[發明專利]一種盾構機及其換刀裝置

有效

• 申請號: 202110905704.3
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113334394B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 程永亮;廖金軍;江旭;徐震;曹龍飛;聶明嬌;袁渝
• 申請（專利權）人: 中國鐵建重工集團股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00;E21D9/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐麗

本發明公開了一種盾構機及其換刀裝置，用于更換刀盤上的刀具，其特征在于，包括：換刀倉，所述換刀倉具有刀具更換位和刀具存儲位；能夠拆卸刀具和裝配刀具的換刀機械臂，所述換刀機械臂設置在所述換刀倉內，且所述換刀機械臂能夠在所述刀具更換位和所述刀具存儲位之間往復運動，且所述換刀機械臂在所述刀具更換位時能夠拆卸所述刀盤上的刀具，并能夠運輸至所述刀具存儲位；所述換刀機械臂在所述刀具存儲位時能夠抓取待更換的刀具并能夠運輸至所述刀具更換位進行裝配；控制系統，所述控制系統用于控制所述換刀機械臂運動。通過設置換刀機械臂完成對刀盤上刀具的更換，不需要人為換刀，從而降低了操作者的安全隱患。

技術領域

本發明涉及隧道施工技術領域，特別涉及一種盾構機及其換刀裝置。

背景技術

我國幅員遼闊，且各地地質差異巨大，盾構隧道建設中會遭遇到各種復雜地層條件。當盾構機在復雜地層中掘進時，其耐久性極為重要，而盾構機切削刀具的耐久會直接影響到整個盾構機的耐久性。

在實際工程中，尤其是長距離穿越上軟下硬的土巖復合地層時，盾構機的切削刀具會和巖石產生劇烈的摩擦和沖擊來達到破巖的效果，這無疑也會造成刀具磨損、脫落的現象，這不僅會導致盾構機掘進速度及耐久性的降低，還會造成盾構機被迫停機進行刀具更換作業。

而目前盾構機常規換刀作業通常采用帶壓換刀技術，帶壓換刀技術是指以壓縮氣體的壓力置換壓力艙內的泥漿壓力或泥土壓力，根據壓氣施工的原理采用氣壓支護開挖面，作業人員在一定氣壓環境下對刀具進行維修和更換的技術。目前常用的帶壓換刀技術主要有常規壓縮空氣開艙－帶壓換刀技術和飽和法開艙－帶壓換刀技術2種。這2種技術僅在技術人員呼吸的氣體和身體所處的狀態上有所不同，開挖面穩定方法和刀具更換的流程相差不大。與加固地層－常壓換刀技術相比，帶壓換刀技術的適用范圍更廣，能在構筑物下方和水下隧道中使用，同時不需要對地層進行加固處理，僅需進行一些提高地層氣密性的輔助作業，對周圍環境的影響較小。

但盾構機被迫停機的位置經常處于高水壓、水文地質條件復雜或者江河底部等不利環境，在地層的土、水壓力作用下，開艙時的施工措施及施工管理不當往往會引起開挖面坍塌、地下水擊穿等事故，惡劣時會造成人身安全，甚至整個隧道報廢等事故。即帶壓換刀耗資巨大、換刀周期長、作業環境惡劣，且換刀操作人員面臨極大的安全風險。

因此，如何提供一種盾構機的換刀裝置，以實現機械化換刀替代人工換刀，降低人員的安全風險，是本技術領域人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種盾構機的換刀裝置，以實現機械化換刀替代人工換刀，降低人員的安全風險。此外，本發明還提供了一種具有上述換刀裝置的盾構機。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種盾構機的換刀裝置，用于更換刀盤上的刀具，其包括：

換刀倉，所述換刀倉具有刀具更換位和刀具存儲位；

能夠拆卸刀具和裝配刀具的換刀機械臂，所述換刀機械臂設置在所述換刀倉內，且所述換刀機械臂能夠在所述刀具更換位和所述刀具存儲位之間往復運動，且所述換刀機械臂在所述刀具更換位時能夠拆卸所述刀盤上的刀具，并能夠運輸至所述刀具存儲位；所述換刀機械臂在所述刀具存儲位時能夠抓取待更換的刀具并能夠運輸至所述刀具更換位進行裝配；

控制系統，所述控制系統用于控制所述換刀機械臂運動；

所述換刀機械臂和刀具存儲位均設置在所述換刀倉內，并且所述刀具存儲位可同時存放拆卸的刀具和待更換的刀具，且所述刀具存儲位內存放的刀具能夠升降，以將拆卸下的刀具上升至待更換的刀具在所述刀具存儲位內存放時的所在位置。優選的，上述的盾構機的換刀裝置中，所述換刀倉沿所述刀盤軸向布置，且位于所述刀盤遠離盾構方向的一側。

優選的，上述的盾構機的換刀裝置中，所述換刀機械臂包括：