CN216277880U - 换刀装置及刀盘 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及掘进技术领域，尤其是涉及一种换刀装置及刀盘。本申请实施例的目的是提供一种换刀装置及刀盘，以解决更换刀具速度慢的技术问题。本申请实施例提供一种换刀装置，包括第一刀具和支撑结构，该第一刀具设置在支撑结构上，至少部分支撑结构可转动地收容于刀盘的刀具安装部内，支撑结构能够带动第一刀具在工作位置和替换位置之间转动。本申请实施例提供的换刀装置通过设置支撑结构，以改变现有技术中刀具的安装方式，从而使刀具能够相对于刀盘转动，进而便于刀具的更换操作，以实现快速换刀，也即，本申请实施例提供的换刀装置，通过改变传统的换刀方式，从而提高更换刀具的速度，进而提高掘进效率。

Description

换刀装置及刀盘

技术领域

本申请实施例涉及掘进技术领域，尤其是涉及一种换刀装置及刀盘。

背景技术

盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、水电等隧道工程。

当前，随着过江、过河及海底隧道建设项目的增多，地质条件及施工技术难度也越来越大，尤其是在复杂地质条件，超大直径隧道，长距离盾构施工过程中，刀具损坏尤为严重，因此，经常涉及到对刀具进行更换，但由于现有技术的结构等限制，导致更换刀具的速度较慢，影响掘进效率。

实用新型内容

本申请实施例的目的是提供一种换刀装置及刀盘，以解决更换刀具速度慢的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种换刀装置，包括：

第一刀具；

支撑结构，第一刀具设置在支撑结构上，至少部分支撑结构可转动地收容于刀盘的刀具安装部内，支撑结构能够带动第一刀具在工作位置和替换位置之间转动。

通过设置支撑结构，以改变现有技术中刀具的安装方式，通过使刀具能够相对于刀盘转动，从而便于刀具的更换操作，进而实现快速换刀，也即，通过改变传统的换刀方式，从而提高更换刀具的速度，进而提高掘进效率。

作为一个具体的实现方式，

支撑结构包括相对设置的第一端和第二端，第一端设有第一刀具，第二端设有第二刀具，第一刀具位于工作位置，第二刀具位于替换位置，支撑结构能够带动第一刀具和第二刀具在工作位置和替换位置之间转动。

通过设置第一刀具和第二刀具，第一刀具可相同也可不同，示例性的，当第一刀具和第二刀具相同时，具体实施时，若需要更换刀具，转动支撑结构，使支撑结构的一端(如第一端)上已损坏的刀具背离掌子面，支撑结构的另一端(如第二端)上未损坏的刀具朝向掌子面，从而无需立即对原来的第一刀具进行拆卸，即可进一步地快速实现刀具的更换；当第一刀具和第二刀具不同时，意味着可根据施工地质等条件灵活安装不同的刀具，示例性的，第一刀具和第二刀具可分别为滚刀和切刀，当然，除滚刀和切刀外，第一刀具和第二刀具也可以为其他适合的类型。

作为一个具体的实现方式，

支撑结构的旋转轴的轴线与刀盘的厚度方向的延长线垂直。

通过将支撑结构的旋转轴的轴线设置为与刀盘的厚度方向的延长线垂直，从而便于规定一个支撑结构的旋转角度，进而便于按照统一标准进行旋转。

作为一个具体的实现方式，

刀具安装部的形状与被收容的至少部分支撑结构的外壁的形状相适配。

通过将刀具安装部的形状设置为与被收容的至少部分支撑结构的外壁的形状相适配，使得支撑结构的整体结构简单，无需借助其他零部件(如轴承)等即可实现支撑结构在刀盘的转动，以节省生产制造成本。

作为一个具体的实现方式，

支撑结构的外轮廓呈球状或正多面体结构。

通过将支撑结构的外轮廓设置为呈球状，从而便于加工，以降低加工难度；通过将支撑结构的外轮廓设置为呈正多面体结构，由于正多面体结构具有三个以上平面，通过在平面上设置刀具(如第一刀具或第二刀具)，如在平面上焊接刀具，不仅便于刀具的安装，而且还为设置三个以上刀具提供安装空间和安装位置。

作为一个具体的实现方式，

支撑结构的第一端具有安装空间，安装空间内连接有刀筒，第一刀具设置在刀筒上。

通过将第一刀具设置在刀筒上，以使得第一刀具模块化，进而便于拆装和维修第一刀具和刀筒。

作为一个具体的实现方式，

刀筒内设有刀箱，第一刀具的两端分别通过轴承可转动地连接在刀箱上。

通过设置刀箱，从而便于安装滚刀，提高支撑结构对于第一刀具(如滚刀)等刀具种类的适配性。

作为一个具体的实现方式，

安装空间贯穿第一端和第二端，第二端可拆卸地盖设有盖板。

通过设置盖板，从而便于在刀盘背离掌子面的一侧拆卸刀筒及刀筒内的各个零部件(如第一刀具和刀箱等)，以进一步提高更换刀具的效率。

作为一个具体的实现方式，

在盖板和第一刀具之间设有用于将刀筒与支撑结构固定的限位装置。

通过设置限位装置，从而便于刀筒与支撑结构固定，以提高刀筒与支撑结构之间的连接强度，防止刀筒在支撑结构内转动，另外还便于拆卸。

作为一个具体的实现方式，

自第一端至第二端，安装空间内依序设有相连通的前置通道、中间通道和后置通道，中间通道的内径大于前置通道和后置通道，中间通道和前置通道之间形成有台阶面；限位装置包括：

凹部，设置在支撑结构的内壁并与前置通道、中间通道和后置通道连通；

第一挡块，设置在刀筒的外侧壁上，第一挡块通过凹部带动刀筒伸入前置通道内的状态下，第一挡块位于中间通道内，且第一挡块能以刀筒的轴线为转轴旋转至与台阶面相抵接；

卡环，位于后置通道内并与刀筒抵接，卡环设有第二挡块，至少部分第二挡块能嵌设在凹部内。

通过设置前置通道、中间通道、后置通道和限位装置等，从而在提高刀筒与支撑结构之间的连接强度的基础上，还便于从第二端(刀盘背离掌子面的一侧)拆卸刀筒及刀筒内的各个零部件(如第一刀具和刀箱等)，以进一步提高掘进效率。

作为一个具体的实现方式，

凹部内设有密封刷。

通过设置密封刷，从而起到支撑第一挡块的作用，另外，密封刷还可对凹部、刀筒的外侧壁以及第一挡块起到润滑的作用，从而便于刀筒置入支撑结构的安装空间内。

作为一个具体的实现方式，

密封刷朝向第一端的一侧设有挡件，至少部分的所述挡件收容于所述凹部内。

通过设置挡件，从而对凹部起到一定的密封作用，防止密封刷渗油至支撑结构外。

作为一个具体的实现方式，还包括：

位于后置通道内的缓冲结构，缓冲结构夹设在盖板与卡环之间。

通过设置缓冲结构，具体实施时，如第一刀具和岩层接触时，刀筒会自前置通道朝后置通道方向运动，通过设置缓冲结构从而可以减缓刀筒及刀筒内的零部件(如第一刀具)所受的冲击，进而提高刀筒及刀筒内的零部件(如第一刀具)的使用寿命。

作为一个具体的实现方式，

刀具安装部内设有支撑结构限制件，支撑结构限制件包括相对设置的第一支撑结构限制件和第二支撑结构限制件，至少部分支撑结构可转动地收容于支撑结构限制件内。

通过设置支撑结构限制件主要起两个作用，第一，通过采用模块化的设计，如在具体实施时，可直接预先将第一支撑结构限制件和第二支撑结构限制件套设在支撑结构上，然后再将包含支撑结构限制件的支撑结构整体置入刀具安装部内，从而降低了支撑结构的安装难度，进而便于拆装支撑结构；第二，通过设置支撑结构限制件还可防止支撑结构从刀盘安装部内活动出来，即通过设置支撑结构限制件从而对支撑结构起到限位的作用，换句话说，支撑结构限制件还起到收纳的作用。

作为一个具体的实现方式，

在支撑结构和第一支撑结构限制件之间或者在支撑结构和第二支撑结构限制件之间设有用于防止支撑结构转动的锁定装置。

通过设置限位装置，从而提高支撑结构和第一支撑结构限制件或者支撑结构和第二支撑结构限制件之间的连接强度。

作为一个具体的实现方式，

锁定装置位于支撑结构背离第一刀具的一侧。

通过将锁定装置设置在位于支撑结构背离第一刀具的一侧，从而便于从第二端(刀盘背离掌子面的一侧)拆装缓冲结构、卡环、刀筒及刀筒内的各个零部件(如第一刀具和刀箱等)，进而便于拆装，以进一步提高掘进效率。

作为一个具体的实现方式，锁定装置包括：

凹件，设置在支撑结构上；

固定部，包括置入件和锁定件，置入件收容于凹件内，置入件通过锁定件连接在第一支撑结构限制件或第二支撑结构限制件上。

通过设置凹件和固定部，从而进一步提高拆装缓冲结构、卡环、刀筒及刀筒内的各个零部件(如第一刀具和刀箱等)的效率，以进一步提高掘进效率。

第二方面，本申请实施例提供一种刀盘，包括：

至少一个上述的换刀装置，换刀装置可转动地设置在刀具安装部内。

本申请实施例提供的刀盘具有上述换刀装置的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请实施例的一些实施例，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，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的换刀装置的分解结构示意图；

图2为本申请实施例提供的换刀装置在一个角度的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的换刀装置在另一个角度的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的换刀装置在又一个角度的结构示意图；

图5为图4中A-A方向的剖视图；

图6为图4中B-B方向的剖视图；

图7为本申请实施例中支撑结构的结构示意图。

附图标记：

1、第一刀具；

2、支撑结构；21、第一端；22、第二端；23、安装空间；231、前置通道；232、中间通道；233、后置通道；234、台阶面；24、刀筒；25、刀箱；26、盖板；27、限位装置；271、凹部；272、第一挡块；273、卡环；274、第二挡块；28、密封刷；29、挡件；

3、支撑结构限制件；31、第一支撑结构限制件；32、第二支撑结构限制件；

4、缓冲结构；

5、锁定装置；51、凹件；52、固定部；521、置入件；522、锁定件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，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，都属于本申请实施例保护的范围。

为了方便理解，首先说明本申请涉及的换刀装置的应用场景。本申请实施例提供的换刀装置适配于盾构机的刀盘。盾构机结构复杂，通常主要由刀盘、盾体、螺旋输送机、管片拼装机等多部分组成。刀盘在盾构机起切削土层和支撑切削面的作用，是盾构机的重要组成部分。

当前，随着过江、过河及海底隧道建设项目的增多，地质条件及施工技术难度也越来越大，尤其是在复杂地质条件，超大直径隧道，长距离盾构施工过程中，刀具损坏尤为严重，因此，经常涉及到对刀具进行更换，但由于现有技术的结构等限制，导致更换刀具的速度较慢，影响掘进效率。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种换刀装置及刀盘，通过设置支撑结构，以改变现有技术中刀具的安装方式，通过使刀具能够相对于刀盘转动，从而便于刀具的更换操作，进而实现快速换刀，也即，本申请实施例提供的换刀装置，通过改变传统的换刀方式，从而提高更换刀具的速度，进而提高掘进效率。

以下结合各个附图对本申请实施例的换刀装置及刀盘进行详细描述。

图1为本申请实施例提供的换刀装置的分解结构示意图；图2为本申请实施例提供的换刀装置在一个角度的结构示意图；图3为本申请实施例提供的换刀装置在另一个角度的结构示意图；图4为本申请实施例提供的换刀装置在又一个角度的结构示意图；图5为图4中A-A方向的剖视图；图6为图4中B-B方向的剖视图。

本文所使用的术语，刀具安装部具体可以是刀盘上的刀具安装槽，也可以是刀盘上的刀具安装孔。

参照图1至图6所示，本申请实施例提供的一种换刀装置可包括第一刀具1和支撑结构2，该第一刀具1设置在支撑结构2上，示例性的，该第一刀具1具体可以为滚刀或者切削刀等，第一刀具1通过焊接、螺纹连接或者卡接等方式设置在支撑结构2上；至少部分支撑结构2可转动地收容于刀盘的刀具安装部内，支撑结构2能够带动第一刀具1在工作位置和替换位置之间转动。

本申请实施例提供的换刀装置通过设置支撑结构2，以改变现有技术中刀具的安装方式，从而使刀具能够相对于刀盘转动，进而便于刀具的更换操作，以实现快速换刀，也即，本申请实施例提供的换刀装置，通过改变传统的换刀方式，从而提高更换刀具的速度，进而提高掘进效率。

可以理解的是，上述“支撑结构2能够带动第一刀具1在工作位置和替换位置之间转动”具体可以是第一刀具1从工作位置转动至替换位置，也可以是从替换位置转动至工作位置。

根据本申请的一个实施方式，继续参照图1至图6所示，刀具安装部内可设有支撑结构限制件3，支撑结构限制件3可包括相对设置的第一支撑结构限制件31和第二支撑结构限制件32，至少部分支撑结构2可转动地收容于支撑结构限制件3内，示例性的，该支撑结构限制件3可为板状，通过焊接、螺纹连接或者卡接等方式设置在刀具安装部内，支撑结构限制件3的第一支撑结构限制件31和第二支撑结构限制件32可分别为具有中空结构的两块板，支撑结构2分别穿设于第一支撑结构限制件31和第二支撑结构限制件32内，支撑结构2的外壁分别与中空结构的第一支撑结构限制件31和第二支撑结构限制件32的内壁形状相适配，从而使至少部分支撑结构2可转动地收容于支撑结构限制件3内。

可以理解的是，第一支撑结构限制件31和第二支撑结构限制件32可以为相同，也可以为不同。

本申请实施例提供的换刀装置通过设置支撑结构限制件3主要起两个作用，第一，通过采用模块化的设计，在具体实施时，参照图5所示，由于支撑结构2的外轮廓为球状，为实现支撑结构2的转动，将支撑结构2置入刀具安装部内时，支撑结构2的外壁会与刀具安装部发生干涉，也即，支撑结构2的尺寸太大，不能放入刀具安装部内，因此通过设置支撑结构限制件3，可直接预先将第一支撑结构限制件31和第二支撑结构限制件32套设在支撑结构2上，然后再将包含支撑结构限制件3的支撑结构2整体置入刀具安装部内，从而降低了支撑结构2的安装难度，进而便于拆装支撑结构2；第二，通过设置支撑结构限制件3还可以防止支撑结构2从刀盘安装部内活动出来，即通过设置支撑结构限制件3从而对支撑结构2起到限位的作用，也即，支撑结构限制件3起到了收纳支撑结构2的作用。

根据本申请的一个实施方式，继续参照图1至图6所示，支撑结构2可包括相对设置的第一端21和第二端22，示例性的，详见图5所示，支撑结构2包括沿轴向方向相对设置的第一端21和第二端22，即在图5的水平方向相对设置第一端21和第二端22，第一端21设有第一刀具1，第二端22设有第二刀具(图中未示出)，第一刀具1位于工作位置，第二刀具位于替换位置，支撑结构2能够带动第一刀具1和第二刀具在工作位置和替换位置之间转动，示例性的，第一端21通过焊接、螺纹连接或者卡接等方式设有第一刀具1，第二端22通过焊接、螺纹连接或者卡接等方式设有第二刀具。

具体实施时，当刀盘在掘进时，第一端21朝向掌子面，第二端22背离掌子面，通过设置第一刀具1和第二刀具，从而进行交替使用。可以理解的是，第一刀具1可以相同也可以不同，示例性的，当第一刀具1和第二刀具相同时，具体而言，当需要更换刀具(如第一刀具)时，转动支撑结构2，使支撑结构2的一端(如第一端21)上已损坏的刀具(如第一刀具1)背离掌子面，支撑结构2的另一端(如第二端22)上未损坏的刀具(如第二刀具)朝向掌子面，从而无需立即对原来的第一刀具1进行拆卸，即可进一步地快速实现刀具的更换；当第一刀具1和第二刀具不同时，意味着可根据施工地质等条件灵活安装不同的刀具，示例性的，第一刀具1和第二刀具可分别为滚刀和切刀，当然，除滚刀和切刀外，第一刀具1和第二刀具也可以为其他适合的类型。

示例性的，具体实施时，根据地质特点，大致分为粘土和淤泥为主的地质、砂层和砂卵石地层的地质、硬岩石地层的地质和地质复杂及软硬不均地的地质等几种地质。

对于粘土和淤泥为主的地质，可选用辐条式刀盘，由于不需要破岩，所以只将第一刀具1和第二刀具设置为切削型刀具即可，如：切刀和撕裂刀等切削类刀具。

对于砂层和砂卵石地层的地质，则需要将第一刀具1设置为滚刀进行破岩，并可采用面板或辐板式刀盘，同时将第二刀具设置为切削类刀具，从而交替使用。滚刀用于破碎大的卵石，切刀对切削面的土壤进行切削，刮刀刮削被切刀切开的土体，仿形刀用于弯道的开挖和纠偏。

对于硬岩石地层的地质，地质单一，采用面板式刀盘，设置滚刀进行破岩即可。

对于地质复杂及软硬不均的地质，可根据需要配合多种刀具进行加工，刀具的设置与砂层、砂卵石地层相似，刀具的设置方面要根据具体地质进行选择。

根据本申请的一个实施方式，继续参照图1至图6所示，支撑结构2的旋转轴的轴线可与刀盘的厚度方向的延长线垂直，示例性的，当刀盘朝向掌子面的一侧为平面时，该支撑结构2的旋转轴可与该平面平行。

本申请实施例提供的换刀装置通过将支撑结构2的旋转轴的轴线与刀盘的厚度方向的延长线垂直，从而便于统一支撑结构2的旋转角度，进而便于按照统一标准进行旋转，避免因更换刀具时不确定换刀角度而盲目旋转支撑结构2，以进一步提高更换刀具的速度。

根据本申请的一个实施方式，继续参照图1至图6所示，刀具安装部的形状可与被收容的至少部分支撑结构2的外壁的形状相适配；示例性的，详见图5所示，该支撑结构2的截面可呈椭圆状，从而不仅使得支撑结构2能够在刀盘的刀具安装部内实现转动，而且通过将刀具安装部的形状设置为与被收容的至少部分支撑结构2的外壁的形状相适配，使得支撑结构2的整体结构简单，无需借助其他零部件(如轴承)等，即可实现支撑结构2在刀盘的转动。

在其他示例中，支撑结构2的外侧壁上可相对设有两根轴，如在图5所示支撑结构2的上部和下部各设置一根轴，刀具安装部内设有对应于该两根轴的轴承，通过将支撑结构2的外侧壁上的两根轴分别穿设在该轴承中，即可实现支撑结构2相对于刀盘的转动。

可以理解的是，尽管通过上述轴承的示例能够使支撑结构2在刀具安装部内转动，但并不如“刀具安装部的形状与被收容的至少部分支撑结构2的外壁的形状相适配”的形式结构简单，另外，上述轴承的示例还增加了支撑结构2的安装难度(如支撑结构2的尺寸过大，增大了支撑结构2与刀具安装部发生干涉的可能性)和生产成本。

根据本申请的一个实施方式，参照图5所示，支撑结构2的外轮廓可呈球状或正多面体结构。

本申请实施例提供的换刀装置通过将支撑结构2的外轮廓设置为呈球状，从而便于加工；本申请实施例提供的换刀装置通过将支撑结构2的外轮廓设置为呈正多面体结构从而便于设置更多个刀具(如第一刀具1和第二刀具)的安装，另外，在一种可能的实现方式中，还可在该正多面体结构的各个面上安装多个第一刀具1和第二刀具。可以理解的是，具体实施时，该正多面体结构可以是正四面体、正八面体或者正十二面体等，通过将该正多面体结构的相对的两个顶点可转动连接在刀具安装部内。

根据本申请的一个实施方式，继续参照图5所示，支撑结构2的第一端21可具有安装空间23，安装空间23内可连接有刀筒24，第一刀具1可设置在刀筒24上，示例性的，该安装空间23可为柱状，安装空间23内通过焊接、螺纹连接或者卡接等方式设有刀筒24，第一刀具1通过焊接、螺纹连接或者卡接等方式设置在刀筒24上。

本申请实施例提供的换刀装置通过将第一刀具1设置在刀筒24上，以使得第一刀具1和刀筒24组成一个模块，进而便于对该模块进行拆装和维修，以进一步解决更换刀具速度慢的技术问题，进而提高掘进效率。

根据本申请的一个实施方式，继续参照图5所示，刀筒24内设有刀箱25，第一刀具1的两端分别通过轴承可转动地连接在刀箱25上，示例性的，刀筒24内通过焊接、螺纹连接或者卡接等方式设有刀箱25，第一刀具1的两端分别通过轴承可转动地连接在刀箱25上。

本申请实施例提供的换刀装置通过设置刀箱25，从而便于安装滚刀，提高支撑结构2对于刀具(如第一刀具1)种类的适配性，另外，通过设置刀箱25还可使得第一刀具1和刀箱25组成一个模块，进而进一步便于对该模块进行拆装和维修。

根据本申请的一个实施方式，继续参照图5并参照图7所示，安装空间23可贯穿第一端21和第二端22，第二端22可拆卸地盖设有盖板26，示例性的，第二端22可通过焊接、螺纹连接或者卡接等方式可拆卸地盖设有盖板26。

具体实施时，当刀盘处于工作状态下，即刀盘在掘进时，第一端21朝向掌子面，第二端22背离掌子面。

本申请实施例提供的换刀装置通过在第二端22可拆卸地盖设有盖板26，从而便于在刀盘后方更换刀筒24及刀筒24内的零部件(如第一刀具1和刀箱25等)，也即，通过设置盖板26，从而便于在刀盘背离掌子面的一侧拆卸刀筒24及刀筒24内的各个零部件(如第一刀具1和刀箱25等)，故而丰富了换刀方式，即除了上述“转动”换刀方式外，还可将位于第一端21位置处的第一刀具1从第二端22随刀筒24一同抽出来，以实现换刀。

根据本申请的一个实施方式，参照图1至图6所示，在盖板26和第一刀具1之间可设有用于将刀筒24与支撑结构2固定的限位装置27。

本申请实施例提供的换刀装置通过设置限位装置27从而便于刀筒24与支撑结构2固定，以提高刀筒24与支撑结构2之间的连接强度，另外还便于拆卸。

根据本申请的一个实施方式，图7为本申请实施例中支撑结构2的结构示意图。继续参照图1至图6并结合参照图7所示，自第一端21至第二端22，安装空间23内可依序设有相连通的前置通道231、中间通道232和后置通道233，中间通道232的内径大于前置通道231和后置通道233的内径，中间通道232和前置通道231之间形成有台阶面234；该限位装置27可包括凹部271、第一挡块272和卡环273，该凹部271设置在支撑结构2的内壁，凹部271与前置通道231、中间通道232和后置通道233连通；第一挡块272设置在刀筒24的外侧壁上，第一挡块272通过凹部271带动刀筒24伸入前置通道231内的状态下，第一挡块272位于中间通道233内，且第一挡块272能以刀筒24的轴线为转轴旋转至与台阶面234相抵接；卡环273位于后置通道233内并与刀筒24抵接，卡环273设有第二挡块274，至少部分第二挡块274能嵌设在凹部271内；示例性的，第一挡块272通过焊接、粘接、螺接或卡接等连接方式设置在刀筒24的外侧壁上，由此，第一挡块272就被夹设在了台阶面234和第二挡块274之间，而第一挡块272是设置在刀筒24的外侧壁上的，因此，由于第一挡块272被固定，故刀筒24亦被固定。

可以理解的是，本申请实施例中，凹部271具体是指凹槽，当然，在其他示例中，本领域技术人员还可根据实际需要设置为其他适合的类型，只要能起到相应的功能、作用或效果即可。

本申请实施例提供的换刀装置通过设置前置通道231、中间通道232、后置通道233和限位装置27等，从而在提高刀筒24与支撑结构2之间的连接强度的基础上，还便于从第二端22(刀盘背离掌子面的一侧)拆卸刀筒24及刀筒24内的各个零部件(如第一刀具1和刀箱25等)，进一步提高掘进效率。

可以理解的是，上述限位装置27仅作为优选，在其他示例中，本领域技术人员还可根据实际需要，设置为其他适合的类型，只要能实现相应的功能、作用或效果即可。

根据本申请的一个实施方式，继续参照图1至图7所示，凹部271内可设有密封刷28，密封刷28为现有技术，具体结构包括但不仅限于专利号为202020409097.2，专利名称为盾尾刷及盾构机的中国实用新型专利中所公开的盾尾刷结构。

可以理解的是，盾尾刷通常作为盾构机的一种刷形密封件，安装在盾构机后端。在盾尾刷之间注入一定数量的黏性油脂填充物，便可在盾构机与管片之间实现密封。

本申请实施例提供的换刀装置通过设置密封刷28从而起到支撑第一挡块272的作用，另外，密封刷28还可对凹部271、刀筒24的外侧壁以及第一挡块272起到润滑的作用。

根据本申请的一个实施方式，继续参照图1至图7所示，密封刷28朝向第一端21的一侧可设有挡件29，至少部分的所述挡件29收容于所述凹部271内；示例性的，该挡件29为块状，收容于凹部271内，并与凹部271密封配合。

可以理解的是，挡件29的横截面形状可以是三角形、四边形或五边形等。

本申请实施例提供的换刀装置通过设置挡件29从而对凹部271起到一定的密封作用，防止密封刷28渗油至支撑结构2外。

在一些实施方式中，为便于拆装挡件29，可在支撑结构2的第一端21设有用于安装该挡件29的挡件槽，详见图7所示，挡件槽可与凹部271连通，该挡件槽的尺寸可大于凹部271的尺寸，从而使得挡件29能够通过该挡件槽抵持在支撑结构2上。

根据本申请的一个实施方式，参照图5所示，还可包括位于后置通道233内的缓冲结构4，缓冲结构4夹设在盖板26与卡环273之间；示例性的，该缓冲结构4可为柱状。

可以理解的是，该缓冲结构4的横截面形状可以是三角形、四边形或五边形等。

本申请实施例提供的换刀装置通过设置缓冲结构4，具体实施时，如第一刀具1和岩层接触时，刀筒24会自前置通道231至后置通道233的方向运动，通过设置缓冲结构4从而可减缓刀筒24及刀筒24内的零部件(如第一刀具1)所受的冲击，进而提高刀筒24及刀筒24内的零部件(如第一刀具1)的使用寿命；具体实施时，该缓冲结构4可为树脂材料制成的缓冲结构4，当然，也可以为其他适合的类型，如橡胶或乳胶材质等。

在其他示例中，为提高缓冲结构4的强度，还可在该缓冲结构4内设置钢板，从而起到加强的作用，具体实施时，通过设置钢板，可保证缓冲结构4处于压缩极限位置时，通过钢板使得第一刀具1(如滚刀)仍能与岩层保持接触。

根据本申请的一个实施方式，继续参照图5所示，在支撑结构2和第一支撑结构限制件31之间或者在支撑结构2和第二支撑结构限制件32之间可设有用于防止支撑结构2转动的锁定装置5。

本申请实施例提供的换刀装置通过设置锁定装置5从而提高支撑结构2和第一支撑结构限制件31或者支撑结构2和第二支撑结构限制件32之间的连接强度，并锁定支撑结构2，使得支撑结构2上的第一刀具1或第二刀具能够处于工作位置或替换位置，保证第一刀具1和第二刀具能够稳定的作业，防止因支撑结构2的第一刀具1或第二刀具在使用时相对于刀盘运动而影响正常的掘进作业。

根据本申请的一个实施方式，参照图1至图6所示，锁定装置5可位于支撑结构2背离第一刀具1的一侧。

具体实施时，锁定装置5位于支撑结构2背离第一刀具1的一侧，具体可以是位于盾构机舱内，也就是刀盘后方，从而便于在舱内对锁定装置5进行控制，无需绕至掌子面，进而进一步提高更换刀具的速度。

可以理解的是，在其他示例中，锁定装置5也可位于支撑结构2朝向第一刀具1的一侧，或者其他适合的位置。

根据本申请的一个实施方式，继续参照图1至图6所示，锁定装置5可包括凹件51和固定部52，该凹件51设置在支撑结构2上；固定部52包括置入件521和锁定件522，置入件521收容于凹件51内，置入件521通过锁定件522连接在第一支撑结构限制件31或第二支撑结构限制件32上，示例性的，该凹件51可为凹槽，固定部52可为条状，置入件521和锁定件522可为一体式的，置入件521和锁定件522可分别为固定部52的两端。

具体实施时，若需要将支撑结构2锁定至第一支撑结构限制件31或第二支撑结构限制件32，可将固定部52的一端收容于凹件51内，固定部52的另一端通过焊接、粘接、螺接或卡接等连接方式连接在第一支撑结构限制件31或第二支撑结构限制件32上；若需要解除支撑结构2的锁定，以更换刀具，通过将固定部52的另一端与第一支撑结构限制件31或第二支撑结构限制件32分开，然后将固定部52一端从凹件51中取出即可。

本申请实施例提供的换刀装置通过设置凹件51和固定部52，从而进一步提高拆装缓冲结构4、卡环273、刀筒24及刀筒24内的各个零部件(如第一刀具1和刀箱25等)的效率，以进一步提高掘进效率。

在其他示例中，锁定装置5还可包括紧固件，锁定件522通过紧固件与第一支撑结构限制件31或第二支撑结构限制件32连接。

本申请实施例提供的换刀装置通过设置紧固件，从而提高支撑结构2的锁定或者解除锁定的速度，进而进一步提高更换刀具的速度。

可以理解的是，该紧固件包括但不仅限于螺栓，在其他示例中，本领域技术人员还可根据实际需要设置为其他适合的类型，如螺钉等；当然，也可不采用紧固件，如在锁定件522、第一支撑结构限制件31和第二支撑结构限制件32中的一个上设置卡扣，在锁定件522、第一支撑结构限制件31和第二支撑结构限制件32中的另一个上设置卡槽，锁定件522与第一支撑结构限制件31或第二支撑结构限制件32卡接。

安装时：

首先，将刀筒24放在支撑结构2的第一端21，将刀筒24侧壁的第一挡块272置入与前置通道231连通的凹部271内，自支撑结构2的第一端21至第二端22方向移动刀筒24，使得第一挡块272从前置通道231伸入至支撑结构2的中间通道232内；其次，以刀筒24的轴线为转轴旋转刀筒24，在刀筒24的带动下，使得第一挡块272旋转至与台阶面234相抵接；再次，将卡环273的第二挡块274置入后置通道233连通的凹部271内，自支撑结构2的第二端22至支撑结构2的第一端21方向移动卡环273，使得卡环273的第二挡块274能嵌设在该凹部271内，并使卡环273与刀筒24抵接，从而实现将刀筒24与支撑结构2固定；从次，自支撑结构2的第二端22至第一端21方向将缓冲结构4置入；最后，盖上盖板26，使得缓冲结构4夹设在盖板26与卡环273之间。

拆卸时：

可对锁定装置5解除锁定后，在支撑结构2的第二端22按照盖板26、缓冲结构4、卡环273、刀筒24的顺序依次进行拆卸，从而根据损坏的部件，进行灵活更换。

综上可知，具体实施时，本申请实施例提供的换刀装置，当第一刀具1和刀箱25损坏时，转动支撑结构2，使第一刀具1旋转至刀盘后方(如刀盘背离掌子面的一侧)，第一刀具1损坏更换第一刀具1，刀箱25损坏更换刀箱25；若刀筒24损坏，可先从支撑结构2的第二端22对锁定装置5操作，使其解除锁定，然后依序卸下盖板26、缓冲结构4和卡环273，从支撑结构2的第二端22朝背离支撑结构2的第一端21的方向将刀筒24抽出，即可实现刀筒24的更换；在其他示例中，可从支撑结构2的第二端22对锁定装置5操作，使其解除锁定，然后依序卸下盖板26、缓冲结构4和卡环273，旋转支撑结构2，再依次卸下挡件29和密封刷28，再以刀筒24的轴线为转轴对刀筒24进行旋转，最后从支撑结构2的第一端21朝背离支撑结构2的第二端22的方向将刀筒24抽出以进行更换。

本申请实施例还提供一种刀盘，可包括至少一个上述的换刀装置，换刀装置可转动地设置在刀具安装部内。

本申请实施例刀盘可以为面板式或辐条式。

本申请实施例提供的刀盘具有上述换刀装置的有益效果。

本申请实施例提供的盾构机具有上述刀盘的有益效果。

以上仅为本申请实施例的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本申请实施例进行各种改动或变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。

Claims (18)

1.一种换刀装置，其特征在于，包括：

第一刀具；

支撑结构，所述第一刀具设置在所述支撑结构上，至少部分所述支撑结构可转动地收容于刀盘的刀具安装部内，所述支撑结构能够带动所述第一刀具在工作位置和替换位置之间转动。

2.根据权利要求1所述的换刀装置，其特征在于，

所述支撑结构包括相对设置的第一端和第二端，所述第一端设有所述第一刀具，所述第二端设有第二刀具，所述第一刀具位于所述工作位置，所述第二刀具位于所述替换位置，所述支撑结构能够带动所述第一刀具和所述第二刀具在所述工作位置和所述替换位置之间转动。

3.根据权利要求1所述的换刀装置，其特征在于，所述支撑结构的旋转轴的轴线与所述刀盘的厚度方向的延长线垂直。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的换刀装置，其特征在于，所述刀具安装部的形状与被收容的至少部分所述支撑结构的外壁的形状相适配。

5.根据权利要求4所述的换刀装置，其特征在于，所述支撑结构的外轮廓呈球状或正多面体结构。

6.根据权利要求2所述的换刀装置，其特征在于，

所述支撑结构的第一端具有安装空间，所述安装空间内连接有刀筒，所述第一刀具设置在所述刀筒上。

7.根据权利要求6所述的换刀装置，其特征在于，

所述刀筒内设有刀箱，所述第一刀具的两端分别通过轴承可转动地连接在所述刀箱上。

8.根据权利要求6所述的换刀装置，其特征在于，

所述安装空间贯穿所述第一端和所述第二端，所述第二端可拆卸地盖设有盖板。

9.根据权利要求8所述的换刀装置，其特征在于，

在所述盖板和所述第一刀具之间设有用于将所述刀筒与所述支撑结构固定的限位装置。

10.根据权利要求9所述的换刀装置，其特征在于，

自所述第一端至所述第二端，所述安装空间内依序设有相连通的前置通道、中间通道和后置通道，所述中间通道的内径大于所述前置通道和所述后置通道，所述中间通道和所述前置通道之间形成有台阶面；所述限位装置包括：

凹部，设置在所述支撑结构的内壁并与所述前置通道、所述中间通道和所述后置通道连通；

第一挡块，设置在所述刀筒的外侧壁上，所述第一挡块通过所述凹部带动所述刀筒伸入所述前置通道内的状态下，所述第一挡块位于所述中间通道内，且所述第一挡块能以所述刀筒的轴线为转轴旋转至与所述台阶面相抵接；

卡环，位于所述后置通道内并与所述刀筒抵接，所述卡环设有第二挡块，至少部分所述第二挡块能嵌设在所述凹部内。

11.根据权利要求10所述的换刀装置，其特征在于，

所述凹部内设有密封刷。

12.根据权利要求11所述的换刀装置，其特征在于，

所述密封刷朝向所述第一端的一侧设有挡件，至少部分的所述挡件收容于所述凹部内。

13.根据权利要求12所述的换刀装置，其特征在于，还包括：

位于所述后置通道内的缓冲结构，所述缓冲结构夹设在所述盖板与所述卡环之间。

14.根据权利要求1-3中任一项所述的换刀装置，其特征在于，

所述刀具安装部内设有支撑结构限制件，所述支撑结构限制件包括相对设置的第一支撑结构限制件和第二支撑结构限制件，至少部分所述支撑结构可转动地收容于所述支撑结构限制件内。

15.根据权利要求14所述的换刀装置，其特征在于，

在所述支撑结构和所述第一支撑结构限制件之间或者在所述支撑结构和所述第二支撑结构限制件之间设有用于防止所述支撑结构转动的锁定装置。

16.根据权利要求15所述的换刀装置，其特征在于，

所述锁定装置位于所述支撑结构背离所述第一刀具的一侧。

17.根据权利要求15或16所述的换刀装置，其特征在于，所述锁定装置包括：

凹件，设置在所述支撑结构上；

固定部，包括置入件和锁定件，所述置入件收容于所述凹件内，所述置入件通过所述锁定件连接在所述第一支撑结构限制件或所述第二支撑结构限制件上。

18.一种刀盘，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1-17中任一项所述的换刀装置，所述换刀装置可转动地设置在所述刀具安装部内。

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