机器人支撑的单刀盘开挖任意断面隧道的柔臂掘进机制造技术

本发明专利技术公开了一种机器人支撑的单刀盘开挖任意断面隧道的柔臂掘进机，解决的技术问题是为了适应目前多元化隧道断面的开挖需求，弥补现有隧道掘进机开掘断面的单一的不足，本发明专利技术包括刀盘刀具系统、机器人支撑系统、出渣系统和主梁，所述的主梁后部通过推进油缸与后撑靴前部连接，后撑靴后部与后支撑连接；所述的刀盘刀具系统后部设有抗刀盘扭矩撑靴系统；所述的主梁前部通过机器人与刀盘刀具系统柔性连接。本发明专利技术安装于刀盘上的抗刀盘扭矩撑靴系统与洞壁产生的摩擦力矩，用来抵消刀盘旋转产生的反扭矩，可进一步优化系统结构、降低成本，增加系统强度与稳定性。

【技术实现步骤摘要】
机器人支撑的单刀盘开挖任意断面隧道的柔臂掘进机
本专利技术涉及隧道施工中的岩石隧道掘进机（TBM）领域，具体涉及一种在一定范围内实现任意断面形状隧道开挖的基于机器人支撑的单刀盘开挖任意断面隧道的柔臂掘进机。
技术介绍
岩石隧道掘进机（TBM）是一种集机械、电子、液压、激光等技术于一体的大型隧道开挖装备，在山岭隧道及城市地铁工程建设中发挥着重要作用。目前该种掘进机主要利用刀盘的旋转进行破岩开挖，其开挖断面多为圆形，刀盘只能做轻微俯仰和摆动以调整掘进方向，但开挖面形状受限，难以适应于目前马蹄形、类矩形等多样性断面要求的隧道工程。虽然有少部分配合其他装置联合开挖可以完成矩形、马蹄形等异形断面的工程案例，但是这些异形断面全部应用于软土隧道开挖，在岩石隧道工程中的施工案例却鲜见报道。另外，隧道掘进机开挖断面一旦确定，将难以再次改变，其断面开挖形状单一，应用范围受限，难以满足不同工程不同断面以及甚至同一工程不同断面的要求，工程结束后隧道掘进机进行闲置的状态时有发生。目前在岩石隧道中，成形断面采用双圆形、类矩形、马蹄形等异形断面的公路、铁路等交通隧道工程越来越多，如果采用传统的圆形掘进机开挖，势必本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人支撑的单刀盘开挖任意断面隧道的柔臂掘进机，包括刀盘刀具系统（1）、机器人支撑系统（4）、出渣系统（5）和主梁（6），所述的主梁（6）后部通过推进油缸（7）与后撑靴（8）前部连接，后撑靴（8）后部与后支撑（9）连接；其特征在于 ：所述的刀盘刀具系统（1）后部设有抗刀盘扭矩撑靴系统（3）；所述的主梁（6）前部通过机器人（4）与刀盘刀具系统（1）柔性连接。

【技术特征摘要】
1.一种机器人支撑的单刀盘开挖任意断面隧道的柔臂掘进机，包括刀盘刀具系统（1）、机器人支撑系统（4）、出渣系统（5）和主梁（6），所述的主梁（6）后部通过推进油缸（7）与后撑靴（8）前部连接，后撑靴（8）后部与后支撑（9）连接；其特征在于：所述的刀盘刀具系统（1）后部设有抗刀盘扭矩撑靴系统（3）；所述的主梁（6）前部通过机器人（4）与刀盘刀具系统（1）柔性连接。2.根据权利要求1所述的机器人支撑的单刀盘开挖任意断面隧道的柔臂掘进机，其特征在于：所述的机器人（4）包括刀盘姿态调整机构（2）和机器人臂，所述的刀盘姿态调整机构（2）设置在刀盘刀具系统（1）后部，主梁（6）前部通过机器人臂与刀盘姿态调整机构（2）连接。3.根据权利要求2所述的机器人支撑的单刀盘开挖任意断面隧道的柔臂掘进机，其特征在于：所述的刀盘姿态调整机构（2）包括连接座（204），连接座（204）前端通过关节轴承（201）与刀盘刀具系统（1）活动连接，连接座（204）外侧分别通过俯仰油缸（202）和摆动油缸（203）与刀盘刀具系统（1）连接。4.根据权利要求1或3所述的机器人支撑的单刀盘开挖任意断面隧道的柔臂掘进机，其特征在于：所述的抗刀盘扭矩撑靴系统（3）包括撑靴（301）、撑靴油缸（302）和支撑座（303），所述的支撑座（303）设置在刀盘姿态调整机构（2），撑靴（301）通过撑靴油缸（302）与支撑座（303）连接。5.根据权利要求2所述的机器人支撑的单刀盘开挖任意断面隧道的柔臂掘进机，其特征在于：所述的机器人臂为串联机器人臂（40），所述的串联机器人臂（40）包括机器大臂（402）、机器小臂（405）和回转底座（403），回转底座（403）设置在主梁（6）上，机器小臂（405）前端与连接座（204）固定连接，机器大臂（402）后端通过运动关节（401）与回转底座（403）铰接连接，机器大臂（402）和机器小臂（405）铰接连接；所述的回转底座（403）与机器大臂（402）之间、机器大臂（402）与机器小臂（405）之...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜礼杰，李建斌，贺飞，贾连辉，宁向可，齐志冲，张宁川，文勇亮，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41