CN112593953B - 一种用于刀盘上刀具更换的扩挖装置及刀具更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于刀盘上刀具更换的扩挖装置及刀具更换方法，其中扩挖装置包括可装配在刀盘上刀具组件安装位置的刀盘扩挖组件以及辅助安装组件；刀盘扩挖组件包括扩挖本体和扩挖刀筒，扩挖本体安装于扩挖刀筒的一端；辅助安装组件包括基座和驱动部件，基座可固定安装在刀盘上，驱动部件可推出或拉回扩挖刀筒。本发明所提供的扩挖装置，先将刀具组件替换为刀盘扩挖组件，利用刀盘扩挖组件的扩挖，将岩面扩挖至满足新的刀具组件的安装尺寸要求，使用便捷，还通过辅助安装组件的设置，保证刀盘扩挖组件的移动方向精准，利用驱动部件的驱动力，完成刀盘扩挖组件的装配，操作便捷，精度高，可实现自动操作，避免人工进仓处理，安全性高。

Description

一种用于刀盘上刀具更换的扩挖装置及刀具更换方法

技术领域

本发明涉及隧道掘进机工程技术领域，特别是涉及一种用于刀盘上刀具更换的扩挖装置及刀具更换方法。

背景技术

随着我国城市化不断发展，以及基础设施建设深入推进，穿江越海隧道工程建设显著增多，这类工程隧道建设一般都具有长距离、高水压等特点，人员进仓换刀风险大，因而通常采用具有常压换刀功能的盾构开挖。

在长距离掘进过程中不可避免需要大量换刀，而穿越硬岩地层时，一旦刀具磨损，更换新刀时由于岩面侵入，很可能导致刀具无法安装到位，而人员带压进仓凿岩则风险极大，为解决这个问题，可以通过在刀盘上安装超挖刀或扩挖装置，或者采用伸缩摆动主驱动，其目的都是为换刀提供一定空间。

然而，现有扩挖装置或超挖刀通常结构较大，用于刀盘上刀具更换的扩挖装置中还需加装密封结构，导致扩挖装置的安装占用了边缘刀具的安装空间，影响刀具布置；而主驱动伸缩摆动装置，虽然能够给换刀提供空间，能够满足需求，但是其系统结构复杂、制造精度要求高、控制系统复杂，导致设备成本显著增加，且出现故障维修困难，性价比低。

因此，如何有效提高掘进机的换刀效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于刀盘上刀具更换的扩挖装置及刀具更换方法，用于快速更换磨损的刀具，操作简单，成本低。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于刀盘上刀具更换的扩挖装置，包括可装配在刀盘上刀具组件安装位置的刀盘扩挖组件以及用于装配所述刀盘扩挖组件的辅助安装组件；所述刀盘扩挖组件包括扩挖本体和扩挖刀筒，所述扩挖本体安装于所述扩挖刀筒的一端；所述辅助安装组件包括基座和驱动部件，所述基座可固定安装在所述刀盘上，所述驱动部件的一端与所述基座连接，另一端与所述扩挖刀筒连接，所述驱动部件可推出或拉回所述扩挖刀筒。

优选的，所述扩挖刀筒与所述刀具组件的刀具刀筒的直径相同。

优选的，所述扩挖本体为潜孔锤。

优选的，所述扩挖本体与所述扩挖刀筒之间通过连接法兰紧固，所述连接法兰固设在所述扩挖刀筒内部。

优选的，所述刀盘扩挖组件还包括用于驱动所述扩挖本体进行扩挖动作的高压空气管路。

优选的，所述扩挖刀筒远离所述扩挖本体的一端设有卡槽，所述驱动部件远离所述基座的一端设有卡板，所述卡板可插入所述卡槽中。

优选的，所述基座远离所述驱动部件的一端可吸附在所述刀盘上，或者，所述基座远离所述驱动部件的一端与所述刀盘螺栓连接。

一种刀具更换方法，采用上述扩挖装置，包括以下步骤：

步骤S1：确定需要更换的已磨损严重的刀具组件；

步骤S2：抽出所述刀具组件，并关闭刀盘的闸门；

步骤S3：安装刀盘扩挖组件和辅助安装组件；

步骤S4：打开所述闸门，将所述刀盘扩挖组件安装到位，并拆除所述辅助安装组件；

步骤S5：将所述刀盘扩挖组件与动力源连接，采用所述刀盘扩挖组件中的扩挖本体进行扩挖；

步骤S6：扩挖完成后，拆除所述动力源，并安装所述辅助安装组件；

步骤S7：抽出所述刀盘扩挖组件，关闭所述闸门；

步骤S8：更换新的刀具组件。

优选的，所述步骤S5中，所述动力源为高压空气管路；所述步骤S5中，所述扩挖本体为潜孔锤。

优选的，所述步骤S2还包括：

在所述刀具组件与所述刀盘之间安装辅助安装组件；通过所述辅助安装组件抽出所述刀具组件；

所述步骤S8还包括：通过所述辅助安装组件更换新的所述刀具组件。

本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置，包括可装配在刀盘上刀具组件安装位置的刀盘扩挖组件以及用于装配所述刀盘扩挖组件的辅助安装组件；所述刀盘扩挖组件包括扩挖本体和扩挖刀筒，所述扩挖本体安装于所述扩挖刀筒的一端；所述辅助安装组件包括基座和驱动部件，所述基座可固定安装在所述刀盘上，所述驱动部件的一端与所述基座连接，另一端与所述扩挖刀筒连接，所述驱动部件可推出或拉回所述扩挖刀筒。本发明所提供的扩挖装置，当刀具磨损严重后，由于岩石表面位置的限制，无法直接更换新的刀具组件，本申请先将刀具组件替换为所述刀盘扩挖组件，利用所述刀盘扩挖组件的扩挖，将岩面扩挖至满足新的刀具组件的安装尺寸要求，使用便捷，同时，还通过所述辅助安装组件的设置，保证所述刀盘扩挖组件的移动方向精准，还可以利用所述驱动部件的驱动力，完成所述刀盘扩挖组件的装配，操作便捷，精度高，可实现自动操作，避免人工进仓处理，安全性高。

本发明所提供的刀具更换方法，包括以下步骤：步骤S1：确定需要更换的已磨损严重的刀具组件；步骤S2：抽出所述刀具组件，并关闭刀盘的闸门步骤S3：安装刀盘扩挖组件和辅助安装组件；步骤S4：打开所述闸门，将所述刀盘扩挖组件安装到位，并拆除所述辅助安装组件；步骤S5：将所述刀盘扩挖组件与动力源连接，采用所述刀盘扩挖组件中的扩挖本体进行扩挖；步骤S6：扩挖完成后，拆除所述动力源，并安装所述辅助安装组件；步骤S7：抽出所述刀盘扩挖组件，关闭所述闸门；步骤S8：更换新的刀具组件。本发明所提供的刀具更换方法，在跟换磨损严重的刀具组件时，首先将刀具组件替换为所述刀盘扩挖组件，利用所述刀盘扩挖组件的扩挖，将岩石扩挖至满足新的刀具组件的安装尺寸要求，使用便捷，同时，还通过所述辅助安装组件的设置，保证所述刀盘扩挖组件的移动方向精准，还可以利用所述驱动部件的驱动力，完成所述刀盘扩挖组件的装配，操作便捷，精度高，可实现自动操作，避免人工进仓处理，安全性高。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1所示用于刀盘上刀具更换的扩挖装置中刀具组件的结构示意图；

图3为图1所示用于刀盘上刀具更换的扩挖装置中刀盘扩挖组件和辅助安装组件的结构示意图；

图4为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置在刀具组件磨损后的结构示意图；

图5为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置在取下刀具组件后的结构示意图；

图6为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置在刀盘扩挖组件和辅助安装组件后的结构示意图；

图7为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置在刀盘扩挖组件与高压空气管路连接后的结构示意图；

图8为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置在更换新的刀具组件后的结构示意图；

图9为本发明所提供的刀具更换方法的流程图；

其中：刀盘-100、刀具组件-200、刀具-201、闸门-202、刀具刀筒-203、刀具安装附件-204、刀盘扩挖组件-300、扩挖本体-301、连接法兰-302、扩挖刀筒-303、辅助安装组件-400、驱动部件-401、基座-402、高压空气管路-500、岩石-600。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于刀盘上刀具更换的扩挖装置及刀具更换方法，，用于快速更换磨损的刀具，操作简单，成本低。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图9，图1为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示用于刀盘上刀具更换的扩挖装置中刀具组件的结构示意图；图3为图1所示用于刀盘上刀具更换的扩挖装置中刀盘扩挖组件和辅助安装组件的结构示意图；图4为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置在刀具组件磨损后的结构示意图；图5为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置在取下刀具组件后的结构示意图；图6为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置在刀盘扩挖组件和辅助安装组件后的结构示意图；图7为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置在刀盘扩挖组件与高压空气管路连接后的结构示意图；图8为本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置在更换新的刀具组件后的结构示意图；图9为本发明所提供的刀具更换方法的流程图。

在该实施方式中，用于刀盘上刀具更换的扩挖装置包括刀盘扩挖组件300和辅助安装组件400。

其中，刀盘扩挖组件300可装配在刀盘100上刀具组件200安装位置，刀盘扩挖组件300包括扩挖本体301和扩挖刀筒303，扩挖本体301安装于扩挖刀筒303的一端；辅助安装组件400用于装配刀盘扩挖组件300，辅助安装组件400包括基座402和驱动部件401，基座402可固定安装在刀盘100上，驱动部件401的一端与基座402连接，另一端与扩挖刀筒303连接，驱动部件401可推出或拉回扩挖刀筒303，通过驱动部件401的移动，使得刀盘扩挖组件300装配至已拆下的刀具组件200的位置。

本发明所提供的扩挖装置，当刀具201磨损严重后，由于岩石600表面位置的限制，无法直接更换新的刀具组件200，本申请先将刀具组件200替换为刀盘扩挖组件300，利用刀盘扩挖组件300的扩挖，将岩石600扩挖至满足新的刀具组件200的安装尺寸要求，使用便捷，同时，还通过辅助安装组件400的设置，保证刀盘扩挖组件300的移动方向精准，还可以利用驱动部件401的驱动力，完成刀盘扩挖组件300的装配，操作便捷，精度高，可实现自动操作，避免人工进仓处理，安全性高。

具体的，刀具组件200包括刀具201、刀具刀筒203和刀具安装附件204，刀具安装附件204用于将刀具刀筒203固定在刀盘100上，刀具201安装在刀具刀筒203的一端。

进一步，扩挖刀筒303与刀具组件200的刀具刀筒203的直径相同，具体的，扩挖刀筒303与刀具组件200的刀具刀筒203安装结构形式和尺寸相同，以实现互换目的。如此设置，使得刀盘扩挖组件300在装配至刀盘100上之后，依然保持密封状态，并且，扩挖刀筒303与刀具刀筒203的形状和尺寸相同，还可以保证闸门202的正常使用，结构简单，操作便捷，占用空间小。

在上述各实施方式的基础上，扩挖本体301为潜孔锤。上述设置，利用潜孔锤作为主要的扩挖工具，占用空间小，可以与刀盘100更好的贴合，满足本申请中利用刀盘扩挖组件300替换刀具组件200的要求。当然，扩挖本体301也可以为其他能够实现扩挖的部件，并不局限于本实施例所给出的方案。

优选的，扩挖本体301与扩挖刀筒303之间通过连接法兰302紧固，连接法兰302固设在扩挖刀筒303内部，扩挖本体301安装在连接法兰302的中部，实现对扩挖本体301的支撑，保证扩挖本体301与扩挖刀筒303之间连接的牢固性。

在上述各实施方式的基础上，刀盘扩挖组件300还包括用于驱动扩挖本体301进行扩挖动作的高压空气管路500，在刀盘扩挖组件300安装到位后，取下辅助安装组件400，将高压空气管路500连接到刀盘扩挖组件300上，高压空气管路500为扩挖本体301提供扩挖动力，满足扩挖要求。当然，扩挖本体301的扩挖动力来源也可以选择其他方式，如液动，能够实现扩挖本体301凿岩功能的方式均可，并不局限于本实施例所给出的方式。

在上述各实施方式的基础上，扩挖刀筒303远离扩挖本体301的一端设有卡槽，驱动部件401远离基座402的一端设有卡板，卡板可插入卡槽中。上述设置，通过卡板与卡槽的配合，使得扩挖刀筒303与驱动部件401之间，也就是刀盘扩挖组件300与辅助安装组件400之间，即方便拆装，还可以保证牢固的连接。

进一步，基座402远离驱动部件401的一端可吸附在刀盘100上，或者，基座402远离驱动部件401的一端与刀盘100螺栓连接。具体的，基座402远离驱动部件401的一端设有连接端面，刀盘100上设有用于固定基座402的悬臂，悬臂的端面同样为平面，利用基座402的端面与悬臂的端面相配合，保证基座402的位置精度，进而保证刀盘扩挖组件300的移动方向精准，满足其沿轴向的推送、拉回目的。

具体的，基座402与刀盘100之间的连接，优选为电磁铁吸附，当需要拆卸辅助安装组件400时，即需要分离基座402与刀盘100时，断电即可，然后通过机械手取下辅助安装组件400，实现自动化换刀。当然，基座402与刀盘100之间也可以为螺栓连接，人工拆装亦可。

进一步，辅助安装组件400还可以对刀具组件200进行更换，通过推动或拉回刀具组件200，完成磨损刀具组件200的拆卸，以及新的刀具组件200的安装，实现全程自动化操作。

在一种具体实施例中，为实现扩挖功能，首先将常压刀具组件200中的刀具201、刀具刀筒203、刀具安装附件204抽出，同时关闭闸门202，将刀盘100内部空间与外界泥水仓隔开；然后安装刀盘扩挖组件300，打开闸门202；接着利用辅助安装组件400，可辅助人工安装，通过驱动部件401如油缸的伸缩，推动刀盘扩挖组件300安装到位；最后采用潜孔锤进行冲击破岩，潜孔锤通过其后部连接的高压空气管路500提供高压空气进行驱动。

除上述用于刀盘上刀具更换的扩挖装置外，本发明还提供了一种刀具201更换方法。

该刀具201更换方法包括以下步骤：

步骤S1：确定需要更换的已磨损严重的刀具组件200；

步骤S2：抽出刀具组件200，并关闭刀盘100的闸门202；

步骤S3：安装刀盘扩挖组件300和辅助安装组件400；

步骤S4：打开闸门202，将刀盘扩挖组件300安装到位，并拆除辅助安装组件400；

步骤S5：将刀盘扩挖组件300与动力源连接，采用刀盘扩挖组件300中的扩挖本体301进行扩挖；

步骤S6：扩挖完成后，拆除动力源，并安装辅助安装组件400；

步骤S7：抽出刀盘扩挖组件300，关闭闸门202；

步骤S8：更换新的刀具组件200；具体的，在更换新的刀具组件200之前，需再次打开闸门202，将新的刀具201、刀具刀筒203、刀具安装附件204推入安装到位，完成新的刀具组件200的更换。

优选的，步骤S5中，动力源为高压空气管路500，当然，也可以为液管。

优选的，步骤S5中，扩挖本体301为潜孔锤。

进一步，步骤S2还包括：

在刀具组件200与刀盘100之间安装辅助安装组件400；通过辅助安装组件400抽出刀具组件200；步骤S8还包括：通过辅助安装组件400更换新的刀具组件200。上述设置，不仅通过辅助安装组件400实现刀盘扩挖组件300的拆装，还可以通过辅助安装组件400实现磨损刀具组件200的拆卸，以及新的刀具组件200的安装，实现全程自动化操作。当然，也可以通过人工辅助完成刀具组件200的更换。

本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置及刀具201更换方法，结构简单，操作方便，成本低，效率高，可代替人工进仓处理，安全性高；无需占用刀盘100空间，仅在需要换刀时，将扩挖装置安装上，进行扩挖，工作完成后拆除即可。

以上对本发明所提供的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置及刀具更换方法进行了详细介绍。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刀具更换方法及其核心思想。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)

1.一种用于刀盘上刀具更换的扩挖装置，其特征在于，包括可装配在刀盘(100)上刀具组件(200)安装位置的刀盘扩挖组件(300)以及用于装配所述刀盘扩挖组件(300)的辅助安装组件(400)；所述刀盘扩挖组件(300)包括扩挖本体(301)和扩挖刀筒(303)，所述扩挖本体(301)安装于所述扩挖刀筒(303)的一端；所述辅助安装组件(400)包括基座(402)和驱动部件(401)，所述基座(402)可固定安装在所述刀盘(100)上，所述驱动部件(401)的一端与所述基座(402)连接，另一端与所述扩挖刀筒(303)连接，所述驱动部件(401)可推出或拉回所述扩挖刀筒(303)；所述刀盘扩挖组件(300)还包括用于驱动所述扩挖本体(301)进行扩挖动作的高压空气管路(500)。

2.根据权利要求1所述的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置，其特征在于，所述扩挖刀筒(303)与所述刀具组件(200)的刀具刀筒(203)的直径相同。

3.根据权利要求1所述的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置，其特征在于，所述扩挖本体(301)为潜孔锤。

4.根据权利要求3所述的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置，其特征在于，所述扩挖本体(301)与所述扩挖刀筒(303)之间通过连接法兰(302)紧固，所述连接法兰(302)固设在所述扩挖刀筒(303)内部。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置，其特征在于，所述扩挖刀筒(303)远离所述扩挖本体(301)的一端设有卡槽，所述驱动部件(401)远离所述基座(402)的一端设有卡板，所述卡板可插入所述卡槽中。

6.根据权利要求5所述的用于刀盘上刀具更换的扩挖装置，其特征在于，所述基座(402)远离所述驱动部件(401)的一端可吸附在所述刀盘(100)上，或者，所述基座(402)远离所述驱动部件(401)的一端与所述刀盘(100)螺栓连接。

7.一种刀具更换方法，采用如权利要求1至6任意一项所述的扩挖装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：确定需要更换的已磨损严重的刀具组件(200)；

步骤S2：抽出所述刀具组件(200)，并关闭刀盘(100)的闸门(202)；

步骤S3：安装刀盘扩挖组件(300)和辅助安装组件(400)；

步骤S4：打开所述闸门(202)，将所述刀盘扩挖组件(300)安装到位，并拆除所述辅助安装组件(400)；

步骤S5：将所述刀盘扩挖组件(300)与动力源连接，采用所述刀盘扩挖组件(300)中的扩挖本体(301)进行扩挖；

步骤S6：扩挖完成后，拆除所述动力源，并安装所述辅助安装组件(400)；

步骤S7：抽出所述刀盘扩挖组件(300)，关闭所述闸门(202)；

步骤S8：更换新的刀具组件(200)。

8.根据权利要求7所述的刀具更换方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述动力源为高压空气管路(500)；所述步骤S5中，所述扩挖本体(301)为潜孔锤。

9.根据权利要求7所述的刀具更换方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

在所述刀具组件(200)与所述刀盘(100)之间安装辅助安装组件(400)；通过所述辅助安装组件(400)抽出所述刀具组件(200)；

所述步骤S8还包括：通过所述辅助安装组件(400)更换新的所述刀具组件(200)。

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