CN112593951A - 一种快速更换顶管机刀头的装置及其工作方法 - Google Patents

一种快速更换顶管机刀头的装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及顶管机刀盘技术领域，具体为一种快速更换顶管机刀头的装置及其工作方法，该装置包括：装置前板是位于盾构机前部的外表面板，前板具有容纳刀头的容纳孔，在后部可以安装刀具箱，所述刀具箱内部容纳刀头箱，刀具箱内侧具有可以限位刀头箱的滑槽，滑槽表面相对的装有弹起的密封钮和检测机械臂开关分别控制密封板升降机和检测机械臂，刀头箱具有容刀孔使其于前板容纳孔相通，以此来让刀头箱内所安装的刀头凸出于前板，后部安装可以排出刀头在开掘面切割下来的泥土的排泥管，本发明组件简单，可维护性好，大部分的组件都可以进行更换升级，将核心发明侧重到组件之间的动态协调上，因此具有很高的实用价值。

Description

一种快速更换顶管机刀头的装置及其工作方法
技术领域
本发明属于顶管机装置领域，尤其涉及一种快速更换顶管机刀头的装置及其工作方法。
背景技术
在顶管机施工过程中，由于需要不停地挖掘岩石，所以会导致刀头逐渐损坏，从而降低盾构机的施工效率。在传统的盾构机中，由于缺少刀头的检测装置，因此只有挖掘一段时间就要停机整修，查看刀头。这种检查浪费了大量的时间，并且由于中间被磨损的刀头没有被及时更换，局部挖掘强度降低，也影响了其他刀头的使用寿命。
现有技术中，刀头的更换一般采用半机械和人工更换，费时，费力，并且危险。并且位于越高位的刀头更换越困难。
而现有的大多数半自动或者全自动更换刀头装置中，也具有占地空间大，成本高昂，装置复杂不易维护，考虑不够全面等缺点。
因此，现有的技术/设计存在缺陷。
现有专利文献
专利文献
专利文献1：CN103987921B；
专利文献2：CN110064908B。
发明内容
因此，本发明正是鉴于上述问题而做出的，本发明的目的在于提供一种快速更换顶管机刀头的装置及其工作方法，本发明通过以下技术方案实现上述目的。
一种快速更换顶管机刀头的装置，所述顶管机更换装置前板是位于机架前部的外表面板，顶管机更换装置前板具有容纳刀头的容纳孔，在后部可以安装刀具箱；
所述刀具箱内部容纳刀头箱，刀具箱内侧具有可以限位刀头箱的滑槽，滑槽表面相对的装有弹起的密封钮和检测机械臂开关分别控制密封板升降机和检测机械臂，在检测机械臂顶部，安装有控制警告器与检测机械臂所具有的检测芯片相连接，当检测到不良情况的时候，会发送信号给工作人员以警告；
所述刀头箱具有容刀孔使其与顶管机更换装置前板的容纳孔相通，以此来让刀头箱内所安装的刀头凸出于顶管机更换装置前板，后部安装可以排出刀头在开掘面切割下来的泥土的排泥管；
所述顶管机刀头更换装置后板相对于顶管机更换装置前板的后部具有电机通过传动带驱动螺杆旋转，螺杆上安装升降托盘，在螺杆旋转并且辅助滑杆的辅助下自由的升降，升降托盘表面具有滑槽控制器，升降托盘表面具有可以控制容取器自由前后滑动的电机滑槽，容取器安装在电机滑槽上，容取器内部具有可以前后伸缩的电动推杆用以夹持刀头箱。
本发明提供一种快速更换顶管机刀头的方法，包括以下步骤：
S1:首先，预先在工作空间内，将刀具箱安装在顶管机更换装置前板相对开掘面的后部，刀具箱所具有的检测机械臂会预先夹持一根排泥管工作空间底部，将刀头箱放入顶管机刀头更换装置后板的托盘上安装的容取器内，由电动推杆夹持；
S2：当想要安装刀头箱的时候，升降托盘会在电机转动螺杆并且在辅助滑杆的辅助配合下，升起到与预先安装的刀具箱内所具有的滑槽水平的位置，容取器沿着电机滑槽向前滑行至托盘边缘，容取器内部的电动推杆将所夹持的刀头箱沿着刀具箱内部的滑槽推入刀具箱，在刀头箱向前推进的过程中，会使密封钮和检测机械臂开关退回滑槽表面，同时启动密封板升降机升起密封板并启动检测机械臂，检测机械臂启动后会将排泥管插入刀头箱后部；
S3：当顶管机工作后，检测机械臂对于排泥管的把持部内表面具有检测芯片，当检测到排泥管内部振动过于微弱，表明此时排泥量减少，刀头状态异常，便可以通过检测机械臂顶部的控制警告器发送信号向操作人员发出警告；
S4：当操作人员想要取出刀头箱查看或者更换时，可以确定需要更换操作，此时检测机械臂会抬起排泥管，将刀头箱内部减压至正常大气压，此时顶管机刀头更换装置后板会升起升降托盘到需要更换刀头箱的位置，升降托盘上的容取器在电机滑槽的推动下移动至托盘边缘，伸出电动推杆夹持住刀头箱，并将其拉出刀具箱，容纳进容取器内部，而容取器也会沿着电机滑槽向后移至托盘的后部，托盘会降低到盾构机底部以供操作人员取走刀头箱；
S5：在刀头箱沿着滑槽逐步退出刀具箱的过程中，使被退回滑槽表面的密封钮和检测机械臂按钮弹回原位，此时密封板升降机会将密封板推回至容刀孔处，密封刀具箱，而检测机械臂也会处于待机状态；
S6：当工作人员将容取器内部的刀头箱取走，并将新的刀头箱放进容取器内部后，可以重复初始安装刀头箱的操作将新的刀头箱安装在刀具箱内。
本发明的有益效果如下：
1、本发明充分利用盾构机作业空间，将施工装置安放在作业空间隔板的后部，在不需要更换刀头的时候也可以将升降板升至盾构机顶部不会占用盾构机的作业空间，也不会影响盾构机排泥效果，并且也不需要改装盾构机主要部件；
2、本发明不需要人力进入高于大气压环境的盾构机作业空间内更换刀头，安全性高；
3、本发明组件简单，可维护性好，大部分的组件都可以进行更换升级，将核心发明侧重到组件之间的动态协调上，因此具有很高的实用价值；
4、本发明可以不需要人工来检查刀头损坏程度，提高了盾构机的工作效率，并且可以通过远程操控完成刀头的装卸，降低了工作人员的劳动强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作介绍。
图1为与本装置配套的刀具箱整体示意图。
图2为与本装置配套的刀头箱示意图。
图3为托盘容取机构示意图。
图4为更换盾构机刀头装置后板后部示意图。
图5为装置运作示意图。
图6为装置安装完成示意图。
附图说明：
1、顶管机刀头更换装置前板；101、容纳孔；2、顶管机刀头更换装置后板；201、电机；202、传动带；203、螺杆；204、升降托盘；205、电机滑槽；206、辅助滑杆；207、容取器；208、电动推杆；209、滑槽控制器；3、刀具箱；301、密封钮；302、密封板升降机；303、检测机械臂开关；304、检测机械臂；305、控制警告器；4、刀头箱；401、刀头；402、排泥管；403、容刀孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明：
如图1-5所示，一种快速更换顶管机刀头的装置，所述顶管机刀头更换装置前板1是位于机架前部的外表面板，顶管机刀头更换装置前板1具有容纳刀头的容纳孔101，在后部可以安装刀具箱3；
所述刀具箱3内部容纳刀头箱4，刀具箱3内侧具有可以限位刀头箱4的滑槽，滑槽表面相对的装有弹起的密封钮301和检测机械臂开关303分别控制密封板升降机302和检测机械臂304，在检测机械臂304顶部，安装有控制警告器305与检测机械臂304所具有的检测芯片相连接，当检测到不良情况的时候，会发送信号给工作人员以警告；
所述刀头箱4具有容刀孔403使其与前板容纳孔101相通，以此来让刀头箱4内所安装的刀头401凸出于顶管机刀头更换装置前板1，后部安装可以排出刀头401在开掘面切割下来的泥土的排泥管402；
所述顶管机刀头更换装置后板2相对于顶管机刀头更换装置前板1的后部具有电机201通过传动带202驱动螺杆203旋转，螺杆203上安装升降托盘204，在螺杆203旋转并且辅助滑杆206的辅助下自由的升降，升降托盘204表面具有滑槽控制器209，可以控制容取器207在电机滑槽205自由前后滑动，容取器207安装在电机滑槽205上，容取器207内部具有可以前后伸缩的电动推杆208用以夹持刀头箱4。
本发明提供一种快速更换顶管机刀头的装置，包括以下步骤：
S1:首先，预先在工作空间内，将刀具箱3安装在顶管机刀头更换装置前板1相对开掘面的后部，刀具箱3所具有的检测机械臂304会预先夹持一根排泥管402工作空间底部，将刀头箱4放入顶管机刀头更换装置后板2的升降托盘204上安装的容取器207内，由电动推杆208夹持；
S2：当想要安装刀头箱4的时候，升降托盘204会在电机201转动螺杆203并且在辅助滑杆206的辅助配合下，升起到与预先安装的刀具箱3内所具有的滑槽水平的位置，容取器207沿着电机滑槽205向前滑行至升降托盘204边缘，容取器207内部的电动推杆208将所夹持的刀头箱4沿着刀具箱3内部的滑槽推入刀具箱3，在刀头箱4向前推进的过程中，会使密封钮301和检测机械臂开关303退回滑槽表面，同时启动密封板升降机302升起密封板并启动检测机械臂304，检测机械臂304启动后会将排泥管402插入刀头箱4后部；
S3：当顶管机工作后，检测机械臂304对于排泥管402的把持部内表面具有检测芯片，当检测到排泥管402内部振动过于微弱，表明此时排泥量减少，刀头401状态异常，便可以通过检测机械臂304顶部的控制警告器305发送信号向操作人员发出警告；
S4：当操作人员想要取出刀头箱4查看或者更换时，可以确定需要更换操作，此时检测机械臂304会抬起排泥管402，将刀头箱内部减压至正常大气压，此时顶管机刀头更换装置后板2会升起升降托盘204到需要更换刀头箱4的位置，升降托盘204上的容取器207在电机滑槽205的推动下移动至升降托盘204边缘，伸出电动推杆208夹持住刀头箱4，并将其拉出刀具箱3，容纳进容取器207内部，而容取器207也会沿着电机滑槽205向后移至升降托盘204的后部，升降托盘204会降低到盾构机底部以供操作人员取走刀头箱4；
S5：在刀头箱4沿着滑槽逐步退出刀具箱3的过程中，使被退回滑槽表面的密封钮301和检测机械臂开关303弹回原位，此时密封板升降机302会将密封板推回至容刀孔403处，密封刀具箱3，而检测机械臂304也会处于待机状态；
S6：当工作人员将容取器207内部的刀头箱4取走，并将新的刀头箱4放进容取器207内部后，可以重复初始安装刀头箱4的操作将新的刀头箱4安装在刀具箱3内。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种快速更换顶管机刀头的装置，包括：顶管机刀头更换装置前板(1)、顶管机刀头更换装置后板(2)、刀具箱(3)及刀头箱(4)；其特征在于：顶管机刀头更换装置前板(1)是位于机架前部的外表面板，顶管机刀头更换装置前板(1)上开设有多组容纳孔(101)，顶管机刀头更换装置前板(1)的后部安装有刀具箱(3)，刀具箱(3)内部设有刀头箱(4)，刀具箱(3)包括密封钮(301)、密封板升降机(302)、检测机械臂开关(303)、检测机械臂(304)、控制警告器(305)，刀具箱(3)的内部侧壁上分别设有密封钮(301)和检测机械臂开关(303)，密封钮(301)与密封板升降机(302)连接，检测机械臂开关(303)与检测机械臂(304)连接，检测机械臂(304)的顶部安装有控制警告器(305)，刀头箱(4)包括刀头(401)、排泥管(402)及容刀孔(403)，刀头箱(4)的前端开设有容刀孔(403)，刀头箱(4)的内部安装有刀头(401)，刀头箱(4)的后端设有排泥管(402)，顶管机刀头更换装置后板(2)的后端具有电机(201)，电机(201)的输出轴与传动带(202)连接，传动带(202)上套设有螺杆(203)，螺杆(203)上安装有升降托盘(204)，且升降托盘(204)位于顶管机刀头更换装置后板(2)的一侧，螺杆(203)的一侧且位于顶管机刀头更换装置后板(2)的侧壁上设有辅助滑杆(206)，升降托盘(204)的上端安装有控制容取器(207)，升降托盘(204)与控制容取器(207)之间通过电机滑槽(205)连接，升降托盘(204)表面具有滑槽控制器(209)，容取器(207)内部安装有两组电动推杆(208)，电动推杆(208)与刀头箱(4)相接触。
2.根据权利要求1所述的一种快速更换顶管机刀头的装置，其特征在于：刀具箱(3)内侧设有滑槽，刀头箱(4)与滑槽之间相配合。
3.根据权利要求1所述的一种快速更换顶管机刀头的装置，其特征在于：容刀孔(403)与容纳孔(101)之间相通。
4.一种根据权利要求1-3任意一项所述的快速更换顶管机刀头的装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:首先，预先在工作空间内，将刀具箱(3)安装在顶管机刀头更换装置前板(1)相对开掘面的后部，刀具箱(3)所具有的检测机械臂(304)会预先夹持一根排泥管(402)工作空间底部，将刀头箱(4)放入顶管机刀头更换装置后板(2)的托盘(204)上安装的容取器(207)内，由电动推杆(208)夹持；
S2：当想要安装刀头箱(4)的时候，升降托盘(204)会在电机(201)转动螺杆(203)并且在辅助滑杆(206)的辅助配合下，升起到与预先安装的刀具箱(3)内所具有的滑槽水平的位置，容取器(207)沿着电机滑槽(205)向前滑行至托盘(204)边缘，容取器(207)内部的电动推杆(208)将所夹持的刀头箱(4)沿着刀具箱(3)内部的滑槽推入刀具箱(3)，在刀头箱(4)向前推进的过程中，会使密封钮(301)和检测机械臂开关(303)退回滑槽表面，同时启动密封板升降机(302)升起密封板并启动检测机械臂(304)，检测机械臂(304)启动后会将排泥管(402)插入刀头箱(4)后部；
S3：当顶管机工作后，检测机械臂(304)对于排泥管(402)的把持部内表面具有检测芯片，当检测到排泥管(402)内部振动过于微弱，表明此时排泥量减少，刀头(401)状态异常，便可以通过检测机械臂(304)顶部的控制警告器(305)发送信号向操作人员发出警告；
S4：当操作人员想要取出刀头箱(4)查看或者更换时，可以确定需要更换操作，此时检测机械臂(304)会抬起排泥管(402)，将刀头箱内部减压至正常大气压，此时顶管机刀头更换装置(2)会升起升降托盘(204)到需要更换刀头箱(4)的位置，升降托盘(204)上的容取器(207)在电机滑槽(205)的推动下移动至升降托盘(204)边缘，伸出电动推杆(208)夹持住刀头箱(4)，并将其拉出刀具箱(3)，容纳进容取器(207)内部，而容取器(207)也会沿着电机滑槽(205)向后移至升降托盘(204)的后部，升降托盘(204)会降低到盾构机底部以供操作人员取走刀头箱(4)；
S5：在刀头箱(4)沿着滑槽逐步退出刀具箱(3)的过程中，使被退回滑槽表面的密封钮(301)和检测机械臂开关(303)弹回原位，此时密封板升降机(302)会将密封板推回至容刀孔(403)处，密封刀具箱(3)，而检测机械臂(304)也会处于待机状态；
S6：当工作人员将容取器(207)内部的刀头箱(4)取走，并将新的刀头箱(4)放进容取器(207)内部后，可以重复初始安装刀头箱(4)的操作将新的刀头箱(4)安装在刀具箱(3)内。
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