CN204388773U - 一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置，包括：电阻传感器，固定在盾构机或顶管机刀具内且端面与刀具端面齐平，并随刀具一同磨损，用于检测刀片的厚度信息；第一电子控制器，设于盾构机或顶管机刀盘中央，用于转发电阻传感器采集的数据；第二电子控制器，通过无线方式与第一电子控制器连接，用于接收并显示刀具磨损情况。与现有技术相比，本实用新型中第一控制器盾构机或顶管机刀盘中央，其随刀座一同转动，而采用无线方式与第二电子控制器发送数据，因而其与电阻传感器间的连接线无需采用电刷等方式，可以采用多芯电缆，测量更加精准，同时也可以提高寿命，同时也可以实现在线测量，而无需使刀具停转。

Description

一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种刀具磨损量的在线检测装置，尤其是涉及一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置。

背景技术

盾构施工掘进过程中，刀具往往会发生磨损，在发生磨损时，如果不进行及时处理，亦或是当对于磨损的情况不能实时掌握，会造成盾构施工的效率低下，严重时甚至会有灾难性的事故发生。

而现阶段对刀具的磨损规律还无法完全掌握，刀具的实时跟踪检测水平不够，刀具更换复杂困难、成本高，是影响整个工程的质量和工期的重要因素之一。因此，如何实时准确的检测盾构掘削刀具磨损情况，是影响盾构法施工的一个亟待解决的问题。

目前，刀具磨损的检测方法主要有开仓检查，刀具磨损感应装置，异味添加剂，掘进参数分析等。

其中，开仓检查的方法最为直接有效，但存在较高的风险，通常需要进行带压作业，可能造成开挖面的失稳坍塌、影响隧道周边建筑物的安全甚至造成人员伤亡。

异味添加剂在土压平衡盾构和泥水盾构中效果不佳，也无法实现较准确的磨损量检测。

刀具磨损感应装置分为电阻式和液压式，液压式磨损检测装置只能实现单个磨损高度的检测，即磨损到设定高度，液压管路泄压报警，对于设定磨损高度前后的磨损过程和磨损情况不得而知，无法准确指导施工参数的设定和掘进方案的编制。二目前的电阻式磨损传感器由于掘进过程中刀盘持续带动传感器导线旋转，需要在刀盘停转时进行接线检测，而无法对刀具实时磨损量进行监测。

例如中国专利CN201540105U公开了盾构机刀具磨损监测装置，主要由超声波测厚装置、蓝牙信号发射装置及蓝牙信号接收装置组成，超声波测厚装置包括安装在周边刮刀内的超声波探头，蓝牙信号发射装置与数据读取记录装置集成在一起，蓝牙信号接收装置安装在前盾前方。然而该刀具磨损监测装置采用通过超声波测量刀具厚度方法一方面元器件的采购比较困难，另一方面盾构工程中刀片与岩石等有接触，超声波测量方面无疑会带来比较大的误差。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置，包括：

电阻传感器，固定在盾构机或顶管机刀具内且端面与刀具端面齐平，并随刀具一同磨损，用于检测刀片的厚度信息；

第一电子控制器，设于盾构机或顶管机刀盘中央，用于转发电阻传感器采集的数据；

第二电子控制器，通过无线方式与第一电子控制器连接，用于接收并显示刀具磨损情况。

所述第一电子控制器包括相互连接的显示控制器和无线数据发射器，所述显示控制器通过多芯电缆与电阻传感器连接，所述无线数据发射器与第二电子控制器连接。

所述显示控制器包括第一控制器和用于显示刀具磨损情况的显示单元，所述第一控制器分别与电阻传感器、显示单元和无线数据发射器连接。

所述显示单元包括25个LED灯。

所述第一电子控制器还包括供电单元，该供电单元包括相互连接的充电控制器和充电电池，所述充电控制器分别与显示控制器和无线数据发射器连接。

所述第二电子控制器包括PLC控制器以及均与PLC控制器连接的无线数据接收器和显示屏，所述无线数据接收器与第一电子控制器连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)本实用新型中第一控制器盾构机或顶管机刀盘中央，其随刀座一同转动，而采用无线方式与第二电子控制器发送数据，因而其与电阻传感器间的连接线无需采用电刷等方式，可以采用多芯电缆，测量更加精准，同时也可以提高寿命，同时也可以实现在线测量，而无需使刀具停转。

2)电阻传感器端面与刀具端面齐平，并随刀具一同磨损，通过测量电阻的阻值变化可以有效地得到刀具的磨损情况，测量精准。

3)25个LED可以分级显示刀具的磨损程度，可以方便现场查看。

4)刀盘上刀具磨损量通过无线数据传输技术连接至第二电子控制器，第二电子控制器具有直观的刀具磨损量显示功能，能将刀具的磨损量及时反馈给盾构机及顶管机的操作或施工管理人员，以便及时调整施工方案，消除刀盘刀具的不当磨损，消除施工隐患，提高了盾构机、顶管机掘进施工的效率。

5)盾构施工掘进过程中，通过对刀具磨损情况和磨损量的检测，一方面可以合理控制和管理盾构掘进施工的参数，如有效推力、刀具贯入度、土体改良措施，及其他辅助施工管理等，实现高效的推进施工；另一方面可以降低在掘进过程中因地层突变或遇到异常物体，造成无法及时发现刀具异常磨损的风险，同时准确判断换刀时机，优化刀具使用的经济指标，提高施工的安全系数。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为第一电子控制器的结构示意图；

图3为显示单元的结构示意图；

图4为第二电子控制器的结构示意图；

其中：1、电阻传感器，2、刀具，3、多芯电缆，4、第一电子控制器，5、第二电子控制器，41、显示控制器，42、无线数据发射器，43、供电单元，51、无线数据接收器，52、PLC控制器，53、显示屏，411、显示单元，412、第一控制器，431、充电控制器，432、充电电池。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置，如图1所示，包括依次连接的电阻传感器1、第一电子控制器4和第二电子控制器5，电阻传感器1牢固固定在盾构机或顶管机刀具2内指定位置，端面与刀具2端面齐平并随刀具2一同磨损，第一电子控制器4设于盾构机或顶管机刀盘中央回转节后端面上，第二电子控制器5通过无线方式与第一电子控制器4连接。

在盾构机或顶管机掘进施工时获取刀具2的磨损量的电信号，刀具磨损传感器所获取的磨损量电信号由多芯电缆3通过刀盘中的管路连接到设置在刀盘中心回转节后端面上的第一电子控制器4。

如图2所示，第一电子控制器4包括相互连接的显示控制器41和无线数据发射器42，显示控制器41通过多芯电缆3与电阻传感器1连接，无线数据发射器42与第二电子控制器5连接。

显示控制器41包括第一控制器412和用于显示刀具磨损情况的显示单元411，第一控制器412分别与电阻传感器1、显示单元411和无线数据发射器42连接。

第一控制器412接收电阻传感器1给出的磨损量信号，磨损量信号可以通过测量电阻传感器1的剩余电阻得到，也可以通过测量电阻传感器1所在回路的电流或电压得到。

显示单元411包括25个LED灯，刀具每磨损2mm，25个LED灯中便将按序有一个LED灯熄灭，表示刀具磨损了2mm，如图3所示，本实施例中，由于设有两个电阻传感器1，因而两个显示单元411包括两组LED灯，这样可以提高显示单元411工作的可靠性。

同时第一控制器412将25位的磨损量实施编码，两个电阻传感器1给出的磨损量信号共组成一个16位(一个字)链接到无线数据发射器42，无线数据发射器42采用GFSK调制技术对数据实施调制并发射给第二电子控制器5。

第一电子控制器4还包括供电单元43，该供电单元43包括相互连接的充电控制器431和充电电池432，充电控制器431分别与显示控制器41和无线数据发射器42连接，当有外接电源时，外接电源通过充电控制器431对充电电池432进行充电，当没有外接电源时，充电电池432通过充电控制器431为第一电子控制器4中各部件进行供电。

如图4所示，第二电子控制器5包括PLC控制器52以及均与PLC控制器52连接的无线数据接收器51和显示屏53，无线数据接收器51与第一电子控制器4连接。

PLC控制器52还原出刀具磨损的物理量，并对这一物理量在显示屏53加以实时显示，通过设置报警阈值，在刀具磨损量超限时发出报警信息，直观的刀具磨损量显示以及数据实时传输功能将刀具2的磨损量及时反馈给盾构机、顶管机的操作或施工管理人员，以便及时调整施工方案，消除刀盘刀具2的不当磨损，消除施工隐患，提高了盾构机、顶管机掘进施工的效率。

Claims (6)

1.一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置，其特征在于，包括：

电阻传感器，固定在盾构机或顶管机刀具内且端面与刀具端面齐平，并随刀具一同磨损，用于检测刀片的厚度信息；

第一电子控制器，设于盾构机或顶管机刀盘中央，用于转发电阻传感器采集的数据；

第二电子控制器，通过无线方式与第一电子控制器连接，用于接收并显示刀具磨损情况。

2.根据权利要求1所述的一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置，其特征在于，所述第一电子控制器包括相互连接的显示控制器和无线数据发射器，所述显示控制器通过多芯电缆与电阻传感器连接，所述无线数据发射器与第二电子控制器连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置，其特征在于，所述显示控制器包括第一控制器和用于显示刀具磨损情况的显示单元，所述第一控制器分别与电阻传感器、显示单元和无线数据发射器连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置，其特征在于，所述显示单元包括25个LED灯。

5.根据权利要求2所述的一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置，其特征在于，所述第一电子控制器还包括供电单元，该供电单元包括相互连接的充电控制器和充电电池，所述充电控制器分别与显示控制器和无线数据发射器连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于盾构机及顶管机的刀具磨损在线检测装置，其特征在于，所述第二电子控制器包括PLC控制器以及均与PLC控制器连接的无线数据接收器和显示屏，所述无线数据接收器与第一电子控制器连接。