CN108760258B - 一种盾构机刀盘的模拟试验台及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盾构机刀盘的模拟试验台及其使用方法，包括：刀盘、蜗轮蜗杆结构、底座、储刀仓以及机械手安装仓，其中，刀盘通过安装板转动安装于底座上，储刀仓以及机械手安装仓均安装于底座上，蜗轮蜗杆结构安装于底座边部、1/4刀盘盘面的一侧，蜗轮蜗杆结构中蜗轮轴与安装板的轴同轴固接在一起，蜗轮蜗杆结构上设有手轮，该手轮与蜗轮蜗杆结构中的蜗杆轴向固定连接；方法为：固定滚刀刀箱；转动刀盘；刀盘的固定；换刀机器人的安装；模拟换刀，给换刀机器人输入位置信息，验证其轨迹规划与运动精度。本发明模拟试验台采用蜗轮蜗杆结构一体化，避免出现单独的小零件，便于安装操作，结构简单，容易加工，满足强度要求，符合实际工程应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种工程机械试验装置，具体为一种盾构机刀盘的模拟试验台及其使用方法。
背景技术
目前泥水平衡盾构机的换刀方式有两种，常压换刀和带压换刀，泥水平衡盾构机的泥水舱(开挖舱)内部在工作过程中充满高压气体，带压换刀时，在带压力条件下人工换刀条件苛刻。操作工人在有压力条件下进入泥水舱内部进行检查和更换磨损的滚刀，需要承受高压高湿度，且极易发生事故，危及生命。在换刀机器人使用技术还不成熟的情况下，不便于进行实际工作环境下的换刀实验。
泥水平衡盾构机的盘形滚刀在整个工程期限内需要多次更换，而每次进行滚刀更换时，需要替换掉的滚刀所在的角度位置是任意的，同时滚刀的尺寸和质量也很大，不适合随意摆放
因此设计一种模拟实际工作环境，角度可以随意转动，并且具有滚刀安放位置能够配合滚刀换刀机器人进行模拟换刀的模拟实验台显得十分重要。
目前，能够满足上述要求的模拟实验台尚未见报道。
发明内容
针对现有技术中尚未有能够配合滚刀换刀机器人进行模拟换刀的模拟实验台等不足，本发明要解决的问题是提供一种盾构机刀盘的模拟试验台及其使用方法，用于辅助盘形滚刀换刀机器人进行模拟实际工况的换刀。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种盾构机刀盘的模拟试验台，包括：刀盘、蜗轮蜗杆结构、底座、储刀仓以及机械手安装仓，其中，刀盘通过安装板转动安装于底座上，储刀仓以及机械手安装仓均安装于底座上，蜗轮蜗杆结构安装于底座边部、1/4刀盘盘面的一侧，蜗轮蜗杆结构中蜗轮轴与安装板的轴同轴固接在一起，蜗轮蜗杆结构上设有手轮，该手轮与蜗轮蜗杆结构中的蜗杆轴向固定连接。
刀盘为泥水平衡盾构机原刀盘的四分之一，即1/4刀盘，1/4刀盘90°的两条边界线上为两个辐条，各辐条上设有多个滚刀刀箱。
安装板包括扇形板及侧板，扇形板及侧板底部均转动安装于底座上，扇形板上部通过多个水平设置的第一空心轴连接在刀盘盘面一侧、蜗轮蜗杆结构和1/4刀盘之间；侧板上部通过第二空心轴安装于刀盘盘面另一侧；扇形板上设有多个圆孔，排列成与扇形板同心的圆弧。
所述扇形板通过三根水平方向上的第一空心轴连接在刀盘上，扇形板的中心线和刀盘中心线重合。
蜗轮蜗杆结构包括啮合连接的蜗轮及蜗杆，蜗轮蜗杆结构一侧与扇形板之间设有一半圆形板，半圆形板的弧形边部设有多个槽孔；槽孔的高度位置与扇形板上的多个圆孔对应。
所述储刀仓为透明玻璃钢制作而成，为盘形滚刀的储备区，其尺寸大小根据盾构机的气垫仓设计，与真实的工况环境相同。
所述机械手安装仓底部设有一用于安装换刀机器人的圆柱形基座。
本发明盾构机刀盘的模拟试验台的使用方法，包括以下步骤：
1)固定滚刀刀箱：将盘形滚刀刀箱安装到刀盘的辐条位置上的刀箱上；
2)转动刀盘：手动转动蜗杆一侧的手轮，通过蜗轮蜗杆机构带动蜗轮的转动，进一步带动了刀盘的转动；
3)刀盘的固定：在刀盘转到预设位置后，用螺栓将扇形板的圆孔和半圆形板上相应的槽孔连接在一起进行固定；
4)换刀机器人的安装：将换刀机器人固定安装于机械手安装仓的底座；
5)模拟换刀：把刀盘转到预定的位置之后，给换刀机器人输入相应的位置信息，验证机器人的轨迹规划与运动精度。
刀盘为泥水平衡盾构机原刀盘的四分之一，即1/4刀盘，1/4刀盘90°的两条边界线上为两个辐条，各辐条上设有多个滚刀刀箱。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明中的模拟试验台采用蜗轮蜗杆结构一体化，避免出现单独的小零件，便于安装操作，结构简单，容易加工，满足强度要求，符合实际工程应用。
2.本发明模拟试验台在配合机械手使用时，可以在任意角度位置固定，同时刀盘辐条上有多个刀箱安装位置，满足换刀机器人对不同点进行轨迹规划的验证。
3.本发明试验台机构功能和实际工况下的盾构机刀盘完全一样，对换刀机器人的技术验证完全可以通过该设备进行，大大减小了验证的风险和费用。
附图说明
图1为本发明盾构机刀盘的模拟试验台结构示意图；
图2为本发明中1/4刀盘的结构示意图；
图3为本发明中传动装置结构示意图；
图4为图1的另一视角的结构示意图。
其中，1为1/4刀盘，2为蜗轮，3为蜗杆，4为底座，5为储刀仓，6为机械手安装仓，7为扇形板，8为第二空心轴，9为侧板，10为半圆形板， 11为手轮，12为基座，13为第一空心轴，14为圆孔，15为槽孔，16为辐条。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图1～4所示，本发明一种盾构机刀盘的模拟试验台，包括：刀盘1、蜗轮蜗杆结构、底座4、储刀仓5以及机械手安装仓6，其中，刀盘1通过安装板转动安装于底座上，储刀仓5以及机械手安装仓6均安装于底座4 上，蜗轮蜗杆结构安装于底座4边部、刀盘1盘面的一侧，蜗轮蜗杆结构中蜗轮2的轴与刀盘1的轴同轴固接在一起，蜗轮蜗杆结构上设有手轮11，该手轮11与蜗轮蜗杆结构中的蜗杆3轴向固定连接。
如图2所示，刀盘为泥水平衡盾构机原刀盘的四分之一即1/4刀盘，1/4刀盘90°的两条边界线上为两个辐条16，各辐条16设有多个滚刀刀箱。
安装板包括扇形板7及侧板9(如图4所示)，扇形板7及侧板9底部均转动安装于底座4上，扇形板7上部通过多个水平设置的第一空心轴13 连接在1/4刀盘盘面一侧、蜗轮蜗杆结构和1/4刀盘之间；侧板9上部通过第二空心轴8安装于1/4刀盘盘面另一侧；扇形板7上设有多个圆孔14，排列成与扇形板7同心的圆弧。
如图3所示，蜗轮蜗杆结构包括啮合连接的蜗轮2及蜗杆3，蜗轮蜗杆结构一侧与扇形板7之间设有一半圆形板10，半圆形板10的弧形边部设有多个槽孔15；槽孔15的高度位置与扇形板7上的多个圆孔14对应。
本实施例中，所述1/4刀盘为直径6.66m泥水平衡盾构机原刀盘的四分之一，其形状结构完全相同，1/4刀盘90°的两条边界线上为两个辐条16，辐条 16上设有多个滚刀刀箱，且每个滚刀刀箱都适合换刀实验。1/4刀盘1的一侧是一块扇形板7，在距离扇形板7轴心1000mm处的圆弧上开有直径为 22mm的圆孔14，扇形板7通过三根水平方向上的第一空心轴13连接在所述1/4刀盘1上，且于1/4刀盘1的45°角处对称。所述1/4刀盘1的另一侧竖直方向上具有一侧板9，通过一根第二空心轴8和1/4刀盘1的另一侧链接，侧板9的另一端转动安装在底座4上。
蜗轮蜗杆结构是模拟实验台的传动装置，且在蜗轮2的一侧有一个半圆形板10，蜗杆3的一侧装有一个手轮11，所述半圆形板10的上方开有直径为22mm的槽孔15，手轮11为整个装置的动力源。
本实施例中15个槽孔15均布于半圆形板10上，同时在1/4刀盘一侧的扇形板7上也开有直径为22mm的圆孔14，用螺栓将扇形板7和半圆板10 连接在一起进行固定，使刀盘1可以停于多个角度。手动转动蜗杆3一侧的手轮11，通过蜗轮蜗杆机构带动蜗轮2的转动，蜗轮2的轴和1/4刀盘的轴连接在一起，这样就带动了刀盘1的转动。
如图4所示，底座4由多根方形钢管焊接而成，做为模拟实验台的基体。储刀仓5为透明玻璃钢制作而成，做为盘形滚刀的储备区，其尺寸大小根据盾构机的气垫仓设计，做到更加接近真实的工况环境，以便于模拟换刀时更加真实。所述机械手安装仓底部有一个圆柱形的基座12，用于换刀机器人的安装，其安装位置也是根据实际工作环境确定的。
本发明一种盾构机刀盘的模拟试验台的使用方法，包括以下步骤：
1)固定滚刀刀箱：将盘形滚刀刀箱安装到1/4刀盘的辐条位置上的刀箱上；
2)转动刀盘：手动转动蜗杆一侧的手轮，通过蜗轮蜗杆机构带动蜗轮的转动，进一步带动了刀盘的转动；
3)刀盘的固定：在刀盘转到预设位置后，用螺栓将扇形板的圆孔和半圆形板上相应的槽孔连接在一起进行固定；
4)换刀机器人的安装：将换刀机器人固定安装于机械手安装仓的底座；
5)模拟换刀：把刀盘转到预定的位置之后，给换刀机器人输入相应的位置信息，验证机器人的轨迹规划。
本实施例中，具体操作过程如下：
1)固定刀箱
将盘形滚刀刀箱安装到1/4刀盘1的辐条位置上的刀箱上，用于换刀机器人进行换刀调试。
2)第二步：转动刀盘1
手动转动蜗杆一侧的手轮11，通过蜗轮蜗杆机构带动蜗轮2的转动，蜗轮的轴和1/4刀盘的轴连接在一起，这样就带动了刀盘1的转动。
3)刀盘的固定
刀盘1具有一定的质量，在转过一定的角度之后不能保持位姿，所以在刀盘转到预设位置之后需要固定。在蜗轮2一侧的半圆形板10上开有槽孔15，同时在刀盘一侧的扇形板7上也开有直径为22mm的圆孔14，用螺栓将扇形板7和半圆板10连接在一起进行固定。
4)换刀机器人的安装
将换刀机器人用螺栓固定在基座12上，操控机器人进行换刀。
5)进行换刀模拟
把刀盘1转到预定的位置之后，给换刀机器人输入相应的位置，验证机器人的轨迹规划和运动精度。
本发明中，1/4刀盘是仿照泥水平衡盾构机设计的，其辐条上设有多个刀箱，以便于模拟换刀的位姿要求，同时蜗轮蜗杆结构通过手轮提供动力，方便刀箱角度的调整。由于刀盘质量和尺寸都比较的大，所以在角度调整好之后，用螺栓将其固定，以便于机器人进行模拟换刀时，刀箱的角度不会发生改变。
本发明采用蜗轮蜗杆结构一体化，避免出现单独的小零件，便于安装操作，结构简单，容易加工，满足强度要求，符合实际工程应用。
Claims (9)
1.一种盾构机刀盘的模拟试验台，其特征在于：包括刀盘、蜗轮蜗杆结构、底座、储刀仓以及机械手安装仓，其中，刀盘通过安装板转动安装于底座上，储刀仓以及机械手安装仓均安装于底座上，蜗轮蜗杆结构安装于底座边部、刀盘盘面的一侧，蜗轮蜗杆结构中蜗轮轴与安装板的轴同轴固接在一起，蜗轮蜗杆结构上设有手轮，该手轮与蜗轮蜗杆结构中的蜗杆轴向固定连接。
2.根据权利要求1所述的盾构机刀盘的模拟试验台，其特征在于：
刀盘为泥水平衡盾构机原刀盘的四分之一，即¼刀盘，¼刀盘90°的两条边界线上为两个辐条，各辐条上设有多个滚刀刀箱。
3.根据权利要求1所述的盾构机刀盘的模拟试验台，其特征在于：安装板包括扇形板及侧板，扇形板及侧板底部均转动安装于底座上，扇形板上部通过多个水平设置的第一空心轴连接在刀盘盘面一侧、蜗轮蜗杆结构和刀盘之间；侧板上部通过第二空心轴安装于刀盘盘面另一侧；扇形板上设有多个圆孔，排列成与扇形板同心的圆弧。
4.根据权利要求3所述的盾构机刀盘的模拟试验台，其特征在于：所述扇形板通过三根水平方向上的第一空心轴连接在刀盘上，扇形板的中心线和刀盘中心线重合。
5.根据权利要求1所述的盾构机刀盘的模拟试验台，其特征在于：蜗轮蜗杆结构包括啮合连接的蜗轮及蜗杆，蜗轮蜗杆结构一侧与扇形板之间设有一半圆形板，半圆形板的弧形边部设有多个槽孔；槽孔的高度位置与扇形板上的多个圆孔对应。
6.根据权利要求1所述的盾构机刀盘的模拟试验台，其特征在于：所述储刀仓为透明玻璃钢制作而成，为盘形滚刀的储备区，其尺寸大小根据盾构机的气垫仓设计，与真实的工况环境相同。
7.根据权利要求1所述的盾构机刀盘的模拟试验台，其特征在于：所述机械手安装仓底部设有一用于安装换刀机器人的圆柱形基座。
8.根据权利要求1所述的盾构机刀盘的模拟试验台的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
1）固定滚刀刀箱：将盘形滚刀刀箱安装到刀盘的辐条位置上的刀箱上；
2）转动刀盘：手动转动蜗杆一侧的手轮，通过蜗轮蜗杆机构带动蜗轮的转动，进一步带动了刀盘的转动；
3）刀盘的固定：在刀盘转到预设位置后，用螺栓将安装板中扇形板的圆孔和扇形板与蜗轮蜗杆结构之间的半圆形板上相应的槽孔连接在一起进行固定；
4）换刀机器人的安装：将换刀机器人固定安装于机械手安装仓的底座；
5）模拟换刀：把刀盘转到预定的位置之后，给换刀机器人输入相应的位置信息，验证机器人的轨迹规划与运动精度。
9.根据权利要求8所述的盾构机刀盘的模拟试验台的使用方法，其特征在于：刀盘为泥水平衡盾构机原刀盘的四分之一，即¼刀盘，¼刀盘90°的两条边界线上为两个辐条，各辐条上设有多个滚刀刀箱。
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Families Citing this family (6)
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU662838A1 (ru) * | 1976-10-05 | 1979-05-15 | Уфимский Нефтяной Институт | Стенд дл испытани герметизирующих устройств шарошечных долот |
| CN102788693A (zh) * | 2012-08-21 | 2012-11-21 | 中铁隧道装备制造有限公司 | 盾构及tbm滚刀试验台 |
| CN204143756U (zh) * | 2014-10-10 | 2015-02-04 | 浙江机电职业技术学院 | 一种用于教学的手摇式加工中心换刀装置 |
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| CN206785392U (zh) * | 2017-03-20 | 2017-12-22 | 中铁十四局集团有限公司 | 一种滚刀更换模拟仓 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU662838A1 (ru) * | 1976-10-05 | 1979-05-15 | Уфимский Нефтяной Институт | Стенд дл испытани герметизирующих устройств шарошечных долот |
| CN102788693A (zh) * | 2012-08-21 | 2012-11-21 | 中铁隧道装备制造有限公司 | 盾构及tbm滚刀试验台 |
| CN204143756U (zh) * | 2014-10-10 | 2015-02-04 | 浙江机电职业技术学院 | 一种用于教学的手摇式加工中心换刀装置 |
| KR101786752B1 (ko) * | 2016-12-29 | 2017-10-17 | 한국 오바라 주식회사 | 자동 툴 체인저 |
| CN206785392U (zh) * | 2017-03-20 | 2017-12-22 | 中铁十四局集团有限公司 | 一种滚刀更换模拟仓 |
Non-Patent Citations (1)
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| TBM盘型滚刀关键技术及试验装置研制;王腾跃;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20130415;第C034-146页 * |
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