所述下部链轮安装在油缸的前端，下部链轮上配装下部链条，所述下部链条一端
与外筒后端连接固定，另一端与内筒后端连接固定；
153.所述上部链轮安装在中筒的后端，上部链轮上配装上部链条，所述上部链条一端与外筒前端连接固定，另一端与内筒后端连接固定。
154.实施例3：
155.请参阅图1至图18，本发明提供一种技术方案：
156.一种修井用二层台系统，包括二层台1、机械手2，所述二层台包括二层台主体框架1-1、指梁1-3、猴台1-4，所述二层台主体框架上两侧对称布置两组矩阵型的指梁，所述指梁的后端与二层台主体框架连接，指梁的前端安装翻板机构，所述猴台整体焊接在二层台主体框架上，并且位于两组指梁之间，所述机械手安装在猴台上；
157.还包括两组门闩梁1-2，两组门闩梁对称式安装在二层台主体框架上两侧，并且两组门闩梁位于指梁与井架之间的位置；
158.所述门闩梁1-2包括门闩主体1-2-1；第一电机1-2-2；丝杠导向机构1-2-3；栓指1-2-4，所述门闩主体为一空心的管状体结构，所述第一电机、丝杠导向机构均位于门闩主体内部，所述第一电机固定在门闩主体内壁，所述丝杠导向机构后端与第一电机动力输出端连接，丝杠导向机构前端与栓指后端连接，所述栓指前端由门闩主体前端口伸出，门闩主体前端口内壁安装滑套，栓指滑行于滑套内。
159.进一步地，所述翻板机构包括指梁主体1-3-1；第二电机1-3-2；翻板1-3-3；
160.所述第二电机安装固定在指梁主体1-3-1空心内腔中，指梁主体前端开设径向孔，用以露出第二电机的动力输出端；
161.所述翻板的其中一端与第二电机的动力输出端连接固定，翻板跟随第二电机的旋转进行旋转摆动进行开启和关闭的动作，翻板与指梁相互垂直。
162.进一步地，所述猴台包括猴台框架1-4-1；丝杠座1-4-2；丝杠 1-4-3；连接机构1-4-4；导轨1-4-5；驱动系统1-4-6；
163.所述丝杠座安装在猴台框架前端，所述驱动系统安装在猴台框架后端，所述导轨固定在猴台框架上；
164.所述丝杠前端通过轴承与丝杠座连接，四缸后端与驱动系统的动力输出端连接；
165.所述连接机构为短丝套，短丝套与丝杠相匹配安装，所述短丝套边缘通过螺丝固定在猴台框架上。
166.虽然以上所有的实施例均使用图1至图18，但作为本领域的技术人员可以很清楚的知道，不用给出单独的图纸来表示，只要实施例中缺少的零部件或者结构特征在图纸中拿掉即可。这对于本领域技术人员来说是清楚的。当然部件越多的实施例，只是最优实施例，部件越少的实施例为基本实施例，但是也能实现基本的发明目的，所以所有这些都在本发明的保护范围内。
167.本技术中凡是没有展开论述的零部件本身、本技术中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。比如焊接、丝扣式连接等。
168.在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
169.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
170.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
171.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种修井用二层台系统，包括二层台、机械手，所述二层台包括二层台主体框架、指梁、猴台，所述二层台主体框架上两侧对称布置两组矩阵型的指梁，所述指梁的后端与二层台主体框架连接，指梁的前端安装翻板机构，所述猴台整体焊接在二层台主体框架上，并且位于两组指梁之间，所述机械手安装在猴台上；其特征在于，还包括两组门闩梁，两组门闩梁对称式安装在二层台主体框架上两侧，并且两组门闩梁位于指梁与井架之间的位置；所述门闩梁包括门闩主体、第一电机、丝杠导向机构、栓指，所述门闩主体为一空心的管状体结构，所述第一电机、丝杠导向机构均位于门闩主体内部，所述第一电机固定在门闩主体内壁，所述丝杠导向机构后端与第一电机动力输出端连接，丝杠导向机构前端与栓指后端连接，所述栓指前端由门闩主体前端口伸出，门闩主体前端口内壁安装滑套，栓指滑行于滑套内。2.根据权利要求1所述的一种修井用二层台系统，其特征在于，所述翻板机构包括第二电机、翻板；所述第二电机安装固定在指梁空心内腔中，指梁前端开设径向孔，用以露出第二电机的动力输出端；所述翻板的其中一端与第二电机的动力输出端连接固定，翻板跟随第二电机的旋转进行旋转摆动进行开启和关闭的动作，翻板与指梁相互垂直。3.根据权利要求1或2所述的一种修井用二层台系统，其特征在于，所述猴台包括猴台框架、丝杠座、丝杠、连接机构、导轨、驱动系统；所述丝杠座安装在猴台框架前端，所述驱动系统安装在猴台框架后端，所述导轨固定在猴台框架上；所述丝杠前端通过轴承与丝杠座连接，四缸后端与驱动系统的动力输出端连接；所述连接机构为短丝套，短丝套与丝杠相匹配安装，所述短丝套边缘通过螺丝固定在猴台框架上。4.根据权利要求3所述的一种修井用二层台系统，其特征在于，驱动系统为相互连接的电机及减速机构。5.根据权利要求3所述的一种修井用二层台系统，其特征在于，所述机械手包括底盘滑车、蜗轮蜗杆减速器、旋转座、伸缩机构、夹持机构；所述底盘滑车上表面前端安装有丝杠套，丝杠套与丝杠相匹配安装，底盘滑车上表面四角处安装滚轮，滚轮滑行于所述导轨上；所述蜗轮蜗杆减速器上端与底盘滑车的中部固定孔连接固定；所述旋转座传动端与蜗轮蜗杆减速器的动力输出端连接，蜗轮蜗杆减速器的动力输入端连接电机；所述旋转座下端外壁与伸缩机构外壁连接；所述夹持机构的后端与伸缩机构的动力输出端连接。6.根据权利要求5所述的一种修井用二层台系统，其特征在于，所述伸缩机构包括外筒、中筒、内筒、上部链轮、下部链轮、油缸、电缸；所述中筒同轴式装入外筒内，所述内筒同轴式装入中筒内，所述外筒内径大于中筒外径，中筒内径大于内筒外径；所述油缸后端固定在外筒的后端，油缸前端伸入内筒内；
所述电缸也位于内筒内，且电缸后端与内筒的后端连接固定，电缸的前端与所述夹持机构连接固定；所述下部链轮安装在油缸的前端，下部链轮上配装下部链条，所述下部链条一端与外筒后端连接固定，另一端与内筒后端连接固定；所述上部链轮安装在中筒的后端，上部链轮上配装上部链条，所述上部链条一端与外筒前端连接固定，另一端与内筒后端连接固定。7.根据权利要求6所述的一种修井用二层台系统，其特征在于，所述夹持机构包括夹爪、夹持机构框架、连杆、推杆；所述夹爪包括相对称设置的左弧形爪、右弧形爪，所述左弧形爪、右弧形爪各自通过各自中部的销轴铰接在夹持机构框架上，夹持机构框架与内筒前端连接固定；所述连杆包括相对称设置的左连杆、右连杆，所述左连杆前端与左弧形爪后端铰接，左连杆后端与推杆前端铰接，所述右连杆前端与右弧形爪后端铰接，右连杆后端与推杆前端铰接；所述推杆的后端与电缸前端即电缸动力输出端连接固定。8.一种修井用二层台系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：把二层台与井架连接，猴台的驱动系统带动丝杠转动，丝杠带动底盘滑车前后移动；机械手跟随底盘滑车前后移动，移动到猴台最前端，猴台驱动系统停止工作，机械手的伸缩机构工作，通过伸缩机构的三级伸缩筒，继续向前移动，移动至井架处，伸缩机构的油缸停止工作，电缸开始工作；电缸推动推杆，推杆通过连杆带动夹爪夹持住井架内的管柱后，伸缩机构的三级伸缩筒开始回缩，回缩完毕后，伸缩机构的油缸停止工作；猴台的驱动系统开始工作，底盘滑车带动机械手往后移动，使夹爪夹持的管柱到达指梁位置；此时，门闩梁内的第一电机工作，栓指通过丝杠导向机构驱动伸出，到达猴台框架侧面附近位置，第一电机停止工作，栓指关闭指梁前端与猴台框架间的空间；旋转座在蜗轮蜗杆减速器驱动下，带动伸缩机构旋转，夹爪及管柱跟随旋转，对齐指梁端部间隔处；指梁端部的翻版机构的第二电机把翻板打开；伸缩机构再次工作，带动管柱进入指梁间隔，把管柱排好，电缸工作回缩，夹爪松开管柱；伸缩机构带动夹持机构复位，旋转座带动伸缩机构复位，完成一个抓管、运管、排管的工作流程，以此类推，开始下一个流程循环。

技术总结
本发明公开了一种修井用二层台系统及方法，包括二层台、机械手，所述二层台包括二层台主体框架、指梁、猴台，所述二层台主体框架上两侧对称布置两组矩阵型的指梁，所述指梁的后端与二层台主体框架连接，指梁的前端安装翻板机构，所述猴台整体焊接在二层台主体框架上，并且位于两组指梁之间，所述机械手安装在猴台上；还包括两组门闩梁，两组门闩梁对称式安装在二层台主体框架上两侧，并且两组门闩梁位于指梁与井架之间的位置。本发明整套二层台系统，结构紧凑，能够满足有限空间的要求，可以完全替代人工操作进行摆放管柱，安全可靠。安全可靠。安全可靠。


技术研发人员：孙宝京 杜丙国 王琦 李勇 杨来武 王贺 杜汉松 廖宇峰
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司
技术研发日：2022.01.06
技术公布日：2023/7/20