[发明专利]一种盾构机盘形滚刀换刀机械臂末端执行器

说明书

本发明公开一种盾构机盘形滚刀换刀机械臂末端执行器，可与盾构机换刀机械臂配合使用，代替人工换刀技术，自动更换盾构机盘形滚刀。本发明主要包括末端执行器主体模块、螺栓拆装固定模块和轴向移动模块；所述末端执行器主体模块包括两个液压缸，以驱动四个手指进行刀具的抓取与固定，手指上有三个接触区，在抓取或拆装不同位置螺栓时，不同的接触区与滚刀接触。所述螺栓拆装模块以摆线马达为动力源，通过螺栓套筒拆装螺栓；所述轴向移动模块是为了便于螺栓拆装，其移动速度与马达转速相关，通过直线导轨固定在末端执行器框架上。本发明操作方便，可以大幅度提高施工效率，有效减少施工风险，加快人们对地下空间利用技术的提高。

技术领域

本发明涉及一种盾构机技术领域，特别涉及一种盾构机盘形滚刀换刀机械臂末端执行器。

背景技术

通常情况盾构机的刀具直接进行破岩与开挖，承受较大的冲击力与磨损，极易损坏，换刀频繁。目前成熟的换刀技术都是人工换刀，有常压换刀与带压换刀。常压换刀对地质条件要求严格，一般地质难以满足条件。带压换刀技术对地质条件适应能力强，但是施工环境恶略，对作业人员要求苛刻，必须是受过专业训练的潜水运动员才能进行作业。人工换刀技术难度大，效率低下，操作人员需要先进入人闸舱，然后逐级加压进入气压舱，最后进入开挖舱进行作业。而且还要实时监测是否有有毒气体进入开挖舱。人工换刀作业过于危险，一旦发生塌方事故，后果不堪设想。

在整个掘进过程中可能需要多次换刀作业，目前很多学者在做改进刀具布局、改善刀具结构与材料方面的研究，从而减少换刀次数。在机器人技术比较成熟的今天，有很多学者提出采用机械臂自动换刀技术。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种盾构机盘形滚刀换刀机械臂末端执行器，具体技术方案如下：

一种盾构机盘形滚刀换刀机械臂末端执行器，包括末端执行器主体模块、螺栓拆装固定模块和轴向移动模块；

所述螺栓拆装固定模块通过螺栓固定在轴向移动模块上，轴向移动模块通过螺栓连接在末端执行器主体模块上，执行器的整体可通过快换与机械臂连接使用。

所述的一种盾构机盘形滚刀换刀机械臂末端执行器，其优选方案为所述末端执行器主体模块包括快换安装板、快换工具侧、末端执行器吊挂、末端执行器框架、销轴b、手指耳环a、销轴a、手指、手指安装板、手指驱动板、手指耳环b、液压缸a、液压缸耳环a和液压缸销轴a；

所述手指通过销轴a、销轴b分别与手指耳环a、手指耳环b连接；

所述手指耳环a焊接在手指驱动板上；

所述手指耳环b焊接在手指安装板上；

所述手指安装板、液压缸耳环a、快换安装板焊接在末端执行器框架上；

所述快换工具侧通过螺栓连接在快换安装板上，末端执行器吊挂通过螺栓连接在末端执行器框架上；

所述手指驱动板与液压缸a的一端通过螺帽连接，所述液压缸a的另一端通过销液压缸销轴a轴与液压缸耳环a连接。

所述的一种盾构机盘形滚刀换刀机械臂末端执行器，其优选方案为所述螺栓拆装固定模块包括摆线马达、马达安装法兰、螺栓拆装模块固定板、螺栓套筒、紧定螺钉、扭力倍增器安装法兰、扭力倍增器、连接器；

所述摆线马达通过马达安装法兰安装在螺栓拆装模块固定板上；

所述扭力倍增器通过连接器与液压马达的输出轴连接，并由扭力倍增器安装法兰固定于螺栓拆装模块固定板上；

所述螺栓套筒通过紧定螺钉固定在扭力倍增器上。

所述的一种盾构机盘形滚刀换刀机械臂末端执行器，其优选方案为所述轴向移动模块由液压缸b、螺栓拆装模块驱动板、直线导轨滑块、直线导轨、液压缸耳环b、液压缸销轴b和固定板；