CN219034730U - 一种可采集数据的滚刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可采集数据的滚刀，包括滚刀本体、用于采集滚刀本体数据信息的数据采集装置及电路信号采集电路板，所述数据采集装置为一个或多个；所述电路信号采集电路板位于所述滚刀本体内；多个所述数据采集装置与所述电路信号采集电路板电连接，通过所述电路信号采集电路板将采集的数据输出至所述滚刀本体外。本实用新型的刀具智能传感系统是在现有的结构上，保证刀具整体刚度和强度的基础上，刀体的结构形式并布置了可实现数据采集的传感芯片，并通过有线传输及无线发射的手段将采集的信号进行传输，实时掌握了解刀具的工作状况。

Description

一种可采集数据的滚刀

技术领域

本实用新型涉及滚刀技术领域，具体为一种能够实时采集状态的隧道工程滚刀。

背景技术

现有滚刀多数没有安装任何传感器，不具有刀具内部状态的感知能力。这样就会导致刀具在使用过程中轴承温度、刀具腔内的压力大小、滚刀的受力大小、滚刀震动幅度等信息无法被实时监控。而这些信息直接影响刀具使用寿命及设备的掘进效率。现有滚刀使用状态及失效情况及设备掘进参数完全根据工人经验判断所获得，而且无法获得刀具工作过程中的相关数据信息。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种可采集数据的滚刀，解决了现有滚刀使用状态、失效情况及设备掘进参数完全根据工人经验判断所获得，而且无法获得刀具工作过程中的相关数据信息的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可采集数据的滚刀，包括滚刀本体、用于采集滚刀本体数据信息的数据采集装置及电路信号采集电路板，所述数据采集装置为一个或多个；所述电路信号采集电路板位于所述滚刀本体内；多个所述数据采集装置与所述电路信号采集电路板电连接，通过所述电路信号采集电路板将采集的数据输出至所述滚刀本体外；

所述滚刀本体的刀轴轴心处开设有轴向孔，所述电路信号采集电路板位于轴向孔内，所述电路信号采集电路板外安装有支撑机构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的刀具智能传感系统是在现有的结构上，保证刀具整体刚度和强度。并布置了可实现数据采集的传感芯片，通过有线传输及无线发射的手段将采集的信号进行传输，实时掌握了解刀具的工作状况。

本实用新型的刀具转速数据采集单元，可以检测滚刀在实际工作中的转速，并可以判断出滚刀是否转动，避免刀具发生偏磨现象。

本实用新型的刀具压力温度数据采集单元，可以检测滚刀腔室内的温度和腔室内压力的变化情况，可以判断轴承和润滑是否正常运行，进而判断滚刀运行状况。

本实用新型刀具智能传感系统的刀具震动数据采集单元，可以检测滚刀的震动情况，根据工作振幅的变化情况，进而判断滚刀及环境是出现异常情况。

本实用新型刀具智能传感系统的刀具应力应变数据采集单元，可以实时检测刀具受力情况，获得滚刀的承载情况及被切岩石的硬度等，以此确定合理的掘进参数，保证设备和滚刀能够正常运行。

本实用新型刀具智能传感系统的刀具磨损采集单元，可以实时检测刀具磨损量，及时预警。

由于滚刀刀具的内部空间极为有限，本实用新型在不影响刀具使用性能的前提下，合理布置传感器位置。达到了保证滚刀正常使用的同时，监测其具体工作状态的效果。

附图说明

图1为本实用新型的滚刀结构示意图。

图2为本实用新型的滚刀结构剖面图。

图3为本实用新型的A处细节图。

图4为本实用新型的滚刀俯视图。

图5为本实用新型的支撑机构结构示意图。

图6为本实用新型另一种实施例的支撑机构结构示意图。

1、刀箱；2、滚刀本体；201、刀轴；202、左端盖；203、左端面密封；204、左轴承；205、刀圈；206、挡环；207、刀体；208、右轴承；209、右端面密封；210、右端盖；211、间隔环；2011、轴向孔；3、电路信号采集电路板；4、支撑机构；401、上壳体；402、下壳体；403、左壳体；404、右壳体；405、滑轨；406、插杆；407、支撑杆；408、定向槽；501、第一弹簧；502、第二弹簧；6、支腿；7、减震防油橡胶；8、压力温度传感器；9、应力应变贴片；10、永磁体；11、霍尔传感器；12、震动传感器模块；13、磨损检测探头；14、刀箱盒保护盖板；15、储存发射装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种可采集数据的滚刀，包括刀箱1和滚刀本体2，所述滚刀本体2包括刀轴201、左端盖202、左端面密封203、左轴承204、刀圈205、挡环206、刀体207、右轴承208、右端面密封209、右端盖210以及间隔环211。以及用于采集滚刀本体2数据信息的数据采集装置及电路信号采集电路板3，所述数据采集装置为一个或多个；电路信号采集电路板3位于所述滚刀本体2内；多个所述数据采集装置与电路信号采集电路板3电连接，通过所述电路信号采集电路板3将采集的数据输出至所述滚刀本体2外；

数据采集装置为刀具压力温度数据采集装置、刀具应力应变数据采集装置、刀具转速数据采集装置、刀具震动数据采集装置和刀具磨损采集装置中的一个或多个。

所述刀轴201设置于刀箱1内，所述左端盖202以及右端盖210设置于刀轴201上，所述左轴承204以及右轴承208分别设置于刀轴201的左右两侧，所述间隔环211设置于左轴承204以及右轴承208之间，所述刀体207设置于左轴承204以及右轴承208上，所述刀体207与左端盖202之间设置有左端面密封203，右端盖210与刀体207之间设置右端面密封209，所述刀圈205设置于刀体207上，且刀体207外侧壁设置挡环206，用于定位刀圈205。此为现有技术中的滚刀。

所述刀轴201的中心径向开设有预留孔，所述刀具压力温度数据采集装置为通过减震密封胶和螺丝固定在预留孔上的压力温度传感器8；压力温度传感器8设计结构与径向预留孔尺寸相一致，并通过螺丝和减震密封圈与刀轴201形成一体，压力温度传感器8通过四根信号线缆或排线连接到布置在刀轴201轴向孔2011内的电路信号采集电路板3上，电路信号采集电路板3通过信号线缆及航空连接器与布置储存发射装置15相连接。

所述刀轴201开设有正向预留槽，所述刀具应力应变数据采集装置为通过防油金属结构胶固定在正向预留槽内的应力应变贴片9。应力应变贴片9通过数据信号线缆或排线连接到电路信号采集电路板3上，具备抗震功能的电路信号采集电路板3通过信号线缆及航空连接器与布置在刀箱1侧板上的储存发射装置15相连接。

由于施工中施加在滚刀本体2上的力同时作用在轴承上，这部分力将通过轴承直接作用在刀轴201上，为了更好的测量滚刀本体2承受的应力应变，应力应变贴片9安装在滚刀本体2的左轴承204和右轴承208的正下方。如其具体数量为4个，呈两两对称分布的状态。刀轴201产生的弯曲形变将更加精准的得到测量，这样滚刀本体2受到的应力应变就将更加精确的得到监测。

所述刀具转速数据采集装置包括四个直径5mm永磁体10和霍尔传感器11；所述永磁体10设置在滚刀本体2的刀体207上，所述霍尔传感器11通过螺丝安装在滚刀本体2的左端盖202上；所述霍尔传感器11与所述永磁体10对应并与所述电路信号采集电路板3连接。

永磁体10与霍尔传感器11所产生相对运动产生的感应信号以采集刀具转动数据，霍尔传感器11通过信号线缆或排线连接到布置在刀轴201轴向中心孔内的电路信号采集电路板3上，电路信号采集电路板3通过信号线缆及航空连接器与布置在刀箱1侧板上的储存发射装置15相连接。

永磁体10与霍尔传感器11设置的位置处于滚刀本体2的内部，其不会受到施工中其他碎石的影响，空间应用合理且安全性高，能够维持长期稳定的工作。

所述刀具震动数据采集装置为集成在电路信号采集电路板3上的震动传感器模块12，用于直接监控滚刀本体2的震荡情况。

所述刀具磨损采集装置为设置于刀箱1侧板上的磨损检测探头13，所述磨损检测探头13与刀具刀圈205之间形成感应回路，当刀具刀圈205受到磨损时，其距离磨损检测探头13的距离将发生变化，由此产生的磁感应信号将发生变化，上述信号通过数据线缆或排线与布置在刀箱1侧板上的数储存发射装置15相连接。

所述刀箱1侧板上开设有安装槽，所述安装槽上设置有刀箱盒保护盖板14，所述储存发射装置15设置于安装槽内，储存发射装置15槽底部设有具备防护功能的数据传输接口及无线发射天线窗。

电路信号采集电路板3、震动传感器模块12以及磨损检测探头13均通过信号线缆与储存发射装置15相连接，储存发射装置15安装在刀箱1，并且储存发射装置15电信号连接外界终端。

所述滚刀本体2的刀轴201轴心处开设有轴向孔2011，所述电路信号采集电路板3位于轴向孔2011内，所述电路信号采集电路板3外安装有支撑机构4。

所述支撑机构4与轴向孔2011的内壁贴合；所述电路信号采集电路板3与支撑机构4间填充有减震防油橡胶7。

所述支撑机构4包括上壳体401、下壳体402及第一弹簧501；所述第一弹簧501设置在所述上壳体401和下壳体402之间；所述电路信号采集电路板3通过支脚6安装在下壳体402上。第一弹簧501使得上壳体401、下壳体402能够撑在轴向孔2011的内壁。

当减震防油橡胶7填充满上壳体401和下壳体402之间时，就可以保证支撑机构4完整的与轴向孔2011的内壁固定。这样电路信号采集电路板3就能保证处在滚刀本体2的中心位置，使得滚刀整体的重量分配更加平均，以免影响滚刀本体2的正常工作。

请参阅图6，本实用新型提供另一种技术方案：所述支撑机构4包括左壳体403和右壳体404，所述左壳体403和右壳体404上分别设有相互配合的滑轨405和插杆406，从而整体限制左壳体403和右壳体404的位移方向。

为了保证使用时，电路信号采集电路板3能够处在滚刀本体2的中心位置，以免影响其整体配重。所述电路信号采集电路板3的两端均安装有支撑杆407，所述左壳体403和右壳体404的内侧均安装有定向槽408，所述支撑杆407通过第二弹簧502安装在定向槽408内。此时，电路信号采集电路板3只受到第二弹簧502的弹性影响，保证其处于轴向孔2011的正中心位置，这样即可保证滚刀本体2的配重更加均衡。

在电路整体安装完毕后，只需正常在左壳体403和右壳体404间填充减震防油橡胶即可。

Claims (10)

1.一种可采集数据的滚刀，包括滚刀本体(2)、用于采集滚刀本体(2)数据信息的数据采集装置及电路信号采集电路板(3)，其特征在于：所述数据采集装置为一个或多个；所述电路信号采集电路板(3)位于所述滚刀本体(2)内；多个所述数据采集装置与所述电路信号采集电路板(3)电连接，通过所述电路信号采集电路板(3)将采集的数据输出至所述滚刀本体(2)外；

所述滚刀本体(2)的刀轴(201)轴心处开设有轴向孔(2011)，所述电路信号采集电路板(3)位于轴向孔(2011)内，所述电路信号采集电路板(3)外安装有支撑机构(4)。

2.根据权利要求1所述的可采集数据的滚刀，其特征在于：所述数据采集装置为刀具压力温度数据采集装置、刀具应力应变数据采集装置、刀具转速数据采集装置、刀具震动数据采集装置和刀具磨损采集装置中的一个或多个。

3.根据权利要求2所述的可采集数据的滚刀，其特征在于：所述刀轴(201)的中心径向开设有预留孔，所述刀具压力温度数据采集装置为通过减震密封胶和螺丝固定预留孔上的压力温度传感器(8)；

所述压力温度传感器(8)与电路信号采集电路板(3)连接。

4.根据权利要求2所述的可采集数据的滚刀，其特征在于：所述刀轴(201)开设有正向预留槽，所述刀具应力应变数据采集装置为通过防油金属结构胶固定在正向预留槽内的应力应变贴片(9)；所述应力应变贴片(9)安装在滚刀本体(2)的左轴承(204)和右轴承(208)的正下方；

所述应力应变贴片(9)与电路信号采集电路板(3)连接。

5.根据权利要求2所述的可采集数据的滚刀，其特征在于：所述刀具转速数据采集装置包括永磁体(10)和霍尔传感器(11)；所述永磁体(10)设置在滚刀本体(2)的刀体(207)上，所述霍尔传感器(11)通过螺丝安装在滚刀本体(2)的左端盖(202)上；所述霍尔传感器(11)与所述永磁体(10)对应并与所述电路信号采集电路板(3)连接。

6.根据权利要求2所述的可采集数据的滚刀，其特征在于：所述刀具震动数据采集装置为集成在电路信号采集电路板(3)上的震动传感器模块(12)。

7.根据权利要求2所述的可采集数据的滚刀，其特征在于：所述刀具磨损采集装置为设置于刀箱(1)侧板上的磨损检测探头(13)；

所述磨损检测探头(13)与储存发射装置(15)连接。

8.根据权利要求1所述的可采集数据的滚刀，其特征在于：所述支撑机构(4)与轴向孔(2011)的内壁贴合；

所述电路信号采集电路板(3)与支撑机构(4)间填充有减震防油橡胶(7)。

9.根据权利要求8所述的可采集数据的滚刀，其特征在于：所述支撑机构(4)包括上壳体(401)、下壳体(402)及第一弹簧(501)；所述第一弹簧(501)设置在所述上壳体(401)和下壳体(402)之间；所述电路信号采集电路板(3)通过支脚(6)安装在下壳体(402)上。

10.根据权利要求8所述的可采集数据的滚刀，其特征在于：所述支撑机构(4)包括左壳体(403)和右壳体(404)，所述左壳体(403)和右壳体(404)上分别设有相互配合的滑轨(405)和插杆(406)，所述电路信号采集电路板(3)的两端均安装有支撑杆(407)，所述左壳体(403)和右壳体(404)的内侧均安装有定向槽(408)，所述支撑杆(407)通过第二弹簧(502)安装在定向槽(408)内。

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