[发明专利]一种盾构机盘形滚刀换刀机械手及其使用方法

说明书

一种盾构机盘形滚刀换刀机械手及其使用方法，所述机械手包括：箱体，箱体上、下端面设置有液压缸支撑座，箱体前端设置有机械手手指支撑座，机械手手指上下对称铰接在所述机械手手指支撑座上，液压缸一端铰接在液压缸支撑座上，另一端铰接于机械手手指，所述箱体前、后箱板开设通孔，盘形滚刀拆装块插设在通孔中，贯穿所述箱体。成对的机械手手指采用一个液压缸驱动，保证机械手手指良好的同步性；机械手手指结构简单，容易加工，实用性强；箱体设计为工字型，具有良好力学性能，同时给驱动机械手手指的液压缸预留足够活动空间；盘形滚刀拆装块具有伸缩功能和旋转机构，在定位精度不高时能够自动调整对准，适应较宽泛机械手精度区间。

技术领域：

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种盾构机盘形滚刀换刀机械手及其使用方法。

背景技术：

该设计是针对北方重工直径6.66m泥水平衡盾构机的盘形滚刀换刀机器人配合使用，用于拆卸特定盘形滚刀的刀箱机构。目前，在城市地铁隧道和跨河隧道建设普遍采用盾构法，大直径、长距离的盾构机开始大规模使用。大直径盾构机工作条件通常为不均匀复合地层，在整个刀盘上部分区域的滚刀需要经常更换。盾构机换刀方式分为带压力换刀和常压力换刀，常压换刀虽然有很多优点，换刀过程在泥水平衡盾构机的泥水舱(开挖舱)中操作空间狭小而且随时有渗水的危险。

在压力条件下换刀操作人员处于高压、高湿度环境，此时如果出现泥水舱漏气会导致其工作环境压力降低，压力降低会导致人体内的压缩空气进入血管，甚至有生命危险。人工换刀的整个流程不仅操作繁琐，而且由于盘形滚刀本身较重，对操作人员体力消耗巨大。换另一把盘形滚刀时需要操作人员全部撤离泥水舱，重新启动刀盘旋转到合适的位置。然后操作人员重新进入泥水舱进行换刀作业。换刀机器人在对苛刻条件的适应性方面具有很多优点，在带压力条件下进行换刀不会像换刀操作人员那样对压力特别敏感，同时也避免了人员伤亡的可能性。拆装现有的盘形滚刀刀箱结构时需要设计复杂且灵活的机械手，在回收和补给螺栓、压紧块等小零件时还需要设计辅助机构。因此，针对上述情况，提出使用机器人进行换刀换刀操作，通过机械手和特定刀箱相适应操作来完成换刀作业。

因此设计一种结构简单、具有高可靠性和高适应性条件的机械手显得十分的必要，可与特定刀箱机构相配合使用的，完成滚刀的更换。

发明内容：

本发明的目的是提供一种盾构机盘形滚刀换刀机械手及其使用方法，用于辅助盾构机盘形滚刀的更换。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种盾构机盘形滚刀换刀机械手，包括：箱体，所述箱体上、下端面设置有液压缸支撑座，箱体前端设置有机械手手指支撑座，机械手手指上下对称铰接在所述机械手手指支撑座上，液压缸一端铰接在液压缸支撑座上，另一端铰接于所述机械手手指，所述箱体前、后箱板开设通孔，盘形滚刀拆装块插设在所述通孔中，贯穿所述箱体，所述盘形滚刀拆装块包括摆动液压缸，所述摆动液压缸一端安装有液压缸安装板，液压缸安装板一侧设置有第一凸台，所述第一凸台插设于第一套筒，第二套筒插设于第一套筒中，且第二套筒内部中空，第二套筒通过弹簧与第一套筒连接，用以使得第二套筒在第一套筒中滑动，第二套筒端部设置有第二凸台。

所述第一凸台和第一套筒通过键连接。

所述第二套筒外壁开设第一凹槽，第一套筒内壁对应设置有第三凸台，所述第三凸台插设在所述第一凹槽中。

所述机械手手指设置有两对，每对机械手手指之间设置连杆，机械手手指枢接于连杆两端，所述液压缸一端套接于所述连杆上。

所述箱体上下端面均设置有第二凹槽，第二凹槽中设置有第四凸台，所述液压缸支撑座焊接在所述第四凸台上。

所述机械手手指呈Y型结构，所述Y型结构分叉的两端分别铰接于所述机械手手指支撑座和液压缸，Y型结构的直线段上间隔设置有第五凸台和第六凸台，且上下对称设置的两机械手手指上的第五凸台和第六凸台朝向彼此设置。