[实用新型]一种全断面隧道掘进机换刀机器人的换刀试验装置

说明书

本实用新型提出了一种全断面隧道掘进机换刀机器人的换刀试验装置，用于解决人工更换滚刀的时间成本高，安全性差，且滚刀姿态各异的技术问题。本实用新型包括移动装置，移动装置上部固定有旋转装置，旋转装置上活动设有与滚刀相匹配的刀箱容器。移动装置可以带动其上的旋转装置竖直方向上下升降、纵向方向前后移动和横向方向水平移动，刀箱容器可在旋转装置上旋转。本实用新型结构简单，易操作，通过调整四个可移动方向，模拟滚刀在刀盘上处于不同的位置和姿态；可在实验室中模拟真实环境下的机器人换刀技术，大大降低了研发成本和周期，为全断面隧道换刀机器人的前期技术研究验证和换刀技术的成功研发奠定了基础。

技术领域

本实用新型涉及全断面隧道掘进机自动换刀的技术领域，尤其涉及一种全断面隧道掘进机换刀机器人的换刀试验装置。

背景技术

全断面隧道掘进机是集机械、传感、控制等多种技术于一体的高度机械化、自动化和集成化的大型隧道衬砌成套设备，是一种推进过程中通过刀盘的旋转带动刀盘上的刀具对掌子面进行开挖，使隧道断面一次成型的大型工程机械，具有自动化程度高、施工速度快、节约人力物力、安全经济、可以有效控制地面沉降、减少对地面建筑影响等优点，广泛应用于地铁、铁路交通、水利水电等领域。刀盘作为隧道掘进机的关键部件，掘进过程中直接与掌子面接触，刀盘上的滚刀磨损严重，滚刀磨损到一定程度后就要及时更换，否则影响就会进一步蔓延至其他滚刀甚至刀盘。目前，换刀基本采用人工操作，换刀时间成本高，高压、高温、高湿等恶劣环境对换刀人员的安全构成威胁。

当前，针对隧道掘进机的自动化换刀问题，国外部分学者和企业已经进行了一定研究，但极度保密，不能直接应用到适合我国开挖环境的全断面隧道掘进机的刀盘更换。实际环境中，滚刀沿圆周方向分布于整个刀盘上，具有不同的极径和极角，所以换刀机器人换刀时可能会遇到不同姿态的滚刀。

实用新型内容

针对人工更换滚刀时间成本高，安全性差，滚刀姿态各异的技术问题，本实用新型提出一种全断面隧道掘进机换刀机器人的换刀试验装置，依托实际全断面隧道掘进机，且结构简单，易操作，可实现四维移动，从而模拟滚刀在刀盘上的不同位置和姿态，可以从试验层面减少全断面换刀机器人换刀技术的研发成本和周期，为全段面隧道掘进机换刀机器人的成功研制奠定基础。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种全断面隧道掘进机换刀机器人的换刀试验装置，包括移动装置，所述移动装置上部固定有旋转装置，旋转装置上活动设有与滚刀相匹配的刀箱容器。移动装置可以带动其上的旋转装置竖直方向上下升降、纵向方向前后移动和横向方向水平移动，从而实现三个方位的移动，刀箱容器可在旋转装置上旋转，从而可以实现模拟滚刀在刀盘上的不同位置和不同姿态的情况。

进一步地，所述移动装置包括竖直移动装置、横向移动装置和纵向移动装置，所述竖直移动装置、横向移动装置和纵向移动装置沿竖直方向设置，最上部的竖直移动装置、横向移动装置或纵向移动装置上固定有旋转装置。竖直移动装置、横向移动装置和纵向移动装置可以按照不同要求上下排列，只要旋转装置设置在移动装置的顶部即可，从而保证刀盘容器在旋转装置上稳定的旋转。

进一步地，所述竖直移动装置上部安装有横向移动装置，横向移动装置上部安装有纵向移动装置，纵向移动装置上固定有旋转装置。竖直移动装置设置在最底端，横向移动装置设置在竖直移动装置和纵向移动装置的中间，纵向移动装置设置在横向移动装置的上部，旋转装置设置在最顶端。

进一步地，所述竖直移动装置包括下底板、上顶板、连杆机构I和连杆机构II，连杆机构I和连杆机构II的上部均与上顶板活动连接，连杆机构I和连杆机构II的下部均与下底板活动连接，连杆机构I和连杆机构II中部均设有丝杠螺母杆，两个丝杠螺母杆之间通过丝杠杆相连接，一个丝杠螺母杆与丝杠杆螺纹连接，另一个丝杠螺母杆与丝杠杆活动连接，丝杠杆的一端固定有摇杆I。通过摇杆I转动丝杠杆，丝杠杆的转动带动一个丝杠螺母杆沿丝杠杆移动，调节连杆机构I和连杆机构II之间的间距和高度，从而调节下底板和上顶板之间的距离，从而调节上底板上部的整个装置竖直方向上上下升降。