石油和天然被广泛运用于化学、农业、交通、服装等各行各业，是人类社会的重要能源，在国民生活和社会发展中发挥着至关重要的作用。而我国经济发展持续稳定，对于能源尤其是石油类能源的需求也在日益增长。提升石油能源的供应需要勘探、开发、储运、炼化等环节，而钻探在石油天然气工业领域中的发挥着“龙头”功能，在地质工作、勘探和开发中钻井的作用不可替代。随着科技进步，工业技术发展，钻井技术也在向“横”、“深”、“小”、“巧”四个方向发展，而对其自动化和智能化的要求也越发紧迫
     在钻井作业中，管具上/卸扣工序频率较高。传统的钻修井作业中，管具的上/卸扣过程需要钻井工人与管具直接接触，人工体力消耗高。同时野外工作环境恶劣，存在安全隐患，钻井过程中的安全生产问题显得十分突出。现代化的钻杆上/卸扣工具的设计使用，可以降低钻井作业过程的人工劳动强度，提高上/卸扣效率和降低安全隐患。在这个背景情况下，钻具的上/卸扣设备不断的更新，从液气混合动力大钳发展到现在功能最强大的铁钻工。这些自动化的上/卸扣设备推动了钻井作业的现代化进程。
     我们提出的伸缩臂式铁钻工方案提高了上/卸扣工具的适应范围，提升海洋平台钻井作业的效率，减少了工人的手工操作，增强了平台作业的安全性，降低了生产成本。

    1.机械臂结构: 该摇臂式铁钻工机械臂整体结构主要由连杆、连接块、销轴、液压缸等构成。连杆通过销轴与连接块相连，液压缸驱动连杆运动，从而带动连接块移动，实现机械臂末端钳头装置至井口作业区域。铁钻工钳头装置位于机械臂的末端，在机械臂运动过程中始终保持着垂直于杆件的稳定，便于上卸扣作业。

    2.底座结构: 该摇臂式铁钻工底座的主要作用是将铁钻工和钻台相连，其主要功能是完成铁钻工的回转运动。在底座设计过程中，底座应具有一定的强度，能过承受铁钻工整机的重量，以及作业过程中带来的惯性冲击。底座内部采用齿轮传动结构，通过行星轮带动轴承运动，实现铁钻工整机的运动，因此齿轮也应具有足够的结构强度。同时由于铁钻工作业的频繁性，应防止其的疲劳破坏。在底座设计中，采用了传感器设备，通过测试获得底座回转角度，便于铁钻工运动的控制。

    3.箱体结构:箱体安装在底座上，实现对铁钻工的高度调整，负责承担折臂与钳体的重量和当钳头与折臂运动时的惯性冲击。

    4.旋扣钳结构：旋扣钳由4个液压马达、夹紧架、浮动机构等组成，上扣时夹紧架闭合使摩擦滚筒夹紧钻具，同步液压马达由轴带动摩擦滚筒通过摩擦力驱动钻杆旋转，达到紧扣载荷后，马达停止转动并张开夹紧架完成上扣工作;卸扣时旋扣钳夹紧钻具进行旋转，至完全旋开钻具螺扣。

    5.冲扣钳结构：下部钳体由冲扣钳和夹紧钳配合工作。紧扣时由夹紧钳夹紧下端钻具，在旋扣钳完成上扣动作后，冲扣钳内部夹紧块伸出夹住上端钻具，通过底板一端液缸推动冲扣钳以钻具圆心为中心旋转进行紧扣，并由传感器检测控制输出扭矩至额定值;冲扣时夹紧钳夹紧下端钻具，由冲扣钳夹紧上端钻杆完成冲扣动作。为减少夹紧液缸的体积，降低液压系统压力，设计采用杠杆结构。