一种大直径泥水盾构机刀盘刀具清洗与外观监视装置的制作方法

本发明涉及一种刀盘刀具外观监视与清洗装置，尤其涉及一种大直径泥水盾构机刀盘刀具清洗与外观监视装置。

背景技术：

近些年国内外盾构制造技术得到了较大的发展，盾构机的应用范围也不断地扩大，目前盾构机施工方法已经被广泛地运用于国内外城市地下空间工程，如地下管线布置、地铁线路开挖等方面。在不同城市地层地下施工过程中盾构机遇到的地层也越来越复杂，往往同一条隧道不仅要穿越含沙土层，同时也要穿越卵砾石、硬岩等复杂地层。经过已有的大量工程实践证明，盾构机在硬岩或复合地层地质掘进过程中盾构机的刀具消耗量非常大，盾构机的刀具往往出现刀圈、轴承、密封等方面不同程度的损坏。当刀具出现损坏时，需要施工人员进入刀盘背部区域进行刀具更换作业，施工人员需要在一定气压，甚至水压的作用下进行换刀作业，在该种条件下对换刀人员技能提出了较高的要求，而且存在安全隐患，且换刀过程中需要先手动检查需要更换的刀具，这种操作不仅严重影响施工进度，而且会大大增大施工费用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种大直径泥水盾构机刀盘刀具清洗与外观监视装置，该装置能有效减小盾构刀具更换过程中因人工检测所需耗费的时间，提高盾构机施工效率，降低施工风险。

为解决上述技术问题，本发明所提供的大直径泥水盾构机刀盘刀具清洗与外观监视装置，包括：基座；第一连接臂，其一端通过第一转轴与所述基座连接，并通过所述第一转轴的带动以围绕所述第一转轴的轴线旋转；第二连接臂，其一端通过第二转轴与所述第一连接臂的另一端连接，并通过所述第二转轴的带动以围绕所述第二转轴的轴线旋转；第三连接臂，其一端通过第三转轴与所述第二连接臂的另一端连接，并通过所述第三转轴的带动以围绕所述第三转轴的轴线旋转；第一驱动装置，其对所述第一转轴施加驱动力；第二驱动装置，其对所述第二转轴施加驱动力；第三驱动装置，其对所述第三转轴施加驱动力；第一监视探头，其安装在所述第三连接臂自由端的上部，用于实时监控刀盘刀具磨损情况；第一照明探头，其安装于所述第三连接臂自由端的前部，用于提供照明。第二监视探头，其安装在所述物料仓顶部，能够实时观测机械臂的状态，用于灵活调节机械臂位置。第二照明探头，其安装在所述物料仓顶部，用于探查第一照明探头的照明死角，为第二监视探头提供视野。

进一步地，该监视装置包括清洗系统，所述清洗系统用于清洗刀具上的淤泥或者粘土；所述清洗系统包括安装于所述第三连接臂自由端前部的喷头；所述喷头通过管道与水泵连接，所述水泵与盾构机内水源连接。

进一步地，该监视装置包括线性驱动系统，所述线性驱动系统包括基座、导轨、滑块和平移电机，所述基座安装在泥水盾构机物料仓内，所述导轨安装于所述基座上，所述滑块固定于所述基座底部，并与所述导轨滑动配合，所述平移电机固定安装在所述基座上，并通过输出端的齿轮与固定安装在所述基座上的齿条啮合传动，从而带动所述基座沿泥水盾构机掘进方向移动。

进一步地，所述第一转轴、第二转轴、第三转轴的轴线相互平行。

进一步地，所述第一旋转驱动装置包括外壳、伺服电机、减速器、第一转轴、滚动轴承和第一套筒。所述伺服电机的输出轴与所述减速器的输入轴连接，所述减速器输出轴与所述第一转轴连接，所述滚动轴承安装在所述第一转轴上，所述滚动轴承外圈过盈连接第一套筒。

进一步地，所述第二旋转驱动装置和第三旋转驱动装置均与所述第一旋转驱动装置结构相同。

进一步地，所述水管通过物料仓后隔板与放置在后隔板后面的水泵连接，所述水泵与水罐连接；可通过水泵将水罐中的水从水管引出至喷头处，实现对刀盘与刀具的清洗。

本发明的有益效果是：

通过对每个第一连接臂动作的控制，能进行任意角度的旋转控制，通过刀盘的缓慢旋转，实现对刀盘刀具的监视，大大节省因人工检测所需耗费的时间，提高泥水盾构机施工效率，保障人工安全，降低施工风险。

附图说明

图1是本发明一种大直径泥水盾构机刀盘刀具清洗与外观监视装置的结构示意图；

图2是本发明一种大直径泥水盾构机刀盘刀具清洗与外观监视装置的工作状态结构示意图；

图3是本发明一种大直径泥水盾构机刀盘刀具清洗与外观监视装置的停止状态结构示意图；

图4是本发明一种大直径泥水盾构机刀盘刀具清洗与外观监视装置的第一旋转驱动装置和第一连接臂连接的纵向剖面示意图；

其中：1-第一连接臂；2-第二连接臂；3-第三连接臂；4-基座；5-第一转轴；6-第二转轴；7-第三转轴；8-第一监控探头；9-第一照明探头；10-喷头；11-平移电机；12-滑块；13-导轨；14-水泵；15-水罐；16-水管；17-空气管路；18-前隔板；19-后隔板；20-第一套筒；21-滚动轴承；22-伺服电机；23-外壳；24-减速器；25-第一旋转驱动装置；26-第二旋转驱动装置；27-第三旋转驱动装置；28-第二照明探头；29-第二监控探头；30-物料仓；31-气垫仓；32-泥水仓；33-刀盘；34-刀具

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明所提供的一种大直径泥水盾构机刀盘刀具清洗与外观监视装置，包括：基座4、第一连接臂1、第二连接臂2、第三连接臂3、第一驱动装置25、第二驱动装置26、第三驱动装置27，第一连接臂1与所述第一旋转驱动装置25通过第一转轴5连接，使所述第一连接臂1与所述第一转轴5同步旋转；所述第二连接臂2与所述第二旋转驱动装置26通过第二转轴6连接，使所述第二连接臂2与所述第二转轴6同步旋转；所述第三连接臂3与所述第三旋转驱动装置27通过第三转轴7连接，使所述第三连接臂3与所述第三转轴7同步旋转，所述第一转轴5、第二转轴6、第三转轴7的轴线相互平行,在所述第三连接臂3的自由端前部安装有第一照明探头9和喷头10，所述喷头10通过管道与水泵14相连，所述水泵14与固定安装在泥水盾构机内的水罐15相连通；在所述第三连接臂3的自由端上部安装有第一监控探头8，用于实时监控刀盘刀具磨损情况。

如图1所示，该监视装置包括线性驱动系统，所述线性驱动系统包括基座4、导轨13、滑块12和平移电机11，所述基座4安装在泥水盾构机气垫仓31内，并且位于气垫仓31中心轴线上；所述导轨13安装于物料仓内，所述滑块12固定于所述基座4底部，并与所述导轨13滑动配合，所述平移电机11固定安装在所述基座4上，并通过输出端的齿轮与固定安装在所述基座4上的齿条啮合传动，从而带动所述基座4沿泥水盾构机掘进方向移动。

所述导轨13固定在泥水盾构机物料仓30内，所述滑块12固定于所述基座4底部，并与所述导轨13滑动配合，所述平移电机11固定安装在所述基座4上，并通过输出端的齿轮与齿条啮合传动，从而带动所述基座4沿泥水盾构机掘进方向移动。

进一步的，所述旋转驱动装置包括外壳23、伺服电机22、减速器24、第一转轴5、滚动轴承21和第一套筒20。所述伺服电机22的输出轴与所述减速器24的输入轴连接，所述减速器24输出轴与所述第一转轴5连接，所述滚动轴承21安装在所述第一转轴5上，所述滚动轴承21外圈过盈连接第一套筒20。

本发明的工作原理是，在气垫仓31上导轨13位置对应处设有仓门，从气垫仓31内物料仓30的上方往泥水仓32通过空气管路注入空气，将泥水仓32内液面控制在物料仓30下方0.3m；打开仓门，启动平移电机11，使得齿轮旋转，齿轮沿着齿条横向移动，从而带动整体在导轨13上移动，直至第一连接臂1移动到仓门位置处，依次调整第一连接臂1和第二连接臂2的位置，使第三连接臂3到达合适的位置，通过第三连接臂前端的第一照明探头9查看刀盘33上刀具34磨损情况，若遇到刀具34处有淤泥或者粘土粘接情况，可通过水泵14将水罐15中的水从水管16引出，通过管路抽至第三连接臂3前端喷头10处，利用喷头10中喷出的水清洗刀具34上的淤泥或者粘土；通过刀盘33的缓慢旋转可逐个检查每个刀具的失效情况，并记录需要更换的刀具的号码。

当全部刀具34磨损情况检查结束并记录好相应要更换的刀具34号码后，关闭水泵14，保持喷头10处于打开状态一段时间，直至喷头10处没有水喷出。关闭喷头10，保持所述第一照明探头9和第二照明探头28处于打开状态，所述第一连接臂1、第二连接臂2、第三连接臂3分别绕各自转轴旋转收缩成z字形；启动平移电机11，使得第一连接臂1移进物料仓30内部，关上前隔板18。