CN109915161A - 一种易于更换的新型滚刀刀具系统及其安装方法 - Google Patents

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陈敬举
杨航
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Abstract

本发明公开了一种易于更换的新型滚刀刀具系统及其安装方法,解决的技术问题是目前的盘形滚刀拆卸时需多人协作完成,费时费力,且这种安装方式难以实现刀具更换的自动化。本发明包括刀座,刀座内设有刀轴座,刀轴座上设有滚刀,刀轴座上设有锁紧装置;所述的锁紧装置包括螺杆和滑块,螺杆上端与滑块连接,螺杆下端与刀轴座连接。本发明使得滚刀的安装、锁紧及拆除过程更加简单,便于实现刀具更换的自动化,为高效安全的“机器换人”作业模式实现刀具检测与换刀作业提供技术支撑。

Description

一种易于更换的新型滚刀刀具系统及其安装方法
技术领域
本发明涉及隧道施工领域,具体涉及一种隧道掘进机用易于更换的新型滚刀刀具系统及其安装方法。
背景技术
全断面掘进机施工过程中刀具消耗大、更换频繁,刀具检测及换刀作业时间占隧道施工周期的10%以上,现有刀具检测与换刀工作主要依赖人工作业,大埋深、高水压等施工环境下作业安全隐患大,易出现人员伤亡等重大安全事故。据统计,近70%的隧道施工安全事故都与人工换刀作业直接相关,“检测难、换刀险”的国际性行业难题已成为制约复杂地质条件下隧道施工安全与效率的瓶颈。目前巨大的地铁、公路、铁路等隧道的市场需求对全断面掘进装备的施工效率及安全性提出了更高的要求。
目前盾构机、TBM的盘形滚刀主要由C形块和螺栓连接的方式固定在刀座上,这种方式虽然有较高的可靠性,但拆卸时需多人协作完成,费时费力,且这种安装方式难以实现刀具更换的自动化。因此,以高效安全的“机器换人”作业模式实现刀具检测与换刀作业势在必行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是目前的盘形滚刀拆卸时需多人协作完成,费时费力,且这种安装方式难以实现刀具更换的自动化,提供一种易于更换的新型滚刀刀具系统及其安装方法。
为解决上述技术问题,本发明采用下述技术方案:一种易于更换的新型滚刀刀具系统,包括刀座,刀座内设有刀轴座,刀轴座上设有滚刀,刀轴座上设有锁紧装置;所述的锁紧装置包括螺杆和滑块,螺杆上端与滑块连接,螺杆下端与刀轴座连接。
所述的刀座上设有限位块,限位块外侧设有V号楔形面;所述的刀轴座上设有刀轴滑槽,滑块设置在刀轴滑槽内。
所述的螺杆下端为球面、圆锥面或圆柱面,螺杆下端与刀轴座连接。
所述的滑块上设有VI号楔形面,VI号楔形面与V号楔形面相配合。
所述的螺杆与滑块螺纹连接。
所述的滑块上部设有圆柱槽,螺杆的上端穿过滑块后伸进圆柱槽。
所述的刀轴座两端设有突出块,突出块外表面为I号楔形面,突出块上表面为II号楔形面。
所述的刀座为圆柱筒,刀座的内壁上设有凸环,凸环和限位块之间形成限位滑槽;所述限位滑槽的底面为III号楔形面,限位滑槽的上侧面为IV号楔形面;所述的III号楔形面与I号楔形面相配合,IV号楔形面与II号楔形面相配合。
一种易于更换的新型滚刀刀具系统的安装方法,包括以下步骤:①滚刀的安装:首先将带有滚刀的刀轴座装入刀座内,到达限定位置时旋转刀轴座,直至刀轴座在刀座中处于卡紧状态;
②锁紧装置的锁紧:转动锁紧装置上的螺杆,使滑块在刀轴座上的刀轴滑槽内移动,当滑块处于伸出并到达限定位置时会抵住刀座上的V号楔形面,从而使刀轴座与刀座处于紧配合的状态。
步骤①所述的刀轴座在刀座中处于卡紧状态时,使刀轴座上的I号楔形面与刀座上III号楔形面配合,刀轴座上的II号楔形面与刀座上IV号楔形面配合,直至刀轴座在刀座中处于卡紧状态。
本发明将滚刀刀具系统设计为三部分,分别为刀座、刀具和锁紧装置,完全改变了传统的刀具系统结构,使得滚刀的安装、锁紧及拆除过程更加简单,便于实现刀具更换的自动化,为高效安全的“机器换人”作业模式实现刀具检测与换刀作业提供技术支撑。
附图说明
图1是本发明结构示意图;
图2是本发明刀轴座与刀座相配合的结构示意图;
图3是本发明刀座内部结构示意图;
图4是本发明刀轴座结构示意图;
图5是本发明刀轴座、锁紧装置与刀座相配合的结构示意图;
图6是本发明锁紧装置结构示意图;
图7是本发明刀轴座装入刀座状态结构示意图;
图8是本发明刀轴座旋转卡紧状态结构示意图;
图9是本发明锁紧装置卡入刀座状态结构示意图。
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付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。
如图1至图9所示,一种易于更换的新型滚刀刀具系统,包括刀座3,刀座3内设有刀轴座2,刀轴座2上设有滚刀1,刀轴座2上设有锁紧装置4;所述的锁紧装置4包括螺杆401和滑块402,螺杆401上端与滑块402连接,螺杆401下端与刀轴座2连接。所述滚刀1固定连接在刀轴座2上,刀轴座2安装在刀座3内,锁紧装置4卡进刀轴座2上的卡槽内防止刀轴转动。所述的刀轴座上设有刀轴槽,滚刀的刀轴伸进刀轴槽内并固定。螺杆401上端设有卡盘,由于配合采用机器人末端执行器来拧动螺杆,便于刀具系统的自动化安装与拆卸。
所述的刀座3上设有限位块305,限位块305外侧设有V号楔形面303;所述的刀轴座2上设有刀轴滑槽203,滑块402设置在刀轴滑槽203内。
所述的螺杆401下端为球面、圆锥面或圆柱面,螺杆401下端与刀轴座2连接。螺杆401下端卡在刀轴座2内,可以以刀轴座2为底面,带动滑块402向上或向下滑动。
所述的滑块402上设有VI号楔形面403,VI号楔形面403与V号楔形面303相配合。
所述的螺杆401与滑块402螺纹连接。锁紧装置4上的螺杆401通过螺纹与滑块402连接,锁紧装置4上的螺杆401通过底部回转面如球面、圆锥面、圆柱面等与刀轴座2连接,螺杆401转动,滑块在刀轴滑槽203内移动并伸出刀轴滑槽203;刀轴滑槽203伸出后抵住V号楔形面303,从而防止刀轴座2轴向转动。
所述的滑块402上部设有圆柱槽404,螺杆401的上端穿过滑块402后伸进圆柱槽404。螺杆401的上端不伸出圆柱槽404,防止影响刀轴座安装,拧动螺杆时,拧动装置需伸至圆柱槽内与螺杆上端接触。
所述的刀轴座2两端设有突出块204,突出块204外表面为I号楔形面201,突出块204上表面为II号楔形面202。
所述的刀座3为圆柱筒,刀座3的内壁上设有凸环304,凸环304和限位块305之间形成限位滑槽306;所述限位滑槽306的底面为III号楔形面301,限位滑槽306的上侧面为IV号楔形面302;所述的III号楔形面301与I号楔形面201相配合,IV号楔形面302与II号楔形面202相配合。刀轴座装入刀座后以凸环304为支撑在限位滑槽内滑动。
一种易于更换的新型滚刀刀具系统的安装方法,包括以下步骤:①滚刀的安装:首先将带有滚刀的刀轴座2装入刀座3内,到达限定位置时旋转刀轴座2,直至刀轴座2在刀座3中处于卡紧状态;如图7和图8所示。
②锁紧装置4的锁紧:转动锁紧装置4上的螺杆401,使滑块402在刀轴座2上的刀轴滑槽203内移动,当滑块402处于伸出并到达限定位置时会抵住刀座3上的V号楔形面303,从而使刀轴座2与刀座3处于紧配合的状态,如图9所示。
步骤①所述的刀轴座2在刀座3中处于卡紧状态时,使刀轴座2上的I号楔形面202与刀座3上III号楔形面303配合,刀轴座2上的II号楔形面203与刀座3上IV号楔形面304配合,直至刀轴座2在刀座3中处于卡紧状态。
本发明的滚刀刀具系统的拆卸过程与上述安装过程相反:刀具系统拆卸时首先拧动刀具锁紧装置4中的螺杆401,使滑块402上的斜面与刀座3上的V号楔形面303相分离直至滑块402处于缩回刀轴座2内的状态;然后旋转刀轴座2使其与刀座3的配合松动并取出刀轴座2与滚刀1的装配体。

Claims (10)

1.一种易于更换的新型滚刀刀具系统,其特征在于:包括刀座(3),刀座(3)内设有刀轴座(2),刀轴座(2)上设有滚刀(1),刀轴座(2)上设有锁紧装置(4);所述的锁紧装置(4)包括螺杆(401)和滑块(402),螺杆(401)上端与滑块(402)连接,螺杆(401)下端与刀轴座(2)连接。
2.根据权利要求1所述的易于更换的新型滚刀刀具系统,其特征在于:所述的刀座(3)上设有限位块(305),限位块(305)外侧设有V号楔形面(303);所述的刀轴座(2)上设有刀轴滑槽(203),滑块(402)设置在刀轴滑槽(203)内。
3.根据权利要求2所述的易于更换的新型滚刀刀具系统,其特征在于:所述的螺杆(401)下端为球面、圆锥面或圆柱面,螺杆(401)下端与刀轴座(2)连接。
4.根据权利要求2所述的易于更换的新型滚刀刀具系统,其特征在于:所述的滑块(402)上设有VI号楔形面(403),VI号楔形面(403)与V号楔形面(303)相配合。
5.根据权利要求4所述的易于更换的新型滚刀刀具系统,其特征在于:所述的螺杆(401)与滑块(402)螺纹连接。
6.根据权利要求2所述的易于更换的新型滚刀刀具系统,其特征在于:所述的滑块(402)上部设有圆柱槽(404),螺杆(401)的上端穿过滑块(402)后伸进圆柱槽(404)。
7.根据权利要求2所述的易于更换的新型滚刀刀具系统,其特征在于:所述的刀轴座(2)两端设有突出块(204),突出块(204)外表面为I号楔形面(201),突出块(204)上表面为II号楔形面(202)。
8.根据权利要求7所述的易于更换的新型滚刀刀具系统,其特征在于:所述的刀座(3)为圆柱筒,刀座(3)的内壁上设有凸环(304),凸环(304)和限位块(305)之间形成限位滑槽(306);所述限位滑槽(306)的底面为III号楔形面(301),限位滑槽(306)的上侧面为IV号楔形面(302);所述的III号楔形面(301)与I号楔形面(201)相配合,IV号楔形面(302)与II号楔形面(202)相配合。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的易于更换的新型滚刀刀具系统的安装方法,其特征在于包括以下步骤:①滚刀的安装:首先将带有滚刀的刀轴座(2)装入刀座(3)内,到达限定位置时旋转刀轴座(2),直至刀轴座(2)在刀座(3)中处于卡紧状态;
②锁紧装置(4)的锁紧:转动锁紧装置(4)上的螺杆(401),使滑块(402)在刀轴座(2)上的刀轴滑槽(203)内移动,当滑块(402)处于伸出并到达限定位置时会抵住刀座(3)上的V号楔形面(303),从而使刀轴座(2)与刀座(3)处于紧配合的状态。
10.根据权利要求9所述的易于更换的新型滚刀刀具系统的安装方法,其特征在于:步骤①所述的刀轴座(2)在刀座(3)中处于卡紧状态时,使刀轴座(2)上的I号楔形面(202)与刀座(3)上III号楔形面(303)配合,刀轴座(2)上的II号楔形面(203)与刀座(3)上IV号楔形面(304)配合,直至刀轴座(2)在刀座(3)中处于卡紧状态。
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