CN113772055A - 一种用于潜水器机械手的切割装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于潜水器机械手的切割装置，属于切割技术领域。所述切割装置包括支撑组件、增力组件和切割组件。支撑组件包括主架，主架的一端用于与机械手连接。切割组件包括刀头和刀背，刀头凸出主架的另一端布置，刀背固定在主架的另一端上。增力组件包括第一液压缸和第二液压缸，第一腔室与外界连通，第二液压缸的第二活塞杆的一端连接刀头，第二活塞的横截面积大于第一活塞的横截面积，第三腔室与第二腔室连通，且第三腔室和第二腔室均充设有液体介质，第四腔室中具有可压缩的气体。本发明实施例提供的一种用于潜水器机械手的切割装置，可以提高切割装置的推力，从而提高其切割性能。

Description

一种用于潜水器机械手的切割装置
技术领域
本发明属于切割技术领域，更具体地，涉及一种用于潜水器机械手的切割装置。
背景技术
深海潜水器是人类实现开发深海、利用海洋的一项重要技术手段。它能够运载各种电子装置以及特种设备快速、精确地到达各种深海复杂环境，进行高效的勘探、科学考察和开发作业。深海潜水器主要包括载人潜水器(HOV)、遥控无人潜水器(ROV)和自治水下机器人(AUV)，这些潜水器上搭载有机械手，机械手则连接有切割装置，在执行打捞任务需要切割钢缆绳索等特殊的作业场合时，通过切割装置实现快速转切割。
然而，现有潜水器使用的切割装置推力较小，导致其切割性能较差，无法便捷地实现作业。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于潜水器机械手的切割装置，其目的在于提高切割装置的推力，从而提高其切割性能。
本发明提供了一种用于潜水器机械手的切割装置，所述切割装置包括支撑组件、增力组件和切割组件；
所述支撑组件包括主架，所述主架的一端用于与机械手连接；
所述切割组件包括刀头和刀背，所述刀头凸出所述主架的另一端布置，所述刀背固定在所述主架的另一端上；
所述增力组件包括固定在所述主架上的第一液压缸和第二液压缸，所述第一液压缸的第一活塞杆的一端用于连接所述机械手的液压活塞杆，所述第一液压缸的第一活塞将所述第一液压缸划分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与外界连通，且所述第一活塞杆的另一端位于所述第一腔室中，所述第二液压缸的第二活塞杆的一端连接所述刀头，以带动所述刀头朝向或者背离所述刀背移动，所述第二液压缸的第二活塞将所述第二液压缸划分为第三腔室和第四腔室，所述第二活塞的横截面积大于所述第一活塞的横截面积，且所述第二活塞杆的另一端位于所述第四腔室中，所述第三腔室与所述第二腔室连通，且所述第三腔室和所述第二腔室均充设有液体介质，所述第四腔室中具有可压缩的气体。
可选地，所述切割组件还包括刀背座，所述刀背座可拆卸地安装在所述主架的另一端上，所述刀背可拆装地安装在所述刀背座上。
可选地，所述刀背座包括垂直连接的第一板体和第二板体，所述第一板体和所述主架的另一端可拆卸地连接在一起，所述第一板体上具有第一导向槽，所述刀背可拆装地安装在所述第二板体上，所述切割组件还包括导向板，所述导向板可拆卸地安装在所述主架的第二端上，所述导向板上具有第二导向槽，所述刀头的两侧边分别可滑动地插装在所述第一导向槽和所述第二导向槽中。
可选地，所述主架的另一端上具有两个凸块，一个所述凸块可活动地插装在所述第一板体，且一个所述凸块和所述第一板体通过第一插销插装连接在一起，另一个所述凸块可拆卸地插装在所述导向板中，且另一个所述凸块和所述导向板通过第二插销插装连接在一起，所述第二插销和所述第一插销通过横条连接在一起。
可选地，所述支撑组件还包括连接板，所述连接板和所述主架的另一端可拆卸地连接在一起，且两个所述凸块位于所述连接板背离所述主架的板面上。
可选地，所述支撑组件还包括连接法兰，所述连接法兰位于所述主架的另一端上，所述连接法兰上具有多个连接螺栓，以连接所述机械手，所述第一活塞杆贯穿所述连接法兰。
可选地，所述第一活塞杆的一端具有同轴布置的螺杆，所述螺杆凸出所述连接法兰，所述螺杆用于机械手的液压活塞杆，且所述螺杆上套设有防松螺母。
可选地，所述主架为U形板结构，所述连接法兰与所述主架的两个竖板均垂直连接，所述第一液压缸和所述第二液压缸均固定在所述主架的横板的一板面上，所述刀背固定在所述主架的横板的另一板面上，且所述第二活塞杆贯穿所述主架的横板。
可选地，所述第二活塞杆的一端具有两个平行间隔布置的耳板，且两个所述耳板凸出所述主架的另一端，所述刀头的一侧具有插板，所述插板插装在两个所述耳板之间，且通过刀头销连接在一起。
可选地，所述第一活塞和所述第二活塞的外周壁均套设O形密封圈。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
对于本发明实施例提供的一种用于潜水器机械手的切割装置，潜水器在深海进行切割前，先将主架的一端连接一个机械手，再将第一活塞杆的一端连接机械手的液压活塞杆(见图)。
使用时，首先，通过潜水器的另一个机械手将待切割物放置在刀头和刀背之间。然后，通过液压油推动机械手的液压活塞杆，从而带动第一活塞杆和第一活塞右移。第一活塞右移的过程中会挤压第二腔室和第三腔室中的液体介质，使得第二腔室的液体介质进入到第三腔室，液体介质和压缩气体均压缩增压，且液体介质会对第二活塞产生推力。在此基础上，又由于第二腔室中液体介质的压力等于第三腔室中液压介质的压力，且第二活塞的横截面积大于第一活塞的横截面积，从而通过截面积的增大使得液体介质对第二活塞的推力增大(帕斯卡原理)，也就可以实现推力的放大，进而使得第二活塞在右移(朝向刀背移动)的过程中对刀头的推力进行放大，提高其切割性能。
也就是说，本发明实施例提供的一种用于潜水器机械手的切割装置，可以提高切割装置的推力，从而提高其切割性能，便捷实现作业。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于潜水器机械手的切割装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的增力组件的剖视图；
图3是本发明实施例提供的一种用于潜水器机械手的切割装置的使用示意图；
图4是本发明实施例提供的一种用于潜水器机械手的切割装置的局部爆炸示意图。
图中各符号表示含义如下：
1、支撑组件；11、主架；12、连接板；13、连接法兰；131、连接螺栓；2、切割组件；21、刀头；22、刀背；221、螺栓；23、刀背座；231、第一板体；232、第二板体；24、导向板；25、凸块；26、第一插销；27、第二插销；28、横条；3、增力组件；31、第一液压缸；311、第一活塞杆；3111、螺杆；3112、防松螺母；312、第一活塞；313、第一腔室；314、第二腔室；32、第二液压缸；321、第二活塞杆；3211、耳板；3212、刀头销；322、第二活塞；323、第三腔室；324、第四腔室；33、O形密封圈；100、机械手。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明实施例提供的一种用于潜水器机械手的切割装置的结构示意图，如图1所示，该切割装置包括支撑组件1、增力组件3和切割组件2。
支撑组件1包括主架11，主架11的一端用于与机械手100连接。
切割组件2包括刀头21和刀背22，刀头21凸出主架11的另一端布置，刀背22固定在主架11的另一端上。
图2是本发明实施例提供的增力组件的剖视图，如图2所示，增力组件3包括固定在主架11上的第一液压缸31和第二液压缸32，第一液压缸31的第一活塞杆311的一端用于连接机械手100的液压活塞杆，第一液压缸31的第一活塞312将第一液压缸31划分为第一腔室313和第二腔室314，第一腔室313与外界连通，且第一活塞杆311的另一端位于第一腔室313中，第二液压缸32的第二活塞杆321的一端连接刀头21，以带动刀头21朝向或者背离刀背22移动，第二液压缸32的第二活塞322将第二液压缸32划分为第三腔室323和第四腔室324，第二活塞322的横截面积大于第一活塞312的横截面积，且第二活塞杆321的另一端位于第四腔室324中，第三腔室323与第二腔室314连通，且第三腔室323和第二腔室314均充设有液体介质，第四腔室324中具有可压缩的气体。
对于本发明实施例提供的一种用于潜水器机械手的切割装置，潜水器在深海进行切割前，先将主架11的一端连接一个机械手100，再将第一活塞杆311的一端连接机械手100的液压活塞杆(见图3)。
使用时，首先，通过潜水器的另一个机械手100将待切割物放置在刀头21和刀背22之间。然后，通过液压油推动机械手100的液压活塞杆，从而带动第一活塞杆311和第一活塞312右移。第一活塞312右移的过程中会挤压第二腔室314和第三腔室323中的液体介质，使得第二腔室314的液体介质进入到第三腔室323，液体介质和压缩气体均压缩增压，且液体介质会对第二活塞322产生推力。在此基础上，又由于第二腔室314中液体介质的压力等于第三腔室323中液压介质的压力，且第二活塞322的横截面积大于第一活塞312的横截面积，从而通过截面积的增大使得液体介质对第二活塞322的推力增大(帕斯卡原理)，也就可以实现推力的放大，进而使得第二活塞322在右移(朝向刀背22移动)的过程中对刀头21的推力进行放大，提高其切割性能。
也就是说，本发明实施例提供的一种用于潜水器机械手的切割装置，可以提高切割装置的推力，从而提高其切割性能，便捷实现作业。
另外，切割完成后，通过液压油推动机械手100的液压活塞杆复位，从而可以拉动第一活塞杆311左移，第二腔室314和第三腔室323压力减小，压缩空气及海水对第二活塞杆321的作用力会推动第二活塞322左移，从而实现刀头21的复位，即再次保持刀头21和刀背22之间具有一定的间隔，为下一次切割做好准备。
在本实施例中，刀头21上具有第一斜面，刀背22上具有与所述第一斜面平行的第二斜面，通过刀头21的第一斜面和刀背22的第二斜面的配合，不仅能够夹紧切割待切割物，还能起到限位的作用，避免磨损。
示例性地，第一液压缸31具有与第一腔室313连通的通孔，第一活塞杆311同轴插装在通孔中，且通孔的直径大于第一活塞杆311的外径，从而实现第一腔室313与外界的连通。
示例性地，液压介质可以为液压油。在本公开的其它实施例中，第四腔室324内还可以为真空。
图4是本发明实施例提供的一种用于潜水器机械手的切割装置的局部爆炸示意图，如图4所示，切割组件2还包括刀背座23，刀背座23可拆卸地安装在主架11的另一端上，刀背22可拆装地安装在刀背座23上。
在上述实施方式中，刀背座23对刀背22起到支撑固定的作用，实现刀背22与主架11的间隔布置。
示例性地，刀背22通过螺栓221安装在刀背座23上。
具体地，刀背座23包括垂直连接的第一板体231和第二板体232，第一板体231和主架11的另一端可拆卸地连接在一起，第一板体231上具有第一导向槽，刀背22可拆装地安装在第二板体232上，切割组件2还包括导向板24，导向板24可拆卸地安装在主架11的第二端上，导向板24上具有第二导向槽，刀头21的两侧边分别可滑动地插装在第一导向槽和第二导向槽中，从而通过第一板体231和导向板24可以对刀头21的滑动起到导向的作用。
在本实施例中，主架11的另一端上具有两个凸块25，一个凸块25可活动地插装在第一板体231，且一个凸块25和第一板体231通过第一插销26插装连接在一起，另一个凸块25可拆卸地插装在导向板24中，且另一个凸块25和导向板24通过第二插销27插装连接在一起，第二插销27和第一插销26通过横条28连接在一起，从而通过横条28能够同时实现对第二插销27和第一插销26的移动，也就可以同时实现凸块25与刀背座23、导向板24的分离，从而在待切割物卡在刀头21和刀背22之间时，通过另一个机械手100向上提起横条28即可便捷丢弃刀背座23、导向板24和刀背22，使得待切割物脱离，进而保证潜水器的安全。
示例性地，第二插销27和第一插销26均垂直固定在横条28上，第二插销27、第一插销26和横条28整体形成U形结构，且三者一体成型，可以视为抛载机构。
继续参见图4，支撑组件1还包括连接板12，连接板12和主架11的另一端可拆卸地连接在一起，且两个凸块25位于连接板12背离主架11的板面上。
在上述实施方式中，连接板12起到连接主架11和凸块25的作用。
在本实施例中，支撑组件1还包括连接法兰13，连接法兰13位于主架11的另一端上，连接法兰13上具有多个连接螺栓131，以连接机械手100，第一活塞杆311贯穿连接法兰13，从而通过连接法兰13实现主架11与机械手100的连接。另外，本装置通过连接法兰13可以直接替换机械手100上的机械爪，无需对机械手100进行二次加工。
示例性地，主架11为U形板结构，连接法兰13与主架11的两个竖板均垂直连接，第一液压缸31和第二液压缸32均固定在主架11的横板的一板面上，刀背22固定在主架11的横板的另一板面上，且第二活塞杆321贯穿主架11的横板。主架11起到连接连接法兰13和刀背座23的作用，且对第二活塞杆321起到导向的作用。
再次参见图2，第一活塞杆311的一端具有同轴布置的螺杆3111，螺杆3111凸出连接法兰13，螺杆3111用于机械手100的液压活塞杆，且螺杆3111上套设有防松螺母3112，从而通过螺杆3111实现第一活塞杆311和机械手100的液压活塞杆的连接，并且通过防松螺母3112与机械手100相抵可以有效防止螺杆3111松动。
结合图2和图4所示，第二活塞杆321的一端具有两个平行间隔布置的耳板3211，且两个耳板3211凸出主架11的另一端，刀头21的一侧具有插板，插板插装在两个耳板3211之间，且通过刀头销3212连接在一起，从而可以实现刀头21和第二活塞杆321的便捷装配。
示例性地，第一活塞312和第二活塞322的外周壁均套设O形密封圈33，从而防止泄露。另外，第二液压缸32中同样插装O形密封圈33，第二活塞杆321插装在该O形密封圈33中。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的切割装置结构简单，安装方便，对现有潜水器不需改动即可实现切割功能，便于与现有机械手100的机械爪更换安装与维护。
(2)本发明的切割装置设计有抛载机构(第二插销27、第一插销26和横条28)，在切割作业时若出现待切割物卡死时，可以通过抛载机构使潜水器机械手100与被切割物脱离，从而保证潜水器的安全。
(3)本发明的切割装置通过增力设计，将机械手100输出的力进行倍数放大，使切割刀头21的切割力等倍数增大，从而大幅提高切割力。
(4)本发明的切割装置可以通过设计刀头21和刀背22的参数，实现对不同种类不同直径的水下铁链、绳索等进行切割。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于潜水器机械手的切割装置，其特征在于，所述切割装置包括支撑组件(1)、增力组件(3)和切割组件(2)；
所述支撑组件(1)包括主架(11)，所述主架(11)的一端用于与机械手(100)连接；
所述切割组件(2)包括刀头(21)和刀背(22)，所述刀头(21)凸出所述主架(11)的另一端布置，所述刀背(22)固定在所述主架(11)的另一端上；
所述增力组件(3)包括固定在所述主架(11)上的第一液压缸(31)和第二液压缸(32)，所述第一液压缸(31)的第一活塞杆(311)的一端用于连接所述机械手(100)的液压活塞杆，所述第一液压缸(31)的第一活塞(312)将所述第一液压缸(31)划分为第一腔室(313)和第二腔室(314)，所述第一腔室(313)与外界连通，且所述第一活塞杆(311)的另一端位于所述第一腔室(313)中，所述第二液压缸(32)的第二活塞杆(321)的一端连接所述刀头(21)，以带动所述刀头(21)朝向或者背离所述刀背(22)移动，所述第二液压缸(32)的第二活塞(322)将所述第二液压缸(32)划分为第三腔室(323)和第四腔室(324)，所述第二活塞(322)的横截面积大于所述第一活塞(312)的横截面积，且所述第二活塞杆(321)的另一端位于所述第四腔室(324)中，所述第三腔室(323)与所述第二腔室(314)连通，且所述第三腔室(323)和所述第二腔室(314)均充设有液体介质，所述第四腔室(324)中具有可压缩的气体。
2.根据权利要求1所述的一种用于潜水器机械手的切割装置，其特征在于，所述切割组件(2)还包括刀背座(23)，所述刀背座(23)可拆卸地安装在所述主架(11)的另一端上，所述刀背(22)可拆装地安装在所述刀背座(23)上。
3.根据权利要求2所述的一种用于潜水器机械手的切割装置，其特征在于，所述刀背座(23)包括垂直连接的第一板体(231)和第二板体(232)，所述第一板体(231)和所述主架(11)的另一端可拆卸地连接在一起，所述第一板体(231)上具有第一导向槽，所述刀背(22)可拆装地安装在所述第二板体(232)上，所述切割组件(2)还包括导向板(24)，所述导向板(24)可拆卸地安装在所述主架(11)的第二端上，所述导向板(24)上具有第二导向槽，所述刀头(21)的两侧边分别可滑动地插装在所述第一导向槽和所述第二导向槽中。
4.根据权利要求3所述的一种用于潜水器机械手的切割装置，其特征在于，所述主架(11)的另一端上具有两个凸块(25)，一个所述凸块(25)可活动地插装在所述第一板体(231)，且一个所述凸块(25)和所述第一板体(231)通过第一插销(26)插装连接在一起，另一个所述凸块(25)可拆卸地插装在所述导向板(24)中，且另一个所述凸块(25)和所述导向板(24)通过第二插销(27)插装连接在一起，所述第二插销(27)和所述第一插销(26)通过横条(28)连接在一起。
5.根据权利要求4所述的一种用于潜水器机械手的切割装置，其特征在于，所述支撑组件(1)还包括连接板(12)，所述连接板(12)和所述主架(11)的另一端可拆卸地连接在一起，且两个所述凸块(25)位于所述连接板(12)背离所述主架(11)的板面上。
6.根据权利要求1所述的一种用于潜水器机械手的切割装置，其特征在于，所述支撑组件(1)还包括连接法兰(13)，所述连接法兰(13)位于所述主架(11)的另一端上，所述连接法兰(13)上具有多个连接螺栓(131)，以连接所述机械手(100)，所述第一活塞杆(311)贯穿所述连接法兰(13)。
7.根据权利要求6所述的一种用于潜水器机械手的切割装置，其特征在于，所述第一活塞杆(311)的一端具有同轴布置的螺杆(3111)，所述螺杆(3111)凸出所述连接法兰(13)，所述螺杆(3111)用于机械手(100)的液压活塞杆，且所述螺杆(3111)上套设有防松螺母(3112)。
8.根据权利要求6所述的一种用于潜水器机械手的切割装置，其特征在于，所述主架(11)为U形板结构，所述连接法兰(13)与所述主架(11)的两个竖板均垂直连接，所述第一液压缸(31)和所述第二液压缸(32)均固定在所述主架(11)的横板的一板面上，所述刀背(22)固定在所述主架(11)的横板的另一板面上，且所述第二活塞杆(321)贯穿所述主架(11)的横板。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种用于潜水器机械手的切割装置，其特征在于，所述第二活塞杆(321)的一端具有两个平行间隔布置的耳板(3211)，且两个所述耳板(3211)凸出所述主架(11)的另一端，所述刀头(21)的一侧具有插板，所述插板插装在两个所述耳板(3211)之间，且通过刀头销(3212)连接在一起。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的一种用于潜水器机械手的切割装置，其特征在于，所述第一活塞(312)和所述第二活塞(322)的外周壁均套设O形密封圈(33)。
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