[发明专利]一种掘进机清渣装置和掘进机

说明书

本发明属于隧道开挖设备领域，具体涉及一种掘进机清渣装置和掘进机，掘进机包括刀盘、连接于刀盘的主梁、位于主梁后侧的设备桥以及渣土输送机，还包括具有清渣机械臂及清渣斗的清渣装置，清渣机械臂包括与主梁和/或设备桥连接的连接座以及铰接在连接座上的活动臂，活动臂包括至少两个臂节，臂节与连接座之间以及臂节间设有驱使相应臂节展开及折叠的驱动装置，清渣斗连接于末级的臂节上，为可在清渣机械臂带动下主动取渣的主动式清渣斗，清渣斗具有将取得的渣料投入掘进机主梁上的渣土输送机的卸渣位，清渣斗上设有卸料门及卸料驱动装置，或者清渣斗与清渣机械臂之间设有用于驱使清渣斗倒出渣料的倒料驱动装置，如此实现自动化清渣。

技术领域

本发明属于隧道开挖设备领域，具体涉及一种掘进机清渣装置和掘进机。

背景技术

目前，掘进机已经成为隧道施工工程的重要设备，被广泛应用于水利隧洞、城市轨道、市政交通和铁路隧道等领域。TBM(全断面硬岩隧道掘进机)作为一种典型的掘进机，在掘进过程中，常常伴有岩爆、顶部坍塌掉块等现象，导致隧道底部积渣严重，若渣土、石块清理不及时，将导致拱架拼装、仰拱块、轨道铺设等工序滞后而制约施工进度，同时影响支护质量。

目前，隧道底部积渣的清理方式主要有两种：人工采用铁锹和编织袋将积渣装袋、人工操作半自动化设备集渣，最后由运渣车运输出去，或放置在皮带机上随皮带机运输出去。申请公布号为CN110552713A、申请公布日为2019年12月10日的专利申请说明书以及公告号为CN209483367U、公告日为2019年10月11日的专利说明书、申请公布号为CN103266897A、公布日为2013年8月28日的专利申请说明书中分别公开了上述的半自动化设备。

其中，申请公布号为CN110552713A、申请公布日为2019年12月10日的专利申请说明书公开的是一种硬岩隧道掘进机隧道底部积渣清理装置。该装置包括滑轨、机械臂、末端执行器、滑轨、主梁、滑轨油缸。机械臂通过水平滑轨悬挂在主梁上，滑轨油缸一端铰接于主梁上，一端和机械臂底座铰接，可驱动机械臂沿隧道掘进方向平移，底座回转油缸可驱动整个机械臂回转动作，肩关节俯仰摆动油缸驱动大臂回转，肘关节俯仰油缸驱动小臂回转，腕关节俯仰油缸驱动末端执行器回转，末端执行器驱动摆动油缸用来控制末端执行器的开合动作。末端执行器通过开合动作可覆盖绝大部分工况，对不同粒径的积渣进行清理。使用时，机械臂携取渣石运送到位于主梁后下方的出渣小车上完成一次清渣作业，后续连续工作，直至隧道底部积渣清理达到TBM施工铺设轨道和立拱指标。

公告号为CN209483367U、公告日为2019年10月11日的专利说明书公开的是一种适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人，该机器人包括驱动系统和末端清渣执行机构，驱动系统和末端清渣执行机构之间设有机械臂；所述的驱动系统和末端清渣执行机构均和控制系统相连，与控制系统相连还设有高速相机，高速相机与图像采集系统相连，图像采集系统与控制系统相连，高速相机设置在末端清渣执行机构上。所述的末端清渣执行机构包括抓手、螺旋叶片式铲斗和方形铲斗，抓手、螺旋叶片式铲斗和方形铲斗均匀布置在转台下方。使用时，通过所述图像采集系统识别渣料的位置并判断渣料的类别，然后驱使机械臂带动抓手、螺旋叶片式铲斗和方形铲斗中的一个进行取渣。但是关于如何进一步处理取得的渣料，该专利说明书中未作介绍。

申请公布号为CN103266897A、公布日为2013年8月28日的专利申请说明书公开的是一种隧道掘进机翻渣斗，该翻渣斗通过料斗、旋转臂、连杆组件等可以实现将料斗内的渣料向掘进机主梁上的皮带机转运，但是对渣料的收集还需要人工进行。

综上所述，目前的清渣设备均未实现全自动化，通常需进行二次运输，存在劳动强度大、清渣人工成本高、自动化程度低等弊端，严重制约着隧道的快速开挖。

发明内容