CN202689976U - 悬臂式铁钻工 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种悬臂式铁钻工，包括：立柱基座；伸缩臂，其一端从所述立柱基座伸出；上卸扣钳，安装在所述伸缩臂的另一端；旋扣钳，安装在所述上卸扣钳上方；钳口定心机构，固结于所述上卸扣钳下方，所述伸缩臂包括：后臂，从所述立柱基座伸出，由后臂油缸驱动；前臂，通过中间架与所述后臂连接，由前臂油缸驱动。本实用新型能够满足对管件上扣和卸扣过程中的各种操作工况要求。

Description

悬臂式铁钻工

技术领域

本实用新型涉及一种悬臂式铁钻工。

背景技术

在石油油井的钻探过程和维修过程中，用来完成钻杆、套管、油管（以下简称管件）上扣和卸扣的工具设备有很多种，例如液压大钳，气动旋扣钳等，这些设备要么自动化程度低，操作者劳动强度大，安全性差，要么精度低，可靠性不高，操作繁琐，适用范围有限。

悬臂式铁钻工克服了现有设备的缺陷，可以充分满足使用工况，具有全面的操作性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种悬臂式铁钻工，满足对管件上扣和卸扣过程中的各种操作工况要求。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种悬臂式铁钻工，包括：

立柱基座；

伸缩臂，其一端从所述立柱基座伸出；

上卸扣钳，安装在所述伸缩臂的另一端；

旋扣钳，安装在所述上卸扣钳上方；

钳口定心机构，固结于所述上卸扣钳下方；

所述伸缩臂包括：

后臂，从所述立柱基座伸出，由后臂油缸驱动；

前臂，通过中间架与所述后臂连接，由前臂油缸驱动。

可选地，所述伸缩臂还包括安装在所述前臂端部的钳体架，所述上卸扣钳安装在所述钳体架上。

可选地，所述立柱基座包括：

立柱；

升降机构，带动所述伸缩臂沿所述立柱升降；

转动机构，带动所述伸缩臂随所述立柱旋转。

可选地，所述旋扣钳包括：

第二框架；

旋扣装置，架设在所述第二框架上，所述旋扣装置包括由第二液压马达驱动的第二滚轮，所述第二滚轮表面具有纹路，所述第二滚轮夹紧管件转动；

夹紧机构，架设在所述第二框架上，所述夹紧机构连接到所述旋扣装置，所述夹紧机构推动所述旋扣装置沿所述第二框架平移；

直线位移补偿机构，所述第二框架浮动于所述直线位移补偿机构上，所述直线位移补偿机构补偿所述第二框架在竖直方向上的位移。

可选地，所述上卸扣钳包括：

上钳，所述上钳包括上箱体和设置在所述上箱体中的上夹紧机构，所述上夹紧机构夹紧管件；

背钳，所述背钳包括下箱体和设置在所述下箱体中的下夹紧机构，所述下夹紧机构夹紧管件，所述背钳设置在所述上钳的下方；

转动机构，包括上扭矩油缸和下扭矩油缸，所述上扭矩油缸连接到所述上钳并推动所述上钳旋转，所述下扭矩油缸连接到所述背钳并推动转臂转动，所述转臂转动带动所述上钳进一步旋转；

滑轨机构，安装在所述背钳和上钳之间，所述上钳沿滑轨机构相对于所述背钳滑动，所述滑轨机构包括安装于所述上箱体上表面的圆弧形雄导轨、安装于所述上箱体下表面的第三滚轮和安装于所述下箱体上表面的双圆弧形雌导轨。

可选地，所述钳口定心机构包括：

伸缩滚轮，包括滚轮轴和轴套、第四滚轮、固定套、伸缩轴、弹簧、夹板、定位架和直线位移传感器，所述第四滚轮安装在所述滚轮轴和轴套上，所述伸缩轴滑动安装于固定套内，所述伸缩轴的前端安装滚轮轴、轴套、第四滚轮，所述伸缩轴上安装有弹簧，夹板安装在伸缩轴的尾端，夹板连接到直线位移传感器，直线位移传感器安装于定位架内；

机械挡板，包括固定销轴、活动销轴、挡板、锁定板和手柄，所述挡板的一端由固定销轴固定于背钳下表面，所述挡板的另一端位于锁定板的上方，所述挡板上开有固定孔，所述锁定板上开有数个定位孔，所述活动销轴穿过所述固定孔和锁定板上的一个定位孔以固定所述挡板，所述手柄转动操作固定活动销轴。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的伸缩臂包括前臂和后臂，其中前臂由前臂油缸驱动，后臂由后臂油缸驱动，使得上卸扣钳、旋扣钳的伸缩移动更加灵活。

进一步地，本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的立柱基座具有带动伸缩臂升降的升降机构，从而能够对操作的高度位置进行准确定位；另外还具有带动伸缩臂旋转的转动机构，使得设备本身可以进行回转，例如可以回转±180°。

进一步地，本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的上卸扣钳在上扣或卸扣时可以实现大转动角操作，例如转动角度可以达到60°，是目前同类设备的两倍。

此外，本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的旋扣钳在旋扣时具有行程补偿功能，旋扣结束时的钳体复位功能，以及卸扣时的可靠脱扣功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的正视图；

图2是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的俯视图；

图3是图1沿K方向的侧视图；

图4是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的立柱基座的正视图；

图5是图4的局部放大图；

图6是图4沿A-A方向的俯视图；

图7是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的旋扣钳的正视图；

图8是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的旋扣钳的侧视图；

图9是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的上卸扣钳的正视图；

图10是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的上卸扣钳的侧视图；

图11是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的上卸扣钳的俯视图；

图12是上卸扣钳中上钳的俯视图；

图13是上卸扣钳中上钳沿C1-C1方向的正视图；

图14是图12的俯视剖视图；

图15是图14沿C3-C3方向的剖视图；

图16是上卸扣钳中背钳的俯视图；

图17是上卸扣钳中背钳的侧视图；

图18是上卸扣钳中背钳沿D1-D1方向的正视图；

图19是上卸扣钳中背钳的俯视剖视图；

图20是图11沿E1-E1方向的剖视图；

图21是图13沿E2-E2方向的剖视图；

图22是图18沿E3-E3方向的剖视图；

图23是图9沿F1-F1方向的剖视图；

图24是图11沿F2-F2方向的剖视图；

图25a是上钳顺时针旋转30°使上钳处于卸扣准备状态时的俯视图；

图25b是上钳进行了卸扣动作，逆时针旋转30°后的俯视图；

图25c是转动臂转动带动上钳进一步逆时针转动30°后使上钳总共转了60°后的俯视图。

图26是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的定心机构的正视图；

图27是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的定心机构的俯视图；

图28是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的定心机构的侧视图；

图29是本实用新型实施例的悬臂式铁钻工的定心机构的俯视剖视图；

图30是定心机构手柄转动前和转动后锁紧时的局部视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。

参考图1至图3，本实施例的悬臂式铁钻工包括：立柱基座1、伸缩臂2、旋扣钳3、上卸扣钳4、钳口定心机构5。

其中，伸缩臂2的一端从立柱基座1伸出，上卸扣钳4安装在伸缩臂2的另一端，旋扣钳3安装在上卸扣钳4的上方，钳口定心机构5固结于上卸扣钳4的下方。

本实施例中，伸缩臂2包括钳体架21、前臂22、前臂油缸23、中间架24、后臂油缸25、后臂26。其中，后臂26从立柱基座1伸出并由后臂油缸25驱动；前臂22通过中间架24与后臂26连接并由前臂油缸23驱动；钳体架21安装在前臂22的端部，上卸扣钳4安装在钳体架21上。

参考1以及图4至图6，本实施例中的立柱基座1包括立柱11、带动伸缩臂2沿立柱11升降的升降机构、带动伸缩臂2随立柱11旋转的转动机构。

其中升降机构包括：与立柱11滑动连接的第一框架12；沿立柱11滚动的第一滚轮111；带动第一框架12沿立柱11滑动的第一油缸110。转动机构包括：位于立柱11底部的箱体17；设置在箱体17上表面的环形导轨18；焊接于立柱11转动盘的第一挡块13；带制动器的第一液压马达14；设置在箱体17内并由第一液压马达14驱动的齿轮15；设置在箱体1内并与齿轮15啮合的回转支撑16，带动立柱11转动；设置在环形导轨18上的第二挡块19。

参考图1、图7、图8，本实施例的旋扣钳3包括：夹紧机构31、旋扣装置32、第二框架33、直线位移补偿机构34。

其中，旋扣装置32架设在第二框架33上，旋扣装置32具体包括由第二液压马达321驱动的第二滚轮322，第二滚轮322的表面具有纹路，第二滚轮322夹紧管件转动。

夹紧机构31架设在第二框架33上，夹紧机构31连接到旋扣装置32，夹紧机构31推动旋扣装置32沿第二框架33平移。本实施例中，夹紧机构31包括双滚轮311、导向块312、移动架313和第二油缸314。旋扣装置32安装在移动架313上，第二框架33的底板上安装有双滚轮311，导向块312设置在双滚轮311上，第二油缸314的法兰固结于第二框架33上，第二油缸314的活塞伸缩端通过销轴连接到移动架313，第二油缸314伸缩驱动移动架313在第二框架33上平移。旋扣装置32的第二滚轮322安装在移动架313内，第二液压马达321安装在移动架313顶部，第二液压马达321与第二滚轮322通过键传递转动。

第二框架33浮动于直线位移补偿机构34上，直线位移补偿机构34补偿第二框架33在竖直方向上的位移。第二框架33的顶板开有U型缺口，底板上开有导向槽，移动架313顶部在U型缺口中滑动，导向块312在导向槽中滑动；第二框架33包括减磨块331，减磨块331设置在第二框架33的顶板和移动架313之间。

在本实施例中，第二滚轮322和第二液压马达321共有四个，每一个第二液压马达321驱动一个第二滚轮322，四个第二液压马达321和四个第二滚轮322分为两组。两组第二滚轮322和第二液压马达321分别放置在管件的两侧。同样的，夹紧机构31也为两组，分别设置在第二框架33的两端，也是管件的两侧。每一个夹紧机构31推动同一组中的两个第二滚轮322。在需要对管件进行上扣或者卸扣的操作时，两侧的第二油缸314伸出推动两侧的移动架313带动旋扣装置32向管件靠拢，移动架313顶部在U型缺口333中滑动，导向块312在导向槽332中滑动，导向块312同时在双滚轮311上移动。两侧的第二滚轮322从两边夹紧管件，第二液压马达321启动带动第二滚轮322转动，管件由第二滚轮322带动转动实现旋扣上扣或者卸扣。

直线位移补偿机构34包括：压板341、上部滑块342、弹簧343、导向柱344、下部滑块345、套筒346、双半挡块347、固定环348、轴用挡圈349和气缸3410。上部滑块342和下部滑块345在套筒346内滑动。双半挡块347、固定环348、轴用挡圈349各自包括两组，分别安装在上部滑块342的上方和下部滑块345的下方。气缸3410的一端铰接于第二框架33，汽缸3410的另一端铰接于固定不动的上卸扣钳4上。在一个实施例中，直线位移补偿机构34共有四套，呈矩形排列布置于第二框架33的四角。

在进行上扣时，旋扣装置32夹紧管件对管件上扣，管件向下移动，带动第二框架33向下移动，弹簧343被压缩，完成上扣后旋扣装置32松开管件，被压缩的弹簧343复位，推动第二框架33、夹紧机构31和旋扣装置32复位。在进行卸扣时，气缸3410收缩，带动第二框架33、夹紧机构31和旋扣装置32向下移动，弹簧343被压缩，旋扣装置32夹紧管件，气缸3410泄压，旋扣装置32卸扣，管件向上移动，气缸3410的活塞随动，完成卸扣旋扣装置32松开管件，被压缩的弹簧343复位，推动第二框架33、夹紧机构31和旋扣装置32复位。

参考图1和图9至图11、图20，本实施例的上卸扣钳4包括：上钳41、背钳42、转动机构43和滑轨机构44。其中，上钳41包括上箱体411和设置在上箱体411中的上夹紧机构，上夹紧机构夹紧管件。背钳42包括下箱体421和设置在下箱体421中的下夹紧机构，下夹紧机构夹紧管件，背钳42设置在上钳41的下方转动机构43包括上扭矩油缸和下扭矩油缸，上扭矩油缸连接到上钳41并推动上钳41旋转，下扭矩油缸连接到背钳42并推动转臂4311、4312转动，转臂4311、4312转动带动上钳41进一步旋转。滑轨机构44安装在背钳42和上钳41之间，上钳41沿滑轨机构44相对于背钳42滑动。滑轨机构44包括安装于上箱体411上表面的圆弧形雄导轨442、安装于上箱体411下表面的第三滚轮441和安装于下箱体421上表面的双圆弧形雌导轨443。

进一步结合图12至图15、图21，上钳41包括上箱体411和设置在上箱体411中的上夹紧机构，上夹紧机构包括数个上腹板414、上夹紧油缸413、上导向板415、上滑块416和上钳口418。数个上腹板414固接在上箱体411中。上夹紧油缸413安装在上腹板414中，上夹紧油缸413中安装有直线位移传感器412。上导向板415安装在上腹板414上，上导向板415设置在上夹紧油缸413的两侧。上滑块416安装在上夹紧油缸413的前端。上钳口418连接到上夹紧油缸413的活塞端，上钳口418呈V型并且表面具有纹路。在图示的实施例中，上腹板414为三个，在上箱体411中呈120°分布。上夹紧油缸413为三个，分别放置在三个上腹板414中，上夹紧油缸413也呈120°分布。上钳口418的上下两侧安装有减磨块417。

进一步结合图16至图19，背钳42包括下箱体421和设置在下箱体421中的下夹紧机构，下夹紧机构包括数个下腹板424、下夹紧油缸423、下导向板425、下滑块426和下钳口428。数个下腹板424固接在下箱体421中。下夹紧油缸423安装在下腹板424中，下夹紧油缸423中安装有直线位移传感器422。下导向板425安装在下腹板424上，下导向板425设置在下夹紧油缸423的两侧。下滑块426安装在下夹紧油缸423的前端。下钳口428连接到下夹紧油缸423的活塞端，下钳口428呈V型并且表面具有纹路。在图示的实施例中，下腹板424为三个，在下箱体421中呈120°分布。下夹紧油缸423为三个，分别放置在三个下腹板424中，下夹紧油缸423呈120°分布。下钳口428的上下两侧安装有减磨块427。

参考图19、图20、图21、图22，上扭矩油缸为两个，包括第一上扭矩油缸4321和第二上扭矩油缸4322，分别布置在上钳41的两侧，上扭矩油缸4321和4322的伸缩端铰接至上钳41的两端。下扭矩油缸也为两个，包括第二下扭矩油缸4331和第二下扭矩油缸4332，分别布置在背钳42的两侧，下扭矩油缸4331和4332的伸缩端铰接至背钳42的两侧。转臂包括第一转臂4311和第二转臂4312，第一转臂4311和第二转臂4322分别布置在上钳41和背钳42的两侧，第一转臂4311和第二转臂4322各自连接位于同一侧的一个上扭矩油缸和一个下扭矩油缸。具体而言，第一转臂4311连接第一上扭矩油缸4321和第一下扭矩油缸4331。第二转臂4322连接第二上扭矩油缸4322和第二下扭矩油缸4332。第一转臂4311和第二转臂4312的第一端铰接于下箱体421上，具体地说，是铰接于下箱体421的后侧两端。第一转臂4311和第二转臂4312的第二端为双头端，包括上销轴和下销轴，上销轴铰接至上扭矩油缸4321和4322的固定端，下销轴铰接至下扭矩油缸4331和4332的固定端。

参考图12至图24，滑轨机构43包括圆弧形雄导轨442、双圆弧形雌导轨443和两组第三滚轮441。圆弧形雄导轨442安装于上箱体411的上表面。双圆弧形雌导轨443安装于下箱体421的上表面。两组第三滚轮441对称布置，第三滚轮441固结于上箱体411的下表面，第三滚轮441在上箱体411和下箱体421之间沿双圆弧形雌导轨443滚动。

该上卸扣钳还包括感应销444、感应开关445、封板446和U型板442。感应销444安装在上箱体411尾端。感应开关445安装在下箱体421尾部，感应开关445的感应面朝上并对准感应销444。封板446通过销轴固定于背钳42上，具体而言，封板446通过后端的两组销轴447和前端的四组销轴448固结于背钳42上。U型板442设置在上钳41的两侧，U型板442和封板446共同封闭上钳41。封板446上具有内圆弧，内圆弧卡在圆弧形雄导轨442的外圈。

进一步结合图25a至25c，该上卸扣钳的工作过程如下：背钳42的三组呈120°分部的下钳口428由三组下夹紧油缸423同步驱动伸出，夹紧一个管件，下夹紧油缸423内置直线位移传感器422，直线位移传感器422确认位置同步后，上钳41逆时针或顺时针转动30°，处于上扣或卸扣准备状态，上钳41的三组呈120°分部的上钳口418由三组上夹紧油缸413同步驱动伸出，上夹紧油缸413内置直线位移传感器412，直线位移传感器412确认位置同步后，另一个管件被夹紧。与背钳42铰接的下扭矩油缸4331和4332处于并紧状态，将第一转臂4311和第二转臂4312定位于需要位置，与上钳41铰接的上扭矩油缸4321和4322进行逆时针或顺时针运动，带动上钳41转动，进行上扣或卸扣，此时上钳41逆时针或顺时针转动了30°，如果上钳41的一次转动不能完成上扣或卸扣，这时上扭矩油缸4321和4322处于并紧状态，而下扭矩油缸4331和4332则进行伸缩，带动第一转臂4311和第二转臂4312转动，方向与上钳41的上扣或卸扣转动方向同向，从而带动上钳41再转动，此时上钳41逆时针或顺时针就总共转动了60°。

在上钳41的转动过程中，两组第三滚轮441在双圆弧形雌导轨443中滚动，圆弧形雄导轨442同时沿封板446的内圆弧面转动。

当完成上扣或卸扣后，上钳41的三个上夹紧油缸413同步收缩带动上钳口418收回，直线位移传感器412归零位信号，确定夹钳松开退回零位。上扭矩油缸4321和4322进行反方向转动，当感应开关445感应到感应销444，确定上钳41回到零位。背钳42的三个下夹紧油缸423同步收缩带动下钳口428收回，直线位移传感器422归零位信号，确定夹钳松开退回零位。

本实施例的上卸扣钳能够实现一次夹紧管件后的连续两次转动，确保在一次操作中完成上扣或卸扣，提高设备效率。在上钳和背钳中的夹紧机构的布置方式采用三个夹钳120°均布方式，钳口均为V型结构，三个V型钳口同时夹紧管件，使上卸扣钳中心与管件中心重合。上钳相对背钳转动，采用上钳上下两面设置导轨加滚轮方式，减少转动中的摩擦阻力。

参考图26至图30，本实施例的钳口定心机构包括伸缩滚轮51和机械挡板52。

具体而言，伸缩滚轮51包括滚轮轴511和轴套513、第四滚轮512、固定套518、伸缩轴514、弹簧516、夹板519、定位架5110和直线位移传感器5111。第四滚轮512安装在滚轮轴511和轴套513上，在图示的实施例中，轴套513是自润滑轴套。伸缩轴514滑动安装于固定套518内，在图示的实施例中，伸缩轴514通过自润滑轴套517滑动安装于固定套518内。伸缩轴514的前端安装滚轮轴511、轴套513、第四滚轮512。伸缩轴514上安装有弹簧516，弹簧516的一端固定在固定套518上，弹簧516的另一端固定在伸缩轴514的后部。固定套518上设置有止动螺钉515，止动螺钉515限制伸缩轴514的移动位置。夹板519安装在伸缩轴514的尾端，夹板519连接到直线位移传感器5111，直线位移传感器5111安装于定位架5110内。伸缩轴514的移动通过夹板519传递给直线位移传感器5111，直线位移传感器5111设置有预定位置，在伸缩轴514移动时，直线位移传感器5111感应的不同夹板519位置产生相应的信号。止动螺钉515限定了伸缩轴514的移动位置的极限，防止伸缩轴514过度移动。弹簧516安装在伸缩轴514的后部，弹簧516位于伸缩轴514和固定套518之间，弹簧516施加弹簧力于伸缩轴514使得伸缩轴514带动滚轮轴511、轴套513、第四滚轮512始终向前伸出。在未受到外力作用时，由于弹簧力的存在，伸缩轴514向前延伸至极限位置。当第四滚轮512的前端接触到管件时，随着管件或者其他部件的直径变化，会对第四滚轮512产生推力，该推力抵消弹簧力516并使得伸缩轴514后退，伸缩轴514的后退由夹板519传递给直线位移传感器5111，在达到预定位置时产生信号。借助于弹簧516，可以实现不需要动力的被动式检测。

机械挡板52包括固定销轴521、活动销轴527、挡板525、锁定板526和手柄529。挡板525的一端由固定销轴521固定于夹钳组上，在一个实施例中，固定销轴521穿过挡板525并通过轴用挡圈524和固定环523将挡板525转动固定于背钳下表面。挡板525上开有对应的孔供固定销轴521穿过。挡板525能够在手柄529的带动下绕固定销轴521转动。在图示的实施例中，挡板525呈圆弧形，安装在伸缩滚轮51上方。挡板525的另一端位于锁定板526的上方。挡板525上开有固定孔，锁定板526上开有数个定位孔。活动销轴527穿过挡板525上的固定孔和锁定板526上的一个定位孔以固定挡板525和锁定板526。手柄529转动操作固定活动销轴527。手柄529的前端为偏心轴，该偏心轴伸入到活动销轴527的下方。手柄529具有两个位置：竖直位置和水平位置。手柄529处于竖直位置，偏心轴支撑活动销轴527于低位置，活动销轴527的台阶面不接触锁定板526，此时活动销轴527可以向上跳动。手柄529转动90°后处于水平位置，偏心轴支撑活动销轴527于高位置，活动销轴527台阶面顶住锁定板526的表面，活动销轴527将挡板525和锁定板526固定。在一个实施例中，手柄529和配合安装套设置有槽孔，偏心轴支撑活动销轴于高位置，在槽孔中插入弹簧插夹528，弹簧插夹528顶住手柄529以保证手柄529不退回。

伸缩滚轮与机械挡板是配合使用的：被检测管件规格尺寸确定后，机械挡板首先固定于对应位置，夹钳组向前伸出，伸缩滚轮被压缩向后回收，当直线位移传感器检测到设定值，给出信号，夹钳组停止向前伸出，同时，机械挡板接触到管件外径。机械挡板起到限制夹钳组的向前伸出作用，从而保证了不会因为夹钳组的过度向前伸出，将伸缩滚轮机构撞坏。

本实用新型的铁钻工夹钳组的定心机构利用直线位移传感器实现夹钳组在鼠洞定心、井口定心和使用高度定位方面的自动化，提高了铁钻工的整体工作效率。

结合图1至图30，本实施例的悬臂式铁钻工工作过程是：当确定操作上扣或卸扣管件的鼠洞或井口位置后，第一油缸110伸出，第一滚轮111沿立柱11滚动，将第一框架12和上卸扣钳4放置最低位置，启动第一液压马达14，驱动齿轮15转动，与之啮合的回转支撑16转动，带动立柱11和第一框架12转动，通过伸缩臂2将旋扣钳3、上卸扣钳4、钳口定心机构5转向鼠洞或井口；在确定将要操作的管件直径后，将这个直径信号设置于直线位移传感器5111内，用手柄529带动挡板525转动到需要的位置，用销轴527穿过挡板525和锁定板526，手柄529前端的偏心轴伸到销轴527下方，手柄529转动90°，将销轴527锁紧，所固定位置与管件直径对应位置，当挡板525接触到管件接头外径时，上卸扣钳4的钳口中心就与管件中心重合；伸缩臂2前伸，钳口定心机构5中的挡板525接触到管件，伸缩臂2不再前伸，伸缩滚轮51已经被压缩，通过伸缩轴514，将位置信号传递给直线位移传感器5111，这个信号值与事先设置信号数值重合，则伸缩臂2停止前伸。用双第二挡块19锁定于转动盘的第一挡块13两侧，驱动第一液压马达14的液压回路关闭，铁钻工钳口方位确定。

第一油缸110收缩，带动第一框架12和上卸扣钳4向上移动，同时伸缩滚轮51沿管件垂直方向滚动，到达管件接头时，因为直径发生变化，伸缩滚轮51后退，带动伸缩轴514将位置变化信号传递给直线位移传感器5111，第一油缸110收缩停止，液压回路保压锁定位置，伸缩臂2的两个前臂油缸23和两个后臂油缸25的液压回路也保压锁定位置。

旋扣钳3和上卸扣钳4操作位置定位完成。

此时上卸扣钳4开始上扣或卸扣：背钳42的三组钳口428由三组油缸423同步驱动伸出，夹紧一个管件，油缸423内置直线位移传感器422信号确认位置同步之后，上钳41逆时针或顺时针转动30°，处于上扣或卸扣准备状态，上钳41的三组钳口418由三组上夹紧油缸413同步驱动伸出，夹紧另一个管件。上卸扣扭矩油缸机构43中的与背钳42铰接的第二下扭矩油缸4331和4332处于并紧状态，将转臂4311和4312定位于需要位置，与上钳41铰接的第一上扭矩油缸4321和第二上扭矩油缸4322进行逆时针或顺时针运动，带动上钳41转动，进行上扣或卸扣，此时上钳41逆时针或顺时针转动了30°，如果上钳41的一次转动不能完成上扣或卸扣，这时第一上扭矩油缸4321和第二上扭矩油缸4322处于并紧状态，而第一下扭矩油缸4331和第二下扭矩油缸4332则进行伸缩，带动转臂4311和4312转动，方向与上钳41的上扣或卸扣转动方向同向，从而带动上钳41再转动，此时上钳41逆时针或顺时针就总共转动了60°。

完成上扣或卸扣后，上钳41的三个上钳口418收回，直线位移传感器412归零位信号，确定夹钳松开并回零位。上扭矩油缸4321和4322进行反方向转动，确定上钳41回到零位。

当确定需要对管件进行旋口后，两侧第二油缸314伸出，推动两侧移动架313向管件靠拢，导向块312在导向槽332中滑动，同时在双滚轮311上移动。当四个第二滚轮322夹紧管件后，第二液压马达321启动工作，带动四个第二滚轮322转动，管件由于第二滚轮322表面摩擦力的作用而转动，实现管件的旋扣。

在上扣过程中，上部管件通过旋扣作用，会垂直向下移动，安装夹紧机构31和旋扣装置32的第二框架33，也随着管件向下移动，弹簧343被压缩。当上扣旋扣完成，两侧第二油缸314收回，带动两侧移动架313退回，被压缩的弹簧343复位，推动第二框架33复位，夹紧机构31和旋扣装置32复位。

在卸扣过程中，四个第二滚轮322夹紧管件前，气缸3410收缩，带动第二框架33（包括夹紧机构31和旋扣装置32）向下移动，弹簧343被压缩一个行程L，然后，四个第二滚轮322夹紧管件，气缸3410泄压。卸扣旋扣开始，管件向上移动，气缸3410活塞随动，当上部管件完全脱扣后，由于弹簧343还被压缩，第二框架33会上跳，确认脱扣，第二框架33复位。

背钳42的三个下钳口428收回，直线位移传感器422归零位信号，确定夹钳松开并回零位。

当悬臂式铁钻工鼠洞或井口操作结束，旋扣钳3和上卸扣钳4的钳口打开，伸缩臂2的前臂油缸23和后臂油缸25收缩，将伸缩臂2收回，前臂22和后臂26并拢，成垂直状态。第一油缸110伸出，将第一框架12放置在低位。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (33)

1.一种悬臂式铁钻工，包括：

立柱基座；

伸缩臂，其一端从所述立柱基座伸出；

上卸扣钳，安装在所述伸缩臂的另一端；

旋扣钳，安装在所述上卸扣钳上方；

钳口定心机构，固结于所述上卸扣钳下方；

其特征在于，所述伸缩臂包括：

后臂，从所述立柱基座伸出，由后臂油缸驱动；

前臂，通过中间架与所述后臂连接，由前臂油缸驱动。

2.根据权利要求1所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述伸缩臂还包括安装在所述前臂端部的钳体架，所述上卸扣钳安装在所述钳体架上。

3.根据权利要求1所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述立柱基座包括：

立柱；

升降机构，带动所述伸缩臂沿所述立柱升降；

转动机构，带动所述伸缩臂随所述立柱旋转。

4.根据权利要求3所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述升降机构包括：

与所述立柱滑动连接的第一框架；

沿所述立柱滚动的第一滚轮；

第一油缸，带动所述第一框架沿所述立柱的滑动。

5.根据权利要求3或4所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述转动机构包括：

位于在所述立柱底部的箱体；

设置在所述箱体上表面的环形导轨；

第一液压马达；

设置在所述箱体内并由所述第一液压马达驱动的齿轮；

设置在所述箱体内并与所述齿轮啮合的回转支撑，带动所述立柱转动；

焊接于所述立柱的转动盘的第一挡块；

设置在所述环形导轨上的第二挡块。

6.根据权利要求1所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述旋扣钳包括：

第二框架；

旋扣装置，架设在所述第二框架上，所述旋扣装置包括由第二液压马达驱动的第二滚轮，所述第二滚轮表面具有纹路，所述第二滚轮夹紧管件转动；

夹紧机构，架设在所述第二框架上，所述夹紧机构连接到所述旋扣装置，所述夹紧机构推动所述旋扣装置沿所述第二框架平移；

直线位移补偿机构，所述第二框架浮动于所述直线位移补偿机构上，所述直线位移补偿机构补偿所述第二框架在竖直方向上的位移。

7.根据权利要求6所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述夹紧机构包括双滚轮、导向块、移动架和第二油缸；

所述旋扣装置安装在所述移动架上，所述第二框架的底板上安装有双滚轮，所述导向块设置在所述双滚轮上，所述第二油缸的法兰固结于所述第二框架上，所述第二油缸的活塞伸缩端通过销轴连接到所述移动架，所述第二油缸伸缩驱动所述移动架在所述第二框架上平移。

8.根据权利要求7所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述旋扣装置的第二滚轮安装在所述移动架内，所述第二液压马达安装在所述移动架顶部，所述第二液压马达与第二滚轮通过键传递转动。

9.根据权利要求7所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，

所述第二框架的顶板开有U型缺口，底板上开有导向槽，所述移动架顶部在所述U型缺口中滑动，所述导向块在所述导向槽中滑动；

所述第二框架包括减磨块，所述减磨块设置在所述第二框架的顶板和移动架之间。

10.根据权利要求9所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述第二油缸伸出推动所述移动架带动所述旋扣装置向管件靠拢，所述导向块在所述导向槽中滑动，所述导向块同时在所述双滚轮上移动，所述旋扣装置中的第二滚轮夹紧管件，所述第二液压马达启动带动所述第二滚轮转动，管件由所述第二滚轮带动转动进行旋扣。

11.根据权利要求6所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述直线位移补偿机构包括：压板、上部滑块、弹簧、导向柱、下部滑块、套筒、双半挡块、固定环、轴用挡圈和气缸；

所述上部滑块和下部滑块在所述套筒内滑动；

所述双半挡块、固定环、轴用挡圈各自包括两组，分别安装在所述上部滑块的上方和下部滑块的下方；

所述气缸的一端铰接于所述第二框架，另一端铰接于所述上卸扣钳上。

12.根据权利要求11所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述直线位移补偿机构共有四套，呈矩形排列布置于所述第二框架四角。

13.根据权利要求11所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，

所述旋扣装置夹紧管件对管件上扣，管件向下移动，带动所述第二框架向下移动，所述弹簧被压缩，完成上扣所述旋扣装置松开管件，被压缩的弹簧复位，推动所述第二框架、夹紧机构和旋扣装置复位；

所述旋扣装置夹紧管件对管件卸扣，所述气缸收缩，带动所述第二框架、夹紧机构和旋扣装置向下移动，所述弹簧被压缩，所述旋扣装置夹紧管件，所述气缸泄压，所述旋扣装置卸扣，管件向上移动，所述气缸的活塞随动，完成卸扣所述旋扣装置松开管件，被压缩的弹簧复位，推动所述第二框架、夹紧机构和旋扣装置复位。

14.根据权利要求6所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，

所述第二滚轮和第二液压马达共有四个，一个第二液压马达驱动一个第二滚轮，四个第二液压马达和四个第二滚轮分为两组；

所述夹紧机构为两组，分别设置在所述第二框架的两端，每一个夹紧机构推动两个第二滚轮。

15.根据权利要求1所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述上卸扣钳包括：

上钳，所述上钳包括上箱体和设置在所述上箱体中的上夹紧机构，所述上夹紧机构夹紧管件；

背钳，所述背钳包括下箱体和设置在所述下箱体中的下夹紧机构，所述下夹紧机构夹紧管件，所述背钳设置在所述上钳的下方；

转动机构，包括上扭矩油缸和下扭矩油缸，所述上扭矩油缸连接到所述上钳并推动所述上钳旋转，所述下扭矩油缸连接到所述背钳并推动转臂转动，所述转臂转动带动所述上钳进一步旋转；

滑轨机构，安装在所述背钳和上钳之间，所述上钳沿滑轨机构相对于所述背钳滑动，所述滑轨机构包括安装于所述上箱体上表面的圆弧形雄导轨、安装于所述上箱体下表面的第三滚轮和安装于所述下箱体上表面的双圆弧形雌导轨。

16.根据权利要求15所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述上夹紧机构包括：

数个上腹板，固接在所述上箱体中；

上夹紧油缸，安装在所述上腹板中，所述上夹紧油缸中安装有直线位移传感器；

上导向板，安装在所述上腹板上，所述上导向板设置在所述上夹紧油缸的两侧；

上滑块，安装在所述上夹紧油缸的前端；

上钳口，连接到所述上夹紧油缸的活塞端，所述上钳口呈V型并且表面具有纹路。

17.根据权利要求16所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，

所述上腹板为三个，在上箱体中呈120°分布；

所述上夹紧油缸为三个，分别放置在三个上腹板中，上夹紧油缸呈120°分布；

所述上钳口的上下两侧安装有减磨块。

18.根据权利要求15所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述下夹紧机构包括：

数个下腹板，数个下腹板固接在所述下箱体中；

下夹紧油缸，安装在所述下腹板中，所述下夹紧油缸中安装有直线位移传感器；

下导向板，安装在所述下腹板上，所述下导向板设置在所述下夹紧油缸的两侧；

下滑块，安装在所述下夹紧油缸的前端；

下钳口，连接到所述下夹紧油缸的活塞端，所述下钳口呈V型并且表面具有纹路。

19.根据权利要求18所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，

所述下腹板为三个，在所述下箱体中呈120°分布；

所述下夹紧油缸为三个，分别放置在三个下腹板中，下夹紧油缸呈120°分布；

所述下钳口的上下两侧安装有减磨块。

20.根据权利要求15所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，

所述上扭矩油缸为两个，分别布置在所述上钳的两侧，所述上扭矩油缸的伸缩端铰接至所述上钳；

所述下扭矩油缸为两个，分别布置在所述背钳的两侧，所述下扭矩油缸的伸缩端铰接至所述背钳；

所述转臂包括第一转臂和第二转臂，所述第一转臂和第二转臂分别布置在所述上钳和背钳的两侧，所述第一转臂和第二转臂各自连接位于同一侧的一个上扭矩油缸和一个下扭矩油缸；

所述第一转臂和第二转臂的第一端铰接于下箱体上，所述第一转臂和第二转臂的第二端为双头端，包括上销轴和下销轴，所述上销轴铰接至所述上扭矩油缸的固定端，所述下销轴铰接至所述下扭矩油缸的固定端。

21.根据权利要求15所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述滑轨机构中的第三滚轮为两组，两组第三滚轮对称布置，固结于所述上箱体的下表面，所述第三滚轮在所述上箱体和下箱体之间沿所述双圆弧形雌导轨滚动。

22.根据权利要求15所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述上卸扣钳还包括：

感应销，安装在所述上箱体尾端；

感应开关，安装在所述下箱体尾部，所述感应开关的感应面朝上并对准所述感应销；

封板，通过销轴固定于所述背钳上；

U型板，设置在所述上钳的两侧，所述U型板和封板共同封闭所述上钳。

23.根据权利要求22所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述封板上具有内圆弧，所述内圆弧卡在所述上箱体上表面的圆弧形雄导轨的外圈。

24.根据权利要求1所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述钳口定心机构包括：

伸缩滚轮，包括滚轮轴和轴套、第四滚轮、固定套、伸缩轴、弹簧、夹板、定位架和直线位移传感器，所述第四滚轮安装在所述滚轮轴和轴套上，所述伸缩轴滑动安装于固定套内，所述伸缩轴的前端安装滚轮轴、轴套、第四滚轮，所述伸缩轴上安装有弹簧，夹板安装在伸缩轴的尾端，夹板连接到直线位移传感器，直线位移传感器安装于定位架内；

机械挡板，包括固定销轴、活动销轴、挡板、锁定板和手柄，所述挡板的一端由固定销轴固定于背钳下表面，所述挡板的另一端位于锁定板的上方，所述挡板上开有固定孔，所述锁定板上开有数个定位孔，所述活动销轴穿过所述固定孔和锁定板上的一个定位孔以固定所述挡板，所述手柄转动操作固定活动销轴。

25.根据权利要求24所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述轴套是自润滑轴套。

26.根据权利要求24所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述伸缩轴通过自润滑轴套滑动安装于所述固定套内，所述弹簧的一端固定在所述固定套上，所述弹簧的另一端固定在所述伸缩轴的后部。

27.根据权利要求24所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述固定套上设置有止动螺钉，所述止动螺钉限制所述伸缩轴的移动位置。

28.根据权利要求24所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述固定销轴穿过挡板，通过轴用挡圈和固定环将挡板转动固定于背钳下表面，挡板绕固定销轴转动。

29.根据权利要求24所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述挡板呈圆弧形安装在所述伸缩滚轮上方。

30.根据权利要求24所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述手柄的前端为偏心轴，该偏心轴伸入到所述活动销轴的下方。

31.根据权利要求30所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述手柄处于竖直位置，所述偏心轴支撑活动销轴于低位置，所述活动销轴的台阶面不接触所述锁定板。

32.根据权利要求30所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述手柄处于水平位置，所述偏心轴支撑所述活动销轴于高位置，所述活动销轴台阶面顶住锁定板，所述活动销轴固定挡板和锁定板。

33.根据权利要求32所述的悬臂式铁钻工，其特征在于，所述手柄和配合安装套设置有槽孔，所述偏心轴支撑活动销轴于高位置，槽孔中插有弹簧插夹，所述弹簧插夹顶住所述手柄不退回。

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