CN212071981U - 一种单刃滚刀更换机械手末端执行器及换刀机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单刃滚刀更换机械手末端执行器，解决了现有技术中单刃滚刀更换时工作效率低、与换刀机器人融合性不佳的问题。本实用新型包括安装板，安装板上设有横移机构和螺栓拆装机构，横移机构上滑动设有用于夹取滚刀的夹持机构，螺栓拆装机构与刀座上的螺栓相对应。本实用新型设计巧妙、结构紧凑，与换刀机架人配合，实现高效单刃滚刀拆装，节省人力，提高换刀安全系数。

Description

一种单刃滚刀更换机械手末端执行器及换刀机器人

技术领域

本实用新型涉及换刀机器人技术领域，特别是指一种单刃滚刀更换机械手末端执行器及换刀机器人。

背景技术

随着国家“一带一路”倡议的推进，沿线各国家、地区在引水工程、公路铁路隧道等诸多大型基建工程已迅速规划建设。巨大的市场需求对全断面掘进装备的施工安全及效率提出了更高的要求。全断面掘进机掘进过程中面临高压、高湿等极端运行环境，人工换刀作业存在极大的安全风险，且换刀效率低，无法满足掘进机安全快速掘进的要求。目前，国内外相关研究机构都在开展全断面掘进机换刀机器人技术研究，以替换人工换刀作业。全断面掘进机换刀机器人技术研究已成为隧道掘进领域的全球热点。

换刀机器人换刀的关键部件为机械手末端执行器，末端执行器的灵活性和可操作性直接影响换刀效率。现有末端执行器与单刃滚刀配合度不高，不能灵活快捷实现滚刀的拆装。为保障施工人员的人身安全，提高隧道施工效率，节约经济成本，实现机器换刀代替人工换刀，发明了一种单刃滚刀更换机械手末端执行器很有必要。

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单刃滚刀更换机械手末端执行器及换刀机器人，解决了现有技术中单刃滚刀更换时工作效率低、与换刀机器人融合性不佳的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种单刃滚刀更换机械手末端执行器，包括安装板，安装板上设有横移机构和螺栓拆装机构，横移机构上滑动设有用于夹取滚刀的夹持机构，螺栓拆装机构与刀座上的螺栓相对应。

所述横移机构包括设置在安装板上的滑轨和横移油缸，横移油缸与滑轨同向设置，夹持机构滑动设置在滑轨上，横移油缸的一端与夹持机构铰接、另一端固定在安装板上。

所述横移油缸通过限位块连接在安装板上，滑轨对称设置在安装板上，横移油缸位于两个滑轨之间。

所述夹持机构包括至少一套夹爪，每套夹爪包括一个前指爪和一个后指爪，前指爪和后指爪位于相应的滑轨上，前指爪通过夹持油缸与后指爪相连接。

所述横移机构上设有两套夹爪，两套夹爪的前指爪通过U型板相连接，横移油缸的伸缩端与U型板相连接；所述前指爪和后指爪相对的侧壁上设有卡槽。

所述螺栓拆装机构包括旋转驱动装置和浮动套筒，浮动套筒穿过安装板与旋转驱动装置相连接。

所述浮动套筒包括外筒体和内六角套筒，内六角套筒通过球头件与外筒体相连接，球头件的上部通过轴向弹簧与外筒体相连接，球头件的下部通过销轴与内六角套筒相连接。

一种换刀机器人，包括所述的单刃滚刀更换机械手末端执行器。

本实用新型在横移机构的作用下，夹持机构能进行横向运动，实现夹持机构在安装板上位置的调节，实现灵活换刀；螺栓拆装机构套在螺栓上，通过螺栓机构的转动，对螺栓进行旋转，使螺栓上的卡块移动，实现对刀轴的压紧与否，便于换刀机器人对单刃滚刀的快速拆装。本实用新型设计巧妙、结构紧凑，与换刀机架人配合，实现高效单刃滚刀拆装，节省人力，提高换刀安全系数。

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为机械手末端执行器整体结构示意图。

图2为机械手末端执行器三维示意图。

图3为浮动套筒结构示意图。

图4为本实用新型与滚刀配合状态示意图。

图5为本实用新型拆除滚刀状态示意图。

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、2所示，实施例1，一种单刃滚刀更换机械手末端执行器，包括安装板4，安装板4为末端执行器的支撑件。安装板4上设有横移机构2和螺栓拆装机构3，横移机构2上滑动设有用于夹取滚刀5的夹持机构1，在横移机构的作用下，夹持机构能进行横向运动，实现夹持机构在安装板上位置的调节。螺栓拆装机构3与刀座6上的螺栓7相对应。使用时，螺栓拆装机构套在螺栓上，通过螺栓机构的转动，对螺栓进行旋转，使螺栓上的卡块移动，实现对刀轴的压紧与否，便于换刀机器人对单刃滚刀的快速拆装。

进一步，所述横移机构2包括设置在安装板4上的滑轨203和横移油缸202，横移油缸202与滑轨203同向设置，夹持机构1滑动设置在滑轨203上，横移油缸202的一端与夹持机构1铰接、另一端固定在安装板4上；在横移油缸的作用下，夹持机构沿横移油缸移动，用于改变夹持机构在安装板上的位置。所述横移油缸202通过限位块201连接在安装板4上，滑轨203对称设置在安装板4上，横移油缸202位于两个滑轨203之间，保证夹持机构的平稳滑动。

进一步，所述夹持机构1包括至少一套夹爪，夹爪与单刃滚刀相配合，对其进行定点稳定夹持，保证夹持稳固。每套夹爪包括一个前指爪101和一个后指爪102，前指爪101和后指爪102位于相应的滑轨203上，前指爪101通过夹持油缸103与后指爪102相连接。夹持油缸采用双向伸缩的油缸，通过夹持油缸的伸缩，实现前指爪101和后指爪102的同时运动，用于对单刃滚刀的加紧与否。

如图3所示，实施例2，一种单刃滚刀更换机械手末端执行器，所述横移机构2上设有两套夹爪，两套夹爪分别设置在安装板上的滑轨上，两套夹爪的前指爪101通过U型板104相连接，横移油缸202的伸缩端与U型板104相连接；可以通过横移油缸的伸缩带动前指爪沿着导轨方向移动，实现刀具夹紧后的沿导轨方向移动。所述前指爪101和后指爪102相对的侧壁上设有卡槽105，便于对单刃滚刀的稳固夹持。

进一步，所述螺栓拆装机构3包括旋转驱动装置302和浮动套筒301，浮动套筒301穿过安装板4与旋转驱动装置302相连接，旋转驱动装置采用电机，电机固定在安装板上，使用时，将浮动套筒套在螺栓7上，旋转驱动装置带动浮动套筒转动，进而带动螺栓转动，可以实现螺栓的拆装。优选地，所述浮动套筒301包括外筒体3011和内六角套筒3012，外筒体3011和内六角套筒3012位于同一轴线上，内六角套筒3012通过球头件3014与外筒体3011相连接，球头件3014的上部位于外筒体3011内且通过轴向弹簧3013与外筒体3011相连接，球头件能在外筒体3011内上下运动，球头件3014的下部通过销轴3015与内六角套筒3012相连接，实现内六角套筒的轴向浮动，用于与螺栓更好配合，实现快速定位。

刀具拆除过程：1、末端执行器上浮动套筒301套进新型刀具上的螺栓7，旋转驱动装置302带动实现螺栓7拧动，进而推动卡块9向上移动，让出刀轴10的距离；2、利用夹爪配合夹持刀具两侧；3、通过横移油缸202带动滚刀5向右侧移动横向移动，从而将滚刀5拆除，如图4、5所示。

其他结构与实施例1相同。

实施例3：一种换刀机器人，包括所述的单刃滚刀更换机械手末端执行器，末端执行器的安装板4通过连接板座8与换刀机器人的机械臂相连接，实现对刀盘上滚刀的夹取拆装。其他结构与实施例2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 (8)

1.一种单刃滚刀更换机械手末端执行器，其特征在于：包括安装板（4），安装板（4）上设有横移机构（2）和螺栓拆装机构（3），横移机构（2）上滑动设有用于夹取滚刀（5）的夹持机构（1），螺栓拆装机构（3）与刀座（6）上的螺栓（7）相对应。

2.根据权利要求1所述的单刃滚刀更换机械手末端执行器，其特征在于：所述横移机构（2）包括设置在安装板（4）上的滑轨（203）和横移油缸（202），横移油缸（202）与滑轨（203）同向设置，夹持机构（1）滑动设置在滑轨（203）上，横移油缸（202）的一端与夹持机构（1）铰接、另一端固定在安装板（4）上。

3.根据权利要求2所述的单刃滚刀更换机械手末端执行器，其特征在于：所述横移油缸（202）通过限位块（201）连接在安装板（4）上，滑轨（203）对称设置在安装板（4）上，横移油缸（202）位于两个滑轨（203）之间。

4.根据权利要求2或3所述的单刃滚刀更换机械手末端执行器，其特征在于：所述夹持机构（1）包括至少一套夹爪，每套夹爪包括一个前指爪（101）和一个后指爪（102），前指爪（101）和后指爪（102）位于相应的滑轨（203）上，前指爪（101）通过夹持油缸（103）与后指爪（102）相连接。

5.根据权利要求4所述的单刃滚刀更换机械手末端执行器，其特征在于：所述横移机构（2）上设有两套夹爪，两套夹爪的前指爪（101）通过U型板（104）相连接，横移油缸（202）的伸缩端与U型板（104）相连接；所述前指爪（101）和后指爪（102）相对的侧壁上设有卡槽（105）。

6.根据权利要求1或5所述的单刃滚刀更换机械手末端执行器，其特征在于：所述螺栓拆装机构（3）包括旋转驱动装置（302）和浮动套筒（301），浮动套筒（301）穿过安装板（4）与旋转驱动装置（302）相连接。

7.根据权利要求6所述的单刃滚刀更换机械手末端执行器，其特征在于：所述浮动套筒（301）包括外筒体（3011）和内六角套筒（3012），内六角套筒（3012）通过球头件（3014）与外筒体（3011）相连接，球头件（3014）的上部通过轴向弹簧（3013）与外筒体（3011）相连接，球头件（3014）的下部通过销轴（3015）与内六角套筒（3012）相连接。

8.一种换刀机器人，其特征在于：包括如权利要求7所述的单刃滚刀更换机械手末端执行器。

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