[實用新型]一種全斷面隧道掘進機換刀機器人的換刀試驗裝置

有效

• 申請號: 201921434448.9
• 申請日: 2019-08-31
• 公開（公告）號: CN210396743U
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 郭俊可;張鵬;林福龍;杜孟超;周樹亮;張樹祺;王雙旺
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/11
• 分類號: E21D9/11
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 栗改

本實用新型提出了一種全斷面隧道掘進機換刀機器人的換刀試驗裝置，用于解決人工更換滾刀的時間成本高，安全性差，且滾刀姿態各異的技術問題。本實用新型包括移動裝置，移動裝置上部固定有旋轉裝置，旋轉裝置上活動設有與滾刀相匹配的刀箱容器。移動裝置可以帶動其上的旋轉裝置豎直方向上下升降、縱向方向前后移動和橫向方向水平移動，刀箱容器可在旋轉裝置上旋轉。本實用新型結構簡單，易操作，通過調整四個可移動方向，模擬滾刀在刀盤上處于不同的位置和姿態；可在實驗室中模擬真實環境下的機器人換刀技術，大大降低了研發成本和周期，為全斷面隧道換刀機器人的前期技術研究驗證和換刀技術的成功研發奠定了基礎。

技術領域

本實用新型涉及全斷面隧道掘進機自動換刀的技術領域，尤其涉及一種全斷面隧道掘進機換刀機器人的換刀試驗裝置。

背景技術

全斷面隧道掘進機是集機械、傳感、控制等多種技術于一體的高度機械化、自動化和集成化的大型隧道襯砌成套設備，是一種推進過程中通過刀盤的旋轉帶動刀盤上的刀具對掌子面進行開挖，使隧道斷面一次成型的大型工程機械，具有自動化程度高、施工速度快、節約人力物力、安全經濟、可以有效控制地面沉降、減少對地面建筑影響等優點，廣泛應用于地鐵、鐵路交通、水利水電等領域。刀盤作為隧道掘進機的關鍵部件，掘進過程中直接與掌子面接觸，刀盤上的滾刀磨損嚴重，滾刀磨損到一定程度后就要及時更換，否則影響就會進一步蔓延至其他滾刀甚至刀盤。目前，換刀基本采用人工操作，換刀時間成本高，高壓、高溫、高濕等惡劣環境對換刀人員的安全構成威脅。

當前，針對隧道掘進機的自動化換刀問題，國外部分學者和企業已經進行了一定研究，但極度保密，不能直接應用到適合我國開挖環境的全斷面隧道掘進機的刀盤更換。實際環境中，滾刀沿圓周方向分布于整個刀盤上，具有不同的極徑和極角，所以換刀機器人換刀時可能會遇到不同姿態的滾刀。

實用新型內容

針對人工更換滾刀時間成本高，安全性差，滾刀姿態各異的技術問題，本實用新型提出一種全斷面隧道掘進機換刀機器人的換刀試驗裝置，依托實際全斷面隧道掘進機，且結構簡單，易操作，可實現四維移動，從而模擬滾刀在刀盤上的不同位置和姿態，可以從試驗層面減少全斷面換刀機器人換刀技術的研發成本和周期，為全段面隧道掘進機換刀機器人的成功研制奠定基礎。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：一種全斷面隧道掘進機換刀機器人的換刀試驗裝置，包括移動裝置，所述移動裝置上部固定有旋轉裝置，旋轉裝置上活動設有與滾刀相匹配的刀箱容器。移動裝置可以帶動其上的旋轉裝置豎直方向上下升降、縱向方向前后移動和橫向方向水平移動，從而實現三個方位的移動，刀箱容器可在旋轉裝置上旋轉，從而可以實現模擬滾刀在刀盤上的不同位置和不同姿態的情況。

進一步地，所述移動裝置包括豎直移動裝置、橫向移動裝置和縱向移動裝置，所述豎直移動裝置、橫向移動裝置和縱向移動裝置沿豎直方向設置，最上部的豎直移動裝置、橫向移動裝置或縱向移動裝置上固定有旋轉裝置。豎直移動裝置、橫向移動裝置和縱向移動裝置可以按照不同要求上下排列，只要旋轉裝置設置在移動裝置的頂部即可，從而保證刀盤容器在旋轉裝置上穩定的旋轉。

進一步地，所述豎直移動裝置上部安裝有橫向移動裝置，橫向移動裝置上部安裝有縱向移動裝置，縱向移動裝置上固定有旋轉裝置。豎直移動裝置設置在最底端，橫向移動裝置設置在豎直移動裝置和縱向移動裝置的中間，縱向移動裝置設置在橫向移動裝置的上部，旋轉裝置設置在最頂端。

進一步地，所述豎直移動裝置包括下底板、上頂板、連桿機構I和連桿機構II，連桿機構I和連桿機構II的上部均與上頂板活動連接，連桿機構I和連桿機構II的下部均與下底板活動連接，連桿機構I和連桿機構II中部均設有絲杠螺母桿，兩個絲杠螺母桿之間通過絲杠桿相連接，一個絲杠螺母桿與絲杠桿螺紋連接，另一個絲杠螺母桿與絲杠桿活動連接，絲杠桿的一端固定有搖桿I。通過搖桿I轉動絲杠桿，絲杠桿的轉動帶動一個絲杠螺母桿沿絲杠桿移動，調節連桿機構I和連桿機構II之間的間距和高度，從而調節下底板和上頂板之間的距離，從而調節上底板上部的整個裝置豎直方向上上下升降。