盾构机伺服驱动式超挖刀系统及超挖刀盘技术方案

本实用新型专利技术属于隧道开挖盾构机的超挖技术领域。一种盾构机伺服驱动式超挖刀系统及超挖刀盘，包括主支撑框、刀具支撑框、伺服传动组件和PLC控制模块，所述刀具支撑框匹配滑动设置在所述主支撑框内，且在所述刀具支撑框的其中一端设置有超挖刀；所述伺服传动组件包括伺服电机、联轴器和传动丝杠，所述刀具支撑框上设置有与传动丝杠匹配传动套接的丝母；由PLC控制模块发出动作信号，所述伺服电机驱动所述传动丝杠转动，并由所述传动丝杠与所述丝母的传动，转化为所述刀具支撑框和所超挖刀的线性动作。本实用新型专利技术整体结构设计合理，能够保障整体传动的稳定性，提高系统反应效率，提高控制精度，并且有效的降低设备成本。

Shield driven servo driven over excavating cutter system and over digging cutter head

The utility model belongs to the over excavation technical field of tunnel excavation shield machine. The utility model relates to a servo-driven overcut cutter system and an overcut cutter head of a shield machine, comprising a main support frame, a tool support frame, a servo drive assembly and a PLC control module. The tool support frame matches and slides within the main support frame, and one end of the tool support frame is provided with an overcut cutter; and the servo drive assembly package is provided. The cutting tool support frame is provided with a screw nut matching the driving screw, and an action signal is sent out by a PLC control module. The servo motor drives the driving screw to rotate, and the driving of the driving screw and the screw nut is transformed into the cutting tool support frame and the driving of the driving screw and the screw master. The linear action of the over excavated knife. The overall structure design of the utility model is reasonable, which can ensure the stability of the overall transmission, improve the system response efficiency, improve the control precision, and effectively reduce the cost of equipment.

【技术实现步骤摘要】
盾构机伺服驱动式超挖刀系统及超挖刀盘
本技术属于隧道开挖盾构机的超挖
，具体涉及一种盾构机伺服驱动式超挖刀系统及超挖刀盘。
技术介绍
随着经济发展，城市化进程的加快，城市地铁、水利水电、公路、铁路等隧道都需要盾构来进行开挖，盾构以其安全快速等诸多优势而逐渐普及，所以盾构机被广泛应用于隧道施工，进行隧道挖掘。盾构机进行掘进时有隧道转弯处，通过从辐条两端径向伸出超挖刀拓宽隧道直径，防止盾构机转弯过程中出现盾体卡死现象实现盾构机安全转弯。当盾构机掘进过程中出现偏离轴设计轴线时，通过超挖刀超挖对掘进线路进行纠偏。现在盾构机刀盘上安装布置的盾构机都是液压系统驱动的超挖刀，由于液压系统成本高、系统响应时间长，控制精度低等缺点，现进行设计一种伺服电机驱动式的超挖刀。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种结构设计合理，能够实现快速响应，精确控制的盾构机伺服驱动式超挖刀系统及超挖刀盘。为达到上述目的，所采取的技术方案是：一种盾构机伺服驱动式超挖刀系统，包括主支撑框、刀具支撑框、伺服传动组件和PLC控制模块，所述刀具支撑框匹配滑动设置在所述主支撑框内，且在所述刀具支撑框的其中一端设置有超挖刀；所述伺服传动组件包括伺服电机、联轴器和传动丝杠，所述刀具支撑框上设置有与传动丝杠匹配传动套接的丝母；由PLC控制模块发出动作信号，所述伺服电机驱动所述传动丝杠转动，并由所述传动丝杠与所述丝母的传动，转化为所述刀具支撑框和所超挖刀的线性动作。所述主支撑框内设置有线性导轨，所述线性导轨对称布设在所述刀具支撑框的两侧，所述刀具支撑框上设置有与线性导轨匹配的导轨滑块。所述主支撑框上设置有限位开关，所述刀具支撑框上设置有与限位开关对应的移动块。所述主支撑框上对称布设有两上限位开关、两下限位开关和两原点限位开关。一种盾构机超挖刀盘，包括刀盘本体、和布设在所述刀盘本体上的如上述盾构机伺服驱动式超挖刀系统。所述刀盘本体包括连接法兰盘、连接柱和刀盘辐条，所述超挖刀安装在所述刀盘辐条内。所述刀盘本体中部设置有回转中心，所述盾构机伺服驱动式超挖刀系统的输电线路通过回转中心与盾构机的控制柜连接。采用上述技术方案，所取得的有益效果是：本技术整体结构设计合理，其通过对刀具支撑框和主支撑框的结构设计，能够保障整体传动的稳定性，通过对伺服传动组件和PLC控制模块的设计，能够大大提高系统反应效率，提高控制精度，并且有效的降低设备成本，本申请的超挖刀盘，不仅能够实现盾构机的安全转弯，而且能够实现对掘进路线的纠偏和解决卡盾问题，具有良好的实际应用效果，有很大的实用价值和市场推广价值。附图说明图1为本技术的立体结构示意图。图2为本技术的正视结构示意图。图3为超挖刀盘的结构示意图。图中序号：100为主支撑框、101为线性导轨、200为刀具支撑框、201为超挖刀、202为丝母、203为导轨滑块、300为伺服传动组件、301为伺服电机、302为联轴器、303为传动丝杠、401为上限位开关、402为下限位开关、403为原点限位开关、404为移动块、501为连接法兰盘、502为连接柱、503为刀盘辐条、504为回转中心。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式做详细说明。参见图1-图2，一种盾构机伺服驱动式超挖刀系统，包括主支撑框100、刀具支撑框200、伺服传动组件300和PLC控制模块，主支撑框100内设置有线性导轨101，线性导轨101对称布设在刀具支撑框200的两侧，刀具支撑框200上设置有与线性导轨101匹配的导轨滑块203，刀具支撑框200匹配滑动设置在主支撑框100内，且在刀具支撑框200的其中一端设置有超挖刀201；伺服传动组件300包括伺服电机301、联轴器302和传动丝杠303，刀具支撑框200上设置有与传动丝杠303匹配传动套接的丝母202；由PLC控制模块发出动作信号，伺服电机301驱动传动丝杠303转动，并由传动丝杠303与丝母202的传动，转化为刀具支撑框200和超挖刀201的线性动作。在主支撑框100上设置有限位开关，刀具支撑框上设置有与限位开关对应的移动块，为了提高控制的精度，同时放置单个限位开关失效，在主支撑框100上对称布设有两上限位开关、两下限位开关和两原点限位开关，本实施例中的限位开关均为接近开关。参见图3，本申请还公开了一种盾构机超挖刀盘，包括刀盘本体、和布设在刀盘本体上的如上述实施例中所述盾构机伺服驱动式超挖刀系统。其中，刀盘本体可以采用现有的盾构机刀盘均可，本实施例中以其中一种刀盘为例，其该刀盘本体包括连接法兰盘501、连接柱502和刀盘辐条503，超挖刀安装在刀盘辐条503内，在刀盘本体中部设置有回转中心504，盾构机伺服驱动式超挖刀系统的输电线路通过回转中心504与盾构机的控制柜连接。在工作过程中，通过PLC发出高速脉冲到伺服电机驱动器，然后驱动器控制伺服电机的转动，伺服电机通过联轴器与传动丝杠直连，由于移动距离较短，本实施例中的传动丝杠采用一端轴承支撑、另一端自由的安装方式。线性导轨对称安装布置，可以对刀具支撑框进行平衡支持。本实施例中的各接近开关并进行对称安装布置，当移动块接近接近开关时，开关闭合并向PLC发出信号，接近开关对称安装布置的作用是：当其中一个接近开关出现故障时另一个依然能够限位，能减少刀具支撑框碰撞主支撑框的几率。通过传动丝杠与丝母的配合，并在线性导轨滑块的引导下带动刀具支撑框的移动，进而带动超挖刀的伸出与收回。本技术整体结构设计合理，其通过对刀具支撑框和主支撑框的结构设计，能够保障整体传动的稳定性，通过对伺服传动组件和PLC控制模块的设计，能够大大提高系统反应效率，提高控制精度，并且有效的降低设备成本，本申请的超挖刀盘，不仅能够实现盾构机的安全转弯，而且能够实现对掘进路线的纠偏和解决卡盾问题，具有良好的实际应用效果，有很大的实用价值和市场推广价值。以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术的范围内。本技术要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构机伺服驱动式超挖刀系统，其特征在于，包括：主支撑框；刀具支撑框，所述刀具支撑框匹配滑动设置在所述主支撑框内，且在所述刀具支撑框的其中一端设置有超挖刀；伺服传动组件和PLC控制模块，所述伺服传动组件包括伺服电机、联轴器和传动丝杠，所述刀具支撑框上设置有与传动丝杠匹配传动套接的丝母；由PLC控制模块发出动作信号，所述伺服电机驱动所述传动丝杠转动，并由所述传动丝杠与所述丝母的传动，转化为所述刀具支撑框和所述超挖刀的线性动作。

【技术特征摘要】
1.一种盾构机伺服驱动式超挖刀系统，其特征在于，包括：主支撑框；刀具支撑框，所述刀具支撑框匹配滑动设置在所述主支撑框内，且在所述刀具支撑框的其中一端设置有超挖刀；伺服传动组件和PLC控制模块，所述伺服传动组件包括伺服电机、联轴器和传动丝杠，所述刀具支撑框上设置有与传动丝杠匹配传动套接的丝母；由PLC控制模块发出动作信号，所述伺服电机驱动所述传动丝杠转动，并由所述传动丝杠与所述丝母的传动，转化为所述刀具支撑框和所述超挖刀的线性动作。2.根据权利要求1所述的盾构机伺服驱动式超挖刀系统，其特征在于，所述主支撑框内设置有线性导轨，所述线性导轨对称布设在所述刀具支撑框的两侧，所述刀具支撑框上设置有与线性导轨匹配的导轨滑块。3.根据权利要求1或2所述的盾构机伺...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海洋，徐军哲，王杨鹏，钟庆丰，陈亚南，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41