阅读说明：本技术 一种盾构刀盘中心套内外筒体自动组装设备 (Automatic assembling equipment for inner and outer barrels of central sleeve of shield cutter head ) 是由 陈辉 于 2020-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及自动装配技术领域,具体是涉及一种盾构刀盘中心套内外筒体自动组装设备,应用于将内套筒同轴插接在外套筒中,外套筒设置有第一半圆槽和第二半圆槽,自动组装设备包括有重型滑动导轨；工作台,设置在重型滑动导轨活动工作部顶端；多龙门架,包括有第一悬吊龙门架、第二悬吊龙门架和第三悬吊龙门架,均等间距设置在重型滑动导轨顶部；加工设备,包括有高温炉和大型冲压机；定位销回转插接机构,设置在重型滑动导轨一端；旋转台,设置在工作台顶端；三角定位承放架,设置在工作台顶端；三角夹持承放架,设置在工作台；半圆槽定位器,包括有第一激光测距器和第二激光测距器,该装置精度和效率,安全性强。(The invention relates to the technical field of automatic assembly, in particular to automatic assembly equipment for an inner barrel and an outer barrel of a central sleeve of a shield cutter head, which is applied to coaxially inserting an inner sleeve into an outer sleeve, wherein the outer sleeve is provided with a first semicircular groove and a second semicircular groove and comprises a heavy sliding guide rail; the workbench is arranged at the top end of the movable working part of the heavy sliding guide rail; the multi-gantry comprises a first suspension gantry frame, a second suspension gantry frame and a third suspension gantry frame, and is arranged at the top of the heavy sliding guide rail at equal intervals; the processing equipment comprises a high-temperature furnace and a large-scale punching machine; the positioning pin rotary inserting mechanism is arranged at one end of the heavy sliding guide rail; the rotating table is arranged at the top end of the workbench; the triangular positioning bearing frame is arranged at the top end of the workbench; the triangular clamping bearing frame is arranged on the workbench; semicircular groove locator, including first laser range finder and second laser range finder, the device precision and efficiency, the security is strong.)

一种盾构刀盘中心套内外筒体自动组装设备

技术领域

本发明涉及自动装配技术领域，具体是涉及一种盾构刀盘中心套内外筒体自动组装设备。

背景技术

在盾构机制造过程中，盾构机刀盘驱动轴作为盾构机刀盘的转速及扭矩输出部件，通过中心套结构与盾构机刀盘结构连接。盾构机刀盘驱动将转速及扭矩通过驱动轴→中心套→刀盘进行输出。由于盾构机刀盘属于中大型钢结构部件，其主结构需采用焊接结构，要求其制造材料具有较高强度及优质的焊接性能。刀盘驱动轴作为盾构机刀盘驱动的转速及扭矩输出部件，要求其制造材料具有高强度及优质的热处理性能，以满足刀盘驱动轴的强度、韧性及硬度要求。刀盘与驱动轴连接的中心套，需同时满足与刀盘连接的优质焊接性能要求和与刀盘驱动轴连接的优质热处理性能要求。

中国专利CN201620815225.7公开了一种新型盾构刀盘与驱动轴连接的中心套结构，由呈过盈配合的外筒体与内筒体构成，外筒体与盾构刀盘的盘体连接，内筒体经花键与刀盘驱动轴连接。该中心套结构现无自动装配设备,仍需人工进行装配,工作效率低，且安全性低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种盾构刀盘中心套内外筒体自动组装设备，该技术方案解决了中心套自动装配问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种盾构刀盘中心套内外筒体自动组装设备，应用于将内套筒同轴插接在外套筒中，外套筒设置有第一半圆槽和第二半圆槽，自动组装设备包括有重型滑动导轨；工作台，设置在重型滑动导轨活动工作部顶端；多龙门架，包括有第一悬吊龙门架、第二悬吊龙门架和第三悬吊龙门架，所述龙门架与重型滑动导轨滑动方向垂直等间距设置在重型滑动导轨顶部；加工设备，包括有高温炉和大型冲压机，所述高温炉设置在第二悬吊龙门架一端底部，大型冲压机设置在重型滑动导轨一端一侧；定位销回转插接机构，设置在重型滑动导轨一端，且工作状态下，所述定位销回转插接机构和大型冲压机相互配合将定位销插接在所述半圆槽组合成的定位孔中；旋转台，轴线竖直设置在工作台顶端，三角定位承放架，工作轴线与旋转台同轴设置在工作台顶端；三角夹持承放架，工作轴线与旋转台同轴设置在工作台顶端且位于三角定位承放架顶部；半圆槽***,包括有第一激光测距器和第二激光测距器，第一激光测距器同轴设置在旋转台固定部顶端，且其工作端沿旋转台径向水平高于旋转台旋转部顶端，所述第一激光测距器工作端距旋转台旋转部顶端距离小于所述半圆槽深度，所述第二激光测距器与第一激光测距器同竖直面设置在工作台顶部，所述第二激光测距器工作端高于旋转台装置状态下外套筒顶端，所述第二激光测距器工作端距外套筒顶端水平面高于小于所述半圆槽深度，所述测距器均与控制器电连接。

旋转台包括有：固定柱，竖直贯穿工作台与其工作台固定连接，第一激光测距器设置在固定柱顶端；回转支承，同轴设置在固定柱顶端且内圈与固定柱固定连接；旋转柱，同轴固定设置在回转支承外圈顶端，所述旋转柱顶端与工作台工作面水平，旋转柱顶端沿轴线还均布有避让第二悬吊龙门架工作夹爪的避让槽；伺服电机，输出轴与减速器输入端同轴固定连接，所述减速器输出端与齿轮同轴固定连接，所述齿轮与回转支承外圈啮合传动。

优选地，三角定位承放架包括有：定位圈，与旋转台同轴设置在工作台顶端，所述定位圈内圈沿轴向设置有从下到上内径逐渐增大的斜环槽,所述定位圈沿轴向均布有三个径向滑动槽；径向抵接器,沿定位圈轴线均布在工作台顶端且其工作端与滑动槽滑动配合。

优选地，三角夹持承放架包括有：三个固定座，沿旋转台轴向竖直设置在工作台顶端；第一液压缸，沿旋转台径向设置在固定座顶端；第一抵接块，设置在第一液压缸输出端，所述第一抵接块内侧设置有导向斜面。

优选地，定位销回转插接机构包括有：回转气缸，设置在重型滑动导轨一端顶部；回转板，中心设置在回转气缸回转工作端；双轴双杆气缸，设置在回转板一端底侧；手指气缸同轴连接板与双轴双杆气缸工作端固定连接；夹爪，设置在手指气缸工作端；定位销竖直上料器，设置在回转板一端。

优选地，定位销回转插接机构还包括有配重块，设置在回转板设置双轴双杆气缸的另一端。

优选地，第一悬吊龙门架包括有：龙门架，与重型滑动导轨输送方向垂直设置在重型滑动导轨顶部；直线滑动件，滑动设置在龙门架顶部；旋转器，设置在直线滑动件底端；旋转器，工作端竖直朝下同轴设置在旋转器底端；内扩张夹爪，设置在长杆液压缸输出轴底端；第二悬吊龙门架和第三悬吊龙门架均与第一悬吊龙门架结构相同。

优选地，滑动槽两侧沿径向设置有燕尾槽；径向抵接器包括有：斜环槽，第二液压缸沿定位圈轴向水平均布在工作台顶端；第二抵接块，滑动设置在滑动槽上且与第二液压缸输出端固定连接，所述第二抵接块两侧设置有燕尾楔，所述燕尾楔与燕尾槽嵌合滑动配合。

优选地，径向抵接器还包括有第一防滑条，第一防滑条沿定位圈轴向竖直等间距设置在第二抵接块抵接面上。

优选地，三角夹持承放架还包括有第二防滑条，所述三角夹持承放架沿旋转台轴向竖直等间距设置在第一抵接块抵接面上。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

该装置安全性高，通过第一悬吊龙门架吊起高温状态的外套筒，避免人工接触从而误伤；该装置通过旋转台、三角定位承放架和第一激光测距器能够将外套筒同轴设置在工作台上，通过第一悬吊龙门架和第二激光测距器在悬吊时调整内套筒半圆槽与外套筒上半圆槽对准，压入精度高。

附图说明

图1为成品的轴向剖视图；

图2为本发明的立体图；

图3为图2的D处局部放大图；

图4为本发明的工作台的侧视图；

图5为图4的E-E截面处的剖视图；

图6为本发明的旋转台的立体图；

图7为本发明的三角定位承放架和三角夹持承放架的立体图；

图8为本发明的三角定位承放架的局部立体分解图；

图9为本发明的定位销回转插接机构的立体图；

图10为图9的F处的局部放大图。

附图说明：

A、外套筒；A1、第一半圆槽；A2、第二半圆槽；

B、内套筒；C、定位销；

1、重型滑动导轨；

2、工作台；

3、多龙门架；3a、第一悬吊龙门架；3a1、龙门架；3a2、直线滑动件；3a3、旋转器；3a4、长杆液压缸；3a5、内扩张夹爪；3b、第二悬吊龙门架；3c、第三悬吊龙门架；

4、加工设备；4a、高温炉；4b、大型冲压机；

5、定位销回转插接机构；5a、回转气缸；5b、回转板；5c、双轴双杆气缸；5d、手指气缸；5e、夹爪；5f、定位销竖直上料器；5g、配重块；

6、旋转台；6a、固定柱；6b、回转支承；6c、旋转柱；6c1、避让槽；6d、伺服电机；6e、减速器；6f、齿轮；

7、三角定位承放架；7a、定位圈；7a1、斜环槽；7a2、滑动槽；7a3、燕尾槽；7b、径向抵接器；7b1、第二液压缸；7b2、第二抵接块；7b3、燕尾楔；7b4、第一防滑条；

8、三角夹持承放架；8a、固定座；8b、第一液压缸；8c、第一抵接块；8c1、导向斜面；8d、第二防滑条；

9、半圆槽***；9a、第一激光测距器；9b、第二激光测距器。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参照图2所示，一种盾构刀盘中心套内外筒体自动组装设备，应用于将内套筒B同轴插接在外套筒A中，外套筒A设置有第一半圆槽A1和第二半圆槽A2，自动组装设备包括有重型滑动导轨1；工作台2，设置在重型滑动导轨1活动工作部顶端；多龙门架3，包括有第一悬吊龙门架3a、第二悬吊龙门架3b和第三悬吊龙门架3c，所述龙门架与重型滑动导轨1滑动方向垂直等间距设置在重型滑动导轨1顶部；加工设备4，包括有高温炉4a和大型冲压机4b，所述高温炉4a设置在第二悬吊龙门架3b一端底部，大型冲压机4b设置在重型滑动导轨1一端一侧；定位销回转插接机构5，设置在重型滑动导轨1一端，且工作状态下，所述定位销回转插接机构5和大型冲压机4b相互配合将定位销C插接在所述半圆槽组合成的定位孔中；旋转台6，轴线竖直设置在工作台2顶端，三角定位承放架7，工作轴线与旋转台6同轴设置在工作台2顶端；三角夹持承放架8，工作轴线与旋转台6同轴设置在工作台2顶端且位于三角定位承放架7顶部；半圆槽***9,包括有第一激光测距器9a和第二激光测距器9b，第一激光测距器9a同轴设置在旋转台6固定部顶端，且其工作端沿旋转台6径向水平高于旋转台6旋转部顶端，所述第一激光测距器9a工作端距旋转台6旋转部顶端距离小于所述半圆槽深度，所述第二激光测距器9b与第一激光测距器9a同竖直面设置在工作台2顶部，所述第二激光测距器9b工作端高于旋转台6装置状态下外套筒A顶端，所述第二激光测距器9b工作端距外套筒A顶端水平面高于小于所述半圆槽深度，所述测距器均与控制器电连接。

多龙门架3用于悬吊外套筒A和内套筒B以及成品，加工设备4用于将外套筒A升温和将内套筒B同轴插接在外套筒A中，半圆槽***9用于定位半圆槽；工作开始，第二悬吊龙门架3b通过悬吊将外套筒A轴线竖直放置在高温炉4a中，所述高温炉4a将外套筒A升温，待外套筒A加热至指定温度，通过第二悬吊龙门架3b将外套筒A竖直吊起，同时，所述重型滑动导轨1活动工作端位于第二悬吊龙门架3b另一端底部，所述第二悬吊龙门架3b将高温状态下的外套筒A竖直放置在工作台2上，即放置在工作台2旋转工作端，通过三角定位承放架7使得外套筒A与旋转台6旋转工作端同轴，启动第一激光测距器9a和旋转台6，使得外套筒A在旋转台6顶端旋转，而第一激光测距器9a检测外套筒A内径，当第一激光测距器9a检测到外套筒A内第二半圆槽A2内弧顶距旋转台6轴线最远时，控制器控制旋转台6停止旋转，此时将重型滑动导轨1通过三角定位承放架7定位夹持在旋转台6顶端；再启动重型滑动导轨1，使得外套筒A移动至第一悬吊龙门架3a底板，所述第一悬吊龙门架3a将一内套筒B竖直悬吊至外套筒A顶部，使得第一悬吊龙门架3a工作端竖直下降，从而使得内套筒B同轴抵接在外套筒A顶端，而此时外套筒A与内套筒B半圆槽不同轴，第一悬吊龙门架3a工作端旋转，使得内套筒B在外套筒A顶端同步旋转，启动第二激光测距器9b检测内套筒B外圆周面底端半圆槽，当检测到半圆槽弧顶与所述第二激光测距器9b工作端距离最远时，控制器控制第一悬吊龙门架3a停止转动，因为所述测距器同竖直面，从而使得外套筒A与内套筒B半圆槽能够同轴，从而便于插接定位销C，启动三角夹持承放架8使得内套筒B能够固定在外套筒A顶端，所述第一悬吊龙门架3a工作端复位；启动重型滑动导轨1，使得呈竖直状态的外套筒A和内套筒B位于大型冲压机4b工作端底部，启动大型冲压机4b，使得在三角夹持承放架8夹持状态内套筒B同轴压入外套筒A中，此时所述套筒套筒上半圆槽相互同轴；大型冲压机4b工作端复位，启动三角夹持承放架8使其将竖直状态的定位销C移动至定位孔顶端，再启动大型冲压机4b将定位销C同轴压入顶端所述定位孔中，所述旋转台6工作端旋转，依次将定位销C压入组合件定位孔内；装配结束后，待外套筒A冷却后，重型滑动导轨1将成品移动至第三悬吊龙门架3c一端底部，所述定位销回转插接机构5和三角定位承放架7工作端均复位，使得第三悬吊龙门架3c将成品悬吊送至指定地点。

如图5和图6所示，旋转台6包括有：固定柱6a，竖直贯穿工作台2与其工作台2固定连接，第一激光测距器9a设置在固定柱6a顶端；回转支承6b，同轴设置在固定柱6a顶端且内圈与固定柱6a固定连接；旋转柱6c，同轴固定设置在回转支承6b外圈顶端，所述旋转柱6c顶端与工作台2工作面水平，旋转柱6c顶端沿轴线还均布有避让第二悬吊龙门架3b工作夹爪的避让槽6c1；伺服电机6d，输出轴与减速器6e输入端同轴固定连接，所述减速器6e输出端与齿轮6f同轴固定连接，所述齿轮6f与回转支承6b外圈啮合传动。

避让槽6c1用于避免第二悬吊龙门架3b夹爪工作端在夹持外套筒A状态下无法松开，将外套筒A竖直放置在旋转柱6c顶端后，且在三角定位承放架7工作端约束状态下与与旋转柱6c同轴，需要对第二半圆槽A2进行定位，所述第一激光测距器9a工作端需要在外套筒A旋转状态下进行定位，启动伺服电机6d，使其输出端将扭力通过减速器6e转为能够带动回转支承6b外圈转动的扭力，所述齿轮6f将减速器6e输出扭力传递给回转支承6b外圈，回转支承6b内圈通过固定柱6a与工作台2固定连接诶，使得回转支承6b内圈相对外圈转动，从而使得旋转柱6c转动，从而使得外套筒A在工作台2上转动，从而便于第一激光测距器9a对第二半圆槽A2进行定位。

如图8所示，三角定位承放架7包括有：定位圈7a，与旋转台6同轴设置在工作台2顶端，所述定位圈7a内圈沿轴向设置有从下到上内径逐渐增大的斜环槽7a1,所述定位圈7a沿轴向均布有三个径向滑动槽7a2；径向抵接器7b,沿定位圈7a轴线均布在工作台2顶端且其工作端与滑动槽7a2滑动配合。

将外套筒A放置在旋转台6上时，所述外套筒A底端在斜环槽7a1引导作用下大致与定位圈7a同轴向，启动径向抵接器7b，使得输出端在滑动槽7a2上滑动，使得使其抵接工作端抵接在外套筒A圆周面上，从而通过三边引导抵接作用，使得外套筒A与定位圈7a同轴，从而便于同轴压入内套筒B。

如图7所示，三角夹持承放架8包括有：三个固定座8a，沿旋转台6轴向竖直设置在工作台2顶端；第一液压缸8b，沿旋转台6径向设置在固定座8a顶端；第一抵接块8c，设置在第一液压缸8b输出端，所述第一抵接块8c内侧设置有导向斜面8c1。

当外套筒A被同轴固定在旋转台6顶端时，需将内套筒B同轴固定在外套筒A顶端再由大型冲压机4b进行压入操作，在内套筒B同轴抵接在外套筒A顶端时，启动第一液压缸8b，使其输出端通过第一抵接块8c抵接在内套筒B外圆周面上，而第一液压缸8b通过固定座8a固定在工作台2顶端，从而使得内套筒B被同轴固定在外套筒A顶端，从而便于大型冲压机4b将内套筒B压入外套筒A中。

如图9和图10所示，定位销回转插接机构5包括有：回转气缸5a，设置在重型滑动导轨1一端顶部；回转板5b，中心设置在回转气缸5a回转工作端；双轴双杆气缸5c，设置在回转板5b一端底侧；手指气缸5d同轴连接板与双轴双杆气缸5c工作端固定连接；夹爪5e，设置在手指气缸5d工作端；定位销竖直上料器5f，设置在回转板5b一端。

当内套筒B被同轴压入外套筒A中且半圆槽相对对准同轴时，启动回转气缸5a使得回转板5b回转，而手指气缸5d预先通过夹爪5e在定位销竖直上料器5f出料端夹持一根定位销C，使得定位销C回转至组合体定位孔定位，启动大型冲压机4b，使得定位销C预压入定位孔一段距离后，双轴双杆气缸5c和手指气缸5d工作端复位，从而使得回转板5b回转式原位置，然后大型冲压机4b将定位销完全压入定位孔中，使得外套筒A转动，从而依次在组合体顶端定位孔内装入定位销。

如图9所示，定位销回转插接机构5还包括有配重块5g，设置在回转板5b设置双轴双杆气缸5c的另一端。

配重块5g设置在回转板5b设置双轴双杆气缸5c的另一端，从而便于平衡双轴双杆气缸5c重量，从而使得结构更加稳定。

如图3所示，第一悬吊龙门架3a包括有：龙门架3a1，与重型滑动导轨1输送方向垂直设置在重型滑动导轨1顶部；直线滑动件3a2，滑动设置在龙门架3a1顶部；旋转器3a3，设置在直线滑动件3a2底端；旋转器3a3，工作端竖直朝下同轴设置在旋转器3a3底端；内扩张夹爪3a5，设置在长杆液压缸3a4输出轴底端；第二悬吊龙门架3b和第三悬吊龙门架3c均与第一悬吊龙门架3a结构相同。

直线滑动件3a2在龙门架3a1顶端滑动，驱动长杆液压缸3a4能够使得内扩张夹爪3a5将高温炉4a中外套筒A取出，从而便于通过第一悬吊龙门架3a滑动送至装配台上，旋转器3a3用于旋转内扩张夹爪3a5，从而便于在夹持时内扩张夹爪3a5能够伸入外套筒A底端从而托起外套筒A，从而防止外套筒A脱离内扩张夹爪3a5，使得悬吊结构更加稳定。

如图8所示，滑动槽7a2两侧沿径向设置有燕尾槽7a3；径向抵接器7b包括有：斜环槽7a1，第二液压缸7b1沿定位圈7a轴向水平均布在工作台2顶端；第二抵接块7b2，滑动设置在滑动槽7a2上且与第二液压缸7b1输出端固定连接，所述第二抵接块7b2两侧设置有燕尾楔7b3，所述燕尾楔7b3与燕尾槽7a3嵌合滑动配合。

当外套筒A竖直放置在定位圈7a中后，启动第二液压缸7b1，使其输出端推动第二抵接块7b2在滑动槽7a2上滑动，从而使得第二抵接块7b2抵接面抵接在外套筒A外圆周面上，从而便于通过三边定位，使得外套筒A与定位圈7a同轴，从而便于定位压入内套筒B，燕尾楔7b3滑动设置在燕尾槽7a3上，能够使得第二抵接块7b2在滑动槽7a2中稳定滑动，使得滑动过程更加稳定。

如图8所示，径向抵接器7b还包括有第一防滑条7b4，第一防滑条7b4沿定位圈7a轴向竖直等间距设置在第二抵接块7b2抵接面上。

第一防滑条7b4沿定位圈7a轴向竖直等间距设置在第二抵接块7b2抵接面上，从而使得第二抵接块7b2在抵紧外套筒A和压入内套筒B时，外套筒A不会发生自转，防止影响其压入精度。

如图7所示，三角夹持承放架8还包括有第二防滑条8d，所述三角夹持承放架8沿旋转台6轴向竖直等间距设置在第一抵接块8c抵接面上。

三角夹持承放架8沿旋转台6轴向竖直等间距设置在第一抵接块8c抵接面上，避免在将内套筒B压入外套筒A时,内套筒B发生自转，从而影响压入精度。

本发明的工作原理：

步骤一：启动高温炉4a，使得高温炉4a中外套筒A温度升至指定温度；

步骤二：启动第二悬吊龙门架3b，将高温炉4a中外套筒A吊起，使其移动至工作台2顶部；

步骤三：第二悬吊龙门架3b工作端夹持外套筒A将其放在旋转柱6c顶端；

步骤四：启动径向抵接器7b，使其输出端带动第二抵接块7b2在滑动槽7a2中滑动，从而在三边径向抵接器7b抵接作用下使得外套筒A与旋转柱6c同轴，定位完成后所述径向抵接器7b复位；

步骤五：启动伺服电机6d，使得回转支承6b外圈相对内圈转动，使得外套筒A在工作台2上旋转，第一激光测距器9a实时监测半圆槽弧顶距离，当检测到最大距离时，关闭伺服电机6d；

步骤六：重型滑动导轨1将工作台2移动至第一悬吊龙门架3a底部，启动第一悬吊龙门架3a将内套筒B同轴放置在外套筒A顶端，启动旋转器3a3，第二激光测距器9b实时监测内套筒B外圆轴面底端半圆槽弧顶，当检测到最大距离时，关闭旋转器3a3，启动第一液压缸8b，使得第一抵接块8c沿径向移动从而夹紧内套筒B；

步骤七：重型滑动导轨1将工作台2移动至大型冲压机4b工作端底部，启动大型冲压机4b，使得4b9将内套筒B同轴压入外套筒A中，当压入适当深度后，所述三角夹持承放架8工作端复位，从而不妨碍大型冲压机4b将内套筒B整个压入外套筒A中；

步骤八：冲压结束后，启动回转气缸5a，手指气缸5d预先夹取一根定位销C回转至组合件定位孔顶端，再启动大型冲压机4b，将定位销C依次压入定位孔中；

步骤九：重型滑动导轨1将工作台2移动至第三悬吊龙门架3c底部，第三悬吊龙门架3c将成品从工作台2上取下送至指定地点。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。