[發明專利]一種掘削斷面形狀可控的試驗用數控隧道掘進機

有效

• 申請號: 201710274344.5
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107422069B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 朱合華;徐前衛;程盼盼;丁文其;蔡永昌;李曉軍;武威;陳子揚;黃賢斌
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

1.一種掘削斷面形狀可控的試驗用數控隧道掘進機，其特征在于，包括支承機座（1），設置在支承機座（1）上并可在X-Y-Z方向自由移動的運動機構，安裝在運動機構上并隨其移動的掘進機構，

所述的運動機構包括分別帶動其負載物沿X向、Y向和Z向移動的X軸組件、Y軸組件和Z軸組件，其中，所述的X軸組件設置在支承機座（1）上，所述的Y軸組件安裝在X軸組件上，所述的Z軸組件安置在Y軸組件上，

所述的掘進機構包括ZD轉化單元、驅動組件、主軸（66）以及刀具（67），所述的ZD轉化單元設置在Z軸組件上，并可沿Z向移動，所述的驅動組件安裝在ZD轉化單元上，所述的主軸（66）的一端連接驅動組件的輸出端，另一端上固定有所述刀具（67）；

所述的Z軸組件包括設置在Y軸組件上并沿Y向移動的YZ轉化單元、固定于YZ轉化單元上的Z-基座，以及安裝在Z-基座上的Z-導軌座（38）、Z-導軌（39）、Z-滾珠絲杠、Z-聯軸器（48）、Z-減速器（46）和Z-伺服電機（47），其中，在Z-導軌（39）上騎跨設置所述ZD轉化單元，所述的Z-伺服電機（47）的輸出端依次連接Z-減速器（46）、Z-聯軸器（48）和Z-滾珠絲杠，該Z-滾珠絲杠還連接并驅動ZD轉化單元在Z-導軌（39）上移動；

所述的Z-滾珠絲杠由Z-螺桿（40）與Z-螺母組成，其中，Z-螺桿（40）的一端轉動設置在固定于Z-基座上的Z-支撐塊（43），另一端穿過安裝在Z-基座上的Z-固定塊（44）并連接所述Z-聯軸器（48），所述的Z-螺母通過Z-螺母連接座安裝在ZD轉化單元上；工作時，Z-螺桿（40）由Z-伺服電機（47）驅動轉動，并帶動Z-螺母及ZD轉化單元沿Z向移動；

所述的YZ轉化單元由YZ-滑塊（32）和安裝在YZ-滑塊（32）上的YZ-底板（31）組成，其中，YZ-滑塊（32）設置在Y軸組件上并沿Y向移動，YZ-底板（31）上設置所述Z-基座；

所述的Y軸組件包括設置在X軸組件上并沿X向移動的Y-滑塊（17）、固定在Y-滑塊（17）上的Y-底板（16），以及安裝在Y-底板（16）上的Y-導軌座（18）、Y-導軌（19）、Y-滾珠絲杠、Y-聯軸器（28）、Y-減速器（26）和Y-伺服電機（27），其中，在Y-導軌（19）上騎跨設置所述YZ轉化單元，所述的Y-伺服電機（27）的輸出端依次連接Y-減速器（26）、Y-聯軸器（28）和Y-滾珠絲杠，該Y-滾珠絲杠還連接并驅動YZ轉化單元在Y-導軌（19）上移動；

所述的Y-滑塊（17）兩側設有螺栓連接于Y-底板（16）上的Y-滑塊撐緊條（29）和Y-滑塊擋條（30），所述的Y-滑塊撐緊條（29）和Y-滑塊擋條（30）配合夾緊固定所述Y-滑塊（17）；

所述的X軸組件包括設置在支承機座（1）上的X-底板（4），以及安裝在X-底板（4）上的X-導軌座（5）、X-導軌（6）、X-滾珠絲杠、X-聯軸器（15）、X-減速器（13）和X-伺服電機（14），其中，在X-導軌（6）上騎跨設置所述Y-滑塊（17），所述的X-伺服電機（14）的輸出端依次連接X-減速器（13）、X-聯軸器（15）和X-滾珠絲杠，該X-滾珠絲杠還連接并驅動Y-滑塊（17）在X-導軌（6）上移動。

2.根據權利要求1所述的一種掘削斷面形狀可控的試驗用數控隧道掘進機，其特征在于，所述的驅動組件包括安裝在Z軸組件上并隨其移動的箱體固定板（52），設置在箱體固定板（52）上的步進電機（64）、D-傳動軸（62）、驅動齒輪（59）和從動齒輪（60），其中，所述的步進電機（64）通過D-聯軸器（63）連接所述D-傳動軸（62），所述的驅動齒輪（59）和從動齒輪（60）嚙合，并分別通過鍵連接所述D-傳動軸（62）和主軸（66）。

3.根據權利要求2所述的一種掘削斷面形狀可控的試驗用數控隧道掘進機，其特征在于，所述的箱體固定板（52）還垂直間隔設置至少一塊箱體立板（53），所述的D-傳動軸（62）和主軸（66）分別通過軸承穿設于所述箱體立板（53）上，并分別通過軸承蓋（58）與固定在箱體立板（53）上的安裝座（57）螺栓連接；

所述的箱體固定板（52）上還設有電機基板，在電機基板上安裝有電機支架（65），該電機支架（65）的一側固定設置所述步進電機（64），另一側上設置有連接所述步進電機（64）和D-傳動軸（62）的所述D-聯軸器（63）。