一種盾構機盤形滾刀換刀機械手及其使用方法技術

一種盾構機盤形滾刀換刀機械手及其使用方法，所述機械手包括：箱體，箱體上、下端面設置有液壓缸支撐座，箱體前端設置有機械手手指支撐座，機械手手指上下對稱鉸接在所述機械手手指支撐座上，液壓缸一端鉸接在液壓缸支撐座上，另一端鉸接于機械手手指，所述箱體前、后箱板開設通孔，盤形滾刀拆裝塊插設在通孔中，貫穿所述箱體。成對的機械手手指采用一個液壓缸驅動，保證機械手手指良好的同步性；機械手手指結構簡單，容易加工，實用性強；箱體設計為工字型，具有良好力學性能，同時給驅動機械手手指的液壓缸預留足夠活動空間；盤形滾刀拆裝塊具有伸縮功能和旋轉機構，在定位精度不高時能夠自動調整對準，適應較寬泛機械手精度區間。

Shield machine disk type hob cutter changer manipulator and using method thereof

A shield machine cutter tool changing manipulator and its use method, the manipulator comprises a box body, the box and the lower end is provided with a hydraulic cylinder supporting seat, the front end is provided with the mechanical hand supporting seat, manipulator fingers under the symmetric hinged on the mechanical hand supporting seat, hydraulic the cylinder in the hydraulic cylinder is hinged on the supporting seat, the other end is hinged on the mechanical hand, the box before and after the box plate is provided with a through hole, the disc cutter disassembly block inserted in the through hole, through the box. A pair of the mechanical hand adopts a hydraulic cylinder drive, to ensure synchronization of the mechanical hand good; the mechanical hand has the advantages of simple structure, easy processing, strong practicability; the design is I-shaped, has good mechanical properties, while leaving enough space for the hydraulic cylinder pre drive manipulator fingers; disc cutter disassembly the block has a telescopic function and a rotating mechanism, can automatically adjust the alignment in the positioning accuracy is not high, to adapt to the wide interval accuracy of manipulator.

【技術實現步驟摘要】
一種盾構機盤形滾刀換刀機械手及其使用方法
：本專利技術涉及工程機械
，具體涉及一種盾構機盤形滾刀換刀機械手及其使用方法。
技術介紹
：該設計是針對北方重工直徑6.66m泥水平衡盾構機的盤形滾刀換刀機器人配合使用，用于拆卸特定盤形滾刀的刀箱機構。目前，在城市地鐵隧道和跨河隧道建設普遍采用盾構法，大直徑、長距離的盾構機開始大規模使用。大直徑盾構機工作條件通常為不均勻復合地層，在整個刀盤上部分區域的滾刀需要經常更換。盾構機換刀方式分為帶壓力換刀和常壓力換刀，常壓換刀雖然有很多優點，換刀過程在泥水平衡盾構機的泥水艙(開挖艙)中操作空間狹小而且隨時有滲水的危險。在壓力條件下換刀操作人員處于高壓、高濕度環境，此時如果出現泥水艙漏氣會導致其工作環境壓力降低，壓力降低會導致人體內的壓縮空氣進入血管，甚至有生命危險。人工換刀的整個流程不僅操作繁瑣，而且由于盤形滾刀本身較重，對操作人員體力消耗巨大。換另一把盤形滾刀時需要操作人員全部撤離泥水艙，重新啟動刀盤旋轉到合適的位置。然后操作人員重新進入泥水艙進行換刀作業。換刀機器人在對苛刻條件的適應性方面具有很多優點，在帶壓力條件下進行換刀不會像換刀操作人員那樣對壓力特別敏感，同時也避免了人員傷亡的可能性。拆裝現有的盤形滾刀刀箱結構時需要設計復雜且靈活的機械手，在回收和補給螺栓、壓緊塊等小零件時還需要設計輔助機構。因此，針對上述情況，提出使用機器人進行換刀換刀操作，通過機械手和特定刀箱相適應操作來完成換刀作業。因此設計一種結構簡單、具有高可靠性和高適應性條件的機械手顯得十分的必要，可與特定刀箱機構相配合使用的，完成滾刀的更換。專利
技術實現思路
：本專利技術的目的是提供一種盾構機盤形滾刀換刀機械手及其使用方法，用于輔助盾構機盤形滾刀的更換。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：本專利技術提供的一種盾構機盤形滾刀換刀機械手，包括：箱體，所述箱體上、下端面設置有液壓缸支撐座，箱體前端設置有機械手手指支撐座，機械手手指上下對稱鉸接在所述機械手手指支撐座上，液壓缸一端鉸接在液壓缸支撐座上，另一端鉸接于所述機械手手指，所述箱體前、后箱板開設通孔，盤形滾刀拆裝塊插設在所述通孔中，貫穿所述箱體，所述盤形滾刀拆裝塊包括擺動液壓缸，所述擺動液壓缸一端安裝有液壓缸安裝板，液壓缸安裝板一側設置有第一凸臺，所述第一凸臺插設于第一套筒，第二套筒插設于第一套筒中，且第二套筒內部中空，第二套筒通過彈簧與第一套筒連接，用以使得第二套筒在第一套筒中滑動，第二套筒端部設置有第二凸臺。所述第一凸臺和第一套筒通過鍵連接。所述第二套筒外壁開設第一凹槽，第一套筒內壁對應設置有第三凸臺，所述第三凸臺插設在所述第一凹槽中。所述機械手手指設置有兩對，每對機械手手指之間設置連桿，機械手手指樞接于連桿兩端，所述液壓缸一端套接于所述連桿上。所述箱體上下端面均設置有第二凹槽，第二凹槽中設置有第四凸臺，所述液壓缸支撐座焊接在所述第四凸臺上。所述機械手手指呈Y型結構，所述Y型結構分叉的兩端分別鉸接于所述機械手手指支撐座和液壓缸，Y型結構的直線段上間隔設置有第五凸臺和第六凸臺，且上下對稱設置的兩機械手手指上的第五凸臺和第六凸臺朝向彼此設置。所述第五凸臺設置在Y型結構的直線端的端部。所述Y型結構的直線端端部的另一側設置有第一傾斜面，且所述第一傾斜面的傾斜角為7.5°-15°。所述第五凸臺遠離第六凸臺的的一側設置有第二傾斜面，且所述傾斜面的傾斜角度為15°-20°。一種盾構機盤形滾刀換刀機械手的使用方法，配合特定的刀箱機構使用，所述刀箱機構包括箱體，所述箱體焊接于盾構機內，箱體內設有可與所述箱體分離的滾刀安裝機構，所述滾刀安裝機構一側固定有盤形滾刀，另一側安裝有旋轉機構；其換刀過程的具體步驟如下：步驟一：對機械手進行調試，并將需要進行更換的滾刀準備好；步驟二：控制機械手手指的液壓缸收縮，使得機械手手指張開，然后機械手手指運動至滾刀安裝塊處；步驟三：控制液壓缸伸長，使得機械手手指合攏，抓取滾刀安裝機構，同時，調整第二凸臺，使得第二凸臺插設于旋轉機構；步驟四：調整擺動液壓缸，通過第二凸臺帶動旋轉機構轉動，使得滾刀安裝機構從箱體上解鎖，機械手將滾刀安裝機構連同舊的滾刀一起送出盾構機；步驟五：控制液壓缸收縮，使得機械手手指張開，松開滾刀安裝機構，然后將舊滾刀從滾刀安裝機構上卸下；步驟六：控制液壓缸伸長，使得機械手手指合攏，抓取另一個已經安裝有盤形滾刀的滾刀安裝塊；步驟七：調整第二凸臺，使得第二凸臺插設于旋轉機構，機械手將滾刀安裝機構送入盾構機；步驟八：調整擺動液壓缸，通過第二凸臺帶動旋轉機構轉動，使得滾刀安裝機構鎖死在箱體上；步驟九：控制液壓缸收縮，使得機械手手指張開，松開滾刀安裝機構，機械手退出盾構機，完成盾構機滾刀的更換。本專利技術一種盾構機盤形滾刀換刀機械手及其使用方法的有益效果：1.成對的機械手手指采用一個液壓缸驅動，保證機械手手指運動時良好的同步性；2.機械手手指結構簡單，容易加工，實用性強，且強度滿足應用要求；3.箱體設計為工字型，具有良好力學性能，同時給驅動機械手手指的液壓缸預留足夠活動空間；4.本裝置結構簡單，體積小巧，不僅能適應惡劣工況，還具有良好工程應用價值，實用性強；5.機械手的盤形滾刀拆裝塊具有伸縮功能和旋轉機構，在定位精度不高時能夠自動調整對準，適應較寬泛機械手精度區間。附圖說明：圖1為本專利技術一種盾構機盤形滾刀換刀機械手的結構示意圖；圖2為箱體的結構示意圖；圖3為箱體的內部結構示意圖；圖4為機械手手指的結構示意圖；圖5為圖4中A處的局部放大圖；圖6為盤形滾刀拆裝塊的結構示意圖；圖7為圖6的剖視圖；1-箱體，2-液壓缸支撐座，3-機械手手指支撐座，4-機械手手指，5-液壓缸，6-通孔，7-盤形滾刀拆裝塊，8-擺動液壓缸，9-液壓缸安裝板，10-第一凸臺，11-第一套筒，12-第二套筒，13-彈簧，14-第二凸臺，15-鍵，16-第一凹槽，17-第三凸臺，18-連桿，19-第二凹槽，20-第四凸臺，21-第五凸臺，22-第六凸臺，23-第一傾斜面，24-第二傾斜面，25-快接接頭。具體實施方式：下面結合實施例對本專利技術作進一步的詳細說明。根據圖1～圖7所示，本專利技術提供的一種盾構機盤形滾刀換刀機械手，包括：箱體1，所述箱體1上、下端面設置有液壓缸支撐座2，箱體1前端設置有機械手手指支撐座3，機械手手指4上下對稱鉸接在所述機械手手指支撐座3上，液壓缸5一端鉸接在液壓缸支撐座2上，另一端鉸接于所述機械手手指4，在箱體1的后箱板上設置有快接接頭25，用于連接機械臂，實現機械手和機械臂的快速拆卸和安裝，在本實施例中，所述箱體1上下端面均設置有第二凹槽19，第二凹槽19中設置有第四凸臺20，所述液壓缸支撐座2焊接在所述第四凸臺20上，將箱體1設計為工字型，具有良好力學性能，同時給驅動機械手手指4的液壓缸5預留足夠活動空間，避免機構之間產生干涉，所述箱體1前、后箱板開設通孔6，盤形滾刀拆裝塊7插設在所述通孔6中，貫穿所述箱體1，所述盤形滾刀拆裝塊7包括擺動液壓缸8，擺動液壓缸8擺動的角度范圍為0°～240°，所述擺動液壓缸8一端安裝有液壓缸安裝板9，通過擺動液壓缸8的運動，帶動液壓缸安裝板9正向或逆向旋轉180°，液壓缸安裝板9一側設置有第一凸臺10本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種盾構機盤形滾刀換刀機械手，其特征在于：包括：箱體，所述箱體上、下端面設置有液壓缸支撐座，箱體前端設置有機械手手指支撐座，機械手手指上下對稱鉸接在所述機械手手指支撐座上，液壓缸一端鉸接在液壓缸支撐座上，另一端鉸接于所述機械手手指，所述箱體前、后箱板開設通孔，盤形滾刀拆裝塊插設在所述通孔中，貫穿所述箱體，所述盤形滾刀拆裝塊包括擺動液壓缸，所述擺動液壓缸一端安裝有液壓缸安裝板，液壓缸安裝板一側設置有第一凸臺，所述第一凸臺插設于第一套筒，第二套筒插設于第一套筒中，且第二套筒內部中空，第二套筒通過彈簧與第一套筒連接，用以使得第二套筒在第一套筒中滑動，第二套筒端部設置有第二凸臺。

【技術特征摘要】
1.一種盾構機盤形滾刀換刀機械手，其特征在于：包括：箱體，所述箱體上、下端面設置有液壓缸支撐座，箱體前端設置有機械手手指支撐座，機械手手指上下對稱鉸接在所述機械手手指支撐座上，液壓缸一端鉸接在液壓缸支撐座上，另一端鉸接于所述機械手手指，所述箱體前、后箱板開設通孔，盤形滾刀拆裝塊插設在所述通孔中，貫穿所述箱體，所述盤形滾刀拆裝塊包括擺動液壓缸，所述擺動液壓缸一端安裝有液壓缸安裝板，液壓缸安裝板一側設置有第一凸臺，所述第一凸臺插設于第一套筒，第二套筒插設于第一套筒中，且第二套筒內部中空，第二套筒通過彈簧與第一套筒連接，用以使得第二套筒在第一套筒中滑動，第二套筒端部設置有第二凸臺。2.根據權利要求1所述的一種盾構機盤形滾刀換刀機械手，其特征在于：所述第二套筒外壁開設第一凹槽，第一套筒內壁對應設置有第三凸臺，所述第三凸臺插設在所述第一凹槽中。3.根據權利要求1所述的一種盾構機盤形滾刀換刀機械手，其特征在于：所述機械手手指設置有兩對，每對機械手手指之間設置連桿，機械手手指樞接于連桿兩端，所述液壓缸一端套接于所述連桿上。4.根據權利要求1或3所述的一種盾構機盤形滾刀換刀機械手，其特征在于：所述機械手手指呈Y型結構，所述Y型結構分叉的兩端分別鉸接于所述機械手手指支撐座和液壓缸，Y型結構的直線段上間隔設置有第五凸臺和第六凸臺，且上下對稱設置的兩機械手手指上的第五凸臺和第六凸臺朝向彼此設置。5.根據權利要求4所述的一種盾構機盤形滾刀換刀機械手，其特征在于：所述第五凸臺設置在Y型結構的直線端的端部。6.根據權利要求4所述的一種盾構機盤形滾刀換刀機械手，其特征在于：所述Y型結構的直線端端部的另一側設置有第一傾斜面，且所述第一傾斜面的傾斜角為7.5°-15°。7.根據權利要求4所述的一種盾構機盤...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李海洋，謝里陽，李強，胡杰鑫，白鑫，王博文，李沖，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：遼寧,21