[发明专利]一种用于全断面掘进机单滚刀更换的液压机械臂

说明书

本发明公开了一种用于全断面掘进机单滚刀更换的液压机械臂。包括滑轨机构、滑动板、第一折叠臂、基本臂、伸缩臂、第二折叠臂和第三折叠臂，滑动板底部通过四个滑块安装于直线滑轨上，丝杠与电机配合带动滑动板移动，第一折叠臂上下两端分别与基本臂和支承座铰接相连，伸缩臂沿基本臂内部空腔来回伸缩；第二折叠臂与第三折叠臂铰接相连；第一液压缸和第二液压缸与液压缸安装座铰接相连，第一液压缸活塞杆铰接安装至第一折叠臂侧面中部，第二液压缸的活塞杆铰接安装至基本臂下表面中部，第四液压缸分别与伸缩臂和第二折叠臂铰接相连，第三液压缸分别与第二折叠臂和第三折叠臂铰接相连。本发明实现在狭窄安装空间下换刀机器人大范围灵巧作业的要求。

技术领域

本发明涉及机器人机械臂领域，尤其涉及一种用于全断面掘进机单滚刀更换的液压机械臂。

背景技术

全断面掘进机施工过程中刀具消耗大、更换频繁，换刀作业时间占隧道施工周期的10％以上，现有换刀工作主要依赖人工作业，大埋深、高水压等施工环境下作业安全隐患大，易出现人员伤亡等重大安全事故。据统计，国内近70％的隧道施工安全事故都与人工换刀作业直接相关。随着我国地铁、公路、铁路等隧道建设工程量的增长，全断面掘进机的市场将不断扩大，以高效安全的“机器换人”作业模式实现换刀作业势在必行。现有人工换刀方式有带压换刀和常压换刀两种，上述两种方式仍存在风险大、效率低、成本高的问题。目前已有的换刀机器人样机，其主臂机构采用工业机器人定型产品，难以满足全断面掘进机密封舱内部复杂空间作业需求，无法实现全刀盘作业。

据检索，目前已有用于全断面掘进机换刀作业的机械臂，如公布号CN105965503A的中国专利申请公开了一种适用于盾构机换刀作业的液压机械臂，又如公布号为CN107378925A的中国专利申请公开了一种用于盾构机换刀的机械手臂；上述两种全断面掘进机换刀作业的机械臂技术方案均存在不足之处，换刀机器人工作时需要从安装空间靠近全断面掘进机刀盘处的出口伸出，上述两种方案所需安装空间较大，且要求比较大直径的出口，无法实现狭窄安装空间下换刀机器人大范围灵巧作业的要求。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种用于全断面掘进机单滚刀更换的液压机械臂本体结构，实现在狭窄安装空间下换刀机器人大范围灵巧作业的要求。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括滑轨机构、滑动板、第一折叠臂、基本臂、伸缩臂、第二折叠臂和第三折叠臂，所述滑轨机构包括底板、直线滑轨、第二螺栓组、滑块、丝杠和电机，底板沿宽度方向的两侧分别通过第二螺栓组安装有两条直线滑轨，两条直线滑轨上均滑动安装有两个滑块，丝杠两端通过固定于底板两端的丝杠座安装于底板上，丝杠位于两条直线滑轨中间且与直线滑轨相平行，丝杠其中一端与电机输出轴相连；

滑动板底部通过四个滑块滑动安装于两条直线滑轨上，滑动板沿长度方向的两侧分别布置有两个滑块且位于同一侧的两个滑块对称布置，滑动板底部中间通过丝杠螺母安装于丝杠上，第一折叠臂下端与位于滑动板上端面中部的支承座铰接相连，第一折叠臂上端与基本臂一端通过铰接相连；伸缩臂一端伸入基本臂内部空腔，伸缩臂另一端从基本臂另一端端口伸出后与第二折叠臂一端中部相连，伸缩臂沿基本臂内部空腔来回伸缩；第二折叠臂另一端与第三折叠臂一端铰接相连；

滑动板上端面两侧分别固定有液压缸安装座，第一液压缸一端与靠近电机的液压缸安装座铰接相连，第一液压缸另一端的活塞杆铰接安装至第一折叠臂靠近电机一侧的侧面中部，第二液压缸一端与远离电机的液压缸安装座铰接相连，第二液压缸另一端的活塞杆铰接安装至基本臂下表面中部；第四液压缸一端铰接安装至位于基本臂外的伸缩臂下表面，第四液压缸另一端的活塞杆与第二折叠臂一端下部铰接相连；第三液压缸一端与第二折叠臂一端上部铰接相连，第三液压缸另一端的活塞杆与第三折叠臂另一端上部铰接相连。

每个所述的滑块分别通过第一螺栓组安装于滑动板底部。