[发明专利]一种应用于全断面隧道掘进机的换刀机器人机身

摘要

本发明属于隧道施工技术领域，根据全断面掘进机刀盘内部结构和滚刀在刀盘上的布置方式，设计了一种应用于全断面隧道掘进机的换刀机器人机身，主要由升降机主体、套轨、机器人大臂、机器人滑移基座和机器人底座五大部分组成。目的在于解决全段面隧道掘进机“换刀难，换刀险”的问题，保障换刀工人的生命安全，提高换刀效率，降低施工成本。换刀机器人可以在高压等极端恶劣的环境中，带动末端执行器，完成对刀盘上所有磨损滚刀的更换，进而完成“机器代人”的突破。

主权项

1.一种应用于全断面隧道掘进机的换刀机器人机身，其特征在于，所述的应用于全断面隧道掘进机的换刀机器人机身主要由升降机主体(1)、套轨(2)、机器人大臂(3)、机器人滑移基座(4)和机器人底座(5)组成；其中，机器人底座(5)和机器人滑移基座(4)构成机器人的第一个自由度，机器人大臂(3)包括一个移动副即机器人第二个自由度和一个转动副即机器人的第三个自由度，套轨(2)构成机器人的第四个自由度，升降机主体(1)构成机器人的第五个自由度；升降机主体(1)、套轨(2)、机器人大臂(3)和机器人滑移基座(4)构成机器人的主体部分；所述的升降机主体(1)包括升降机底板(1‑1)、剪式机构(1‑2)、上滚珠丝杠(1‑3)、小齿轮(1‑4)、大齿轮(1‑5)、液压马达(1‑6)、升降机上板(1‑7)、中心环(1‑8)、抗弯板结构(1‑9)和小滚珠丝杆(1‑10)；液压马达(1‑6)安装在升降机上板(1‑7)上表面，小齿轮(1‑4)直接固定在液压马达(1‑6)的输出轴上；大齿轮(1‑5)安装在升降机上板(1‑7)下表面并与小齿轮(1‑4)啮合；上滚珠丝杠(1‑3)一端固定在升降机上板(1‑7)上，另一端连接在大齿轮1‑4的轴孔上；剪式机构(1‑2)的上端杆与上滚珠丝杆1‑3的螺母套相连，剪式机构(1‑2)的下端杆与下滚珠丝杠1‑10的螺母套相连；下滚珠丝杠1‑10安装在升降机底板(1‑1)上表面；四套抗弯板结构(1‑9)由四节抗弯板串联组成，上端连接在升降机上板(1‑7)上，下端连接在升降机底板(1‑1)上；末端执行器固定在升降机底板(1‑1)的下表面；所述的套轨(2)包括套轨箱体(2‑1)和套轨滑座(2‑2)；套轨滑座(2‑2)安装在套轨箱体(2‑1)的槽内，套轨滑座(2‑2)上设有中心孔；所述的机器人大臂(3)包括摆动液压马达(3‑1)、机器人伸出臂(3‑2)、机器人基础臂(3‑3)和单活塞双作用液压缸(3‑4)；摆动液压马达(3‑1)安放在机器人伸出臂(3‑2)上，其输出轴与轴套滑座2‑2的中心孔配合；两个单活塞双作用液压缸(3‑4)对称安装在机器人基础臂(3‑3)的左右两侧；机器人基础臂(3‑3)连接在机器人大臂基台(4‑1)的鞍形结构钢上；所述的机器人滑移基座(4)包括机器人大臂基台(4‑1)和机器人大臂基台滑座(4‑2)；机器人大臂基台(4‑1)由两个马鞍形结构通过两个空心方杆连接而成；机器人大臂基台滑座(4‑2)通过螺栓固定在机器人大臂基台(4‑1)上，其与机器人底座(5)配合，实现滑动；所述的机器人底座(5)包括机器人底座基座(5‑1)和机器人底座滑轨(5‑2)。