一种新型滚刀刀具系统的制作方法

本实用新型涉及隧道施工领域，具体涉及一种隧道掘进机用新型滚刀刀具系统及其安装方法。

背景技术：

全断面掘进机施工过程中刀具消耗大、更换频繁，刀具检测及换刀作业时间占隧道施工周期的10%以上，现有刀具检测与换刀工作主要依赖人工作业，大埋深、高水压等施工环境下作业安全隐患大，易出现人员伤亡等重大安全事故。据统计，近70%的隧道施工安全事故都与人工换刀作业直接相关，“检测难、换刀险”的国际性行业难题已成为制约复杂地质条件下隧道施工安全与效率的瓶颈。目前巨大的地铁、公路、铁路等隧道的市场需求对全断面掘进装备的施工效率及安全性提出了更高的要求。

目前盾构机、tbm的盘形滚刀主要由c形块和螺栓连接的方式固定在刀座上，这种方式虽然有较高的可靠性，但拆卸时需多人协作完成，费时费力，且这种安装方式难以实现刀具更换的自动化。因此，以高效安全的“机器换人”作业模式实现刀具检测与换刀作业势在必行。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是目前的盘形滚刀拆卸时需多人协作完成，费时费力，且这种安装方式难以实现刀具更换的自动化，提供一种新型滚刀刀具系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：一种新型滚刀刀具系统，包括刀筒，刀筒内设有刀具，与刀具、刀筒相配合设有刀具锁紧机构，所述刀具与刀筒之间通过楔形面配合。

所述的刀筒为圆柱筒，刀筒的内壁上设有凸环和限位块，凸环和限位块之间形成限位滑槽。

所述限位块一侧与刀筒连接，另一侧设有减重槽；所述刀筒的内壁上还设有卡接槽，卡接槽的上侧面为vi号楔形面。刀具锁紧机构的滑块伸进卡接槽内；所述限位滑槽的底面为v号楔形面，限位滑槽的上侧面为iv号楔形面。刀具装入刀筒后以凸环为支撑在限位滑槽内滑动。

所述刀具包括盘形滚刀和刀轴座，所述的刀轴座上设有刀轴槽，盘形滚刀的刀轴伸进刀轴槽内。

所述刀轴槽的槽口设有刀轴座挡板。

所述刀轴座的相对两侧设有突出块，突出块的侧面为i号楔形面，突出块的上部为ii号楔形面，刀轴座的另外两侧上设有iii号楔形面。

所述的刀具锁紧机构包括卡块，与卡块滑动配合设有滑块，滑块上设有卡盘，卡盘中间设有旋转轴，卡盘上设有卡板。

所述的卡块上设有i号滑槽和ii号滑槽，i号滑槽和ii号滑槽对称设置，所述的滑块包括i号滑块和ii号滑块，i号滑块与i号滑槽相配合，ii号滑块与ii号滑槽相配合；卡盘与i号滑块、ii号滑块通过螺纹配合。

所述的卡块下部设有卡腿，卡腿上设有vii号楔形面。

所述的滑块外侧设有卡结块，卡结块外侧设有viii号楔形面。

一种新型滚刀刀具系统的安装方法，包括以下步骤：①刀具的安装：首先将刀具装入刀筒内，到达限定位置时旋转刀具，直至刀具在刀筒中处于卡紧状态；

②刀具锁紧机构的安装：刀具安装完成后，将刀具锁紧机构装入刀筒内，使刀具锁紧机构锁紧刀具，防止刀具松动；

③刀具的卡紧：刀具锁紧机构安装后，通过旋转卡盘使刀具锁紧机构被锁紧，以此达到刀具、刀具锁紧机构与刀筒始终处于紧配合状态。

步骤①所述的刀具在刀筒中处于卡紧状态时，使刀轴座上的i号楔形面与刀筒上v号楔形面为楔形面配合，刀轴座上ii号楔形面与刀筒上iv号楔形面为楔形面配合。

步骤②所述的刀具锁紧机构装入刀筒内后，刀轴座上的iii号楔形面与卡块上的vii号楔形面形成配合面。

步骤③所述的通过旋转卡盘，使i号滑块与ii号滑块沿卡块的滑槽内移动，实现i号滑块与ii号滑块同时伸出并卡入刀筒内的卡接槽内，随着旋转轴转动，viii号楔形面与卡接槽内的vi号楔形面相配合，直至刀具锁紧机构被锁紧。

本实用新型将刀具系统设计为三部分，分别为刀筒、刀具和刀具锁紧机构，完全改变了传统的刀具系统结构，使得滚刀的安装、锁紧及拆除过程更加简单，不需要拧动各种螺丝以实现刀具的松动，便于实现刀具更换的自动化，为高效安全的“机器换人”作业模式实现刀具检测与换刀作业提供技术支撑。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型刀具结构示意图；

图3是本实用新型刀具锁紧机构结构示意图；

图4是本实用新型刀具与刀筒相配合的局部剖视结构示意图；

图5是本实用新型刀轴座结构示意图；

图6是本实用新型刀筒内部结构示意图；

图7是本实用新型刀筒、刀具、刀具锁紧机构相配合的局部剖视结构示意图；

图8是本实用新型安装过程结构示意图之一；

图9是本实用新型安装过程结构示意图之二；

图10是本实用新型安装过程结构示意图之三；

图11是本实用新型安装过程结构示意图之四；

图12是本实用新型拆卸过程结构示意图之一；

图13是本实用新型拆卸过程结构示意图之一；

图14是本实用新型拆卸过程结构示意图之一；

图15是本实用新型拆卸过程结构示意图之一。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图15所示，一种新型滚刀刀具系统，包括刀筒7，刀筒7内设有刀具6，与刀具6、刀筒7相配合设有刀具锁紧机构8，所述刀具6与刀筒7之间通过楔形面配合。所述的刀具锁紧机构8通过滑块实现在刀具6在刀筒7内的锁紧功能。本实用新型的刀具系统与换刀机器人的末端执行器相配合。

如图6所示，所述的刀筒7为圆柱筒，刀筒7的内壁上设有凸环709和限位块708，凸环709和限位块708之间形成限位滑槽707。

所述限位块708一侧与刀筒7连接，另一侧设有减重槽705；所述刀筒7的内壁上还设有卡接槽706，卡接槽706的上侧面为vi号楔形面703。刀具锁紧机构的滑块伸进卡接槽706内；所述限位滑槽707的底面为v号楔形面702，限位滑槽707的上侧面为iv号楔形面701。刀具装入刀筒后以凸环709为支撑在限位滑槽707内滑动。使用时，限位块708将刀具锁紧机构卡在刀筒内，防止刀具锁紧机构移动旋转。

如图2和图4所示，所述刀具6包括盘形滚刀601和刀轴座602，所述的刀轴座602上设有刀轴槽605，盘形滚刀601的刀轴604伸进刀轴槽605内。

所述刀轴槽605的槽口设有刀轴座挡板603。刀轴604通过刀轴座挡板603固连于刀轴座602上。

所述刀轴座602的相对两侧设有突出块6024，突出块6024的侧面为i号楔形面6021，突出块的上部为ii号楔形面6022，刀轴座602的另外两侧上设有iii号楔形面6023。突出块6024的侧面为i号楔形面6021与刀筒限位滑槽707的v号楔形面702相配合，ii号楔形面6022与限位滑槽707的上侧面为iv号楔形面701相配合。

如图3所示，所述的刀具锁紧机构8包括卡块801，与卡块801滑动配合设有滑块，滑块上设有卡盘804，卡盘804中间设有旋转轴803，卡盘804上设有卡板806。滑块在滑槽内滑动，卡盘804绕旋转轴803旋转；旋转轴803固连于卡块801上。刀具锁紧机构8中的卡板806包括iii号卡板8011、iv号卡板8012，分别与末端执行器上的i号卡板和ii号卡板相配合。

所述的卡块801上设有i号滑槽807和ii号滑槽808，i号滑槽807和ii号滑槽808对称设置，所述的滑块包括i号滑块802和ii号滑块805，i号滑块802与i号滑槽807相配合，ii号滑块805与ii号滑槽808相配合；卡盘804与i号滑块802、ii号滑块805通过螺纹配合。

所述的卡块801下部设有卡腿809，卡腿809上设有vii号楔形面8011。vii号楔形面8011与刀轴座602上的iii号楔形面6023相配合。

所述的滑块外侧设有卡结块8010，卡结块8010外侧设有viii号楔形面8051。卡结块8010伸进卡接槽内，viii号楔形面8051与卡接槽内的vi号楔形面703相配合。

一种新型滚刀刀具系统的安装方法，包括以下步骤：①刀具的安装：首先将刀具6装入刀筒7内，到达限定位置时旋转刀具6，直至刀具6在刀筒7中处于卡紧状态；如图8和图9所示。

②刀具锁紧机构8的安装：刀具安装完成后，将刀具锁紧机构8装入刀筒7内，使刀具锁紧机构8锁紧刀具6，防止刀具6松动；如图10所示。

③刀具的卡紧：刀具锁紧机构8安装后，通过旋转卡盘804使刀具锁紧机构8被锁紧，以此达到刀具、刀具锁紧机构8与刀筒始终处于紧配合状态。如图11所示。

步骤①所述的刀具6在刀筒7中处于卡紧状态时，使刀轴座602上的i号楔形面6021与刀筒7上v号楔形面702为楔形面配合，刀轴座602上ii号楔形面6022与刀筒7上iv号楔形面701为楔形面配合。

步骤②所述的刀具锁紧机构8装入刀筒7内后，刀轴座602上的iii号楔形面6023与卡块601上的vii号楔形面6011形成配合面。

步骤③所述的通过旋转卡盘804，使i号滑块802与ii号滑块805沿卡块801的滑槽内移动，实现i号滑块802与ii号滑块805同时伸出并卡入刀筒7内的卡接槽内，随着旋转轴803转动，viii号楔形面8051与卡接槽内的vi号楔形面703相配合，直至刀具锁紧机构8被锁紧。

本实用新型刀具系统拆卸时与安装过程相反：如图12至图15所示，刀具系统拆卸时首先通过拧动刀具锁紧机构8中的卡盘804使i号滑块802与ii号滑块805同时收回，并将刀具锁紧机构取出；然后旋转刀具使其与刀筒的配合松动并取出刀具。