(19)中华人民共和国国家知识产权局 ▣逃▣ (12)发明专利申请 (10)申请公布号CN105626087A (43)申请公布日2016.06.01 (21)申请号201610063422.2 (22)申请日2016.01.31 (71)申请人梁定辉 地址528318广东省佛山市顺德区龙江镇丰 华北路76号 (72)发明人梁定辉 (74)专利代理机构佛山市中迪知识产权代理事 务所（普通合伙）44283 代理人薛家驹尤伯朋 (51)Int.CI. E21D906(2006.01) 权利要求书1页说明书4页附图6页 (54)发明名称 种仿生足式非开挖隧道挖掘机 (57)摘要 本发明公开了一种仿生足式非开挖隧道挖掘 10 机，包括机架以及设置在机架上的机头，机架上设 有至少两组插杆式推进装置，插杆式推进装置包 括固定在机架上的轴向伸缩推进机构以及安装在 机架的轴向滑行机构上并通过轴向滑行机构推动 而沿机架前后滑行的径向伸缩推进机构，轴向伸 缩推进机构位于径向伸缩推进机构的前方，轴向 伸缩推进机构包括有伸缩推杆，伸缩推杆连接在 径向伸缩推进机构，径向伸缩推进机构包括用于 插入于土层上的伸缩推进爪，伸缩推杆推动径向 伸缩推进机构使得径向伸缩推进机构相对于机架 上的轴向滑行机构实现相对滑行。本发明采用反 作用力滑式推进技术的仿生足式推进原理，灵活 简便、快速高效，提供的动力增加数倍，提升工作 效率。 10095940 石
CN105626087A 权利要求书 1/1页 1.一种仿生足式非开挖隧道挖掘机，其特征在于：包括机架(9)以及设置在所述机架 (9)上的机头(10)，机架(10)上设有至少两组插杆式推进装置，所述插杆式推进装置包括固 定在机架(9)上的轴向伸缩推进机构以及安装在机架(9)的轴向滑行机构上并通过轴向滑 行机构推动而沿机架(9)前后滑行的径向伸缩推进机构，轴向伸缩推进机构位于径向伸缩 推进机构的前方，所述轴向伸缩推进机构包括有伸缩推杆(2)，伸缩推杆(2)连接径向伸缩 推进机构，所述径向伸缩推进机构包括用于插入于土层上的伸缩推进爪(3)，伸缩推杆(2) 推动径向伸缩推进机构使得径向伸缩推进机构相对于机架(9)上的轴向滑行机构实现相对 滑行：当伸缩推进爪(3)插入土层而被固定在土层时，伸缩推杆(2)向后推动径向伸缩推进 机构，使得机架(9)受到向前的反向作用力，实现机架(9)向前推进。 2.根据权利要求1所述的仿生足式非开挖隧道挖掘机，其特征在于：所述轴向伸缩推进 机构包括固定设置在机架(9)的推进千斤顶(1)，所述推进千斤顶(1)上设有用于驱动伸缩 推杆(2)完成伸缩动作的推进液压油缸(4)。 3.根据权利要求1或2所述的仿生足式非开挖隧道挖掘机，其特征在于：所述径向伸缩 推进机构包括可沿机架(9)前后滑行的支撑千斤顶(5)，所述支撑千斤顶(5)上设有推动伸 缩推进爪(3)动作的支承液压油缸(6)。 4.根据权利要求1所述的仿生足式非开挖隧道挖掘机，其特征在于：所述至少两组插杆 式推进装置周向安装在机架(9)上。 5.根据权利要求4所述的仿生足式非开挖隧道挖掘机，其特征在于：所述插杆式推进装 置设置在机架(9)的同心圆周上。 6.根据权利要求4或5所述的仿生足式非开挖隧道挖掘机，其特征在于：所述插杆式推 进装置设置在机架(9)外周下半表面上。 7.根据权利要求4所述的仿生足式非开挖隧道挖掘机，其特征在于：所述插杆式推进装 置设置在机架(9)的非同心圆周上。 8.根据权利要求1所述的仿生足式非开挖隧道挖掘机，其特征在于：所述至少两组插杆 式推进装置轴向安装在机架(9)上。 9.根据权利要求7所述的仿生足式非开挖隧道挖掘机，其特征在于：所述插杆式推进装 置设置在机架(9)的同一水平线上。 10.根据权利要求8或9所述的仿生足式非开挖隧道挖掘机，其特征在于：所述插杆式推 进装置设置在机架(9)外周下半表面上。 2
CN105626087A 说明书 1/4页 一种仿生足式非开挖隧道挖掘机 技术领域 [0001] 本发明涉及非开挖隧道挖掘机技术领域，具体是一种仿生足式非开挖隧道挖掘 机。 [0002] 背景技术 [0003]现今生活中因土地紧张或地域本身条件等问题，管道多走地下建设，例如是排污 管道及电缆隧道的铺设或者是地铁工程的隧道建设，大大节约表面空间。在进行地下管道 建设时，需要对管道进行地下开挖及安装，目前较多的是使用隧道盾构机进行非开挖施工， 但是隧道盾构机的推进主要有以下两种：1、完全依靠隧道外的液压推动，形成隧道后推式 推进方式，但由于隧道盾构机整体设备庞大冗长，外界的液压推动力非常大，需要配套建设 庞大的隧道外基站以安装液压驱动设备，为此，致使驱动设备非常复杂，工程投入较大，并 且通过隧道尾端推进，行进速度非常慢：2、机头反推隧道衬砌管实现反作用力推进，期间还 可配合机头的动力装置进行联合驱动，然而，这种驱动方式也许建立复杂的机头驱动设备， 造成大量占据机头的内在空间，而且，机头反推隧道衬砌管时容易导致隧道衬砌管脱位，进 而损坏预装好，甚至因此引起隧道塌方现象。因此，本申请人认为，尽管本申请人之前提出 过一种用于管道挖掘机推进装置的技术方案，但是，该方案仍处于有待改进完善的阶段，所 以，有必要研发一种更为具体且灵活简便、能实现高效推进的非开挖隧道挖掘机。 [0004] 发明内容 [0005]本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种灵活简便、快速高效的仿 生足式非开挖隧道挖掘机，它为非开挖隧道挖掘机提供了一种反作用力滑式推进技术。 [0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种仿生足式非开挖隧 道挖掘机，包括机架以及设置在所述机架上的机头，机架上设有至少两组插杆式推进装置， 所述插杆式推进装置包括固定在机架上的轴向伸缩推进机构以及安装在机架的轴向滑行 机构上并通过轴向滑行机构推动而沿机架前后滑行的径向伸缩推进机构，轴向伸缩推进机 构位于径向伸缩推进机构的前方，所述轴向伸缩推进机构包括有伸缩推杆，伸缩推杆连接 在径向伸缩推进机构，所述径向伸缩推进机构包括用于插入于土层上的伸缩推进爪，伸缩 推杆推动径向伸缩推进机构使得径向伸缩推进机构相对于机架上的轴向滑行机构实现相 对滑行。当伸缩推进爪插入土层而被固定在土层时，伸缩推杆向后推动径向伸缩推进机构， 使得机架受到向前的反向作用力，实现机架向前推进。 [0007]具体进一步，所述轴向伸缩推进机构包括固定设置在机架的推进千斤顶，所述推 进千斤顶上设有用于驱动伸缩推杆完成伸缩动作的推进液压油缸。 [0008]具体进一步，所述径向伸缩推进机构包括可沿机架前后滑行的支撑千斤顶，所述 支撑千斤顶上设有推动伸缩推进爪动作的支承液压油缸。 3
CN105626087A 说明书 2/4页 [0009] 具体进一步，所述至少两组插杆式推进装置周向安装在机架上。 [0010] 具体进一步，所述插杆式推进装置设置在机架的同心圆周上。 [0011] 具体进一步，所述插杆式推进装置设置在机架外周下半表面上。 [0012] 具体进一步，所述插杆式推进装置设置在机架的非同心圆周上。 [0013] 具体进一步，所述至少两组插杆式推进装置轴向安装在机架上。 [0014] 具体进一步，所述插杆式推进装置设置在机架的同一水平线上。 [0015]具体进一步，所述插杆式推进装置设置在机架外周下半表面上。 [0016]本发明所达到的有益效果是：本发明通过设置在机架上设置主要由包括轴向伸缩 推进机构和径向伸缩推进机构组成插杆式推进装置，当轴向伸缩推进机构推动径向伸缩推 进机构时，径向伸缩推进机构因此与机架产生相对滑动，但因径向伸缩推进机构的伸缩推 进爪插在土层内而被固定，进而使机架受到径向伸缩推进机构的反作用力，相对于固定在 土层上的径向伸缩推进机构向前滑动，进而实现机架连同整体的挖掘机前行，本发明采用 仿生足式推进原理，为非开挖隧道挖掘机提供了一种具体的反作用力滑式推进技术，相比 传统技术其提供的动力大大增加，起到动力突出和提升工作效率。 [0017] 附图说明 [0018] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。 [0019] 图1是本发明的最佳实施例原理示意图。 「0020] 图2为图1所示实施例的第一个行进的过程的结构示意图。 [0021] 图3为图1所示实施例的第二个行进的过程的结构示意图。 [0022] 图4为图1所示实施例的第三个行进的过程的结构示意图。 [0023] 图5是本发明实施例二的原理示意图。 [0024] 图6是本发明实施例三的原理示意图。 [0025] 图7是本发明实施例四的原理示意图。 [0026] 具体实施方式 [0027]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。 [0028]实施例1：如图1至图4所示，本发明的一种仿生足式非开挖隧道挖掘机，包括机架9 以及设置在所述机架9上的机头10，机头10上装有挖掘刀盘或刀具，对前端土层进行切削掘 进。机架9上设有插杆式推进装置，所述插杆式推进装置包括固定在机架9上的轴向伸缩推 进机构以及安装在机架9的轴向滑行机构上并通过轴向滑行机构推动而沿机架9前后滑行 的径向伸缩推进机构，轴向伸缩推进机构位于径向伸缩推进机构的前方，其中上述的前方 是指挖掘机的前进方向，上述的轴向指挖掘机的轴线方向，上述的径向指由挖掘机外表面 与截面中心连线方向，以下所有的轴向及径向均为该解释。该轴向滑行机构可为滑槽、滚珠 式滑轨、油缸、气缸或连杆组件等位移机构。所述轴向伸缩推进机构包括有伸缩推杆2，伸缩
CN105626087A 说明书 3/4页 推杆2连接在径向伸缩推进机构，所述径向伸缩推进机构包括用于插入于土层上的伸缩推 进爪3，伸缩推杆2推动径向伸缩推进机构使得径向伸缩推进机构相对于机架9上的轴向滑 行机构实现相对滑行。当轴向伸缩推进机构的伸缩推进杆2推动径向伸缩推进机构，径向伸 缩推进机构与机架9在机架9上的轴向滑行机构内必然产生相对滑动，但因为伸缩推进爪3 插在土层内而被固定，进而使机架9受到径向伸缩推进机构的反作用力，相对于固定在土层 上的径向伸缩推进机构向前滑动，进而实现机架9连同整体的挖掘机完成向前推行动作。 [0029]在本发明的实施例中，轴向伸缩推进机构包括固定设置在机架9的推进千斤顶1， 推进千斤顶1上设有用于驱动伸缩推杆2完成伸缩动作的推进液压油缸4。径向伸缩推进机 构包括可沿机架9前后滑行的支撑千斤顶5，所述支撑千斤顶5上设有推动伸缩推进爪3动作 的支承液压油缸6，上述的支撑千斤顶5为用于径向支撑机架9的千斤顶，推进千斤顶1为推 动机架9前行的千斤顶。 [0030]在本实施例之外，还可以通过电动伸缩推进机或气压伸缩推进机或液压伸缩推进 机构或机械伸缩推杆机构作为代替上述的轴向伸缩推进机构和径向伸缩推进机构，期间， 在些替代机构中分别设置伸缩推杆2及伸缩推进爪3来完成挖掘机的推进动作。 [0031]期间，本实施例采用至少3N(N为1、2、3…等自然数)组插杆式推进装置，全部插 杆式推进装置分为轴向三级周向安装在机架9上，每级设置有N个插杆式推进装置，并且每 级的N个插杆式推进装置均布置在机架9的同心圆周上，上述的插杆式推进装置为轴向多级 并各级周向安装在机架9的同心圆周上，因此形成周向的仿生百足式不间断反作用力滑式 连续推进系统。 [0032]本实施例推进过程中，各级的推进液压油缸4向后推动径向千斤顶，因为伸缩推进 爪3插在土层上而被固定，进而使机架9受到反作用力而相对于径向伸缩推进机构向前滑 动，进而实现机架9连同整体的挖掘机前行。具体来说，第一级（即靠近机头10）的伸缩推杆2 推动第一级的径向伸缩推进机构，第二级（中部）的伸缩推杆2推动第二级的径向伸缩推进 机构，第三级（尾端部）的伸缩推杆2推动第三级的径向伸缩推进机构，其中第一级、第二级 和第二级的支撑千斤顶5之间为智能调节，实现至少有两级伸缩推进爪3插入土层实施推进 工作。当第一级的伸缩推进爪3在初始位置准备工作时，第二级伸缩推进爪3已经推进一半， 此时第三级伸缩推进爪3已经推进完毕并由支承液压油缸6驱动开始收缩归位，如图2所示。 随后第二级的伸缩推进爪3在初始位置准备工作时，第三级的伸缩推进爪3己经推进一半， 此时第一级的伸缩推进爪3已经推进完毕开始归位，如图3所示。当第三级的伸缩推进爪3在 初始位置准备工作时，第一级的伸缩推进爪3已经推进一半，此时第二级的伸缩推进爪3已 经推进完毕开始归位，如图4所示。如此循环反复。 [0033]本实施例采用三级推进原理，始终保持两级插杆式推进装置处于推进状态下，实 现仿生百足式不间断连续推进，推进效果较好。 [0034]实施例二：如图5所示，本实施例采用8组插杆式推进装置，全部插杆式推进装置为 周向安装在机架9的同心圆周上，本实施例的其余与实施例一相同，不再重复描述。 [0035] 实施例三：如图6所示，本实施例采用5组插杆式推进装置，全部插杆式推进装置设 置在机架9外周下半表面上，该外周下半表面上指穿过机架9水平中轴的水平面以下的外周 面，该安装方式使伸缩推进爪3不插入到上半圆周的土层，避免上半周面的土层产生松动脱 塌方，本实施例的其余与实施例一相同，不再重复描述。 5
CN105626087A 说明书 4/4页 [0036]实施例四：如图7所示，本实施例采用的插杆式推进装置轴向安装在机架9，各组插 杆式推进装置设置在机架9的非同心圆周上，即实现轴向至少两级设置形式，每一级均设有 该插杆式推进装置。本实施例的其余与实施例一相同，不再重复描述。 [0037]另外，本发明所述的插杆式推进装置还可设置在机架9的同一水平线上。 [0038] 在此，本发明所述的插杆式推进装置只需至少两组即可推动掘进机前行，其推进 过程如实施例一的前两级推进动作，反复更替。 [0039]最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而己，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的说明，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
CN105626087A 说明书附图 1/6页 9 10 插杆式推进装置 图1 7
CN105626087A 说明书附图 2/6页 10 ☑ 2 9 5 第一级 142563 1 56 2 4 6 42 3 1 3 第三级 第二级 图2 8
CN105626087A 说明书附图 3/6页 10 ☑ 0 56 9 第一级 142563 1 56 2 42 3 1 第二级 第三级 图3 9
CN105626087A 说明书附图 4/6页 10 目 ☑ 9 第级 142563 563 563 2 4 4 2 第二级 第三级 图4 10