CN112222324B - 一种深海液压切割作业工具及切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及深海作业设备技术领域，提供一种深海液压切割作业工具及切割方法，包括龙门式主结构、设于主结构上的切刀组件，所述主结构上还设有用于与切刀组件配合使用的刀砧组件；所述切刀组件包括位于主结构顶部的切割油缸、与切割油缸的活塞杆相连的切割刀；所述刀砧组件包括设于主结构侧壁上的刀砧伸缩油缸、铰接于主结构上被刀砧伸缩油缸带动的摆动架、被摆动架带动且在主结构底部往复滑移的刀砧主体，切割刀运作时，刀砧主体对应在切割刀的下方。龙门式的主结构形式承载力大，结构紧凑，能适应直径较大的重型铠装海缆和钢缆的切割。采用摆动连杆打开和关闭刀砧，有效缩短了刀砧伸缩的液压缸的行程，且有效减小了液压切割工具的横向尺寸。

Description

一种深海液压切割作业工具及切割方法
技术领域
本发明涉及深海作业设备技术领域，尤其是一种深海液压切割作业工具及切割方法。
背景技术
深海施工建设中，经常涉及切割作业，因此切割作业工具需求剧增。深海施工大多使用ROV机械手作业，而目前适用于ROV的深海液压切割器主要采用C型结构形式，为单悬臂结构，适用于切割直径较小的海缆和钢缆，例如授权公告号为CN107719608B的中国专利，就是典型的单悬臂结构切割设备，当操作人员持握此设备时，切刀位置悬空设置，对切刀、刀砧等部件的强度要求很高。
这种单悬臂的结构形式如果要切割直径较大的缆，则其尺寸和重量会很大，甚至超出水下机器人的荷载，无法满足水下机器人操作使用的要求。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的深海液压切割作业工具，通过将刀具设置为可放在平面上进行切割的龙门状，从而减小由于强度要求所形成的大尺寸大重量，适于水下机器人操作使用。
本发明所采用的技术方案如下：
一种深海液压切割作业工具，包括龙门式主结构、设于主结构上的切刀组件，所述主结构上还设有用于与切刀组件配合使用的刀砧组件；
所述切刀组件包括位于主结构顶部的切割油缸、与切割油缸的活塞杆相连的切割刀；
所述刀砧组件包括设于主结构侧壁上的刀砧伸缩油缸、铰接于主结构上被刀砧伸缩油缸带动的摆动架、被摆动架带动且在主结构底部往复滑移的刀砧主体，切割刀运作时，刀砧主体对应在切割刀的下方。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述主结构包括两对称设置的侧臂、连接于两侧臂顶部的横梁，所述侧臂面向切割刀的一侧设有导向槽，切割刀沿导向槽运动。
所述切割刀与切割油缸的活塞杆之间销轴连接。
所述摆动架一端铰接于主结构顶部，另一端延伸至主结构底部，且与刀砧主体之间转动连接，所述刀砧伸缩油缸的活塞杆铰接于摆动架的中段。
所述刀砧主体的端部固定有拉杆，拉杆上设有滑块，摆动架靠近刀砧主体的一端设有与滑块配合的滑槽。
所述刀砧主体为柱状，刀砧主体面向切割刀的一侧设有用于容纳切割刀刀刃的沉槽。
所述摆动架包括位于铰接于主结构两侧的摇杆、连接在两摇杆之间的稳定杆，稳定杆平行于拉杆设置。
所述主结构背离摆动架的一侧设有把手，把手从主结构顶角处倾斜引出。
所述切割刀为直线型切割刃，其刃口为两段式劈角设计。
一种利用深海液压切割作业工具的切割方法，包括如下步骤：
一、准备阶段：此时切割油缸的活塞杆处于收缩状态，切割刀上提；刀砧伸缩油缸处于伸出状态，摆动架带有刀砧主体的一端被推离主结构，此时主结构的龙门底部为敞口状态；
二、切割阶段：机械手持握把手，将主结构的敞口位置对准待切割件处，驱动刀砧伸缩油缸，刀砧伸缩油缸带动摆动架，摆动架带动刀砧主体回缩，直至封闭主结构的敞口位置；驱动切割油缸，切割刀伸出，与刀砧主体配合，将待切割件切断；
三、复位阶段：切割油缸的活塞杆缩回，切割刀上提至初始位置；刀砧伸缩油缸的活塞杆伸出，带动刀砧主体撤出主结构底部，主结构重新复位为龙门底部敞口状态。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，将主结构设置为龙门式，具有承载力大、刚性好、变形小的优势，能适应的重型铠装海缆和钢缆的切割。相较于传统的“C”型切割设备，水下机器人使用龙门式切割设备的切割过程中，所受的反作用力对于主结构的影响更小，不易因为荷载过大而损坏。
本发明采用摆动连杆来实现打开和关闭刀砧，有效缩短了刀砧伸缩的液压缸的行程，且有效减小了液压切割工具的横向尺寸。
本发明的切割刀，切割中部刃口部分采用两段式劈角设计，刃口端部劈角稍大，刃口后部劈角较小，这种设计既能保证切割刀刃口的强度，防止刃口崩坏，又可以保证在切割过程中较小的摩擦阻力。切割刀左右两端不参与切割，起导向作用，无较小的劈角，保证整个切割刀的强度。
附图说明
图1为本发明的切割作业工具切割状态时的立体图。
图2为本发明的切割作业工具初始状态时的立体图。
图3为图2中A部放大图用于体现导向槽的位置。
图4为本发明切割刀的正视图。
图5为本发明切割刀的左剖视图。
其中：1、主结构；2、切刀组件；3、刀砧组件；4、导向槽；5、拉杆；6、沉槽；7、把手；
101、侧臂；102、横梁；
201、切割油缸；202、切割刀；
2021、第一刃口；2022、第二刃口；
301、刀砧伸缩油缸；302、摆动架；303、刀砧主体；
3021、滑槽；3022、摇杆；3023、稳定杆；
501、滑块。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的深海液压切割作业工具，包括龙门式主结构1、设于主结构1上的切刀组件2，主结构1上还设有用于与切刀组件2配合使用的刀砧组件3。
龙门式主结构1包括两根对称设置的侧臂101，在两侧臂101顶部连接有横梁102。以图1中的方位为基准，在主结构1的顶部设有切割油缸201，切割油缸201的活塞杆指向下且贯穿横梁102，活塞杆上连接有切割刀202，切割刀202和活塞杆之间通过销轴连接，销轴贯穿切割刀202和活塞杆设置。切割油缸201带动切割刀202在主结构1的龙门结构内往复上下运动。切割油缸201、切割刀202组成切刀组件2。为了使切刀组件2在运行过程中尽量沿直线切割，如图3所示，在侧臂101内侧还设有竖直的导向槽4，切割刀202两侧嵌入导向槽4内，沿导向槽4往复运动。
如图3、图4和图5所示，切割刀202为矩形，采用直线型切割刃，切割刀202的刃口为两段式劈角设计，分为两种不同劈角的第一刃口2021、第二刃口2022，其中，刃口端部劈角稍大，为第一刃口2021；刃口后部劈角较小，为第二刃口2022。这种设计既能保证切割刀202刃口的强度，防止刃口崩坏，又可以保证在切割过程中较小的摩擦阻力。切割刀202左右两端不参与切割，起导向作用，无较小的劈角，保证整个切割刀202的强度。
以图2中的方位为基准，主结构1的左侧设有把手7，右侧用于设置刀砧组件3。刀砧组件3包括设于主结构1侧壁上的刀砧伸缩油缸301、铰接于主结构1上被刀砧伸缩油缸301带动的摆动架302、被摆动架302带动且在主结构1底部往复滑移的刀砧主体303。
如图1和2中的方位所示，摆动架302包括两根铰接在主结构1右顶角处的摇杆3022，两摇杆3022位于主结构1的前后两侧，在两摇杆3022之间连接有稳定杆3023，稳定杆3023垂直于摇杆3022设置，形成梯子状的摆动架302。摆动架302背离主结构1的一端延伸至主结构1底部，且该端活动连接有拉杆5，两者之间的具体连接结构为：拉杆5上设有滑块501，摆动架302靠近刀砧主体303的一端设有与滑块501配合的滑槽3021。
摆动架302的动力来自设于主结构1前后两侧的两个刀砧伸缩油缸301，两个刀砧伸缩油缸301的活塞杆分别与两个摇杆3022铰接，铰接位置位于摇杆3022的中段位置。
拉杆5与刀砧主体303一端固定相连。为了便于刀砧主体303以主结构1为基准进行往复运动，在主结构1的两侧臂101底部设有便于容纳刀砧主体303的孔。刀砧主体303为圆柱状，拉杆5卡在刀砧主体303靠近摆动架302一端的端面上，刀砧主体303面向切割刀202的一侧设有用于容纳切割刀202刀刃的沉槽6。刀砧组件3切割刀202运作时，刀砧主体303对应在切割刀202的下方，切割刀202刃口位置正好落在沉槽6内。
本实施例的深海液压切割作业工具的切割方法，包括如下步骤：
一、准备阶段：此时切割油缸201的活塞杆处于收缩状态，切割刀202上提；刀砧伸缩油缸301处于伸出状态，摆动架302带有刀砧主体303的一端被推离主结构1，此时主结构1的龙门底部为敞口状态；
二、切割阶段：机械手持握把手7，将主结构1的敞口位置对准待切割件处，驱动刀砧伸缩油缸301，刀砧伸缩油缸301带动摆动架302，摆动架302带动刀砧主体303回缩，直至封闭主结构1的敞口位置，此时刀砧主体303对应在切割刀202的正下方；驱动切割油缸201，切割刀202伸出，与刀砧主体303配合，将待切割件切断；
三、复位阶段：切割油缸201的活塞杆缩回，切割刀202上提至初始位置；刀砧伸缩油缸301的活塞杆伸出，带动刀砧主体303撤出主结构1底部，主结构1重新复位为龙门底部敞口状态。
通过上述操作方法，即可完成深海重型缆线的切割作业；由于结构紧凑、自重相较于同载荷的“C”型切割设备更小，水下机器人能够轻松持握、剪切缆线，工作效率高。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (3)

1.一种深海液压切割作业工具，其特征在于：包括龙门式主结构(1)、设于主结构(1)上的切刀组件(2)，所述主结构(1)上还设有用于与切刀组件(2)配合使用的刀砧组件(3)；
所述切刀组件(2)包括位于主结构(1)顶部的切割油缸(201)、与切割油缸(201)的活塞杆相连的切割刀(202)；
所述刀砧组件(3)包括设于主结构(1)侧壁上的刀砧伸缩油缸(301)、铰接于主结构(1)上被刀砧伸缩油缸(301)带动的摆动架(302)、被摆动架(302)带动且在主结构(1)底部往复滑移的刀砧主体(303)，切割刀(202)运作时，刀砧主体(303)位于切割刀(202)的下方，
所述主结构(1)包括两对称设置的侧臂(101)、连接于两侧臂(101)顶部的横梁(102)，所述侧臂(101)面向切割刀(202)的一侧设有导向槽(4)，切割刀(202)沿导向槽(4)运动，
所述切割刀(202)与切割油缸(201)的活塞杆之间销轴连接；
所述摆动架(302)一端铰接于主结构(1)顶部，另一端延伸至主结构(1)底部，且与刀砧主体(303)之间转动连接，所述刀砧伸缩油缸(301)的活塞杆铰接于摆动架(302)的中段；
所述刀砧主体(303)的端部固定有拉杆(5)，拉杆(5)上设有滑块(501)，摆动架(302)靠近刀砧主体(303)的一端设有与滑块(501)配合的滑槽(3021)；
所述刀砧主体(303)为柱状，刀砧主体(303)面向切割刀(202)的一侧设有用于容纳切割刀(202)刀刃的沉槽(6)；
所述摆动架(302)包括位于铰接于主结构(1)两侧的摇杆(3022)、连接在两摇杆(3022)之间的稳定杆(3023)，稳定杆(3023)平行于拉杆(5)设置；
深海液压切割作业工具的切割方法如下：
一、准备阶段：此时切割油缸(201)的活塞杆处于收缩状态，切割刀(202)上提；刀砧伸缩油缸(301)处于伸出状态，摆动架(302)带有刀砧主体(303)的一端被推离主结构(1)，此时主结构(1)的龙门底部为敞口状态；
二、切割阶段：机械手持握把手(7)，将主结构(1)的敞口位置对准待切割件处，驱动刀砧伸缩油缸(301)，刀砧伸缩油缸(301)带动摆动架(302)，摆动架(302)带动刀砧主体(303)回缩，直至封闭主结构(1)的敞口位置；驱动切割油缸(201)，切割刀(202)伸出，与刀砧主体(303)配合，将待切割件切断；
三、复位阶段：切割油缸(201)的活塞杆缩回，切割刀(202)上提至初始位置；刀砧伸缩油缸(301)的活塞杆伸出，带动刀砧主体(303)撤出主结构(1)底部，主结构(1)重新复位为龙门底部敞口状态。
2.如权利要求1所述的深海液压切割作业工具，其特征在于：所述主结构(1)背离摆动架(302)的一侧设有把手(7)，把手(7)从主结构(1)顶角处倾斜引出。
3.如权利要求1所述的深海液压切割作业工具，其特征在于：所述切割刀（202）为直线型切割刃，其刃口为两段式劈角设计。
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