CN111691891B - 一种用于更换盾构机滚刀的换刀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于更换盾构机滚刀的换刀装置，两个锁刀架分别固定于滚刀两侧，夹持器包括夹持爪和驱动组件，夹持爪用于夹持锁刀架，驱动组件与夹持爪相连，驱动组件驱动每个锁刀架在蓄刀槽内撑开，使锁刀架与蓄刀槽相配合，从而利用锁刀架将滚刀稳定地锁于蓄刀槽内，防止滚刀随意滚动，避免装错滚刀，降低误动作风险，可靠性随之提升。因此，本发明所提供的用于更换盾构机滚刀的换刀装置的可靠性均有所提升。

Description

一种用于更换盾构机滚刀的换刀装置

技术领域

本发明涉及盾构机换刀技术领域，特别涉及一种用于更换盾构机滚刀的换刀装置。

背景技术

盾构机广泛应用于城市地铁、公路隧道、水利工程等重大工程领域，其刀盘所装滚刀通常损耗较大，需频繁更换。鉴于盾构机通常在大埋深、高水压等恶劣工况下施工，存在较大的安全隐患，施工人员需借助换刀装置定期更换滚刀。

然而，现有换刀装置包括机械臂和夹持器，夹持器安装于机械臂的末端，以便机械臂带动夹持器夹持滚刀。然而，现有夹持器难以将滚刀稳定地放置于刀座内，夹持器松开滚刀后，滚刀极易在刀座内滚动，导致滚刀摆动顺序混乱，存在装错滚刀的风险，可靠性相对较低。

因此，如何提升现有换刀装置的可靠性是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于更换盾构机滚刀的换刀装置，驱动组件驱动锁刀架在蓄刀槽内撑开以使滚刀稳定地锁于蓄刀槽内，避免装错滚刀，降低误动作风险，因此可靠性均有所提升。

其具体方案如下：

本发明提供一种用于更换盾构机滚刀的换刀装置，包括两个分别用于固设于滚刀两侧的锁刀架及与两个锁刀架插接相连的夹持器，夹持器包括：

用于夹持锁刀架的夹持爪；

与夹持爪相连、用于驱动锁刀架在蓄刀槽内撑开以将滚刀锁于蓄刀槽的驱动组件。

优选的，驱动组件包括：

与夹持爪相连并用于驱动夹持爪垂直于轴向平移的平移组件；

与平移组件相连并用于驱动夹持爪绕轴向转动的回转组件；

与回转组件相连并用于驱动夹持爪垂直于轴向摆动的摆动组件。

优选的，锁刀架包括：

用于与滚刀相固连的固定块；

固定于固定块顶部的导向轴；

可滑动地套于导向轴的调节块；

设于调节块顶部且可转动地套于导向轴的调节轴；

两个对称设于导向轴两侧且具有限位凸棱的限位块，每个限位块的第一端与固定块相铰接且第二端与调节块滑动连接；

当调节轴相对于导向轴顺时针转动时，导向轴带动固定块靠近调节块使两个限位块的限位凸棱撑开直至与蓄刀槽相抵以实现锁定；

当调节轴相对于导向轴逆时针转动时，导向轴带动固定块远离调节块使两个限位块的限位凸棱收拢直至与蓄刀槽脱离接触以解除锁定。

优选的，夹持器还包括支撑底座，锁定架包括垂直设于两个限位块侧面的夹持轴，夹持爪包括：

固设于支撑底座底部的固定卡爪；

与固定卡爪转动连接的活动卡爪；

固设于支撑底座且与活动卡爪相连、用于驱动活动卡爪相对于固定卡爪转动直至夹紧夹持轴的夹持驱动件。

优选的，夹持器还包括固设于支撑底座并用于夹持穿过支撑底座的调节轴以驱动调节轴转动的锁定驱动件。

优选的，夹持器还包括可滑动地装于支撑底座顶部的滑动支座，平移组件包括：

相互配合且设于支撑底座与滑动支座之间的滑动轨道和滑动凹槽；

设于滑动支座与支撑底座之间、用于驱动支撑底座相对于滑动支座垂直于轴向滑动的滑动驱动件。

优选的，回转组件具体为设于滑动支座顶部的回转减速器。

优选的，摆动组件具体为摆动缸，夹持器还包括设于摆动缸与回转减速器之间以固连二者的回转支座。

优选的，还包括与夹持器相连以驱动夹持器动作的机械臂。

优选的，机械臂包括：

用于吊装于存储仓滑轨的吊装滑座；

与吊装滑座相铰接的第一转臂；

与第一转臂相铰接的第二转臂；

设于第二转臂远离第一转臂一端且与夹持器相连的伸缩臂。

相对于背景技术，本发明所提供的用于更换盾构机滚刀的换刀装置包括两个锁刀架和夹持器，夹持器包括夹持爪和驱动组件，驱动组件与夹持爪相连，驱动组件驱动每个锁刀架在蓄刀槽内撑开，使锁刀架与蓄刀槽相配合，从而利用锁刀架将滚刀稳定地锁于蓄刀槽内，防止滚刀随意滚动，避免装错滚刀，降低误动作风险，可靠性随之提升。因此，本发明所提供的用于更换盾构机滚刀的换刀装置的可靠性均有所提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施例所提供的用于更换盾构机滚刀的换刀装置；

图2为图1中夹持器的结构图；

图3为图2的***图；

图4为夹持器、锁刀架及滚刀的局部组装结构图；

图5为图4中锁刀架及滚刀的组装结构图；

图6为图4中锁刀架在收拢状态的结构图；

图7为图4中锁刀架在撑开状态的结构图；

图8为刀座的结构图；

图9为锁刀架以收拢状态进入蓄刀槽的状态图；

图10为锁刀架以撑开状态锁于蓄刀槽的状态图。

附图标记如下：

滚刀01、刀座02和存储仓滑轨03；

蓄刀槽021；

机械臂1、锁刀架2和夹持器3；

吊装滑座11、第一转臂12、第二转臂13、伸缩臂14、第一驱动件15和第二驱动件16；

固定块21、导向轴22、调节块23、调节轴24和限位块25；

夹持轴251；

摆动组件31、回转支座32、回转组件33、滑动支座34、支撑底座35、平移组件36、锁定驱动件37和夹持爪38；

滑动轨道361、滑动凹槽362和滑动驱动件363；

固定卡爪381、活动卡爪382和夹持驱动件383。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图7，图1为本发明一种具体实施例所提供的用于更换盾构机滚刀的换刀装置；图2为图1中夹持器的结构图；图3为图2的***图；图4为夹持器、锁刀架及滚刀的局部组装结构图；图5为图4中锁刀架及滚刀的组装结构图；图6为图4中锁刀架在收拢状态的结构图；图7为图4中锁刀架在撑开状态的结构图。

首先，需说明的是，文中的轴向是指平行于夹持器的中心轴线方向，具体是指附图1当前显示的竖直方向。

本发明实施例公开了一种用于更换盾构机滚刀的换刀装置，包括两个锁刀架2和夹持器3，两个锁刀架2分别固设于滚刀01两侧，夹持器3同时与两个锁刀架2插接相连，使夹持器3通过两个锁刀架2夹持滚刀01。

夹持器3包括夹持爪38和驱动组件，夹持爪38用于夹持锁刀架2，驱动组件能够驱动锁刀架2在蓄刀槽021内撑开，使锁刀架2与蓄刀槽021相配合，从而利用锁刀架2将滚刀01稳定地锁于蓄刀槽021内，防止滚刀01随意滚动，避免装错滚刀01，降低误动作风险，可靠性随之提升。

在该具体实施例中，刀座02的两相对侧均各设有一个蓄刀槽021，每个蓄刀槽021与撑开的锁刀架2一一对应配合，限定滚刀01在刀座02内的位置。具体地，蓄刀槽021包括矩形凹槽和设有矩形凹槽两相对侧的三角形凹槽。

综上所述，本发明所提供的用于更换盾构机滚刀的换刀装置的定可靠性有所提升。

驱动组件包括夹持爪38、平移组件36、回转组件33和摆动组件31，其中，平移组件36与夹持爪38相连，用于驱动夹持爪38垂直于轴向平移。回转组件33与平移组件36相连，用于通过平移组件36驱动夹持爪38绕轴向转动。摆动组件31与回转组件33相连，间接通过平移组件36和回转组件33驱动夹持爪38垂直于轴向摆动。当然，平移组件36、回转组件33和摆动组件31连接关系不限于此。

平移组件36、回转组件33和摆动组件31的设置在一定程度提升夹持器3自身的自由度，夹持器3自身的自由度增多，使夹持器3能够依靠自身实现定位，减少机械臂1等外接装置所产生的外界误差对定位精度的影响，定位精度自然有所提升。

关键的是，本发明中夹持器3能够驱动锁刀架2在蓄刀槽021内撑开，使锁刀架2与蓄刀槽021相配合，从而利用锁刀架2将滚刀01稳定地锁于蓄刀槽021内，防止滚刀01随意滚动，避免装错滚刀01，降低误动作风险，可靠性随之提升。

在该具体实施例中，刀座02的两相对侧均各设有一个蓄刀槽021，每个蓄刀槽021与撑开的锁刀架2一一对应配合，限定滚刀01在刀座02内的位置。具体地，蓄刀槽021包括矩形凹槽和设有矩形凹槽两相对侧的三角形凹槽。

每个锁刀架2包括固定块21、导向轴22、调节块23、调节轴24和两个限位块25，其中，固定块21与滚刀01相固连，固定块21具体套于滚刀01两端的刀柱上，通过利用螺栓固定在滚刀01的侧面。

导向轴22垂直固定于固定块21的顶部，导向轴22具体为螺纹轴。

调节块23可滑动地套于导向轴22上，使导向轴22相对于调节轴24沿轴向滑动。

调节轴24设于调节块23的顶部且可转动地套于导向轴22上。在该具体实施例中，调节块23的顶部设有安装槽，调节轴24垂直装于安装槽内。安装槽的槽沿设有穿过调节轴24的限位盖，限位盖通过紧固螺钉固定于安装槽的槽沿，限位盖与调节轴24底端所设的止挡柱相抵，限位盖限定调节轴24相对于调节块23轴轴向移动。需补充的是，调节块23顶部的安装槽和调节轴24底部的止挡柱均呈圆柱状，二者相互配合，使调节轴24能够相对于调节块23周向转动。

调节轴24的中心设有与导向轴22的外螺纹相配合的内螺纹，也即调节轴24与导向轴22螺纹连接。

两个限位块25对称设于导向轴22两侧，每个限位块25具有一个限位凸棱。每个限位块25的第一端与固定块21相铰接，其第二端与调节块23转动连接。具体地，限位块25呈L型，限位凸棱便为L型结构的凸起棱。调节块23的两侧对称设有导向槽，导向槽具体呈圆弧状，限位块25的第二端设有导向销，导向销与导向槽相配合，使限位凸棱实现相互聚拢或相互分散。

当调节轴24相对于导向轴22顺时针转动时，调节轴24和调节块23不动，导向轴22带动固定块21靠近调节块23，导向块和调节块23的轴向距离缩短，使两个限位块25的限位凸棱撑开直至与蓄刀槽021相抵，从而实现锁定。

当调节轴24相对于导向轴22逆时针转动时，调节轴24和调节块23不动，导向轴22带动固定块21远离调节块23，导向块和调节块23的轴向距离增大，使两个限位块25的限位凸棱收拢直至与蓄刀槽021脱离接触，从而解除锁定。

夹持器3还包括支撑底座35，支撑底座35具体呈U型，包括左侧板、右侧板和垂直固连于左侧板和右侧板底部的底侧板。

锁定架还包括垂直设于两个限位块25侧面的夹持轴251，以供夹持爪38夹持。

夹持爪38包括固定卡爪381、活动卡爪382和夹持驱动件383，其中，固定卡爪381固定于支撑底座35底部。具体地，固定卡爪381顶部所设的连接套和支撑底座35底部所设的连接套通过固定销固定连接。活动卡爪382与固定卡爪381通过转动销转动连接。夹持驱动件383固设于支撑底座35底部，夹持驱动件383与活动卡爪382相固连，用于驱动活动卡爪382相对于固定卡爪381转动，使活动卡爪382与固定卡爪381相互聚拢或相互分离，从而使夹持爪38对应地夹紧或松开夹持轴251。夹持驱动件383可以是液压缸，缸筒与支撑底座35的底侧板相固连，活塞杆与活动卡爪382相连。

本发明中驱动组件还包括固设于支撑底座35上的锁定驱动件37，当夹持爪38在夹持器3及机械臂1的共同作用下移动至与锁刀架2对准时，夹持器3下移靠近锁刀架2，使锁刀架2的调节轴24穿过支撑底座35的底侧板后***锁定驱动件37内，锁定驱动件37夹紧调节轴24，锁定驱动件37带动调节轴24相对于导向轴22顺时针或逆时针转动，使锁刀架2对应地撑开或收拢，进而对应实现锁定或解除锁定。为防止调节轴24打滑，调节轴24的横截面呈正六边形，相应地锁定驱动件37具有六正六边形夹持孔。在该具体实施例中，支撑底座35的底部对称设有两个锁定驱动件37，两个锁定驱动件37的旋转反向相反，保证两个锁刀架2的同步动作。锁定驱动件37优选液压扳手，但不限于此。

本发明中夹持器3还包括可滑动地装于支撑底座35顶部的滑动支座34，滑动支座34主要用于连接平移组件36和回转组件33。

平移组件36包括设于支撑底座35与滑动支座34之间的滑动轨道361和滑动凹槽362，滑动轨道361和滑动凹槽362相互配合，使支撑底座35与滑动支座34沿垂直轴向方向相对滑动。在该具体实施例中，滑动轨道361和滑动凹槽362的横截面均呈燕尾型，滑动凹槽362可设于支撑底板的两相对侧上，滑动轨道361可设于滑动支座34的两相对侧，当然可互换滑动轨道361和滑动凹槽362的设置位置，并不影响实现本发明的目的。

平移组件36还包括设于支撑底座35与滑动支座34之间的滑动驱动件363，滑动驱动件363驱动支撑底座35相对于滑动支座34垂直于轴向移动。滑动驱动件363优选液压缸，缸筒与滑动支座34相固连，活塞杆与支撑底座35相固连，但滑动驱动件363的类型及安装方式不限于此。

本发明中回转组件33具体为回转减速器，回转减速器设于滑动支座34顶部。回转减速器能够绕轴向回转，回转减速器的结构及工作原理具体可参考现有技术，在此不再详述。当然，回转组件33的结构不限于此。

本发明中摆动组件31具体为摆动缸，摆动缸的结构及工作原理可参考现有技术。相应地，本发明中夹持器3还包括摆动缸与回转减速器之间的回转支座32，回转支座32用于连接摆动缸与回转减速器。在该具体实施例中，回转支座32包括穿过回转减速器的回转柱，回转柱与滑动支座34相固连。回转支座32还包括与回转柱相固连的U型槽板，摆动缸安装于U型槽板内。

本发明还包括与夹持器3相连的机械臂1，机械臂1也具有自由度，能够驱动夹持器3动作靠近滚刀01。

在该具体实施例中，机械臂1包括吊装滑座11、第一转臂12、第二转臂13和伸缩臂14，吊装滑座11可滑动地吊装与存储仓滑轨03上，存储仓滑轨03沿水平方向延伸。第一转臂12与吊装滑座11相铰接，第二转臂13的两端分别与第一转臂12和伸缩臂14相铰接。伸缩臂14的两端分别与第二转臂13和夹持器3相连。机械臂1还包括两端分别与吊装滑座11和第一转臂12相连的第一驱动件15和两端分别与第一转臂12和第二转臂13相连的第二驱动件16，第一驱动件15用于驱动第一转臂12相对于吊装滑座11转动，使第一转臂12实现俯仰；第二驱动件16用于驱动第二转臂13相对于第一转臂12转动，使第二转臂13实现俯仰。第一驱动件15和第二驱动件16均可以是液压缸，但不限于此。第二转臂13内装有伸缩油液缸，使伸缩臂14实现伸缩。当然，机械臂1的结构不限于此。

请参考图8至图10，图8为刀座的结构图；图9为锁刀架以收拢状态进入蓄刀槽的状态图；图10为锁刀架以撑开状态锁于蓄刀槽的状态图。

本发明所提供的用于更换盾构机滚刀的换刀装置的工作原理如下：

安装刀具时，先启动机械臂1，第一转臂12和第二转臂13转动一定角度，同时伸缩臂14进行伸缩，调整机械臂1的位姿；

再启动夹持器3，摆动组件31、回转组件33和平移组件36按需动作，调整夹持器3的位姿，直至夹持器3对准锁刀架2；

启动夹持驱动件383，活动卡爪382相对于固定卡爪381转动，张开夹持爪38；

夹持爪38在夹持器3及机械臂1的共同作用下下移靠近锁刀架2，锁刀架2的调节轴24穿过支撑底座35的底侧板后***锁定驱动件37内；

当夹持爪38与夹持轴251相抵时，再次启动夹持驱动件383，活动卡爪382相对于固定卡爪381转动，夹持爪38夹紧夹持轴251；

再次启动机械臂1和夹持器3，调整夹持器3的位姿，直至夹持器3对准刀座02；

再启动夹持驱动件383，活动卡爪382相对于固定卡爪381转动，张开夹持爪38，锁刀架2带动滚刀01落于刀座02内；

启动锁定驱动件37，锁定驱动件37夹紧调节轴24，锁定驱动件37带动调节轴24相对于导向轴22顺时针转动时，调节轴24和调节块23不动，导向轴22带动固定块21靠近调节块23，导向块和调节块23的轴向距离缩短，两个限位块25的限位凸棱撑开直至与蓄刀槽021相抵，实现锁定；

拆卸刀具的过程与安装刀具的过程相反，在此不再详述。

以上对本发明所提供的用于更换盾构机滚刀的换刀装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种用于更换盾构机滚刀的换刀装置，其特征在于，包括两个分别用于固设于滚刀(01)两侧的锁刀架(2)及与两个所述锁刀架(2)插接相连的夹持器(3)，所述夹持器(3)包括：

支撑底座(35)；

用于夹持所述锁刀架(2)的夹持爪(38)；

与所述夹持爪(38)相连、用于驱动所述锁刀架(2)在蓄刀槽(021)内撑开以将滚刀(01)锁于所述蓄刀槽(021)的驱动组件；

所述驱动组件包括：

与所述夹持爪(38)相连并用于驱动所述夹持爪(38)垂直于轴向平移的平移组件(36)；

与所述平移组件(36)相连并用于驱动所述夹持爪(38)绕轴向转动的回转组件(33)；

与所述回转组件(33)相连并用于驱动所述夹持爪(38)垂直于轴向摆动的摆动组件(31)；

固设于所述支撑底座(35)并用于夹持穿过所述支撑底座(35)的调节轴(24)以驱动所述调节轴(24)转动的锁定驱动件(37)；所述锁定驱动件(37)可带动所述调节轴(24)进行原位旋转，以实现滚刀(01)的锁定。

2.根据权利要求1所述的用于更换盾构机滚刀的换刀装置，其特征在于，所述锁刀架(2)包括：

用于与滚刀(01)相固连的固定块(21)；

固定于所述固定块(21)顶部的导向轴(22)；

可滑动地套于所述导向轴(22)的调节块(23)；

设于所述调节块(23)顶部且可转动地套于所述导向轴(22)的调节轴(24)；

两个对称设于所述导向轴(22)两侧且具有限位凸棱的限位块(25)，每个所述限位块(25)的第一端与所述固定块(21)相铰接且第二端与所述调节块(23)滑动连接；

当所述调节轴(24)相对于所述导向轴(22)顺时针转动时，所述导向轴(22)带动所述固定块(21)靠近所述调节块(23)使两个所述限位块(25)的限位凸棱撑开直至与所述蓄刀槽(021)相抵以实现锁定；

当所述调节轴(24)相对于所述导向轴(22)逆时针转动时，所述导向轴(22)带动所述固定块(21)远离所述调节块(23)使两个所述限位块(25)的限位凸棱收拢直至与所述蓄刀槽(021)脱离接触以解除锁定。

3.根据权利要求2所述的用于更换盾构机滚刀的换刀装置，其特征在于，所述锁定架包括垂直设于两个所述限位块(25)侧面的夹持轴(251)，所述夹持爪(38)包括：

固设于所述支撑底座(35)底部的固定卡爪(381)；

与所述固定卡爪(381)转动连接的活动卡爪(382)；

固设于所述支撑底座(35)且与所述活动卡爪(382)相连、用于驱动所述活动卡爪(382)相对于所述固定卡爪(381)转动直至夹紧所述夹持轴(251)的夹持驱动件(383)。

4.根据权利要求3所述的用于更换盾构机滚刀的换刀装置，其特征在于，所述夹持器(3)还包括可滑动地装于所述支撑底座(35)顶部的滑动支座(34)，所述平移组件(36)包括：

相互配合且设于所述支撑底座(35)与所述滑动支座(34)之间的滑动轨道(361)和滑动凹槽(362)；

设于所述滑动支座(34)与所述支撑底座(35)之间、用于驱动所述支撑底座(35)相对于所述滑动支座(34)垂直于轴向滑动的滑动驱动件(363)。

5.根据权利要求4所述的用于更换盾构机滚刀的换刀装置，其特征在于，所述回转组件(33)具体为设于所述滑动支座(34)顶部的回转减速器。

6.根据权利要求5所述的用于更换盾构机滚刀的换刀装置，其特征在于，所述摆动组件(31)具体为摆动缸，所述夹持器(3)还包括设于所述摆动缸与所述回转减速器之间以固连二者的回转支座(32)。

7.根据权利要求2至6任一项所述的用于更换盾构机滚刀的换刀装置，其特征在于，还包括与所述夹持器(3)相连以驱动所述夹持器(3)动作的机械臂(1)。

8.根据权利要求7所述的用于更换盾构机滚刀的换刀装置，其特征在于，所述机械臂(1)包括：

用于吊装于存储仓滑轨(03)的吊装滑座(11)；

与所述吊装滑座(11)相铰接的第一转臂(12)；

与所述第一转臂(12)相铰接的第二转臂(13)；

设于所述第二转臂(13)远离所述第一转臂(12)一端且与所述夹持器(3)相连的伸缩臂(14)。

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