CN114033404A - 一种盾构机内部自动滚刀架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，包括舱体和自动刀架，自动刀架设于舱体内部，自动刀架包括依次传输连接的横移平台结构、传送平台结构和升降平台结构；横移平台结构由底层平移机构、顶层平移机构和第一传送平台组成，顶层平移机构滑动设于底层平移机构上，第一传送平台滑动设于顶层平移机构上。本发明可实现盾构机内部新旧滚刀的自动存取，提高了滚刀的流转效率，降低了操作工的劳动强度，改善了工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构机内部自动滚刀架，属于盾构机技术领域。
背景技术
盾构机在使用过程中，刀具易出现钝化、损坏等现象，尤其是遇到土质较硬的环境时，刀具磨损将加剧。考虑到施工进度和实际情况，往往需要在地下完成刀具的更换。
人工换刀作业时，通常5人一组，其中2人在泥水舱内完成刀具检查、拆卸和安装，另外2人在人闸中，负责刀具的输送，剩余1人在人闸外负责其他辅助作业。单把刀具重量近200kg，刀具的转运操作，将消耗极大的体力，影响着整个换刀的效率。现场往往会安排2组人员交替换刀，一组完成换刀撤出休息，另外一组开始作业。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何实现自动更换盾构机上刀具的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，包括舱体和自动刀架，自动刀架设于舱体内部，自动刀架包括依次传输连接的横移平台结构、传送平台结构和升降平台结构；横移平台结构由底层平移机构、顶层平移机构和第一传送平台组成，顶层平移机构滑动设于底层平移机构上，第一传送平台滑动设于顶层平移机构上。
优选地，所述的舱体包括壳体、前舱门和后舱门，前舱门和后舱门均设于壳体上的两侧，前舱门设于靠近泥水舱的位置，后舱门与前舱门相对设置；当需要出舱换刀时，前舱门打开、后舱门关闭；而当人工向舱体内放置新刀或者卸下旧刀时，前舱门关闭、后舱门开启。
优选地，所述的壳体由高强度钢板辊弯焊接成型；前舱门和后舱门均是向外为打开状态。
优选地，所述的底层平移机构包括第一底板，第一底板上固定有第一直线导轨、电机支座，第一直线导轨上滑动设有滑块，滑块与第一安装板固定连接，第一底板与第一安装板之间通过第一驱动装置驱动连接；顶层平移机构包括第二直线导轨，第二直线导轨固定在第一安装板的顶部，第二直线导轨上滑动设有滑块，第二直线导轨上的滑块固定在第二安装板的底部，第一安装板与第二安装板之间通过第二驱动装置驱动连接。
优选地，所述的第一驱动装置包括电机支座，电机支座上固定有第二减速电机，第二减速电机的驱动端上固定有同步带轮，同步带轮通过同步带与第一滚珠丝杠的一端转动连接，第一滚珠丝杠的两端分别转动设于丝杠固定端上和丝杠浮动端上，第一安装板的底部固定有第一连接块，第一连接块上固定有螺母，螺母与第一滚珠丝杠螺纹连接；电机支座、丝杠固定端和丝杠浮动端均固定在第一底板上。
优选地，所述的第一驱动装置的结构与第二驱动装置的结构相同；第二驱动装置包括第二连接块，第二安装板的底部还固定有第二连接块，第二连接块上固定有螺母，第二滚珠丝杠与螺母通过螺纹连接，第二滚珠丝杠的两端分别转动设于丝杠固定端上和丝杠浮动端上，第二减速电机固定在电机支座上，第二减速电机的驱动端固定有同步带轮，同步带轮通过同步带与第二滚珠丝杠的一端转动连接；电机支座、丝杠固定端、丝杠浮动端均固定在第一安装板上的顶部。
优选地，所述的第一传送平台包括至少一个第一动力辊筒与多个无动力辊筒，第一动力辊筒与无动力辊筒依次排列设于第一框架上，第一动力辊筒与无动力辊筒之间通过第一传送链连接。
优选地，所述的传送平台结构包括顶层传送平台和底层传送平台，顶层传送平台和底层传送平台的结构相同，顶层传送平台设于底层传送平台上方。
优选地，所述的顶层传送平台和底层传送平台均包括第二动力辊筒和第二无动力辊筒，第二动力辊筒和第二无动力辊筒之间通过第二传送链连接，第二动力辊筒和第二无动力辊筒上设有装载刀具的胎架；
顶层传送平台上的第二动力辊筒和第二无动力辊筒均设于顶层框架上，底层传送平台上的第二动力辊筒和第二无动力辊筒均设于底层框架上；顶层框架设于底层框架上方。
优选地，所述的升降平台结构包括第二传送平台、安装板，第二传送平台的底部与安装板之间通过升降结构连接；安装板上固定有第一减速电机，第一减速电机的驱动端连接刚性链一端，刚性链另一端连接第二传送平台底部；第二传送平台与第一传送平台的结构相同。
本发明提供了一种盾构机内部自动滚刀架，自动刀架上预先存放一定数量的新刀，刀盘放置于自动刀架上；同时将自动刀架上的新刀放置于刀盘上指定位置；所有新刀更换完毕，自动刀架将旧刀送出舱外，由人工取下；所有旧刀取出完毕，人工上新刀，自动刀架将新刀送入舱内；解决了刀具的自动存取难题，为实现自动换刀提供基础。本发明可实现盾构机内部新旧滚刀的自动存取，提高了滚刀的流转效率，降低了操作工的劳动强度，改善了工作环境。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过本发明的一种盾构机内部自动滚刀架，在盾构机换刀作业时，可以将一定数量的新旧刀具存储在自动刀架上，根据系统需要自动存取，代替了盾构机狭小空间内人工繁重的转运操作。从而使得盾构机换刀作业更安全、更高效、更经济。
附图说明
图1为一种盾构机内部自动滚刀架的整体结构示意图；
图2为舱体的结构示意图；
图3为自动刀架的结构示意图；
图4为横移平台结构的结构示意图；
图5为横移平台结构的左视图；
图6为传送平台结构的结构示意图；
图7为升降平台结构的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明提供了一种盾构机内部自动滚刀架，如图1所示，其包括舱体1和自动刀架3。自动刀架3安装于舱体1内部，舱体1呈柱状结构，舱体1通过螺钉与盾构机本体连接。
如图2所示，舱体1由壳体11、前舱门12和后舱门13组成，前舱门12和后舱门13均设于壳体11上，前舱门12靠近泥水舱(或刀盘)，后舱门13与前舱门12相对，壳体11由高强度钢板辊弯焊接成型。前舱门12和后舱门13均是向外为打开状态，当需要出舱换刀时，前舱门12打开、后舱门13关闭；而当人工向舱体1内放置新刀或者卸下旧刀时，前舱门12关闭、后舱门13开启。
如图3所示，自动刀架3包括依次传输连接的横移平台结构31、传送平台结构32和升降平台结构33。
如图4、图5所示，横移平台结构31由底层平移机构31A、顶层平移机构31B和第一传送平台31C组成，三个模块层叠放置，即顶层平移机构31B滑动设于底层平移机构31A上，第一传送平台31C滑动设于顶层平移机构31B上。双层平移机构(即底层平移机构31A、顶层平移机构31B)，目的是让第一传送平台31C获得较大的移动空间，便于操作人员4上下刀。
底层平移机构31A包括第一底板3101、第一直线导轨3102、滑块3103、第一滚珠丝杠3104、第二减速电机3105、电机支座3106、同步带轮3107、同步带3108、丝杠固定端3109、丝杠浮动端3110、螺母3111、第一连接块3112、第一安装板3113，第一直线导轨3102固定在第一底板3101上，滑块3103滑动设于第一直线导轨3102上，第一直线导轨3102上的滑块3103固定在第一安装板3113的底部，第一底板3101上固定有电机支座3106，第二减速电机3105固定在电机支座3106上，第二减速电机3105的驱动端上固定有同步带轮3107，同步带轮3107通过同步带3108与第一滚珠丝杠3104的一端转动连接，第一滚珠丝杠3104的一端设于丝杠固定端3109上，第一滚珠丝杠3104可在丝杠固定端3109内转动，第一滚珠丝杠3104的另一端设于丝杠浮动端3110上，第一滚珠丝杠3104可在丝杠浮动端3110内转动，丝杠固定端3109和丝杠浮动端3110均固定在第一底板3101上，第一安装板3113的底部固定有第一连接块3112，第一连接块3112上固定有螺母3111，螺母3111与第一滚珠丝杠3104螺纹连接。
顶层平移机构31B包括第二直线导轨3114、滑块3103、第二滚珠丝杠3115、第二减速电机3105、电机支座3106、同步带轮3107、同步带3108、丝杠固定端3109、丝杠浮动端3110、螺母3111、第二连接块3116、第二安装板3117，第二直线导轨3114、电机支座3106、丝杠固定端3109、丝杠浮动端3110均固定在第一安装板3113上的顶部，第二直线导轨3114上滑动设有滑块3103，第二直线导轨3114上的滑块3103固定在第二安装板3117的底部，第二安装板3117的底部还固定有第二连接块3116，第二连接块3116上固定有螺母3111，第二滚珠丝杠3115与螺母3111通过螺纹连接，第二滚珠丝杠3115的两端分别转动设于丝杠固定端3109上和丝杠浮动端3110上，第二减速电机3105固定在电机支座3106上，第二减速电机3105的驱动端固定有同步带轮3107，同步带轮3107通过同步带3108与第二滚珠丝杠3115的一端转动连接。
第一传送平台31C包括至少一个第一动力辊筒3118、多个无动力辊筒3119、第一传送链3120和第一框架3121，至少一个第一动力辊筒3118与多个无动力辊筒3119依次排列设于第一框架3121上，第一动力辊筒3118与无动力辊筒3119之间通过第一传送链3120连接，使得第一动力辊筒3118带动无动力辊筒3119同步转动。
如图6所示，传送平台结构32包括顶层传送平台32A和底层传送平台32B。顶层传送平台32A和底层传送平台32B的结构相同，均由动力辊筒提供动力，通过链条将多根无动力辊筒串联起来，而动力辊筒的数量，视具体情况而定。顶层传送平台32A放置于底层传送平台32B之上，由螺钉紧固。
顶层传送平台32A包括第二动力辊筒3201、第二无动力辊筒3202、第二传送链3203、胎架3204和顶层框架3205，第二动力辊筒3201和第二无动力辊筒3202均设于顶层框架3205上，第二动力辊筒3201和第二无动力辊筒3202之间通过第二传送链3203连接，第二动力辊筒3201和第二无动力辊筒3202上设有装载刀具2的胎架3204，胎架3204可在第二动力辊筒3201和第二无动力辊筒3202进行传送。
底层传送平台32B包括第二动力辊筒3201、第二无动力辊筒3202、第二传送链3203、胎架3204和底层框架3206，第二动力辊筒3201和第二无动力辊筒3202均设于底层框架3206上，第二动力辊筒3201和第二无动力辊筒3202之间通过第二传送链3203连接，第二动力辊筒3201和第二无动力辊筒3202上设有装载刀具2的胎架3204，胎架3204可在第二动力辊筒3201和第二无动力辊筒3202进行传送。
如图7所示，升降平台结构33包括第二传送平台33A、连杆3301、销轴3302、导向轮3303、导向槽3304、安装板3305、第一减速电机3306和刚性链3307，第二传送平台33A的底部与安装板3305之间通过升降结构连接，升降结构包括两组连杆机构，连杆机构上端的一侧与第二传送平台33A的底部固定连接，连杆机构上端的另一侧与第二传送平台33A的底部活动连接，连杆机构下端的一侧与安装板3305顶部固定连接，连杆机构上端的另一侧与安装板3305顶部活动连接。安装板3305上固定有第一减速电机3306，第一减速电机3306的驱动端连接刚性链3307一端，刚性链3307另一端连接第二传送平台33A底部。连杆机构与安装板3305的活动连接位置、连杆机构与第二传送平台33A的活动连接位置均设有导向轮3303，导向轮3303设于导向槽3304内，导向槽3304固定在第二传送平台33A上和安装板3305上。
每组连杆机构包括多组交叉连杆结构，交叉连杆结构由交叉连接的两个连杆3301组成，交叉连接的连杆3301的之间通过销轴3302连接，任意相邻两组交叉连杆结构之间通过销轴3302连接。
第二传送平台33A与第一传送平台31C的结构相同。第二传送平台33A包括至少第一动力辊筒3118、多个第一无动力辊筒3119、第一传送链3120和第二框架3308。至少一个第一动力辊筒3118与多个无动力辊筒3119依次排列设于第二框架3308上，第一动力辊筒3118与无动力辊筒3119之间通过第一传送链3120连接，使得第一动力辊筒3118带动无动力辊筒3119同步转动。
本发明提供的一种盾构机内部自动滚刀架，其工作原理如下：
第一，传送平台结构32上下两层独立驱动，由减速电机提供动力，通过链条将各传动辊筒串联起来，实现了动力的传递。为了保证刀盘的摆放稳定性和姿态的一致性，设计了刀盘的胎架3204。刀盘与胎架3204之间的相对位姿通过刀盘的定位特征，或者仿形设计来实现。胎架3204与传送平台之间的相对位置，通过传感器来检测；
第二，升降平台结构33由升降和传送两部分组成，主要实现刀盘的移栽。升降部分采用剪刀叉结构，由伺服电缸或刚性链提供驱动力。传送部分由电动辊筒提供动力，同样通过链条将各个钢制辊筒连接起来，实现了动力的传递；
第三，横移平台结构31由两层移动机构和传送单元叠加组成，每层机构采用滚珠丝杠传动和方导轨导向。具有较大的移动范围，可将刀盘从仓内完全送出仓外。
Claims (10)
1.一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，包括舱体(1)和自动刀架(3)，自动刀架(3)设于舱体(1)内部，自动刀架(3)包括依次传输连接的横移平台结构(31)、传送平台结构(32)和升降平台结构(33)；横移平台结构(31)由底层平移机构(31A)、顶层平移机构(31B)和第一传送平台(31C)组成，顶层平移机构(31B)滑动设于底层平移机构(31A)上，第一传送平台(31C)滑动设于顶层平移机构(31B)上。
2.如权利要求1所述的一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，所述的舱体(1)包括壳体(11)、前舱门(12)和后舱门(13)，前舱门(12)和后舱门(13)均设于壳体(11)上的两侧，前舱门(12)设于靠近泥水舱的位置，后舱门(13)与前舱门(12)相对设置；当需要出舱换刀时，前舱门(12)打开、后舱门(13)关闭；而当人工向舱体(1)内放置新刀或者卸下旧刀时，前舱门(12)关闭、后舱门(13)开启。
3.如权利要求2所述的一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，所述的壳体(11)由高强度钢板辊弯焊接成型；前舱门(12)和后舱门(13)均是向外为打开状态。
4.如权利要求1所述的一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，所述的底层平移机构(31A)包括第一底板(3101)，第一底板(3101)上固定有第一直线导轨(3102)、电机支座(3106)，第一直线导轨(3102)上滑动设有滑块(3103)，滑块(3103)与第一安装板(3113)固定连接，第一底板(3101)与第一安装板(3113)之间通过第一驱动装置驱动连接；顶层平移机构(31B)包括第二直线导轨(3114)，第二直线导轨(3114)固定在第一安装板(3113)的顶部，第二直线导轨(3114)上滑动设有滑块(3103)，第二直线导轨(3114)上的滑块(3103)固定在第二安装板(3117)的底部，第一安装板(3113)与第二安装板(3117)之间通过第二驱动装置驱动连接。
5.如权利要求4所述的一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，所述的第一驱动装置包括电机支座(3106)，电机支座(3106)上固定有第二减速电机(3105)，第二减速电机(3105)的驱动端上固定有同步带轮(3107)，同步带轮(3107)通过同步带(3108)与第一滚珠丝杠(3104)的一端转动连接，第一滚珠丝杠(3104)的两端分别转动设于丝杠固定端(3109)上和丝杠浮动端(3110)上，第一安装板(3113)的底部固定有第一连接块(3112)，第一连接块(3112)上固定有螺母(3111)，螺母(3111)与第一滚珠丝杠(3104)螺纹连接；电机支座(3106)、丝杠固定端(3109)和丝杠浮动端(3110)均固定在第一底板(3101)上。
6.如权利要求5所述的一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，所述的第一驱动装置的结构与第二驱动装置的结构相同；第二驱动装置包括第二连接块(3116)，第二安装板(3117)的底部还固定有第二连接块(3116)，第二连接块(3116)上固定有螺母(3111)，第二滚珠丝杠(3115)与螺母(3111)通过螺纹连接，第二滚珠丝杠(3115)的两端分别转动设于丝杠固定端(3109)上和丝杠浮动端(3110)上，第二减速电机(3105)固定在电机支座(3106)上，第二减速电机(3105)的驱动端固定有同步带轮(3107)，同步带轮(3107)通过同步带(3108)与第二滚珠丝杠(3115)的一端转动连接；电机支座(3106)、丝杠固定端(3109)、丝杠浮动端(3110)均固定在第一安装板(3113)上的顶部。
7.如权利要求1所述的一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，所述的第一传送平台(31C)包括至少一个第一动力辊筒(3118)与多个无动力辊筒(3119)，第一动力辊筒(3118)与无动力辊筒(3119)依次排列设于第一框架(3121)上，第一动力辊筒(3118)与无动力辊筒(3119)之间通过第一传送链(3120)连接。
8.如权利要求1所述的一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，所述的传送平台结构(32)包括顶层传送平台(32A)和底层传送平台(32B)，顶层传送平台(32A)和底层传送平台(32B)的结构相同，顶层传送平台(32A)设于底层传送平台(32B)上方。
9.如权利要求8所述的一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，所述的顶层传送平台(32A)和底层传送平台(32B)均包括第二动力辊筒(3201)和第二无动力辊筒(3202)，第二动力辊筒(3201)和第二无动力辊筒(3202)之间通过第二传送链(3203)连接，第二动力辊筒(3201)和第二无动力辊筒(3202)上设有装载刀具(2)的胎架(3204)；
顶层传送平台(32A)上的第二动力辊筒(3201)和第二无动力辊筒(3202)均设于顶层框架(3205)上，底层传送平台(32B)上的第二动力辊筒(3201)和第二无动力辊筒(3202)均设于底层框架(3206)上；顶层框架(3205)设于底层框架(3206)上方。
10.如权利要求1所述的一种盾构机内部自动滚刀架，其特征在于，所述的升降平台结构(33)包括第二传送平台(33A)、安装板(3305)，第二传送平台(33A)的底部与安装板(3305)之间通过升降结构连接；安装板(3305)上固定有第一减速电机(3306)，第一减速电机(3306)的驱动端连接刚性链(3307)一端，刚性链(3307)另一端连接第二传送平台(33A)底部；第二传送平台(33A)与第一传送平台(31C)的结构相同。
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2021
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