專利名稱：Tbm滾刀磨損檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種滾刀磨損檢測裝置，尤其涉及一種硬巖滾刀動態(tài)磨損檢測裝置。
背景技術：
隨著隧道掘進機(TBM)在工程的廣泛使用，在施工中逐漸發(fā)現(xiàn)刀具磨損已經成為一個影響工程質量進度和安全的關鍵問題，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，進而導致刀盤整體偏載，最終造成整個刀盤的開裂、解體。目前對于滾刀的磨損通常采用施工經驗或理論計算估計，但這只能定性判斷，具有很大的主觀性，而且不能對單把滾刀工作狀況實時跟蹤監(jiān)測?；驅σ延袧L刀結構進行改造，此將無疑增加制造的難度和成本。在不改變原有刀盤和刀具的情況下，實時連續(xù)檢測刀具的磨損狀況有助于隨時掌握刀具磨損量的大小，提前做好換刀的所有準備，減少由于過度磨損造成的安全隱患和工期延誤。

實用新型內容針對現(xiàn)有刀具磨損監(jiān)測的不足，本實用新型提供一種TBM滾刀磨損檢測裝置，具有結構簡單、安裝方便、效率高以及工作可靠，實用性強、廉價、便攜、易于控制等優(yōu)點，在硬巖隧道掘進中，針對TBM刀盤上的滾刀能實時、準確地監(jiān)測滾刀刀圈的幾何形狀變化，實現(xiàn)對滾刀磨損的動態(tài)測量。為了解決上述技術問題，本實用新型TBM滾刀磨損檢測裝置予以實現(xiàn)的技術方案是:該TBM滾刀磨損檢測裝置包括一凹字形殼體，凹字形殼體內凹處側壁的材料為透光材料，所述凹字形殼體內凹處側壁的一端為光信號發(fā)射端，所述凹字形殼體內凹處側壁的另一端為光信號接收端，所述光信號發(fā)射端設置有可以發(fā)射一組平行激光束的激光發(fā)射器，所述光信號接收端的設·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、且成對對正布置，從而形成多條平行的光路；位于光信號接收端和所述光信號發(fā)射端均分別設有一套清潔結構，所述清潔結構包括由四個小型電機帶動的清潔帶和用來為清潔帶除塵的柔性塵刷；所述清潔帶的材料為透光材料，位于所述光信號接收端和所述光信號發(fā)射端的兩側均分別設有條形開口，每條清潔帶穿過條形開口、并繞在四個小型電機的輸出軸上，一套清潔結構中的清潔帶從光信號接收端內表面滑過，另一套清潔結構中的清潔帶從光信號接收端內表面滑過；還包括電源以及用于控制小型電機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的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送到TBM操作室主機上。本實用新型TBM滾刀磨損檢測裝置，其中，所述條形開口的兩邊均分別設置滾軸。所述激光發(fā)射器選用半導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、藍牙或者wifi向TBM操作室主機傳送數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:[0007]本實用新型TBM滾刀磨損檢測裝置結構緊湊，容易組裝，從而能夠實現(xiàn)小型化和微型化，并且還能夠消除使用過程中由于巖石粉末可能導致的光路導通問題。本實用新型滾刀磨損檢測裝置以光檢測技術為基礎，通過電源驅動激光發(fā)射器發(fā)射光線，由滾刀的幾何外形確定光線的導通與否，隨著刀具磨損程度的變化，導通光線發(fā)生變化，在接收端檢測導通光線的變化從而得到刀具的磨損數(shù)值。本實用新型適用于硬巖掘進TBM滾刀，使刀盤上所安裝滾刀進行實時動態(tài)磨損檢測成為可能。

圖1是本實用新型TBM滾刀磨損檢測裝置的結構示意圖；圖2是圖1所示TBM滾刀磨損檢測裝置凹字形殼體內側的側視圖；圖中:1-凹字形殼體，2-小型電機，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。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地描述。如圖1所示，本實用新型一種TBM滾刀磨損檢測裝置，包括一凹字形殼體1，所述凹字形殼體I上開有螺孔，通過螺釘5固定在TBM刀盤9上。凹字形殼體I內凹處(即靠近滾刀刀圈7的)側壁的材料為透光材料,所述凹字形殼體I內凹處側壁的一端為光信號發(fā)射端，所述凹字形殼體I內凹處側壁的另一端為光信號接收端，所述光信號發(fā)射端設置有可以發(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的一端內側(即光信號發(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，也可使用一個激光發(fā)射器并通過輔助設備使之產生平行的光束，所述激光發(fā)射器6可以選用半導體激光器或氣體激光器；所述光信號接收端設有一組光敏傳感器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、且成對對正布置，通電后，可以形成多條平行的光路；位于光信號接收端和所述光信號發(fā)射端均分別設有一套清潔結構，所述清潔結構包括由四個小型電機2帶動的清潔帶4和用來為清潔帶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。位于所述光信號接收端和所述光信號發(fā)射端的兩側均分別設有條形開口，所述條形開口的兩邊均分別設置滾軸IlA和IlB (如圖2所示)，以便使所述清潔帶可以輕松通過并移動。每條清潔帶4穿過條形開口、并繞在四個小型電機的輸出軸上，一套清潔結構中的清潔帶4從光信號接收端內表面滑過，另一套清潔結構中的清潔帶4從光信號接收端內表面滑過。如圖1所示，呈矩形四角位置安裝的四臺小型電機2驅動所述清潔帶4移動，所述清潔帶外側緊貼清潔帶4布置兩把柔性刷。本實用新型中還包括為整個裝置提供電能的直流電源以及用于控制小型電機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傳來的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送到TBM操作室主機(圖中未示出)上，所述控制系統(tǒng)10選用Zigaee、藍牙或者wifi向TBM操作室主機傳送數(shù)據(jù)。如圖1所示，工作時，TBM滾刀在破巖的同時繞自身中心軸旋轉，啟動激光發(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。在各激光光路為獨立配置的情況下，滾刀未磨損時，邊緣光束被滾刀遮擋住以至不能通過，因此，光信號接收端的光敏傳感器8不會產生信號，假定，當滾刀磨損3mm時，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到達光信號接收端的光敏傳感器8，使光敏傳感器8產生一種信號，此時，打開次邊緣激光發(fā)射器6并關閉邊緣激光發(fā)射器6，進行下一階段磨損檢測，如此循環(huán)，直到檢測到刀圈幾何形狀達到失效。通常情況下，TBM滾刀破巖工作環(huán)境比較惡劣，在此工況下使用本實用新型TBM滾刀磨損檢測裝置，其中的凹字形殼體I的外側面上極易附著粉塵，從而影響激光發(fā)射器6的光束通路，故本實用新型中設置的清潔結構，其中，由透光材料制成的清潔帶4在小型電機2的驅動下可以在凹字形殼體I的外側平面移動以防止粉塵附著，同時，為確保清潔帶4的透光性，在凹字形殼體I的內部設有柔性塵刷3對移動的清潔帶4進行清潔。如圖2所示，在清潔帶4移動的過程中，為減小清潔帶4在條形開口處與凹字形殼體I的摩擦，在條形開口的兩側相對地布置了兩個隨清潔帶4移動而轉動的滾軸IlA和11B。至于本實用新型中的控制系統(tǒng)10如何設計屬于本技術領域內慣用的技術手段，在此不再贅述。本實用新型TBM滾刀磨損檢測裝置，結構簡單合理，更具有安裝方便、操作靈活、效率高以及工作可靠，實用性強、廉價、便攜、易于控制等優(yōu)點，并且還能夠消除使用過程中由于巖石粉末可能導致的光路導通問題，可以為TBM刀盤上滾刀磨損的有效及時監(jiān)測，及時獲取滾刀的動態(tài)磨損數(shù)據(jù)，預測滾刀失效時間，提前做好換刀的所有準備，降低由于刀具過度磨損導致刀盤破裂的風險。本實用新型尤其適用于硬巖掘進TBM滾刀，實現(xiàn)了 TBM滾刀的實時動態(tài)磨損檢測。盡管上面結合圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護之內。
權利要求1.一種TBM滾刀磨損檢測裝置，包括一凹字形殼體(I)，其特征在于， 凹字形殼體(I)內凹處側壁的材料為透光材料， 所述凹字形殼體(I)內凹處側壁的一端為光信號發(fā)射端，所述凹字形殼體(I)內凹處側壁的另一端為光信號接收端，所述光信號發(fā)射端設置有可以發(fā)射一組平行激光束的激光發(fā)射器(6)，所述光信號接收端的設有一組光敏傳感器(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、且成對對正布置，從而形成多條平行的光路； 位于光信號接收端和所述光信號發(fā)射端均分別設有一套清潔結構，所述清潔結構包括由四個小型電機(2)帶動的清潔帶(4)和用來為清潔帶(4)除塵的柔性塵刷(3);所述清潔帶(4)的材料為透光材料，位于所述光信號接收端和所述光信號發(fā)射端的兩側均分別設有條形開口，每條清潔帶(4)穿過條形開口、并繞在四個小型電機的輸出軸上，一套清潔結構中的清潔帶(4)從光信號接收端內表面滑過，另一套清潔結構中的清潔帶(4)從光信號接收端內表面滑過； 還包括電源以及用于控制小型電機(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)傳來的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送到TBM操作室主機上。
2.根據(jù)權利要求1所述TBM滾刀磨損檢測裝置，其特征在于，所述條形開口的兩邊均分別設置滾軸。
3.根據(jù)權利要求1所述TBM滾刀磨損檢測裝置，其特征在于，所述激光發(fā)射器(6)選用半導體激光器或氣體激光器。
4.根據(jù)權利要求1所述TBM滾刀磨損檢測裝置，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)權利要求1所述TBM滾刀磨損檢測裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)(10)選用Zigaee、藍牙或者wifi向TBM操作室主機傳送數(shù)據(jù)。
專利摘要本實用新型公開了一種TBM滾刀磨損檢測裝置，包括一凹字形殼體，凹字形殼體內凹處側壁的材料為透光材料，凹字形殼體內凹處側壁的兩端分別為光信號發(fā)射端和接收端，光信號發(fā)射端可以發(fā)射一組平行激光束，光信號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，還設有清潔結構、電源以及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接收光敏傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送到TBM操作室主機上。本實用新型結構簡單、安裝方便、效率高以及工作可靠，實用性強、廉價、便攜、易于控制等優(yōu)點，并且還能夠消除使用過程中由于巖石粉末可能導致的光路導通問題，尤其適用于硬巖掘進TBM滾刀，使刀盤上所安裝滾刀進行實時動態(tài)磨損檢測成為可能。
文檔編號G01B11/24GK203164109SQ20132015812
公開日2013年8月28日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權日2013年4月1日
發(fā)明者張斌, 劉建琴, 郭偉, 王磊 申請人:天津大學