CN110455526A - 用于盾构机密封圈的连杆式质量检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及质量检测技术领域，具体提供了一种用于盾构机密封圈的质量检测系统，旨在解决现有用于唇形密封件的唇部表面质量检测系统存在的体积较大，耗能较高，操作不方便的问题。出于此目的，本发明的质量检测系统包括行走机构以及设置在行走机构上的检测装置，行走机构能够沿着与密封圈同心的圆形轨迹行走以便检测装置在行走机构行走的过程中对密封圈进行整圈检测。通过这样的设置，行走机构和检测装置的尺寸远小于密封圈的尺寸，质量较小，行走机构携带检测装置绕密封圈转动时耗能较小，操作简单方便；同时避免了密封圈转动时自身重量大而导致转动不平稳进而影响质量检测结果的问题。

Description

用于盾构机密封圈的连杆式质量检测系统

技术领域

本发明涉及质量检测技术领域，具体提供了一种用于盾构机密封圈的质量检测系统。

背景技术

在地下隧道的挖掘施工过程中，盾构机作为主要的施工设备起着重要的作用。在施工过程中，盾构机主轴承受着巨大的负载，盾构机主轴承密封件的可靠性和使用寿命面临着更严峻的挑战。盾构机主轴承密封用的密封圈应该避免存在任何质量缺陷，因此需要对制造完成的每一个密封圈进行质检。通常，盾构机密封圈采用人工质检。但是，人工质检劳动强度大、检测效率低，容易误检。

鉴于此，专利(CN102706879A)公开了一种用于唇形密封件的唇部表面质量检测系统，包括工作台、工作台底部设置有电机，电机通过轴与转盘相连，转盘上通过定位销固定有定位板，转盘上通过定位板固定有唇形密封件，工作台的台面一端设置有竖直方向的左滑轨，左滑轨上设置有相适配的左滑块，左滑轨上还设置有上滑轨和下滑轨，上滑轨上设置有上滑块，上滑块的左右两端分别设置有上光源一和上光源二，上滑块底部通过转块安装有摄像机，下滑轨上滑动设置有下滑块，下滑块顶部安装有下光源，工作台的左上角安装有控制台，上光源一、上光源二、下光源及电机分别和控制台相连，工作台的左侧安装有监控操作系统，监控操作系统与摄像机相连。也就是说，该质量检测系统使密封圈固定在转盘转动，通过摄像机采集密封圈表面质量图像并发送至监控操作系统，监控操作系统对密封圈表面质量图像进行分析来判断密封圈是否存在表面缺陷。通过这样的质量检测系统，极大地提高了密封圈的表面质量检测效率，减小了人工劳动强度。不过，由于密封圈尺寸和质量较大，该质量检测系统的体积较大，耗能较高，操作不方便。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有用于唇形密封件的唇部表面质量检测系统存在的体积较大，耗能较高，操作不方便的问题，本发明提供了一种用于盾构机密封圈的质量检测系统，所述质量检测系统包括行走机构以及设置在所述行走机构上的检测装置，所述行走机构能够沿着与所述密封圈同心的圆形轨迹行走以便所述检测装置在所述行走机构行走的过程中对所述密封圈进行整圈检测。

在上述质量检测系统的优选技术方案中，所述行走机构包括支架、设置在所述支架上的导向轮组、驱动装置以及连接所述支架和所述驱动装置的连杆组件，所述检测装置设置在所述支架上，所述导向轮组与所述密封圈的内圈表面和外圈表面配合以便在所述驱动装置的驱动下使所述行走机构沿着与所述密封圈同心的圆形轨迹行走。

在上述质量检测系统的优选技术方案中，所述连杆组件包括第一连杆，所述驱动装置为连接在所述第一连杆的第一端的驱动小车，所述支架与所述第一连杆的第二端连接。

在上述质量检测系统的优选技术方案中，所述导向轮组包括沿所述第一连杆的轴向排布的第一导向轮和第二导向轮，所述第一导向轮和所述第二导向轮分别抵靠至所述密封圈的内圈表面和外圈表面。

在上述质量检测系统的优选技术方案中，所述第一导向轮和所述第二导向轮通过移动机构与所述支架连接以便所述第一导向轮和所述第二导向轮能够相向/反向移动。

在上述质量检测系统的优选技术方案中，所述移动机构包括同轴的第一螺杆和第二螺杆，所述第一螺杆和所述第二螺杆与所述支架可转动地连接，所述第一螺杆和所述第二螺杆分别与所述第一导向轮和所述第二导向轮螺纹连接，所述第一螺杆和所述第二螺杆彼此靠近的一端分别设置有第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述移动机构还包括驱动轴，所述驱动轴的一端设置有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮分别与所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮啮合。

在上述质量检测系统的优选技术方案中，所述连杆组件还包括第二连杆，所述导向轮组还包括第三导向轮，所述第二连杆的第一端与所述第一连杆的第一端连接，所述第三导向轮设置在所述第二连杆的第二端并且与所述密封圈的外圈表面相抵靠。

在上述质量检测系统的优选技术方案中，所述第二连杆为伸缩杆以便调整所述第三导向轮与所述密封圈的外圈表面的抵靠位置。

在上述质量检测系统的优选技术方案中，所述第一连杆与所述驱动小车之间设置有升降机构，所述升降机构用于调节所述第一连杆相对于所述小车的高度。

在上述质量检测系统的优选技术方案中，所述检测装置包括图像采集装置以及与所述图像采集装置通信连接的处理器；并且/或者所述检测装置还包括硬度计。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，所述质量检测系统包括行走机构以及设置在所述行走机构上的检测装置，所述行走机构能够沿着与所述密封圈同心的圆形轨迹行走以便所述检测装置在所述行走机构行走的过程中对所述密封圈进行整圈检测。通过这样的设置，行走机构沿着与密封圈同心的圆形轨迹行走，设置在行走机构上的检测装置随着行走机构围绕密封圈移动，同时检测装置对密封圈的整圈位置进行质量检测。行走机构和检测装置的尺寸远小于密封圈的尺寸，质量较小，行走机构携带检测装置绕密封圈转动时耗能较小，操作简单方便，解决了现有用于唇形密封件的唇部表面质量检测系统存在的体积较大，耗能较高，操作不方便的问题。并且，通过这样的设置，避免了密封圈转动时自身重量大而导致转动不平稳进而影响质量检测结果的问题。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明一种实施例的用于盾构机密封圈的质量检测系统的结构示意图一；

图2是本发明一种实施例的用于盾构机密封圈的质量检测系统的结构示意图二。

附图标记列表:

11、支架；21、第一导向轮；22、第二导向轮；23、第三导向轮；31、轴承座；32、第一螺杆；33、第二螺杆；34、驱动轴；35、第一锥齿轮；36、第二锥齿轮；37、第三锥齿轮；41、第一连杆；42、第二连杆；5、驱动小车；61、直线电机；62、距离传感器；7、硬度计；81、连接架；82、丝杠；83、滑块；84、步进电机；9、密封圈。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1和图2，图1是本发明一种实施例的用于盾构机密封圈的质量检测系统的结构示意图一；图2是本发明一种实施例的用于盾构机密封圈的质量检测系统的结构示意图二。

为了解决现有用于唇形密封件的唇部表面质量检测系统存在的体积较大，耗能较高，操作不方便的问题，本发明提供了一种用于盾构机密封圈的质量检测系统，该质量检测系统包括行走机构以及设置在行走机构上的检测装置，行走机构能够沿着与密封圈同心的圆形轨迹行走以便检测装置在行走机构行走的过程中对密封圈进行整圈检测。通过这样的设置，在对密封圈进行质量检测过程中，密封圈静止放置在地面或者平台上。行走机构携带着其上的检测装置沿着与密封圈同心的轨迹行走，在行走过程中检测装置对密封圈进行质量检测，最终完成整圈检测。行走机构和检测装置的尺寸远小于密封圈的尺寸，质量较小，行走机构携带检测装置绕密封圈转动时耗能较小，操作简单方便，解决了现有用于唇形密封件的唇部表面质量检测系统存在的体积较大，耗能较高，操作不方便的问题。另外，由于密封圈的尺寸和质量较大，密封圈固定在转盘上转动时转动不平稳，密封圈表面与摄像机之间的距离不断发生变化，将影响摄像机对密封圈表面图像的采集，从而影响检测结果的准确性。本发明的用于盾机构密封圈的质量检测系统沿着与密封圈同心的轨迹行走，避免了密封圈转动不平稳而影响检测结果准确性的问题。

在一种具体的实施例中，如图1和图2所示，行走机构包括支架11、设置在支架11上的导向轮组、驱动装置以及连接支架11和驱动装置的连杆组件，检测装置设置在支架11上，导向轮组与密封圈9的内圈表面和外圈表面配合以便在驱动装置的驱动下使行走机构沿着与密封圈9同心的圆形轨迹行走。具体而言，驱动装置为驱动小车5，连杆组件包括第一连杆41，第一连杆41的第一端连接至小车5，第一连杆41的第二端固定连接至支架11。导向轮组包括第一导向轮21和第二导向轮22，第一导向轮21和第二导向轮22沿着第一连杆41的轴向排布。第一导向轮21和第二导向轮22通过移动机构与支架11连接。移动机构包括同轴设置的第一螺杆32和第二螺杆33，第一螺杆32和第二螺杆33上具有旋向相同的梯形螺纹，第一螺杆32借助轴承与两个固定在支架11上的轴承座31可转动地连接，第二螺杆33借助轴承与另外两个固定在支架11上的轴承座31可转动地连接，第一螺杆32和第二螺杆33彼此靠近一端分别设置有第一锥齿轮35和第二锥齿轮36。移动机构还包括驱动轴34，驱动轴34通过另外一个固定在支架11上的轴承座31可转动地连接，并且驱动轴34与第一螺杆32和第二螺杆33的轴线垂直。驱动轴34的一端设置有第三锥齿轮37，第三锥齿轮37同时与第一锥齿轮35和第二锥齿轮36啮合，驱动轴34的另一端设置有手轮。第一螺杆32的另一端与第一导向轮21的转动轴连接，第二螺杆33的另一端与第二导向轮22的转动轴连接。检测装置包括硬度计7，硬度计7通过丝杠滑块机构与支架11连接。丝杠滑块机构包括连接架81、丝杠82、滑块83以及步进电机84，连接架81固定设置在支架81上，丝杠82与连接架81可转动地连接，滑块83与丝杠82螺纹配合，步进电机84固定在连接架81，步进电机84的输出轴与丝杠82的一端连接，硬度计7与滑块83固定连接。

在使用时，手动转动驱动轴34一端的手轮，使驱动轴34转动，驱动轴34上的第三锥齿轮37通过第一锥齿轮35和第二锥齿轮36传动，使第一螺杆32和第二螺杆33反向转动，从而使第一导向轮21和第二导向轮22反向移动，第一导向轮21和第二导向轮22之间的距离。驱动小车5放置在密封圈9外侧的地上，支架11在驱动小车5的支撑下放置在密封圈9的弧段上方，然后再反向旋转手轮，使第一导向轮21和第二导向轮22相向移动直至第一导向轮21和第二导向轮22分别抵靠在密封圈9的内圈表面和外圈表面而夹紧密封圈9。驱动小车5在地面上行走，通过支架11上的第一导向轮21和第二导向轮22与密封圈9的内圈表面和外圈表面的配合，行走机构整体沿着与密封圈9同心的轨迹行走。在行走过程中，驱动小车5每走一段距离停止设定时长后再行走。在驱动小车5停止期间，步进电机84驱动丝杠82正向旋转而使滑块83沿着丝杠82的轴线朝向密封圈9的内侧面移动，滑块83上固定的硬度计7随之移动而作用在密封圈9上，对密封圈9进行硬度检测。在对密封圈9上该位置的硬度检测完毕后步进电机84驱动丝杠82反向旋转而使滑块83带动硬度计7脱离密封圈9。

通过这样的设置，无需转动密封圈，只需质量检测系统沿着与密封圈9同心的轨迹行走并对密封圈9进行质量检测而实现对密封圈9进行整圈检测。行走机构和检测装置尺寸较小，空间占用小，安装使用更加方便。由于质量较小，行走机构携带检测装置行走过程中能耗较低，并且沿着与密封圈同心的轨迹行走过程中行走轨迹误差较小，保证了检测装置对密封圈检测结果的准确性。通过移动机构使第一导向轮和第二导向轮相向/相反移动，能够快速地使第一导向轮和第二导向轮夹紧/放松密封圈，安装拆卸方便。

本领域技术人员可以理解的是，检测装置包括硬度计7仅是一种具体的实施方式，本领域技术人员可以根据需要对其进行调整，以便适应具体的使用场合，如检测装置可以包括设置在支架11上的图像采集装置(如摄像机)以及与图像采集装置通信连接的处理器。在行走机构沿着与密封圈同心的圆形轨迹行走过程中，摄像机连续采集密封圈表面的图像信息并发送至处理器，处理器对图像信息进行分析判断来确定密封圈的表面是否存在表面缺陷；检测装置也可以同时硬度计、图像采集装置(如摄像机)以及与图像采集装置通信连接的处理器，还可以包括其他检测仪器，如超声检测仪，以便检测密封圈的内部缺陷等。

在一种可替代的实施例中，移动机构可以设置成包括与支架11可转动连接的一根螺杆，螺杆上设置有两段螺纹，两段螺纹的旋向相反，第一导向轮21的转轴和第二导向轮22的转轴分别与两段螺纹连接。通过正向/反向旋转该螺杆，使第一导向轮21和第二导向轮相向/反向移动。

继续参照图1和图2，优选地，连杆组件还包括第二连杆42，第二连杆42的第一端与第一连杆41的第一端固定连接。小车导向轮组还包括第三导向轮42，第三导向轮42的转轴固定在第二连杆42的第二端，并且第三导向轮42与密封圈9的外圈表面相抵靠。驱动小车5从静止开始行走的瞬间，第二导向轮22与密封圈9的外圈表面抵靠而形成支点，第一导向轮21存在绕第二导向轮22的转轴向后摆动的趋势，这样容易使第一导向轮21和第二导向轮22与密封圈9发生卡滞，从而影响行走机构的行走。也就是说，行走机构存在行走不稳定的问题。通过设置第二连杆42和第三导向轮23，在驱动小车5启动行走的瞬间，由于第三导向轮23与密封圈9的外圈表面相抵靠，这样能够避免第一导向轮21绕着第二导向轮22的转轴向后摆动，从而避免了第一导向轮21和第二导向轮22与密封圈9发生卡滞，提高了行走机构的行走稳定性。

优选地，第二连杆42为伸缩杆。通过这样的设置，通过调节第二连杆42的长度，能够使第一连杆41、第二连杆42构成的三角形结构发生变化，从而使行走机构能够安装在不同直径的密封圈上，通过调整第二连杆42的长度使第三导向轮23抵靠至密封圈的外圈表面，扩大了质量检测系统的适用范围。

继续参照图1，优选地，第一连杆41与驱动小车5之间设置有升降机构，如直线电机61。通过直线电机61，能够调节第一连杆41相对于驱动小车5的高度，从而调整支架11的高度，以便质量检测系统能够适用于不同厚度(即密封圈的轴向尺寸)的密封圈，进一步提高了质量检测系统的适用范围。优选地，在第一连杆41上还设置有距离传感器62以及控制器(图中未示出)，控制器分别与距离传感器62和升降机构通信连接。在驱动小车行走过程中，距离传感器62实时检测第一连杆41与地面之间的距离，控制器根据距离传感器62检测到的第一连杆41与地面之间的距离控制升降机构实时调整第一连杆41的高度，从而避免地面不平而引起第一连杆41和支架11高度的变化。

本领域技术人员可以理解的是，升降机构为直线电机仅是一种具体的实施方式，本领域技术人员可以根据需要对其进行调整，以便适应具体的使用场合，如可以是连接第一连杆41和驱动小车5的直线气缸、剪叉机构或者其他合适的升降机构等。

在另一种可替换的实施方式中，行走机构包括跨坐在密封圈上驱动小车，驱动小车两侧设置抵靠至密封圈内圈面和外圈面的导向轮，驱动小车上设置监测装置。驱动小车跨坐在密封圈上并在导向轮的导向作用下沿着与密封圈同心的圆形轨迹行走以便检测装置对密封圈进行整圈检测。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替代，这些更改或替代之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于盾机构密封圈的质量检测系统，其特征在于，所述质量检测系统包括行走机构以及设置在所述行走机构上的检测装置，所述行走机构能够沿着与所述密封圈同心的圆形轨迹行走以便所述检测装置在所述行走机构行走的过程中对所述密封圈进行整圈检测。

2.根据权利要求1所述的质量检测系统，其特征在于，所述行走机构包括支架、设置在所述支架上的导向轮组、驱动装置以及连接所述支架和所述驱动装置的连杆组件，所述检测装置设置在所述支架上，所述导向轮组与所述密封圈的内圈表面和外圈表面配合以便在所述驱动装置的驱动下使所述行走机构沿着与所述密封圈同心的圆形轨迹行走。

3.根据权利要求2所述的质量检测系统，其特征在于，所述连杆组件包括第一连杆，所述驱动装置为连接在所述第一连杆的第一端的驱动小车，所述支架与所述第一连杆的第二端连接。

4.根据权利要求3所述的质量检测系统，其特征在于，所述导向轮组包括沿所述第一连杆的轴向排布的第一导向轮和第二导向轮，所述第一导向轮和所述第二导向轮分别抵靠至所述密封圈的内圈表面和外圈表面。

5.根据权利要求4所述的质量检测系统，其特征在于，所述第一导向轮和所述第二导向轮通过移动机构与所述支架连接以便所述第一导向轮和所述第二导向轮能够相向/反向移动。

6.根据权利要求5所述的质量检测系统，其特征在于，所述移动机构包括同轴的第一螺杆和第二螺杆，所述第一螺杆和所述第二螺杆与所述支架可转动地连接，所述第一螺杆和所述第二螺杆分别与所述第一导向轮和所述第二导向轮螺纹连接，所述第一螺杆和所述第二螺杆彼此靠近的一端分别设置有第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述移动机构还包括驱动轴，所述驱动轴的一端设置有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮分别与所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮啮合。

7.根据权利要求4所述的质量检测系统，其特征在于，所述连杆组件还包括第二连杆，所述导向轮组还包括第三导向轮，所述第二连杆的第一端与所述第一连杆的第一端连接，所述第三导向轮设置在所述第二连杆的第二端并且与所述密封圈的外圈表面相抵靠。

8.根据权利要求7所述的质量检测系统，其特征在于，所述第二连杆为伸缩杆以便调整所述第三导向轮与所述密封圈的外圈表面的抵靠位置。

9.根据权利要求3所述的质量检测系统，其特征在于，所述第一连杆与所述驱动小车之间设置有升降机构，所述升降机构用于调节所述第一连杆相对于所述小车的高度。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的质量检测系统，其特征在于，所述检测装置包括图像采集装置以及与所述图像采集装置通信连接的处理器；并且/或者所述检测装置还包括硬度计。