CN110966012A - 一种盾构机刀箱总成及刀箱刀具总成 - Google Patents

Abstract

本发明的一个目的是提供一种盾构机刀箱总成，其能够提供一种可自动化换刀的方式。本发明的另一目的是提供一种盾构机刀箱刀具总成，其包括前述盾构机刀箱总成。为实现前述目的的盾构机刀箱总成包括箱体和转动紧固件，其中箱体具有凹部，凹部设有大径内环面和小径内环面，大径内环面具有内径逐渐缩小而形成的斜坡；转动紧固件设置在凹部内，包括第一开口、大径外环面以及小径外环面，大径外环面与小径外环面之间偏心；大径内环面、小径内环面具有第二开口，在第一开口和第二开口对齐时，转动紧固件在凹部内可转动，而在第一开口相对第二开口错开一定角度的状态，转动紧固件的所述大径外环面与斜坡挤压卡紧。

Description

一种盾构机刀箱总成及刀箱刀具总成

技术领域

本发明涉及盾构机，尤其涉及盾构机刀箱总成及刀箱刀具总成。

背景技术

在盾构机设备中，刀具在使用一段时间后常常会有老化、损坏等现象，因而需要更换。现有的盾构机刀具的固定方式均为采用紧固件的方式进行固定。

图1示出了现有盾构机刀具的一种固定装置，其中刀具的轴设置在刀箱内的槽中，刀具上方设置有螺杆51以及螺母52，在螺杆51与螺母52配合的另一端设置有压紧块53，通过旋紧螺母52，使得压紧块53在螺杆51的运动下被带动至刀轴的上方，从而将刀具两侧的刀轴压紧在相应的刀箱内的槽中，从而起到固定刀具的作用。

然而发明人还发现，如图1示出的盾构机刀具固定装置通常需要人工对螺纹紧固件进行拧紧或放松以达到固定/拆卸盾构机刀具的作用，因而难以实现自动化换刀的目的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种盾构机刀箱总成，其能够提供一种可自动化换刀的方式。

本发明的另一目的是提供一种盾构机刀箱刀具总成，其包括前述盾构机刀箱总成。

为实现前述目的的盾构机刀箱总成包括：

箱体，具有凹部，所述凹部具有大径内环面和小径内环面，所述大径内环面具有内径逐渐缩小而形成的斜坡；以及

转动紧固件，设置在所述凹部内，包括第一开口、大径外环面以及小径外环面，所述小径外环面内置于所述小径内环面内，所述大径外环面内置于所述大径内环面内，所述大径外环面与所述小径外环面之间存在偏心距离；

其中，所述大径内环面、小径内环面具有与所述第一开口对应的第二开口，在所述第一开口和所述第二开口对齐的状态，所述转动紧固件在所述凹部内可转动，而在所述第一开口相对所述第二开口错开一定角度的状态，所述转动紧固件的所述大径外环面与所述斜坡挤压卡紧。

在一个或多个实施方式中，所述大径内环面与所述小径内环面同心设置。

在一个或多个实施方式中，所述大径外环面的半径处于所述大径内环面的半径以及所述小径内环面的半径之间，所述小径外环面的半径小于所述小径内环面的半径。

在一个或多个实施方式中，所述大径外环面与所述小径外环面相切于一平面。

在一个或多个实施方式中，所述刀箱总成还包括：

凸台，所述凸台自所述箱体的安装面突起，且具有向内弯曲的第一弧形面以及第二弧形面；以及，

第二紧固块，安装于所述安装面，与所述凸台围出所述凹部，其包括与所述第一弧形面半径相同的向内弯曲的第三弧形面以及与所述第二弧形面半径相同的向内弯曲的第四弧形面；

其中，所述第一弧形面与所述第三弧形面组合成所述大径内环面，所述第二弧形面与所述第四弧形面组合成所述小径内环面。

在一个或多个实施方式中，所述第三弧形面的一部分内径渐变至与所述第四弧形面的半径相同，进而形成所述斜坡。

在一个或多个实施方式中，所述小径内环面上设置有限位块，所述转动紧固件上设有槽，所述槽内设置有止挡部，所述限位块与所述止挡部相阻挡配合以限制所述转动紧固件在所述凹部内的旋转角度。

为实现前述目的的盾构机刀箱刀具总成，包括刀具以及刀箱总成，所述刀具包括刀轴，其特征在于，所述刀箱总成为前述的刀箱总成，所述刀轴容纳于所述第一开口中，所述转动紧固件带动所述刀轴旋转并限制所述刀轴于所述大径内环面和所述小径内环面内，以将所述刀具固定于所述刀箱总成中。

在一个或多个实施方式中，所述刀具还包括垫块及刀具齿轮，所述刀具齿轮固定在刀轴上，所述垫块固定于所述刀具齿轮上并与刀轴紧密配合，且具有与所述大径外环面配合相接的第五弧形面以及与所述小径外环面配合相接的第六弧形面。

在一个或多个实施方式中，所述箱体上设置有可弹性伸缩的棘爪。

在一个或多个实施方式中，所述凹部为对称设置在所述箱体两相对侧的两个。

经由本发明提供的盾构机刀箱总成固定后的刀具，能够在不借助额外紧固件的情况下对刀具进行固定，从而使得能够实现刀箱总成内刀具的自动换刀功能，提高了生产效率的同时也进一步提升了工作人员的安全。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1示出了现有盾构机刀具的一种固定装置；

图2示出了刀箱总成一个实施方式的立体示意图；

图3示出了箱体一个实施方式的立体示意图；

图4示出了第二紧固块一个实施方式的立体示意图；

图5示出了第二紧固块安装于箱体上的剖视图；

图6为图4一个实施方式的A部局部放大图；

图7示出了转动紧固件一个实施方式的立体示意图；

图8示出了图7中转动紧固件的正面示意图；

图9示出了刀具一个实施方式的立体示意图；

图10示出了刀具与转动紧固件装配后的正面示意图；

图11示出了刀具与刀箱总成装配后的剖视示意图；

图12为图4一个实施方式的B部局部放大图；

图13为自动换刀装置一个实施方式的正面示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

盾构机是一种用于隧道挖掘的设备，盾构机的盾体包括前盾、中盾和盾尾三部分，其中前盾部分设置有刀盘，刀盘通过固定在前盾的承压隔板上，前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动。当盾构机工作时，刀盘通过安装在前盾的刀盘电机驱动以顺时针或逆时针方向旋转，同时，设置在中盾中的推进油缸推动盾构机向前，以进行地下土体挖掘作业。

盾构机的刀盘包括刀箱刀具总成，刀箱刀具总成中包括刀箱总成以及固定在刀箱总成上的刀具4。

图2示出了刀箱总成一个实施方式的立体示意图，由图2可以视得，刀箱总成包括箱体1、转动紧固件3以及第二紧固块2。

图3示出了箱体1一个实施方式的立体示意图，箱体1包括安装面10，在安装面10上设置有自安装面10朝向箱体1内侧突起的凸台11，凸台11具有向内弯曲设置的第一弧形面121以及第二弧形面131，第一弧形面121的半径大于第二弧形面131的半径，使得第一弧形面121与第二弧形面131之间呈台阶状。第一弧形面121与第二弧形面131上设有第二开口110，第二开口110将第一弧形面121与第二弧形面131分成两段。

图4示出了第二紧固块2一个实施方式的立体示意图，图5示出了第二紧固块2安装于箱体1上的剖视图，图6为图4一个实施方式的A部局部放大图。请结合参见图4至图6，第二紧固块2包括与第一弧形面121半径相同、向内弯曲设置的第三弧形面122以及与第二弧形面131半径相同、向内弯曲设置的第四弧形面132，当第二紧固块2安装在箱体1的安装面10上时，第二紧固块2与凸台11围出了箱体1上凹部14。其中，第一弧形面121与第三弧形面122相接形成了大径内环面12，同时，第二弧形面131与第四弧形面132相接形成了小径内环面13。且大径内环面12与小径内环面13之间呈台阶状。请详见图6，第三弧形面122的一部分内径渐变至与第四弧形面132的半径相同，从而在大径内环面12上形成了内径渐变而形成的斜坡。

在一个与图2至图4所示不同的实施方式中，所述第二紧固块2与凸台11在安装面10上为一体成型而成，凹部14直接设置在箱体1的侧壁上。

在一个实施方式中，大径内环面12与小径内环面13为同心。

图7示出了转动紧固件3一个实施方式的立体示意图，图8示出了图7中转动紧固件3的正面示意图，请结合参见图2、图7以及图8，转动紧固件3包括与第二开口110对应的第一开口30以及大径外环面31和小径外环面32。当转动紧固件3设置在凹部14内时，小径外环面32内置于小径内环面13内，大径外环面31内置于大径内环面12内，且大径外环面31的半径处于大径内环面12与小径内环面13的半径之间，小径外环面32的半径小于小径内环面13的半径,使得转动紧固件3置于凹部14内能够有一定转动的自由度。又由图7可以视得，大径外环面31所在圆与小径外环面32所在圆是两个偏心圆。其中，大径外环面31所在圆与小径外环面32所在圆可以是如图7所示出的相切于一平面状态，也可以是偏心一段距离的不相切状态。在第一开口30和第二开口110处于对齐的状态时，转动紧固件3在凹部14内可转动，而在第一开口30相对第二开口110错开一定角度的状态时，转动紧固件3的大径外环面31与大径内环面12上的斜坡挤压卡紧。

在一个实施方式中，大径内环面12的直径为183毫米、小径内环面13的直径为180毫米、大径外环面31的直径为181毫米、小径外环面32的直径为178毫米、大径外环面31与小径外环面32的偏心距离为1.5毫米、大径内环面12的直径在斜坡处渐缩至与小径内环面13的直径相同的180毫米，如此设置使得当第一开口30相对第二开口转动至第一开口30靠近大径内环面12上的斜坡时，转动紧固件3的大径外环面31与大径内环面12上的斜坡挤压卡紧。

当转动紧固件3进行装配时，先将第一开口30与第二开口110对准，再将转动紧固件3在凹部14中旋转，此时，与大径外环面31所在圆及小径外环面32所在圆同时相切的平面也同时始终与小径内环面13所在圆相切，使得小径外环面32沿着小径内环面13转动，同时大径外环面31逐渐与大径内环面12相压紧，最终使得转动紧固件3被压紧固定于凹部14中。

图9示出了刀具4一个实施方式的立体示意图，图10示出了刀具4与转动紧固件3装配后的正面示意图，图11示出了刀具4与刀箱总成装配后的剖视示意图。请结合参见图9至图11，刀具4包括刀轴41，刀轴41能够与第一开口30配合并容纳于第一开口30之中，转动紧固件3带动刀轴41旋转，旋转后的刀轴41被限制在第二紧固块2和转动紧固件3之间。同时由于转动紧固件3在凹部14中旋转时，大径外环面31会逐渐与大径内环面12相压紧，使得刀轴41与转动紧固件2一同被压紧固定在刀箱总成之中。

图12为图4一个实施方式下的B部局部放大图，请结合参见图4、图6和图12，第二紧固块2的小径内环面13上设置有限位块21，与之对应地，在转动紧固件3上设置有容许限位块21通过的槽，在槽内设置有止挡部33，当转动紧固件3在凹部14内进行转动时，限位块21与止挡部33相互配合，从而限制转动紧固件3在凹部14内的转动角度。

请继续参见图11，在一个实施方式中，安装面10上还设置有一对凹槽100，在凹槽100内分别固定安装有棘爪101，对应地，在刀具4上设置有刀具齿轮42，当刀具4被旋转安装在安装面10上后，棘爪101会弹出并与刀具齿轮42上的轮齿相卡，使得刀具4进一步被固定的同时，防止了刀具4在安装面上的倒转。在一个与图10所示不同的实施方式中，棘爪101也可以是设置在安装面一侧上的一个。

在一个实施方式中，凹部14设置在箱体1的相对两侧，从而能够更好地对刀具4两侧的刀轴41进行固定。

在一个实施方式中，第二紧固块2与凸台11是分体制造后，再通过紧固件连接，从而使得各个部件在更换时更加方便。

请结合参见图8和图9，在一个实施方式中，刀具4还包括垫块44，垫块44固定于刀具齿轮42上并与刀轴41紧密配合，且具有与大径外环面31配合相接的第五弧形面441以及与小径外环面32配合相接的第六弧形面442，垫块44与刀具齿轮42可以是一体成型，也可以是分体制造后通过焊接等方式连接而成。如此设置下的刀具在与转动紧固件3连接后在凹部14中旋转时，第五弧形面441能够与大径内环面12相挤压，从而起到对刀具4挤压固定的作用。

通过将转动紧固件3旋转并压紧在箱体1的安装面10上，能够简单地通过旋转来拆卸刀具，从而实现盾构机中自动化换刀的目的。

为实现自动化换刀，通常还具有与刀具配合使用的自动化换刀设备，该设备可以是如图13所示的一种自动换刀装置。其中：盾构机自动换刀装置6包括座体61、六轴机械臂62以及爪部63。其中，座体61包括固定部611以及活动部612，固定部611的底部固定连接在设置在刀盘内的人孔仓的底面上，活动部612设置在所述固定部611的顶部，且其与固定部611之间可纵向移动。六轴机械臂62设置在活动部612的上方，其与活动部612之间可横向移动。爪部63设置在六轴机械臂62的末端，且与六轴机械臂62可转动连接。在图中未示出的部分中，盾构机自动换刀装置还包括控制器，以及在六轴机械臂62上还设置有电机，该电机通过联轴器与爪部63传动连接，从而能够驱动爪部63进行转动。当需要进行刀具的装卸时，六轴机械臂62穿过舱门伸入至刀盘表面，通过控制器控制电机，以驱动爪部63进行转动，从而在刀盘上对刀具进行装卸。

当需要进行自动换刀时，爪部63伸入，此时棘爪101会弹起，从而爪部63能对刀具4进行旋转后拆卸，从而起到了盾构机的自动换刀功能。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构机刀箱总成，其特征在于，包括：

箱体，具有凹部，所述凹部具有大径内环面和小径内环面，所述大径内环面具有内径逐渐缩小而形成的斜坡；以及

转动紧固件，设置在所述凹部内，包括第一开口、大径外环面以及小径外环面，所述小径外环面内置于所述小径内环面内，所述大径外环面内置于所述大径内环面内，所述大径外环面与所述小径外环面之间存在偏心距离；

其中，所述大径内环面、小径内环面具有与所述第一开口对应的第二开口，在所述第一开口和所述第二开口对齐的状态，所述转动紧固件在所述凹部内可转动，而在所述第一开口相对所述第二开口错开一定角度的状态，所述转动紧固件的所述大径外环面与所述斜坡挤压卡紧。

2.如权利要求1所述的盾构机刀箱总成，其特征在于，所述大径内环面与所述小径内环面同心设置。

3.如权利要求1所述的盾构机刀箱总成，其特征在于，所述大径外环面的半径处于所述大径内环面的半径以及所述小径内环面的半径之间，所述小径外环面的半径小于所述小径内环面的半径。

4.如权利要求1所述的盾构机刀箱总成，其特征在于，所述大径外环面与所述小径外环面相切于一平面。

5.如权利要求1所述的盾构机刀箱总成，其特征在于，所述刀箱总成还包括：

凸台，所述凸台自所述箱体的安装面突起，且具有向内弯曲的第一弧形面以及第二弧形面；以及，

第二紧固块，安装于所述安装面，与所述凸台围出所述凹部，其包括与所述第一弧形面半径相同的向内弯曲的第三弧形面以及与所述第二弧形面半径相同的向内弯曲的第四弧形面；

其中，所述第一弧形面与所述第三弧形面组合成所述大径内环面，所述第二弧形面与所述第四弧形面组合成所述小径内环面。

6.如权利要求5所述的盾构机刀箱总成，其特征在于，所述第三弧形面的一部分内径渐变至与所述第四弧形面的半径相同，进而形成所述斜坡。

7.如权利要求1所述的盾构机刀箱总成，其特征在于，所述小径内环面上设置有限位块，所述转动紧固件上设有槽，所述槽内设置有止挡部，所述限位块与所述止挡部相阻挡配合以限制所述转动紧固件在所述凹部内的旋转角度。

8.一种盾构机刀箱刀具总成，包括刀具以及刀箱总成，所述刀具包括刀轴，其特征在于，所述刀箱总成为权利要求1-7任意一项所述的刀箱总成，所述刀轴容纳于所述第一开口中，所述转动紧固件带动所述刀轴旋转并限制所述刀轴于所述大径内环面和所述小径内环面内，以将所述刀具固定于所述刀箱总成中。

9.如权利要求8所述的盾构机刀箱刀具总成，其特征在于，所述刀具还包括垫块及刀具齿轮，所述刀具齿轮固定在所述刀轴上，所述垫块固定于所述刀具齿轮上并与所述刀轴紧密配合，且具有与所述大径外环面配合相接的第五弧形面以及与所述小径外环面配合相接的第六弧形面。

10.如权利要求8所述的盾构机刀箱刀具总成，其特征在于，所述凹部为对称设置在所述箱体两相对侧的两个。

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