[发明专利]盾构机刀盘系统及其换刀方法

说明书

本发明的一个目在于提供一种盾构机刀盘系统，能够实现自动化换刀及保证换刀时操作人员的安全。本发明的一个目在于提供一种盾构机刀盘换刀方法，其采用前述的盾构机刀盘系统。为实现前述目的的盾构机刀盘系统，包括刀盘以及依次设置在刀盘后的泥水仓、气垫仓、人孔仓以及自动换刀装置。自动换刀装置包括滑轨移动平台、六自由度机械臂、末端执行器以及用于控制前述设备的电气柜。其中，人孔仓包括彼此相隔设置的人工工作区、机器人工作区以及工具区，人工工作区与工具区之间设置有第一舱门，机器人工作区与工具区之间设置有第二舱门，工具区与刀盘系统后侧空间之间具有可连通的后侧通道，后侧通道由第三舱门封闭。

技术领域

本发明涉及一种盾构机刀盘系统及其换刀方法。

背景技术

盾构机设备在使用过程中，尤其是应用在土质较硬的环境中，刀具在掘进过程中易出现钝化、损坏等现象，需要在地下实现刀具的更换。

现有技术采用人工的方式实现对刀具的更换，对于单刃滚刀，操作人员通过穿戴相应的潜水设备以及其他防护设备，通过进入人孔仓、气垫仓最后到达泥水仓中进行换刀作业。换刀过程中，为防止外界泥土等进入泥水仓，通过加压的方式进行保护，因此操作人员需要在高压环境下进行换刀，对操作人员提出一定要求。同时加压操作依旧无法完全避免外界泥土坍塌的可能性，发生时会对操作人员造成伤害甚至导致死亡。工作环境恶劣以及存在高风险，这导致盾构机换刀工作面临高成本、高风险、低效率等缺点。

发明内容

本发明的一个目在于提供一种盾构机刀盘系统，能够实现自动化换刀，并保证换刀时操作人员的安全。

本发明的一个目在于提供一种盾构机刀盘换刀方法，其采用前述的盾构机刀盘系统。

为实现前述目的的盾构机刀盘系统，包括刀盘以及依次设置在所述刀盘后的泥水仓、气垫仓以及人孔仓，还包括自动换刀装置，所述自动换刀装置包括：

滑轨移动平台，包括固定部与活动部，所述活动部相对所述固定部可直线运动；

六自由度机械臂，与所述活动部连接；

末端执行器，可转动地与所述六自由度机械臂末端连接；以及，

电气柜，用于控制所述滑轨移动平台、六自由度机械臂以及所述末端执行器的运动；

其中，所述人孔仓包括彼此相隔设置的人工工作区、机器人工作区以及工具区，所述人工工作区与所述工具区之间设置有第一舱门，所述机器人工作区与所述工具区之间设置有第二舱门，所述工具区与刀盘系统后侧空间之间具有可连通的后侧通道，所述后侧通道由第三舱门封闭。

在一个或多个实施方式中，所述机器人工作区与所述气垫仓之间设置有第一舱孔，以使所述机器人工作区与所述气垫仓的一侧能够连通成为机器人通道；所述人工工作区与所述气垫仓之间设置有第二舱孔，以使所述工具区、所述人工工作区与所述气垫仓的另一侧能够依次连通成为人工通道；

其中，所述自动换刀装置在所述机器人通道中工作。

在一个或多个实施方式中，所述机器人通道与所述泥水仓之间设置有电动土舱门，所述人工通道与所述泥水仓之间设置有手动土舱门。

在一个或多个实施方式中，所述电动土舱门具有电动压块，所述电动压块实现对所述电动土舱门的紧固。

在一个或多个实施方式中，所述人孔仓与所述气垫仓之间由法兰连接，所述法兰具有所述第一舱孔以及所述第二舱孔。

在一个或多个实施方式中，所述固定部上设置有直线滑轨，所述活动部具有滑槽，所述滑槽与所述直线滑轨配合连接。

在一个或多个实施方式中，所述末端执行器可设置有摄像头、水枪、水刀和照明灯。