[實用新型]一種串聯(lián)機器人支撐、可開挖任意斷面隧道的柔臂掘進機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821745599.1
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN208950597U
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜禮杰;李建斌;賀飛;賈連輝;寧向可;齊志沖;張寧川;文勇亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/11
• 分類號: E21D9/11;E21D9/12
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;李宣宣

本實用新型公開了一種串聯(lián)機器人支撐、可開挖任意斷面隧道的柔臂掘進機，解決的技術(shù)問題是為了適應目前多元化隧道斷面的開挖需求，彌補現(xiàn)有隧道掘進機開掘斷面的單一的不足，本實用新型包括刀盤刀具系統(tǒng)、串聯(lián)機器人系統(tǒng)、主梁、和皮帶機，所述的主梁后部通過推進油缸與撐靴前部連接，撐靴后部與后支撐連接；所述的刀盤后部通過串聯(lián)機器人與主梁連接。本實用新型通過基于串聯(lián)機器人的新型柔性刀盤支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)置實現(xiàn)任意形狀斷面的開挖；通過始終位于洞底的新型出渣系統(tǒng)包含任何形式的刮渣和吸渣系統(tǒng)，將開挖產(chǎn)生的渣土運輸出去，快捷方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及隧道施工中的巖石隧道掘進機（TBM）領(lǐng)域，具體涉及一種可以實現(xiàn)任意斷面形狀隧道開挖的串聯(lián)機器人支撐、可開挖任意斷面隧道的柔臂掘進機。

背景技術(shù)

巖石隧道掘進機（TBM）是一種集機械、電子、液壓、激光等技術(shù)于一體的大型隧道開挖裝備，在山嶺隧道及城市地鐵工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。目前該種掘進機主要利用刀盤的旋轉(zhuǎn)進行破巖開挖，其開挖斷面多為圓形，刀盤只能做輕微俯仰和擺動以調(diào)整掘進方向，但開挖面形狀受限，難以適應于目前馬蹄形、類矩形等多樣性斷面要求的隧道工程。雖然有少部分配合其他裝置聯(lián)合開挖可以完成矩形、馬蹄形等異形斷面的工程案例，但是這些異形斷面全部應用于軟土隧道開挖，在巖石隧道工程中的施工案例卻鮮見報道。另外，隧道掘進機開挖斷面一旦確定，將難以再次改變，其斷面開挖形狀單一，應用范圍受限，難以滿足不同工程不同斷面以及甚至同一工程不同斷面的要求，工程結(jié)束后隧道掘進機進行閑置的狀態(tài)時有發(fā)生。目前在巖石隧道中，成形斷面采用雙圓形、類矩形、馬蹄形等異形斷面的公路、鐵路等交通隧道工程越來越多，如果采用傳統(tǒng)的圓形掘進機開挖，勢必增大了工程開挖量，同時超挖的部分還需進行二次回填，不僅提高了工程成本、浪費了人力物力，而且延長了工期。因此，設(shè)計一種可滿足不同開挖斷面工程需求的新型硬巖掘進機迫在眉睫。

串聯(lián)機器人研究得較為成熟，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，控制簡單，運動空間大等優(yōu)點，已成功應用于很多領(lǐng)域，但在隧道掘進機的支撐方式上尚未見報道。

實用新型內(nèi)容

本實用新型為了適應目前多元化隧道斷面的開挖需求，彌補現(xiàn)有隧道掘進機開掘斷面的單一的不足，提供一種通過控制串聯(lián)機器人支撐刀盤的位置和姿態(tài)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)靈活，斷面轉(zhuǎn)換范圍大，可以真正實現(xiàn)巖石隧道任意斷面開挖的基于串聯(lián)機器人支撐、可開挖任意斷面隧道的柔臂掘進機。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用下述技術(shù)方案：一種串聯(lián)機器人支撐、可開挖任意斷面隧道的柔臂掘進機，包括刀盤刀具系統(tǒng)、串聯(lián)機器人系統(tǒng)、主梁、和皮帶機，所述的主梁后部通過推進油缸與撐靴前部連接，撐靴后部與后支撐連接；所述的刀盤后部通過串聯(lián)機器人與主梁柔性連接。

所述的串聯(lián)機器人包括刀盤姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)和串聯(lián)機器人臂，刀盤姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)設(shè)置在刀盤后部，主梁前部通過串聯(lián)機器人臂與刀盤刀具系統(tǒng)調(diào)整機構(gòu)連接。

所述的刀盤姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)包括連接座，連接座前端通過關(guān)節(jié)軸承與刀盤活動連接，連接座外側(cè)分別通過俯仰油缸和擺動油缸與刀盤連接。

所述的串聯(lián)機器人臂包括機器大臂、機器小臂和回轉(zhuǎn)底座，回轉(zhuǎn)底座設(shè)置在主梁上，機器小臂前端與連接座固定連接，機器大臂后端通過運動關(guān)節(jié)與回轉(zhuǎn)底座鉸接連接，機器大臂和機器小臂鉸接連接；所述的回轉(zhuǎn)底座與機器大臂之間、機器大臂與機器小臂之間均設(shè)有運動驅(qū)動裝置。

所述的運動驅(qū)動裝置為伸縮油缸。

所述的運動關(guān)節(jié)為球鉸座或萬向接頭。

所述的刀盤刀具系統(tǒng)下方設(shè)有出渣系統(tǒng)，出渣系統(tǒng)前端伸至刀盤刀具系統(tǒng)下方、后端與皮帶機連接。

所述的出渣系統(tǒng)為皮帶機出渣系統(tǒng)或螺旋輸送機出渣系統(tǒng)。

所述的刀盤前端設(shè)有刀具，后端設(shè)有主驅(qū)動。