CN102607478B - 一种用于盾构机刀具磨损量的检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于盾构机刀具磨损量的检测装置及检测方法，在盾构机外周先行齿刀内设置有通过数据线与检测仪输入端连接的检测探头，所述检测仪通过信号输出装置连接盾构机PLC控制系统，所述盾构机PLC控制系统与一触摸屏连接并通讯。本发明通过检测盾构机外周先行齿刀上合金条的高度来检测周边齿刀磨损量，克服了液压极限式检测方式只能对刀具磨损至某一高度时才能进行报警的缺陷，是一种能实时连续的检测装置；通过将外周先行齿刀焊接在一刀座，解决了焊接式刀具磨损检测难的问题，同时通过导电滑线环运用检测数据可直接在操作室并触摸进行实时显示和记录，使用更加便捷；另外，本发明测量精度高、实时性强、可靠性高。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种用于盾构机刀具磨损量的检测装置及检测方法，用于盾构机行业中检测刀盘外周先行齿刀的磨损量。
背景技术
目前，随着中国城市化进程的不断推进，盾构法在国内地铁施工中得以广泛的应用，且随着这种进程的推进，盾构发展呈现出大断面、大深度、长距离几大趋势。这几大趋势均对盾构的刀盘和刀具提出了较高要求。及时掌握刀具的磨损规律、磨损量对设置合理的掘进参数，有计划的更换刀具起着决定性的作用。
在北京、沈阳等粘土、沙土、砂卵石及混合地层中的软土盾构，特别是以日本软土盾构为代表的刀盘都设置了周边先行齿刀，周边先行齿刀的尺寸和高度均大于辐条上其它齿刀，它的主要作用是先行切削刀盘范围内土体，起到将刀盘切削范围内的土体与外界隔离，降低土体对辐条上齿刀的压力，进而降低土体对辐条上刀盘的摩擦力，起到降低齿刀磨损的作用。经过几个典型地层的施工实践证明周边先行齿刀的寿命直接决定着刀盘的掘进寿命。一旦周边先行齿刀磨损，刀盘切削的直径将很难保证，给盾构的推进带来较大的困难。因为周边先行齿刀位置的特殊性，先行齿刀多采用焊接的装配形式，使得在齿刀内装备电子元器件难度加大，因此采取一种合理的形式来判定周边先行刀的磨损量成为一个亟需解决的课题。
专利号为201010280528.0的中国发明专利《盾构刮刀磨损检测装置》、专利号为201020157936.2中国发明专利《一种盾构机用液压式磨损检测刀具》及专利号201020590360.9为的中国发明专利《盾构机检测刀》几篇专利中介绍的均是一种液压式磨损检测刮刀，检测刀具的具体型式有所差别。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于盾构机刀具磨损量的检测装置及检测方法，能够实时连续地检测盾构机外周先行齿刀的磨损量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于盾构机刀具磨损量的检测装置，在盾构机外周先行齿刀内设置有通过数据线与检测仪输入端连接的检测探头，所述检测仪通过信号输出装置连接盾构机PLC控制系统，所述盾构机PLC控制系统与一触摸屏连接并通讯。
其中，所述盾构机外周先行齿刀焊接在一刀座上，所述刀座内设有所述数据线穿过的通孔。
进一步的，所述盾构机外周先行齿刀的刀刃部装有合金条；所述盾构机外周先行齿刀本体内设有放置所述检测探头的盲孔，所述盲孔的孔顶部至所述盾构机外周先行齿刀的顶部距离与所述合金条长度相同。
较优的，所述检测探头长度与所述盲孔深度一致。
所述盾构机外周先行齿刀基体表面覆盖有耐磨层，基体侧面设有耐磨块。
所述信号输出装置为导电滑线环。
所述数据线穿过一旋转接头后连接所述检测仪的输入端。
所述盾构机PLC控制系统通过同轴电缆与所述触摸屏连接。
其中，所述数据线为电缆线。
一种应用于盾构机刀具磨损量的检测装置的检测方法，步骤如下：
步骤一、检测仪校准。以2mm厚的标准厚度板对检测仪进行强制校准，避免出现测量误差。
步骤二、将检测探头的数据线与检测仪相连，作为检测数据的来源。
步骤三、将数据输出线通过信号输出装置输入到盾构机PLC控制系统的AD转换模块。
步骤四、通过PLC控制系统的主从站间信息交换，触摸屏上可以实时连续地显示盾构机外周先行齿刀的高度。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明通过检测盾构机外周先行齿刀上合金条的高度来检测周边齿刀磨损量，克服了液压极限式检测方式只能对刀具磨损至某一高度时才能进行报警的缺陷，是一种能实时连续的检测装置；通过将外周先行齿刀焊接在一刀座，解决了焊接式刀具磨损检测难的问题，同时通过导电滑线环运用检测数据可直接在操作室并触摸进行实时显示和记录，使用更加便捷；另外，本发明测量精度高、实时性强、可靠性高。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明实施例提供的一种用于盾构机刀具磨损量的检测装置的结构示意图。
图2是图1中A部分的放大图。
附图标记：1－盾构机外周先行齿刀、2－盲孔、3－检测探头、4－刀座、5－通孔、6－数据线、7－旋转接头、8－外壳、9－检测仪、10－信号输出装置、11－盾构机PLC控制系统、12－触摸屏。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
本发明是利用安装在盾构机外周先行齿刀内的检测探头来检测周边先行齿刀合金的高度来反映周边齿刀磨损的磨损量。
本发明通过检测盾构机外周先行齿刀而非刮刀的磨损量，克服了液压极限式检测方式只能对刀具磨损至某一高度时才能进行报警的缺陷，是一种能实时连续的检测装置。
参见图1，一种用于盾构机刀具磨损量的检测装置，在盾构机外周先行齿刀1内设置有通过数据线6与检测仪9输入端连接的检测探头3，所述检测仪9通过信号输出装置10连接盾构机PLC控制系统11，所述盾构机PLC控制系统11与一触摸屏12连接并通讯。
其中，所述盾构机外周先行齿刀1焊接在一刀座4上，所述刀座4内设有所述数据线穿过的通孔5。通过将盾构机外周先行齿刀焊接在刀座上，解决了这种焊接式刀具磨损检测难的问题。
进一步的，所述盾构机外周先行齿刀1的刀刃部装有合金条；所述盾构机外周先行齿刀1本体内设有放置所述检测探头3的盲孔2，所述盲孔2的孔顶部至所述盾构机外周先行齿刀的顶部距离与所述合金条长度相同。
较优的，所述检测探头3长度与所述盲孔2深度一致。
所述盾构机外周先行齿刀基体表面覆盖有耐磨层，基体侧面设有耐磨块。这样可以提高刀具的耐磨性。
所述信号输出装置10为导电滑线环。通过导电滑线环检测的数据可直接在操作室进行实时显示和记录，使用更加便捷。
所述数据线6穿过一旋转接头7后连接所述检测仪9的输入端。所述旋转接头7安装在一外壳8中。
所述盾构机PLC控制系统11通过同轴电缆与所述触摸屏12连接。
其中，所述数据线6为电缆线。
所述检测仪9为超声波测厚仪。
一种应用于盾构机刀具磨损量的检测装置的检测方法，步骤如下：
步骤一、检测仪9校准。以2mm厚的标准厚度板对检测仪9进行强制校准，避免出现测量误差。
步骤二、将检测探头3的数据线6与检测仪9相连，作为检测数据的来源。
步骤三、将数据输出线通过信号输出装置10输入到盾构机PLC控制系统11的AD转换模块。
步骤四、通过PLC控制系统11的主从站间信息交换，触摸屏12上可以实时连续地显示盾构机外周先行齿刀1的高度。
所述检测探头安装在盾构机外周先行齿刀1内，外周先行齿刀1与刀座4焊接后，再焊接在刀盘上，从刀座4上引出的与检测探头连接的电缆线通过附在刀盘辐条侧面的穿线管，经过旋转接头7送到土仓壁后部后接入检测仪9，检测仪9读出的数据通过安装在旋转接头7上的导电滑线环10输入到盾构机PLC控制系统11的AD转换模块，再通过该PLC控制系统11的主从站间信息交换，测量数据在所述触摸屏12上加以实时连续地显示。所述PLC控制系统由A1S68AD、A1SX42-S1、A1SJ71BR11、A2USHCPU-S1以及A1S61PN系列产品组成。
在相同条件下，超声波在材料内的往返时间取决于材料的厚度。若往返时间恰好等于超声振动的周期，就会产生共振。在共振时，变送器加给振荡器的负荷会突然改变，随之使振荡器电流相应改变。通过指示器记下电流改变时的振荡频率，就可确定超声波往返一次所需的时间，从而可测出外周先行齿刀合金的高度。
为了避免焊接过程中对超声波测厚仪损坏，在外周先行齿刀1的下部先行焊接刀座4，刀座4焊接完成，并确认探头3在盲孔2中安装完好后，将连接探头3的电缆线6通过刀座4内的通孔5引至刀盘的箱型辐条内，并将外周先行检测齿刀1焊接在刀盘上。电缆线6通过穿过旋转接头7传到检测仪9上进行数据读取；读取后的数据通过导电滑线环10后传输至盾构机PLC控制系统11的AD转换模块，经PLC控制系统11的站间同轴电缆的通讯传至操作室在触摸屏12上得以实现。
本发明与传统的检测装置相比，具有以下几个优点：
1、超声波磨损检测的刀具是外周先行齿刀而非刮刀，并且先行齿刀的装配型式为焊接，本发明通过增加先行齿刀的刀座解决了这种焊接式刀具磨损检测难的问题。
2、检测位置为最外周先行齿刀，此位置直接决定刀盘的使用寿命，最能代表刀具的磨损情况。
3、检测的数据通过导电滑线环可以直接在操作室进行实时显示和记录，使用更加便捷，为研究刀具磨损规律提供了有力的支撑。
本发明具有测量精度高、实时性强、可靠性高的特点，通过该装置可以为研究刀具磨损的规律、及时掌握刀具磨损的情况提供依据，为在长距离施工实行有计划的换刀提供有力的支撑。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1. 一种用于盾构机刀具磨损量的检测装置，其特征在于，在盾构机外周先行齿刀（1）内设置有通过数据线（6）与检测仪（9）输入端连接的检测探头（3），所述检测仪（9）通过信号输出装置（10）连接盾构机 PLC 控制系统（11），所述盾构机 PLC 控制系统（11）与一触摸屏（12）连接并通讯；所述盾构机外周先行齿刀（1）焊接在一刀座（4）上，所述刀座（4）内设有所述数据线穿过的通孔（5）；所述信号输出装置（10）为导电滑线环；所述触摸屏通过所述盾构机 PLC 控制系统实时连续地显示所述盾构机外周先行齿刀（1）的高度；所述盾构机外周先行齿刀（1）的刀刃部装有合金条；所述盾构机外周先行齿刀（1）本体内设有放置所述检测探头（3）的盲孔（2），所述盲孔（2）的孔顶部至所述盾构机外周先行齿刀的顶部距离与所述合金条长度相同；所述盾构机外周先行齿刀基体表面覆盖有耐磨层，基体侧面设有耐磨块；所述盾构机 PLC控制系统（11）通过同轴电缆与所述触摸屏（12）连接。
2. 根据权利要求 1 所述的用于盾构机刀具磨损量的检测装置，其特征在于，所述检测探头（3）长度与所述盲孔（2）深度一致。
3.根据权利要求1所述的用于盾构机刀具磨损量的检测装置，其特征在于，所述数据线（6）穿过一旋转接头（7）后连接所述检测仪（9）的输入端。
4. 根据权利要求 1 所述的用于盾构机刀具磨损量的检测装置，其特征在于，所述数据线（6）为电缆线。
5.一种应用上述权利要求1-4任意一项所述的用于盾构机刀具磨损量的检测装置的检测方法，其特征在于步骤如下 ：
步骤一、检测仪（9）校准，以2mm 厚的标准厚度板对检测仪（9）进行强制校准，避免出现测量误差 ；
步骤二、将检测探头（3）的数据线（6）与检测仪（9）相连，作为检测数据的来源 ；
步骤三、将数据输出线通过信号输出装置（10）输入到盾构机 PLC 控制系统（11）的 AD转换模块 ；
步骤四、通过 PLC 控制系统（11）的主从站间信息交换，触摸屏（12）上可以实时连续地显示盾构机外周先行齿刀（1）的高度。
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