【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及潜水器作业工具，尤其是一种深海打捞钻孔工具及其使用方法。
技术介绍
1、随着海洋资源勘探和开发领域的不断发展，海洋和航空运输业的持续繁荣，海底沉船、飞机残骸、废弃管道等水下结构物需要被打捞和清理。结构物打捞需要为吊装作业提供合适的位置，而恰到好处的吊装位置往往难以发现，因此需要有相应的钻孔工具配合，提前加工出匹配吊装工具的孔洞。
2、采用潜水器的机械手控制钻孔机工作，会使反作用力和力矩由潜水器本体承担，在洋流影响下难以定位和钻孔进给，因此钻孔机需配置相应固定装置。然而，海洋工程中常用耐海水腐蚀金属，如316不锈钢、铝合金、钛合金等，具有无磁性或弱磁性，无法采用磁吸式吸附固定的方法。此外，需要打捞的水下结构物表面通常存在锈迹、污渍、不平整等问题，也无法采用吸盘进行吸附固定。
3、钻孔工具采用机械式的固定方式能克服上述问题，对各类水下结构物的适应性较强。对现有技术检索发现，已经公开的《一种水下管道自动钻孔机》、《一种海底管线检测用水下机器人》等，结构复杂，仅适合固定于圆柱形结构物，且无法实现沿圆柱结构周向移动。因此，亟需设计一种具有稳定固定功能的钻孔工具，适合固定于各类形状结构物，对标准的圆形或椭圆形结构能沿周向移动并多次钻孔。
技术实现思路
1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海打捞钻孔工具及其使用方法，从而有效的解决现有水下钻孔工具定位困难，其固定装置不适用无磁性或弱磁性金属，对水下结构物表面和结构要求高、针对标准的圆柱形或椭圆
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种深海打捞钻孔工具，包括框架结构，框架结构的一端安装有钻孔机，钻孔机的钻头伸出框架结构至下方，并与待钻孔对象对应；框架结构的一旁安装有抱爪机构，抱爪机构上安装有周向定位机构，钻孔机和抱爪机构作业时互不干扰，周向定位机构用于使抱爪机构达到稳定夹持的状态。
4、其进一步技术方案在于：
5、所述钻孔机的结构为：包括固定在框架结构上表面的固定板，固定板上方设置有移动板，液压马达安装在移动板的中心，进给油缸和导向杆均对称布置于液压马达的四周，钻头连接在液压马达的输出端，导向杆一端与固定板固接，导向杆另一端与移动板为间隙配合，进给油缸的缸体与移动板固接，进给油缸的活塞杆与固定板固接。
6、进给油缸的有杆腔供油，移动板向固定板方向移动，钻孔机为进给动作，进给油缸的无杆腔供油，移动板反向移动，钻孔机为回退动作。
7、固定板的外侧固定有手柄。
8、所述抱爪机构包括框架结构、阀块、夹爪机构、固定杆和支撑筒，所述阀块安装于框架结构上表面，夹爪机构布置于框架结构内，固定杆和支撑筒用于稳定所述框架结构和定位所述夹爪机构。
9、框架结构的结构为：包括工具安装板、主板、第一侧板和第二侧板，工具安装板上加工有用于与主板配合安装的楔形凸台和定位凸台，阀块安装于主板上，第一侧板和第二侧板分别竖直安装在主板两侧，工具安装板与主板之间通过楔形凸台连接，采用定位凸台确定两者之间的纵向位置，定位凸台与主板之间通过螺钉连接；固定杆的两端加工有螺纹和台阶，两端插入第一侧板和第二侧板的加工的台阶孔内，通过螺母固定，形成稳定结构。
10、所述夹爪机构包括铰接块、液压缸和夹合爪，铰接块嵌入主板的凹槽内，并通过螺钉连接，液压缸缸筒与铰接块之间铰接，液压缸的活塞杆吊环与夹合爪铰接；液压缸的活塞杆伸出时，夹合爪收拢，抱爪机构为夹持动作，反之液压缸的活塞杆缩回时为松开动作。
11、所述固定杆穿过夹合爪中间的加工的通孔，固定杆和支撑筒均加工有圆柱形凸台，与夹合爪侧边相抵，保证夹合爪动作时的可靠性和稳定性。
12、周向定位机构的结构为：包括驱动轮、辅助轮、从动轮、主动轮和定位马达，驱动轮对称布置于框架结构内，靠近第一侧板和第二侧板处；辅助轮通过轮轴安装于夹合爪的槽口内；从动轮布置于第一侧板外侧，与驱动轮同轴传动，用于带动驱动轮旋转；定位马达安装在主板上，与主动轮之间通过键传动；驱动轮表面采用带尖刺的软质橡胶结构；主动轮采用皮带传动驱动从动轮；夹合爪的弧形面上加工有多道爪槽。
13、一种深海打捞钻孔工具的使用方法，
14、s1：多次钻孔作业；
15、s1.1：潜水器上机械手夹持钻孔工具的手柄，移动至需预打孔的水下结构物附近，并进一步移动使水下结构物置于所述抱爪机构抓取范围内；
16、s1.2：同时驱动两个夹爪机构的液压缸，对水下结构物进行夹持，机械手再松开钻孔工具的手柄；
17、s1.3：驱动钻孔机的进给油缸，使钻头接触水下结构物表面，通过进给油缸的有杆腔压力判断是否已接触，成功接触后，驱动钻孔机的液压马达开始钻孔；
18、s1.4：钻孔结束后，停止液压马达，驱动进给油缸使钻头缩回，机械手夹持钻孔工具的手柄，然后驱动夹爪机构松开，机械手将钻孔工具移开，完成整个钻孔作业；
19、s1.5：若未钻穿或大型吊装需要多个孔洞，由周向定位机构控制钻孔工具沿周向移动，再返回步骤s1.3。
20、作为上述技术方案的进一步改进：
21、移动至需预打孔的水下结构物附近，并进一步移动使水下结构物置于抱爪机构抓取范围内；
22、s2.2：根据现场情况观察，单独控制两个夹爪机构的液压缸动作，对水下结构物进行夹持，机械手再松开钻孔工具的手柄；
23、s2.3：驱动周向定位机构的定位马达正转或反转，直至水下结构物的棱边卡入夹合爪的爪槽内，皮带传动发生打滑，即过载保护，表示水下结构物无法再发生移动，形成稳定夹持；
24、s2.4：驱动钻孔机的进给油缸，使钻头接触水下结构物表面，通过进给油缸的有杆腔压力判断是否已接触，成功接触后，驱动钻孔机的液压马达开始钻孔；
25、s2.5：钻孔结束后，停止液压马达，驱动进给油缸使钻头缩回，机械手夹持钻孔工具的手柄，然后驱动夹爪机构松开，机械手将钻孔工具移开，完成整个钻孔作业。
26、本专利技术的有益效果如下：
27、本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过钻孔机、抱爪机构和周向定位机构等机构之间的互相配合工作，可以方便的完成对各种形状的结构物进行固定并进行钻孔工作，大大提高了工作可靠性，满足使用要求。
28、同时，本专利技术还具备如下优点：
29、(1)稳定性好，对夹持固定的水下结构物适应性强，不受结构物的形状、材料、表面情况等因素影响，适用于多场景的钻孔作业；
30、(2)采用框架结构形式，内置夹爪机构和周向定位机构，空间利用率高，采用双液压缸式独立驱动式的夹爪机构，配以辅助轮和爪槽结构，能实现对圆柱结构物、异形结构物等的稳定夹持；
31、(3)采用双向齿轮马达驱动、皮带传动形式的周向定位机构，驱动轮表面设有带尖刺的软质橡胶结构，能在稳定夹持圆柱形或本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：包括框架结构(8)，框架结构(8)的一端安装有钻孔机，钻孔机的钻头(7)伸出框架结构(8)至下方，并与待钻孔对象对应；框架结构(8)的一旁安装有抱爪机构，抱爪机构上安装有周向定位机构，钻孔机和抱爪机构作业时互不干扰，周向定位机构用于使抱爪机构达到稳定夹持的状态。
2.如权利要求1所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：所述钻孔机的结构为：包括固定在框架结构(8)上表面的固定板(6)，固定板(6)上方设置有移动板(5)，液压马达(3)安装在移动板(5)的中心，进给油缸(4)和导向杆(2)均对称布置于液压马达(3)的四周，钻头(7)连接在液压马达(3)的输出端，导向杆(2)一端与固定板(6)固接，导向杆(2)另一端与移动板(5)为间隙配合，进给油缸(4)的缸体与移动板(5)固接，进给油缸(4)的活塞杆与固定板(6)固接。
3.如权利要求2所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：进给油缸(4)的有杆腔供油，移动板(5)向固定板(6)方向移动，钻孔机为进给动作，进给油缸(4)的无杆腔供油，移动板(5)反向移动，钻孔机为回退动作
4.如权利要求2所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：固定板(6)的外侧固定有手柄(1)。
5.如权利要求1所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：所述抱爪机构包括框架结构(8)、阀块(9)、夹爪机构(11)、固定杆(10)和支撑筒(12)，所述阀块(9)安装于框架结构(8)上表面，夹爪机构(11)布置于框架结构(8)内，固定杆(10)和支撑筒(12)用于稳定所述框架结构(8)和定位所述夹爪机构(11)。
6.如权利要求5所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：框架结构(8)的结构为：包括工具安装板(801)、主板(802)、第一侧板(803)和第二侧板(804)，工具安装板(801)上加工有用于与主板(802)配合安装的楔形凸台(80101)和定位凸台(80102)，阀块(9)安装于主板(802)上，第一侧板(803)和第二侧板(804)分别竖直安装在主板(802)两侧，工具安装板(801)与主板(802)之间通过楔形凸台(80101)连接，采用定位凸台(80102)确定两者之间的纵向位置，定位凸台(80102)与主板(802)之间通过螺钉连接；固定杆(10)的两端加工有螺纹和台阶，两端插入第一侧板(803)和第二侧板(804)的加工的台阶孔内，通过螺母固定，形成稳定结构。
7.如权利要求6所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：所述夹爪机构(11)包括铰接块(1101)、液压缸(1102)和夹合爪(1103)，铰接块(1101)嵌入主板(802)的凹槽内，并通过螺钉连接，液压缸(1102)缸筒与铰接块(1101)之间铰接，液压缸(1102)的活塞杆吊环与夹合爪(1103)铰接；液压缸(1102)的活塞杆伸出时，夹合爪(1103)收拢，抱爪机构为夹持动作，反之液压缸(1102)的活塞杆缩回时为松开动作。
8.如权利要求7所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：所述固定杆(10)穿过夹合爪(1103)中间的加工的通孔，固定杆(10)和支撑筒(12)均加工有圆柱形凸台，与夹合爪(1103)侧边相抵，保证夹合爪(1103)动作时的可靠性和稳定性。
9.如权利要求8所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：周向定位机构的结构为：包括驱动轮(13)、辅助轮(14)、从动轮(15)、主动轮(16)和定位马达(17)，驱动轮(13)对称布置于框架结构(8)内，靠近第一侧板(803)和第二侧板(804)处；辅助轮(14)通过轮轴安装于夹合爪(1103)的槽口内；从动轮(15)布置于第一侧板(803)外侧，与驱动轮(13)同轴传动，用于带动驱动轮(13)旋转；定位马达(17)安装在主板(802)上，与主动轮(16)之间通过键传动；驱动轮(13)表面采用带尖刺的软质橡胶结构；主动轮(16)采用皮带传动驱动从动轮(15)；夹合爪(1103)的弧形面上加工有多道爪槽(110301)。
10.一种如权利要求9所述的深海打捞钻孔工具的使用方法，其特征在于：S1：多次钻孔作业；
...【技术特征摘要】
1.一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：包括框架结构(8)，框架结构(8)的一端安装有钻孔机，钻孔机的钻头(7)伸出框架结构(8)至下方，并与待钻孔对象对应；框架结构(8)的一旁安装有抱爪机构，抱爪机构上安装有周向定位机构，钻孔机和抱爪机构作业时互不干扰，周向定位机构用于使抱爪机构达到稳定夹持的状态。
2.如权利要求1所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：所述钻孔机的结构为：包括固定在框架结构(8)上表面的固定板(6)，固定板(6)上方设置有移动板(5)，液压马达(3)安装在移动板(5)的中心，进给油缸(4)和导向杆(2)均对称布置于液压马达(3)的四周，钻头(7)连接在液压马达(3)的输出端，导向杆(2)一端与固定板(6)固接，导向杆(2)另一端与移动板(5)为间隙配合，进给油缸(4)的缸体与移动板(5)固接，进给油缸(4)的活塞杆与固定板(6)固接。
3.如权利要求2所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：进给油缸(4)的有杆腔供油，移动板(5)向固定板(6)方向移动，钻孔机为进给动作，进给油缸(4)的无杆腔供油，移动板(5)反向移动，钻孔机为回退动作。
4.如权利要求2所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：固定板(6)的外侧固定有手柄(1)。
5.如权利要求1所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：所述抱爪机构包括框架结构(8)、阀块(9)、夹爪机构(11)、固定杆(10)和支撑筒(12)，所述阀块(9)安装于框架结构(8)上表面，夹爪机构(11)布置于框架结构(8)内，固定杆(10)和支撑筒(12)用于稳定所述框架结构(8)和定位所述夹爪机构(11)。
6.如权利要求5所述的一种深海打捞钻孔工具，其特征在于：框架结构(8)的结构为：包括工具安装板(801)、主板(802)、第一侧板(803)和第二侧板(804)，工具安装板(801)上加工有用于与主板(802)配合安装的楔形凸台(80101)和定位凸台(80102)，阀块(9)安装于主板(802)上，第一侧板(803)和第二侧板(804)分...
【专利技术属性】
技术研发人员：马云祥，李玲珑，李邦鹏，刘帅，程斐，沈允生，
申请(专利权)人：深海技术科学太湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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