[发明专利]一种适用于机器人换刀的TBM一体化刀具系统

说明书

本发明涉及一种适用于机器人换刀的TBM一体化刀具系统，包括卡紧模块(2)、螺栓防松模块(3)、抓取模块(4)和刀具箱体(5)。卡紧模块(2)包括挡块(25)、连杆(22)、螺纹杆(23)和螺母(24)；挡块(25)，其通过底部的圆柱面与刀具箱体铰接，其顶部为圆弧面，与刀具箱体(5)相应位置的圆弧面紧密配合，用于承受重量；连杆(22)、螺纹杆(23)和螺母(24)，螺纹杆(23)与螺母(24)通过螺纹副进行连接，而螺母(24)通过铰链与连杆(22)连接，连杆(22)的另一端又通过铰链与挡块(25)连接；螺栓防松模块(3)，包括卡爪连杆(31)、滑槽(32)和卡爪(33)。

技术领域

本发明涉及TBM全断面岩石隧道掘进机领域，特别涉及一种适用于机器人换刀的TBM一体化刀具系统及其使用方法。

背景技术

作为一种隧道施工机械，全断面隧道掘进机TBM在施工中，用于工况复杂，施工过程的关键零部件的损坏严重，安装在刀盘上的滚刀是影响隧道掘进的易损关键零部件，需要及时更换，否则将会大大影响施工效率。目前，在TBM隧道施工中常采用人工换刀，根据人工换刀的环境不同，分为常压换刀和带压换刀，前者对地质条件要求较高，一般工况难以满足；后者可以适应不同的地质条件，但换刀对作业人员身体素质要求较高，只有通过了体检和带压测试并经过了相关培训的人员才能带压进仓。现存使用的人工换刀技术，一方面不仅对作业人员要求严苛，而且英语工况的复杂性带来的不可控因素会对作业人员的安全构成威胁；另一方面，为提供作业人员作业环境TBM必须提供配套的辅助作业，既增加了TBM的复杂性，又耗费了大量的时间，因此，研究自动化换刀设备代替人工换刀是十分必要的。

由于刀具磨损带来的换刀作业问题，部分学者从源头分析，着力研究刀盘布局、刀具材料和结构等问题，有很多学者转向自动换刀技术，提出机械臂换刀，而这促进了一体化刀具的的发展。

发明内容

基于现有技术，本发明旨在提供一种适用于机器人换刀的TBM一体化刀具系统，可以实现对滚刀的快速拆卸与安装。具体技术方案如下：

一种适用于机器人换刀的TBM一体化刀具系统，包括卡紧模块2、螺栓防松模块3、抓取模块4和刀具箱体5，其中，

所述卡紧模块2包括挡块2-5、贴片2-1、连杆2-2、螺纹杆2-3和螺母2-4；

所述挡块2-5，其通过底部的圆柱面与刀具箱体铰接，并可围绕该圆柱面做旋转运动，其顶部为圆弧面，与刀具箱体5相应位置的圆弧面紧密配合，用于承受重量；

所述连杆2-2、螺纹杆2-3和螺母2-4，螺纹杆2-3与螺母2-4通过螺纹副进行连接，而螺母2-4通过铰链与连杆2-2连接，连杆2-2的另一端又通过铰链与挡块2-5连接；

所述螺栓防松模块3，包括卡爪连杆3-1、滑槽3-2和卡爪3-3；所述滑槽3-2与刀具箱体5固定连接；所述卡爪连杆3-1一端与抓杆4-2铰接；另一端则与卡爪3-3铰接，使得卡爪可以在滑槽3-2中滑动；所述卡爪3-3一端与卡爪连杆3-1铰接，另一端为Y形，且与螺栓杆2-3的上端紧密贴合；

所述抓取模块4包括抓杆侧板4-1、抓杆4-2和弹性元件；

所述抓杆侧板4-1一端通过铰链与刀具箱体5连接，并且可绕该铰链转动，另一端则与抓杆4-2相固定；

所述抓杆4-2通过抓杆侧板4-1与刀具箱体5连接，用于承受换刀机器人末端执行器的夹紧力；

所述弹性元件一端与刀具箱体5固连，另一端与抓杆侧板4-1固连。

进一步地，所述卡紧模块2还包括贴片2-1、其通过顶部的圆弧面与挡块2-5底部的圆柱面配合进而形成铰接，贴片2-1连接到刀具箱体5；