本發(fā)明涉及一種用于將切割工具固定在隧道掘進(jìn)機(jī)的切割頭上的系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種包括切割頭的隧道掘進(jìn)機(jī)，所述切割頭包括使用這種固定系統(tǒng)被固定在切割頭中的切割工具。

背景技術(shù)：

隧道掘進(jìn)機(jī)通常包括設(shè)有盤狀切割器的切割頭，所述盤狀切割器是圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的圓形切割工具并且使得可以用刻度板的形式鉆碎巖石。隧道掘進(jìn)機(jī)還可以包括稱為"撕裂器"的刮削工具。切割頭由此包括規(guī)則地分布在其表面上的多個盤狀切割器。每個盤狀切割器在最通常的情況下通過一組螺釘、楔形物和螺母被固定至切割頭上的殼體。特別是由robbins公司制造的這種固定系統(tǒng)通常包括幾個使得可以將盤狀切割器鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢玫目刹鹦对?、用于楔形物的鎖定螺釘以及可選的上緊螺母，所述可拆卸元件例如為楔形物。當(dāng)更換磨損的盤狀切割器時，這些元件必須被操作者一個接一個地分解。在一些系統(tǒng)中，楔形物并不被緊固至任何其它部件。這些處理過程涉及到將大量的可能丟失的獨(dú)立部件組裝和轉(zhuǎn)移，而且上緊和松開操作還涉及高轉(zhuǎn)矩。這些系統(tǒng)必須由至少一個具有特殊設(shè)備的操作者處理。由于這些操作在困難的狀況下在隧道掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部執(zhí)行，因此某些物體掉落或丟失的風(fēng)險使得更換盤狀切割器的動作耗費(fèi)時間并且相對不實(shí)用。

wo-a-2011/076616描述了一種盤狀切割器固定系統(tǒng)，其包括緊固到盤狀切割器的接合銷釘，并且可在第一位置和第二位置之間相對于盤狀切割器的支撐件旋轉(zhuǎn)，在所述第一位置，接合銷釘?shù)倪吘壗雍系奖P狀切割器被安裝于其中的殼體的槽口中，并且在所述第二位置，盤狀切割器可以從殼體上移除。為了將 用于盤狀切割器的固定件鎖定在殼體中，在接合銷釘?shù)牡谝晃恢?，借助于被插入接合銷釘?shù)目字械穆葆斒┘宇A(yù)加應(yīng)力。

在分解盤狀切割器期間，螺釘必須首先被松開，然后接合銷釘必須被旋轉(zhuǎn)以使得盤狀切割器可以被移除。這種方法因此需要幾個特殊的操作，特別是使接合銷釘樞轉(zhuǎn)，這使得該方法復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

更特別地，本發(fā)明的目的在于通過提出一種新的系統(tǒng)來解決這些缺陷，所述系統(tǒng)用于將切割工具固定在隧道掘進(jìn)機(jī)的切割頭上，其允許切割工具比在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中更簡單和迅速地被更換。

為此，本發(fā)明涉及一種用于將切割工具固定在隧道掘進(jìn)機(jī)的切割頭上的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括被緊固至所述切割頭的殼體，所述切割工具被插入所述殼體中，所述切割工具包括兩個凸緣，有效部件被安裝在所述兩個凸緣之間，所述固定系統(tǒng)還包括可伸縮的鎖定元件，所述可伸縮的鎖定元件以捕捉的方式(captively)連接至所述凸緣并且適于將所述凸緣鎖定在所述殼體中，所述鎖定元件能在第一位置和第二位置之間相對于所述凸緣運(yùn)動，在所述第一位置，鎖定元件接合到所述殼體中以便將切割工具鎖定在殼體中，并且在所述第二位置，鎖定元件脫離所述殼體并且允許切割工具從殼體上移除，其特征在于，所述系統(tǒng)包括移動裝置，所述移動裝置連接至所述切割工具以適于使鎖定元件在其第一位置及其第二位置之間平移，并且這些移動裝置適于在單次操作中被啟動。

根據(jù)本發(fā)明，例如為盤狀切割器或撕裂器的切割工具由于除了鍵以外的鎖定元件而被固定在殼體中，所述鎖定元件的運(yùn)動不需要固定系統(tǒng)外部的裝置。因此，用于切割工具的分解和重新組裝操作迅速且容易，并且特別地可以由能夠控制移動裝置的機(jī)器人來執(zhí)行。

根據(jù)本發(fā)明的有利的但是可選的方面，考慮到技術(shù)上允許的任意的組合方式，這種系統(tǒng)可以結(jié)合以下特征中的一個或多個：

-所述鎖定元件是能夠被插入所述殼體的槽口中的楔形物，并且所述楔形物包括平坦的后面，所述平坦的后面適于抵靠所述槽口的平行面，所述平行面與將切割工具從殼體上移除的運(yùn)動相反地定向。

-對于每個凸緣，所述楔形物的移動裝置包括安裝在所述凸緣的螺紋孔中的螺釘、滑動安裝在每個螺釘上的上緊部件、安裝在每個螺釘上并且適于使所述上緊部件沿著螺釘?shù)目v向軸線平移的環(huán)，所述楔形物以自由平移的方式安裝在每個上緊部件上，并且所述螺釘?shù)男D(zhuǎn)導(dǎo)致所述上緊部件在第一向前位置和第二后方位置之間進(jìn)行平移運(yùn)動，在所述第一向前位置，所述楔形物接合到所述槽口中，并且在所述第二后方位置，所述楔形物脫離所述槽口。

-每個螺釘包括允許所述楔形物的移動裝置啟動的頭部。

-每個上緊部件包括兩個相對于所述殼體的中間平面傾斜的傾斜面，并且所述楔形物以沿著所述傾斜面自由地平移的方式被安裝。

-在所述上緊部件的第一位置，所述環(huán)和所述凸緣之間存在空間以允許所述螺釘?shù)念~外的上緊。

-在所述楔形物的第二位置，所述楔形物的前面抵靠所述凸緣的后面。

-在所述楔形物的第二位置，當(dāng)所述切割工具插入殼體時，所述槽口的與所述切割工具從殼體移除的運(yùn)動相反地定向的所述面與所述凸緣的后面之間的距離大于楔形物的寬度。

-每個凸緣具有兩個形成適于與中空部分協(xié)作的圓錐形輪廓的側(cè)向傾斜面，在鎖定元件的第一位置中，所述中空部分具有布置在殼體的內(nèi)表面上的相應(yīng)形狀。

-所述切割工具是盤狀切割器，所述盤狀切割器的旋轉(zhuǎn)部件形成所述切割工具的所述有效部件。

-所述切割工具是撕裂器，所述撕裂器包括刮削部件和安裝在所述凸緣之間的底座，所述刮削部件相對于所述底座靜止或傾斜并且形成所述切割工具的有效部件。

本發(fā)明還涉及一種包括切割頭的隧道掘進(jìn)機(jī)，所述切割頭包括使用如上所 述的固定系統(tǒng)被固定在切割頭中的切割工具。

附圖說明

基于參照附圖作為非限制性示例所提供的用于固定盤狀切割器的一種系統(tǒng)以及根據(jù)其原理的一種隧道掘進(jìn)機(jī)的以下描述，本發(fā)明將更好地被理解，并且本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)將更清楚地展現(xiàn)，其中：

-圖1是根據(jù)本發(fā)明的固定系統(tǒng)的側(cè)視圖；

-圖2是圖1的固定系統(tǒng)的后側(cè)在第一配置中的透視圖；

-圖3和圖4是圖1的系統(tǒng)在第二和第三配置中的類似于圖2的視圖；

-圖5是圖1和圖4的系統(tǒng)在圖4的配置中的頂視圖；

-圖6是從另一個角度觀察的從屬于圖1到圖5的固定系統(tǒng)的殼體上移除的盤狀切割器的透視圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了用于隧道掘進(jìn)機(jī)(未示出)的切割頭(也未示出)上的切割工具的固定系統(tǒng)100，該切割工具在該示例中由盤狀切割器1形成。固定系統(tǒng)100包括固定地緊固到切割頭的中空殼體3，并且盤狀切割器1插入到所述中空殼體中。殼體3具有前面30，盤狀切割器1從該前面伸出，且該前面被設(shè)計為在將被挖空的巖石壁的對面。殼體3包括后面32，操作者通過該后面32而具有通向固定系統(tǒng)100的通路，以便拆卸盤狀切割器1，從而使得所述盤狀切割器可以被新的盤狀切割器替換。垂直于前面30和后面32的軸線限定了固定系統(tǒng)100的縱向方向x-x’。下文中，術(shù)語“前”和“后”被用于表示前面30和后面32。

盤狀切割器1包括兩個凸緣5和6，盤狀切割器1的旋轉(zhuǎn)部件安裝在所述兩個凸緣5和6之間，包括切割盤70。該旋轉(zhuǎn)部件形成切割工具的有效部件，適于與巖層接觸并挖空巖層。凸緣5和6被插入到中空部件340和360中，中空部件340和360分別布置在殼體3的上壁34和下壁36中。凸緣5和6各自 具有形成圓錐形輪廓的兩個側(cè)面51和61，其形狀與中空部件340和360的表面互補(bǔ)。這種形狀匹配便于盤狀切割器1在殼體3中的插入和對齊。

固定系統(tǒng)100還包括兩個螺釘8，兩個螺釘8各自旋緊到凸緣5和6的螺紋孔中。盤狀切割器的拆卸不需要將螺釘8完成從凸緣5和6上旋開，并且因此，固定系統(tǒng)的所有部件在這些拆卸操作和再組裝操作期間保持緊固到彼此和盤狀切割器1。

螺釘8沿著平行于軸線x-x’的縱向軸線安裝。

固定系統(tǒng)100還包括上緊部件11。上緊部件11平行于軸線x-x’平移滑動地安裝在每個螺釘8上。上緊部件11具有相對于螺釘8的軸線對稱的整體上三角形的形狀。環(huán)13被旋緊在每個螺釘8上。螺釘8和環(huán)13沿著軸線x-x’平移地被緊固。螺釘8的頭部80從每個上緊部件11的后側(cè)可接近，從而形成能夠被執(zhí)行盤狀切割器1的拆卸的操作者或機(jī)器人啟動的指令部(command)。

上緊部件11在環(huán)13與頭部80之間保持被螺釘8捕捉，從而使得在旋緊螺釘8期間，上緊部件11通過頭部80而向前平移。在旋開螺釘8期間，上緊部件11通過環(huán)13而朝后平移。

在每個上緊部件11上，安裝有兩個楔形物15和16。楔形物15和16安裝到上緊部件11上，滑動連接到相對于螺釘8的縱向軸線傾斜的傾斜面110和111上，楔形物15和16沿著傾斜面110和111自由地平移。楔形物15和16具有整體成平行六面體的形狀。楔形物15和16與傾斜面110和111之間的滑動連接通過傾斜面110和111的軌道113與設(shè)置在楔形物15和16上的狹槽之間的滑動而實(shí)現(xiàn)，狹槽的形狀與軌道113的形狀互補(bǔ)。

當(dāng)盤狀切割器1移除時，盤狀切割器1與螺釘8、上緊部件11、環(huán)13以及楔形物15和16形成一體件。這些部件中的任何一個都不必分離，這簡化了盤狀切割器1的移除并避免了丟失部件的風(fēng)險。

中空部件340和360包括側(cè)槽口370，側(cè)槽口370相對于殼體3的穿過軸線x-x’且垂直于壁34和36以及面30和32的中間平面pm對稱。槽口370具有與楔形物15和16的形狀互補(bǔ)的平行六面體形狀，并且楔形物15和16能夠 被插入到槽口370中。在圖1和圖2中示出的固定系統(tǒng)100的第一鎖定配置中，其中盤狀切割器1的旋轉(zhuǎn)部件從隧道掘進(jìn)機(jī)的切割頭伸出以破壞巖石，上緊部件11處于第一前部位置，在該第一前部位置，楔形物15和16接合到槽口370中以便將盤狀切割器1鎖定到殼體3中。在該配置中，楔形物15和16的朝向固定系統(tǒng)100的后部定向的平坦的后面150和160與槽口370的朝向固定系統(tǒng)100的前部定向的平行面372接觸，所述平行面372與殼體3的后面32相反。因此，面372阻礙從殼體3移除盤狀切割器1的移除運(yùn)動。因此，由于面150和160以及面372的配合，上緊部件11不能朝向殼體3的后部被移除，并且因此盤狀切割器1被鎖定在殼體3中。因此，楔形物15和16在殼體3中形成用于凸緣5和6的可伸縮的鎖定元件。

楔形物15和16的平坦的面150和160相對于中間平面pm形成介于30度和60度之間的角度。

盤狀切割器1的拆卸動作如下所述地進(jìn)行。操作有通過頭部80從凸緣5和6旋開螺釘8構(gòu)成，以便開始上緊部件11的朝向固定系統(tǒng)100的后部的平移移動，如箭頭f1所示。在上緊部件11向后平移期間，直線形的面150和160承靠在面372上，以及楔形物15和16相對于傾斜面110和111的平移自由度使得楔形物15和16在軌道113上平移，如箭頭f2所示。螺釘8、環(huán)13和上緊部件11由此形成使得楔形物15和16在它們接合到槽口370中的位置與它們從槽口370脫離的位置之間移動的裝置。該移動裝置被緊固到盤狀切割器1，并且拆卸操作或再組裝操作不需要除了鍵以外的裝置來實(shí)現(xiàn)楔形物15和16的移動。

螺釘8的頭部80形成用于楔形物15和16的移動裝置的指令部，可以在使用單個工具實(shí)現(xiàn)的單次操作中啟動該指令部，即通過使用單一類型的移動(在此為旋轉(zhuǎn)移動)啟動該指令部。這允許操作者或有利的機(jī)器人通過向螺釘8施加旋轉(zhuǎn)而容易地見盤狀切割器1鎖定到殼體3中，螺釘?shù)男D(zhuǎn)導(dǎo)致楔形物15和16的平移。因此，由于僅需要單次操作來拆卸或再組裝盤狀切割器1，固定系統(tǒng)100易于使用。

圖3示出了上緊部件11和楔形物15和16的平移移動期間的固定系統(tǒng)100。楔形物15和16的平移移動導(dǎo)致直線形面150和160相對于面372滑動，從而使得楔形物15和16部分從槽口370脫離。

因此，楔形物15和16經(jīng)歷相對于凸緣5和6以及殼體3的直線形平移。該直線形平移通過圖3和圖5中的箭頭f4示出。

上緊部件11的向后平移移動持續(xù)直到上緊部件11的后方位置，如圖4至圖6中所示。在該配置中，楔形物15和16沿著箭頭f2持續(xù)其平移移動，直到它們完全從槽口370脫離。如圖4中所示，楔形物15和16在此相對于中間平面pm處于閉合位置，從而使得直線形面150和160不再與面372配合。因此，能夠通過在盤狀切割器的整個部件上施加沿著箭頭f3的向后的牽引力而從殼體3移除盤狀切割器1，這是因?yàn)槊?72不再沿著軸線x-x’阻礙面150和160。

在上緊部件11的第二位置中，楔形物15和16抵靠凸緣5和6的后面53和63，這使得能夠限制楔形物15和16朝向中間平面pm的平移和上緊部件11相對于凸緣5和6的向后平移。為此，楔形物15和16包括與直線形面150和160相反且平行的并且能夠承靠在面53和63上的前平面151和161，如圖4至圖6中所示。當(dāng)從殼體3移除盤狀切割器1時，通過在軌道113上朝后滑動實(shí)現(xiàn)的楔形物15和16與上緊部件11的分離被形成在上緊部件11上的止動件115阻止，止動件115在圖5和圖6中示出。

上緊部件11、楔形物15和16以及環(huán)13以捕捉方式組裝在螺釘8上，以及當(dāng)螺釘8保持接合在凸緣5和6中時楔形物15和16從槽口370脫離的事實(shí)，確保了固定系統(tǒng)100的部件不會相對于凸緣5和6丟失。因此，保證了固定系統(tǒng)100的可靠性，同時降低了移除盤狀切割器1期間丟失元件的風(fēng)險。

螺釘8的上緊可能導(dǎo)致楔形物15和16在槽口370中在面150和160與面372之間卡住。在盤狀切割器1的解鎖操作期間，螺釘8的旋開使得能夠通過引起凸緣5和6在向前方向上的少量移動而消除該卡住，這使得在面150和160與面372之間產(chǎn)生間隙。因此，在這些表面之間可發(fā)生相對滑動，并且通?？墒剐ㄐ挝?5和16從槽口370脫離。

當(dāng)必須在殼體3中組裝新的盤狀切割器1時，新的盤狀切割器被插入到殼體中，直到每個凸緣5和6的側(cè)面51和61接合殼體3的中空部分340和360，如圖5中所示。在該配置中，面53與面372之間的沿著垂直于這些面的方向獲得的距離大于楔形物15和16的寬度l，楔形物15和16的寬度l分別被認(rèn)為是面150與151之間的距離以及面160與161之間的距離。這使得當(dāng)螺釘8扮演者與移除過程相反的方向擰緊到凸緣5和6中時，楔形物15和16能夠恰當(dāng)?shù)刂匦陆雍系讲劭?70中。

在上緊部件11的第一位置中，環(huán)13與凸緣5和6之間存在有沿著軸線x-x’延伸的空間e。該空間e允許在楔形物15和16或槽口370磨損或磨光的情況下對螺釘8進(jìn)行額外的上緊。該空間使得能夠在固定系統(tǒng)100的整個壽命期間持續(xù)有效地上緊槽口370的楔形物15和16。

根據(jù)一個未示出的實(shí)施例，楔形物15和16的鎖定可通過啟動凸緣5和6的共享指令部而實(shí)現(xiàn)，啟動凸緣5和6的共享指令部允許每個凸緣5和6的螺釘8的同時旋緊和旋開。

根據(jù)另一未示出的實(shí)施例，系統(tǒng)100包括僅在凸緣5和6中的一個上的楔形物15和16、螺釘8、螺母13、上緊部件11。

根據(jù)本發(fā)明的再一未示出的實(shí)施例，由楔形物15和16形成的用于鎖定元件的移動裝置的啟動可通過旋緊或旋開螺釘8之外的操作來實(shí)現(xiàn)，例如通過啟動杠桿或能夠以單次操作使上緊部件11平移的任何其他系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的又一未示出的實(shí)施例，盤狀切割器可被另一種類型的切割工具替代，例如被稱為撕裂器的刮削工具。該撕裂器包括安裝在底座上的刮削部件，底座進(jìn)而安裝在凸緣5和6之間，刮削部件形成撕裂器的有效部件。刮削部件可相對于底座傾斜或靜止。

上述的實(shí)施例和代替方案的技術(shù)特征可以結(jié)合已形成本發(fā)明的新的實(shí)施例。