專利名稱：Tbm滾刀磨損檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾刀磨損檢測(cè)裝置，尤其涉及一種硬巖滾刀動(dòng)態(tài)磨損檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
隨著隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)在工程的廣泛使用，在施工中逐漸發(fā)現(xiàn)刀具磨損已經(jīng)成為一個(gè)影響工程質(zhì)量進(jìn)度和安全的關(guān)鍵問(wèn)題，工作中首先出現(xiàn)了單把刀損壞，與該刀相鄰部位或同一徑向的刀具受到偏載力，使得其他刀具磨損加劇，進(jìn)而導(dǎo)致刀盤整體偏載，最終造成整個(gè)刀盤的開(kāi)裂、解體。目前對(duì)于滾刀的磨損通常采用施工經(jīng)驗(yàn)或理論計(jì)算估計(jì)，但這只能定性判斷，具有很大的主觀性，而且不能對(duì)單把滾刀工作狀況實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)。或?qū)σ延袧L刀結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，此將無(wú)疑增加制造的難度和成本。在不改變?cè)械侗P和刀具的情況下，實(shí)時(shí)連續(xù)檢測(cè)刀具的磨損狀況有助于隨時(shí)掌握刀具磨損量的大小，提前做好換刀的所有準(zhǔn)備，減少由于過(guò)度磨損造成的安全隱患和工期延誤。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有刀具磨損監(jiān)測(cè)的不足，本發(fā)明提供一種TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、效率高以及工作可靠，實(shí)用性強(qiáng)、廉價(jià)、便攜、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，在硬巖隧道掘進(jìn)中，針對(duì)TBM刀盤上的滾刀能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)滾刀刀圈的幾何形狀變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)滾刀磨損的動(dòng)態(tài)測(cè)量。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是:該TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置包括一凹字形殼體，凹字形殼體內(nèi)凹處側(cè)壁的材料為透光材料，所述凹字形殼體內(nèi)凹處側(cè)壁的一端為光信號(hào)發(fā)射端，所述凹字形殼體內(nèi)凹處側(cè)壁的另一端為光信號(hào)接收端，所述光信號(hào)發(fā)射端設(shè)置有可以發(fā)射一組平行激光束的激光發(fā)射器，所述光信號(hào)接收端的設(shè)有一組光敏傳感器；所述光敏傳感器的數(shù)量與所述激光發(fā)射器發(fā)射出的激光束的數(shù)量相等、且成對(duì)對(duì)正布置，從而形成多條平行的光路；位于光信號(hào)接收端和所述光信號(hào)發(fā)射端均分別設(shè)有一套清潔結(jié)構(gòu)，所述清潔結(jié)構(gòu)包括由四個(gè)小型電機(jī)帶動(dòng)的清潔帶和用來(lái)為清潔帶除塵的柔性塵刷；所述清潔帶的材料為透光材料，位于所述光信號(hào)接收端和所述光信號(hào)發(fā)射端的兩側(cè)均分別設(shè)有條形開(kāi)口，每條清潔帶穿過(guò)條形開(kāi)口、并繞在四個(gè)小型電機(jī)的輸出軸上，一套清潔結(jié)構(gòu)中的清潔帶從光信號(hào)接收端內(nèi)表面滑過(guò)，另一套清潔結(jié)構(gòu)中的清潔帶從光信號(hào)接收端內(nèi)表面滑過(guò)；還包括電源以及用于控制小型電機(jī)和光敏傳感器的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)接收光敏傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送到TBM操作室主機(jī)上。本發(fā)明TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置，其中，所述條形開(kāi)口的兩邊均分別設(shè)置滾軸。所述激光發(fā)射器選用半導(dǎo)體激光器或氣體激光器。所述光敏傳感器選用CCD傳感器或CMOS傳感器。所述控制系統(tǒng)選用Zigaee、藍(lán)牙或者wifi向TBM操作室主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，容易組裝，從而能夠?qū)崿F(xiàn)小型化和微型化，并且還能夠消除使用過(guò)程中由于巖石粉末可能導(dǎo)致的光路導(dǎo)通問(wèn)題。本發(fā)明滾刀磨損檢測(cè)裝置以光檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)電源驅(qū)動(dòng)激光發(fā)射器發(fā)射光線，由滾刀的幾何外形確定光線的導(dǎo)通與否，隨著刀具磨損程度的變化，導(dǎo)通光線發(fā)生變化，在接收端檢測(cè)導(dǎo)通光線的變化從而得到刀具的磨損數(shù)值。本發(fā)明適用于硬巖掘進(jìn)TBM滾刀，使刀盤上所安裝滾刀進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)磨損檢測(cè)成為可能。


圖1是本發(fā)明TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置凹字形殼體內(nèi)側(cè)的側(cè)視圖；圖中:1-凹字形殼體，2-小型電機(jī)，3-柔性塵刷，4-清潔帶，5-螺釘，6-激光發(fā)射器，7-滾刀刀圈，8-光敏傳感器，9-TBM刀盤，10-控制系統(tǒng)，11A、IIB-滾輪。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。如圖1所示，本發(fā)明一種TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置，包括一凹字形殼體1，所述凹字形殼體I上開(kāi)有螺孔，通過(guò)螺釘5·固定在TBM刀盤9上。凹字形殼體I內(nèi)凹處(即靠近滾刀刀圈7的)側(cè)壁的材料為透光材料，所述凹字形殼體I內(nèi)凹處側(cè)壁的一端為光信號(hào)發(fā)射端，所述凹字形殼體I內(nèi)凹處側(cè)壁的另一端為光信號(hào)接收端，所述光信號(hào)發(fā)射端設(shè)置有可以發(fā)射一組平行激光束的激光發(fā)射器6，所述激光發(fā)射器6能夠發(fā)射一定強(qiáng)度的光線，所述激光發(fā)射器6垂直布置于凹字形殼體I的一端內(nèi)側(cè)(即光信號(hào)發(fā)射端)，為了獲得垂直于滾刀刀圈7的平行激光束，激光發(fā)射器6可以由多個(gè)小型激光發(fā)射器以一定的間距呈并排布置，也可使用一個(gè)激光發(fā)射器并通過(guò)輔助設(shè)備使之產(chǎn)生平行的光束，所述激光發(fā)射器6可以選用半導(dǎo)體激光器或氣體激光器；所述光信號(hào)接收端設(shè)有一組光敏傳感器8，所述光敏傳感器8選用CCD傳感器或CMOS傳感器；所述光敏傳感器8與所述激光發(fā)射器6發(fā)射出的激光束的數(shù)量相等、且成對(duì)對(duì)正布置，通電后，可以形成多條平行的光路；位于光信號(hào)接收端和所述光信號(hào)發(fā)射端均分別設(shè)有一套清潔結(jié)構(gòu)，所述清潔結(jié)構(gòu)包括由四個(gè)小型電機(jī)2帶動(dòng)的清潔帶4和用來(lái)為清潔帶4除塵的柔性塵刷3 ;所述清潔帶4的材料為透光材料，所述清潔帶4具有防劃傷和高透光的要求。位于所述光信號(hào)接收端和所述光信號(hào)發(fā)射端的兩側(cè)均分別設(shè)有條形開(kāi)口，所述條形開(kāi)口的兩邊均分別設(shè)置滾軸IIA和IIB (如圖2所示)，以便使所述清潔帶可以輕松通過(guò)并移動(dòng)。每條清潔帶4穿過(guò)條形開(kāi)口、并繞在四個(gè)小型電機(jī)的輸出軸上，一套清潔結(jié)構(gòu)中的清潔帶4從光信號(hào)接收端內(nèi)表面滑過(guò)，另一套清潔結(jié)構(gòu)中的清潔帶4從光信號(hào)接收端內(nèi)表面滑過(guò)。如圖1所示，呈矩形四角位置安裝的四臺(tái)小型電機(jī)2驅(qū)動(dòng)所述清潔帶4移動(dòng)，所述清潔帶外側(cè)緊貼清潔帶4布置兩把柔性刷。本發(fā)明中還包括為整個(gè)裝置提供電能的直流電源以及用于控制小型電機(jī)2和光敏傳感器8的控制系統(tǒng)10，所述控制系統(tǒng)10接收光敏傳感器8傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送到TBM操作室主機(jī)(圖中未示出)上，所述控制系統(tǒng)10選用Zigaee、藍(lán)牙或者wifi向TBM操作室主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。如圖1所示，工作時(shí)，TBM滾刀在破巖的同時(shí)繞自身中心軸旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)激光發(fā)射器6發(fā)出光束，由滾刀刀圈7的磨損程度確定所發(fā)射光路的通斷。在各激光光路為獨(dú)立配置的情況下，滾刀未磨損時(shí)，邊緣光束被滾刀遮擋住以至不能通過(guò)，因此，光信號(hào)接收端的光敏傳感器8不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，假定，當(dāng)滾刀磨損3mm時(shí)，由于滾刀刀圈7的幾何外輪廓變小，邊緣光束可以直接通過(guò)到達(dá)光信號(hào)接收端的光敏傳感器8，使光敏傳感器8產(chǎn)生一種信號(hào)，此時(shí)，打開(kāi)次邊緣激光發(fā)射器6并關(guān)閉邊緣激光發(fā)射器6，進(jìn)行下一階段磨損檢測(cè)，如此循環(huán)，直到檢測(cè)到刀圈幾何形狀達(dá)到失效。通常情況下，TBM滾刀破巖工作環(huán)境比較惡劣，在此工況下使用本發(fā)明TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置，其中的凹字形殼體I的外側(cè)面上極易附著粉塵，從而影響激光發(fā)射器6的光束通路，故本發(fā)明中設(shè)置的清潔結(jié)構(gòu)，其中，由透光材料制成的清潔帶4在小型電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)下可以在凹字形殼體I的外側(cè)平面移動(dòng)以防止粉塵附著，同時(shí)，為確保清潔帶4的透光性，在凹字形殼體I的內(nèi)部設(shè)有柔性塵刷3對(duì)移動(dòng)的清潔帶4進(jìn)行清潔。如圖2所示，在清潔帶4移動(dòng)的過(guò)程中，為減小清潔帶4在條形開(kāi)口處與凹字形殼體I的摩擦，在條形開(kāi)口的兩側(cè)相對(duì)地布置了兩個(gè)隨清潔帶4移動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的滾軸IlA和IlB。至于本發(fā)明中的控制系統(tǒng)10如何設(shè)計(jì)屬于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)慣用的技術(shù)手段，在此不再贅述。本發(fā)明TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，更具有安裝方便、操作靈活、效率高以及工作可靠，實(shí)用性強(qiáng)、廉價(jià)、便攜、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，并且還能夠消除使用過(guò)程中由于巖石粉末可能導(dǎo)致的光路導(dǎo)通問(wèn)題，可以為TBM刀盤上滾刀磨損的有效及時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)獲取滾刀的動(dòng)態(tài)磨損數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)滾刀失效時(shí)間，提前做好換刀的所有準(zhǔn)備，降低由于刀具過(guò)度磨損導(dǎo)致刀盤破裂的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明尤其適用于硬巖掘進(jìn)TBM滾刀，實(shí)現(xiàn)了 TBM滾刀的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)磨損檢測(cè)。盡管上面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不 脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置，包括一凹字形殼體(I)，其特征在于， 凹字形殼體(I)內(nèi)凹處側(cè)壁的材料為透光材料， 所述凹字形殼體(I)內(nèi)凹處側(cè)壁的一端為光信號(hào)發(fā)射端，所述凹字形殼體(I)內(nèi)凹處側(cè)壁的另一端為光信號(hào)接收端，所述光信號(hào)發(fā)射端設(shè)置有可以發(fā)射一組平行激光束的激光發(fā)射器(6)，所述光信號(hào)接收端的設(shè)有一組光敏傳感器(8);所述光敏傳感器(8)與所述激光發(fā)射器(6)發(fā)射出的激光束的數(shù)量相等、且成對(duì)對(duì)正布置，從而形成多條平行的光路； 位于光信號(hào)接收端和所述光信號(hào)發(fā)射端均分別設(shè)有一套清潔結(jié)構(gòu)，所述清潔結(jié)構(gòu)包括由四個(gè)小型電機(jī)(2)帶動(dòng)的清潔帶(4)和用來(lái)為清潔帶(4)除塵的柔性塵刷(3);所述清潔帶(4)的材料為透光材料，位于所述光信號(hào)接收端和所述光信號(hào)發(fā)射端的兩側(cè)均分別設(shè)有條形開(kāi)口，每條清潔帶(4)穿過(guò)條形開(kāi)口、并繞在四個(gè)小型電機(jī)的輸出軸上，一套清潔結(jié)構(gòu)中的清潔帶(4)從光信號(hào)接收端內(nèi)表面滑過(guò)，另一套清潔結(jié)構(gòu)中的清潔帶(4)從光信號(hào)接收端內(nèi)表面滑過(guò)； 還包括電源以及用于控制小型電機(jī)(2)和光敏傳感器(8)的控制系統(tǒng)(10)，所述控制系統(tǒng)(10)接收光敏傳感器(8)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送到TBM操作室主機(jī)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置，其特征在于，所述條形開(kāi)口的兩邊均分別設(shè)置滾軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置，其特征在于，所述激光發(fā)射器(6)選用半導(dǎo)體激光器或氣體激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光敏傳感器(8)選用CCD傳感器或CMOS傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)(10)選用Zigaee、藍(lán)牙或者wifi向TBM操作室主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種TBM滾刀磨損檢測(cè)裝置，包括一凹字形殼體，凹字形殼體內(nèi)凹處側(cè)壁的材料為透光材料，凹字形殼體內(nèi)凹處側(cè)壁的兩端分別為光信號(hào)發(fā)射端和接收端，光信號(hào)發(fā)射端可以發(fā)射一組平行激光束，光信號(hào)接收端為一組光敏傳感器，從而可以形成多條平行的光路，并由刀圈的磨損程度確定光路的通斷，還設(shè)有清潔結(jié)構(gòu)、電源以及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接收光敏傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送到TBM操作室主機(jī)上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、效率高以及工作可靠，實(shí)用性強(qiáng)、廉價(jià)、便攜、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，并且還能夠消除使用過(guò)程中由于巖石粉末可能導(dǎo)致的光路導(dǎo)通問(wèn)題，尤其適用于硬巖掘進(jìn)TBM滾刀，使刀盤上所安裝滾刀進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)磨損檢測(cè)成為可能。
文檔編號(hào)G01B11/24GK103234903SQ20131011112
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者張斌, 劉建琴, 郭偉, 王磊 申請(qǐng)人:天津大學(xué)