泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器及其工作方法技术

本发明专利技术公开一种泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器及其工作方法，其包括安装机架、机械锁机构、辅助机械手机构和刀筒抓取机构，该末端执行器与换刀机械手配合使用，能够代替人工进行泥水平衡盾构机刀筒自动更换作业，保障人员的安全，提高换刀效率，缩短掘进工期，降低隧道工程的造价成本，实现智能机器人换刀。换刀。换刀。

【技术实现步骤摘要】
泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器及其工作方法


[0001]本专利技术属于隧道掘进施工设备
，特别涉及一种泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器。

技术介绍

[0002]随着城市交通系统不断发展，泥水平衡隧道在城市交通水下隧道建设中具有重要地位。盾构刀具作为关键掘进装置，其磨损情况严重影响盾构施工效率、施工质量及施工安全。盾构刀具的更换是导致施工效率降低的一个重要原因。目前盾构刀具更换的方式主要为常压人工换刀和带压人工换刀，这些手段存在着安全风险大、应用范围小、效率低下等缺点。因此，研制泥水平衡盾构机刀具机械化、自动化更换的设备代替人工作用是十分必要的。
[0003]为了提高换刀效率，缩短掘进工期，降低隧道工程的造价成本，实现智能机器人换刀，专利技术了本泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种适用于泥水平衡盾构机刀筒更换机械手的末端执行器，配合机械臂使用可以很好地替代人工换刀作业，从而保障施工人员的安全，提高换刀效率，缩短掘进工期，降低隧道工程的造价成本，实现智能机器人换刀。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器，其包括安装机架、机械锁机构、辅助机械手机构和刀筒抓取机构，所述安装机架包括连接法兰盘、小吊耳、大吊耳，所述连接法兰盘的一面和所述机械锁机构固定连接，所述连接法兰盘的另一面和泥水平衡盾构机刀筒更换机械手连接，从而在机械手的操作下该末端执行器也随着机械手同频运动；所述机械锁机构包括驱动液压缸、机械锁块，所述驱动液压缸具有液压杆，所述机械锁块固定装配在所述驱动液压缸的液压杆的端部，从而随着所述驱动液压缸的运动驱动液压杆来回伸出和缩回，那么所述机械锁块也随之来回伸出和缩回；所述辅助机械手机构具有两端，其中一端活动地固定安装在所述机械锁机构的所述驱动液压缸的缸体外表面上，另一端是自由的。
[0006]更进一步地，所述辅助机械手机构包括机械手臂和驱动马达，所述机械手臂一方面和所述驱动液压缸的缸体外表面活动地固定连接在一起，另一方面和所述驱动马达电连接，所述驱动马达用以驱动所述机械手臂运动。
[0007]更进一步地，所述机械手臂包括机械手大臂、机械手中臂和机械手小臂，所述驱动马达包括大臂驱动马达、中臂驱动马达和小臂驱动马达，所述机械手大臂的一端和所述驱动液压缸的缸体外表面活动地固定连接在一起，所述机械手大臂的另一端机械手中臂活动地固定连接在一起，所述大臂驱动马达和所述机械手大臂电连接，从而在所述大臂驱动马达的驱动下使得所述机械手大臂旋转；所述机械手中臂的另一端和所述机械手小臂活动地
固定连接在一起，所述机械手中臂和所述中臂驱动马达电连接，从而在所述中臂驱动马达的驱动下使得所述机械手中臂转动；所述小臂驱动马达和所述机械手小臂电连接，以此驱动所述机械手小臂转动。
[0008]更进一步地，所述辅助机械手机构还包括末端扳手驱动马达和机械手末端扳手，所述机械手末端扳手和所述末端扳手驱动马达依次连接在所述机械手小臂的一端，所述末端扳手驱动马达驱使所述机械手末端扳手绕其轴线转动。
[0009]更进一步地，所述刀筒抓取机构包括机械手爪、抓取机械臂和抓取机械臂驱动液压缸，所述抓取机械臂驱动液压缸的一端和所述安装机架的小吊耳通过销轴活动式连接在一起，所述抓取机械臂驱动液压缸的另一端和所述抓取机械臂的端部也通过销轴活动式地固定连接在一起。
[0010]更进一步地，在所述抓取机械臂的中部区域设置有挂钩，该挂钩通过销轴和所述安装机架的大吊耳活动式地固定连接在一起。
[0011]更进一步地，所述抓取机械臂的另一端部和所述机械手爪通过销轴活动式地固定连接在一起。
[0012]更进一步地，所述机械手爪具有两个手爪，每个手爪呈半圆槽形状，两个手爪合并起来形成圆柱形空间，该圆柱形空间用于套装刀筒。
[0013]本专利技术还提供一种泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器拆卸刀筒的工作方法，其步骤包括：步骤一：本末端执行器通过所述安装机架的连接法兰盘与配套的机械手安装连接，通过机械手将末端执行器运动至需要更换的刀筒前方，并通过机械手姿态调整将刀筒轴线与安装机架轴线对齐；步骤二：启动所述驱动液压缸，所述机械锁块随活塞杆伸出至指定位置后，所述机械锁块绕着活塞杆轴线转动，实现对刀筒前端的锁定；步骤三：依次启动所述大臂驱动马达、所述中臂驱动马达、所述小臂驱动马达，所述辅助机械手机构到达指定位置后，启动所述末端扳手驱动马达，驱使所述机械手末端扳手转动，解除一体化刀筒的固定；步骤四：关闭所述末端扳手驱动马达，启动各臂驱动马达，实现所述辅助机械手机构的复位；步骤五：启动所述驱动液压缸，令末端执行器带动刀筒沿刀盘伸出至指定位置，此时所述刀筒抓取机构处于未抓取状态；步骤六：启动所述抓取机械臂驱动液压缸，两所述抓取机械臂转动一定角度，进而实现所述机械手爪对刀筒的抓取，此时所述刀筒抓取机构处于抓取状态；步骤七：机械手控制末端执行器回退，将滚刀运送到指定位置，所述机械锁机构解除对刀筒的锁定，所述刀筒抓取机构解除对刀筒的抓取。
[0014]本专利技术还提供一种泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器安装刀筒的工作方法，其步骤包括：步骤一：机械手控制末端执行器运动至新刀筒下方，启动所述驱动液压缸，实现所述机械锁机构对刀筒的锁定后，启动所述抓取机械臂驱动液压缸，实现刀筒抓取动作；步骤二：通过控制机械手，将刀筒运送至合适位置，此时刀筒未进入刀盘的安装
孔；步骤三：关闭所述抓取机械臂驱动液压缸，解除所述刀筒抓取机构对刀筒的抓取；步骤四：启动所述驱动液压缸，其活塞杆伸出至合适位置，带动刀筒进入刀盘的安装孔内；步骤五：依次启动所述大臂驱动马达、所述中臂驱动马达、所述小臂驱动马达，使所述辅助机械手机构到达指定位置后，启动所述末端扳手驱动马达，驱使所述机械手末端扳手转动，实现刀筒在刀盘上的固定；步骤六：关闭所述末端扳手驱动马达，启动各臂驱动马达，实现辅助机械手机构的复位；步骤七：关闭所述驱动液压缸，所述机械锁机构复位，解除对刀筒的锁定；步骤八：回退末端执行器，机械手控制末端执行器运动至合适位置，实现末端执行器的复位。
[0015]本专利技术的有益效果是：专利技术提供一种泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器，其与换刀机械手配合使用，能够代替人工进行泥水平衡盾构机刀筒自动更换作业，保障人员的安全，提高换刀效率，缩短掘进工期，降低隧道工程的造价成本，实现智能机器人换刀。
附图说明
[0016]图1为本专利技术提供的一种泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器的总体结构示意图。
[0017]图2为本专利技术提供的一种泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器的总体结构示意图，在图中重点显示安装机架和机械锁机构。
[0018]图3为本专利技术提供的一种泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器的总体结构示意图，在图中重点显示辅助机械手机构的结构。
[0019]图4为本专利技术提供的一种泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器的总体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器，其特征在于，包括安装机架、机械锁机构、辅助机械手机构和刀筒抓取机构，所述安装机架包括连接法兰盘、小吊耳、大吊耳，所述连接法兰盘的一面和所述机械锁机构固定连接，所述连接法兰盘的另一面和泥水平衡盾构机刀筒更换机械手连接，从而在机械手的操作下该末端执行器也随着机械手同频运动；所述机械锁机构包括驱动液压缸、机械锁块，所述驱动液压缸具有液压杆，所述机械锁块固定装配在所述驱动液压缸的液压杆的端部，从而随着所述驱动液压缸的运动驱动液压杆来回伸出和缩回，那么所述机械锁块也随之来回伸出和缩回；所述辅助机械手机构具有两端，其中一端活动地固定安装在所述机械锁机构的所述驱动液压缸的缸体外表面上，另一端是自由的。2.根据权利要求1所述的泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器，其特征在于，所述辅助机械手机构包括机械手臂和驱动马达，所述机械手臂一方面和所述驱动液压缸的缸体外表面活动地固定连接在一起，另一方面和所述驱动马达电连接，所述驱动马达用以驱动所述机械手臂运动。3.根据权利要求2所述的泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器，其特征在于，所述机械手臂包括机械手大臂、机械手中臂和机械手小臂，所述驱动马达包括大臂驱动马达、中臂驱动马达和小臂驱动马达，所述机械手大臂的一端和所述驱动液压缸的缸体外表面活动地固定连接在一起，所述机械手大臂的另一端机械手中臂活动地固定连接在一起，所述大臂驱动马达和所述机械手大臂电连接，从而在所述大臂驱动马达的驱动下使得所述机械手大臂旋转；所述机械手中臂的另一端和所述机械手小臂活动地固定连接在一起，所述机械手中臂和所述中臂驱动马达电连接，从而在所述中臂驱动马达的驱动下使得所述机械手中臂转动；所述小臂驱动马达和所述机械手小臂电连接，以此驱动所述机械手小臂转动。4.根据权利要求3所述的泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器，其特征在于，所述辅助机械手机构还包括末端扳手驱动马达和机械手末端扳手，所述机械手末端扳手和所述末端扳手驱动马达依次连接在所述机械手小臂的一端，所述末端扳手驱动马达驱使所述机械手末端扳手绕其轴线转动。5.根据权利要求4所述的泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器，其特征在于，所述刀筒抓取机构包括机械手爪、抓取机械臂和抓取机械臂驱动液压缸，所述抓取机械臂驱动液压缸的一端和所述安装机架的小吊耳通过销轴活动式连接在一起，所述抓取机械臂驱动液压缸的另一端和所述抓取机械臂的端部也通过销轴活动式地固定连接在一起。6.根据权利要求5所述的泥水平衡盾构机刀筒更换机械手末端执行器，其特征在于，在所述抓取机械臂的中部区域设置有挂钩，该挂钩通过销轴和所述安装机架的大吊耳活动式地固定连接在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博文，
申请(专利权)人：苏州元仪达智能装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：