[实用新型]单自由度换刀机器人运输机构、换刀机器人及盾构机

说明书

本实用新型公开了一种盾构机用单自由度换刀机器人运输机构，解决了现有技术中输送机构运动占用空间，操作不灵活的问题。本实用新型包括运动调节机构、伸缩臂和末端执行器，所述运动调节机构通过伸缩件与伸缩臂的一端连接，末端执行器设置在伸缩臂的另一端；伸缩臂带动末端执行器对刀盘上的刀具进行更换。本实用新型结构设计巧妙，结构集成度高，运动灵活，提高换刀效率和操作安全系数，具有较高的推广价值。

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，特别是指单自由度换刀机器人运输机构、换刀机器人及盾构机。

背景技术

全断面掘进机施工过程中刀具消耗大、更换频繁，现有技术中经常是人工换刀，而人工换刀作业难度大，效率低，而且极易发生安全事故。为保证施工人员的人身安全，避免繁琐的人工换刀，提高换刀效率，节省物力和财力，用换刀机器人代替人工进行盾构机换刀成为目前的一项研究课题。

但是现阶段对换刀机器人的研究较少，尤其是换刀机器人用末端执行器的输送机构。现有的末端执行器的输送机构，占用空间大，对不同位置的滚刀夹取不方便，操作不灵活，影响更换效率。综上，需要对换刀机器人用末端执行器的输送机构做进一步改进和合理设计，以提高其对刀具的更换效率。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出单自由度换刀机器人运输机构、换刀机器人及盾构机，解决了现有技术中输送机构运动占用空间，操作不灵活的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种单自由度换刀机器人运输机构，包括运动调节机构、伸缩臂和末端执行器，所述运动调节机构通过伸缩件与伸缩臂的一端连接，末端执行器设置在伸缩臂的另一端；伸缩臂带动末端执行器对刀盘上的刀具进行更换。

所述伸缩臂包括首端臂板和末端臂板，首端臂板的一端与运动调节机构的伸缩件相连接、另一端通过折叠机构与末端臂板相连接，末端执行器设置在末端臂板上。

所述折叠机构包括至少一个连接板，连接板的两端分别通过齿轮驱动构件与首端臂板和末端臂板相连接，位于同一连接板两端的齿轮驱动构件通过连杆相连接。

所述齿轮驱动构件包括驱动电机，驱动电机固定在首端臂板和/或末端臂板上，驱动电机的输出轴上设有主动齿轮，首端臂板和/或末端臂板上设有第一齿轮轴，第一齿轮轴上设有齿形铰接件，齿形铰接件的中部铰接在连接板上，齿形铰接件的一端与主动齿轮啮合、另一端与连杆铰接。

所述齿形铰接件的中部通过第二齿轮轴与连接板相连接，第二齿轮轴上设有第二圆柱齿轮，第一齿轮轴上设有第一圆柱齿轮，第二圆柱齿轮与第一圆柱齿轮啮合。

所述位于同一连接板两端的两个齿形铰接件与连杆、连接板组成四连杆机构，四连杆机构对称设置在连接板的两侧。

所述运动调节机构包括设置在盾体内的底座，底座上横向滑动设有溜板，溜板通过推进油缸与底座相连接，溜板上纵向滑动设有油缸座，油缸座通过调节油缸与溜板相连接，油缸座上竖直设有提升油缸，伸缩件固定在提升油缸上。

所述伸缩件为连接油缸，连接油缸横向水平设置。

所述底座上设有横向设置的柱形轨道，溜板的底部设有柱形块，柱形块位于柱形轨道内且能沿柱形轨道前后运动。

所述末端执行器包括多自由度调节平台、连接箱体和夹持机构，连接箱体与多自由度调节平台相连接，夹持机构安装在连接箱体上，连接箱体上还设有高压清洗机构、螺栓松紧机构和图像采集机构。

一种盾构机用换刀机器人，包括上述的单自由度换刀机器人运输机构。

一种盾构机，包括上述的盾构用换刀机器人。