電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器及磨損量監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器，包括電阻柱芯、柱芯套、灌注式連線、外表連接線和傳感器的輸出端；柱芯套的外徑為2-3mm，電阻柱芯插在柱芯套內(nèi)，二者的頂部平齊；在柱芯套的側(cè)壁上設(shè)有上下排列的多個(gè)側(cè)向通孔，側(cè)向通孔內(nèi)灌注有形成灌注式連線的導(dǎo)體材料，所有灌注式連線的外端分別與外表連接線連接，所有灌注式連線的內(nèi)端均與電阻柱芯連接；在柱芯套的下端設(shè)有固定臺(tái)肩，在固定臺(tái)肩的底部設(shè)有電阻柱芯的引出線和外表連接線的引出線，電阻柱芯的引出線和外表連接線的引出線形成傳感器的輸出端。本發(fā)明還公開(kāi)了基于上述傳感器的盾構(gòu)機(jī)刀具磨損量在線監(jiān)測(cè)裝置。本發(fā)明能夠滿足刀具磨損的精度要求。
【專利說(shuō)明】電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器及磨損量監(jiān)測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于大型施工設(shè)備的檢測(cè)技術(shù)，具體涉及一種用于盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工中對(duì)刀具磨損量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是隧道、地鐵建設(shè)的大型裝備。由刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)刀具進(jìn)行掘進(jìn)。其中地鐵施工所用的刀盤直徑6.2-6.4m,刀盤刀具是掘進(jìn)的關(guān)鍵部件，也是最易磨損和失效的部件。刀具磨損主要是指刀刃和刀體的磨損。刀具的磨損除了無(wú)法掘進(jìn)外也會(huì)危及人身安全。施工中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刀具的磨損程度有助于提高施工效率和安全性。
[0003]能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量刀具磨損的方法特點(diǎn)是將磨損傳感器置于刀具內(nèi)部，刀具被磨損時(shí)，傳感器同時(shí)被磨掉。設(shè)法測(cè)量傳感器被磨掉量的多少，即可知道刀具的磨損程度。傳感器的具體實(shí)現(xiàn)方面，有并聯(lián)電阻排式，即將一系列電阻并聯(lián)固結(jié)在一基體上，每磨斷一個(gè)電阻，傳感器的總電阻就發(fā)生變化，測(cè)出這一變化就可知道磨損的多少。 申請(qǐng)人:也曾開(kāi)發(fā)過(guò)絲柵式刀具磨損傳感器，基本原理是一組電阻絲柵，通過(guò)識(shí)別被磨斷的絲柵數(shù)值實(shí)現(xiàn)刀具磨損測(cè)量。這類傳感器形狀多為柱狀，直徑在5-8_之間。這種傳感器的缺點(diǎn)是直徑大。因?yàn)橹糜诘毒邇?nèi)部的傳感器與刀具同時(shí)被磨削，但傳感器的材料的耐磨程度遠(yuǎn)小于刀具的材料。使用中會(huì)形成傳感器自身的磨損快于周圍的刀具材料，致使傳感器的部位被磨成下凹狀，傳感器被磨去部分多于刀具被磨損的部分，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差。因此，只有傳感器的直徑充分小，由材料耐磨程度不一致而產(chǎn)生的誤差才越小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種能夠滿足刀具磨損精度要求的直徑較小的電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器及基于該傳感器的盾構(gòu)機(jī)刀具磨損量在線監(jiān)測(cè)裝置，該裝置能夠減少測(cè)量誤差。
[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的一個(gè)技術(shù)方案是:一種電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器，包括電阻柱芯、柱芯套、灌注式連線、外表連接線和傳感器的輸出端；所述柱芯套的外徑為2-3_，所述電阻柱芯插在所述柱芯套內(nèi)，二者的頂部平齊；在所述柱芯套的側(cè)壁上設(shè)有上下排列的多個(gè)側(cè)向通孔，所述側(cè)向通孔內(nèi)灌注有形成所述灌注式連線的導(dǎo)體材料，所有所述灌注式連線的外端分別與所述外表連接線連接，所有所述灌注式連線的內(nèi)端均與所述電阻柱芯連接；在所述柱芯套的下端設(shè)有固定臺(tái)肩，在所述固定臺(tái)肩的底部設(shè)有電阻柱芯的引出線和外表連接線的引出線，所述電阻柱芯的引出線和所述外表連接線的弓I出線形成所述傳感器的輸出端。
[0006]在所述固定臺(tái)肩的下部設(shè)有中心螺紋孔，所述電阻柱芯的引出線通過(guò)螺紋連接在所述中心螺紋孔上，所述外表連接線穿出所述固定臺(tái)肩的部分形成所述外表連接線的引出線。
[0007]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的另一個(gè)技術(shù)方案是:基于上述傳感器的盾構(gòu)機(jī)刀具磨損量在線監(jiān)測(cè)裝置，包括所述傳感器、信號(hào)放大器、發(fā)射天線、接收天線、信號(hào)接收裝置和監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)；所述信號(hào)放大器接收所述傳感器的信號(hào)，所述發(fā)射天線接收所述信號(hào)放大器的信號(hào)，所述接收天線接收所述發(fā)射天線的信號(hào)，所述信號(hào)接收裝置接收所述接收天線的信號(hào)，所述監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)接收所述信號(hào)接收裝置的信號(hào)；所述傳感器鑲嵌固定在刀具內(nèi)，且所述傳感器的頂部與所述刀具的刀刃平齊。
[0008]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:采用能夠滿足刀具磨損精度要求的直徑較小的基于電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器，能夠減小由材料耐磨程度不一致而產(chǎn)生的測(cè)量誤差，并且能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量挖掘刀具的磨損狀態(tài)，有效減小或避免因刀具事故停機(jī)所造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡等危險(xiǎn)事故的發(fā)生。由于可以及時(shí)準(zhǔn)確掌握施工中刀盤、刀具的運(yùn)行情況，可有效保障保證掘進(jìn)的可靠性。同時(shí)也延長(zhǎng)了盾構(gòu)機(jī)的安全使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明一種電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器的結(jié)構(gòu)圖；
[0010]圖2為本發(fā)明一種電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器的柱芯套結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖3為本發(fā)明一種電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器置于挖掘刀具內(nèi)的結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖4為本發(fā)明一種基于電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器的盾構(gòu)機(jī)刀具磨損量在線監(jiān)測(cè)裝置的示意圖。
[0013]圖中:1、電阻柱芯；2、柱芯套；3、灌注式連線；4、外表連接線；5、橡膠墊；6、鎖母；
7、中心通孔；8、固定臺(tái)肩，9、螺紋孔；10、側(cè)位孔；11、側(cè)向通孔；12、電阻柱芯的引出線；13、外表連接線的引出線；14、刀具；15、信號(hào)放大器；16、發(fā)射天線；17、接收天線；18、信號(hào)接收裝置；19、盾構(gòu)主機(jī)艙；20、刀盤。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0015]請(qǐng)參閱圖1?圖3，一種電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器，包括電阻柱芯1、柱芯套
2、灌注式連線3、外表連接線4和傳感器的輸出端；所述柱芯套2的外徑為2-3_，所述電阻柱芯I插在所述柱芯套2內(nèi)，二者的頂部平齊；在所述柱芯套2的側(cè)壁上設(shè)有上下排列的多個(gè)側(cè)向通孔11，所述側(cè)向通孔11內(nèi)灌注有形成所述灌注式連線3的導(dǎo)體材料，所有所述灌注式連線3的外端分別與所述外表連接線4連接，所有所述灌注式連線3的內(nèi)端均與所述電阻柱芯I連接；在所述柱芯套2的下端設(shè)有固定臺(tái)肩8，在所述固定臺(tái)肩8的底部設(shè)有電阻柱芯的引出線12和外表連接線的引出線，所述電阻柱芯的引出線12和所述外表連接線的引出線13形成所述傳感器的輸出端。上述傳感器的直徑可以做到2-3_，可以滿足刀具磨損的精度要求。
[0016]在本實(shí)施例中，電阻柱芯I是一直徑約一毫米的碳芯，自身已有一定的電阻。柱芯套2有一中心通孔7，電阻柱芯I插在柱芯套的中心通孔7中。柱芯套2的下端有一固定臺(tái)肩8，用于固定傳感器。固定臺(tái)肩8下部有一段和中心通孔7同軸的螺紋孔9，還有一側(cè)位孔10。在柱芯套2的一側(cè)打有一排等距分布(也可不等距)的側(cè)向通孔11，在側(cè)向通孔11中灌入錫等低熔點(diǎn)導(dǎo)體，形成灌注式連線3。在柱芯套2的外側(cè)有一根外表連接線4，橫截面可為圓形也可為薄片狀，外表連接線4與各孔口的灌注式連線3連接，這種連接相當(dāng)于焊接。外表連接線4由柱芯套2下部固定臺(tái)肩8的側(cè)位孔10穿過(guò)并連接到一根引出線。在臺(tái)肩下部的螺紋孔9中擰入一根一頭帶螺紋的引線，此引線連接電阻柱芯1，既起到連接線的作用，也起到固定電阻柱芯I的作用，防止電阻柱芯I滑動(dòng)。電阻柱芯的引出線與外表連接線的引出線一起作為傳感器的輸出端。這種結(jié)構(gòu)的傳感器的直徑可以做到2-3_，足以滿足刀具磨損的精度要求。將上述電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器鑲嵌于盾構(gòu)機(jī)的刀具14內(nèi)，固定臺(tái)肩8與刀具接觸的部位設(shè)有橡膠墊5，橡膠墊5亦具有密封作用，用鎖母6將傳感器與刀具固定為一體。
[0017]上述傳感器的工作原理:
[0018]電阻柱芯相當(dāng)于一組串聯(lián)的電阻，工作時(shí)其頂部與刀刃平齊，與刀具同時(shí)被磨損。當(dāng)一個(gè)側(cè)向通孔中的灌注式連線被磨斷時(shí)，電阻柱芯也被磨掉一段，輸出端的電阻會(huì)發(fā)生變化，測(cè)出這種電阻變化就可知道刀具的磨損量。
[0019]請(qǐng)參見(jiàn)圖4，基于上述傳感器的盾構(gòu)機(jī)刀具磨損量在線監(jiān)測(cè)裝置，包括所述傳感器、信號(hào)放大器15、發(fā)射天線16、接收天線17、信號(hào)接收裝置18和監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)；所述信號(hào)放大器15接收所述傳感器的信號(hào)，所述發(fā)射天線16接收所述信號(hào)放大器15的信號(hào)，所述接收天線17接收所述發(fā)射天線16的信號(hào)，所述信號(hào)接收裝置18接收所述接收天線17的信號(hào)，所述監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)接收所述信號(hào)接收裝置18的信號(hào)；所述傳感器鑲嵌固定在刀具14內(nèi)，且所述傳感器的頂部與所述刀具12的刀刃平齊。
[0020]因?yàn)榈侗P20是旋轉(zhuǎn)的，置于刀盤20上的挖掘刀具14也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，所以測(cè)量信號(hào)通過(guò)無(wú)線發(fā)射的方式傳輸。在本實(shí)施例中，總電阻阻值變化信號(hào)通過(guò)輸出端連接到刀盤輪輻內(nèi)密閉空間中的信號(hào)放大器15，經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)傳給刀盤背側(cè)的發(fā)射天線16，然后由土壓艙內(nèi)的接收天線17接收。盾構(gòu)主機(jī)艙19不轉(zhuǎn)動(dòng)，是盾構(gòu)機(jī)工作人員的操作室，盾構(gòu)主機(jī)艙19內(nèi)設(shè)有的信號(hào)接收裝置18實(shí)時(shí)接收、記錄接收天線17所傳送的關(guān)于刀具磨損量的信號(hào)，該信號(hào)由檢測(cè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
[0021]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(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】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的，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)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器，其特征在于，包括電阻柱芯、柱芯套、灌注式連線、外表連接線和傳感器的輸出端； 所述柱芯套的外徑為2-3_，所述電阻柱芯插在所述柱芯套內(nèi)，二者的頂部平齊； 在所述柱芯套的側(cè)壁上設(shè)有上下排列的多個(gè)側(cè)向通孔，所述側(cè)向通孔內(nèi)灌注有形成所述灌注式連線的導(dǎo)體材料，所有所述灌注式連線的外端分別與所述外表連接線連接，所有所述灌注式連線的內(nèi)端均與所述電阻柱芯連接； 在所述柱芯套的下端設(shè)有固定臺(tái)肩，在所述固定臺(tái)肩的底部設(shè)有電阻柱芯的引出線和外表連接線的引出線，所述電阻柱芯的引出線和所述外表連接線的引出線形成所述傳感器的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻柱芯式盾構(gòu)刀具磨損傳感器，其特征在于，在所述固定臺(tái)肩的下部設(shè)有中心螺紋孔，所述電阻柱芯的引出線通過(guò)螺紋連接在所述中心螺紋孔上，所述外表連接線穿出所述固定臺(tái)肩的部分形成所述外表連接線的引出線。
3.基于如權(quán)利要求1所述傳感器的盾構(gòu)機(jī)刀具磨損量在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括所述傳感器、信號(hào)放大器、發(fā)射天線、接收天線、信號(hào)接收裝置和監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)；所述信號(hào)放大器接收所述傳感器的信號(hào)，所述發(fā)射天線接收所述信號(hào)放大器的信號(hào)，所述接收天線接收所述發(fā)射天線的信號(hào)，所述信號(hào)接收裝置接收所述接收天線的信號(hào)，所述監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)接收所述信號(hào)接收裝置的信號(hào)；所述傳感器鑲嵌固定在刀具內(nèi)，且所述傳感器的頂部與所述刀具的刀刃平齊。
【文檔編號(hào)】G01N3/56GK103698237SQ201310755078
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】侯振德, 岳澄, 亢一瀾, 蔡宗熙, 富東慧 申請(qǐng)人:天津大學(xué)