CN110985022B - 一种刀具刀座装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刀具刀座装置，包括：用于支撑滚刀刀轴的两端的滚刀刀座、设置在滚刀刀座上并用于锁紧滚刀刀轴的端部的压紧装置，压紧装置包括用于压紧滚刀刀轴的端部的压紧件、与压紧件连接并用于通过自身的周向旋转来带动压紧件移动的紧固件，压紧件可相对于滚刀刀座进行有限位的移动，当旋紧紧固件时，压紧件压紧滚刀刀轴的端部，当松卸紧固件时，压紧件解除对滚刀刀轴的端部的压力。通过使用本发明所提供的刀具刀座装置，可实现盾构机刀盘刀具的换刀操作机器人化，并可进行普及应用。

Description

一种刀具刀座装置

技术领域

本发明涉及盾构机工程技术领域，更具体地说，涉及一种刀具刀座装置。

背景技术

盾构机是一种隧道掘进专用工程机械，具有开挖土体、输送渣土、管道衬砌等功能，已广泛运用于地铁、铁路、公路、煤矿以及水利水电等隧道工程。

现有技术中，盾构机的刀盘刀具的换刀形式主要以人工换刀为主，然而，其单次换刀时间长达十几天，换刀成本动辄数百万，并且，换刀人员在换到过程中存在极大的安全隐患。

在少数地质情况极为简单的隧道内，已开始进行用机器人对盾构机刀盘刀具进行换刀的工程应用，其主要是通过将卡耳与刀座上的卡槽固定连接进行传力，然而，其刀座通常无法承受较大的载荷冲击，并且其结构复杂、制造成本高，因此，无法在其它地质条件下进行普及应用，导致盾构机刀盘刀具的换刀操作机器人化的进展停滞不前。

综上所述，如何提供一种可实现盾构机刀盘刀具的换刀操作机器人化，并可进行普及应用的装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种刀具刀座装置，其可实现盾构机刀盘刀具的换刀操作机器人化，并可进行普及应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种刀具刀座装置，包括：用于支撑滚刀刀轴的两端的滚刀刀座、设置在滚刀刀座上并用于锁紧滚刀刀轴的端部的压紧装置，压紧装置包括用于压紧滚刀刀轴的端部的压紧件、与压紧件连接并用于通过自身的周向旋转来带动压紧件移动的紧固件，压紧件可相对于滚刀刀座进行有限位的移动，当旋紧紧固件时，压紧件压紧滚刀刀轴的端部，当松卸紧固件时，压紧件解除对滚刀刀轴的端部的压力。

优选的，滚刀及滚刀刀座均为高承载结构件。

优选的，压紧装置包括用于与滚刀刀座连接的整体辅助压块、滑动导向轴、第一轴承，压紧件通过第一轴承与滑动导向轴连接，并安装于整体辅助压块内，整体辅助压块内设有用于让滑动导向轴斜向移动的斜向移动滑槽、用于让紧固件横向移动的横向移动滑槽。

优选的，整体辅助压块与滚刀刀座之间为定位销定位连接。

优选的，紧固件包括螺栓、螺母。

优选的，螺母为防松螺母。

优选的，压紧装置包括用于与滚刀刀座连接的整体压块、旋转轴，压紧件与旋转轴连接，并安装于整体压块内，整体压块内设有用于让紧固件横向移动的横向滑槽。

优选的，整体压块的底部具有向上的第一台阶面，滚刀刀座的底部具有向下的第二台阶面，第一台阶面与第二台阶面相配合并通过螺栓固定连接。

优选的，紧固件包括螺栓、防松拧紧螺母。

优选的，压紧件具有用于与滚刀刀轴的端部斜面接触配合的斜面，压紧件为耐磨材料件。

在使用本发明所提供的刀具刀座装置时，可通过机器人完成刀具的安装和拆卸操作，只需通过旋转紧固件，从而带动压紧件进行移动，使其压紧或远离刀具，最终实现刀具的压紧和拆卸过程。因此，当旋紧紧固件时，压紧件压紧滚刀刀轴的端部，从而完成刀具的安装操作；当松卸紧固件时，压紧件解除对滚刀刀轴的端部的压力，滚刀刀轴不再受挤压，继而可由专门的机械手拆下进行更换。

因此，通过使用本发明所提供的刀具刀座装置，可实现盾构机刀盘刀具的换刀操作机器人化，从而可提高换刀效率、降低换刀成本、消除安全隐患。并且，本发明所提供的装置其结构简单、操作方便，可进行推广应用。

综上所述，本发明所提供的刀具刀座装置，可实现盾构机刀盘刀具的换刀操作机器人化，并可进行普及应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的刀具刀座装置具体实施例一的结构示意图；

图2为本发明中压紧件解除对滚刀刀轴端部的压力时的压紧装置的结构示意图；

图3为本发明中压紧件压紧滚刀刀轴端部时的压紧装置的结构示意图。

其中，1为滚刀、2为滚刀刀座、3为压紧件、4为滑动导向轴、5为第一轴承、6为整体辅助压块、7为螺栓、8为螺母、9为定位销。

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做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。

本发明的核心是提供一种刀具刀座装置，其可实现盾构机刀盘刀具的换刀操作机器人化，并可进行普及应用。

请参考图1至图3，其中，图1为本发明所提供的刀具刀座装置具体实施例一的结构示意图；图2为本发明中压紧件3解除对滚刀刀轴端部的压力时的压紧装置的结构示意图；图3为本发明中压紧件3压紧滚刀刀轴端部时的压紧装置的结构示意图。

本发明提供了一种刀具刀座装置，包括：用于支撑滚刀刀轴的两端的滚刀刀座2、设置在滚刀刀座2上并用于锁紧滚刀刀轴的端部的压紧装置，压紧装置包括用于压紧滚刀刀轴的端部的压紧件3、与压紧件3连接并用于通过自身的周向旋转来带动压紧件3移动的紧固件，压紧件3可相对于滚刀刀座2进行有限位的移动，当旋紧紧固件时，压紧件3压紧滚刀刀轴的端部，当松卸紧固件时，压紧件3解除对滚刀刀轴的端部的压力。

需要说明的是，在使用本发明所提供的刀具刀座装置时，可通过机器人或者其他配合机械完成刀具的安装和拆卸操作，只需通过旋转紧固件，从而带动压紧件3进行移动，使其压紧或远离刀具，最终实现刀具的压紧和拆卸过程。因此，当旋紧紧固件时，压紧件3压紧滚刀刀轴的端部，从而完成刀具的安装操作；当松卸紧固件时，压紧件3解除对滚刀刀轴的端部的压力，滚刀刀轴不再受挤压，继而可由专门的机械手拆下进行更换。

因此，通过使用本发明所提供的刀具刀座装置，可实现盾构机刀盘刀具的换刀操作机器人化，从而可提高换刀效率、降低换刀成本、消除安全隐患。并且，本发明所提供的装置其结构简单、操作方便，可进行推广应用。

综上所述，本发明所提供的刀具刀座装置，可实现盾构机刀盘刀具的换刀操作机器人化，并可进行普及应用。

在上述第一种具体实施方式中的刀具刀座装置的基础之上，具体地，滚刀1及滚刀刀座2均为高承载结构件。

需要说明的是，在利用盾构机进行隧道掘进操作时，滚刀1和滚刀刀座2容易受到巨大的载荷冲击，因此，将滚刀1及滚刀刀座2均设置为高承载结构件，将利于滚刀1及滚刀刀座2均能够承受较大的冲击载荷，以提高装置的使用寿命。

还需要说明的是，由于滚刀刀座2主要用于支撑滚刀刀轴的两端，因此，滚刀刀座2与滚刀刀轴直接进行接触，为避免滚刀刀座2因长期接触而发生磨损现象，故需提高滚刀刀座2的抗磨损能力和表面硬度，从而可提高滚刀刀座2的使用寿命。因此，优选的，滚刀刀座2还应为耐磨材料件。

另外，需要说明的是，可在实际的运用过程中，根据实际情况和实际需求，对滚刀刀座2的材料、结构等进行确定，以使滚刀刀座2的整体结构稳定可靠，从而提高滚刀1的安装稳定性和装置的使用寿命。

在上述的刀具刀座装置的基础之上，具体地，压紧装置包括用于与滚刀刀座2连接的整体辅助压块6、滑动导向轴4、第一轴承5，压紧件3通过第一轴承5与滑动导向轴4连接，并安装于整体辅助压块6内，整体辅助压块6内设有用于让滑动导向轴4斜向移动的斜向移动滑槽、用于让紧固件横向移动的横向移动滑槽。

需要说明的是，由于压紧装置包括用于与滚刀刀座2连接的整体辅助压块6、滑动导向轴4、第一轴承5，压紧件3通过第一轴承5与滑动导向轴4连接，并安装于整体辅助压块6内，整体辅助压块6内设有用于让滑动导向轴4斜向移动的斜向移动滑槽、用于让紧固件横向移动的横向移动滑槽。因此，在使用本发明所提供的装置进行换刀操作时，先将滚刀1安装在滚刀刀座2上，然后，由压紧件3、滑动导向轴4、第一轴承5、整体辅助压块6、紧固件组成压紧装置对滚刀1进行压紧固定。

具体的，压紧件3通过第一轴承5与滑动导向轴4连接，并安装于整体辅助压块6内，整体辅助压块6内设有用于让滑动导向轴4斜向移动的斜向移动滑槽、用于让紧固件横向移动的横向移动滑槽。而且，压紧件3与紧固件连接，紧固件可通过自身的周向旋转来带动压紧件3，使压紧件3相对于滚刀刀座2进行有限位的移动。因此，在机器人安装刀具的过程中，可通过紧固件的周向旋转，使压紧件3沿着整体辅助压块6内的斜向移动滑槽进行斜向移动，以完成刀具的压紧和拆卸操作。当旋紧紧固件时，压紧件3向斜下方移动，直至压紧滚刀刀轴的端部，当松卸紧固件时，压紧件3向斜上方移动，解除对滚刀刀轴的端部的压力，滚刀刀轴不在受压后，可由专门的机械手拆下更换。

另外，还需要说明的是，本发明所述的“斜上”、“斜下”等指示的方位或位置关系，是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述和便于理解，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要进一步说明的是，此处所述的整体辅助压块6设有用于让滑动导向轴4斜向移动的斜向移动滑槽、用于让紧固件横向移动的横向移动滑槽，是为了使压紧件3安装时有效避开滚刀1，从而避免对现有的滚刀1进行改造，也即可利用现有成熟的滚刀1装置，实现机器人换刀的过程，从而既可保证滚刀1的通用性和力学性能，也可避免浪费现有的滚刀1资源。而且，通过旋紧紧固件，使其横向移动，即可带动压紧件3向斜下方移动，直至压紧滚刀刀轴的端部，从而轻松的完成滚刀1的安装操作。

还需要补充说明的是，本发明对压紧装置采用了集成设计，也即整体辅助压块6内集成了压紧件3、滑动导向轴4、第一轴承5和紧固件于一体，从而可减少压紧装置的安装步骤，更利于机器人进行安装。

需要进一步说明的是，压紧件3通过第一轴承5、滑动导向轴4与整体辅助压块6连接，因此，在压紧件3的移动过程中，滑动导向轴4具有为压紧件3进行导向和减少阻力的作用。

还需要进一步说明的是，此处所述的斜向移动滑槽、横向移动滑槽的位置设定，需要在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求进行设定，以确保压紧件3安装时有效避开滚刀1，并可压紧滚刀刀轴的端部。

在上述的刀具刀座装置的基础之上，具体地，整体辅助压块6与滚刀刀座2之间为定位销定位连接。

需要说明的是，整体辅助压块6与刀座之间采用定位销进行定位连接，因此，定位台阶可承受刀具的切削力，以提高装置的稳定性。并且，采用定位销进行定位连接，是因为其结构简单、连接方便。

另外，还需要说明的是，整体辅助压块6与滚刀刀座2之间也可通过其它方式进行定位连接，也即可在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求进行定位方式的选择。

在上述的刀具刀座装置的基础之上，具体地，紧固件包括螺栓7、螺母8。

需要说明的是，紧固件包括螺栓7、螺母8，因此，在机器人安装刀具的过程中，可通过螺栓7与螺母8之间的旋合作用，使压紧件3沿着整体辅助压块6内的斜向移动滑槽进行斜向移动，以完成刀具的压紧和拆卸操作。当旋紧螺母8时，压紧件3向斜下方移动，直至压紧滚刀刀轴的端部，当松卸螺母8时，压紧件3向斜上方移动，解除对滚刀刀轴的端部的压力，滚刀刀轴不在受压后，可由专门的机械手拆下更换。

在上述的刀具刀座装置的基础之上，具体地，螺母8为防松螺母。

需要说明的是，螺母8为防松螺母，是为了避免发生螺栓7在工作中的松动脱落的现象，从而确保装置的正常运行，最终可提高装置的使用寿命。

在上述的刀具刀座装置的基础之上，具体地，压紧装置包括用于与滚刀刀座2连接的整体压块、旋转轴，压紧件3与旋转轴连接，并安装于整体压块内，整体压块内设有用于让紧固件横向移动的横向滑槽。

需要说明的是，由于压紧装置包括用于与滚刀刀座2连接的整体压块、旋转轴，压紧件3与旋转轴连接，并安装于整体压块内，整体压块内设有用于让紧固件横向移动的横向滑槽。其中，可选的，紧固件包括螺栓、防松拧紧螺母。因此，在使用本发明所提供的装置进行换刀操作时，先将滚刀1安装在滚刀刀座2上，然后，由压紧件3、旋转轴、整体压块、紧固件组成压紧装置对滚刀1进行压紧固定。

具体的，压紧件3与旋转轴连接，并安装于整体压块内，整体压块内设有用于让紧固件横向移动的横向滑槽。而且，压紧件3与紧固件连接，紧固件可通过自身的周向旋转来带动压紧件3，使压紧件3相对于滚刀刀座2进行有限位的移动。因此，在机器人安装刀具的过程中，可通过紧固件的周向旋转，使压紧件3随着旋转轴在整体压块内进行旋转，以完成刀具的压紧和拆卸操作。当旋紧紧固件时，压紧件3压紧滚刀刀轴的端部，当松卸紧固件时，压紧件3解除对滚刀刀轴的端部的压力，滚刀刀轴不在受压后，可由专门的机械手拆下更换。

还需要说明的是，紧固件包括螺栓、防松拧紧螺母，因此，在机器人安装刀具的过程中，可通过螺栓与防松拧紧螺母之间的旋合作用，使压紧件3随着旋转轴在整体压块内进行旋转，以完成刀具的压紧和拆卸操作。并且，采用防松拧紧螺母与螺栓配合使用，可避免发生螺栓在工作中的松动脱落的现象，从而确保装置的正常运行。

还需要进一步说明的是，此处所述的整体压块设有用于让紧固件横向移动的横向滑槽，是为了使压紧件3安装时有效避开滚刀1，从而避免对现有的滚刀1进行改造，也即可利用现有成熟的滚刀1装置，实现机器人换刀的过程，从而既可保证滚刀1的通用性和力学性能，也可避免浪费现有的滚刀1资源。而且，通过旋紧紧固件，使紧固件横向移动，其可带动压紧件3随着旋转轴进行旋转，直至压紧滚刀刀轴的端部，从而轻松的完成滚刀1的安装操作。

还需要补充说明的是，本发明对压紧装置采用了集成设计，也即整体压块内集成了压紧件3、旋转轴和紧固件于一体，从而可减少压紧装置的安装步骤，更利于机器人进行安装。

在上述的刀具刀座装置的基础之上，具体地，整体压块的底部具有向上的第一台阶面，滚刀刀座2的底部具有向下的第二台阶面，第一台阶面与第二台阶面相配合并通过螺栓固定连接。

需要说明的是，由于整体压块的底部具有向上的第一台阶面，滚刀刀座2的底部具有向下的第二台阶面，第一台阶面与第二台阶面相配合并通过螺栓固定连接，也即整体压块与滚刀刀座2之间为台阶定位连接，因此，该定位台阶可承受刀具的切削力，以提高装置的稳定性。

另外，还需要说明的是，整体压块与滚刀刀座2之间的定位连接方式还可选择其它方式，也即可在实际的运用过程中，根据实际情况和实际需要，对定位方式进行选择。

在上述的刀具刀座装置的基础之上，具体地，压紧件3具有用于与滚刀刀轴的端部斜面接触配合的斜面，压紧件3为耐磨材料件。

需要说明的是，此处所述的压紧件3具有用于与滚刀刀轴的端部斜面接触配合的斜面，是为了使得压紧装置通过压紧件3的斜面压紧滚刀刀轴，从而可有效的防止滚刀1串动或脱落，提高滚刀1安装的稳定可靠性，减少滚刀1异常磨损和损坏现象的发生，提高滚刀1的使用寿命，降低滚刀1的使用成本，最终可降低施工成本，并提高滚刀1的掘进效率。

另外，还需要说明的是，压紧件3为耐磨材料板，是为了使压紧件3具有良好的抗磨损能力和表面硬度。因为压紧件3需要与滚刀刀轴的端部直接进行接触，为避免其因长期接触而发生磨损现象，因此，需要提高压紧件3的抗磨损能力和表面硬度，从而提高压紧装置的使用寿命。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的刀具刀座装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种刀具刀座装置，其特征在于，包括：用于支撑滚刀刀轴的两端的滚刀刀座(2)、设置在所述滚刀刀座(2)上并用于锁紧所述滚刀刀轴的端部的压紧装置，所述压紧装置包括用于压紧所述滚刀刀轴的端部的压紧件(3)、与所述压紧件(3)连接并用于通过自身的周向旋转来带动所述压紧件(3)移动的紧固件，所述压紧件(3)可相对于所述滚刀刀座(2)进行有限位的移动，当旋紧所述紧固件时，所述压紧件(3)压紧所述滚刀刀轴的端部，当松卸所述紧固件时，所述压紧件(3)解除对所述滚刀刀轴的端部的压力；

所述压紧装置包括用于与所述滚刀刀座(2)连接的整体辅助压块(6)、滑动导向轴(4)、第一轴承(5)，所述压紧件(3)通过所述第一轴承(5)与所述滑动导向轴(4)连接，并安装于所述整体辅助压块(6)内，所述整体辅助压块(6)内设有用于让所述滑动导向轴(4)斜向移动的斜向移动滑槽、用于让所述紧固件横向移动的横向移动滑槽。

2.根据权利要求1所述的刀具刀座装置，其特征在于，所述滚刀(1)及所述滚刀刀座(2)均为高承载结构件。

3.根据权利要求1所述的刀具刀座装置，其特征在于，所述整体辅助压块(6)与所述滚刀刀座(2)之间为定位销定位连接。

4.根据权利要求3所述的刀具刀座装置，其特征在于，所述紧固件包括螺栓(7)、螺母(8)。

5.根据权利要求4所述的刀具刀座装置，其特征在于，所述螺母(8)为防松螺母。

6.根据权利要求1所述的刀具刀座装置，其特征在于，所述压紧装置包括用于与所述滚刀刀座(2)连接的整体压块、旋转轴，所述压紧件(3)与所述旋转轴连接，并安装于所述整体压块内，所述整体压块内设有用于让所述紧固件横向移动的横向滑槽。

7.根据权利要求6所述的刀具刀座装置，其特征在于，所述整体压块的底部具有向上的第一台阶面，所述滚刀刀座(2)的底部具有向下的第二台阶面，所述第一台阶面与所述第二台阶面相配合并通过螺栓固定连接。

8.根据权利要求7所述的刀具刀座装置，其特征在于，所述紧固件包括螺栓、防松拧紧螺母。

9.根据权利要求1至8任一项所述的刀具刀座装置，其特征在于，所述压紧件(3)具有用于与所述滚刀刀轴的端部斜面接触配合的斜面，所述压紧件(3)为耐磨材料件。

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