CN112282674A - 一种抽油杆自动旋扣动力钳及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田设备领域，解决了现有技术中制约动力钳自动化的关键问题动钳对缺口、定钳无法自动找寻并卡入杆方的问题。一种抽油杆自动旋扣动力钳，包括底座、安装竖板、动钳和定钳，安装竖板与底板固定连接，动钳和定钳同轴设置，定钳固定安装在底座上，动钳通过上下进给直线导轨副安装在安装竖板上，安装竖板上设有动钳直线驱动装置，动钳直线驱动装置与动钳连接，所述动钳的固定壳体上设有第五接近开关和第六接近开关，动钳的开口齿轮上固定连接有第一发讯螺钉和第二发讯螺钉，当开口齿轮的缺口与固定壳体的缺口正对时，第一发讯螺钉正对第五接近开关，且第二发讯螺钉正对第六接近开关(即第一发讯螺钉触发第五接近开关，且第二发讯螺钉触发第六接近开关)。

Description

一种抽油杆自动旋扣动力钳及其控制方法

技术领域

本发明涉及油田设备领域，尤其涉及一种抽油杆自动旋扣动力钳及其控制方法。

背景技术

抽油杆多数是一种两端部均带有螺纹的实心钢杆，相邻抽油杆用与杆端部匹配的带内螺纹管箍加以连接，用于自井下提升原油装置。在石油的开采过程中，多个抽油杆依次用管箍首尾螺纹连接成油杆串，抽油杆可以长期多次重复使用。因种种原因，油井经过一段时间开采后，会出现采油效率下降等其它影响开采生产作业问题。此时，需要停止采油作业转而进行修井作业。在油田油井的维修作业中，其中工作量最大的作业即抽油管、抽油杆的起下。目前，自动化修井时，抽油杆的起下全部沿用纯人工作业的传统方式，作业人员的安全存在隐患，安全事故时有发生，修井质量不能稳定地得到保障，经济效益差，且由于属于重体力劳动，作业环境差，还存在井喷、二氧化硫等毒性气体的泄漏危及人身安全等物理隐患。

抽油杆起下作业时，当旋扣完成后，动钳的开口齿轮的缺口与动钳本体的缺口往往发生错位，现有的动力钳无法自动实现动钳缺口对正。

此外，抽油杆的自动起下，最关键的点是抽油杆的自动卸、紧扣(统称为旋扣)：起升抽油杆时，需将抽油杆由油井内提起并准确高度定位，然后通过卸扣将抽油杆分开；反之，下放抽油杆时，需将抽油杆通过管箍紧扣连接成油杆串并下放(定位于)至油井内准确深度。抽油杆自动旋扣动力钳就是实现抽油杆自动起下(自动旋扣)最核心的关键部件。现有的动力钳无自动对正功能，需要人工操作方可实现，效率低，具有人身安全隐患。

发明内容

本发明提供一种抽油杆自动旋扣动力钳及其控制方法，解决了现有技术中动力钳动钳无法自动对缺口的问题。

一种抽油杆自动旋扣动力钳，包括底座、安装竖板、动钳和定钳，安装竖板与底板固定连接，动钳和定钳同轴设置，定钳固定安装在底座上，动钳通过上下进给直线导轨副安装在安装竖板上，安装竖板上设有动钳直线驱动装置，动钳直线驱动装置与动钳连接，所述动钳的固定壳体上设有第五接近开关和第六接近开关，动钳的开口齿轮上固定连接有第一发讯螺钉和第二发讯螺钉，当开口齿轮的缺口与固定壳体的缺口正对时，第一发讯螺钉正对第五接近开关，且第二发讯螺钉正对第六接近开关(即第一发讯螺钉触发第五接近开关，且第二发讯螺钉触发第六接近开关)。所述上下进给直线导轨副上设有托板，动钳固定连接在托板上。第五接近开关和第六接近开关设置在接近开关座板上，接近开关座板装于支腿上，通过螺钉固定于动钳壳体上，第五接近开关和第六接近开关分别固定在接近开关座板的左右两端；第一发讯螺钉和第二发讯螺钉固定在开口齿轮上面。本发明使用时，完成旋扣后，动钳反向转动，第五接近开关和第六接近开关被第一发讯螺钉和第二发讯螺钉触发，与第五接近开关和第六接近开关信号连接的控制器计数第五接近开关和第六接近开关被触发的次数，达到预定值后动钳的液压马达停转，动钳对缺口完成。实现了动力钳定钳对缺口的自动化，无需人工操作，消除了潜在的人身安全风险。

进一步，所述动钳直线驱动装置包括竖直设置的油缸，油缸的缸体固定在安装竖板上，油缸的活塞杆与所述动钳的固定壳体连接。油缸驱动动钳沿上下进给直线导轨副移动。

进一步，所述安装竖板上通过紧固螺钉安装有油缸座，所述动钳直线驱动装置固定设置在油缸座上，油缸座上设有竖直的长条孔，所述紧固螺钉穿过长条孔与安装竖板连接。将螺钉松开后，可以调节油缸座的上下位置。旋扣开始前通过油缸调节动钳高度，旋扣开始后油缸停止工作，动钳能够沿上下进给直线导轨副自由移动。

本发明还解决了现有技术中定钳无法自动找寻并卡入杆方的问题。所述定钳包括定钳座、与定钳座转动连接的转动座、与转动座滑动连接的扳手组件，定钳座上设有用于驱动转动座转动的蜗杆副以及用于驱动蜗杆副的驱动机构，蜗杆副的蜗杆能够相对定钳座轴向移动，蜗杆两端分别设有第一限位弹簧和第二限位弹簧，定钳座上设有第一接近开关和第二接近开关，分别由蜗杆在滑动到两个轴向极限位置处时触发；转动座与扳手组件之间设有横向弹簧和直线位移驱动装置；直线位移驱动装置一端与转动座固定连接，另一端与扳手组件固定连接，扳手组件上设有第一触发零件，转动座上设有与第一触发零件配合的第三接近开关，定钳座上设有作用于转动座的角度限位件，所述定钳座上设有作用于蜗杆的制动器。通常由于抽油杆杆方角度是随机的(与扳手组件移动方向错位)，无法直接卡入扳手组件内。横向弹簧为气弹簧，推动扳手组件贴近杆方部，驱动机构通过蜗杆副驱动转动座转动，扳手组件随之转动，当杆方部卡入扳手组件内时，第三接近开关被触发，制动器将蜗杆锁紧；若转动座转动到极限位置，被限位件限位后杆方部仍未能卡入扳手组件，此时蜗轮无法转动，导致蜗杆克服限位弹簧的弹力发生轴向移动，第一接近开关或第二接近开关触发，驱动机构反向转动，蜗杆返回中位后驱动转动座继续反向转动，在此区间杆方必定能够卡入扳手。当杆方卡入扳手内时，第三接近开关转为触发状态，制动器将蜗杆锁紧。本发明通过驱动机构、蜗杆副、转动座、扳手组件、横向弹簧、接近开关以及控制器的配合，实现了定钳扳手组件的自动找正，实现了动力钳定钳的自动化，无需人工操作，消除了潜在的人身安全风险。见图2，当蜗杆向下移动时，蜗杆下端端面将触发下端的第二接近开关；当蜗杆向上端移动时，蜗杆上触发件将触发第一接近开关。

进一步，所述蜗杆通过圆锥滚子轴承轴向固定安装于滑套内，滑套与定钳座轴向滑动连接，滑套外侧壁设有轴向滑槽，定钳座上设有止转顶丝，止转顶丝的一端插入滑槽内且与滑槽滑动连接。所述蜗杆上设有用于触发第一接近开关的第二触发零件，所述第二接近开关由蜗杆的一端触发，所述驱动机构包括调速减速电机、同步带、主动同步带轮和从动同步带轮，调速减速电机与定钳座固定连接，主动同步带轮设置在调速减速电机的输出轴上，从动同步带轮与定钳座转动连接并通过同步带与主动同步带轮连接，所述第一限位弹簧一端抵靠在压套上，另一端抵靠在第一压盖上，压套固定连接在滑套的端面，第一压盖固定连接在定钳座上，蜗杆穿过压套与第一压盖；所述第二限位弹簧一端抵靠在推力轴承上，另一端抵靠在与定钳座固定连接的第二压盖上，推力轴承的座片固定在蜗杆上，所述滑套上设有触发凸台，定钳座上设有与触发凸台正对的第四接近开关。蜗杆由圆锥滚子轴承支撑并轴向固定安装在滑套内，蜗杆能够相对滑套转动，并一起相对定钳座轴向移动。由于止转顶丝插入滑套滑槽，滑套相对定钳座可以轴向移动而无法转动。当蜗杆向下移动时，蜗杆下端端面将触发第二接近开关；当蜗杆向上端移动时，蜗杆上触发件将触发第一接近开关。调速减速电机通过主动同步带轮、同步带、从动同步带轮驱动蜗杆转动。主动同步带轮和从动同步带轮处还设有卸荷机构，用以避免同步带的张力作用于调速减速电机输出轴和从动同步带轮的转动轴上。油缸用于使扳手组件离开作业位，而扳手组件将在横向弹簧弹力的作用下回复至作业位。

进一步，所述扳手组件包括扳手本体和滑板，扳手本体固定连接在滑板上，滑板通过滑轨与转动座连接，所述直线位移驱动装置的一端与滑板固定连接，所述触发零件设置于滑板上，所述直线驱动装置包括油缸，油缸一端与转动座固定连接，另一端与扳手组件固定连接，所述蜗杆副中蜗轮为扇形蜗轮，扇形蜗轮与定钳座同轴设置，扇形蜗轮与转动座固定连接。扇形蜗轮能够避免对抽油杆造成干涉，使其顺利卡入/退出扳手组件。

一种抽油杆自动旋扣动力钳的控制方法，包括自动卸扣过程和自动紧扣过程，

自动卸扣过程包括以下步骤，

步骤一，通过动钳直线驱动装置调整动钳高度，使得定钳正对下抽油杆的上杆方时，动钳正对上抽油杆的下杆方；

步骤二，定钳找正；

步骤三，定钳锁紧，动钳动作，进行卸扣；

步骤四，定钳扳手退回；

步骤五，动钳缺口对正。

自动紧扣过程包括以下步骤，

S1，通过动钳直线驱动装置调整动钳高度，使得定钳正对下抽油杆的上杆方时，动钳正对上抽油杆的下杆方；

S2，定钳找正；

S3，定钳锁紧，动钳动作，进行紧扣；

S4，定钳扳手退回；

S5，动钳缺口对正。

进一步，所述定钳找正包括扳手本体在横向弹簧的作用下贴近杆方，驱动机构通过蜗杆副驱动转动座正向转动，若杆方卡入扳手本体内，则第一触发零件触发第三接近开关，制动器锁紧蜗杆，定钳找正完成；若转动座受到角度限位件的限位，扇形蜗轮停转，蜗杆轴向移动，第二触发零件触发第一接近开关或者蜗杆的端面触发第二接近开关，驱动机构驱动蜗杆、转动座反向转动，直至杆方卡入扳手本体内，第一触发零件触发第三接近开关，制动器锁紧蜗杆，定钳找正完成。

进一步，所述动钳动作包括动钳的钳牙卡住上油杆扳方，并逆/顺时针旋转，下抽油杆杆方被扳手本体固定，动钳直线驱动装置停止工作，上抽油杆一边随动钳的钳牙旋转，一边与动钳一道上升/下降，动钳的开口齿轮转动并由第一发讯螺钉和第二发讯螺钉触发第五接近开关和第六接近开关，第五接近开关和第六接近开关各自达到设定次数后，动钳的液压马达停转，卸扣/紧扣动作停止。

进一步，所述动钳缺口对正包括液压马达反转，动钳的钳牙与上抽油杆脱离，开口齿轮转动，带动第一发讯螺钉和第二发讯螺钉转动，第一发讯螺钉和第二发讯螺钉触发第五接近开关和第六接近开关，当第五接近开关和第六接近开关中先被触发的一个被第二次触发时，液压马达减速，当第五接近开关和第六接近开关中后被触发的一个被第二次触发时，液压马达停转，缺口齿轮停止，第五接近开关和第六接近开关分别被第一发讯螺钉和第二发讯螺钉触发，缺口对正完成。完成旋扣时，动钳钳牙与杆方是锁紧状态，液压马达带动开口齿轮反向转动后，钳牙与杆方的锁紧解除，被挤出机构挤出的钳牙在弹簧的作用下缩回挤出机构和弹簧都是动力钳的部件，为现有技术，钳牙与杆方脱离，杆方不再随开口齿轮转动。缺口齿轮停止后，如果第五接近开关和第六接近开关没有分别被第一触发螺钉和第二触发螺钉触发，说明停止前开口齿轮的转动速度过大/过小，应手动调节液压马达的此部分速度。

本发明在电气、液压自动控制器的控制下可实现自动对正缺口并可依据自动计测旋扣圈数来控制其适时启停。定钳具有自动杆方对正机构，可快速准确地实现杆方对正并锁紧。以上两大功能的实现，使得此自动抽油杆旋扣动力钳完全不依靠人工、实现自动旋扣作业。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明使用时，完成旋扣后，动钳反向转动，第五接近开关和第六接近开关被第一发讯螺钉和第二发讯螺钉触发，与第五接近开关和第六接近开关信号连接的控制器计数第五接近开关和第六接近开关被触发的次数，达到预定值后动钳的液压马达停转，动钳对缺口完成。实现了动力钳定钳对缺口的自动化；通过驱动机构、蜗杆副、转动座、扳手组件、横向弹簧、接近开关以及控制器的配合，实现了定钳扳手组件的自动找正，实现了动力钳定钳的自动化；实现了整个旋扣过程无需人工操作，消除了潜在的人身安全风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明整体结构透视示意图。

图2为本发明定钳结构示意图。

图3为本发明定钳部分结构示意图。

图4为本发明剖视图。

图5为本发明左视图。

图6为动钳的局部放大视图。

1、定钳座，2、转动座，3、扳手本体，4、蜗杆，5、第一限位弹簧，6、横向弹簧，7、直线位移驱动装置，8、滑套，9、止转顶丝，10、同步带，11、压套，12、第一压盖，13、扇形蜗轮，14、制动器，15、滑板，16、第一触发零件，17、第二限位弹簧，18、推力轴承，19、第二压盖，20、第二触发零件，21、第一接近开关，22、第二接近开关，23、第三接近开关，24、底座，25、安装竖板，26、动钳，27、接近开关座板，28、上下进给直线导轨副，29、动钳直线驱动装置，30、油缸座，31、第五接近开关，32、第六接近开关，33、第一发讯螺钉，34、第二发讯螺钉，35、支腿，36、抽油杆，37、液压马达。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加地明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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它实施例，都属于本专利保护的范围。

实施例1

如图1-6所示，一种抽油杆自动旋扣动力钳，包括底座24、安装竖板25、动钳26和定钳，安装竖板25与底板固定连接，动钳26和定钳同轴设置，定钳固定安装在底座24上，动钳26通过上下进给直线导轨副28安装在安装竖板25上，安装竖板25上设有动钳直线驱动装置29，动钳直线驱动装置29与动钳26连接，所述动钳26的固定壳体上设有第五接近开关31和第六接近开关32，动钳26的开口齿轮上固定连接有第一发讯螺钉33和第二发讯螺钉34，当开口齿轮的缺口与固定壳体的缺口正对时，第一发讯螺钉33正对第五接近开关31，且第二发讯螺钉34正对第六接近开关32(即第一发讯螺钉33触发第五接近开关31，且第二发讯螺钉34触发第六接近开关32)。所述上下进给直线导轨副28上设有托板，动钳26固定连接在托板上。第五接近开关31和第六接近开关32设置在接近开关座板27上，接近开关座板27装于支腿35上，通过螺钉固定于动钳26壳体上，第五接近开关31和第六接近开关32分别固定在接近开关座板27的左右两端；第一发讯螺钉33和第二发讯螺钉34固定在开口齿轮上面。本发明使用时，完成旋扣后，动钳26反向转动，第五接近开关31和第六接近开关32被第一发讯螺钉33和第二发讯螺钉34触发，与第五接近开关31和第六接近开关32信号连接的控制器计数第五接近开关31和第六接近开关32被触发的次数，达到预定值后动钳26的液压马达37停转，动钳26对缺口完成。实现了动力钳定钳对缺口的自动化，无需人工操作，消除了潜在的人身安全风险。动钳直线驱动装置29包括竖直设置的油缸，油缸的缸体固定在安装竖板25上，油缸的活塞杆与所述动钳26的固定壳体连接。油缸驱动动钳26沿上下进给直线导轨副28移动。安装竖板25上通过紧固螺钉安装有油缸座30，所述动钳直线驱动装置29固定设置在油缸座30上，油缸座30上设有竖直的长条孔，所述紧固螺钉穿过长条孔与安装竖板25连接。将螺钉松开后，可以调节油缸座30的上下位置。旋扣开始前通过油缸调节动钳26高度，旋扣开始后油缸停止工作，动钳26能够沿上下进给直线导轨副28自由移动。

定钳包括定钳座1、与定钳座1转动连接的转动座2、与转动座2滑动连接的扳手组件，定钳座1上设有用于驱动转动座2转动的蜗杆4副以及用于驱动蜗杆4副的驱动机构，蜗杆4副的蜗杆4能够相对定钳座1轴向移动，蜗杆4两端分别设有第一限位弹簧5和第二限位弹簧17，定钳座1上设有第一接近开关21和第二接近开关22，分别由蜗杆4在滑动到两个轴向极限位置处时触发；转动座2与扳手组件之间设有横向弹簧6和直线位移驱动装置7；直线位移驱动装置7一端与转动座2固定连接，另一端与扳手组件固定连接，扳手组件上设有第一触发零件16，转动座2上设有与第一触发零件16配合的第三接近开关23，定钳座1上设有作用于转动座2的角度限位件，所述定钳座1上设有作用于蜗杆4的制动器14。通常由于抽油杆36杆方角度是随机的(与扳手组件移动方向错位)，无法直接卡入扳手组件内。横向弹簧6为气弹簧，推动扳手组件贴近杆方部，驱动机构通过蜗杆4副驱动转动座2转动，扳手组件随之转动，当杆方部卡入扳手组件内时，第三接近开关23被触发，制动器14将蜗杆4锁紧；若转动座2转动到极限位置，被限位件限位后杆方部仍未能卡入扳手组件，此时蜗轮无法转动，导致蜗杆4克服限位弹簧的弹力发生轴向移动，第一接近开关21或第二接近开关22触发，驱动机构反向转动，蜗杆4返回中位后驱动转动座2继续反向转动，在此区间杆方必定能够卡入扳手。当杆方卡入扳手内时，第三接近开关23转为触发状态，制动器14将蜗杆4锁紧。本发明通过驱动机构、蜗杆4副、转动座2、扳手组件、横向弹簧6、接近开关以及控制器的配合，实现了定钳扳手组件的自动找正，实现了动力钳定钳的自动化，无需人工操作，消除了潜在的人身安全风险。见图2，当蜗杆4向下移动时，蜗杆4下端端面将触发下端的第二接近开关22；当蜗杆4向上端移动时，蜗杆4上触发件将触发第一接近开关21。蜗杆4通过圆锥滚子轴承轴向固定安装于滑套8内，滑套8与定钳座1轴向滑动连接，滑套8外侧壁设有轴向滑槽，定钳座1上设有止转顶丝9，止转顶丝9的一端插入滑槽内且与滑槽滑动连接。所述蜗杆4上设有用于触发第一接近开关21的第二触发零件20，所述第二接近开关22由蜗杆4的一端触发，所述驱动机构包括调速减速电机、同步带10、主动同步带10轮和从动同步带10轮，调速减速电机与定钳座1固定连接，主动同步带10轮设置在调速减速电机的输出轴上，从动同步带10轮与定钳座1转动连接并通过同步带10与主动同步带10轮连接，所述第一限位弹簧5一端抵靠在压套11上，另一端抵靠在第一压盖12上，压套11固定连接在滑套8的端面，第一压盖12固定连接在定钳座1上，蜗杆4穿过压套11与第一压盖12；所述第二限位弹簧17一端抵靠在推力轴承18上，另一端抵靠在与定钳座1固定连接的第二压盖19上，推力轴承18的座片固定在蜗杆4上，所述滑套8上设有触发凸台，定钳座1上设有与触发凸台正对的第四接近开关。蜗杆4由圆锥滚子轴承支撑并轴向固定安装在滑套8内，蜗杆4能够相对滑套8转动，并一起相对定钳座1轴向移动。由于止转顶丝9插入滑套8滑槽，滑套8相对定钳座1可以轴向移动而无法转动。当蜗杆4向下移动时，蜗杆4下端端面将触发第二接近开关22；当蜗杆4向上端移动时，蜗杆4上触发件将触发第一接近开关21。调速减速电机通过主动同步带10轮、同步带10、从动同步带10轮驱动蜗杆4转动。主动同步带10轮和从动同步带10轮处还设有卸荷机构，用以避免同步带10的张力作用于调速减速电机输出轴和从动同步带10轮的转动轴上。油缸用于使扳手组件离开作业位，而扳手组件将在横向弹簧6弹力的作用下回复至作业位。扳手组件包括扳手本体3和滑板15，扳手本体3固定连接在滑板15上，滑板15通过滑轨与转动座2连接，所述直线位移驱动装置7的一端与滑板15固定连接，所述触发零件设置于滑板15上，所述直线驱动装置包括油缸，油缸一端与转动座2固定连接，另一端与扳手组件固定连接，所述蜗杆4副中蜗轮为扇形蜗轮13，扇形蜗轮13与定钳座1同轴设置，扇形蜗轮13与转动座2固定连接。扇形蜗轮13能够避免对抽油杆36造成干涉，使其顺利卡入/退出扳手组件。

一种抽油杆36自动旋扣动力钳的控制方法，包括自动卸扣过程和自动紧扣过程，

自动卸扣过程包括以下步骤，

步骤一，通过动钳直线驱动装置29调整动钳26高度，使得定钳正对下抽油杆36的上杆方时，动钳26正对上抽油杆36的下杆方；

步骤二，定钳找正；

步骤三，定钳锁紧，动钳26动作，进行卸扣；

步骤四，定钳扳手退回；

步骤五，动钳26缺口对正。

自动紧扣过程包括以下步骤，

S1，通过动钳直线驱动装置29调整动钳26高度，使得定钳正对下抽油杆36的上杆方时，动钳26正对上抽油杆36的下杆方；

S2，定钳找正；

S3，定钳锁紧，动钳26动作，进行紧扣；

S4，定钳扳手退回；

S5，动钳26缺口对正。

定钳找正包括扳手本体3在横向弹簧6的作用下贴近杆方，驱动机构通过蜗杆4副驱动转动座2正向转动，若杆方卡入扳手本体3内，则第一触发零件16触发第三接近开关23，制动器14锁紧蜗杆4，定钳找正完成；若转动座2受到角度限位件的限位，扇形蜗轮13停转，蜗杆4轴向移动，第二触发零件20触发第一接近开关21或者蜗杆4的端面触发第二接近开关22，驱动机构驱动蜗杆4、转动座2反向转动，直至杆方卡入扳手本体3内，第一触发零件16触发第三接近开关23，制动器14锁紧蜗杆4，定钳找正完成。

动钳26动作包括动钳26的钳牙卡住上油杆扳方，并逆/顺时针旋转，下抽油杆36杆方被扳手本体3固定，动钳直线驱动装置29停止工作，上抽油杆36一边随动钳26的钳牙旋转，一边与动钳26一道上升/下降，动钳26的开口齿轮转动并由第一发讯螺钉33和第二发讯螺钉34触发第五接近开关31和第六接近开关32，第五接近开关31和第六接近开关32各自达到设定次数后，动钳26的液压马达37停转，卸扣/紧扣动作停止。

动钳26缺口对正包括液压马达37反转，动钳26的钳牙与上抽油杆36脱离，开口齿轮转动，带动第一发讯螺钉33和第二发讯螺钉34转动，第一发讯螺钉33和第二发讯螺钉34触发第五接近开关31和第六接近开关32，当第五接近开关31和第六接近开关32中先被触发的一个被第二次触发时，液压马达37减速，当第五接近开关31和第六接近开关32中后被触发的一个被第二次触发时，液压马达37停转，缺口齿轮停止，第五接近开关31和第六接近开关32分别被第一发讯螺钉33和第二发讯螺钉34触发，缺口对正完成。完成旋扣时，动钳26钳牙与杆方是锁紧状态，液压马达37带动开口齿轮反向转动后，钳牙与杆方的锁紧解除，被挤出机构挤出的钳牙在弹簧的作用下缩回挤出机构和弹簧都是动力钳的部件，为现有技术，钳牙与杆方脱离，杆方不再随开口齿轮转动。缺口齿轮停止后，如果第五接近开关31和第六接近开关32没有分别被第一触发螺钉和第二触发螺钉触发，说明停止前开口齿轮的转动速度过大/过小，应手动调节液压马达37的此部分速度。

本发明在电气、液压自动控制器的控制下可实现自动对正缺口并可依据自动计测旋扣圈数来控制其适时启停。定钳具有自动杆方对正机构，可快速准确地实现杆方对正并锁紧。以上两大功能的实现，使得此自动抽油杆36旋扣动力钳完全不依靠人工、实现自动旋扣作业。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种抽油杆自动旋扣动力钳，其特征在于，包括底座(24)、安装竖板(25)、动钳(26)和定钳，安装竖板(25)与底板(24)固定连接，动钳(26)和定钳同轴设置，定钳固定安装在底座(24)上，动钳(26)通过上下进给直线导轨副(28)安装在安装竖板(25)上，安装竖板(25)上设有动钳直线驱动装置(29)，动钳直线驱动装置(29)与动钳(26)连接，所述动钳(26)的固定壳体上设有第五接近开关(31)和第六接近开关(32)，动钳(26)的开口齿轮上固定连接有第一发讯螺钉(33)和第二发讯螺钉(34)，当开口齿轮的缺口与固定壳体的缺口正对时，第一发讯螺钉(33)正对第五接近开关(31)，且第二发讯螺钉(34)正对第六接近开关(32)。

2.根据权利要求1所述的抽油杆自动旋扣动力钳，其特征在于，所述动钳直线驱动装置(29)包括竖直设置的油缸，油缸的缸体固定在安装竖板(25)上，油缸的活塞杆与所述动钳的固定壳体连接。

3.根据权利要求1所述的抽油杆自动旋扣动力钳，其特征在于，所述安装竖板(25)上通过紧固螺钉安装有油缸座(30)，所述动钳直线驱动装置(29)固定设置在油缸座(30)上，油缸座(30)上设有竖直的长条孔，所述紧固螺钉穿过长条孔与安装竖板(25)连接。

4.根据权利要求1所述的抽油杆自动旋扣动力钳，其特征在于，所述定钳包括定钳座(1)、与定钳座(1)转动连接的转动座(2)、与转动座(2)滑动连接的扳手组件，定钳座(1)上设有用于驱动转动座(2)转动的蜗杆副以及用于驱动蜗杆副的驱动机构，蜗杆副的蜗杆(4)能够相对定钳座(1)轴向移动，蜗杆(4)两端分别设有第一限位弹簧(5)和第二限位弹簧(17)，定钳座(2)上设有第一接近开关(21)和第二接近开关(22)，分别由蜗杆(4)在滑动到两个轴向极限位置处时触发；转动座(2)与扳手组件之间设有横向弹簧(6)和直线位移驱动装置(7)；直线位移驱动装置(7)一端与转动座(2)固定连接，另一端与扳手组件固定连接，扳手组件上设有第一触发零件(16)，转动座(2)上设有与第一触发零件(16)配合的第三接近开关(23)，定钳座(1)上设有作用于转动座(2)的角度限位件，所述定钳座(1)上设有作用于蜗杆(4)的制动器(14)。

5.根据权利要求4所述的抽油杆自动旋扣动力钳，其特征在于，所述蜗杆(4)通过圆锥滚子轴承轴向固定安装于滑套(8)内，滑套(8)与定钳座(1)轴向滑动连接，滑套(8)外侧壁设有轴向滑槽，定钳座(1)上设有止转顶丝(9)，止转顶丝(9)的一端插入滑槽内且与滑槽滑动连接。所述蜗杆(4)上设有用于触发第一接近开关(21)的第二触发零件(20)，所述第二接近开关(22)由蜗杆(4)的一端触发，所述驱动机构包括调速减速电机、同步带(10)、主动同步带轮和从动同步带轮，调速减速电机与定钳座(1)固定连接，主动同步带轮设置在调速减速电机的输出轴上，从动同步带轮与定钳座(1)转动连接并通过同步带(10)与主动同步带轮连接，所述第一限位弹簧(5)一端抵靠在压套(11)上，另一端抵靠在第一压盖(12)上，压套(11)固定连接在滑套(8)的端面，第一压盖(12)固定连接在定钳座(1)上，蜗杆(4)穿过压套(11)与第一压盖(12)；所述第二限位弹簧(17)一端抵靠在推力轴承(18)上，另一端抵靠在与定钳座(1)固定连接的第二压盖(19)上，推力轴承(18)的座片固定在蜗杆(4)上，所述滑套(8)上设有触发凸台，定钳座(1)上设有与触发凸台正对的第四接近开关。

6.根据权利要求5所述的抽油杆自动旋扣动力钳，其特征在于，所述扳手组件包括扳手本体(3)和滑板(15)，扳手本体(3)固定连接在滑板(15)上，滑板(15)通过滑轨与转动座(2)连接，所述直线位移驱动装置的一端与滑板(15)固定连接，所述触发零件(16)设置于滑板(15)上，所述直线驱动装置(7)包括油缸，油缸一端与转动座(2)固定连接，另一端与扳手组件固定连接，所述蜗杆副中蜗轮为扇形蜗轮(13)，扇形蜗轮(13)与定钳座(1)同轴设置，扇形蜗轮(13)与转动座(2)固定连接。

7.一种抽油杆自动旋扣动力钳的控制方法，其特征在于，包括自动卸扣过程和自动紧扣过程，

自动卸扣过程包括以下步骤，

步骤一，通过动钳直线驱动装置(29)调整动钳(26)高度，使得定钳正对下抽油杆的上杆方时，动钳(26)正对上抽油杆的下杆方；

步骤二，定钳找正；

步骤三，定钳锁紧，动钳(26)动作，进行卸扣；

步骤四，定钳扳手退回；

步骤五，动钳(26)缺口对正。

自动紧扣过程包括以下步骤，

S1，通过动钳直线驱动装置(29)调整动钳(26)高度，使得定钳正对下抽油杆的上杆方时，动钳(26)正对上抽油杆的下杆方；

S2，定钳找正；

S3，定钳锁紧，动钳(26)动作，进行紧扣；

S4，定钳扳手退回；

S5，动钳(26)缺口对正。

8.根据权利要求7所述的抽油杆自动旋扣动力钳的控制方法，其特征在于，所述定钳找正包括扳手本体(3)在横向弹簧(6)的作用下贴近杆方，驱动机构通过蜗杆副驱动转动座(2)正向转动，若杆方卡入扳手本体(3)内，则第一触发零件(16)触发第三接近开关(23)，制动器(14)锁紧蜗杆(4)，定钳找正完成；若转动座(2)受到角度限位件的限位，扇形蜗轮(13)停转，蜗杆(4)轴向移动，第二触发零件(20)触发第一接近开关(21)或者蜗杆(4)的端面触发第二接近开关(22)，驱动机构驱动蜗杆(4)、转动座(2)反向转动，直至杆方卡入扳手本体(3)内，第一触发零件(16)触发第三接近开关(23)，制动器(14)锁紧蜗杆(4)，定钳找正完成。

9.根据权利要求7所述的抽油杆自动旋扣动力钳的控制方法，其特征在于，所述动钳(26)动作包括动钳(26)的钳牙卡住上油杆扳方，并逆/顺时针旋转，下抽油杆杆方被扳手本体(3)固定，动钳直线驱动装置(29)停止工作，上抽油杆一边随动钳(26)的钳牙旋转，一边与动钳(26)一道上升/下降，动钳(26)的开口齿轮转动并由第一发讯螺钉(33)和第二发讯螺钉(34)触发第五接近开关(31)和第六接近开关(32)，第五接近开关(31)和第六接近开关(32)各自达到设定次数后，动钳(26)的液压马达(37)停转，卸扣/紧扣动作停止。

10.根据权利要求7所述的抽油杆自动旋扣动力钳的控制方法，其特征在于，所述动钳(26)缺口对正包括液压马达(37)反转，动钳(26)的钳牙与上抽油杆脱离，开口齿轮转动，带动第一发讯螺钉(33)和第二发讯螺钉(34)转动，第一发讯螺钉(33)和第二发讯螺钉(34)触发第五接近开关(31)和第六接近开关(32)，当第五接近开关(31)和第六接近开关(32)中先被触发的一个被第二次触发时，液压马达(37)减速，当第五接近开关(31)和第六接近开关(32)中后被触发的一个被第二次触发时，液压马达(37)停转，缺口齿轮停止，第五接近开关(31)和第六接近开关(32)分别被第一发讯螺钉(33)和第二发讯螺钉(34)触发，缺口对正完成。

Images