[發明專利]一種超大直徑泥水盾構機的自動檢測換刀裝置及其方法

在審

• 申請號: 202310409965.5
• 申請日: 2023-04-17
• 公開（公告）號: CN116398156A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 姚占虎;婁洪峻;張曉;蘇棟;曾德成;陳湘生;陳沖;沈翔;張亞洲;李煜欽
• 申請（專利權）人: 中交隧道工程局有限公司;深圳大學
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D9/087;E21D9/00;E21F17/00;E21F17/18
• 代理公司: 深圳市添源創鑫知識產權代理有限公司 44855
• 代理人: 周椿

本發明涉及盾構機的檢測維修技術領域，特別涉及一種超大直徑泥水盾構機的自動檢測換刀裝置及其方法。其裝置包括刀具磨損檢測機構、自動換刀機構、伸縮機械臂，刀具磨損檢測機構、自動換刀機構分別連接伸縮機械臂，自動換刀機構包括操作艙、刀具夾抓組件、松緊組件、刀具密閉組件、抽漿注氣組件，伸縮機械臂的一端用于連接外部操作設備，伸縮機械臂的另一端分別連接操作艙、固定連接松緊組件、鉸接刀具夾抓組件、滑動連接刀具密閉組件，操作艙罩住刀具夾抓組件、松緊組件、刀具密閉組件，抽漿注氣組件設置在操作艙的艙壁上，操作艙的前端設有艙體窗口，通過艙體窗口對接固定刀具的刀具框。本發明提高了換刀效率，避免了人工換刀所帶來的風險。

技術領域

本發明涉及盾構機的檢測維修技術領域，特別涉及一種超大直徑泥水盾構機的自動檢測換刀裝置及其方法。

背景技術

超大直徑泥水平衡盾構機施工過程中接觸地層情況復雜，刀具消耗大、更換頻繁，刀具檢測及換刀作業時間占隧道施工周期的較長，現有刀具檢測與換刀工作主要依賴人工作業，大埋深、高水壓等施工環境下作業安全隱患大，易出現人員傷亡等重大安全事故。據統計，國內近70%的隧道施工安全事故都與人工換刀作業直接相關“檢測難、換刀險”的國際性行業難題已成為制約復雜地質條件下隧道施工安全與效率的瓶頸。因此，使用機械代替人工是大勢所趨。

現有換刀機器人裝置，主要用于模擬一般盾構直徑并未考慮刀盤后部復雜的泥漿情況。對于大直徑泥水盾構，為保持掌子面穩定性，泥漿壓力倉充滿泥漿并且存在一定壓力，如果要進行換刀操作，則必須建泥膜并降液位從而為換刀機器人提供換刀條件，這樣的過程十分消耗時間，對于施工進度影響較大。

例如專利號為CN110666829A的一種基于換刀機器人的末端執行機構，其未考慮泥漿壓力倉充滿漿液的情況，給換刀作業時造成了阻力，不便于進行操作。專利號為CN209855796U一種隧道掘進機用檢測換刀機器人，其所需的占地面積較大，而且也未考慮泥漿倉的壓力影響。專利號為CN110005426A的一種用于泥水盾構模型試驗的試驗系統及方法，其也并未考慮泥漿倉中泥漿的影響。

因此現有盾構機換刀機器人結構復雜、靈活性差，換刀過程繁瑣，忽略很多實際問題，不能在短時間內實現快速換刀，并且不可以在泥漿中實現換刀操作。

發明內容

本發明提供一種超大直徑泥水盾構機的自動檢測換刀裝置及其方法，旨在解決現有盾構機換刀機器人在泥漿中無法實現換刀操作，且換刀效率低等問題。

本發明提供一種超大直徑泥水盾構機的自動檢測換刀裝置，包括刀具磨損檢測機構、自動換刀機構、伸縮機械臂，所述刀具磨損檢測機構、自動換刀機構分別連接伸縮機械臂，所述自動換刀機構包括操作艙、刀具夾抓組件、松緊組件、刀具密閉組件、抽漿注氣組件，所述伸縮機械臂的一端用于連接外部操作設備，所述伸縮機械臂的另一端分別連接操作艙、固定連接松緊組件、鉸接刀具夾抓組件、滑動連接刀具密閉組件，所述操作艙罩住刀具夾抓組件、松緊組件、刀具密閉組件，所述抽漿注氣組件設置在操作艙的艙壁上，所述操作艙的前端設有艙體窗口，所述操作艙通過艙體窗口對接固定刀具的刀具框，換刀時所述刀具密閉組件向艙體窗口處延伸至罩在刀具外部并與操作艙密封對接，所述刀具夾抓組件向艙體窗口處擺動至抓取刀具，所述松緊組件向艙體窗口處延伸至對接刀具框上固定刀具的緊固件。

作為本發明的進一步改進，所述松緊組件包括松緊支架、對接每個刀具框緊固件的伸縮桿、可旋轉的拆裝頭，所述松緊支架固定在伸縮機械臂的另一端，所述伸縮桿連接在松緊支架上，所述拆裝頭連接在伸縮桿的末端，所述伸縮桿帶動拆裝頭向刀具框的緊固件處延伸或回退。

作為本發明的進一步改進，所述伸縮桿位于拆裝頭的一端設有沖刷頭，所述沖刷頭通過水管連接外部的供液設備。