刀盘及使用该刀盘的掘进机的制作方法

本发明涉及地下工程非开挖施工设备领域，特别是涉及到了一种刀盘及使用该刀盘的掘进机。

背景技术：

1、随着悬臂掘进机、全断面掘进机等施工设备的不断发展，其应用范围越加广泛，例如在公路铁路隧道开挖、城市地铁建设、煤矿巷道开挖等领域中普遍的采用了上述施工设备。伴随着应用领域的不断拓宽，掘进机的各种性能的优化需求也不断显现。

2、例如，在应用于矿山领域中时，进入深部开采阶段的硬岩矿山普遍具有岩体强度高、完整性好，耐磨性强等特点。深部矿产开采将面临高地应力与强开采扰动的影响，势必会对开采进度产生影响，矿山隧道开采质量及经济效益难以保证。目前较为成熟的破岩方式是截齿破岩和滚刀破岩，但在硬岩地层中，机械滚刀破岩效率低、刀具磨损严重，严重影响掘进速度和施工成本，截齿破岩在中等强度岩体中具有明显优势，当其遭遇硬岩地层时，往往截割头受损十分严重，效益低下，因此采用盘形滚刀代替悬臂设备上的截割截齿，能够在硬岩地层中实现快速掘进。

3、tbm法、截齿掘进机破岩一般采用金属刀具破岩工作，但针对掘进过程中遇到孤石或硬岩时，效率会下降，针对上述难题，学术界与工程界提出了利用激光搭载于设备进行辅助破岩已有部分研究，目前耦合激光破岩主要应用于tbm/盾构机(例如公告号为cn208456609u、公告日为2019年2月1日的中国实用新型专利以及申请公布号为cn113216996a、公布日为2021年8月6日的中国发明专利申请均记载了相应技术)，但是激光头破岩效果欠佳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种刀盘，以解决现有集成了激光破岩的掘进机存在的破岩效果差的问题。

2、同时，本发明的目的还在于提供使用了上述刀盘的掘进机。

3、为了解决上述问题，本发明的刀盘采用以下技术方案：刀盘，包括刀盘本体，所述刀盘本体上集成有激光破岩装置，所述激光破岩装置绕刀盘本体的转动轴线与刀盘本体活动配合，在刀盘本体与激光破岩装置之间设有用于驱使激光破岩装置相对于刀盘主体活动的驱动装置。

4、有益效果：本发明为改进型发明创造，其改进之处主要在于激光破岩装置设为了绕刀盘本体的转动轴线与刀盘本体活动配合，并且在刀盘本体与激光破岩装置之间设有用于驱使激光破岩装置相对刀盘主体活动的驱动装置，经研究发现，现有技术中，之所以激光破岩效果不佳，主要是由于激光破岩装置的活动速度受到刀盘转动速度的影响，导致了破岩装置线速度较大，无法充分发挥破岩效果。本发明在使用时可通过驱动装置驱使激光破岩装置相对于刀盘本体逆向转动，从而使其工作在最佳的转速区间，保证刀盘本体和激光破岩装置均充分发挥破岩效率，进而可解决现有集成了激光破岩的掘进机存在的破岩效果差的问题。

5、更进一步地，所述激光破岩装置有两个以上并且共用驱动装置。两个以上激光破岩装置将带来更高的破岩效率，同时各激光破岩装置共用驱动装置不仅减少了驱动装置的数量，而且更加易于控制。

6、更进一步地，各所述激光破岩装置分布于一以刀盘本体中心为圆心的圆上。各激光破岩装置布置于同一圆上，并且绕刀盘本体均布，更加易于实现对其活动配合结构的布置。

7、更进一步地，各激光破岩装置连接于一旋转架上，所述旋转架的旋转中心与刀盘本体的旋转中心重合。旋转架可起到同步传动的作用，即简化了传动结构，也实现了各激光破岩装置的同步控制。

8、更进一步地，所述刀盘本体上设置有环形轨道，所述激光破岩装置通过所述环形轨道与刀盘本体活动配合。环形轨道可起到支撑和保持激光破岩装置的作用，促进其安装的可靠性。

9、更进一步地，所述环形轨道上设有卡槽，所述激光破岩装置上设置有与所述卡槽配合的滚轮，激光破岩装置通过滚轮安装于所述环形轨道上。卡槽与滚轮配合保证了激光破岩装置活动的平顺性。

10、更进一步地，所述刀盘本体为斜切盘形滚刀。斜切盘形滚刀主要以前端刃口外侧为破岩部位，且其近近似于碗形结构可起到保护激光破岩装置的作用。

11、更进一步地，所述激光破岩装置绕刀盘本体的转动轴线与刀盘本体往复活动配合。往复活动配合可便于激光破岩装置与相应光纤之间的连接，避免激光破岩装置所连的光纤缠绕打结。

12、更进一步地，所述驱动装置为驱动马达。驱动马达具有便于主动精准控制的优点。

13、本发明的掘进机采用以下技术方案：掘进机，包括主体，所述主体上安装有刀盘，所述刀盘包括刀盘本体，所述刀盘本体上集成有激光破岩装置，所述激光破岩装置绕刀盘本体的转动轴线与刀盘本体活动配合，在刀盘本体与激光破岩装置之间设有用于驱使激光破岩装置相对于刀盘主体活动的驱动装置。

14、有益效果：本发明为改进型发明创造，其改进之处主要在于其刀盘上的激光破岩装置设为了绕刀盘本体的转动轴线与刀盘本体活动配合，并且在刀盘本体与激光破岩装置之间设有用于驱使激光破岩装置相对刀盘主体活动的驱动装置，经研究发现，现有技术中，之所以激光破岩效果不佳，主要是由于激光破岩装置的活动速度受到刀盘转动速度的影响，导致了破岩装置线速度较大，无法充分发挥破岩效果。本发明在使用时可通过驱动装置驱使激光破岩装置相对于刀盘本体逆向转动，从而使其工作在最佳的转速区间，保证刀盘本体和激光破岩装置均充分发挥破岩效率，进而可解决现有集成了激光破岩的掘进机存在的破岩效果差的问题。

15、更进一步地，所述激光破岩装置有两个以上并且共用驱动装置。两个以上激光破岩装置将带来更高的破岩效率，同时各激光破岩装置共用驱动装置不仅减少了驱动装置的数量，而且更加易于控制。

16、更进一步地，各所述激光破岩装置分布于一以刀盘本体中心为圆心的圆上。各激光破岩装置布置于同一圆上，并且绕刀盘本体均布，更加易于实现对其活动配合结构的布置。

17、更进一步地，各激光破岩装置连接于一旋转架上，所述旋转架的旋转中心与刀盘本体的旋转中心重合。旋转架可起到同步传动的作用，即简化了传动结构，也实现了各激光破岩装置的同步控制。

18、更进一步地，所述刀盘本体上设置有环形轨道，所述激光破岩装置通过所述环形轨道与刀盘本体活动配合。环形轨道可起到支撑和保持激光破岩装置的作用，促进其安装的可靠性。

19、更进一步地，所述环形轨道上设有卡槽，所述激光破岩装置上设置有与所述卡槽配合的滚轮，激光破岩装置通过滚轮安装于所述环形轨道上。卡槽与滚轮配合保证了激光破岩装置活动的平顺性。

20、更进一步地，所述刀盘本体为斜切盘形滚刀。斜切盘形滚刀主要以前端刃口外侧为破岩部位，且其近近似于碗形结构可起到保护激光破岩装置的作用。

21、更进一步地，所述激光破岩装置绕刀盘本体的转动轴线与刀盘本体往复活动配合。往复活动配合可便于激光破岩装置与相应光纤之间的连接，避免激光破岩装置所连的光纤缠绕打结。

22、更进一步地，所述驱动装置为驱动马达。驱动马达具有便于主动精准控制的优点。

23、更进一步地，所述主体为悬臂掘进机主体。悬臂掘进机具有工作灵活单次工作面小的特点，更加有助于激光破岩装置充分发挥其破岩效率。