一种用于拼装盾构机换刀机器人机械臂的模块的制造方法与工艺

本发明涉及机器人构件，特别是一种用于拼装盾构机换刀机器人机械臂的模块。

背景技术：
泥水平衡盾构机常用的换刀方式为常压换刀和带压换刀。6.66m泥水平衡盾构机目前采用的是人工带压换刀，施工人员通过人闸仓逐级换压进入气垫舱，最后进入泥水舱(开挖舱)进行换刀。因泥水舱内充满高压气体，人工换刀作业难度大，效率低，而且极易发生安全事故。需要刀盘旋转的时候，工作人员必须全部撤离。为避免有毒气体侵入，每隔一段时间需要进行一次检测，整个过程极其繁琐且有危险。一个工程需多次换刀，每次换刀都要消耗大量人力、物力和财力。换刀对于整个工程的进度和耗费影响很大。为保证施工人员的人身安全，避免繁琐的人工换刀，提高换刀效率，节省物力和财力，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。

技术实现要素：
盾构机换刀机器人的一个主要组成部件是其机械臂。本发明的目的是根据盾构机换刀机器人机械臂组装和换刀操作要求提供一种可相互对接、可直线伸缩、可径向转动和轴向转动的用于拼装盾构机换刀机器人机械臂的模块。为实现该目的，本发明提供的用于拼装盾构机换刀机器人机械臂的模块，包括壳体；在壳体的上部固定安装有两个横向布置、同步运行的液压缸，两个液压缸的活塞杆分别通过关节轴承和转动轴a与叉形旋转法兰a的上端铰接，旋转法兰a的下端与模块对接锁定机构固定连接，旋转法兰a有旋转法兰锁定机构；在壳体中安装有与所述液压缸轴向平行的两伸缩杆，伸缩杆的前端伸出壳体，并通过转动轴b与旋转法兰a的中部铰接，伸缩杆通过其后部的滑块a可沿壳体中的滑轨a横向滑动，伸缩杆有伸缩杆锁定机构；在壳体的后部有固定安装在壳体上的液压马达，液压马达的转子可驱动所述模块对接锁定机构绕液压马达转子的轴线做轴向转动。本发明模块利用与旋转法兰a固定连接的模块对接锁定机构可实现前后模块的对接并锁定；通过伸缩杆锁定机构将模块的伸缩杆锁定(此时旋转法兰锁定机构释放)，利用液压缸通过旋转法兰a可实现后节模块的径向转动；通过旋转法兰锁定机构将旋转法兰a锁定(此时伸缩杆锁定机构释放)，利用液压缸和旋转法兰a可使伸缩杆伸缩，同时带动后节模块横向移动；通过伸缩杆锁定机构和旋转法兰锁定机构将伸缩杆和旋转法兰a同时锁定，利用后节模块的液压马达可使前节模块绕后节模块液压马达转子的轴线做轴向转动。从而满足盾构机换刀机器人机械臂组装和换刀操作要求。附图说明附图为本发明实施例模块的示意图，其中：图1为模块的三维立体示意图；图2为图1模块的剖视图；图3为两节模块相互连接示意图；图4为图3的局部放大图。图中：1快插接头公头a、2锁紧块公端、3滚珠、4自制液压缸、5旋转法兰a、6螺钉、7电磁铁、8伸缩杆、9滑块a、10滑轨a、11连接块、12液压马达、13固定法兰、14快插接头母头、15锁紧块母端、16过渡块、17旋转法兰b、18轴承、19快插接头公头b、20壳体、21液压缸、22滑轨b、23滑块b、24直线电磁铁、25锁紧法兰、26关节轴承、27转动轴a、28转动轴b。具体实施方式以下结合附图所示本发明的实施例对本发明做进一步描述。如图1和图2所示，本实施例用于拼装盾构机换刀机器人机械臂的模块，包括壳体20；在壳体的上部固定安装有两个横向布置、同步运行的液压缸21，两个液压缸的活塞杆分别通过关节轴承26和转动轴a27与叉形旋转法兰a5的上端铰接，旋转法兰a的下端与模块对接锁定机构固定连接，旋转法兰a有旋转法兰锁定机构；所述模块对接锁定机构如图4所示，包括自制液压缸4和锁紧块母端15；自制液压缸的缸壁为凸形，其直径较大的后部缸壁与所述旋转法兰a的下端固定连接，直径较大的后部缸壁前面有一组(本实施例为8个)快插接头公头a1，在锁紧块母端上有可与快插接头公头a对接的一组快插接头母头14，快插...