[发明专利]一种用于全自动三轴试验仪的多功能岩石液压爪

说明书

技术领域：

本发明属于岩石试验仪器开发领域，特别涉及一种用于全自动三轴试验仪的多功能岩石液压爪，适用于全自动三轴试验仪中岩样的抓取、定位与放置以及碎块清理工作。

背景技术：

重大仪器设备的研制是我国科技发展的重大需求。现有的岩石力学试验仪器功能较单一，在同一台仪器上只能完成一种力学试验，不同的力学试验需在多台仪器上完成，试验成本高、自动化程度低、人工操作带来的工作效率低，试验误差大。因此研发一套全自动的集岩石三轴试验以及抗压、抗拉、抗扭等力学试验于一体的多功能岩石力学试验仪对于提高岩石力学实验水平，整体提高实验效率等，具有重要意义。然而在这个高度自动化的岩石力学试验仪里，岩样的自动抓取与定位、放置以及每次试验完成后岩样的清理工作都起着较为关键的作用，对后续试验的成败也十分关键。解决这一问题，主要有两种方法：机械控制方法与液压控制方法。机械结构控制的机械手整体体积庞大，并且由于机械连接副易磨损性，久而久之会降低仪器的控制精度，轻者影响试验数据的准确性，重者可能对整个试验仪器照成损伤；而液压控制的机械手，其动力源结构相对简单、体积小，控制也较为方便，机械连接副相对较少，降低结构对整个仪器的尺寸以及精度的影响。因此，本发明设计了一种用于全自动三轴试验仪的多功能岩石液压爪，用于实现在抗压、抗拉、抗扭与三轴试验等岩石力学实验过程中岩样的全自动抓取、定位与放置以及岩样碎屑的清理等。

发明内容：

本发明的目的是设计一种用于全自动三轴试验仪的多功能岩石液压爪。为了更好的达到全自动多功能岩石力学试验仪的功能要求，通过对比现有岩石力学试验机机械手的设计问题，本设计提出以下方案：通过设计三角形爪盘，由安装于爪盘两侧的小型液压缸驱动液压机械手，配合三角形爪盘的壶口抓取岩样；设计由外置高压装置提供高压压力水由高压喷头喷出产生高压水流、高速旋转扫帚通过高速旋转扫帚驱动电机的驱动高速旋转，清理岩样碎屑；通过设计由直线电机驱动直线导轨的机械臂，带动三角形爪盘定位至岩样设定工作区，同时电机驱动三角形爪盘旋转，将岩样来回取放于试验台与岩样承台架上，精确定位岩样位置；整个多功能岩石液压爪由电脑终端全自动控制，设计功能丰富，结构紧凑，试验效率及自动化程度与精度高。

一种用于全自动三轴试验仪的多功能岩石液压爪的设计包括爪盘、机械臂两大部分，两者通过电机完成旋、伸缩动作。机械臂上安装有环形电机(24)，环形电机固定在立柱(15、22)上。环形电机(24)带动机械臂绕着立柱(15、22)作旋转运动，为两个机械臂在经过死角位置时提供旋转动力，不至于在死角位置卡死。同时机械臂上安装有直线电机(21)，直线电机(21)与伸缩杆(17、19)相连，带动伸缩杆(17、19)往复伸缩。直线电机(21)与环形电机(24)的运动配合将三角形爪盘(4)定位于压力室底座下方与岩样承台之间。

三角形爪盘(4)正中间处设有转向轴(3)，转向轴(3)套于伸缩杆中(17、19)，通过伸缩杆(17、19)的伸缩，将三角形卡盘(4)调整至岩样及压力室底座位置。三角形爪盘(4)上一角开有壶口，壶口两边安装有两个爪手，爪手通过杠杆与小型液压缸相连。小型液压缸提供液压动力，由杠杆传递给爪手(10、11)，爪手(10、11)通过转动副旋转运动，与壶口配合准确的完成岩样的抓取与放下工作。

三角形爪盘另外两个角处设计有高韧度清理扫帚(1)和高压喷头(6)，两者由电机带动，能在岩石试验完成后及时清理压力室下的岩样碎屑，保证下次试验的顺利完成。

两个机械臂的配合，与整个机架形成一个三角形结构，提高整个液压爪在工作时的稳定性。

本发明具有以下优点：

1、本发明一种用于全自动三轴试验仪的多功能岩石液压爪，不仅可以自动完成岩样的抓取工作，而且还可以通过清理头和高压喷头自动完成岩样的清理工作。

2、本发明一种用于全自动三轴试验仪的多功能岩石液压爪，可以配套适用于现有的三轴试验仪器中，提高仪器的自动化程度。

3、本发明一种用于全自动三轴试验仪的多功能岩石液压爪，可精确定位岩样位置，准确将岩样抓取并送至试验位置。

4、本发明一种用于全自动三轴试验仪的多功能岩石液压爪，结构相对简单、体积小，控制简单，机械连接副相对较少，降低了结构对整个仪器的尺寸以及精度的影响。

附图说明：

图1爪盘结构俯视图

图2爪盘结构正视图

图3机械臂结构正视图

图4机械臂结构俯视图

图5液压爪安装后整体正视图