[实用新型]一种新型盾构用滑轨式换刀系统

说明书

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。

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。