CN109765398A - 一种滚刀转速的监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚刀转速的检测装置。其中，滚刀转速的检测装置包括：激励模块，激励模块设置于滚刀的刀毂上；检测模块，检测模块嵌设于滚刀的刀架内，且与设有激励模块的刀毂相对设置；以及处理模块，处理模块与检测模块通信连接；其中，激励模块在随滚刀旋转的同时向检测模块发出激励信号；检测模块接收激励信号并根据激励信号生成脉冲信号，然后根据脉冲信号确定滚刀的转速并将滚刀的转速发送至处理模块；处理模块对滚刀的转速进行分析处理。根据本发明实施例，其检测模块能够嵌设于滚刀的刀架中，避免在隧道开挖的过程中被损坏，提高了其监测滚刀转速的可靠性。

Description

一种滚刀转速的监测装置

技术领域

本发明属于检测设备技术领域，尤其涉及一种滚刀转速的检测装置。

背景技术

盾构机和掘进机是两类基于全断面开挖法挖掘隧道的机械，其通用的开挖刀具是安装在刀盘上刀箱内的滚刀。

在隧道开挖的过程中，滚刀用于直接开挖隧道掌子面前方的岩体与土体。当滚刀处于正常工作状态下，滚刀可以随着刀盘的转动而自转，并在自转过程中切削入岩体与土体，实现隧道开挖。如果滚刀不随着刀盘的转动而自转，滚刀就会出现偏磨的情况，此时，便需要及时更换滚刀，否则可能会造成刀盘或相邻滚刀的加剧磨损或破坏，因此，对滚刀转速的监测十分重要。尤其在盾构隧道施工时，由于盾构机的刀盘后设有土压平衡舱或泥水平衡舱，滚刀是否自转处于黑箱状态，此时，对滚刀转速的监测就显得更为重要。

由于盾构机和掘进机的滚刀安装在刀箱内，如果对其转速进行监测，除检测装置的安装空间有限之外，还需要考虑检测装置安装后对刀盘刚度、施工过程及监测装置本身耐久性使用的影响。

现有技术中通常应用电涡流传感器进行滚刀转速的监测。但是，目前所采用的电涡流传感器量程小，一般仅为20mm左右，安装时必须靠近滚刀，并突起于刀箱，才能实现对滚刀转速的监测，在隧道开挖的过程中容易毁坏。并且，目前所采用的电涡流传感器功耗较大，容易导致使用时间短，对滚刀转速的监测的可靠性较低。

发明内容

本发明实施例提供一种滚刀转速的检测装置，其检测模块能够嵌设于滚刀的刀架中，避免在隧道开挖的过程中被损坏，提高了其监测滚刀转速的可靠性。

本发明实施例提供一种滚刀转速的检测装置，包括：

激励模块，激励模块设置于滚刀的刀毂上；

检测模块，检测模块嵌设于滚刀的刀架内，且与设有激励模块的刀毂相对设置；以及

处理模块，处理模块与检测模块通信连接；

其中，激励模块在随滚刀旋转的同时向检测模块发出激励信号；检测模块接收激励信号并根据激励信号生成脉冲信号，然后根据脉冲信号确定滚刀的转速并将滚刀的转速发送至处理模块；处理模块对滚刀的转速进行分析处理。

进一步地，激励模块包括：

激励磁铁，激励磁铁设置于刀毂的外壁表面，用于向检测模块发出激励信号。

进一步地，激励模块还包括：

第一安装座，第一安装座固定于刀毂的外壁表面；

第一安装盖，第一安装盖扣合于第一安装座上，形成用于安装激励磁铁的第一腔体。

优选地，第一安装座和第一安装盖为无磁钢材质。

进一步地，检测模块包括：

转速传感器，转速传感器用于接收激励信号并根据激励信号形成脉冲信号；

计算模块，计算模块与转速传感器通信连接，用于接收脉冲信号并根据脉冲信号计算滚刀的转速；

通信模块，通信模块与处理模块通信连接，用于将滚刀的转速转换为无线信号并将无线信号发送至处理模块。

进一步地，检测模块还包括：

第二安装座，第二安装座固定于刀架的安装槽内；

第二安装盖，第二安装盖扣合于第二安装座上，形成用于安装检测模块的第二腔体。

优选地，第二安装盖的外表面与刀架的表面平齐或位于刀架的安装槽内。

优选地，第二安装盖的内壁上设有盲孔，转速传感器设置于盲孔内。

优选地，第二安装盖的内壁上设有通孔，转速传感器设置于通孔内。

进一步地，检测模块还包括：

电源模块，电源模块用于为检测模块供电。

本发明实施例的滚刀转速的检测装置，将激励模块设置于滚刀的刀毂上，避免了激励模块凸出于滚刀，同时，将检测模块嵌设于刀架内部，避免了检测模块凸出于刀架，从而在隧道开挖的过程中，避免激励模块和检测模块受到渣土冲击，以防止激励模块和检测模块受损，提高滚刀转速的检测装置的使用寿命及可靠性。同时，本发明实施例的滚刀转速的检测装置，结构简单、设计巧妙、成本低，具有广泛的市场应用的价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的滚刀转速的检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的滚刀转速的检测装置处于第一工作状态的示意图；

图3是本发明实施例的滚刀转速的检测装置处于第二工作状态的示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种滚刀转速的检测装置，包括：

激励模块，激励模块设置于滚刀的刀毂上；

检测模块，检测模块嵌设于滚刀的刀架内，且与设有激励模块的刀毂相对设置；以及

处理模块，处理模块与检测模块通信连接；

其中，激励模块在随滚刀旋转的同时向检测模块发出激励信号；检测模块接收激励信号并根据激励信号生成脉冲信号，然后根据脉冲信号确定滚刀的转速并将滚刀的转速发送至处理模块；处理模块对滚刀的转速进行分析处理。

在本发明实施例中，由于将激励模块设置于滚刀的刀毂上并且将检测模块嵌设于刀架内部，因此，可以避免激励模块凸出于滚刀、检测模块凸出于刀架，从而在隧道开挖的过程中，避免激励模块和检测模块受到渣土冲击，以防止激励模块和检测模块受损，提高滚刀转速的监测装置的使用寿命及可靠性。

下面根据图1-3对本发明实施例所提供的滚刀转速的监测装置进行介绍。

图1示出了本发明一个实施例提供的滚刀转速的检测装置的结构示意图。如图1所示，滚刀转速的检测装置包括激励模块、检测模块和处理模块(图中未示出)。其中，滚刀包括刀刃(图中未示出)、刀毂110和刀架120，每个刀刃两侧均设有刀毂110，刀刃及刀毂110固定于刀架120上。激励模块200固定于刀毂110的外壁表面，用于跟随滚刀的自转而转动，并持续向检测模块300发射激励信号，检测模块300固定于刀架120的与滚刀相对的一端的安装槽130内，用于接收激励模块200发出的激励信号，并将激励信号转化为脉冲信号，然后根据脉冲信号确定滚刀的转速并将滚刀的转速发送至处理模块，处理模块接收到滚刀的转速后，可以对滚刀的转速进行分析处理。

在本发明实施例中，激励模块200包括激励磁铁210、第一安装座220和第一安装盖230，激励磁铁210通过第一安装座220和第一安装盖230的配合设置于刀毂110的外壁表面上。其中，激励磁铁210产生磁场，当激励磁铁210随着滚刀旋转时，固定于刀架120上的检测模块300感受到的不同磁感应强度可以作为激励信号。

其中，第一安装座220固定于刀毂110的外壁表面。具体地，第一安装座220的底部可以焊接在刀毂110的外壁表面上，以减小安装激励模块200对刀毂110的损伤。第一安装盖230扣合于第一安装座220上，形成用于安装激励磁铁210的第一腔体。激励磁铁210设置于第一腔体内，通过第一安装座220和第一安装盖230对激励磁铁210起到固定作用，以使激励磁铁210固定设置于刀毂110的外壁表面。另外，第一安装盖230还能够对激励磁铁210起到保护作用，防止激励磁铁210受到渣土冲击。

优选地，在本发明实施例中，第一安装座220和第一安装盖230可以为无磁钢材质，由于无磁钢为没有铁磁性而不能被磁化的钢材，因此，能够防止激励磁铁210将刀毂110磁化，从而避免对检测模块300的检测和滚刀的转速产生影响。

在本发明实施例中，检测模块300包括转速传感器、计算模块和通信模块、第二安装座330和第二安装盖340，转速传感器、计算模块和通信模块通过第二安装座330和第二安装盖340的配合固定于刀架120的安装槽130内。其中，当激励磁铁210与转速传感器处于不同的相对位置时，转速传感器接收到的磁感应强度不同，即接收到不同的激励信号。转速传感器即可以根据接收到的不同的激励信号生成脉冲信号，计算模块可以接收脉冲信号并根据脉冲信号计算滚刀的转速，通信模块可以将滚刀的转速转换为无线信号并将无线信号发送至处理模块进行分析处理。

其中，转速传感器为磁传感器。由于磁传感器的量程为100mm，因此，可以在与刀毂110具有较远距离的情况下，实现精确测量。因此，转速传感器可以设置于例如位于刀架120的安装槽130内、与刀毂110较远的位置，以避免将传感器凸出于刀架120设置，而造成的易受到渣土冲击的危害。

在本发明实施例中，如图1所示，检测模块300可以设置于刀架120上与刀毂110垂直于刀架120的直径对应的位置上，以使激励模块200与检测模块300之间的距离达到最小。在其他实施例中，检测模块300还可以设置于刀架120上任意靠近刀毂110的位置上，只要是保证激励模块200与检测模块300之间的距离在磁传感器的量程范围内即可。

在本发明实施例中，第二安装座330固定于刀架120的安装槽内。第二安装盖340扣合于第二安装座330上，形成一个密封的用于安装转速传感器和通信模块的第二腔体350。转速传感器、计算模块和通信模块设置于第二腔体内，以通过第二安装盖340对转速传感器、计算模块和通信模块起到保护作用。

在图1所示的实施例中，第二安装盖340的外表面与刀架120的表面平齐，以减小转速传感器与激励磁铁之间的距离，提高测试精度。在其他实施例中，第二安装盖340的外表面还可以位于刀架120的安装槽130内，以进一步保护检测装置300，避免受到渣土冲击。

转速传感器安装于转速传感器电路板311中，转速传感器电路板311通过第一螺栓312固定在转速传感器安装座313上，转速传感器安装座313通过第二螺栓314固定在第二安装盖340上。在图1所示的实施例中，第二安装盖340的内壁上设有盲孔，转速传感器嵌入设置于盲孔内。在其他实施例中，第二安装盖340的内壁上还可以设有通孔，转速传感器设置于通孔内，且转速传感器的外表面可以位于通孔内，也可以与通孔的外表面平齐设置。

在本发明实施例中，如图1所示，第二安装盖340的端面为平面。在其他实施例中，第二安装盖340的端面还可以为台阶面、曲面或梯形面等，只要是保证端面的外表面与刀架120的表面平齐或位于刀架120的安装槽130内即可。此时，转速传感器可以设置于该端面内最靠近滚刀的部位。

在本发明实施例中，由于将检测模块300嵌设于刀架120内部，因此，可以避免检测模块300凸出于刀架120的表面，从而在隧道开挖的过程中，避免检测模块300受到渣土冲击，以防止检测模块300受损，提高滚刀转速的监测装置的使用寿命及可靠性。

在本发明实施例中，计算模块和通信模块的功能可以由通信板321实现，通信板321与转速传感器电路板311通过线缆连接，且与通信天线连接的天线接口322连接。通信板321通过第三螺栓323固定于通信板底座324上，通信板底座324通过螺栓安装在第二安装盖340上。通信板321与转速传感器电路板311通过线缆连接，并通过通信天线与处理模块无线通信连接。在其他实施例中，通信板321还可以通过线缆与处理模块有线通信连接。

在本发明实施例中，检测模块300还包括电源模块360，电源模块360用于为转速传感器和通信模块供电，作为整个检测模块300的电源。

在本发明实施例中，激励磁铁210用于发出激励信号，转速传感器用于接收激励信号并根据激励信号形成脉冲信号，通信板321的单片机接收该脉冲信号并计算滚刀的转速，然后将滚刀的转速转换为无线信号并将无线信号通过通信天线发送至处理模块。处理模块可以为上位机，上位机接收并分析处理无线信号，对分析结果进行展示。

具体地，激励磁铁210随着滚刀的刀毂110转动的过程中，当激励磁铁210与转速传感器处于不同的相对位置时，转速传感器能够接收到不同的磁感应强度。因此，在本发明实施例中，激励磁铁210由于滚刀转动而产生的变化的磁感应强度即为激励信号，当激励磁铁210与转速传感器处于不同的相对位置时，转速传感器接收到的磁感应强度不同，即激励信号不同。转速传感器即可以根据接收到的不同的激励信号生成脉冲信号，计算模块可以根据脉冲信号的数量和时间确定滚刀的转速，通信模块可以将滚刀的转速转换为无线信号，然后将无线信号通过通信天线发送至处理模块进行分析处理。

图2示出了本发明实施例的滚刀转速的监测装置处于第一工作状态的示意图。图3示出了本发明实施例的滚刀转速的监测装置处于第二工作状态的示意图。

如图2所示，当滚刀转速的监测装置处于第一工作状态，即激励模块200位于与检测模块300中的转速传感器距离最近的位置时，此时，磁感应强度最大，转速传感器接收到的激励信号可以达到预先设置的响应范围，转速传感器输出高电平信号。如图3所示，当滚刀转速的监测装置处于第二工作状态，即激励模块200位于除图2所示的位置以外的其他位置时，此时，磁感应强度变小，转速传感器接收到的激励信号无法达到预先设置的响应范围，转速传感器输出低电平信号。当激励模块200随着滚刀持续转动时，转速传感器便可以检测到重复变化的高、低电平信号，并根据该电平信号生成周期性的脉冲信号。

综上所述，本发明实施例利用具有较大的测量量程的磁传感器进行滚刀速度的监测，因此，可以将检测模块嵌设于刀架内部，避免检测模块凸出于刀架，从而在隧道开挖的过程中，避免激励模块和检测模块受到渣土冲击，以防止激励模块和检测模块受损，提高滚刀转速的检测装置的使用寿命及可靠性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滚刀转速的检测装置，其特征在于，包括：

激励模块，所述激励模块设置于滚刀的刀毂上；

检测模块，所述检测模块嵌设于所述滚刀的刀架内，且与设有所述激励模块的刀毂相对设置；以及

处理模块，所述处理模块与所述检测模块通信连接；

其中，所述激励模块在随所述滚刀旋转的同时向所述检测模块发出激励信号；所述检测模块接收所述激励信号并根据所述激励信号生成脉冲信号，然后根据所述脉冲信号确定所述滚刀的转速并将所述滚刀的转速发送至所述处理模块；所述处理模块对所述滚刀的转速进行分析处理。

2.根据权利要求1所述的滚刀转速的检测装置，其特征在于，所述激励模块包括：

激励磁铁，所述激励磁铁设置于所述刀毂的外壁表面，用于向所述检测模块发出所述激励信号。

3.根据权利要求2所述的滚刀转速的检测装置，其特征在于，所述激励模块还包括：

第一安装座，所述第一安装座固定于所述刀毂的外壁表面；

第一安装盖，所述第一安装盖扣合于所述第一安装座上，形成用于安装所述激励磁铁的第一腔体。

4.根据权利要求3所述的滚刀转速的检测装置，其特征在于，所述第一安装座和所述第一安装盖为无磁钢材质。

5.根据权利要求1所述的滚刀转速的检测装置，其特征在于，所述检测模块包括：

转速传感器，所述转速传感器用于接收所述激励信号并根据所述激励信号形成所述脉冲信号；

计算模块，所述计算模块与所述转速传感器通信连接，用于接收所述脉冲信号并根据所述脉冲信号计算所述滚刀的转速；

通信模块，所述通信模块与所述处理模块通信连接，用于将所述滚刀的转速转换为无线信号并将所述无线信号发送至所述处理模块。

6.根据权利要求5所述的滚刀转速的检测装置，其特征在于，所述检测模块还包括：

第二安装座，所述第二安装座固定于所述刀架的安装槽内；

第二安装盖，所述第二安装盖扣合于所述第二安装座上，形成用于安装所述检测模块的第二腔体。

7.根据权利要求6所述的滚刀转速的监测装置，其特征在于，所述第二安装盖的外表面与所述刀架的表面平齐或位于所述刀架的安装槽内。

8.根据权利要求6所述的滚刀转速的监测装置，其特征在于，所述第二安装盖的内壁上设有盲孔，所述转速传感器设置于所述盲孔内。

9.根据权利要求6所述的滚刀转速的监测装置，其特征在于，所述第二安装盖的内壁上设有通孔，所述转速传感器设置于所述通孔内。

10.根据权利要求1所述的滚刀转速的监测装置，其特征在于，所述检测模块还包括：

电源模块，所述电源模块用于为所述检测模块供电。