[发明专利]一种基于TBM机器人换刀的新型一体化滚刀结构

摘要

本发明属于隧道掘进装备技术领域，提供了一种应用于TBM机器人换刀的新的一体化滚刀结构，主要由刀箱、滚刀、滚刀安装架、自动伸缩装置和抓杆组成。该新型滚刀配合换刀机械手和末端执行器可以可靠的实现TBM的自动换刀任务，并且使机器人换刀的任务得到简化，缩短了换刀的时间，提高了隧道掘进的效率，降低了经济成本同时保障了施工人员的人身安全。

主权项

1.一种基于TBM机器人换刀的新型一体化滚刀结构，其特征在于，所述的新型一体化滚刀结构包括刀箱(1)、滚刀(2)、滚刀安装架(3)、自动伸缩装置(4)和抓杆(5)；/n所述的刀箱(1)，主要由刀箱连接板和刀箱侧板拼接组成，两刀箱连接板相对布置，两刀箱侧板相对布置；刀箱侧板的内型面与滚刀安装架(3)的支撑板型面相适应，以实现一体化滚刀安装时的限位；刀箱侧板上部开有孔槽，孔槽的形状和长度与伸缩板(4-1)相适应，以实现滚刀装配体的固定、传力和受力；/n所述的滚刀(2)通过螺栓与滚刀安装架(3)相连接，以实现滚刀(2)的安装；/n所述的滚刀安装架(3)包括中间连接板、支撑架和支撑板，支撑板上设有孔，用于滚刀安装架(3)与滚刀(2)的连接；中间连接板与支撑板上下配合，二者所成的型面与刀箱侧板的内型面相互配合；支撑架将两中间连接板连为一体，其上设有螺纹孔、轴承安装孔和导向槽；螺纹孔位于支撑架顶面的中间位置，用于实现滚刀安装架(3)与轴承端盖(4-3)的连接；轴承安装孔用于实现轴承(4-6)在滚刀安装架(3)中的定位与安装；导向槽位于支撑板两侧，其形状和长度与伸缩板(4-1)的外形相适应，以实现伸缩板(4-1)在滚刀安装架(3)内的安装和按预定轨迹的滑动；/n所述的自动伸缩装置(4)包括伸缩板(4-1)、推杆(4-2)、轴承端盖(4-3)、螺杆(4-4)、螺母(4-5)和轴承(4-6)；螺杆(4-4)通过轴承(4-6)来实现定位和支承，轴承端盖(4-3)用于对轴承(4-6)的密封，防止外界碎石、灰尘进入破坏轴承，并且防止润滑油脂的泄露；螺母(4-5)与螺杆(4-4)为螺纹副配合，通过旋转螺杆(4-4)来实现螺母(4-5)的直线往复运动；此时螺纹副自锁，螺纹副配合应满足以下关系：/nΦ＜α (1)/n其中：Φ为螺纹升角；α为螺纹的当量摩擦角；/n伸缩板(4-1)安装固定在支撑板的导向槽中，伸缩板(4-1)只沿导向槽作直线运动一个自由度；推杆(4-2)的一端与螺母(4-5)铰接，推杆(4-2)的另一端与伸缩板(4-1)铰接，推杆(4-2)相对于螺母(4-5)和伸缩板(4-1)运动；螺母(4-5)作直线往复运动进而通过推杆(4-2)推动伸缩板(4-1)作直线运动，从而控制伸缩板(4-1)伸出时进入刀箱侧板上的孔槽卡死，滚刀(2)进入工作状态，缩回时伸缩板(4-1)从孔槽内脱离，滚刀(2)从刀箱(1)内取出；此时应不能使伸缩板(4-1)自锁并具有良好的传力性能，应满足以下条件：/nγ