[发明专利]一种适用于TBM换刀机器人的末端执行器

摘要

本发明属于TBM地下施工设备技术领域，提供了一种适用于TBM换刀机器人的末端执行器，包括位姿调整机构、伸缩移动机构、安装板、滚刀抓取机构和螺栓松紧机构。本发明的目的在于为TBM自动化换刀机器人提供一种新型的末端执行器，便于换刀机器人对损坏的滚刀进行自动化更换，从而减少TBM地下设备维修人员的事故发生率，保障了维修人员的生命安全，同时该设备能够提高TBM的施工自动化程度，提高换刀效率，缩短隧道施工的项目周期，减少整个项目的成本，为企业创造更多的效益。

主权项

1.一种适用于TBM换刀机器人的末端执行器，其特征在于，所述的适用于TBM换刀机器人的末端执行器包括位姿调整机构(1)、伸缩移动机构(2)、安装板(3)、滚刀抓取机构(4)和螺栓松紧机构(5)；/n所述的位姿调整机构(1)包括轴承座(1-1)、伺服电机(1-2)、电机支架(1-3)、联轴器(1-4)、蜗杆(1-5)、蜗杆支撑架(1-6)、主轴(1-7)、限位套(1-8)、蜗轮(1-9)、右轴承(1-10)、定位套(1-11)、左轴承(1-12)、轴承端盖(1-13)和支撑板(1-14)；伺服电机(1-2)通过螺栓联结在电机支架(1-3)外侧表面，电机支架(1-3)与轴承座(1-1)的安装板下表面通过螺栓垂直联结，伺服电机(1-2)通过联轴器(1-4)与蜗杆(1-5)联结，蜗杆(1-5)通过轴承安装在蜗杆支撑架(1-6)内侧表面，蜗杆支撑架(1-6)通过螺栓与轴承座(1-1)的安装板下表面垂直联结；蜗轮(1-9)通过键联结被安装在主轴(1-7)一端上，并通过限位套(1-8)进行定位；主轴(1-7)通过右轴承(1-10)、定位套(1-11)、左轴承(1-12)、轴承端盖(1-13)配合安装在轴承座(1-1)中；支撑板(1-14)通过螺钉与主轴(1-7)另一端进行联结；伺服电机(1-2)输出的旋转运动通过联轴器(1-4)传递给蜗杆(1-5)，蜗杆(1-5)通过蜗轮蜗杆传动将运动传递给蜗轮(1-9)，蜗轮(1-9)通过键将运动传递给主轴(1-7)，进而传递给支撑板(1-14)，支撑板(1-14)可绕主轴(1-7)以任意角度旋转，实现末端执行器位姿调整的动作；/n所述的伸缩移动机构(2)包括轴承座(1-1)、丝杠电机(2-1)、丝杠电机支架(2-2)、直线导轨(2-3)、安装板(3)、丝杠螺母支架(2-4)、丝杠螺母(2-5)、导轨滑块(2-6)、滑块支撑架(2-7)和丝杠支撑架(2-8)；丝杠电机(2-1)与丝杠电机支架(2-2)通过螺栓联结，丝杠电机支架(2-2)通过螺栓联结于安装板(3)的下表面，丝杠螺母支架(2-4)与轴承座(1-1)的安装板上表面通过螺钉联结，丝杠螺母(2-5)与丝杠螺母支架(2-4)通过螺栓联结，丝杠电机(2-1)的丝杠端与丝杠螺母(2-5)配合形成丝杠螺母副并通过轴承被安装在丝杠支撑架(2-8)上，丝杠支撑架(2-8)通过螺栓与安装板(3)下表面联结；直线导轨(2-3)通过螺钉与安装板(3)下表面联结，导轨滑块(2-6)通过型面与直线导轨(2-3)配合，导轨滑块(2-6)通过螺栓与滑块支撑架(2-7)联结，滑块支撑架(2-7)通过螺钉与轴承座(1-1)的安装板上表面联结；丝杠电机(2-1)将输出的旋转运动通过丝杠螺母副转换成丝杠螺母(2-5)的直线运动，进而通过丝杠螺母支架(2-4)将运动传递给轴承座(1-1)，从而实现了末端执行器的伸缩动作；/n所述的安装板(3)，主要用于提供安装和联结支撑，其上开有螺纹孔与丝杠电机支架(2-2)、直线导轨(2-3)、丝杠支撑架(2-8)进行联结，从而为末端执行器提供安装的载体；同时安装板(3)还作为与机器人连接的接口，实现末端执行器与TBM换刀机器人的连接；/n所述滚刀抓取机构(4)包括上连接销轴(4-1)、电动缸支撑架(4-2)、电动缸(4-3)、下连接销轴(4-4)、托举架(4-5)、支撑板(1-14)、机械爪连接块(4-7)、机械爪连接销轴(4-8)和机械爪(4-9)；电动缸支撑架(4-2)通过螺钉与支撑板(1-14)联结，电动缸(4-3)固定端通过上连接销轴(4-1)与电动缸支撑架(4-2)相联结，电动缸(4-3)活动端通过下连接销轴(4-4)与机械爪(4-9)联结，机械爪(4-9)通过机械爪连接销轴(4-8)与机械爪连接块(4-7)连接，机械爪连接块(4-7)通过螺钉与支撑板(1-14)进行联结，从而使机械爪(4-9)绕机械爪连接销轴(4-8)转动；电动缸(4-3)的伸缩运动通过下连接销轴(4-4)传递给机械爪(4-9)，驱动机械爪(4-9)绕机械爪连接销轴(4-8)转动，从而实现对滚刀的抓取；托举架(4-5)通过螺钉与支撑板(1-14)联结，托举架(4-5)主要是对抓出的滚刀进行托举，减少机械爪(4-9)的受力；/n所述的螺栓松紧机构(5)包括减速电机(5-1)、齿轮轴支撑架(5-2)、中心齿轮(5-3)、中心齿轮轴(5-4)、松紧螺母套(5-5)、电机联结齿轮(5-6)和支撑板(1-14)；减速电机(5-1)通过螺栓与支撑板(1-14)进行联结，电机联结齿轮(5-6)通过顶针与减速电机(5-1)的输出轴联结，中心齿轮轴(5-4)通过轴承安装在齿轮轴支撑架(5-2)上，中心齿轮(5-3)、松紧螺母套(5-5)通过顶针与中心齿轮轴(5-4)进行联结；减速电机(5-1)将输出的扭矩通过顶针传递给电机联结齿轮(5-6)，电机联结齿轮(5-6)通过齿轮副将扭矩传递给中心齿轮(5-3)，中心齿轮(5-3)通过顶针将扭矩传递给中心齿轮轴(5-4)，中心齿轮轴(5-4)通过顶针将扭矩传递给松紧螺母套(5-5)，进而实现末端执行器的松紧螺栓动作。/n