用于隧道掘进机的挖掘工具和包含该工具的掘进机的制作方法
【专利摘要】挖掘工具(4)包括刮刀钻头(20)和安装支架，安装支架被设置成附接到隧道掘进机的切割头，安装支架和刮刀钻头彼此接合。螺钉(30)将刮刀钻头附接到安装支架，该螺钉旋入到刮刀钻头的螺纹孔(26)中，分离方向(D)横向于该螺纹孔的中心轴线(Y2)。刮刀钻头的螺纹孔和螺钉的螺纹被设计成使得在使挖掘工具在其安装组态与其拆卸组态之间转换时通过旋紧和旋松来保持将刮刀钻头和螺钉固定到彼此，在该拆卸组态下，螺钉在分离方向上不与安装支架干涉，使得通过仅在分离方向上驱动，刮刀钻头与螺钉从安装支架分离，而通过仅在与分离方向相反的方向上驱动，刮刀钻头和螺钉被安装在安装支架上。
【专利说明】
用于隧道掘进机的挖掘工具和包含该工具的掘进机
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于隧道全断面掘进机的挖掘工具，以及一种包括这样的挖掘工具的隧道全断面掘进机。
【背景技术】
[0002]隧道全断面掘进机另外称为隧道掘进机，隧道掘进机包括管状壳体，在该管状壳体的前部处设置有护盾，该护盾的外径对应于所钻掘的隧道的直径。护盾的前部与用于钻掘由隧道全断面掘进机所穿过的土地的切割面进行接触，护盾的前部包括切割头，该切割头被驱动成自身围绕与隧道全断面掘进机的中心纵向轴线相对应的轴线进行旋转。通过切割头的旋转以及由抵抗切割面的强大的推力产生的该切割头的同时的推进来实现对土地的切落。在前护盾的后部上，隧道全断面掘进机的壳体在内部配备有用于向前移动该隧道全断面掘进机的装置，该装置具有用于排出由土地的切落产生的切割物的系统以及用于将拱楔块布设在所钻掘的隧道内部的设备，以便逐步地形成衬在隧道内部的巷道。
[0003]切割头包括径向臂，该径向臂支撑用于将土地切落的挖掘工具。自身在固定到切割头的轴上自由地旋转并且典型地为在用于对其切割的切割面上转动的盘式切割器的工具与当运行时被设置成附接在切割头上并且通过刮挖来破坏切割面的工具之间形成了差另O。本发明关注这些最后的挖掘工具，该挖掘工具常规地包括用于破坏待挖掘的土地的刮刀钻头，刮刀钻头有时候称为锄镐、犁或者铲刀。由于所穿过的土地的地质性质，该刮刀钻头承受强大的机械应力和磨损，使得该刮刀钻头磨损损坏或甚至破裂，因此使得必须定期地更换刮刀钻头。依照这样，刮刀钻头被可互换地安装在专用的安装支架上，该安装支架通常通过焊接永久地固定在切割头的臂上。在实践中，刮刀钻头通过可拆卸的附接装置保持在安装支架上，该附接装置应在使用便携且常用的工具时允许容易地且快速地拆卸磨损的刮刀钻头并且再次安装新的刮刀钻头，以避免隧道全断面掘进机太长时间的停滞。当然，这些附接装置必须适应使用挖掘工具的环境，尤其适应工具所承受的力和冲击，以及切割物与水的存在。进一步地，原则上，这些附接装置应被设置用于限止使用的限制并且使待由操作人员处理的工具的重量最小化，该操作人员必须对挖掘工具执行维护操作，尤其是用于更换该挖掘工具的刮刀钻头的操作:实际上，这些操作在对操作人员而言困难的环境下从经常被过度加压的室在切割头与置于该头后方的固定的竖直隔板之间执行。
[0004]最普遍的第一解决方案由用数个螺钉将刮刀钻头附接到安装支架组成，数个螺钉例如为四个螺钉或甚至更多个螺钉，该螺钉穿过刮刀钻头的光滑的钻孔以使得被旋到安装支架的另外的螺纹孔中，直到该螺钉将刮刀钻头抵靠安装支架夹紧为止。该解决方案具有缺点。实际上，当这些螺钉必须与螺母相关联并且理想地用扭力扳手上紧时，螺钉头的可触及性弱，这对操作人员而言意味着漫长而乏味的操作，伴随着螺钉松脱或丢失的风险。进一步地，这些螺钉直接地支撑刮刀钻头上的被施加力的重要部分。此外，在长时间的运转中，安装支架的螺纹孔趋于由于力和腐蚀而被损坏。
[0005]第二解决方案由将刮刀钻头阻挡(block)在安装支架上组成，以使得在操作期间，施加到刮刀钻头的力基本上直接由安装支架承受，然而提供了使刮刀钻头相对于安装支架在至少一个预先确定的分离方向上分离的可能性。因为该分离不是所期望的，所以为了防止该分离，螺钉穿过刮刀钻头和安装支架，并且通过将紧固螺母添加到螺钉的与其头部相反的端部来将该刮刀钻头和安装支架彼此抵靠进行上紧。该解决方案也具有缺点。实际上，对安装和拆卸而言，大约同时处理螺钉和其相关联的螺母是必要的:在上述的维护环境下，并且通过考虑到关于工具的与切割头的角位置相关的不同的可能的朝向的事实，螺钉常常相对于水平线以倾斜的方式延伸，可以理解的是，除了招致丢失螺钉和/或螺母的高风险以夕卜，这些处理操作需要两个操作人员。
[0006]此外，对这两个解决方案中的任一个而言，如果有必要，在螺钉已从其螺母释放之后，对刮刀钻头相对于安装支架进行分离需要螺钉完全地与刮刀钻头和安装支架分离:可以理解的是，参与对应的操作的运动是纷繁复杂的，这在实践中导致不能以合理的成本由机械手来进行这些操作。
[0007]第三解决方案由EP-1253 286-A1所提出。与上述的第二解决方案中的相似，运转中的刮刀钻头在空间的除了分离方向的所有方向上被阻挡在安装支架上。为了防止刮刀钻头在切割头的旋转期间从安装支架分离，螺钉将刮刀钻头可拆除地附接到安装支架:在该挖掘工具的安装组态下，螺钉的螺纹端旋入到刮刀钻头的螺纹孔中，该螺纹孔的中心轴线相对于分离方向是平行的或轻微倾斜的，而螺钉的头部被支撑在安装支架的壁上，螺钉延伸穿过该壁。为了将刮刀钻头从安装支架分离的同时保持螺钉被固定到该刮刀钻头，螺钉被部分地旋松，然后有必要使刮刀钻头首先沿分离方向的第一平移运动移动，然后沿在垂直于该分离方向的方向上的第二平移运动移动:第一运动给出了相对于安装支架仅部分地分离刮刀钻头的可能性，由于在分离方向上的干涉，该第一运动在螺钉的头部与安装支架的前述的壁之间不可能连续。刮刀钻头按照第二运动的移动是:螺钉的杆通过安装支架的前述的壁的槽穿过该壁，该槽被定向为在第二平移运动的方向上，并且该槽在其端部处开口，以使得让螺钉的杆移出，因此使得刮刀钻头以及螺钉能够相对于安装支架有效的分离。对前述的第一运动与第二运动进行的连续应用可证明是棘手的，尤其是对机械手而言。
【发明内容】
[0008]本发明的目标是提出一种上述类型的挖掘工具，对该挖掘工具而言，对刮刀钻头进行的安装和附接是高效且快速的，并且尤其易于可能地由机器人来自动地运用。
[0009]为此，本发明的目标是一种用于隧道掘进机的挖掘工具，该挖掘工具包括:
[0010]-用于破坏待挖掘的土地的刮刀钻头，
[0011]-用于安装刮刀钻头的安装支架，安装支架被设置成使得被永久地固定到隧道掘进机的切割头，安装支架和刮刀钻头的形状被设置成使得与彼此接合，以使得在空间的除了分离方向的所有方向上能够将刮刀钻头与安装支架固定地结合，以及
[0012]-用于将刮刀钻头可拆除地附接到安装支架的螺钉，螺钉设置有螺纹，螺纹旋入到刮刀钻头的螺纹孔中，分离方向横向于该螺纹孔的中心轴线，
[0013]其中，在挖掘工具的安装组态，刮刀钻头在除分离方向以外的方向上与安装支架直接地机械接合，并且螺钉在分离方向上与安装支架干涉，以便相对于安装支架阻挡刮刀钻头，
[0014]其特征在于，刮刀钻头的螺纹孔和螺钉的螺纹被设计用于在使挖掘工具在安装组态与拆卸组态之间转换时通过旋紧和旋松来保持将刮刀钻头和螺钉固定到彼此，在该拆卸组态下，螺钉在分离方向上不与安装支架干涉，使得通过仅在分离方向上驱动，刮刀钻头与螺钉从安装支架分离，而通过仅在与分离方向相反的方向上驱动，刮刀钻头和螺钉被安装在安装支架上。
[0015]通过本发明，通过至少一个螺钉实现了将刮刀钻头附接在安装支架上，当刮刀钻头安装在安装支架上并且工具因此处于运行状态时，以及当刮刀钻头相对于安装支架被拆卸并且工具因此出于修理或更换刮刀钻头的目的处于维护状态时，该至少一个螺钉物理上被保持固定到刮刀钻头，同时保持旋入到该刮刀钻头中。因此，在刮刀钻头的处理操作期间，没有螺钉松脱或丢失的风险。根据本发明的工具在其安装组态与拆卸组态之间的转换通过螺钉与刮刀钻头之间的相对的旋紧与旋松来执行。进一步地，一旦工具处于拆卸组态，刮刀钻头和螺钉唯一地在分离方向上的联合驱动给出了相对于安装支架完全地分离该刮刀钻头与该螺钉的可能性；因为该可能性，通过唯一地在与分离方向相反的方向上驱动该组件来完全地获得将组件“刮刀钻头与螺钉”安装在安装支架上。因此，用于安装以及拆卸工具的运动是受限制的、恒定的以及重复的，即，螺钉的旋紧与旋松以及“螺钉与刮刀钻头”组件的平行于接合方向的直线驱动的运动是受限制的、恒定的以及重复的，组件“刮刀钻头与螺钉”保持为整体并且被固定:对人类操作人员而言安装与拆卸操作是便利的并且被缩短的，这些操作甚至能够容易地适于由机械手进行自动应用。
[0016]进一步地，在工具的安装组态，在刮刀钻头在切割面上的刮挖动作期间，螺钉仅支撑很少的由土地施加在刮刀钻头上的力，或者甚至不支撑由土地施加在刮刀钻头上的力:实际上，由于刮刀钻头与安装支架之间的尤其是通过阻挡的直接接合，这些力除了在刮刀钻头相对于安装支架的分离方向上以外大多数或者甚至唯一地通过安装支架吸收，在该分离方向上，螺钉在与该安装支架干涉时确保刮刀钻头相对于安装支架的阻挡。在实践中，特定地在该分离方向上施加的力的比例是小的，或者甚至相对于一经积聚就施加在刮刀钻头上的力的整体是微乎其微的，这些力取决于切割面的不规则性并且逐渐在切割头的旋转期间定向在很多数量的方向上。应理解的是，有利地，根据本发明的挖掘工具的螺钉可将尺寸相应地设定为最小，并且仅以单体(vers1n)设置，这加强了处理便利性，同时保证了操作挖掘工具的可靠性。
[0017]根据按照本发明的挖掘工具的有利的附加的特征:
[0018]-螺钉的螺纹位于螺钉的通用(current)部分中；
[0019]-在挖掘工具的安装组态，螺钉在分离方向上在螺钉的两个相反的纵向端部处与安装支架干涉；
[0020]-螺钉的两个端部中的第一端部形成头部，该头部用于在相对于刮刀钻头的螺纹孔进行的旋紧与旋松中驱动螺钉，该头部通过螺钉的杆连接到螺钉的第二端部，该杆的直径严格地小于头部的直径，并且安装支架界定出容置部:
[0021]-在挖掘工具的安装组态下，螺钉的头部以互补的方式被接纳在该容置部内部，
[0022]-在对螺钉进行旋松以使挖掘工具从其安装组态转换到其拆卸组态期间，螺钉的头部整体地从该容置部出来，以及
[0023]-该容置部在分离方向上通过安装支架的槽连接到安装支架的外表面，该槽的宽度小于螺钉的头部的直径并且大于螺钉的杆的直径；
[0024]-安装支架的槽还将容置部连接到由安装支架所界定的表面，以便在与螺纹孔的中心轴线平行的方向上阻挡刮刀钻头；
[0025]-螺钉的第二端部形成光滑的销，并且安装支架界定出光滑的孔，螺钉的销以互补的方式被接纳在该光滑的孔内部，从而进入挖掘工具的安装组态，在对螺钉进行旋松以使挖掘工具从其安装组态转换到其拆卸组态期间，螺钉的销整体地从该光滑的孔出来；
[0026]-在挖掘工具的安装组态，刮刀钻头和安装支架在除分离方向以外的方向上通过分别由刮刀钻头与安装支架所界定的阻挡表面之间的接触来与彼此机械接合；
[0027]-所述阻挡表面包括:
[0028]-刮刀钻头的表面和安装支架的表面，在挖掘工具的安装组态下，该刮刀钻头的表面和安装支架的表面彼此接触，以便相对于安装支架在与分离方向相反的方向上阻挡刮刀钻头，
[0029]-刮刀钻头的表面和安装支架的表面，在挖掘工具的安装组态下，该刮刀钻头的表面和安装支架的表面彼此接触，以便相对于彼此在与彼此相反的、与螺纹孔的中心轴线平行的方向上阻挡刮刀钻头与安装支架，以及
[0030]-刮刀钻头的表面和安装支架的表面，在挖掘工具的安装组态下，该刮刀钻头的表面和安装支架的表面彼此接触，以便相对于彼此在与彼此相反的、均与分离方向和螺纹孔的中心轴线垂直的方向上阻挡刮刀钻头与安装支架；
[0031]-螺钉以单体设置，并且挖掘工具除了该单个螺钉以外无需用于将刮刀钻头附接到安装支架的任何装置。
[0032]本发明的目标还在于一种隧道掘进机，该隧道掘进机包括切割头和至少一个如上文所限定的挖掘工具，该至少一个挖掘工具的安装支架永久地固定到切割头。
【附图说明】
[0033]通过阅读以下仅作为示例给出的并且参考附图做出的说明，将更好地理解本发明，在附图中:
[0034]-图1是根据本发明的隧道全断面掘进机的前表面；
[0035]-图2是根据本发明的处于安装组态的挖掘工具的透视图；
[0036]-图3是图2的工具的分解透视图；
[0037]-图4是图2的处于拆卸组态的工具在不同于图3的观察角度的观察角度下的透视图；
[0038]-图5至图7分别是沿图2的平面V、VI和VII的截面视图；以及
[0039]-图8是与图7相似的、示出处于拆卸组态的工具的视图。
【具体实施方式】
[0040]在图1中示意性地示出了一种隧道全断面掘进机I，用于其的具有基本为圆形的基底的管状壳体包括前护盾，该前护盾在其前部包括切割头2，该切割头2与被隧道全断面掘进机挖掘的切割面相接触。以本身已知的方式，有时称为掘进头的切割头2被设计成使得被驱动成自身围绕轴线2A进行旋转，该轴线2A基本对应于隧道全断面掘进机I的管状壳体的中心纵向轴线。在图1中，隧道全断面掘进机I从前方并且在轴线2A上观察，使得仅其切割头2可见，隧道全断面掘进机的其余部分向后方延伸并且在头的轴向延神部上。
[0041]如在本文的导言部分中所说明的，隧道全断面掘进机I通过在切割头2的旋转以及该头的同时的推进的动作下将土地切落来挖掘土地，该推进由抵抗切割面的强大的推力产生。在图1中的所考虑的示例性实施例中，切割头2包括径向地延伸到轴线2A的臂3。这些径向臂3—起界定出孔口，该孔口朝向切割头2的后方通向切落室，通过头2从切割面剥离的切割物从该孔口被排出。径向臂3中的每个均支承挖掘工具4，该挖掘工具4被设计用于通过刮挖来切落土地，这些工具4中的一个在图2至图8中以更大的比例单独示出。当然，切割头2除了工具4以外还可配备有挖掘工具:因此，在图1中的所考虑的实施例中，径向臂3中的每个还支承盘式切割器5，该盘式切割器5自身在固定到臂的轴上自由地旋转，并且该盘式切割器5在运行期间在用于对其切割的切割面上转动。
[0042]为了有利于在下文对挖掘工具4进行说明，该说明相对于空间参照系统定向，该空间参照系统由在图2至图4中所描绘的并且彼此正交的三条几何轴X、Y、Z组成。出于便利，考虑到当该轴Z指向图2至图6的上部部分时，该轴Z的方向向上指向，而该轴Z在相反的方向上向下指向，轴Z与竖直方向相关联。轴X和Y限定出水平几何平面，轴X与前后方向相关联，轴X在其指向图2以及图4至图6的右部部分时朝向前方定向，而该轴X在相反的方向上向后定向。
[0043]在图3中也可见，挖掘工具4包括三个主要部件或甚至由三个主要部件构成，该三个主要部件是安装支架10、刮刀钻头20和螺钉30。
[0044]在图3和图4中也可见，安装支架10包括下基座11，两个分支部12和13在该下基座11的后部部分中处于该下基座11之上。分支部12和13在Y轴的方向上彼此远隔。在图4和图6中也可见，基座11的后部在分支部12与13之间有凹口，并且该凹口沿Y轴在这些分支部之间越过整个分离范围。基座11因此界定出上表面11Α，该上表面IlA被包含在垂直于Z轴的平面中，并且在图中的相关的示例中，该上表面IIA既在分支部12与13之间延伸又朝向该分支部12和13中的每一个的前方延伸。在该基座11的后凹口处，基座11界定出后表面11Β，该后表面IlB被包含在垂直于X轴的平面中，并且在图中的相关的示例中，该后表面IlB在分支部12与13之间延伸。
[0045]与在图1中示出的示例相似，基座11被设计成使得被永久地固定到切割头2，尤其是被永久地固定到该切割头2的径向臂3中的一个。该限定的附接通过任何适合的手段来达成，例如通过将基座11的下表面焊接到相关的臂3的侧壁。在实践中，安装支架10相对于相关的臂3的定向或者更普遍地相对于切割头2的定向不是本发明的限制范围。
[0046]在分支部12的转向分支部13的侧部上，分支部12界定出侧表面12Α，该侧表面12Α被包含在垂直于Y轴的平面中，并且在图中的相关示例中，该侧表面12Α沿X轴和Z轴延伸过分支部12的整个范围。以同一方式，在分支部13的转向分支部12的侧部上，分支部13界定出侧表面13Α，该侧表面13Α被包含在垂直于Y轴的平面中，并且在图中的相关示例中，该侧表面13Α沿X轴和Z轴延伸过分支部13的整个范围。在图7和图8中也可见，侧表面12Α和13Α因此沿Y轴面向彼此。
[0047]在分支部12的与其表面12Α相反的侧部上，分支部12界定出容置部14，该容置部14是圆柱形的、具有圆形的基底并且以平行于Y轴的轴线Yl为中心。容置部14因此在分支部12的与分支部13相反的侧表面中凹进。在图3和图4中也可见，分支部12还界定出槽15，该槽15既沿Z轴将容置部14连接到分支部12的上表面，又沿Y轴将容置部14的底部连接到分支部12的侧表面12A。该槽15具有光滑的壁，并且具有宽度，即沿X轴的尺寸，该宽度严格地小于容置部14的直径。
[0048]至于分支部13，其界定出通孔16，该通孔16具有光滑的壁并且将侧表面13A连接到分支部13的与分支部12相反的侧表面。在图7和图8中也可见，该通孔16沿Y轴延伸，同时以轴线Yl为中心。
[0049]进一步地，在图3和图5中也可见，分支部12和13界定出各自的前表面12B和13B，该前表面12B和13B被包含在垂直于X轴的同一平面中，并且在图中的相关示例中，该前表面12B和13B延伸过这些分支部的上部部分并且延伸这些分支部的上部部分。
[0050]在图3和图4中也可见，刮刀钻头20包括前头部21，当沿Z轴观察该刮刀钻头20时，通过赋予刮刀钻头20以“T”的形状，该前头部21在后方延伸有本体22。
[0051]在其前侧上，头部21被设计成使得通过刮挖用以移除切割物来破坏待挖掘的土地。为此，以本身已知的并且不限制本发明的方式，头部21的前部牢固地设置有坚硬材料(诸如碳化物)的插入件23，或者更普遍地设置有功能上相似的抗性元件，目的在于强化刮刀钻头20抵抗切割面的刮挖动作。
[0052]在后部，头部21沿Y轴在本体22的两侧上界定出后表面21A和21B，该后表面21A和21B被包含在垂直于X轴的同一平面中，并且在本文的相关示例性实施例中，该后表面21A和21B占据了头部21的在本体22的柄的外部的整个后表面。另外，如图5和图6所示，头部21在其下侧上界定出下表面21C，该下表面21C被包含在垂直于Z轴的平面中，并且在本文的相关示例性实施例中，该下表面21C占据了头部的下表面的前部部分。
[0053]在图3、图4和图6中也可见，本体22在其后端部处设置有下跟部(heel)24，该下跟部24在与本体22的其余部分的接合部处形成了向下转向的弯折。下跟部24因此界定出前表面24A，该前表面24A被包含在垂直于X轴的平面中，并且在本文的相关示例性实施例中，该前表面24A基本延伸过下跟部的整个前表面。
[0054]本体22界定出沿Y轴彼此相反的侧表面22A和22B，该侧表面22A和22B各自被包含在垂直于Y轴的平面中，并且在本文的相关示例性实施例中，该侧表面22A和22B基本占据了本体22的对应侧表面的整个范围。
[0055]安装支架10和刮刀钻头20的形状被设置成使得彼此接合，以使得在功能性游隙之内阻挡除了刮刀钻头相对于安装支架的沿Z轴的向上移动以外的、在该安装支架10和刮刀钻头20之间的任何相关移动。为此，如图2以及图5至图8所示，刮刀钻头20被设计成使得被安装在安装支架10上，使得其本体22被接纳在分支部12与13之间，并且其头部21被接纳在这些分支部的前部处，同时其跟部24被接纳在基座11的后凹口中。在将刮刀钻头20安装在安装支架10上的该安装状态下，头部21的下表面21C抵靠基座11的上表面IlA进行平面接触，使得刮刀钻头沿Z轴相对于安装支架10向下被阻挡。进一步地，头部21的后表面21A和21B与跟部24的前表面24A之间的沿X轴的距离在功能性游隙之内等于基座11的后表面IlB与分支部12和13的前表面12B和13B之间的沿X轴的距离:在将刮刀钻头20安装在安装支架10上的安装状态下，表面24A、21A和21B在前述的游隙之内分别与表面11B、12B和13B进行平面接触，使得刮刀钻头20和安装支架10相对于彼此沿X轴朝向前方和朝向后方被阻挡，如图5和图6所示。此外，本体22的沿Y轴的尺寸在功能性游隙之内等于分支部12与13之间的沿Y轴的间隔:在将刮刀钻头20安装在安装支架10上的安装状态下，本体22的侧表面22A和22B在前述的游隙之内分别与分支部12和13的侧表面12A和13A进行平面接触，使得刮刀钻头20和安装支架10相对于彼此在两个方向上被阻挡，这两个方向彼此相反并沿Y轴延伸。
[0056]因此，在将刮刀钻头20安装在安装支架10上的安装状态下，刮刀钻头20和安装支架10以以下方式通过形状匹配以使得能够固定地结合到彼此而在空间的除了沿Z轴向上的方向之外的所有方向上配合:通过表面21六、218、21(:、224、228和244与表面114、118、12八、13A、12B和13B之间的阻挡。可以理解的是，出于拆卸刮刀钻头的目的，从安装支架10移走刮刀钻头20仅在一个分离方向D上是可能的，该分离方向D是直线的并且定向在一个方向上，并且在本文的相关示例中以及如图4中的箭头所示，该分离方向D沿Z轴延伸并且向上定向。
[0057]此外，如图3、图7和图8所示，刮刀钻头20的本体22界定出通孔25，该通孔25沿Y轴延伸，同时将侧表面22A和22B彼此连接。该孔25以轴线Y2为中心，并且设置有螺纹孔26，在本文的相关示例性实施例中，该螺纹孔26延伸过孔25的整个轴向长度。在将刮刀钻头20安装在安装支架10上的安装状态下，孔25沿Y轴在分支部12和13的容置部14和孔16的延伸部中延伸，于是轴线Yl和轴线Y2基本重合，如图7和图8所示。
[0058]如图3所示，螺钉30限定出在运行期间沿Y轴延伸的中心纵向轴线Y3。该螺钉30在轴线Y3上以居中的方式包括:
[0059]-螺钉31，该螺钉31位于一个纵向端部30A处，该螺钉31设有用于接纳工具的压痕，该压痕未示出，该压痕用于驱动螺钉30自身围绕轴线Y3进行旋转；
[0060]-销32，该销32位于该螺钉30的相反的纵向端部30B处，该销32具有旋拧表面，该旋拧表面尤其不是有螺纹的；以及
[0061 ]-连接杆33，该连接杆33位于该螺钉30的通用部分30C中，该连接杆33位于头部31与销32之间，该连接杆33设置有螺纹34，该螺纹34延伸过该杆的主要部分，并且该连接杆33具有直径，该直径严格地小于头部31的直径并且严格地大于销32的直径。
[0062]螺钉30的螺纹34与刮刀钻头20的螺纹孔26是互补的，使得如图4所示，刮刀钻头20的孔25被设计成用于通过在螺纹34与螺纹孔26之间进行旋紧与旋松来可拆除地接纳螺钉30，轴线Y2和Y3重合。因此，当保持被固定到刮刀钻头20时，螺钉30相对于刮刀钻头沿Y轴是可移动的，以换取驱动该螺钉30自身进行旋转。
[0063]螺钉30被设置用于将刮刀钻头20附接到安装支架10，并且不是当该螺钉30通过在刮刀钻头20与安装支架10之间在每个方向上传递力来将刮刀钻头20与安装支架10牢固地结合在一起时的情形，而是当螺钉30被设计成用于相对于安装支架10仅在分离方向D上阻挡刮刀钻头20以由此设定刮刀钻头20在安装支架10上的安装状态时的情形。为此，当刮刀钻头20在安装支架10上处于安装状态时，螺钉30的头部31被设计成使得被接纳在容置部14的内部，该容置部14被设置成与头部31互补，螺钉30的销32被设计成使得被接纳在孔16中，该孔16被设置成与销32互补:一方面通过头部31与容置部14之间的在功能性游隙之内的互补的形状并且另一方面通过销32和孔16之间的在功能性游隙之内的互补的形状，螺钉30可能与安装支架在到轴线Yl和Y3的所有径向方向上干涉，该轴线Yl和Y3则基本与彼此重合。然而，由于上文所描述的通过安装支架10与刮刀钻头20之间进行阻挡的接合，螺钉仅在分离方向D上(即沿Z轴向上)不与安装支架10机械干涉，此外，在当安装支架与刮刀钻头在该分离方向D上不直接地与彼此接合时的情形下，在分离方向D上的该干涉唯一地在螺钉与安装支架之间。
[0064]刚刚已经描述过的安装支架10、刮刀钻头20与螺钉30之间的相对布置对应于由图2以及图5至图7示出的挖掘工具4的安装组态:在该安装组态下，如上文所说明的，螺钉30开始仅在分离方向D上与安装支架10干涉，以相对于安装支架阻挡刮刀钻头20，而在除了该分离方向D以外的方向上，刮刀钻头与安装支架进行直接的机械接合。以该方式，除严格地定向在分离方向D上的力以外，在工具4刮挖切割面(切割头2抵靠切割面被施加)时施加在刮刀钻头20上的力被直接地传递到安装支架10，而不通过螺钉30。应理解的是，将刮刀钻头20附接到安装支架10不是障碍，通常挖掘工具4、螺钉30(甚至以单体设置在该挖掘工具之内的螺钉)的可靠性是足够的，而无需除该单个螺钉(有利地，是必要的)以外的其它附接装置。
[0065]为了使工具4从其安装组态转换到拆卸组态，如图4和图8所示，通过利用未示出的特设工具驱动该螺钉30的头部21使螺钉30相对于刮刀钻头20旋松，以使得沿Y轴从容置部14取出头部31以及从孔16取出销32。持续对螺钉30进行该旋松直至头部31从容置部14以及销32从孔16全部地出来为止，如图8所示，然而不将螺钉30从刮刀钻头20的螺纹孔25取出，同时保持螺纹34的一部分与螺纹孔26的一部分接合。刮刀钻头20和螺钉30之后可通过手动地或使用适合的工具被驱动而沿Z轴向上(换言之，仅在如图4所示的分离方向D上)整体地从安装支架10—起分离。当然，为了螺钉30不阻挡安装支架10与由刮刀钻头和螺钉30构成的组件之间的相对分离，该组件应当在分离方向D上不与安装支架10干涉，这需要对该安装支架10的槽15的尺寸进行特别地设置，该尺寸为该槽的宽度，即该槽沿X轴的尺寸，该宽度至少在功能性游隙之内大于杆33的直径(在图5也可见)。
[0066]工具4从拆卸组态到安装组态的转换以与已描述的用于从安装组态转换到拆卸组态的方式相反的方式执行，以相继地换取将由刮刀钻头20和螺钉30组成的组件通过唯一地在与分离方向D相反的方向上驱动该组件来完全安装在安装支架10上，并且之后对螺钉30进行旋紧，直至其头部31完全进入到容置部14中以及其销32完全进入到孔16中为止。在实践中，施加该旋紧直至沿Y轴的头部31抵接容置部14的底部为止。该旋紧的连续性在功能性游隙之内通过沿Y轴抵靠安装支架10的分支部12的表面12A阻挡本体22的表面22A来防止，但是有利地，该旋紧的连续性由于在螺钉的头部31与刮刀钻头的本体22之间对分支部12进行的上紧而给出了卡住螺钉30的可能性:不适时地对螺钉30进行旋松的风险因此被限制，这是由于为使工具4转换到拆卸组态，需要螺钉上的解阻挡力以用于开始该螺钉的旋松。
[0067]在所有的情况下，对挖掘工具4在其安装组态与拆卸组态之间进行的转换通过对螺钉30进行旋紧和旋松来简单地达成，同时保持该螺钉30对刮刀钻头20进行固定:对应的处理操作的应用(如果有必要通过机械手自动地应用)是快速且简单的，而不会带来螺钉松脱的风险。而且，一旦挖掘工具4处于拆卸组态，如同将由刮刀钻头和螺钉组成的组件安装在安装支架上，刮刀钻头20和保持部分地旋接到该刮刀钻头20的螺钉30相对于安装支架10的完全分离分别在该分离方向的情形下和在相反的情形下通过唯一地平行于分离方向D驱动该组件来达成:此外，各自的处理操作的应用(如果有必要通过机械手自动地应用)是快速且简单的。
[0068]最后，可另外考虑上文到现在为止所描述的挖掘工具4和隧道全断面掘进机I的各种布置和替代性实施例。作为示例:
[0069]-孔16可以被设置为仅通向分支部13的侧表面13A的盲孔，而不是通孔；
[0070]-为了有利于将由刮刀钻头20和螺钉30组成的组件相对于安装支架10设置到位，有利地，安装支架的、刮刀钻头的和/或螺钉的某些边缘被倒角；在图中示出的示例性实施例中，这尤其是用于侧表面12A和13A的上边缘、侧表面22A和22B的下边缘、后表面IlB的上边缘、前表面24A的下边缘、槽15的边缘中的上边缘和销32的末端外周边缘，以及容置部14的周缘和孔16的周缘的情况;和/或
[0071]-更通常地，分离方向D可以横向于螺纹孔25的中心轴线Y2，而不是如同在图中所考虑的示例性实施例中地严格地垂直于螺纹孔25的中心轴线Y2。
【主权项】
1.一种挖掘工具(4)，用于隧道掘进机(I)，所述挖掘工具(4)包括: -用于破坏待挖掘的土地的刮刀钻头(20)， -用于安装所述刮刀钻头的安装支架(10)，所述安装支架被设置成使得被永久地固定到所述隧道掘进机的切割头(2)，所述安装支架和所述刮刀钻头的形状被设置成使得与彼此接合，以使得在空间的除分离方向(D)之外的所有方向上能够将所述刮刀钻头与所述安装支架固定地结合，以及 -用于将所述刮刀钻头可拆除地附接到所述安装支架的螺钉(30)，所述螺钉设置有螺纹(34)，所述螺纹旋入到所述刮刀钻头的螺纹孔(26)中，所述分离方向(D)横向于该螺纹孔的中心轴线(Y2)， 其中，在所述挖掘工具(4)的安装组态，所述刮刀钻头(20)在除所述分离方向(D)以外的方向上与所述安装支架(10)直接地机械接合，并且所述螺钉(30)在所述分离方向(D)上与安装支架干涉，以便相对于安装支架阻挡刮刀钻头， 其特征在于，所述刮刀钻头(20)的螺纹孔(26)和所述螺钉(30)的螺纹(34)被设计用于在使所述挖掘工具(4)在所述安装组态与拆卸组态之间转换时通过旋紧和旋松来保持将所述刮刀钻头和所述螺钉固定到彼此，在所述拆卸组态下，螺钉在所述分离方向(D)上不与所述安装支架(10)干涉，使得通过仅在所述分离方向上驱动，所述刮刀钻头与所述螺钉从所述安装支架分离，而通过仅在与所述分离方向相反的方向上驱动，所述刮刀钻头和所述螺钉被安装在所述安装支架上。2.根据权利要求1所述的挖掘工具，其特征在于，所述螺钉(30)的螺纹(34)位于所述螺钉的通用部分(30C)中。3.根据权利要求1所述的挖掘工具，其特征在于，在所述挖掘工具(4)的安装组态，所述螺钉(30)在所述分离方向(D)上在所述螺钉的两个反对的纵向端部(30A，30B)处与所述安装支架(10)干涉。4.根据权利要求3所述的挖掘工具，其特征在于，所述螺钉(30)的两个端部中的第一端部(30A)形成头部(31)，该头部(31)用于在相对于所述刮刀钻头(20)的螺纹孔(26)进行的旋紧与旋松中驱动所述螺钉，该头部通过所述螺钉的杆(33)连接到所述螺钉的第二端部(30B)，该杆(33)的直径严格地小于所述头部的直径，以及 所述安装支架(10)界定出容置部(14): -在所述挖掘工具(4)的安装组态下，所述螺钉(30)的头部(31)以互补的方式被接纳在该容置部(14)内部， -在对所述螺钉进行旋松以使所述挖掘工具从其安装组态转换到其拆卸组态期间，螺钉的头部整体地从该容置部(14)出来，以及 -该容置部(14)在所述分离方向(D)上通过所述安装支架的槽(15)连接到所述安装支架(10)的外表面，该槽(15)的宽度小于所述螺钉(30)的头部(31)的直径并且大于所述螺钉的所述杆(33)的直径。5.根据权利要求4所述的挖掘工具，其特征在于，所述安装支架(10)的槽(15)还将所述容置部(14)连接到由所述安装支架所界定的表面(12A)，以便在与所述螺纹孔(26)的中心轴线(Y2)平行的方向上阻挡所述刮刀钻头(20)。6.根据权利要求4或5所述的挖掘工具，其特征在于，所述螺钉(30)的第二端部(30B)形成光滑的销(32)，以及 所述安装支架(10)界定出光滑的孔(16)，所述螺钉(30)的销(32)以互补的方式被接纳在所述光滑的孔(16)内部，从而进入所述挖掘工具(4)的安装组态，在对所述螺钉进行旋松以使所述挖掘工具从其安装组态转换到其拆卸组态期间，所述螺钉的销整体地从所述光滑的孔(16)出来。7.根据权利要求1所述的挖掘工具，其特征在于，在所述挖掘工具(4)的安装组态，所述刮刀钻头(20)和所述安装支架(10)在除所述分离方向(D)以外的方向上通过分别由所述刮刀钻头和所述安装支架所界定的阻挡表面(114，118，124，128，13々，138，2^，218，21(:，22八，22B，24A)之间的接触来与彼此机械接合。8.根据权利要求7所述的挖掘工具，其特征在于，所述阻挡表面包括: -所述刮刀钻头(20)的表面(21C)和所述安装支架(10)的表面(IlA)，在所述挖掘工具(4)的安装组态，所述刮刀钻头(20)的表面(21C)和所述安装支架(10)的表面(IlA)彼此接触，以便相对于所述安装支架在与所述分离方向(D)相反的方向上阻挡所述刮刀钻头， -所述刮刀钻头(20)的表面(22A，22B)和所述安装支架(10)的表面(12A，13A)，在挖掘工具的安装组态，所述刮刀钻头(20)的表面(22A，22B)和所述安装支架(10)的表面(12A，13A)彼此接触，以便相对于彼此在与彼此相反的、与所述螺纹孔(26)的中心轴线(Y2)平行的方向上阻挡所述刮刀钻头与所述安装支架，以及 -所述刮刀钻头(20)的表面(214，218，244)和所述安装支架(10)的表面(128，138，11B)，在挖掘工具的安装组态，所述刮刀钻头(20)的表面(21A，2IB，24A)和所述安装支架(10)的表面(12B，13B，11B)彼此接触，以便相对于彼此在与彼此相反的、均与所述分离方向(D)和所述螺纹孔(26)的中心轴线(Y2)垂直的方向上阻挡所述刮刀钻头与所述安装支架。9.根据权利要求1或3所述的挖掘工具，其特征在于，所述螺钉(30)以单体设置，并且所述挖掘工具(4)除了该单个螺钉以外无需用于将所述刮刀钻头(20)附接到所述安装支架(10)的任何装置。10.—种隧道掘进机(1)，包括: _切割头(2)，以及 -至少一个根据权利要求1或3所述的挖掘工具(4)，所述挖掘工具(4)的安装支架(10)永久地固定到所述切割头(2)。
【文档编号】E21D9/087GK106050253SQ201610217766
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月8日 公开号201610217766.4, CN 106050253 A, CN 106050253A, CN 201610217766, CN-A-106050253, CN106050253 A, CN106050253A, CN201610217766, CN201610217766.4
【发明人】萨拉姆·穆巴拉克
【申请人】Nfm技术公司