一种撕裂刀更换机械手及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种撕裂刀更换机械手，解决了现有技术中撕裂刀更换存在安全隐患、耗费工时的问题。本发明专利技术包括依次连接的固定底座、转动臂和机械手掌，所述固定底座滑动设置在盾构机仓室内的平移轨道上，所述转动臂包括三节依次连接可相对转动的机械臂，转动臂的自由端连接可围绕转自身轴线旋转的机械手掌，机械手掌的轴向方向开设有与撕裂刀的固定螺母相匹配的六角孔，六角孔的外端部设置有可沿六角孔的径向方向伸缩的伸缩卡爪。本发明专利技术还公开了一种撕裂刀更换机械手的控制方法。本发明专利技术不仅结构简单便于生产制作，降低了生产成本，而且设计结构巧妙可以快捷远程控制更换撕裂刀，极大地加快了施工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种撕裂刀更换机械手及其控制方法
本专利技术涉及撕裂刀更换
，特别是指一种撕裂刀更换机械手及其控制方法。
技术介绍
在地下工程领域，盾构法施工的应用越来越广泛。随着盾构技术的日趋成熟，盾构暗挖区间呈现高埋深，高水压的趋势，因此施工效率的提高是一项重要的研究课题。在盾构机地下施工的过程中，撕裂刀是主要的开挖功能件，一旦撕裂刀发生损坏将无法继续进行隧道开挖，必须停机检修，而现有技术中的撕裂刀结构复杂，更换十分困难，因此现有撕裂刀的更换时间严重影响盾构机的施工效率。为了提高盾构机施工效率而研发设计了一种便于快速更换的撕裂刀更换机械手，包括撕裂刀和刀箱，撕裂刀包括楔形的撕裂刀主体及用于连接撕裂刀主体和刀箱的连接螺栓，连接螺栓上依次连接有限位挡块和固定螺母，限位挡块靠近固定螺母的一端设置有转动凸台，撕裂刀主体的侧边设置有定位块，撕裂刀主体的后端设置有用于与限位挡块卡接配合的定位槽，刀箱内部设有与撕裂刀主体卡接配合的楔形通槽，楔形通槽的内壁上设置有与定位块挡止配合的限位槽，刀箱的后端设置有与限位挡块挡止配合的卡爪。这种撕裂刀更换机械手结构简单、拆卸相对快捷，但是人工进行撕裂刀的拆卸不仅存在一定的安全隐患，而且更换效率也会因各种因素而受限，另外，还耗费工时，不能在最大限度节约成本的基础上提高施工效率，因此制约着盾构机施工的整体效率。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提出一种撕裂刀更换机械手，解决了现有技术中撕裂刀更换存在安全隐患、耗费工时的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种撕裂刀更换机械手，其特征在于：包括依次连接的固定底座、转动臂和机械手掌，所述固定底座滑动设置在盾构机仓室内的平移轨道上，所述转动臂包括三节依次连接可相对转动的机械臂，转动臂的自由端连接可围绕转自身轴线旋转的机械手掌，机械手掌的轴向方向开设有与撕裂刀的固定螺母相匹配的六角孔，六角孔的外端部设置有可沿六角孔的径向方向伸缩的伸缩卡爪。所述转动臂包括依次连接的第一节臂、第二节臂和第三节臂，第一节臂的下端通过与盾构机控制器相连的第一回转气缸垂直设置在固定底座上，第二节臂的一端通过铰接关节与第一节臂的另一端相连，第二节臂的另一端通过铰接关节与第三节臂的一端相连，第三节臂的另一端设置有若干个与机械手掌相连的直线气缸，所述直线气缸与盾构机控制器相连，所述铰接关节均包括与盾构机控制器相连的第二回转气缸，第二回转气缸上设置有相啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮分别设置在第一节臂与第二节臂相连的端部、第二节臂与第三节臂相连的端部。所述转动臂包括依次连接的第一节臂、第二节臂和第三节臂，第一节臂的下端通过与盾构机控制器相连的第一回转气缸垂直设置在固定底座上，第二节臂的一端通过铰接关节与第一节臂的另一端相连，第二节臂的另一端通过铰接关节与第三节臂的一端相连，第三节臂的另一端设置有若干个与机械手掌相连的直线气缸，所述直线气缸与盾构机控制器相连，所述铰接关节均包括与盾构机控制器相连的减速电机，第一节臂与第二节臂相连的端部、第二节臂与第三节臂相连的端部分别设置有主动齿轮和从动齿轮，减速电机的输出轴与主动齿轮传动连接。所述转动臂包括依次连接的第一节臂、第二节臂和第三节臂，第一节臂的下端通过与盾构机控制器相连的第一回转气缸垂直设置在固定底座上，第二节臂的一端通过铰接关节与第一节臂的另一端相连，第二节臂的另一端通过铰接关节与第三节臂的一端相连，第三节臂的另一端设置有若干个与机械手掌相连的直线气缸，所述直线气缸与盾构机控制器相连，所述铰接关节均包括与盾构机控制器相连的回转液压缸，回转液压缸上设置有相啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮分别设置在第一节臂与第二节臂相连的端部、第二节臂与第三节臂相连的端部。所述机械手掌包括开设所述六角孔的抓取头及与抓取头底端转动连接的回转座，回转座的上端通过与盾构机控制器相连的第三回转气缸与抓取头转动连接，回转座的下端与所述直线气缸固定连接。所述固定底座与伸缩气缸的气缸杆端部相连，伸缩气缸的底座固定设置在平移轨道上，伸缩气缸与盾构机控制器相连。所述伸缩卡爪包括环设在六角孔外周的若干个微型伸缩气缸，微型伸缩气缸与盾构机控制器相连。一种撕裂刀更换机械手的控制方法，包括以下步骤：步骤一：撕裂刀的安装，初始状态下撕裂刀更换机械手处于收缩状态，首先控制打开盾构机仓室的仓门，控制固定底座沿平移导轨向前滑动，机械手掌的六角孔卡接着撕裂刀的连接螺栓上的转动凸台，然后伸缩卡爪伸出使转动凸台卡接在六角孔内，然后将撕裂刀伸入盾构泥水仓。步骤二：此时撕裂刀的限位挡块处于定位槽的外端，限位挡块长度方向的中心线与定位槽长度方向的中心线相交，机械手掌将撕裂刀从卡爪中间推进刀箱的楔形通槽内，撕裂刀主体上的定位块与限位槽挡止配合，撕裂刀主体的后端与刀箱未固定连接。步骤三：控制机械手掌转动，进而带动转动凸台转动，则限位挡块随之转动，直至限位挡块与定位槽前后对应，则限位挡块与卡爪前后对应且处于卡爪内。步骤四：控制伸缩卡爪缩回，然后机械手掌向后回缩，使转动凸台从六角孔内退出且与固定螺母卡接配合，然后机械手掌正向转动带动固定螺母旋紧，随着固定螺母的旋紧撕裂刀主体逐渐被连接螺栓向刀箱后端拖移，直至限位挡块完全落入定位槽内，即完成了撕裂刀的安装。步骤五：撕裂刀的拆除，首先控制机械手掌伸向盾构机泥水仓，机械手掌上的六角孔与撕裂刀上的固定螺母插接配合，控制机械手掌反向转动带动固定螺母旋松，随着固定螺母的旋松，撕裂刀主体逐渐被推向刀箱的前端，则定位槽和限位挡块逐渐分离，直至限位挡块完全从定位槽内移出停止旋松固定螺母。步骤六：控制机械手掌向前伸出，直至六角孔套设在限位挡块的转动凸台上，控制机械手掌转动，进而带动限位挡块转动，则限位挡块从卡爪内转出使限位挡块长度方向的中心线与定位槽长度方向的中心线相交。步骤七：控制伸缩卡爪伸出，使转动凸台固定在六角孔内，然后控制机械手掌回缩，直至将撕裂刀从刀箱内退出。所述步骤二中所述的限位挡块长度方向的中心线与定位槽长度方向的中心线相垂直，步骤三中机械手掌转动90度，使限位挡块与定位槽前后对应，步骤六中的机械手掌转动90度，使限位挡块后从卡爪内转出。本专利技术撕裂刀更换机械手不仅结构简单便于生产制作，降低了生产成本，而且设计结构巧妙可以快捷地远程控制进行撕裂刀的更换，极大地加快了施工效率。本专利技术设置的平移轨道可以便捷地带动固定底座在盾构机仓室内水平移动，而第一回转气缸可带动第一节臂围绕自身的轴线转动，这样便实现了机械手掌的水平移动和水平转动两个自由度的调节；第一节臂与第二节臂之间、第二节臂与第三节之间通过铰接关节相连接，通过盾构机控制器分别控制各个第二回转气缸便可实现各个节臂之间的相对转动，这样便实现了机械手掌在竖直方向上的转动调节；第三节臂与机械手掌之间设置的直线气缸，可以实现第三节臂与机械手掌之间的伸缩调节；第三回转气缸的设置，可以实现机械手掌便捷地围绕六角孔的中心线进行转动，进而可完成对固定螺母和转动凸台的旋转；设置伸缩卡爪，通过盾构机控制器控制微型伸缩气缸可实现对旋转动凸台的轴向固定，便于将撕裂刀送入刀箱及从刀箱内拔出。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种撕裂刀更换机械手，其特征在于：包括依次连接的固定底座（1）、转动臂（2）和机械手掌（3），所述固定底座（1）滑动设置在盾构机仓室（4）内的平移轨道（401）上，所述转动臂（2）包括三节依次连接可相对转动的机械臂，转动臂（2）的自由端连接可围绕转自身轴线旋转的机械手掌（3），机械手掌（3）的轴向方向开设有与撕裂刀（1）的固定螺母（701）相匹配的六角孔（302），六角孔（302）的外端部设置有可沿六角孔（302）的径向方向伸缩的伸缩卡爪。

【技术特征摘要】
1.一种撕裂刀更换机械手，其特征在于：包括依次连接的固定底座（1）、转动臂（2）和机械手掌（3），所述固定底座（1）滑动设置在盾构机仓室（4）内的平移轨道（401）上，所述转动臂（2）包括三节依次连接可相对转动的机械臂，转动臂（2）的自由端连接可围绕转自身轴线旋转的机械手掌（3），机械手掌（3）的轴向方向开设有与撕裂刀（1）的固定螺母（701）相匹配的六角孔（302），六角孔（302）的外端部设置有可沿六角孔（302）的径向方向伸缩的伸缩卡爪。2.根据权利要求1所述的撕裂刀更换机械手，其特征在于：所述转动臂（2）包括依次连接的第一节臂（201）、第二节臂（202）和第三节臂（203），第一节臂（201）的下端通过与盾构机控制器相连的第一回转气缸垂直设置在固定底座（1）上，第二节臂（202）的一端通过铰接关节（6）与第一节臂（201）的另一端相连，第二节臂（202）的另一端通过铰接关节（6）与第三节臂（203）的一端相连，第三节臂（203）的另一端设置有若干个与机械手掌（3）相连的直线气缸（301），所述直线气缸（301）与盾构机控制器相连，所述铰接关节（6）均包括与盾构机控制器相连的第二回转气缸，第二回转气缸上设置有相啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮分别设置在第一节臂（201）与第二节臂（202）相连的端部、第二节臂（202）与第三节臂（203）相连的端部。3.根据权利要求1所述的撕裂刀更换机械手，其特征在于：所述转动臂（2）包括依次连接的第一节臂（201）、第二节臂（202）和第三节臂（203），第一节臂（201）的下端通过与盾构机控制器相连的第一回转气缸垂直设置在固定底座（1）上，第二节臂（202）的一端通过铰接关节（6）与第一节臂（201）的另一端相连，第二节臂（202）的另一端通过铰接关节（6）与第三节臂（203）的一端相连，第三节臂（203）的另一端设置有若干个与机械手掌（3）相连的直线气缸（301），所述直线气缸（301）与盾构机控制器相连，所述铰接关节（6）均包括与盾构机控制器相连的减速电机，第一节臂（201）与第二节臂（202）相连的端部、第二节臂（202）与第三节臂（203）相连的端部分别设置有主动齿轮和从动齿轮，减速电机的输出轴与主动齿轮传动连接。4.根据权利要求1所述的撕裂刀更换机械手，其特征在于：所述转动臂（2）包括依次连接的第一节臂（201）、第二节臂（202）和第三节臂（203），第一节臂（201）的下端通过与盾构机控制器相连的第一回转气缸垂直设置在固定底座（1）上，第二节臂（202）的一端通过铰接关节（6）与第一节臂（201）的另一端相连，第二节臂（202）的另一端通过铰接关节（6）与第三节臂（203）的一端相连，第三节臂（203）的另一端设置有若干个与机械手掌（3）相连的直线气缸（301），所述直线气缸（301）与盾构机控制器相连，所述铰接关节（6）均包括与盾构机控制器相连的回转液压缸，回转液压缸上设置有相啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮分别设置在第一节臂（201）与第二节臂（202）相连的端部、第二节臂（202）与第三节臂（203）相连的端部。5.根据权利要求2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳凯，叶蕾，郑康泰，张家年，张世伟，于金达，于庆增，张威威，张华刚，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41