CN210908815U - 一种新型盾构用滑轨式换刀系统 - Google Patents

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CN210908815U CN201921859363.5U CN201921859363U CN210908815U CN 210908815 U CN210908815 U CN 210908815U CN 201921859363 U CN201921859363 U CN 201921859363U CN 210908815 U CN210908815 U CN 210908815U
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刘成良
雷军波
陶建峰
贾连辉
姜礼杰
卓普周
钱豪
文勇亮
原晓伟
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Shanghai Jiaotong University
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Shanghai Jiaotong University
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Abstract

本实用新型公开了一种新型盾构用滑轨式换刀系统,本实用新型包括蛇形滑块导轨机构、末端执行机构和运动调节机构,蛇形滑块导轨机构与运动调节机构相连接,蛇形滑块导轨机构内设有滑移输送机构,滑移输送机构沿蛇形滑块导轨机构移动,末端执行机构安装在滑移输送机构上且随滑移输送机构运动。本实用新型采用滑轨式换刀机器人换刀系统,载有末端执行机构的滑移输送机构沿预定好的滑轨运行至相应的位置,对刀盘上的刀具进行更换,运动安全平稳,准确定位换刀位置,提高换刀效率。其末端执行机构结构集成度高,运动灵活,可对刀具进行夹取吊装、螺栓松紧、高压清洗,同时还可以图像采集,实时监测,提高换刀效率和操作安全系数,具有较高的推广价值。

Description

一种新型盾构用滑轨式换刀系统
技术领域
本实用新型涉及盾构换刀技术领域,特别是指一种新型盾构用滑轨式换刀系统。
背景技术
全断面掘进机施工过程中刀具消耗大、更换频繁,刀具检测及换刀作业时间占隧道施工周期的10%以上,现有刀具检测与换刀工作主要依赖人工作业,大埋深、高水压等施工环境下作业安全隐患大,易出现人员伤亡等重大安全事故。据统计,国内近70%的隧道施工安全事故都与人工换刀作业直接相关,“检测难、换刀险”的国际性行业难题已成为制约复杂地质条件下隧道施工安全与效率的瓶颈。因此用换刀机器人代替人工进行盾构机换刀成为目前的一项研究课题。
但是现阶段对换刀机器人的研究较少,不仅要考虑盾构机高压/高湿等复杂环境,还要考虑与盾构的配合度。如何抛开传统换刀方式,实现精确自动换刀,是本申请研究的重点。针对全断面隧道掘进机刀盘刀具性态检测和安全快速换刀的迫切需求,需设计配合度高、全新的自动换刀系统。
实用新型内容
针对上述背景技术中的不足,本实用新型提出一种新型盾构用滑轨式换刀系统。
本实用新型的技术方案是这样实现的:一种新型盾构用滑轨式换刀系统,包括蛇形滑块导轨机构、末端执行机构和运动调节机构,蛇形滑块导轨机构与运动调节机构相连接,蛇形滑块导轨机构内设有滑移输送机构,滑移输送机构沿蛇形滑块导轨机构移动,末端执行机构安装在滑移输送机构上且随滑移输送机构运动。
所述蛇形滑块导轨机构包括螺旋轨道和平直轨道,螺旋轨道设置在运动调节机构上,平直轨道设置在土舱外壁上,螺旋轨道通过运动调节机构与平直轨道相对应。
所述平直轨道包括轴向平直轨道和径向平直轨道,轴向平直轨道设置在土舱轴向外壁上,径向平直轨道设置在土舱径向面板上,轴向平直轨道和径向平直轨道相对应。
所述运动调节机构包括设置在换刀机器人舱内的调节底座,调节底座上设有滑板,滑板通过横向油缸与调节底座相连接,滑板上设有油缸底座,油缸底座通过纵向油缸与滑板相连接,油缸底座上设有提升油缸,螺旋轨道与提升油缸固定连接。
所述滑移输送机构包括驱动机构和至少一个载运滑块,驱动机构为载运滑块在蛇形滑块导轨机构内的运动提供动力,载运滑块与末端执行机构相连接,用于承载末端执行机构。
所述载运滑块的两端设有铰接耳座,载运滑块的上下两端设有滑轮块,滑轮块与蛇形滑块导轨机构相配合,载运滑块的外面板上固定设有连接垫块,连接垫块用于连接末端执行机构。
所述驱动机构包括上卷扬机和下卷扬机,上卷扬机固定设置在螺旋轨道的上部,下卷扬机设置在螺旋轨道的下部,蛇形滑块导轨机构内设有若干个载运滑块,位于末端的载运滑块分别与上卷扬机和下卷扬机的钢丝绳相连接;所述钢丝绳通过设置在蛇形滑块导轨机构上的导向轮导向。
所述末端执行机构包括多自由度调节平台、连接箱体和夹持机构,连接箱体与多自由度调节平台相连接,夹持机构安装在连接箱体上,连接箱体上还设有高压清洗机构、螺栓松紧机构和图像采集机构。
所述多自由度调节平台包括第一定平台和第一动平台,第一动平台通过并联油缸组与第一定平台相连接,第一动平台与连接箱体固定连接。
所述并联油缸组包括至少两个油缸,油缸倾斜设置,油缸的两端通过球铰接分别与第一定平台和第一动平台连接。
所述夹持机构包括固定爪和移动爪,移动爪与固定爪铰接且通过夹紧油缸实现开合,固定爪的顶部与滑移驱动机构连接。
所述滑移驱动机构包括导轨,导轨固定在连接箱体内,导轨上滑动设有滑块,滑块与固定爪固定连接,滑块上铰接有移动油缸,移动油缸推动滑块沿导轨移动。
所述固定爪和移动爪均为具有弧度的U形夹爪,移动爪通过销轴与固定爪连接;固定爪的夹持端与移动爪的夹持端呈抱合状态,且固定爪夹持端的内壁与移动爪夹持端的内壁上均设有卡紧槽。
所述高压清洗机构包括喷嘴接头和接口管道,喷嘴接头套设在接口管道内且向上穿过连接箱体,喷嘴接头的上部设有高压喷嘴,接口管道固定在连接箱体内部且与外部水源相连接。
所述喷嘴接头的两侧设有滚轮支架,滚轮支架与连接箱体固定连接,滚轮支架上设有滚轮,滚轮的轮轴与固定在连接箱体上的喷嘴电机相连接,滚轮与喷嘴接头摩擦接触且滚轮转动能带动喷嘴接头上下移动。
所述螺栓松紧机构包括扭矩驱动件、扭矩扳手和柔性末端机构,扭矩驱动件通过连杆机构与扭矩扳手相连接,扭矩驱动件、连杆机构和扭矩扳手位于连接箱体内,柔性末端机构伸出连接箱体,扭矩扳手的一端与柔性末端机构连接,扭矩驱动件通过连杆机构和扭矩扳手带动柔性末端机构转动。
所述柔性末端机构包括外套筒、中间套筒和中心套筒,中间套筒套设在外套筒内部且通过第一螺栓与外套筒相连接,中心套筒套设在中间套筒内部且通过第二螺栓与中间套筒连接,中心套筒上设有螺母形卡槽。
所述外套筒、中间套筒和中心套筒同轴线设置,外套筒和中间套筒及中间套筒和中心套筒均设有径向弹簧;所述外套筒的顶部设有减速机,减速机的输出轴与外套筒固定连接,减速机的输入轴与扭矩扳手固定连接。
所述连杆机构包括一个连接板和两个连接杆,连接板与扭矩驱动件固定连接,连接杆的一端与连接板铰接、另一端设有十字连接座;连接杆通过十字连接座与扭矩扳手固定连接,十字连接座的外端部设有预定位推杆,预定位推杆与设置在连接箱体内的凸块相对应。
所述图像采集机构包括摄像机和倾角调节平台,倾角调节平台位于连接箱体内且向上伸出连接箱体;摄像机设置在倾角调节平台的上部,所述倾角调节平台包括定平台和动平台,定平台和动平台之间设有摆动升降机构,摆动升降机构带动动平台摆动和升降。
所述摆动升降机构包括伸缩件和中心柱,中心柱固定垂直设置在动平台的下部,且位于动平台的中心位置,所述定平台上固定设有轴套,中心柱的下部位于轴套内;伸缩件的两端分别与定平台和动平台铰接,且伸缩件位于中心柱的四周。
本实用新型采用滑轨式换刀机器人换刀系统,载有末端执行机构的滑移输送机构沿预定好的滑轨运行至相应的位置,对刀盘上的刀具进行更换,运动安全平稳,准确定位换刀位置,提高换刀效率。末端执行机构的多自由度调节平台带动夹爪升降、转动,对夹爪的位置和角度进行调节,以适应不同位置刀具的拆装更换;螺栓松紧机构可实现快速定位和对螺栓或螺母的快速卡接配合,提高工作效率;图像采集机构可多自由度调节摄像位置,增大图像采集的范围;高压清洗机构可对不同位置的刀具进行清洗。本实用新型设计巧妙,滑轨式运刀方式,是运动平稳有效,末端执行机构集成度高,运动灵活,提高换刀效率和操作安全系数,具有较高的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型在盾构中布置示意图。
图2为本实用新型与土舱位置关系示意图。
图3为本实用新型整体结构示意图。
图4为蛇形滑块导轨机构示意。
图5为载运滑块机构示意图。
图6为载运滑块机构与末端执行机构连接示意图。
图7为本实用新型末端执行机构示意图。
图8为本实用新型多自由度调节平台结构示意图。
图9为本实用新型夹持机构结构示意。
图10为本实用新型高压清洗机构结构示意图。
图11为本实用新型高压清洗机构剖视示意图。
图12为本实用新型图像采集机构结构示意图。
图13为本实用新型倾角调节平台结构示意图。
图14为本实用新型螺栓松紧机构结构示意图。
图15为本实用新型柔性末端机构内部结构示意图。
图16为本实用新型连接箱体剖视示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
如图1和2所示,实施例1,一种新型盾构用滑轨式换刀系统,包括蛇形滑块导轨机构1、末端执行机构2和运动调节机构3,蛇形滑块导轨机构1与运动调节机构3相连接,用于调节蛇形滑块导轨机构螺旋轨道的位置,便于与蛇形滑块导轨机构的平直轨道对接,蛇形滑块导轨机构1内设有滑移输送机构4,滑移输送机构4沿蛇形滑块导轨机构1移动,末端执行机构2安装在滑移输送机构4上且随滑移输送机构4运动。本申请属于新型换刀方式,载有末端执行机构的滑移输送机构沿预定好的滑轨运行至相应的位置,对刀盘上的刀具进行更换,运动安全平稳。
进一步,如图3所示,所述运动调节机构3包括设置在换刀机器人舱5内的调节底座3-5,换刀机器人舱5位于盾体内且与土舱和刀盘相对应,调节底座3固定设置在换刀机器人舱的底部。调节底座3-5上设有滑板3-3,滑板3-3通过横向油缸3-6与调节底座3-5相连接,在横向油缸的作用下推动滑板沿调节底座移动;滑板3-3上设有油缸底座3-2,油缸底座3-2通过纵向油缸3-4与滑板3-3相连接,在纵向油缸的作用下,油缸底座沿滑板进行纵向移动;油缸底座3-2上设有提升油缸3-1,蛇形滑块导轨机构的螺旋轨道1-1与提升油缸3-1固定连接。通过横向油缸和纵向油缸实现提升油缸带动蛇形滑块导轨机构的螺旋轨道进行横向和纵向的调节,提升油缸进行上下方向的调节,实现蛇形滑块导轨机构的螺旋轨道与其平直轨道的对接。
进一步,如图3所示,所述蛇形滑块导轨机构1包括螺旋轨道1-1和平直轨道1-2,螺旋轨道1-1设置在运动调节机构3上,平直轨道1-2设置在土舱6外壁上,即在土舱6外壁上开设凹槽轨道或固定凹槽轨道。螺旋轨道1-1通过运动调节机构3与平直轨道1-2相对应,使滑移输送机构从螺旋轨道平滑进入平直轨道,然后沿平直轨道运动至与待换刀具相对应的位置,通过末端执行机构进行换刀。所述平直轨道1-2包括轴向平直轨道和径向平直轨道,轴向平直轨道设置在土舱轴向外壁上,径向平直轨道设置在土舱径向面板上,轴向平直轨道和径向平直轨道一一对应,且平滑过渡连接,便于滑移输送机构的运动。
实施例2,如图6所示,一种新型盾构用滑轨式换刀系统,所述滑移输送机构4包括驱动机构和至少一个载运滑块4-1,驱动机构为载运滑块4-1在蛇形滑块导轨机构1内的运动提供动力,因此,载运滑块可采用自驱动运动或外机构带动,使其能沿预定的轨道运动。载运滑块4-1与末端执行机构2相连接,用于承载末端执行机构2,载运滑块载着末端执行机构沿预定轨道运动。
进一步,所述载运滑块4-1的两端设有铰接耳座4-3,相邻两个载运滑块通过铰接耳座铰接,即相邻两个铰接耳座通过销轴连接。载运滑块4-1的上下两端设有滑轮块4-4,滑轮块4-4与蛇形滑块导轨机构1相配合,即滑轮块可采用滑轮或固定的滑块,采用自驱动式载运滑块时,载运滑块相当于载运小车,滑轮块采用滑轮,通过滑轮转动带动载运滑块运动。采用外力驱动式载运滑块时,滑轮块可采用固定的滑块,外力拽动滑块沿轨道运动。滑轮块位于蛇形滑块导轨机构内,实现定位,便于滑动。载运滑块4-1的外面板上固定设有连接垫块4-2,连接垫块4-2用于连接末端执行机构2。
进一步,如图4所示,所述驱动机构包括上卷扬机4-5和下卷扬机4-6,即载运滑块为外力驱动式载运滑块,由上卷扬机4-5和下卷扬机4-6驱动。上卷扬机4-5固定设置在螺旋轨道1-1的上部,下卷扬机4-6设置在螺旋轨道1-1的下部,蛇形滑块导轨机构1内设有若干个载运滑块4-1,载运滑块4-1之间相互铰接,根据待换刀具的位置,设置不同数量的载运滑块。位于末端的载运滑块4-1分别与上卷扬机4-5和下卷扬机4-6的钢丝绳4-7相连接;所述钢丝绳4-7通过设置在蛇形滑块导轨机构1上的导向轮导向。工作原理:根据待换刀位置,选择合适数量的载运滑块依次铰接形成载运滑块组,最前端的载运滑块上连接末端执行机构。初始位置时,上卷扬机收绳(下卷扬机放绳),将载运滑块组拉至螺旋轨道上;需要换刀时,下卷扬机收绳(上卷扬机放绳),位于末端的载运滑块推动载运滑块组的其他滑块向前运动,直至最前端的载运滑块上的末端执行机构运动至带换刀位置,然后通过末端执行机构进行换刀。
其他结构与实施例1相同。
实施例3,如图7所示,一种新型盾构用滑轨式换刀系统,包括多自由度调节平台201、连接箱体206和夹持机构202,连接箱体206与多自由度调节平台201相连接,多自由度调节平台可进行摆动和升降,在多自由度调节平台的作用下连接箱体206能进行相应的同步动作。夹持机构202安装在连接箱体206上,连接箱体206上还设有高压清洗机构203、螺栓松紧机构204和图像采集机构205。夹持机构用于对刀具的夹取吊运;图像采集机构用于对末端执行机构执行动作时图像的采集,便于直观检测。螺栓松紧机构用于对安装刀具用的螺栓旋拧;高压清洗机构用于对待更换的刀具的清洗。夹持机构、图像采集机构、螺栓松紧机构和高压清洗机构位于连接箱体的同一板面上,五个部件配合使用,实现对刀具的高效安全更换。
进一步,如图8所示,所述多自由度调节平台201包括第一定平台2011和第一动平台2012,第一动平台2012通过并联油缸组2013与第一定平台2011相连接,第一动平台2012与连接箱体206固定连接。并联油缸组的多个油缸配合伸缩,实现对连接箱体高度和角度的调节,使夹持机构202、高压清洗机构203、螺栓松紧机构204和图像采集机构205位于合适位置,对刀具进行快速安全更换。所述并联油缸组2013包括至少两个油缸,优选地设置6个油缸,6个油缸倾斜设置,即6个油缸自称类锥形,油缸的两端通过球铰接2014分别与第一定平台2011和第一动平台2012连接,通过6个油缸的伸缩配合,带动动平台进行升降或旋转或倾斜角度调节,以适应不同位置的滚刀。
其他结构与实施例2相同。
实施例4,如图9所示,一种换刀机器人用多自由末端执行器,所述夹持机构202包括固定爪101和移动爪102,移动爪102与固定爪101铰接且通过夹紧油缸108实现开合,即在夹紧油缸的伸缩作用下,移动爪相对固定爪移动,实现对刀具的抓紧与否。固定爪101的顶部与滑移驱动机构连接。在滑移驱动机构的作用下固定爪和移动爪能进行滑移平动,实现其位置的改变,以适应不同位置刀具的拆装更换。
优选地,所述滑移驱动机构包括导轨105,导轨105固定在连接箱体206内,导轨105上滑动设有滑块103,滑块103与固定爪101固定连接,滑块103上铰接有移动油缸106,移动油缸106推动滑块103沿导轨105移动。夹爪组件位置调节时,控制移动油缸伸缩,推动滑块带动固定夹爪沿导轨移动,实现其水平轴向位置的调节。滑块103为凹字型座,凹字型座扣合在导轨的梯形槽上,保持凹字型座的稳定性,同时实现移动油缸的不干涉连接和平稳伸缩。所述固定爪101和移动爪102均为具有弧度的U形夹爪,使夹爪具有同步运动的两个夹持指,分别夹持在刀具的两侧,实现平稳牢固夹持。移动爪102通过销轴104与固定爪101连接;在加紧油缸的作用下移动爪绕销轴相对固定爪移动,实现其夹爪的开合。固定爪101的夹持端与移动爪102的夹持端呈抱合状态,且固定爪101夹持端的内壁与移动爪102夹持端的内壁上均设有卡紧槽109。卡紧槽与刀具的刀轴相配合,使夹爪能牢固卡住刀轴,防止在夹取过程中出现滑动。夹紧油缸的一端铰接在固定爪101上的凹槽内、另一端铰接在移动爪102上的凹槽内,使夹紧油缸的表面不超过固定爪和移动爪的外表面,防止夹取过程中夹紧油缸与其他固定部件产生干涉,提高夹爪的灵活性。
其他结果与实施例3。
实施例5,如图10所示,一种换刀机器人用多自由末端执行器,所述高压清洗机构203包括喷嘴接头302和接口管道303,喷嘴接头302套设在接口管道303内且向上穿过连接箱体206,喷嘴接头302与接口管道303密封连接,喷嘴接头302能与接口管道303发生上下移动,实现喷嘴接头302的伸缩。喷嘴接头302的上部设有高压喷嘴301,接口管道303固定在连接箱体206内部且与外部水源相连接。外部水源经接口管道进入喷嘴接头,然后经高压喷嘴向外喷出,对指定的刀具进行清刷,便于拆卸。
优选地,如图11所示,所述喷嘴接头302的两侧设有滚轮支架304,滚轮支架304与连接箱体206固定连接,滚轮支架304上设有滚轮305,滚轮305采用橡胶轮或其他具有一定摩擦力的滚轮。滚轮305的轮轴与固定在连接箱体206上的喷嘴电机306相连接,滚轮305与喷嘴接头302摩擦接触且滚轮305转动能带动喷嘴接头302上下移动。使用时,喷嘴电机带动滚轮转动,与喷嘴接头产生摩擦带动喷嘴接头上下移动,从而实现喷嘴接头在接口管道中的上下移动,以适应于不同位置的刀具的清洗。
进一步,如图12、13所示,所述图像采集机构205包括摄像机5-201和倾角调节平台5-202,倾角调节平台5-202位于连接箱体206内且向上伸出连接箱体206与夹爪组件相对应的一面;摄像机5-201设置在倾角调节平台5-202的上部,倾角调节平台能带动摄像机摆动和升降,实现其自身位置和角度的调节。所述倾角调节平台5-202包括定平台2-1和动平台2-2,定平台2-1和动平台2-2之间设有摆动升降机构,摆动升降机构带动动平台2-2摆动和升降。摆动升降机构带动动平台2-2摆动和升降。即在摆动升降机构的作用下,动平台可倾斜摆动和升降,使上部的摄像机自身转动,便于快速对焦,且不仅限于换刀机器人末端执行机构的运动,增大图像采集的范围。
优选地,所述摆动升降机构包括伸缩件2-3和中心柱2-4,中心柱2-4固定垂直设置在动平台2-2的下部,且位于动平台2-2的中心位置,伸缩件203有多个且设置在动平台的外圆周上,伸缩件203采用伸缩油缸或伸缩气缸。所述定平台2-1上固定设有轴套2-5,中心柱2-4的下部位于轴套2-5内;中心柱204的下部可在轴套中上下滑动和转动,用于随动支撑动平台。伸缩件2-3的两端分别与定平台2-1和动平台2-2铰接,且伸缩件2-3位于中心柱2-4的四周。伸缩件可以有四个,通过不同位置的伸缩件的伸缩,实现动平台倾斜度、倾斜方向的调节和高度的调节,使动平台上的摄像机运动更灵活,便于快速对焦和图像采集。
其他结构与实施例4相同。
实施例6,如图14所示,一种换刀机器人用多自由末端执行器,所述螺栓松紧机构204包括扭矩驱动件401、扭矩扳手404和柔性末端机构406,扭矩驱动件401通过连杆机构402与扭矩扳手404相连接,扭矩驱动件401、连杆机构402和扭矩扳手404位于连接箱体206内,扭矩驱动件401的一端固定在连接箱体上,扭矩驱动件可采用液压油缸。柔性末端机构406伸出连接箱体206,扭矩扳手404的一端与柔性末端机构406连接,扭矩驱动件通过连杆机构带动扭矩扳手转动。扭矩驱动件401通过连杆机构402和扭矩扳手404带动柔性末端机构406转动。使用时,柔性末端机构卡住安装刀具的螺栓,然后扭矩驱动件401通过连杆机构402和扭矩扳手404带动柔性末端机构406转动,对相应的螺栓或螺母转动,实现对螺栓的拧紧与否,实现对刀具的快速更换。
优选地,如图15所示,所述柔性末端机构406包括外套筒4061、中间套筒4062和中心套筒4063,中间套筒4062套设在外套筒4061内部且通过第一螺栓4066与外套筒4061相连接,与第二螺栓相对应的外套筒壁上设有开槽,便于第二螺栓的安装。中心套筒4063套设在中间套筒4062内部且通过第二螺栓4064与中间套筒4062连接,中心套筒4063上设有螺母形卡槽4067。在扭矩扳手的作用下,中间套筒可在外套筒中绕第一螺栓轴轻微转动,同时两套筒之间有弹簧相连,可保证静止状态下两个套筒的同轴度;同理,中间套筒和中心套筒之间的连接也是如此。
优选地,如图16所示,所述外套筒4061、中间套筒4062和中心套筒4063同轴线设置,保证三个套筒安装的同轴度。外套筒4061和中间套筒4062及中间套筒4062和中心套筒4063均设有径向弹簧4065;径向弹簧径向设置在相邻两个套筒之间,可保证静止状态下两个套筒的同轴度,实现快速定位和对螺栓或螺母的快速卡接配合。所述外套筒4061的顶部设有减速机405,减速机405的输出轴与外套筒4061固定连接,减速机405的输入轴与扭矩扳手404固定连接。扭矩扳手通过减速机与柔性末端机构的外套筒固定连接,实现扭矩驱动件的小伸缩产生柔性末端机构的大扭矩,提高对螺栓拧紧(或拧松)的工作效率。
优选地,连杆机构402包括一个连接板4021和两个连接杆4022,连接板4021与扭矩驱动件401固定连接,两个连接杆4022对称设置在连接板4021的两侧,相应的设置两个柔性末端机构,分别对应刀具两侧的螺栓或螺母。连接杆4022的一端与连接板4021铰接、另一端设有十字连接座4023;连接杆4022通过十字连接座4023与扭矩扳手404固定连接,十字连接座4023的外端部设有预定位推杆4024,预定位推杆4024与设置在连接箱体502内的凸块4025相对应。即连接杆4022与扭矩扳手404垂直设置,分别固定在十字连接座的两侧,预定位推杆与连接箱体502内的凸块配合,用于定位扭矩扳手转动的角度,当扭矩驱动件运动到极限位置时,预定位推杆与凸块接触,凸块挤压预定位推杆,可使扭矩扳手内部的棘轮机构换向,每一次接触,都会使棘轮机构换向一次,实现螺母的拧紧与放松。
其他结构与实施例5相同。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:包括蛇形滑块导轨机构(1)、末端执行机构(2)和运动调节机构(3),蛇形滑块导轨机构(1)与运动调节机构(3)相连接,蛇形滑块导轨机构(1)内设有滑移输送机构(4),滑移输送机构(4)沿蛇形滑块导轨机构(1)移动,末端执行机构(2)安装在滑移输送机构(4)上且随滑移输送机构(4)运动。
2.根据权利要求1所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述蛇形滑块导轨机构(1)包括螺旋轨道(1-1)和平直轨道(1-2),螺旋轨道(1-1)设置在运动调节机构(3)上,平直轨道(1-2)设置在土舱外壁上,螺旋轨道(1-1)通过运动调节机构(3)与平直轨道(1-2)相对应。
3.根据权利要求2所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述平直轨道(1-2)包括轴向平直轨道和径向平直轨道,轴向平直轨道设置在土舱轴向外壁上,径向平直轨道设置在土舱径向面板上,轴向平直轨道和径向平直轨道相对应。
4.根据权利要求3所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述运动调节机构(3)包括设置在换刀机器人舱(5)内的调节底座(3-5),调节底座(3-5)上设有滑板(3-3),滑板(3-3)通过横向油缸(3-6)与调节底座(3-5)相连接,滑板(3-3)上设有油缸底座(3-2),油缸底座(3-2)通过纵向油缸(3-4)与滑板(3-3)相连接,油缸底座(3-2)上设有提升油缸(3-1),螺旋轨道(1-1)与提升油缸(3-1)固定连接。
5.根据权利要求1~4任一项所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述滑移输送机构(4)包括驱动机构和至少一个载运滑块(4-1),驱动机构为载运滑块(4-1)在蛇形滑块导轨机构(1)内的运动提供动力,载运滑块(4-1)与末端执行机构(2)相连接,用于承载末端执行机构(2)。
6.根据权利要求5所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述载运滑块(4-1)的两端设有铰接耳座(4-3),载运滑块(4-1)的上下两端设有滑轮块(4-4),滑轮块(4-4)与蛇形滑块导轨机构(1)相配合,载运滑块(4-1)的外面板上固定设有连接垫块(4-2),连接垫块(4-2)用于连接末端执行机构(2)。
7.根据权利要求5所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述驱动机构包括上卷扬机(4-5)和下卷扬机(4-6),上卷扬机(4-5)固定设置在螺旋轨道(1-1)的上部,下卷扬机(4-6)设置在螺旋轨道(1-1)的下部,蛇形滑块导轨机构(1)内设有若干个载运滑块(4-1),位于末端的载运滑块(4-1)分别与上卷扬机(4-5)和下卷扬机(4-6)的钢丝绳(4-7)相连接;所述钢丝绳(4-7)通过设置在蛇形滑块导轨机构(1)上的导向轮导向。
8.根据权利要求1或4或7所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述末端执行机构(2)包括多自由度调节平台(201)、连接箱体(206)和夹持机构(202),连接箱体(206)与多自由度调节平台(201)相连接,夹持机构(202)安装在连接箱体(206)上,连接箱体(206)上还设有高压清洗机构(203)、螺栓松紧机构(204)和图像采集机构(205)。
9.根据权利要求8所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述多自由度调节平台(201)包括第一定平台(2011)和第一动平台(2012),第一动平台(2012)通过并联油缸组(2013)与第一定平台(2011)相连接,第一动平台(2012)与连接箱体(206)固定连接。
10.根据权利要求9所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述并联油缸组(2013)包括至少两个油缸,油缸倾斜设置,油缸的两端通过球铰接分别与第一定平台(2011)和第一动平台(2012)连接。
11.根据权利要求8所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述夹持机构(202)包括固定爪(101)和移动爪(102),移动爪(102)与固定爪(101)铰接且通过夹紧油缸(108)实现开合,固定爪(101)的顶部与滑移驱动机构连接。
12.根据权利要求11所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述滑移驱动机构包括导轨(105),导轨(105)固定在连接箱体(206)内,导轨(105)上滑动设有滑块(103),滑块(103)与固定爪(101)固定连接,滑块(103)上铰接有移动油缸(106),移动油缸(106)推动滑块(103)沿导轨(105)移动。
13.根据权利要求12所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述固定爪(101)和移动爪(102)均为具有弧度的U形夹爪,移动爪(102)通过销轴(104)与固定爪(101)连接;固定爪(101)的夹持端与移动爪(102)的夹持端呈抱合状态,且固定爪(101)夹持端的内壁与移动爪(102)夹持端的内壁上均设有卡紧槽(109)。
14.根据权利要求9或13所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述高压清洗机构(203)包括喷嘴接头(302)和接口管道(303),喷嘴接头(302)套设在接口管道(303)内且向上穿过连接箱体(206),喷嘴接头(302)的上部设有高压喷嘴(301),接口管道(303)固定在连接箱体(206)内部且与外部水源相连接。
15.根据权利要求14所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述喷嘴接头(302)的两侧设有滚轮支架(304),滚轮支架(304)与连接箱体(206)固定连接,滚轮支架(304)上设有滚轮(305),滚轮(305)的轮轴与固定在连接箱体(206)上的喷嘴电机(306)相连接,滚轮(305)与喷嘴接头(302)摩擦接触且滚轮(305)转动能带动喷嘴接头(302)上下移动。
16.根据权利要求9或15所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述螺栓松紧机构(204)包括扭矩驱动件(401)、扭矩扳手(404)和柔性末端机构(406),扭矩驱动件(401)通过连杆机构(402)与扭矩扳手(404)相连接,扭矩驱动件(401)、连杆机构(402)和扭矩扳手(404)位于连接箱体(206)内,柔性末端机构(406)伸出连接箱体(206),扭矩扳手(404)的一端与柔性末端机构(406)连接,扭矩驱动件(401)通过连杆机构(402)和扭矩扳手(404)带动柔性末端机构(406)转动。
17.根据权利要求16所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述柔性末端机构(406)包括外套筒(4061)、中间套筒(4062)和中心套筒(4063),中间套筒(4062)套设在外套筒(4061)内部且通过第一螺栓(4066)与外套筒(4061)相连接,中心套筒(4063)套设在中间套筒(4062)内部且通过第二螺栓(4064)与中间套筒(4062)连接,中心套筒(4063)上设有螺母形卡槽(4067)。
18.根据权利要求17所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述外套筒(4061)、中间套筒(4062)和中心套筒(4063)同轴线设置,外套筒(4061)和中间套筒(4062)及中间套筒(4062)和中心套筒(4063)均设有径向弹簧(4065);所述外套筒(4061)的顶部设有减速机(405),减速机(405)的输出轴与外套筒(4061)固定连接,减速机(405)的输入轴与扭矩扳手(404)固定连接。
19.根据权利要求18所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述连杆机构(402)包括一个连接板(4021)和两个连接杆(4022),连接板(4021)与扭矩驱动件(401)固定连接,连接杆(4022)的一端与连接板(4021)铰接、另一端设有十字连接座(4023);连接杆(4022)通过十字连接座(4023)与扭矩扳手(404)固定连接,十字连接座(4023)的外端部设有预定位推杆(4024),预定位推杆(4024)与设置在连接箱体(206)内的凸块(4025)相对应。
20.根据权利要求9或18或19所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述图像采集机构(205)包括摄像机(5-201)和倾角调节平台(5-202),倾角调节平台(5-202)位于连接箱体(206)内且向上伸出连接箱体(206);摄像机(5-201)设置在倾角调节平台(5-202)的上部,所述倾角调节平台(5-202)包括定平台(2-1)和动平台(2-2),定平台(2-1)和动平台(2-2)之间设有摆动升降机构,摆动升降机构带动动平台(2-2)摆动和升降。
21.根据权利要求20所述的新型盾构用滑轨式换刀系统,其特征在于:所述摆动升降机构包括伸缩件(2-3)和中心柱(2-4),中心柱(2-4)固定垂直设置在动平台(2-2)的下部,且位于动平台(2-2)的中心位置,所述定平台(2-1)上固定设有轴套(2-5),中心柱(2-4)的下部位于轴套(2-5)内;伸缩件(2-3)的两端分别与定平台(2-1)和动平台(2-2)铰接,且伸缩件(2-3)位于中心柱(2-4)的四周。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112108857A (zh) * 2020-09-01 2020-12-22 常州工学院 一种储钉式拧紧装置

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