[发明专利]一种基于PLC控制的隧道盾构刀盘更换机械手及其工作方法

说明书

技术领域

本发明属于自动化机械设备应用领域，具体涉及一种基于PLC控制的隧道盾构刀盘更换机械手。

背景技术

随着国民经济的高速发展，高速铁路、公路、城市地下隧道施工项目急剧增加，隧道的掘进长度以及开挖直径均有所发展，使用盾构施工变得更加普遍。当盾构的直径较大且掘进距离较长时，及时对大直径盾构刀盘进行维修、更换是施工进程中的重要环节。通常当盾构刀盘出现断裂、磨损时，需要在盾构刀盘的掘进地上方开挖一条竖井暴露出刀盘区域，才能在常压条件下进行人工维修，而所述盾构掘进地上方会经常遇到诸如山体、峡谷、河床、地下管网、大型建筑物的限制，不能开展竖井的挖掘工作，影响了盾构机的正常维修，盾构刀盘得不到及时维修，最终将严重地影响产生隧道的施工进度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于PLC控制的隧道盾构刀盘更换机械手，包括：支撑钢架1，机械抓手2，驱动电机3，前后水平输送轨道4，左右水平输送轨道5，控制面板6；所述支撑钢架1由不锈钢管无缝焊接而成，其长度在2m～2.5m之间，宽度在1m～1.5m之间，每根钢管的厚度为5cm～8cm；所述前后水平输送轨道4固定安装在支撑钢架1长度方向的钢管上，前后水平输送轨道4数量为2个；所述左右水平输送轨道5与支撑钢架1宽度方向平行，其长度与左右水平输送轨道5宽度相等，左右水平输送轨道5两端分别通过钢柱与前后水平输送轨道4固定连接；所述驱动电机3固定连接在前后水平输送轨道4后端；所述机械抓手2与左右水平输送轨道5固定连接；所述控制面板6固定安装在支撑钢架1一侧；

所述驱动电机3通过导线与控制面板6控制连接。

进一步的，所述机械抓手2包括：壳体2-1，气动电磁阀2-2，夹爪2-3，啮合齿轮2-4，滚动轴2-5，红外探测感应器2-6；其中所述壳体2-1材质为钢锰材料，其厚度在3mm～5mm之间；所述夹爪2-3形状为手指状，夹爪2-3一端为圆形结构，夹爪2-3个数为6个，每3个为一组，每组的3个夹爪2-3与滚动轴2-5同轴旋转连接；其中所述啮合齿轮2-4为锯齿状，其个数为2个，分别通过滚动轴2-5与每组3个夹爪2-3同轴旋转连接，所述气动电磁阀2-2设置于两组夹爪2-3之间，气动电磁阀2-2两端分别通过耳板与夹爪2-3铰链连接；所述红外探测感应器2-6位于壳体2-1底部；

所述气动电磁阀2-2、红外探测感应器2-6分别通过导线与控制面板6控制连接。

进一步的，所述前后水平输送轨道4包括：前后导轨滑块4-1，驱动轴4-2，前后导轨轨道4-3，前后导轨限位开关4-4，挡板4-5；其中所述前后导轨轨道4-3为矩形结构，前后导轨轨道4-3上表面设置有两条滑槽，该滑槽深度在1cm～3cm之间；所述挡板4-5数量为2块，分别垂直固定安装在前后导轨轨道4-3两端；所述驱动轴4-2两端分别固定安装在挡板4-5中心，驱动轴4-2一端与驱动电机3驱动连接；所述前后导轨滑块4-1与驱动轴4-2同轴连接，前后导轨滑块4-1通过驱动轴4-2在前后导轨轨道4-3的滑槽内来回往复滑动，前后导轨滑块4-1材质为黄铜镀镍材料，其大小长×宽×厚为15cm～20cm×5cm～8cm×2cm～4cm；所述前后导轨限位开关4-4设置在挡板4-5内侧，前后导轨限位开关4-4数量为2个；

所述前后导轨限位开关4-4通过导线与控制面板6控制连接。

进一步的，所述左右水平输送轨道5包括：左右导轨轨道5-1，左右导轨滑块5-2，左右导轨限位开关5-3，电磁气动阀5-4，升降装置5-5；其中所述左右导轨轨道5-1为矩形结构，左右导轨轨道5-1侧面，设置有两条滑槽，该滑槽深度在2cm～4cm之间；所述左右导轨滑块5-2材质为黄铜镀镍材料，左右导轨滑块5-2通过滑槽在左右导轨轨道5-1内做往复运动；所述升降装置5-5与左右导轨滑块5-2固定连接；所述电磁气动阀5-4固定安装在电磁气动阀5-4侧面，电磁气动阀5-4与左右导轨滑块5-2驱动连接；所述左右导轨限位开关5-3数量为2个，分别固定安装在左右导轨轨道5-1两端；

所述左右导轨限位开关5-3、电磁气动阀5-4分别通过导线与控制面板6控制连接。