一种掘进机清渣装置和掘进机的制作方法

1.本发明属于隧道开挖设备领域，具体涉及一种掘进机清渣装置和掘进机。


背景技术：

2.目前，掘进机已经成为隧道施工工程的重要设备，被广泛应用于水利隧洞、城市轨道、市政交通和铁路隧道等领域。tbm(全断面硬岩隧道掘进机)作为一种典型的掘进机，在掘进过程中，常常伴有岩爆、顶部坍塌掉块等现象，导致隧道底部积渣严重，若渣土、石块清理不及时，将导致拱架拼装、仰拱块、轨道铺设等工序滞后而制约施工进度，同时影响支护质量。
3.目前，隧道底部积渣的清理方式主要有两种：人工采用铁锹和编织袋将积渣装袋、人工操作半自动化设备集渣，最后由运渣车运输出去，或放置在皮带机上随皮带机运输出去。申请公布号为cn110552713a、申请公布日为2019年12月10日的专利申请说明书以及公告号为cn209483367u、公告日为2019年10月11日的专利说明书、申请公布号为cn103266897a、公布日为2013年8月28日的专利申请说明书中分别公开了上述的半自动化设备。
4.其中，申请公布号为cn110552713a、申请公布日为2019年12月10日的专利申请说明书公开的是一种硬岩隧道掘进机隧道底部积渣清理装置。该装置包括滑轨、机械臂、末端执行器、滑轨、主梁、滑轨油缸。机械臂通过水平滑轨悬挂在主梁上，滑轨油缸一端铰接于主梁上，一端和机械臂底座铰接，可驱动机械臂沿隧道掘进方向平移，底座回转油缸可驱动整个机械臂回转动作，肩关节俯仰摆动油缸驱动大臂回转，肘关节俯仰油缸驱动小臂回转，腕关节俯仰油缸驱动末端执行器回转，末端执行器驱动摆动油缸用来控制末端执行器的开合动作。末端执行器通过开合动作可覆盖绝大部分工况，对不同粒径的积渣进行清理。使用时，机械臂携取渣石运送到位于主梁后下方的出渣小车上完成一次清渣作业，后续连续工作，直至隧道底部积渣清理达到tbm施工铺设轨道和立拱指标。
5.公告号为cn209483367u、公告日为2019年10月11日的专利说明书公开的是一种适用于tbm的多模式隧道底部清渣机器人，该机器人包括驱动系统和末端清渣执行机构，驱动系统和末端清渣执行机构之间设有机械臂；所述的驱动系统和末端清渣执行机构均和控制系统相连，与控制系统相连还设有高速相机，高速相机与图像采集系统相连，图像采集系统与控制系统相连，高速相机设置在末端清渣执行机构上。所述的末端清渣执行机构包括抓手、螺旋叶片式铲斗和方形铲斗，抓手、螺旋叶片式铲斗和方形铲斗均匀布置在转台下方。使用时，通过所述图像采集系统识别渣料的位置并判断渣料的类别，然后驱使机械臂带动抓手、螺旋叶片式铲斗和方形铲斗中的一个进行取渣。但是关于如何进一步处理取得的渣料，该专利说明书中未作介绍。
6.申请公布号为cn103266897a、公布日为2013年8月28日的专利申请说明书公开的是一种隧道掘进机翻渣斗，该翻渣斗通过料斗、旋转臂、连杆组件等可以实现将料斗内的渣料向掘进机主梁上的皮带机转运，但是对渣料的收集还需要人工进行。
7.综上所述，目前的清渣设备均未实现全自动化，通常需进行二次运输，存在劳动强度大、清渣人工成本高、自动化程度低等弊端，严重制约着隧道的快速开挖。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种掘进机清渣装置，以解决现有技术中掘进机清渣装置因自动化程度低工作时需要人工配合而导致的清渣劳动强度大、清渣人工成本高以及清渣速度慢的技术问题。本发明的目的还在于提供一种使用上述掘进机清渣装置的掘进机，以解决现有技术中掘进机因清渣装置自动化程度低而导致的开挖速度慢的技术问题。
9.为实现上述目的，本发明所提供的掘进机清渣装置的技术方案是：
10.一种掘进机清渣装置，包括清渣机械臂及清渣斗，所述清渣机械臂包括用于与主梁和/或设备桥连接的连接座以及与所述连接座铰接的活动臂，所述活动臂包括依次互相铰接的至少两个臂节，臂节与连接座之间以及臂节与臂节之间分别设有用于驱使相应臂节展开及折叠的驱动装置，所述清渣斗连接于末级的臂节上，为可在清渣机械臂带动下主动取渣的主动式清渣斗，所述清渣斗具有在清渣机械臂带动下可将取得的渣料投入掘进机自带的渣土输送机的卸渣位，清渣斗上设有卸料门及对应的卸料驱动装置，或者清渣斗与清渣机械臂之间设有用于驱使清渣斗倒出渣料的倒料驱动装置。
11.有益效果是：清渣斗为可在清渣机械臂带动下主动取渣的主动式清渣斗，如此在进行清渣时，活动臂能够在对应的驱动装置的驱动下动作并带动清渣斗挖起隧道底部的渣料向卸渣位移动，在移动至卸渣位后，相应的驱动装置驱动卸料门打开或者驱动清渣斗执行倒料动作，将渣料倒在渣土输送机上，实现全自动化的清渣，无需依赖人工辅助，减小清渣工作劳动量的同时，实现高效清渣。
12.作为进一步地改进，所述连接座为转动座并配置有转动驱动装置，连接座包括与活动臂铰接的连接臂，连接座安装于掘进机主梁时，所述连接臂与活动臂铰接的铰接点与连接座转动中心的距离大于主梁侧壁与连接座旋转中心的距离。
13.有益效果是：连接座上设置连接臂来连接活动臂，相较于活动臂直接铰接在连接座上，能够减少铰接点的数量，简化清渣机械臂的结构，减少出现故障的概率，进而确保掘进机清渣装置具有可靠的工作性能。
14.作为进一步地改进，所述清渣机械臂的臂节包括与所述转动座铰接的第一臂节和铰接于所述第一臂节末端的第二臂节，第一臂节和第二臂节中的至少一个为伸缩臂节。
15.有益效果是：设置伸缩臂节使得单节臂节能够适应性地伸长和缩短，取渣时处于缩入状态保证清渣斗不与隧道壁干涉，卸渣时伸出将清渣斗送至更高的高度，保证清渣斗能够以更加简单的结构及控制到达卸渣位。
16.作为进一步地改进，所述第一臂节的靠近所述第二臂节的一端和/或所述第二臂节的靠近第一臂节的一端设有弯头，使得第一臂节和第二臂节在弯头上铰接而能够完全折叠。
17.有益效果是：在臂节端部设置弯头使得相邻的两臂节能够完全折叠，避免出现相邻两臂节在收起后仍存在加到夹角而导致活动臂在收起后占用过大空间而影响相应掘进机的移动。
18.作为进一步地改进，所述伸缩臂节包括固定段、伸缩段以及连接固定段与伸缩段
的驱动缸，所述驱动缸设于伸缩段与固定段插合后形成的内腔中。
19.有益效果是：伸缩臂节采用驱动缸驱动的伸缩式结构，可以将提供伸缩动力的驱动缸设置在臂节内，实现对驱动缸的保护，避免清渣过程中坠落的渣料对臂节的伸缩缸造成伤害，确保臂节具有更好的防护性能，进而确保掘进机清渣装置能够可靠地工作。
20.作为进一步地改进，所述固定段与伸缩段之间的插接处的壁面之间设有自润滑板。
21.有益效果是：设置自润滑板保证伸缩臂节的固定段和伸缩段能够顺畅地伸缩调整。
22.作为进一步地改进，所述自润滑板通过安装于固定段和伸缩段中位于外层的一个上的顶丝限位。
23.有益效果是：通过顶丝进行限位，在自润滑板出现磨损后，可通过调整顶丝的旋进量来对自润滑板的位置进行及时调整，提高自润滑板位置调整的方便性，与此同时，将顶丝设置在固定段和伸缩段中位于外层的一个上，使得检修人员无需对活动臂拆解即可直接进行自润滑板位置的调整，提高活动臂检修的方便性。
24.作为进一步地改进，各所述臂节中位于最后一段的臂节的末端装配有可绕该臂节的轴线转动的转座及为转座配置的驱动机构，所述清渣斗摆动安装于所述的转座上，并与转座之间设有驱动清渣斗摆动的驱动装置，清渣斗在该处的摆动轴线平行于相邻两臂节之间的铰接轴线。
25.有益效果是：通过在最后一段臂节上设置转座并将清渣斗设置在转座上，在活动臂将清渣斗托举至最高位后通过转座转动即可将清渣斗的位置调整至渣土输送机所在位置一侧，如此可实现清渣斗平稳的位置调整，避免清渣斗在进行位置调整时倾转而导致渣料洒落。
26.作为进一步地改进，所述清渣斗包括斗座及斗体，所述斗座连接于所述转座实现清渣斗在转座上的摆动安装，所述斗体与斗座之间转动配合并配置有驱动斗体转动的驱动机构，斗体的转动轴线与所述斗座的摆动轴线垂直。
27.有益效果是：在清渣斗达到卸渣位后，通过驱动斗体转动倾倒渣料，能够更加可靠地保证渣料被彻底倒出。
28.作为进一步地改进，所述连接座配置有沿掘进机的行进方向延伸的轨道。
29.有益效果是：清渣斗随着掘进机同步前进对隧道底部的渣料清理的同时，针对连接座配置沿掘进机的行进方向延伸的轨道能够对清渣斗相对于掘进机进行位置调整，即在掘进机的前进方向上能够对清渣斗的位置进行两级调整，如此可根据隧道底部渣土的实际堆积位置对清渣斗及清渣机械臂的位置进行针对性的调整，提高掘进机清渣装置使用的方便性。
30.作为进一步地改进，所述连接座上设置有用于获取隧道底部堆渣情况的图像采集装置。
31.有益效果是：设置图像采集装置能够实时、准确地确定隧道底部渣土的堆积情况，进而能够精准地对堆积的渣土进行清除。
32.作为进一步地改进，所述掘进机清渣装置还包括用于对所述图像采集装置前端的透明防护罩进行清洁的自动清洁喷头。
33.有益效果是：由于隧道内工作环境较为恶劣，灰尘量较大，尘土容易积存在图像采集装置前端的透明防护罩上而影响图像采集装置采集图像的准确性，针对此设置自动清洁喷头，在透明防护罩上出现尘土积存时可对透明防护罩进行清洁，保证图像采集装置长久稳定可靠地工作。
34.为实现上述目的，本发明所提供的掘进机的技术方案是：
35.一种掘进机，包括刀盘、连接于刀盘的主梁、位于主梁的后侧的设备桥，以及用于将刀盘开挖出的渣土向后输送的渣土输送机，所述主梁和/或设备桥上安装有清渣装置，清渣装置包括清渣机械臂及清渣斗，所述清渣机械臂包括用于与主梁连接的连接座以及与所述连接座铰接的活动臂，所述活动臂包括依次互相铰接的至少两个臂节，臂节与连接座之间以及臂节与臂节之间分别设有用于驱使相应臂节展开及折叠的驱动装置，所述清渣斗连接于末级的臂节上，为可在清渣机械臂带动下主动取渣的主动式清渣斗，所述清渣斗具有在清渣机械臂带动下可将取得的渣料投入掘进机主梁上的渣土输送机的卸渣位，清渣斗上设有卸料门及对应的卸料驱动装置，或者清渣斗与清渣机械臂之间设有用于驱使清渣斗倒出渣料的倒料驱动装置。
36.有益效果是：清渣斗为可在清渣机械臂带动下主动取渣的主动式清渣斗，如此在进行清渣时，活动臂能够在对应的驱动装置的驱动下动作并带动清渣斗挖起隧道底部的渣料向卸渣位移动，在移动至卸渣位后，相应的驱动装置驱动卸料门打开或者驱动清渣斗执行倒料动作，将渣料倒在渣土输送机上，实现全自动化的清渣，无需依赖人工辅助，减小清渣工作劳动量的同时，实现高效清渣，避免因为清渣不及时而影响隧道的掘进速度和工程工期。
37.作为进一步地改进，所述连接座为转动座并配置有转动驱动装置，连接座包括与活动臂铰接的连接臂，连接座安装于掘进机主梁时，所述连接臂与活动臂铰接的铰接点与连接座转动中心的距离大于主梁侧壁与连接座旋转中心的距离。
38.有益效果是：连接座上设置连接臂来连接活动臂，相较于活动臂直接铰接在连接座上，能够减少铰接点的数量，简化清渣机械臂的结构，减少出现故障的概率，进而确保掘进机清渣装置具有可靠的工作性能。
39.作为进一步地改进，所述清渣机械臂的臂节包括与所述转动座铰接的第一臂节和铰接于所述第一臂节末端的第二臂节，第一臂节和第二臂节中的至少一个为伸缩臂节。
40.有益效果是：设置伸缩臂节使得单节臂节能够适应性地伸长和缩短，取渣时处于缩入状态保证清渣斗不与隧道壁干涉，卸渣时伸出将清渣斗送至更高的高度，保证清渣斗能够以更加简单的结构及控制到达卸渣。
41.作为进一步地改进，所述第一臂节的靠近所述第二臂节的一端和/或所述第二臂节的靠近第一臂节的一端设有弯头，使得第一臂节和第二臂节在弯头上铰接而能够完全折叠。
42.有益效果是：在臂节端部设置弯头使得相邻的两臂节能够完全折叠，避免出现相邻两臂节在收起后仍存在加到夹角而导致活动臂在收起后占用过大空间而影响相应掘进机的移动。
43.作为进一步地改进，所述伸缩臂节包括固定段、伸缩段以及连接固定段与伸缩段的驱动缸，所述驱动缸设于伸缩段与固定段插合后形成的内腔中。
44.有益效果是：伸缩臂节采用驱动缸驱动的伸缩式结构，可以将提供伸缩动力的驱动缸设置在臂节内，实现对驱动缸的保护，避免清渣过程中坠落的渣料对臂节的伸缩缸造成伤害，确保臂节具有更好的防护性能，进而确保掘进机清渣装置能够可靠地工作。
45.作为进一步地改进，所述固定段与伸缩段之间的插接处的壁面之间设有自润滑板。
46.有益效果是：设置自润滑板保证伸缩臂节的固定段和伸缩段能够顺畅地伸缩调整。
47.作为进一步地改进，所述自润滑板通过安装于固定段和伸缩段中位于外层的一个上的顶丝限位。
48.有益效果是：通过顶丝进行限位，在自润滑板出现磨损后，可通过调整顶丝的旋进量来对自润滑板的位置进行及时调整，提高自润滑板位置调整的方便性，与此同时，将顶丝设置在固定段和伸缩段中位于外层的一个上，使得检修人员无需对活动臂拆解即可直接进行自润滑板位置的调整，提高活动臂检修的方便性。
49.作为进一步地改进，各所述臂节中位于最后一段的臂节的末端装配有可绕该臂节的轴线转动的转座及为转座配置的驱动机构，所述清渣斗摆动安装于所述的转座上，并与转座之间设有驱动清渣斗摆动的驱动装置，清渣斗在该处的摆动轴线平行于相邻两臂节之间的铰接轴线。
50.有益效果是：通过在最后一段臂节上设置转座并将清渣斗设置在转座上，在活动臂将清渣斗托举至最高位后通过转座转动即可将清渣斗的位置调整至渣土输送机所在位置一侧，如此可实现清渣斗平稳的位置调整，避免清渣斗在进行位置调整时倾转而导致渣料洒落。
51.作为进一步地改进，所述清渣斗包括斗座及斗体，所述斗座连接于所述转座实现清渣斗在转座上的摆动安装，所述斗体与斗座之间转动配合并配置有驱动斗体转动的驱动机构，斗体的转动轴线与所述斗座的摆动轴线垂直。
52.有益效果是：在清渣斗达到卸渣位后，通过驱动斗体转动倾倒渣料，能够更加可靠地保证渣料被彻底倒出。
53.作为进一步地改进，所述连接座配置有沿掘进机的行进方向延伸的轨道。
54.有益效果是：清渣斗随着掘进机同步前进对隧道底部的渣料清理的同时，针对连接座配置沿掘进机的行进方向延伸的轨道能够对清渣斗相对于掘进机进行位置调整，即在掘进机的前进方向上能够对清渣斗的位置进行两级调整，如此可根据隧道底部渣土的实际堆积位置对清渣斗及清渣机械臂的位置进行针对性的调整，提高掘进机清渣装置使用的方便性。
55.作为进一步地改进，所述连接座上设置有用于获取隧道底部堆渣情况的图像采集装置。
56.有益效果是：设置图像采集装置能够实时、准确地确定隧道底部渣土的堆积情况，进而能够精准地对堆积的渣土进行清除。
57.作为进一步地改进，所述清渣装置还包括用于对所述图像采集装置前端的透明防护罩进行清洁的自动清洁喷头。
58.有益效果是：由于隧道内工作环境较为恶劣，灰尘量较大，尘土容易积存在图像采
集装置前端的透明防护罩上而影响图像采集装置采集图像的准确性，针对此设置自动清洁喷头，在透明防护罩上出现尘土积存时可对透明防护罩进行清洁，保证图像采集装置长久稳定可靠地工作。
59.作为进一步地改进，所述主梁上安装有清渣装置，所述主梁的侧壁上设有投渣口，所述投渣口的高度高于所述渣土输送机的高度，清渣装置的清渣斗的卸渣位位于所述投渣口处。
60.有益效果是：在主梁侧壁上设置投渣口，对清渣斗在卸渣位时的高度要求更低，进而对活动臂的长度要求更低，保证活动臂具有可靠的结构强度。
61.作为进一步地改进，所述投渣口处配置有用于将渣料向所述渣土输送机引导的溜渣板。
62.有益效果是：设置溜渣板接续清渣斗将渣料向渣土输送机上引导，无需使清渣斗直接运动至渣土输送机正上方，可以缩小活动臂和清渣斗的运动行程，使得清渣装置的结构更加简单。
附图说明
63.图1为本发明中掘进机实施例1的部分结构的结构示意图；
64.图2为本发明中掘进机实施例1的清渣装置的部分的结构示意图；
65.图3为本发明中掘进机实施例1的清渣装置的连接座的结构示意图；
66.图4为本发明中掘进机实施例1的清渣装置的连接座的另一视角下的结构示意图；
67.图5为本发明中掘进机实施例1的清渣装置收起时的状态示意图；
68.图6为图5的右视图；
69.图7为本发明中掘进机实施例1的清渣装置的第二臂节的剖视结构示意图；
70.图8为图7中b处局部放大图；
71.图9为图1中a处局部放大图；
72.图10为本发明中掘进机实施例1的图像采集装置总成的结构示意图；
73.图11为本发明中掘进机实施例1的清渣装置的清渣斗向处于卸渣位时的状态图；
74.图12为本发明中掘进机实施例1的清渣装置的原理框图；
75.附图标记说明：
76.1、刀盘；2、主梁；3、清渣装置；4、清渣斗；5、连接座；6、活动臂；7、吊梁轨道；8、驱动轮组；9、总安装板；10、行走驱动电机；11、内圈；12、回转驱动电机；13、驱动齿轮；14、外圈；15、安装板；16、连接臂；17、第一臂节；18、第二臂节；19、转座；20、第一回转式减速机；21、斗座；22、斗体；23、第二回转式减速机；24、固定段；25、伸缩段；26、驱动缸；27、顶丝；28、图像采集装置总成；29、防护壳；30、透明防护罩；31、自动清洁喷头；32、投渣口；33、溜渣板；34、自润滑板；35、安装支架。
具体实施方式
77.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通
常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
78.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
79.需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。
80.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
81.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
82.以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
83.本发明所提供的掘进机的具体实施例1，本实施例中，掘进机为tbm(全断面硬岩隧道掘进机)，其具体结构如下：
84.本实施例所提供的掘进机的部分结构如图1所示，包括刀盘1以及设置在刀盘1后侧的主梁2，主梁2上设置有用于将刀盘开挖出的土石向后(定义掘进机掘进的方向为前)输送的渣土输送机，为了将隧道底部积落的土石清运至渣土输送机上，掘进机还包括设置在主梁2上的清渣装置3。本实施例中，渣土输送机为皮带式输送机，在其他实施例中，渣土输送机还可以为斗式输送机。另外，掘进机还包括位于主梁2后侧的设备桥。
85.清渣装置3的具体结构如图2所示，包括清渣机械臂和清渣斗4，清渣机械臂具体包括连接座5以及与连接座5铰接的活动臂6。其中，连接座5的部分结构如图3和图4所示，包括吊梁轨道7以及通过驱动轮组8可移动地吊装在吊梁轨道7下侧的总安装板9，吊梁轨道7和驱动轮组8构成行走机构。吊梁钢轨7具体为工字钢形结构，且沿掘进机的掘进方向布置，上端用于与主梁2连接，驱动轮组8的滚轮设置在吊梁钢轨7的槽内，并与工字钢形结构的吊梁钢轨7的下侧翼板配合，在总安装板9上设置有用于驱动驱动轮组8转动的行走驱动电机10，使得清渣机械臂和清渣斗能够沿掘进方向长距离移动。本实施例中，平行地设置两个吊梁钢轨7，对应的，在总安装板9上设置有两组驱动轮组8和行走驱动电机10组成组件。
86.总安装板9下侧固定有回转支撑，回转支撑具体为轴承式结构，具有能够相对转动的内圈11和外圈14，回转支撑通过内圈11和外圈14中的一个固定在总安装板9上，本实施例中，回转支撑通过外圈14固定在总安装板9下侧，内圈11为内周面上具有齿的齿圈形结构，
对应的，在总安装板9的上板面上固定有回转驱动电机12，在总安装板9下侧设置有由回转驱动电机12驱动转动的驱动齿轮13，驱动齿轮13与回转支撑的内圈11啮合，由此可通过回转驱动电机12驱动回转支撑的内圈11转动。回转支撑的内圈11下侧固定有安装板15。回转支撑、回转驱动电机12和驱动齿轮13组成回转机构。
87.如图2所示，连接座5还包括固定连接在安装板15上的连接臂16，活动臂6铰接在连接臂16上，对于连接臂16的长度，满足其与活动臂6铰接的铰接点与回转支撑的中心之间的水平距离大于主梁2同侧侧壁壁与回转支撑的中心之间的水平距离。具体的，活动臂6包括作为大臂的第一臂节17和作为小臂的第二臂节18，第一臂节17一端与连接臂16铰接，铰接轴线水平延伸，且在二者铰接处设置有驱动第一臂节17相对于连接臂16上下摆动的驱动装置，本实施例中该驱动装置为大臂摆动油缸。第一臂节17另外一端与第二臂节18铰接，且在二者的铰接处设置有用于驱动第二臂节18相对于第一臂节17上下摆动的驱动装置，本实施例中该驱动装置为小臂摆动油缸。对于驱动大臂和小臂摆动的驱动装置在其他实施例中还可以是为电机。
88.本实施例中，为保证清渣装置3收起不使用时不会占据过大空间，第一臂节17与第二臂节18铰接的一端具有弯头结构，使得第一臂节17整体成l型结构，如此在将活动臂6收起使能够达到如图5和图6所述的完全收起的状态，避免清渣装置3在处于收起状态时占据过大空间，不影响后续隧道底部拱架仰拱块的运输和铺设作业。在其他实施例中，也可以将第二臂节与第一臂节连接的一端设置为弯头结构，当然，也可同时将第一臂节与第二臂节连接的一端和第二臂节与第一臂节连接的一端均设置为弯头结构。
89.如图2所示，第二臂节18远离连接座5的一端设置有转座19，转座19绕第二臂节18的中心轴线转动，为驱动转座19转动，对应转座19设置有驱动机构，本实施例中，该驱动机构具体为腕部回转减速器20。在其他实施例中，驱动机构可以为任何能够驱动转座转动的驱动机构，如电机驱动机构。
90.清渣斗4包括斗座21和斗体22，斗座21铰接在转座19上，且铰接轴线平行于第一臂节17与第二臂节18之间的铰接轴线，在斗座21和转座19之间设置有驱动斗座21摆动的驱动装置，本实施例中该驱动装置为手部摆动缸，在其他实施例中，该驱动装置还可以为电机驱动装置。斗体22转动安装在斗座21上，且转动轴线垂直于斗座21在转座19上铰接的轴线，为了驱动斗体22转动，对应斗体22设置有驱动机构，本实施例中该驱动机构为手部回转减速器23。在其他实施例中，驱动机构可以为任何能够驱动斗体相对于斗座转动的驱动机构，如电机驱动机构。
91.为保证将活动臂6能够将清渣斗4移动至设定位置，本实施例中将第二臂节18设置为伸缩臂节，具体如图7所示，第二臂节18包括固定段24和伸缩段25，固定段24与第一臂节17铰接，伸缩段25插装在固定段24内，并在固定段24和伸缩段25围成的腔室内设置小臂伸缩油缸26，小臂伸缩油缸26一端与固定段连接，另外一端与伸缩段25连接，通过小臂伸缩油缸26的伸长和收缩来驱动第二臂节18伸长和缩短。如图8所示，为保证第二臂节18伸缩的顺畅性，在固定段24和伸缩段25的插接配合处设置有自润滑板34，并且，自润滑板34通过旋装在固定段24上的顶丝27进行限位。在其他实施例中，可以将固定段插装在伸缩段内，此时，将顶丝设置在位于外侧的伸缩段上。当然，也可以将顶丝设置在插装配合的固定段和伸缩段中位于外侧的一个上。
92.如图9所示，为了准确知晓隧道底部渣料的堆积情况，清渣装置还包括视觉识别系统，视觉识别系统包括设置在连接座上的图像采集装置总成28。如图10所示，图像采集装置总成28包括图像采集装置，还包括用于将图像采集装置安装在连接座上的安装支架35，以及用于对图像采集装置后侧进行防护的防护壳29和用于对图像采集装置前侧进行防护的透明防护罩30，本实施例中透明防护罩30具体为玻璃。除此以外，由于工作环境灰尘多，清渣装置3上还集成有自动清洁喷头31，自动清洁喷头31朝向透明防护罩30，定期或者随时按照指令对透明防护罩30喷清洁液进行清洁。本实施例中，设置两个自动清洁喷头31，一个连接液体管路，一个连接高压空气。本实施例中，图像采集装置为工业相机。除此以外，对应各活动机构处设置有传感器，以识别各活动机构的运动量。
93.为了使清渣装置3能够将渣料铲至渣土输送机上，如图1和图11所示，主梁2的侧壁上开设有投渣口32，并在投渣口32处设置有倾斜设置的溜渣板33。
94.清渣装置的动作控制原理框图如图12所示，具体工作时动作过程如下：
95.第一步，通过行走机构使机械臂和清渣斗沿吊梁钢轨7按照设定的步长前进，每次前进设定步长后，通过视觉识别系统识别隧道底部是否有渣料堆积和渣料堆积情况；
96.第二步，回转机构动作使清渣斗4到达与堆积的渣料对准的位置；
97.第三步，铲渣。具体是大臂摆动油缸驱动第一臂节17动作使活动臂6带着清渣斗4在隧道断面弧线方向上沿隧道壁铲渣料，此过程中，手部摆动缸同步调整清渣斗4的姿态，逐步使清渣斗4到达斗口处于水平位置的姿态而铲起渣料。此过程中，由于清渣斗4并不是自由地铰接在活动臂6上，而是能够在各安装结构、驱动装置、驱动机构的约束和驱动下按照设定姿态运动，使得清渣斗4为主动式清渣斗，这样活动臂6能够通过自身动作驱动清渣斗4主动取渣；
98.第四步，通过活动臂伸长将渣料向卸渣位输送。具体是通过小臂伸缩油缸驱动第二臂节18相对于第一臂节17展开，将清渣斗4向上托举，此过程中，手部摆动缸同步调整清渣斗4的姿态，避免清渣斗4内的渣料洒落；待活动臂向上伸直后，使第二臂节18伸长，如图11所示，将清渣斗4举至高于溜渣板33的位置后，清渣斗4位于活动臂6背向主梁2的一侧，且斗口朝上；
99.第五步，将渣料向卸渣位转送。具体是控制系统控制腕部回转减速器动作驱动转座19转动，使清渣斗4转至溜渣板33正上方而到达卸渣位；
100.第六步，倒渣。控制系统控制手部回转减速器23驱动斗体22相对于斗座21转动，将渣料倾倒在溜渣板33上，渣料沿溜渣板33溜至渣土输送机上。
101.如此循环重复上述动作完成隧道底部渣料的清理。
102.本实施例中，以全断面硬岩隧道掘进机为例对本发明中掘进机的结构和工作方式进行介绍，在其他实施例中，掘进机可以为任何需要对隧道底部渣料进行清运的掘进机。
103.本发明所提供的掘进机的具体实施例2，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，清渣斗在卸渣位将渣料倒出。在本实施例中，在清渣斗底部设置卸料门，并设置用于驱动卸料门开闭的驱动装置，当清渣斗到达卸料位后，控制系统控制驱动装置驱动卸料门打开，实现卸料。
104.本发明所提供的掘进机的具体实施例3，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，连接座为部分相对于主梁固定部分能够相对于主梁转动的转动座，使得清渣斗的位置
调整更加灵活方便。本实施例中，在通过随掘进移动即可使清渣装置的清渣斗准确地移动至渣料所在位置的前提下，连接座可以不是转动座，即整体为固定结构。
105.本发明所提供的掘进机的具体实施例4，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，活动臂由两节臂节组成。本实施例中，活动臂由三节臂节构成。当然，在其他实施例中，活动臂的臂节数可以大于三节。
106.本发明所提供的掘进机的具体实施例5，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，活动臂由两节臂节组成，其中一节臂节为伸缩式臂节。本实施例中，活动臂的两节臂节均为伸缩式。当然，在其他实施例中，在不通过伸缩即可满足清渣斗取渣和向卸料位运动的前提下，活动臂的各个臂节可以均为不可伸缩式的臂节。
107.本发明所提供的掘进机的具体实施例6，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，伸缩式臂节的伸缩动力由驱动缸提供。本实施例中，伸缩臂节内设置牵拉钢丝绳，通过钢丝绳与相应的驱动装置配合驱动伸缩臂的伸长和缩短，其具体结构可参考现有技术中吊车的伸缩臂结构。
108.本发明所提供的掘进机的具体实施例7，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，活动臂的最后一节上设置转座，清渣斗设置在转座上，通过转座转动将清渣斗移动至卸渣位。本实施例中，在活动臂远离连接座的端设置叉形安装结构，叉形安装结构具有两个前后间隔布置的立臂，清渣斗设置在两立臂之间并与立臂铰接，在清渣斗和立臂之间设置驱动装置，避免清渣斗相对于立臂自由转动，只能在驱动装置的驱动下转动，使得清渣斗为主动式清渣斗，且能够在驱动装置的驱动下运动至卸渣位。
109.本发明所提供的掘进机的具体实施例8，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，投渣口设置在主梁侧壁上，并对应投渣口设置溜渣板。本实施例中，投渣口设置在主梁上部，并正对渣土输送机，如此可取消溜渣板的设置。
110.本发明所提供的掘进机的具体实施例9，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，投渣口设置在主梁侧壁上，并对应投渣口设置溜渣板。本实施例中，投渣口设置在主梁侧壁上，但不设置溜渣板，通过转座转动直接将清渣斗移动至主梁侧壁内侧，并到达渣土输送机正上方。
111.本发明所提供的掘进机的具体实施例10，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，清渣装置设置在主梁上。本实施例中，清渣装置设置在设备桥上。当然，在其他实施例中，对于仅设置一个清渣装置的掘进机，可以将该一个清渣装置同时与主梁和设备桥连接。当然，一个掘进机上可以设置两个以上的清渣装置，此时，可以将部分清渣装置设置在主梁上，部分清渣装置设置在设备桥上。
112.本发明中的掘进机清渣装置的实施例：
113.掘进机清渣装置的实施例即上述掘进机的实施例1至10的任一实施例中记载的清渣装置，此处不再具体说明。
114.最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。