[发明专利]一种内置全断面岩石掘进机换刀机器人机身结构

摘要

一种内置全断面岩石掘进机换刀机器人机身结构，属于机器人机身结构设计技术领域。该机身结构由四个移动副与两个转动副组成，通过液压进行驱动，机器人整体机身的移动通过滚珠丝杆机构实现，机器人大臂与机器人腕部的移动副均由液压油缸构成，机器人小臂为一升降机，其余转动副采用液压马达驱动，机器人大臂与机器人小臂具有收缩性，在TBM掘进过程中，机器人以很小的体积处于主梁后方，通过控制机器人各关节运动实现机器人位置与姿态的变化，从而实现TBM刀盘各处滚刀的更换，滚刀的运送通道为TBM主梁下方的运刀孔。本发明的机器人机身结构由工人远程操作换刀，提高换刀过程的安全性，减少换刀时间，提高TBM的掘进效率，缩短掘进工期。

主权项

1.一种内置全断面岩石掘进机换刀机器人机身结构，其特征在于，所述的内置全断面岩石掘进机换刀机器人机身结构包括丝杆座(1)、丝杆(2)、机器人基座(3)、丝杆马达(4)、机器人大臂(5)、机器人肘部基座(6)、机器人肘部(7)、机器人小臂(8)、腕部马达(9)、机器人腕部(10)、肘部马达(11)和基座导轨(12)；机器人所有关节均采用液压驱动，驱动装置主要为液压马达与液压油缸；所述的丝杆座(1)包括丝杆外端盖(1‑1)、丝杆下座(1‑2)、丝杆上座(1‑3)、丝杆座螺栓孔(1‑4)和丝杆内端盖(1‑5)；丝杆上座(1‑3)通过其上的丝杆座螺栓孔(1‑4)与TBM主梁上方连接，以此固定丝杆座(1)；丝杆下座(1‑2)与丝杆上座(1‑3)通过螺栓连接，二者构成“工”字型结构；丝杆外端盖(1‑1)与丝杆内端盖(1‑5)分别位于“工”字型结构两侧，起到密封作用，防止丝杆座(1)中的润滑油溢出；所述的丝杠(2)的两端由丝杆座(1)固定，丝杆(2)一端设置有丝杆马达(4)，用来驱动丝杆(2)旋转；丝杆马达(4)上设有丝杆马达螺栓孔(4‑1)和丝杆马达油孔(4‑2)，丝杆马达螺栓孔(4‑1)用于与TBM主梁上方连接，丝杆马达油孔(4‑2)用来给丝杆马达(4)通液压油，以此驱动马达转动；所述的机器人基座(3)与丝杆(2)通过螺纹配合连接，构成机器人的第一个移动副，通过丝杆(2)的旋转推动机器人基座(3)沿丝杆(2)移动，以此带动机器人后续机身的移动；机器人基座(3)两端设置有T形台，用于与基座轨道(12)上的T形槽配合，基座轨道(12)通过焊接固定在丝杆座(1)两端，基座导轨(12)用于承担机器人的机身重量，并对机器人基座(3)的移动进行引导；所述的机器人大臂(5)包括大臂一级缸(5‑1)、大臂二级缸(5‑2)和大臂法兰(5‑3)；机器人大臂(5)通过螺栓与机器人基座(3)连接，大臂法兰(5‑3)通过焊接与大臂二级缸(5‑2)连接，大臂一级缸(5‑1)上设置有大臂上油孔(5‑1‑1)与大臂下油孔(5‑1‑2)，用于控制机器人大臂(5)的伸缩；当大臂上油孔(5‑1‑1)进油，大臂下油孔(5‑1‑2)出油时，机器人大臂(5)伸展，大臂上油孔(5‑1‑1)出油，大臂下油孔(5‑1‑2)进油时，机器人大臂(5)收缩；所述的机器人肘部基座(6)包括肘部底座(6‑1)与肘部端盖(6‑2)；两肘部端盖(6‑2)固定在肘部底座(6‑1)上；肘部底座(6‑1)上开有多个肘部基座螺栓孔(6‑1‑1)，用于连接大臂法兰(5‑3)与肘部马达(11)；肘部底座(6‑1)上设有肘部端盖安装孔(6‑1‑2)，通过肘部端盖安装孔(6‑1‑2)与机器人肘部端盖(6‑2)连接，起到密封作用，防止机器人肘关节中的润滑油溢出；机器人肘部基座(6)上设置的肘部安装孔(6‑1‑3)用来固定肘部马达(11)的转动轴从而连接机器人肘部(7)；所述的机器人肘部(7)上设有肘部基座连接孔(7‑1)和小臂连接孔(7‑2)，肘部基座连接孔(7‑1)与机器人肘部基座(6)上的肘部安装孔(6‑1‑3)配合，通过肘部马达(11)的转动轴连接；小臂连接孔(7‑2)用来连接下方的机器人小臂(8)；所述的机器人小臂(8)为升降机，通过液压油缸控制其伸缩；机器人小臂(8)包括升降机上板(8‑1)、升降机一类杆(8‑2)、升降机二类杆(8‑3)、升降机横杆(8‑4)和升降机下板(8‑5)；机器人小臂(8)通过升降机上板(8‑1)中的上板螺栓孔(8‑1‑4)与机器人肘部(7)的小臂连接孔(7‑2)连接；升降机上板(8‑1)中的升降机液压一级缸(8‑1‑3)与升降机液压二级缸(8‑1‑2)共同构成升降机驱动源，其中升降机驱动源的个数由实际情况而定；升降机液压一级缸(8‑1‑3)与升降机上板(8‑1)焊接在一起，升降机液压二级缸(8‑1‑2)的末端与升降机推杆(8‑1‑1)焊接在一起；升降机推杆(8‑1‑1)与升降机一类杆(8‑2)焊接在一起，升降机一类杆(8‑2)两端设有一类杆凸台(8‑2‑1)，用来连接升降机上板(8‑1)中的上板滑轨(8‑1‑7)；升降机上板(8‑1)设有上板凸台(8‑1‑5)，上板凸台(8‑1‑5)上开有凸台孔(8‑1‑8)，另一根升降机一类杆(8‑2)的一类杆凸台(8‑2‑1)与升降机上板(8‑1)中凸台孔(8‑1‑8)连接，升降机上板(8‑1)两侧的升降机一类杆(8‑2)通过一类杆孔(8‑2‑2)与升降机横杆(8‑4)连接；升降机二类杆(8‑3)上的二类杆端孔(8‑3‑1)与一类杆凸台(8‑2‑1)相连，二类杆中孔(8‑3‑2)与横杆(8‑4)相连；根据TBM刀盘的半径选择合适的升降机级数后进行升降机下板(8‑5)的安装；升降机下板(8‑5)的安装与升降机上板(8‑1)相同，只是少了驱动油缸；升降机下板(8‑5)上设有下板凸台(8‑5‑1)，其上设有下板导轨(8‑5‑3)，用来与升降机一类杆(8‑2)中一类杆凸台(8‑2‑1)相配合，下板杆件安装孔(8‑5‑4)用来与另一根升降机一类杆(8‑2)中的一类凸台(8‑2‑1)配合；升降机下板(8‑5)背面设有下板凸台(8‑5‑5)与腕部安装孔(8‑5‑6)，用来连接机器人腕部，下板马达安装孔(8‑5‑2)用来连接腕部马达(9)；机器人腕部(10)包括腕部一级缸(10‑1)和腕部二级缸(10‑2)；腕部一级缸(10‑1)端部设有腕部孔(10‑1‑3)，用于与腕部安装孔(8‑5‑6)通过轴相连，从而利用腕部马达(9)驱动腕部的转动；腕部一级缸(10‑1)上设有腕部上油孔(10‑1‑2)与腕部下油孔(10‑1‑1)，通过控制腕部上油孔(10‑1‑2)与腕部下油孔(10‑1‑1)的出油与进油实现腕部二级缸(10‑2)的伸缩；腕部二级缸(10‑2)的末端根据相应的机器人末端执行器设置对应的法兰盘。