[發(fā)明專(zhuān)利]一種盾構(gòu)機(jī)機(jī)器人換刀實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911055358.3
• 申請(qǐng)日: 2019-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110685706B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卓興建;譚順輝;姜禮杰;歐陽(yáng)凱;楊航;文勇亮;陳敬舉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21D9/087
• 分類(lèi)號(hào): E21D9/087;E21D9/093;B25J9/04;B25J5/02;B25J15/08;B23P19/06
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 高園

本發(fā)明公開(kāi)了一種盾構(gòu)機(jī)機(jī)器人換刀實(shí)驗(yàn)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中盾構(gòu)機(jī)換刀困難、模擬數(shù)據(jù)精度不高的問(wèn)題。本發(fā)明包括模擬土倉(cāng)和模擬式換刀機(jī)器人，模擬土倉(cāng)上連接有泥水加注裝置和加壓裝置，模擬土倉(cāng)的下部設(shè)有排污裝置，模擬土倉(cāng)內(nèi)設(shè)有可擺動(dòng)式滾刀系統(tǒng)，模擬土倉(cāng)的一側(cè)設(shè)有機(jī)器人倉(cāng)，模擬式換刀機(jī)器人位于機(jī)器人倉(cāng)中且與可擺動(dòng)式滾刀系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。本發(fā)明可模擬盾構(gòu)機(jī)真實(shí)工況環(huán)境，模擬土倉(cāng)內(nèi)部為全密封結(jié)構(gòu)，可承受在高壓高濕環(huán)境中持續(xù)工作，換刀機(jī)器人與實(shí)際換刀機(jī)器人同比例縮小，其執(zhí)行動(dòng)作與控制系統(tǒng)與實(shí)際工況相同，全程高精度模擬滾刀換刀過(guò)程，換刀精度高、誤差小，且能清楚觀察整個(gè)換刀過(guò)程，數(shù)據(jù)可信度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及盾構(gòu)試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種盾構(gòu)機(jī)機(jī)器人換刀實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

全斷面掘進(jìn)機(jī)施工過(guò)程中刀具消耗大、更換頻繁，刀具檢測(cè)及換刀作業(yè)時(shí)間占隧道施工周期的10%以上，現(xiàn)有刀具檢測(cè)與換刀工作主要依賴人工作業(yè)，大埋深、高水壓等施工環(huán)境下作業(yè)安全隱患大，易出現(xiàn)人員傷亡等重大安全事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)近70%的隧道施工安全事故都與人工換刀作業(yè)直接相關(guān)，“檢測(cè)難、換刀險(xiǎn)”的國(guó)際性行業(yè)難題已成為制約復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道施工安全與效率的瓶頸。研發(fā)適用于盾構(gòu)機(jī)的換刀機(jī)器人迫在眉睫，但盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)處于高壓高濕環(huán)境，且整臺(tái)盾構(gòu)機(jī)體積龐大造價(jià)高昂，如果采用真機(jī)進(jìn)行相關(guān)研發(fā)試驗(yàn)會(huì)大幅度提高研發(fā)成本，并增加試驗(yàn)難度，為此，設(shè)計(jì)一種與現(xiàn)有盾構(gòu)機(jī)工況接近的盾構(gòu)機(jī)換刀實(shí)驗(yàn)臺(tái)很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種盾構(gòu)機(jī)機(jī)器人換刀實(shí)驗(yàn)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中盾構(gòu)機(jī)換刀困難、模擬數(shù)據(jù)精度不高的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種盾構(gòu)機(jī)機(jī)器人換刀實(shí)驗(yàn)裝置，包括模擬土倉(cāng)和模擬式換刀機(jī)器人，模擬土倉(cāng)上連接有泥水加注裝置和加壓裝置，模擬土倉(cāng)的下部設(shè)有排污裝置，模擬土倉(cāng)內(nèi)設(shè)有可擺動(dòng)式滾刀系統(tǒng)，模擬土倉(cāng)的一側(cè)設(shè)有機(jī)器人倉(cāng)，模擬式換刀機(jī)器人位于機(jī)器人倉(cāng)中且與可擺動(dòng)式滾刀系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。

所述可擺動(dòng)式滾刀系統(tǒng)包括刀梁本體、支撐座和新型滾刀組件，新型滾刀組件通過(guò)螺栓安裝在刀梁本體上，支撐座設(shè)置在模擬土倉(cāng)底部?jī)?nèi)側(cè)，刀梁本體的一端與支撐座鉸接，刀梁本體的下部設(shè)有俯仰油缸，俯仰油缸的一端與刀梁本體鉸接、另一端與支撐座連接。

所述模擬土倉(cāng)的底部固定設(shè)有連接座，支撐座與連接座可滑動(dòng)連接。

所述模擬式換刀機(jī)器人包括換刀機(jī)器人本體，換刀機(jī)器人本體的前端設(shè)有末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述機(jī)器人倉(cāng)內(nèi)設(shè)有地軌，換刀機(jī)器人本體與地軌滑動(dòng)連接。

所述換刀機(jī)器人本體包括第一支撐臂和第二支撐臂，第一支撐臂內(nèi)滑動(dòng)設(shè)有第一伸縮臂，第二支撐臂內(nèi)滑動(dòng)設(shè)有第二伸縮臂，第二支撐臂通過(guò)第一回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與第一伸縮臂相連接，第二伸縮臂的前端通過(guò)第二回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接。

所述第一支撐臂的底部固定設(shè)有滑移座，滑移座位于地軌內(nèi)，滑移座通過(guò)驅(qū)動(dòng)伸縮件與地軌相連接。

所述末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括滑移座、支撐座和夾爪機(jī)構(gòu)，夾爪機(jī)構(gòu)設(shè)置在支撐座上，支撐座通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與滑移座相連接，且滑移座與支撐座之間設(shè)有偏航油缸和俯仰油缸。

所述夾爪機(jī)構(gòu)包括夾爪本體和螺栓松緊機(jī)構(gòu)，支撐座為中空狀，支撐座內(nèi)設(shè)有夾爪滑軌，夾爪本體與夾爪滑軌相配合，且通過(guò)移動(dòng)油缸與支撐座相連接，螺栓松緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在夾爪滑軌外端一側(cè)。

所述螺栓松緊機(jī)構(gòu)包括伸縮油缸和對(duì)稱(chēng)設(shè)置的螺母套筒，螺母套筒向下穿過(guò)支撐座，螺母套筒的上部設(shè)有液壓扳手，液壓扳手的一端與螺母套筒固定連接、另一端通過(guò)連桿與伸縮油缸鉸接。

所述模擬土倉(cāng)的倉(cāng)壁上設(shè)置至少一個(gè)攝像頭，攝像頭與后臺(tái)控制系統(tǒng)的顯示器相連接；所述機(jī)器人倉(cāng)與模擬土倉(cāng)之間設(shè)有密封閘門(mén)。