一种适用于机器人操作的卡盘紧固式一体化刀筒的制作方法

本发明属于隧道掘进施工设备的，涉及一种适用于机器人操作的卡盘紧固式一体化刀筒。

背景技术：

1、随着地下空间的利用和开发，大量的管道、交通隧道等大直径隧道工程需要建设，隧道掘进机在开挖过程中，主要靠滚刀与岩石的挤压切削破岩，在重载、强冲击等恶劣环境下，滚刀需要进行频繁的更换。在高压条件下，破岩刀具更换装置为常压可更换刀筒集成装置，传统的结构形式为刀筒与刀盘通过螺栓紧固，当滚刀收到较大的反复震动冲击时，容易出现滚刀松动、螺栓断裂。而且这种紧固方式零件繁多且离散，不仅人工换刀效率低下，安全隐患较大，而且机器人换刀的实现较为困难，机器人末端执行器需要极其复杂的结构。因此，为了提高换刀效率，缩短掘进工期，降低隧道工程的造价成本，实现机器人换刀，发明这种可适用于机器人操作的卡盘紧固式一体化刀筒。新型刀筒的设计要以安全可靠为原则，同时保证刀筒简单可行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种一种适用于机器人操作的卡盘紧固式一体化刀筒，简化换刀流程，提高换刀效率，大幅度缩短换刀时间，降低换刀机械手设计的复杂性。该一体化刀筒改变了传统的紧固方式，在刀具磨损或损坏后，可以快速简便的将刀筒从刀盘中拆卸出来。

2、本发明的技术方案：

3、一种适用于机器人操作的卡盘紧固式一体化刀筒，主要由刀筒本体、滚刀固定系统和刀筒固定系统三部分组成；

4、所述的刀筒固定系统主要由小圆柱齿轮3、大圆柱齿轮4、旋转轴5、卡爪6、上刀筒壳体7、壳体盖板8和卡扣9组成；小圆柱齿轮3内圈开有键槽，与旋转轴5通过键连接，其外圈与大圆柱齿轮4啮合；大圆柱齿轮4内圈与刀筒本体1上的圆柱凸台配合，可绕刀筒本体1的轴线旋转，其上面设有平面螺纹与卡爪6相配合；旋转轴5上端开有需要与机械臂配合的方槽，下端有键槽，其插入上刀筒壳体7上的圆孔中，当旋转轴5转动时，带动小圆柱齿轮3转动，大圆柱齿轮4啮合转动，从而带动卡爪6移动；卡爪6整体呈“工”字型，下端设有与大圆柱齿轮4上的平面螺纹配合的弧形槽，其通过滑槽连接在上刀筒壳体7上，且可沿滑槽进行移动；上刀筒壳体7四周开设有六个与卡爪6配合的滑槽，其中间有一圈螺纹孔，通过螺栓与壳体盖板8紧固连接；壳体盖板8中间有两对称分布的矩形凸台，四周开有小孔，有螺栓通过小孔将壳体盖板8固定在上刀筒壳体7上，其避免异物进入壳体内部，对齿轮进行保护；卡扣9下端开有矩形槽与壳体盖板8上的凸台进行连接，其侧面开设有矩形凹槽，其作用是方便机器人末端执行器对刀筒进行锁定；

5、所述的刀筒固定系统主要由滚刀2、滚刀壳体10、定位板11、固定板12和固定螺栓13组成；滚刀2的刀轴通过轴承安装在滚刀壳体10对应的槽内，两固定板12通过八个固定螺栓安装在滚刀壳体10上，用于固定放置在滚刀壳体10上的滚刀2；定位板11分别安装在两固定螺栓之间，起到定位和防止螺栓松动的作用；

6、所述的刀筒本体1，上端连接刀筒固定系统，下端连接滚刀固定系统，实现过渡连接的作用。

7、工作原理：机械手抓取刀筒本体1，将其送入刀盘上的安装孔中，此时六个卡爪处于收缩状态。机械手转动旋转轴5，带动小圆柱齿轮3和大圆柱齿轮4转动，通过平面螺纹带动卡爪6沿着上刀筒壳体7的滑槽向四周移动，从而深入刀盘安装孔上的卡槽内。整个固定过程将旋转轴5的转动转化为卡爪6的平动。

8、本发明的有益效果：本发明与换刀自动化设备配合使用，可以代替人工进行泥水平衡盾构机刀筒的自动更换作业，保障施工人员的人身安全，提高滚刀更换的效率，进而加快隧道施工的进度，减少施工成本。

技术特征：

1.一种适用于机器人操作的卡盘紧固式一体化刀筒，其特征在于，该卡盘紧固式一体化刀筒主要由刀筒本体、滚刀固定系统和刀筒固定系统三部分组成；

技术总结本发明属于隧道掘进施工设备技术领域，提供了一种适用于机器人操作的卡盘紧固式一体化刀筒，主要由刀筒本体、滚刀固定系统和刀筒固定系统组成。该刀筒固定系统通过小齿轮带动大齿轮转动，上面的平面螺纹同时带动六个卡爪向四周移动，实现刀筒在刀盘上的固定。该一体化刀筒改变了传统的螺栓紧固方式，解决了传统刀筒紧固件多且离散而不能被机器更换的问题。从而降低换刀机械手设计的复杂性，提高换刀效率，缩短掘进工期，降低整个隧道工程的造价成本。技术研发人员：何伟,霍军周,王家海,于洋,杨博文,杜兆广,陈建阳,刘少森,胡秉凯,曹忠山受保护的技术使用者：中铁十九局集团第一工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4