[發明專利]一種隧道掘進機用檢測換刀機器人及其使用方法

在審

• 申請號: 201910348721.4
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN109989763A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 卓普周;姜禮杰;趙夢媛;楊航;原曉偉;文勇亮;張樹祺
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;B25J9/00
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 李宣宣

本發明公開了一種隧道掘進機用檢測換刀機器人及其使用方法，解決的技術問題是現有刀具檢測與換刀工作主要依賴人工作業，安全隱患大，易出現人員傷亡等重大安全事故。本發明包括隧道掘進機主機，隧道掘進機主機上設有機器人倉，機器人倉內設有檢測換刀機器人和刀箱；所述的檢測換刀機器人包括底座，與底座相連設有機械臂，機械臂末端設有末端執行器。本發明將檢測換刀機器人設置在掘進機上，當滾刀出現損壞、偏磨等情況時，通過檢測換刀機器人做到對滾刀的及時更換，將傳統的人工換刀作業模式變為高效安全的“機器換人”作業模式，降低安全隱患，提高掘進效率。

技術領域

本發明涉及隧道施工領域，具體涉及一種隧道掘進機用檢測換刀機器人及其使用方法。

背景技術

全斷面掘進機施工過程中刀具消耗大、更換頻繁，刀具檢測及換刀作業時間占隧道施工周期的10%以上，現有刀具檢測與換刀工作主要依賴人工作業，大埋深、高水壓等施工環境下作業安全隱患大，易出現人員傷亡等重大安全事故。據統計，近70%的隧道施工安全事故都與人工換刀作業直接相關，“檢測難、換刀險”的國際性行業難題已成為制約復雜地質條件下隧道施工安全與效率的瓶頸。目前巨大的地鐵、公路、鐵路等隧道的市場需求對全斷面掘進裝備的施工效率及安全性提出了更高的要求。因此，以高效安全的“機器換人”作業模式實現刀具檢測與換刀作業勢在必行。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有刀具檢測與換刀工作主要依賴人工作業，安全隱患大，易出現人員傷亡等重大安全事故，提供一種高效安全的“機器換人”作業模式實現刀具檢測與換刀作業的隧道掘進機用檢測換刀機器人及其使用方法。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：一種隧道掘進機用檢測換刀機器人，包括隧道掘進機主機，隧道掘進機主機上設有機器人倉，機器人倉內設有檢測換刀機器人和刀箱；所述的檢測換刀機器人包括底座，與底座相連設有機械臂，機械臂末端設有末端執行器。

所述的機器人倉內設有滑軌和上層軌道，檢測換刀機器人的底座設置在滑軌上，刀箱設置在上層軌道上；機器人倉靠近隧道掘進機的刀盤的一側設有機器人倉閘門。

所述的機械臂為串并聯機械臂，所述的串并聯機械臂包括若干個單關節機械臂和若干個并聯機械臂。

所述的單關節機械臂包括依次串聯連接的機械臂I、機械臂II、機械臂III、機械臂IV、機械臂V，所述的機械臂V與并聯機械臂連接，所述的機械臂I一端鉸接在底座上、另一端與機械臂II鉸接連接；機械臂I與底座之間、機械臂II與底座之間分別設有驅動III；機械臂III一端與機械臂IV鉸接、另一端沿機械臂II的內腔滑動形成伸縮臂；機械臂V鉸接在機械臂IV上；相鄰并聯機械臂之間串聯連接。

所述的末端執行器包括夾持機構，夾持機構上設有卡盤擰動機構，所述的夾持機構由液壓油缸驅動，卡盤擰動機構由液壓馬達驅動。

所述的末端執行器上還設有高壓水噴嘴和視覺系統。

所述的夾持機構包括安裝板，安裝板上設有手指滑軌，安裝板下部設有移動手指和固定手指，固定手指固定在安裝板上，移動手指通過手指滑軌與安裝板滑動連接，液壓油缸的底座固定在安裝板上，液壓油缸的活塞桿與移動手指連接。

所述的卡盤擰動機構包括卡盤和卡板，液壓馬達固定在安裝板上部，液壓馬達的輸出軸穿過安裝板與卡盤連接，卡板設置在卡盤的下表面上。

所述的卡板包括I號卡板和II號卡板，I號卡板和II號卡板在卡盤上對稱設置。

所述與卡盤擰動機構相配合設有刀具系統，所述的刀具系統上設有與I號卡板和II號卡板相配合的III號卡板、IV號卡板。

一種隧道掘進機用檢測換刀機器人的使用方法，其特征在于包括以下步驟：①需要檢測換刀機器人對可疑滾刀進行檢測與更換時，檢測換刀機器人倉閘門打開，檢測換刀機器人沿滑軌滑動，并從機器人倉閘門向外伸出；