[发明专利]一种敞开式隧道掘进机空推步进装置及方法

权利要求书

1.一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，包括刀盘盾体(1)和与刀盘盾体(1)传动连接的推进机构(2)，其特征在于：所述刀盘盾体(1)的前端焊接接收架(3)；所述推进机构(2)上安装用于固定接收架(3)的焊接机构(4)；所述推进机构(2)在刀盘盾体(1)后端还设有激光切割头(5)，激光切割头(5)和焊接机构(4)安装在转盘(7)上，转盘(7)固定在推进机构(2)上；所述推进机构(2)的末端设有PLC控制箱(6)，PLC控制箱(6)与激光切割头(5)、焊接机构(4)电连接；

所述刀盘盾体(1)的前端面加工有多个球状的凸起(101)，刀盘盾体(1)在球状的凸起(101)的内部分别填装压力传感器(102)，每个压力传感器(102)分别与PLC控制箱(6)内的控制元件连接，在刀盘盾体(1)与接收架(3)定位过程中遇到阻碍物时，压力传感器(102)向PLC控制箱(6)发送压力过载信号，通过PLC控制箱(6)控制激光切割头(5)对阻碍物进行切割去除；

所述接收架(3)的内端面设为与刀盘盾体(1)前端面相匹配的弧形，并在弧形面上设有与球状的凸起(101)相匹配的凹面槽(301)，所述接收架(3)的内端面安装在刀盘盾体(1)前端面上，并通过凹面槽(301)与球状的凸起(101)定位安装，在所述凹面槽(301)与球状的凸起(101)之间还通过焊接机构(4)焊接固定；所述接收架(3)的外轮廓由四个断面构成，其由顶部水平断面(302)、顶部水平断面(302)相接的弧形断面(303)、底部水平断面(305))，设置在弧形断面(303)与底部水平断面(305)之间的竖直断面(304)构成。

2.根据权利要求1所述的一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，其特征在于，所述PLC控制箱(6)内的控制元件包括一台工控机(601)、一台用于编程的笔记本电脑(602)和一个触摸屏(603)，所述工控机(601)用于记录各种由自动化元件所采集的数据，并通过一个OPC服务器(604)适时的传输到操作室的触摸屏(603)上。

3.根据权利要求1所述的一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，其特征在于，所述接收架(3)外轮廓的四个断面结构与待掘进的隧洞(8)的内侧墙面相匹配，在隧洞(8)的底部埋设钢筋砼底板(801)，隧洞(8)的底部在钢筋砼底板(801)的两侧浇筑钢筋砼边墙(802)。

4.根据权利要求3所述的一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，其特征在于，所述焊接机构(4)设有里外两组安装在转盘(7)上，焊接机构(4)包括焊接箱(401)、电动气缸(402)、菱形伸缩架(403)、转台(404)和喷嘴(405)；所述焊接箱(401)和电动气缸(402)通过导线与PLC控制箱(6)电连接，电动气缸(402)的前端传动连接菱形伸缩架(403)，菱形伸缩架(403)的另一端安装转台(404)，转台(404)上安装喷嘴(405)，喷嘴(405)由焊接箱(401)提供焊接动力。

5.根据权利要求4所述的一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，其特征在于，所述推进机构(2)包括液压缸(201)、转轴(202)和联轴器(203)；所述液压缸(201)受控于PLC控制箱(6)，液压缸(201)的输出端连接转轴(202)，转轴(202)的另一端通过联轴器(203)与刀盘盾体(1)固定安装。

6.根据权利要求5所述的一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，其特征在于，所述激光切割头(5)采用光纤激光自动调焦切割头D38-Z-JX，激光切割头(5)的切割线与接收架(3)的上下两个断面平齐。

7.一种采用权利要求6所述的敞开式隧道掘进机空推步进装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将推进机构(2)与刀盘盾体(1)通过液压缸(201)、转轴(202)和联轴器(203)传动连接，并在转轴(202)的前端焊接转盘(7)；

S2：在转盘(7)上安装焊接机构(4)和激光切割头(5)，并将焊接机构(4)、激光切割头(5)与推进机构(2)末端的PLC控制箱(6)电连接；

S3：将接收架(3)制作好后固定在隧洞(8)的内侧墙面上，通过PLC控制箱(6)控制推进机构(2)推动刀盘盾体(1)向前进给，直至刀盘盾体(1)的前端面与接收架(3)的内端面定位嵌合；

S4：在刀盘盾体(1)与接收架(3)定位过程中遇到阻碍物，压力传感器(102)向PLC控制箱(6)发送压力过载信号，通过PLC控制箱(6)控制激光切割头(5)对阻碍物进行切割去除；

S5：再通过PLC控制箱(6)驱动焊接机构(4)工作，焊接机构(4)通过电动气缸(402)推动菱形伸缩架(403)带动转台(404)和喷嘴(405)向前推进至刀盘盾体(1)与接收架(3)的安装面，再由喷嘴(405)对接缝处进行焊接，焊接完成后，收回菱形伸缩架(403)即可。