[發(fā)明專(zhuān)利]一種適用于盾構(gòu)機(jī)換刀作業(yè)的液壓機(jī)械臂

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610528099.1
• 申請(qǐng)日: 2016-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105965503B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林文強(qiáng);周溪橋;鄭興華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/14
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/14;B25J18/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 陳岑

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于盾構(gòu)機(jī)換刀作業(yè)的液壓機(jī)械臂。

背景技術(shù)：

盾構(gòu)機(jī)換刀機(jī)器人系統(tǒng)中需要配備一個(gè)機(jī)械臂來(lái)執(zhí)行具體的換刀任務(wù)。傳統(tǒng)的機(jī)械臂種類(lèi)及功能較為豐富，但目前并沒(méi)有一種機(jī)械臂產(chǎn)品可以很好地適應(yīng)盾構(gòu)機(jī)換刀任務(wù)，盾構(gòu)機(jī)的最前端為刀盤(pán)，所述刀盤(pán)后面順次布置有開(kāi)挖艙、氣墊艙及人閘艙，換刀作業(yè)是在開(kāi)挖艙中進(jìn)行，開(kāi)挖艙由于本身結(jié)構(gòu)的限制，換刀作業(yè)空間狹小、作業(yè)環(huán)境惡劣、刀具單體重量大，現(xiàn)有的機(jī)械臂則通常體積較大對(duì)作業(yè)環(huán)境要求較高、且負(fù)載能力相對(duì)不足，故并不能很好的適用于盾構(gòu)機(jī)的換刀作業(yè)；例如用于深海作業(yè)的機(jī)械臂要求具有高的控制精度及超高壓的耐受能力，價(jià)格昂貴但負(fù)載能力略有不足，用其進(jìn)行換刀作業(yè)時(shí)一方面造成資源的浪費(fèi)，另一方面無(wú)法適應(yīng)大直徑的滾刀，使用很有限制。

而在盾構(gòu)機(jī)作業(yè)時(shí)，更換盾構(gòu)機(jī)刀具是作業(yè)過(guò)程必不可少一個(gè)步驟，如何合理、經(jīng)濟(jì)地盾構(gòu)機(jī)刀具的更換，并保證作業(yè)人員的安全是盾構(gòu)施工中一個(gè)重要的研究方向。為此，研發(fā)盾構(gòu)機(jī)換刀機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)提高換刀效率、降低換刀成本、保障操作人員的安全將是盾構(gòu)機(jī)換刀技術(shù)的一大進(jìn)步。

因此，為了實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)換刀機(jī)器人系統(tǒng)的功能，提高換刀作業(yè)的自動(dòng)化水平，亟需研究一種應(yīng)用于盾構(gòu)機(jī)換刀機(jī)器人系統(tǒng)中的超大功率機(jī)械臂，可滿(mǎn)足盾構(gòu)機(jī)換刀作業(yè)的使用需求，執(zhí)行盾構(gòu)機(jī)的換刀任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種體積小、運(yùn)動(dòng)靈活、控制簡(jiǎn)單、可靠性高的適用于盾構(gòu)機(jī)換刀作業(yè)的液壓機(jī)械臂。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種適用于盾構(gòu)機(jī)換刀作業(yè)的液壓機(jī)械臂，包括：基座，基座上設(shè)置有腰身，且所述腰身可相對(duì)基座旋轉(zhuǎn)，腰身一側(cè)與大臂的一端連接，所述大臂的另一端與中臂一端連接，所述大臂上安裝有相樞接的第一液壓缸和第二液壓缸，所述第一液壓缸用以驅(qū)動(dòng)所述大臂俯仰運(yùn)動(dòng)，所述第二液壓缸用以驅(qū)動(dòng)所述中臂俯仰運(yùn)動(dòng)，中臂的另一端與前臂一端連接，所述中臂上安裝有第三液壓缸，用以驅(qū)動(dòng)所述前臂俯仰運(yùn)動(dòng)，前臂另一端連接有工具安裝頭，所述前臂上安裝有第四液壓缸，用以驅(qū)動(dòng)所述前臂左右擺動(dòng)，所述工具安裝頭一側(cè)安裝有滾刀抓取工具，所述滾刀抓取工具包括U型底座，U型底座的橫梁上安裝有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的抓取鉗，第五液壓缸的一端樞接于所述U型底座的側(cè)壁，另一端樞接于所述抓取鉗，用以帶動(dòng)抓取鉗的張開(kāi)和閉合。

所述腰身為擺動(dòng)液壓缸，所述擺動(dòng)液壓缸包括第一旋轉(zhuǎn)軸和套設(shè)于第一旋轉(zhuǎn)軸外部的液壓缸殼體，液壓缸殼體上設(shè)置有第一支座和第一銷(xiāo)軸座。

所述大臂的兩端分別設(shè)置有第一軸承座和第二軸承座，所述腰身和大臂通過(guò)第一支座和第一軸承座連接為一體，且第二旋轉(zhuǎn)軸插設(shè)于所述第一支座和第一軸承座上，用以使得所述大臂可相對(duì)腰身轉(zhuǎn)動(dòng)，所述大臂中部設(shè)置有第二銷(xiāo)軸座，第一液壓缸一端通過(guò)第一銷(xiāo)軸樞接于第一銷(xiāo)軸座，其另一端通過(guò)第二銷(xiāo)軸樞接于第二銷(xiāo)軸座，第二液壓缸一端通過(guò)第二銷(xiāo)軸樞接于第二銷(xiāo)軸座，另一端通過(guò)第三銷(xiāo)軸樞接于中臂。

所述第一液壓缸的伸出桿端部設(shè)置有第一耳環(huán)，第一耳環(huán)套裝在第一銷(xiāo)軸上，所述第一液壓缸的缸體端部設(shè)置有第二耳環(huán)，第二耳環(huán)套裝在第二銷(xiāo)軸上，所述第二液壓缸的缸體端部設(shè)置有第三耳環(huán)，第三耳環(huán)套裝在第二銷(xiāo)軸上，且第三耳環(huán)卡設(shè)在第二耳環(huán)兩側(cè)，第二液壓缸的伸出桿端部設(shè)置有第四耳環(huán)，第四耳環(huán)套裝在第三銷(xiāo)軸上。

所述第二耳環(huán)為單耳結(jié)構(gòu)，第三耳環(huán)為雙耳結(jié)構(gòu)。

所述中臂一端設(shè)置有第二支座，另一端設(shè)置有第三軸承座，所述中臂和大臂通過(guò)第二支座和第二軸承座連接為一體，且第三旋轉(zhuǎn)軸插設(shè)于第二支座和第二軸承座上，用以使得所述中臂可相對(duì)大臂轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二支座上設(shè)置有第三銷(xiāo)軸座，第二液壓缸的一端通過(guò)第三銷(xiāo)軸樞接于第三銷(xiāo)軸座，所述第二支座上還插設(shè)有第四銷(xiāo)軸，第三液壓缸的一端通過(guò)第四銷(xiāo)軸樞接于第二支座。

所述前臂一端設(shè)置有第三支座，另一端設(shè)置有第四軸承座，所述中臂和前臂通過(guò)第三支座和第三軸承座連接為一體，且第四旋轉(zhuǎn)軸插設(shè)于第三支座和第三軸承座上，用以使得所述前臂可相對(duì)中臂轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第三支座上插設(shè)有第五銷(xiāo)軸，第三液壓缸的一端通過(guò)第五銷(xiāo)軸樞接于第三支座，所述第三支座一側(cè)的側(cè)壁上還設(shè)置有第四銷(xiāo)軸座，第四液壓缸一端通過(guò)第六銷(xiāo)軸樞接于第四銷(xiāo)軸座。

所述第三液壓缸的缸體端部設(shè)置有第五耳環(huán)，第五耳環(huán)套裝在第四銷(xiāo)軸上，所述第三液壓缸的伸出桿端部設(shè)置有第六耳環(huán)，第六耳環(huán)套裝在第六銷(xiāo)軸上。