[发明专利]一种模拟开敞式TBM换刀机器人换刀的试验台

摘要

本发明属于全断面岩石掘进机设计技术领域，一种模拟开敞式TBM换刀机器人换刀的试验台，以开敞式TBM主机系统结构形式为研究，鉴于换刀机器人换刀试验台需满足不同布置形式下滚刀的位姿调整，试验台主要包括刀盘机架、滚刀调整装置、试验台主梁模拟部。刀盘机架采用常用的工字钢，用来承受刀盘结构的质量；滚刀调整装置的驱动电源为电驱动，通过调整不同驱动源的参数实现滚刀极径、极角的变化，进而以一把滚刀实现刀盘多处滚刀位置与姿态的模拟。该试验台可从试验环节模拟滚刀不同位姿的调整，降低TBM换刀机器人的研发成本，为TBM换刀机器人的工业应用提供指导。

主权项

1.一种模拟开敞式TBM换刀机器人换刀的试验台，其特征在于，所述的模拟开敞式TBM换刀机器人换刀的试验台包括刀盘机架(1)、滚刀调整装置(2)和试验台主梁模拟部(3)，试验台中所有驱动均采用电机驱动；刀盘机架(1)与滚刀调整装置(2)通过滚轮机架(1‑4)、轴装置(1‑5)、试验台滑块(1‑9)相连；试验台主梁模拟部(3)与主梁基座(3‑7)通过螺栓来固定和定位；所述的试验台刀盘机架(1)包括刀盘机架底板(1‑1)、刀盘机架筋板(1‑2)、刀盘机架立柱(1‑3)、滚轮机架(1‑4)、轴装置(1‑5)、电机定位板(1‑6)、弧板(1‑7)、滑块导轨槽(1‑8)、试验台滑块(1‑9)和横梁(1‑10)；刀盘机架底板(1‑1)上开有螺栓孔，与地板固接；刀盘机架底板(1‑1)、刀盘机架筋板(1‑2)、刀盘机架立柱(1‑3)通过焊接的形式连接，刀盘机架筋板(1‑2)对刀盘机架立柱(1‑3)起支撑固定的作用，防止刀盘机架立柱(1‑3)发生倾覆；刀盘机架立柱(1‑3)用于支撑刀盘壳体，刀盘壳体由弧板(1‑7)和其上的一体结构的横梁(1‑10)组成；弧板(1‑7)上设有滑块导轨槽(1‑8)，试验台滑块(1‑9)在滑块导轨槽(1‑8)内沿圆弧方向滑动；横梁(1‑10)上设有横向通槽，横向通槽两端各设有一个滚轮机架(1‑4)和一个电机定位板(1‑6)，滚轮机架(1‑4)用于固定滚轮2‑7；轴装置(1‑5)位于横向通槽内，并固定在横梁(1‑10)上，与刀盘机架(1)构成转动副，可绕轴向转动；电机定位板(1‑6)与横梁(1‑10)之间采用焊接形式，用于固定驱动电机(2‑1)；刀盘壳体对滚刀刀座、滚刀调整装置(2)起到支撑的作用；所述的滚刀调整装置(2)包括驱动电机(2‑1)、滚珠丝杠电机(2‑2)、中心滚刀刀座(2‑3)、钢丝绳(2‑4)、滚珠丝杠导轨(2‑5)、驱动电机滚轮(2‑6)、刀盘机架滚轮(2‑7)、滚珠丝杠(2‑8)、滚刀刀座(2‑9)、滚珠丝杠固定法兰(2‑10)、丝杠螺母(2‑11)和滚刀刀座承接法兰(2‑12)；驱动电机(2‑1)通过螺栓连接形式固定在电机定位板(1‑6)上，驱动电机(2‑1)与驱动电机滚轮(2‑6)采用联轴器的连接形式连接，即实现通过驱动电机(2‑1)的旋转带动驱动电机滚轮(2‑6)转动；滚珠丝杠电机(2‑2)通过螺栓连接的形式固定在轴装置(1‑5)上，滚珠丝杠(2‑8)与轴装置(1‑5)之间采用滚珠丝杠固定法兰连接，滚珠丝杠电机(2‑2)的转动可带动滚珠丝杠(2‑8)的转动；中心滚刀刀座(2‑3)固定于横梁(1‑10)上，用于模拟中心滚刀的换刀位置；钢丝绳(2‑4)绕在刀盘机架滚轮(2‑7)上，其两端分别固定在驱动电机滚轮(2‑6)、试验台滑块(1‑9)上；滚珠丝杠固定法兰(2‑10)通过螺栓连接形式将滚珠丝杠(2‑8)固定在试验台滑块(1‑9)上；在驱动电机(2‑1)的转动下，通过驱动电机滚轮(2‑6)进而带动钢丝绳(2‑4)的收缩，实现试验台滑块(1‑9)带动滚珠丝杠(2‑8)沿滑块导轨槽(1‑8)内滑动，进而实现滚刀调整装置(2)滚刀极角的改变；滚刀刀座(2‑9)安装于滚刀刀座承接法兰(2‑12)上，滚刀刀座承接法兰(2‑12)通过上下两个丝杠螺母(2‑11)与滚珠丝杠(2‑8)连接，滚珠丝杠(2‑8)在滚珠丝杠电机(2‑2)的转动下旋转，带动滚刀刀座承接法兰(2‑12)沿滚珠丝杠导轨(2‑5)上下移动，实现滚刀极径大小的改变；试验台主梁模拟部(3)包括主梁支撑立柱(3‑1)、主梁支撑筋板(3‑2)、主梁支座底板(3‑3)、机器人安装孔(3‑4)、主梁侧板(3‑5)、主梁弧板(3‑6)、主梁基座(3‑7)、主梁底板(3‑8)和运刀孔(3‑9)；主梁支撑立柱(3‑1)与主梁侧板(3‑5)通过螺栓形式连接，用以承受主梁部件的重量；主梁支撑筋板(3‑2)对主梁支撑立柱(3‑1)起加固作用；主梁支撑筋板(3‑2)、主梁支座底板(3‑3)与主梁支撑立柱(3‑1)通过焊接的形式连接；主梁支座底板(3‑3)与主梁基座(3‑7)通过螺栓形式连接；机器人安装孔(3‑4)位于主梁侧板(3‑5)上部，用于换刀机器人的安装定位；主梁侧板(3‑5)与主梁底板(3‑8)围成桶式结构；主梁侧板(3‑5)与主梁弧板(3‑6)通过螺栓相连，起到模拟TBM主梁内部空间的功能；主梁底板(3‑8)上开有运刀孔(3‑9)，便于滚刀的运送。