一种盾构机盘形滚刀换刀机械手及其使用方法技术

一种盾构机盘形滚刀换刀机械手及其使用方法，所述机械手包括：箱体，箱体上、下端面设置有液压缸支撑座，箱体前端设置有机械手手指支撑座，机械手手指上下对称铰接在所述机械手手指支撑座上，液压缸一端铰接在液压缸支撑座上，另一端铰接于机械手手指，所述箱体前、后箱板开设通孔，盘形滚刀拆装块插设在通孔中，贯穿所述箱体。成对的机械手手指采用一个液压缸驱动，保证机械手手指良好的同步性；机械手手指结构简单，容易加工，实用性强；箱体设计为工字型，具有良好力学性能，同时给驱动机械手手指的液压缸预留足够活动空间；盘形滚刀拆装块具有伸缩功能和旋转机构，在定位精度不高时能够自动调整对准，适应较宽泛机械手精度区间。

Shield machine disk type hob cutter changer manipulator and using method thereof

A shield machine cutter tool changing manipulator and its use method, the manipulator comprises a box body, the box and the lower end is provided with a hydraulic cylinder supporting seat, the front end is provided with the mechanical hand supporting seat, manipulator fingers under the symmetric hinged on the mechanical hand supporting seat, hydraulic the cylinder in the hydraulic cylinder is hinged on the supporting seat, the other end is hinged on the mechanical hand, the box before and after the box plate is provided with a through hole, the disc cutter disassembly block inserted in the through hole, through the box. A pair of the mechanical hand adopts a hydraulic cylinder drive, to ensure synchronization of the mechanical hand good; the mechanical hand has the advantages of simple structure, easy processing, strong practicability; the design is I-shaped, has good mechanical properties, while leaving enough space for the hydraulic cylinder pre drive manipulator fingers; disc cutter disassembly the block has a telescopic function and a rotating mechanism, can automatically adjust the alignment in the positioning accuracy is not high, to adapt to the wide interval accuracy of manipulator.

【技术实现步骤摘要】
一种盾构机盘形滚刀换刀机械手及其使用方法
：本专利技术涉及工程机械
，具体涉及一种盾构机盘形滚刀换刀机械手及其使用方法。
技术介绍
：该设计是针对北方重工直径6.66m泥水平衡盾构机的盘形滚刀换刀机器人配合使用，用于拆卸特定盘形滚刀的刀箱机构。目前，在城市地铁隧道和跨河隧道建设普遍采用盾构法，大直径、长距离的盾构机开始大规模使用。大直径盾构机工作条件通常为不均匀复合地层，在整个刀盘上部分区域的滚刀需要经常更换。盾构机换刀方式分为带压力换刀和常压力换刀，常压换刀虽然有很多优点，换刀过程在泥水平衡盾构机的泥水舱(开挖舱)中操作空间狭小而且随时有渗水的危险。在压力条件下换刀操作人员处于高压、高湿度环境，此时如果出现泥水舱漏气会导致其工作环境压力降低，压力降低会导致人体内的压缩空气进入血管，甚至有生命危险。人工换刀的整个流程不仅操作繁琐，而且由于盘形滚刀本身较重，对操作人员体力消耗巨大。换另一把盘形滚刀时需要操作人员全部撤离泥水舱，重新启动刀盘旋转到合适的位置。然后操作人员重新进入泥水舱进行换刀作业。换刀机器人在对苛刻条件的适应性方面具有很多优点，在带压力条件下进行换刀不会像换刀操作人员那样对压力特别敏感，同时也避免了人员伤亡的可能性。拆装现有的盘形滚刀刀箱结构时需要设计复杂且灵活的机械手，在回收和补给螺栓、压紧块等小零件时还需要设计辅助机构。因此，针对上述情况，提出使用机器人进行换刀换刀操作，通过机械手和特定刀箱相适应操作来完成换刀作业。因此设计一种结构简单、具有高可靠性和高适应性条件的机械手显得十分的必要，可与特定刀箱机构相配合使用的，完成滚刀的更换。专利
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种盾构机盘形滚刀换刀机械手及其使用方法，用于辅助盾构机盘形滚刀的更换。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供的一种盾构机盘形滚刀换刀机械手，包括：箱体，所述箱体上、下端面设置有液压缸支撑座，箱体前端设置有机械手手指支撑座，机械手手指上下对称铰接在所述机械手手指支撑座上，液压缸一端铰接在液压缸支撑座上，另一端铰接于所述机械手手指，所述箱体前、后箱板开设通孔，盘形滚刀拆装块插设在所述通孔中，贯穿所述箱体，所述盘形滚刀拆装块包括摆动液压缸，所述摆动液压缸一端安装有液压缸安装板，液压缸安装板一侧设置有第一凸台，所述第一凸台插设于第一套筒，第二套筒插设于第一套筒中，且第二套筒内部中空，第二套筒通过弹簧与第一套筒连接，用以使得第二套筒在第一套筒中滑动，第二套筒端部设置有第二凸台。所述第一凸台和第一套筒通过键连接。所述第二套筒外壁开设第一凹槽，第一套筒内壁对应设置有第三凸台，所述第三凸台插设在所述第一凹槽中。所述机械手手指设置有两对，每对机械手手指之间设置连杆，机械手手指枢接于连杆两端，所述液压缸一端套接于所述连杆上。所述箱体上下端面均设置有第二凹槽，第二凹槽中设置有第四凸台，所述液压缸支撑座焊接在所述第四凸台上。所述机械手手指呈Y型结构，所述Y型结构分叉的两端分别铰接于所述机械手手指支撑座和液压缸，Y型结构的直线段上间隔设置有第五凸台和第六凸台，且上下对称设置的两机械手手指上的第五凸台和第六凸台朝向彼此设置。所述第五凸台设置在Y型结构的直线端的端部。所述Y型结构的直线端端部的另一侧设置有第一倾斜面，且所述第一倾斜面的倾斜角为7.5°-15°。所述第五凸台远离第六凸台的的一侧设置有第二倾斜面，且所述倾斜面的倾斜角度为15°-20°。一种盾构机盘形滚刀换刀机械手的使用方法，配合特定的刀箱机构使用，所述刀箱机构包括箱体，所述箱体焊接于盾构机内，箱体内设有可与所述箱体分离的滚刀安装机构，所述滚刀安装机构一侧固定有盘形滚刀，另一侧安装有旋转机构；其换刀过程的具体步骤如下：步骤一：对机械手进行调试，并将需要进行更换的滚刀准备好；步骤二：控制机械手手指的液压缸收缩，使得机械手手指张开，然后机械手手指运动至滚刀安装块处；步骤三：控制液压缸伸长，使得机械手手指合拢，抓取滚刀安装机构，同时，调整第二凸台，使得第二凸台插设于旋转机构；步骤四：调整摆动液压缸，通过第二凸台带动旋转机构转动，使得滚刀安装机构从箱体上解锁，机械手将滚刀安装机构连同旧的滚刀一起送出盾构机；步骤五：控制液压缸收缩，使得机械手手指张开，松开滚刀安装机构，然后将旧滚刀从滚刀安装机构上卸下；步骤六：控制液压缸伸长，使得机械手手指合拢，抓取另一个已经安装有盘形滚刀的滚刀安装块；步骤七：调整第二凸台，使得第二凸台插设于旋转机构，机械手将滚刀安装机构送入盾构机；步骤八：调整摆动液压缸，通过第二凸台带动旋转机构转动，使得滚刀安装机构锁死在箱体上；步骤九：控制液压缸收缩，使得机械手手指张开，松开滚刀安装机构，机械手退出盾构机，完成盾构机滚刀的更换。本专利技术一种盾构机盘形滚刀换刀机械手及其使用方法的有益效果：1.成对的机械手手指采用一个液压缸驱动，保证机械手手指运动时良好的同步性；2.机械手手指结构简单，容易加工，实用性强，且强度满足应用要求；3.箱体设计为工字型，具有良好力学性能，同时给驱动机械手手指的液压缸预留足够活动空间；4.本装置结构简单，体积小巧，不仅能适应恶劣工况，还具有良好工程应用价值，实用性强；5.机械手的盘形滚刀拆装块具有伸缩功能和旋转机构，在定位精度不高时能够自动调整对准，适应较宽泛机械手精度区间。附图说明：图1为本专利技术一种盾构机盘形滚刀换刀机械手的结构示意图；图2为箱体的结构示意图；图3为箱体的内部结构示意图；图4为机械手手指的结构示意图；图5为图4中A处的局部放大图；图6为盘形滚刀拆装块的结构示意图；图7为图6的剖视图；1-箱体，2-液压缸支撑座，3-机械手手指支撑座，4-机械手手指，5-液压缸，6-通孔，7-盘形滚刀拆装块，8-摆动液压缸，9-液压缸安装板，10-第一凸台，11-第一套筒，12-第二套筒，13-弹簧，14-第二凸台，15-键，16-第一凹槽，17-第三凸台，18-连杆，19-第二凹槽，20-第四凸台，21-第五凸台，22-第六凸台，23-第一倾斜面，24-第二倾斜面，25-快接接头。具体实施方式：下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。根据图1～图7所示，本专利技术提供的一种盾构机盘形滚刀换刀机械手，包括：箱体1，所述箱体1上、下端面设置有液压缸支撑座2，箱体1前端设置有机械手手指支撑座3，机械手手指4上下对称铰接在所述机械手手指支撑座3上，液压缸5一端铰接在液压缸支撑座2上，另一端铰接于所述机械手手指4，在箱体1的后箱板上设置有快接接头25，用于连接机械臂，实现机械手和机械臂的快速拆卸和安装，在本实施例中，所述箱体1上下端面均设置有第二凹槽19，第二凹槽19中设置有第四凸台20，所述液压缸支撑座2焊接在所述第四凸台20上，将箱体1设计为工字型，具有良好力学性能，同时给驱动机械手手指4的液压缸5预留足够活动空间，避免机构之间产生干涉，所述箱体1前、后箱板开设通孔6，盘形滚刀拆装块7插设在所述通孔6中，贯穿所述箱体1，所述盘形滚刀拆装块7包括摆动液压缸8，摆动液压缸8摆动的角度范围为0°～240°，所述摆动液压缸8一端安装有液压缸安装板9，通过摆动液压缸8的运动，带动液压缸安装板9正向或逆向旋转180°，液压缸安装板9一侧设置有第一凸台10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盾构机盘形滚刀换刀机械手，其特征在于：包括：箱体，所述箱体上、下端面设置有液压缸支撑座，箱体前端设置有机械手手指支撑座，机械手手指上下对称铰接在所述机械手手指支撑座上，液压缸一端铰接在液压缸支撑座上，另一端铰接于所述机械手手指，所述箱体前、后箱板开设通孔，盘形滚刀拆装块插设在所述通孔中，贯穿所述箱体，所述盘形滚刀拆装块包括摆动液压缸，所述摆动液压缸一端安装有液压缸安装板，液压缸安装板一侧设置有第一凸台，所述第一凸台插设于第一套筒，第二套筒插设于第一套筒中，且第二套筒内部中空，第二套筒通过弹簧与第一套筒连接，用以使得第二套筒在第一套筒中滑动，第二套筒端部设置有第二凸台。

【技术特征摘要】
1.一种盾构机盘形滚刀换刀机械手，其特征在于：包括：箱体，所述箱体上、下端面设置有液压缸支撑座，箱体前端设置有机械手手指支撑座，机械手手指上下对称铰接在所述机械手手指支撑座上，液压缸一端铰接在液压缸支撑座上，另一端铰接于所述机械手手指，所述箱体前、后箱板开设通孔，盘形滚刀拆装块插设在所述通孔中，贯穿所述箱体，所述盘形滚刀拆装块包括摆动液压缸，所述摆动液压缸一端安装有液压缸安装板，液压缸安装板一侧设置有第一凸台，所述第一凸台插设于第一套筒，第二套筒插设于第一套筒中，且第二套筒内部中空，第二套筒通过弹簧与第一套筒连接，用以使得第二套筒在第一套筒中滑动，第二套筒端部设置有第二凸台。2.根据权利要求1所述的一种盾构机盘形滚刀换刀机械手，其特征在于：所述第二套筒外壁开设第一凹槽，第一套筒内壁对应设置有第三凸台，所述第三凸台插设在所述第一凹槽中。3.根据权利要求1所述的一种盾构机盘形滚刀换刀机械手，其特征在于：所述机械手手指设置有两对，每对机械手手指之间设置连杆，机械手手指枢接于连杆两端，所述液压缸一端套接于所述连杆上。4.根据权利要求1或3所述的一种盾构机盘形滚刀换刀机械手，其特征在于：所述机械手手指呈Y型结构，所述Y型结构分叉的两端分别铰接于所述机械手手指支撑座和液压缸，Y型结构的直线段上间隔设置有第五凸台和第六凸台，且上下对称设置的两机械手手指上的第五凸台和第六凸台朝向彼此设置。5.根据权利要求4所述的一种盾构机盘形滚刀换刀机械手，其特征在于：所述第五凸台设置在Y型结构的直线端的端部。6.根据权利要求4所述的一种盾构机盘形滚刀换刀机械手，其特征在于：所述Y型结构的直线端端部的另一侧设置有第一倾斜面，且所述第一倾斜面的倾斜角为7.5°-15°。7.根据权利要求4所述的一种盾构机盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海洋，谢里阳，李强，胡杰鑫，白鑫，王博文，李冲，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21