KR20230098120A - Abrasion Measuring Apparatus for TBM Disc Cutter Wear Using Contact Type Probe - Google Patents

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Abstract

본 발명의 접촉식 탐촉자를 이용한 TBM 디스크커터 마모도 측정장치는, 고정프레임에 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자를 설치하여 디스크커터의 절삭부 마모도를 3차원 입체적이고 종합적인으로 정밀하게 측정할 수 있음과 동시에 측정 편차를 보정할 수 있는 마모도 측정장치이기 때문에 터널 현장에 투입된 TBM 장비의 디스크커터 점검 시 신속·정확한 디스크커터의 절삭부 마모도 측정을 통하여 디스크커터의 교체여부를 판단하여 시공 효율성 증대와 공사비용을 절감시킬 수 있으며, 또한 실 가동 TBM 장비의 커터헤드를 추가적으로 부착하여 실 작동시 디스크커터의 이상유무를 모니터링할 수 있는 장비로 사용 가능할 뿐만 아니라 디스크커터의 신뢰성 있는 마모도 측정으로 마모도 DB 구축과 분석을 통하여 디스크커터의 교체주기 파악 및 디스크커터 성능개발로 시공 효율성 증대와 디스크커터의 교체비용을 절감시킬 수 있는 것임. The TBM disk cutter wear measurement device using the contact probe of the present invention can precisely measure the wear of the cutting part of the disk cutter in three dimensions and comprehensively by installing a plurality of left and right contact probes on the fixed frame. Since it is a wear measuring device that can compensate for measurement deviations at the same time, when checking the disk cutter of the TBM equipment put into the tunnel site, it measures the wear of the cutting part of the disk cutter quickly and accurately to determine whether to replace the disk cutter, thereby increasing construction efficiency and construction Cost can be reduced, and the cutter head of the actual TBM equipment can be additionally attached to be used as a device that can monitor the disc cutter's abnormality during actual operation. In addition, it can be used as a reliable wear measurement of the disc cutter to establish a wear degree DB and Through analysis, it is possible to increase the construction efficiency and reduce the replacement cost of the disc cutter by identifying the replacement cycle of the disc cutter and developing the performance of the disc cutter.

Description

접촉식 탐촉자를 이용한 TBM 디스크커터 마모도 측정장치{Abrasion Measuring Apparatus for TBM Disc Cutter Wear Using Contact Type Probe}Abrasion Measuring Apparatus for TBM Disc Cutter Wear Using Contact Type Probe}

본 발명은 암반의 단면을 굴착하는 TBM(Tunnel Boring Machine) 커터헤드에 장착되는 디스크 커터의 마모도를 접촉식 탐촉자를 이용하여 입체적(3D)으로 측정할 수 있도록 한 접촉식 탐촉자를 이용한 3D(3차원 입체) TBM 디스크커터 마모도 측정장치에 관한 것이다.The present invention is a 3D (three-dimensional) method using a contact transducer to measure the wear of a disk cutter mounted on a TBM (Tunnel Boring Machine) cutter head excavating a cross section of a rock mass in three dimensions (3D) using a contact transducer. Three-dimensional) TBM disc cutter wear measurement device.

TBM에 의한 굴착작업은 발파굴착에 비해 장대터널을 시공하는 것에 유리하다.TBM excavation is more advantageous for constructing long tunnels than blast excavation.

최근 터널 및 지하공간의 굴착은 작업자의 안정성 증대, 소음 및 진동으로 인한 민원 감소, 공기 및 공비의 감소 등을 목적으로 기존의 발파공법을 대체하여 지하철, 전력구, 통신구 터널 등을 중심으로 TBM에 의한 기계화 시공이 크게 증가하고 있는 추세이다.Recently, excavation of tunnels and underground spaces has replaced the existing blasting method for the purpose of increasing worker safety, reducing civil complaints due to noise and vibration, and reducing air and air costs, focusing on TBM, such as subway, power conduit, and communication conduit tunnels. Mechanized construction is on the rise.

터널 기계화 굴착공법(Mechanized Tunnelling)에 사용되는 터널굴착기(Tunnel Boring Machine; 이하, "TBM"이라고 약칭함)는 종래의 대표적인 발파공법과는 달리 소음 및 진동 등의 환경 피해요소가 적고 굴착 직후 주변지반의 이완을 방지하여 터널의 안정성 확보에 유리할 뿐만 아니라, 균질한 지반 조건에서 고속 굴진을 유도할 수 있으며 연장이 긴 터널에서 발파공법보다 공사기간과 공사비용을 대폭 절감할 수 있는 것으로 알려져 있다.Tunnel Boring Machine (hereinafter, abbreviated as "TBM") used in mechanized tunneling method has less environmental damage factors such as noise and vibration than typical conventional blasting methods, and damages the surrounding ground right after excavation. It is known that it is not only advantageous to secure the stability of the tunnel by preventing loosening, but also can induce high-speed excavation under homogeneous ground conditions, and can significantly reduce the construction period and construction cost compared to the blasting method in long-extended tunnels.

TBM(Tunnel Boring Machine)이란 다수의 디스크커터를 장착한 커터헤드를 회전시켜 암반, 지반을 압쇄하여 굴진하는 원형의 회전식 굴착장비를 말한다.TBM (Tunnel Boring Machine) refers to circular rotary excavation equipment that excavates by crushing rock and ground by rotating a cutter head equipped with multiple disc cutters.

TBM이 커터헤드를 회전시켜 암반, 지반을 압쇄하여 굴착하는 과정 중 커터헤드에 장착된 디스크커터의 마모 및 손상이 발생될 경우 공사지연(굴진율)에 매우 큰 영향을 주고 있다. 따라서 디스크커터의 교체주기를 파악하여 굴착하는 것이 매우 효율적이다.During the excavation process by crushing rock and ground by rotating the cutter head, if the disc cutter mounted on the cutter head is worn or damaged, it has a very large effect on construction delay (excavation rate). Therefore, it is very efficient to excavate by identifying the replacement cycle of the disc cutter.

TBM의 굴착부품인 디스크커터는 소모성 재료로서 디스크커터의 내구성이 다 되었을시 주기적으로 교체하여야함으로 디스크커터의 교체주기 파악이 경제성 측면에서 중요하다. As the disc cutter, which is a drilling part of TBM, is a consumable material and needs to be replaced periodically when the durability of the disc cutter is over, it is important to understand the replacement cycle of the disc cutter in terms of economic feasibility.

디스크커터의 교체주기 파악을 위한 디스크커터의 마모도 측정은 매우 중요한 기술사항이다. 일반적으로 사용되는 디스크커터의 마모게이지는 기준점 위치가 마모로 인하여 변동이 있을 수 있어 정확한 마모도를 측정하는 것이 곤란하다. 그리고 디스크커터의 마모도 측정은 측정자별 시각에 의한 판단과 숙련도에 따라 측정편차가 발생한다. 그리하여 마모도 측정에 대한 정확도 및 정밀도 개선이 필요하다.Measuring the wear of the disc cutter to determine the replacement cycle of the disc cutter is a very important technical matter. It is difficult to accurately measure the degree of wear because the location of the reference point of the generally used disk cutter wear gauge may vary due to wear. In addition, the measurement of the wear of the disc cutter has measurement deviations depending on the visual judgment and skill level of each measurer. Therefore, it is necessary to improve the accuracy and precision of wear measurement.

그래서, 제안된 종래는 도 1에 나탄낸 바와 같이 디스크커터 마모게이지는 디스크커터(2)에 고정하여 측정자의 육안으로 측정하기 때문에 측정이 정확하지 않을 뿐만 아니라 기준점의 위치가 마모되면 측정이 곤란하고, 측정자별 시각에 의한 판단과 숙련도에 따라 측정편차가 심하게 발생하는 문제점이 있었다. So, in the proposed conventional method, as shown in FIG. 1, the disc cutter wear gauge is fixed to the disc cutter 2 and measured with the naked eye of the measurer, so the measurement is not accurate and it is difficult to measure if the position of the reference point is worn out. However, there was a problem in that the measurement deviation occurred severely according to the judgment and skill level of each measurer.

또 다른 종래의 디스크커터 마모율 측정장치는 도 2에 나타낸 바와 같이 디스크커터(2)를 커터헤드에 결합시키는 디스크 커터커버에 고정되는 결합부(100) 및 결합부(100)에 고정되며 디스크커터(2)의 마모율을 측정하는 측정부를 포함하고, 이 측정부는 디스크커터(2)의 절삭부가 삽입되는 측정홈(211)을 포함하는 측정 기준부(210) 및 절삭부가 측정홈(211)에 삽입된 상태를 촬영하는 촬영부(220)를 포함한다.Another conventional disk cutter wear rate measuring device is fixed to the coupling portion 100 and the coupling portion 100 fixed to the disk cutter cover coupling the disk cutter 2 to the cutter head, as shown in Figure 2, the disk cutter ( 2) includes a measurement unit for measuring the wear rate, and the measurement unit includes a measurement reference unit 210 including a measurement groove 211 into which the cutting portion of the disc cutter 2 is inserted, and a cutting portion inserted into the measurement groove 211 It includes a photographing unit 220 for photographing the state.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 디스크커터 마모율 측정장치는 좌우 한 쌍의 결합부(100), 측정홈(211)을 포함하는 측정 기준부(210), 다수의 볼트(110a) 등의 조합으로 이루어져 있기 때문에 마모율 측정은 가능하나 마모도 측정은 불가능하다는 문제점이 있었으며, 또한 마모율 측정만 가능함에도 불구하고 측정을 위해 측정장치를 결합 후 측정이 완료되면 분해해야 되는 불편함과 번거로움이 있을 뿐만 아니라 측정장치의 결합 및 분해 작업으로 인하여 측정시간이 오래 걸리는 등 디스크커터(2)를 신속하게 점검할 수 없다는 문제점이 있었다.However, the conventional disk cutter wear rate measuring device configured as described above is composed of a combination of a pair of left and right coupling parts 100, a measuring reference part 210 including a measuring groove 211, and a plurality of bolts 110a. Therefore, it is possible to measure the wear rate, but there is a problem that it is impossible to measure the wear rate. Also, despite the fact that only the wear rate can be measured, there is the inconvenience and hassle of disassembling the measuring device after the measurement is completed after the measurement is completed, as well as the measurement device. There was a problem in that the disc cutter 2 could not be quickly inspected, such as taking a long measurement time due to coupling and disassembly.

대한민국 등록특허 제10-1784181호(2017.09.27.)Republic of Korea Patent No. 10-1784181 (2017.09.27.)

본 발명의 목적은 기존의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로서, 측정장치의 분해없이 기준점이 되는 모든 형상을 한번에 신속히 측정할 수 있고, 측정자의 판단과 측정자별 숙련도에 상관없이 3차원 입체에 의해 측정 정확도를 높이면서 항상 정량적인 마모도 측정이 가능하며, 측정시간을 단축할 수 있는 접촉식 탐촉자를 이용한 TBM 디스크커터 마모도 측정장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is proposed to solve the problem in view of the existing problems, and it is possible to quickly measure all shapes that become reference points at once without disassembling the measuring device, and to measure three-dimensional three-dimensional objects regardless of the judgment of the measurer and the skill level of each measurer. It is to provide a TBM disc cutter wear measurement device using a contact probe that can always quantitatively measure wear while increasing measurement accuracy and shorten measurement time.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 접촉식 탐촉자를 이용한 TBM 디스크커터 마모도 측정장치는, TBM 디스크커터의 마모도를 측정하는 측정장치에 있어서, 상기 디스크커터의 좌우 및 상부를 동시 감싸도록 끼워지는 고정프레임과, 상기 고정프레임의 안쪽면 상부 좌우측에 좌우 대칭되도록 상하 일정 간격을 두고 배열되는 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자를 포함하되, 상기 고정프레임은, 수평을 이루는 상면부와, 상기 상면부의 양 끝단에서 하부로 갈수록 외측으로 벌어지도록 형성된 좌우 한 쌍의 경사면부와, 상기 좌우 한 쌍의 경사면부에서 수직으로 각각 연장되도록 형성된 좌우 한 쌍의 하면부로 구성되고, 상기 좌우 한 쌍의 경사면부의 측면에는 상기 다수의 좌측 접촉식 탐촉자와 다수의 우측 접촉식 탐촉자가 상기 상면부의 중앙을 기점으로 일정 간격을 두고 좌우 대칭되게 마주하도록 설치되며, 상기 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자는 상기 좌우 한 쌍의 경사면부의 측면에 1열 또는 3열로 좌우 대칭되게 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.TBM disc cutter wear measuring device using a contact probe according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, in the measuring device for measuring the wear degree of the TBM disc cutter, the left and right sides and top of the disc cutter are wrapped at the same time and a plurality of left and right contact type transducers arranged vertically and horizontally symmetrical on the upper left and right sides of the upper inner surface of the fixed frame at regular intervals, wherein the fixed frame includes a horizontal upper surface portion, It consists of a pair of left and right inclined surfaces formed to spread outward from both ends of the upper surface portion toward the bottom, and a pair of left and right lower surfaces formed to extend vertically from the pair of left and right inclined surfaces, respectively. On the side surface of the inclined surface, the plurality of left contact type transducers and the plurality of right contact type transducers are installed to symmetrically face each other at regular intervals from the center of the upper surface part, and the plurality of left and right contact type transducers are installed to face each other symmetrically. It is characterized in that it is installed symmetrically on the side of the pair of inclined surfaces in one row or three rows.

다른 실시예로서, 본 발명의 좌우 한 쌍의 하면부의 내부 일측에는 상기 디스크커터에 상기 고정프레임이 끼워질 때 수평을 측정하는 좌우 한 쌍의 센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, it is characterized in that a pair of left and right sensors for measuring horizontality when the fixing frame is fitted into the disc cutter are installed on one inner side of the pair of left and right lower surfaces of the present invention.

다른 실시예로서, 본 발명의 좌우 한 쌍의 센서는 가속도 센서 또는 자이로 센서인 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the pair of left and right sensors of the present invention is characterized in that they are acceleration sensors or gyro sensors.

다른 실시예로서, 본 발명의 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자는, 상기 좌우 한 쌍의 경사면부 내부에 수평으로 설치되는 하우징과, 상기 하우징 내부 일측에 설치되는 감지부와, 상기 하우징 내부로부터 외부로 수평되게 돌출되는 탐촉봉과, 상기 하우징 내부에서 상기 감지부와 상기 탐촉봉의 끝단을 연결하여 감지신호를 전달하면서 탄성을 가하는 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the plurality of left and right contact transducers of the present invention include a housing installed horizontally inside the pair of left and right inclined surfaces, a sensing unit installed on one side of the inside of the housing, and an outside from the inside of the housing. It is characterized in that it includes a probe rod protruding horizontally, and an elastic part for applying elasticity while transmitting a sensing signal by connecting the sensing unit and an end of the probe rod inside the housing.

다른 실시예로서, 본 발명의 하우징은 상기 좌우 한 쌍의 경사면부의 측면을 관통하는 지지홀 내부 일측에 삽입되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the housing of the present invention is characterized in that it is inserted into one side of the support hole passing through the side surfaces of the pair of left and right inclined surfaces.

다른 실시예로서, 본 발명의 감지부는 압력 및 변위를 측정하는 압력 센서, 변위 센서, 로드셀 중 어느 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the sensing unit of the present invention is characterized in that any one or two or more of a pressure sensor, a displacement sensor, and a load cell for measuring pressure and displacement.

다른 실시예로서, 본 발명의 탐촉봉은, 일측단이 상기 하우징 내부에 위치되어 상기 탄성부와 접지되고, 타측단이 상기 경사면부의 지지홀 안내를 받아 좌우 이동 가능하게 수평으로 지지되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the probe rod of the present invention is characterized in that one end is located inside the housing and grounded with the elastic part, and the other end is horizontally supported so as to be movable left and right by receiving guidance from the support hole of the inclined surface part. .

다른 실시예로서, 본 발명의 탄성부는 코일스프링 또는 유압실린더인 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the elastic part of the present invention is characterized in that a coil spring or a hydraulic cylinder.

본 발명은 고정프레임에 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자를 설치하여 디스크커터의 절삭부 마모도를 3차원 입체적이고 종합적인으로 정밀하게 측정할 수 있음과 동시에 측정 편차를 보정할 수 있는 마모도 측정장치이기 때문에 터널 현장에 투입된 TBM 장비의 디스크커터 점검 시 신속·정확한 디스크커터의 절삭부 마모도 측정을 통하여 디스크커터의 교체여부를 판단하여 시공 효율성 증대와 공사비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다. The present invention is a wear measurement device that can precisely measure the wear of the cutting part of the disc cutter in three dimensions and comprehensively by installing a plurality of left and right contact probes on the fixed frame and can correct the measurement deviation at the same time. Therefore, when inspecting the disk cutter of the TBM equipment put into the tunnel site, it is possible to increase the construction efficiency and reduce the construction cost by determining whether to replace the disk cutter through the measurement of wear on the cutting part of the disk cutter quickly and accurately.

또한, 실 가동 TBM 장비의 커터헤드를 추가적으로 부착하여 실 작동시 디스크커터의 이상유무를 모니터링할 수 있는 장비로 사용 가능할 뿐만 아니라 디스크커터의 신뢰성 있는 마모도 측정으로 마모도 DB 구축과 분석을 통하여 디스크커터의 교체주기 파악 및 디스크커터 성능개발로 시공 효율성 증대와 디스크커터의 교체비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by additionally attaching the cutter head of the actual operating TBM equipment, it can be used as a device that can monitor the disc cutter for abnormalities during actual operation, as well as reliable wear measurement of the disc cutter by constructing and analyzing the wear degree DB to improve the quality of the disc cutter. By understanding the replacement cycle and developing the performance of the disc cutter, there is an effect of increasing construction efficiency and reducing the replacement cost of the disc cutter.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 마모게이지가 디스크커터를 측정하는 상태를 나타낸 사진,
도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 마모율 측정장치가 디스크커터를 측정하는 상태를 나타낸 사시도,
도 3(a)(b)는 본 발명에 일 실시에 따른 접촉식 탐촉자를 이용한 마모도 측정장치를 나타낸 정면도 및 측면도,
도 4는 본 발명에 일 실시에 따른 접촉식 탐촉자를 이용한 마모도 측정장치가 디스크커터에 결합된 상태를 나타낸 정면도,
도 5(a)(b)는 본 발명에 따른 접촉식 탐촉자를 이용한 마모도 측정장치가 디스크커터로부터 분리 또는 결합된 상태를 나타낸 일부 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 접촉식 탐촉자 구성을 나타낸 개략도,
도 7은 종래의 마모율 측정장치와 본 발명의 접촉식 탐촉자를 이용한 마모도 측정장치의 통계분석기법 비교 그래프,1 is a photograph showing a state in which a wear gauge measures a disk cutter according to a conventional embodiment;
2 is a perspective view showing a state in which a wear rate measuring device according to another conventional embodiment measures a disk cutter;
Figure 3 (a) (b) is a front view and a side view showing a wear measuring device using a contact type transducer according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a front view showing a state in which the wear measurement device using a contact probe according to an embodiment of the present invention is coupled to a disk cutter;
5 (a) (b) is a partial front view showing a state in which the wear measuring device using the contact probe according to the present invention is separated from or coupled to the disk cutter;
6 is a schematic diagram showing the configuration of a contact type transducer according to the present invention;
7 is a comparison graph of the statistical analysis method of the conventional wear rate measuring device and the wear measuring device using the contact probe of the present invention;

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the examples described in detail below. Therefore, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer explanation. It should be noted that in each drawing, the same configuration may be indicated by the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 접촉식 탐촉자를 이용한 TBM 디스크커터 마모도 측정장치는, 디스크커터(2)의 절삭부(4) 좌우 및 상부를 동시 감싸도록 끼워지는 고정프레임(10)과, 상기 고정프레임(10)의 안쪽면 상부 좌우측에 좌우 대칭되도록 상하 일정 간격을 두고 배열되는 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자(20a)(20b)로 구성된다. 3 to 6, the TBM disk cutter wear measuring device using the contact probe according to the embodiment of the present invention is fixed to be fitted to cover the left and right and upper portions of the cutting portion 4 of the disk cutter 2 at the same time. It consists of a frame 10 and a plurality of left and right contact transducers 20a and 20b arranged at regular intervals so as to be left and right symmetrical on the upper left and right sides of the inner surface of the fixed frame 10.

즉, 상기 고정프레임(10)은, 수평을 이루는 상면부(12)와, 상기 상면부(12)의 양 끝단에서 하부로 갈수록 외측으로 벌어지도록 형성된 좌우 한 쌍의 경사면부(14)와, 상기 좌우 한 쌍의 경사면부(14)에서 수직으로 각각 연장되도록 형성된 좌우 한 쌍의 하면부(16)로 구성된다. That is, the fixing frame 10 includes a horizontal upper surface portion 12, a pair of left and right inclined surface portions 14 formed to spread outward from both ends of the upper surface portion 12 toward the bottom, and It consists of a pair of left and right lower surface portions 16 formed to extend vertically from the left and right pair of inclined surface portions 14, respectively.

이때, 상기 좌우 한 쌍의 경사면부(14)의 측면에는 상기 다수의 좌측 접촉식 탐촉자(20a)와 다수의 우측 접촉식 탐촉자(20b)가 상기 상면부(12)의 중앙을 기점으로 일정 간격을 두고 좌우 대칭되게 마주하도록 설치된다. At this time, on the side surfaces of the pair of left and right inclined surface parts 14, the plurality of left contact type transducers 20a and the plurality of right contact type transducers 20b are spaced at regular intervals from the center of the upper surface part 12. It is installed so that it faces left and right symmetrically.

상기 좌우 한 쌍의 하면부(16)의 내부 일측에는 상기 디스크커터(2)에 상기 고정프레임(10)이 끼워질 때 수평을 측정하는 좌우 한 쌍의 센서(18)가 설치된다. A pair of left and right sensors 18 for measuring horizontality when the fixing frame 10 is fitted into the disc cutter 2 are installed on one inner side of the pair of left and right lower surfaces 16 .

이때, 상기 좌우 한 쌍의 센서(18)는 가속도 센서 또는 자이로 센서로 구성된 것으로서, 마모도 측정시 상기 좌우 한 쌍의 하면부(16)가 상기 디스크커터(2)의 좌우 커터샤프트(6) 위에 각각 안착되면서 상기 디스크커터(2)의 양 측면에 밀착될 때 상기 고정프레임(10) 또는 접촉식 탐촉자(20a)(20b)의 수평을 측정한다. At this time, the left and right pair of sensors 18 are composed of an acceleration sensor or a gyro sensor, and when the wear is measured, the left and right pair of lower surfaces 16 are on the left and right cutter shafts 6 of the disc cutter 2, respectively. While being seated, the horizontality of the fixed frame 10 or the contact-type transducers 20a and 20b is measured when they are in close contact with both sides of the disc cutter 2.

상기 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자(20a)(20b)는 3차원 입체적으로 마마모도를 측정할 수 있도록 상기 좌우 한 쌍의 경사면부(14)의 측면에 1열 또는 3열로 좌우 대칭되게 각각 구성하는 것이 바람직하다. The plurality of left and right contact type transducers 20a and 20b are configured symmetrically in one row or three rows on the side of the pair of left and right inclined surface parts 14 so as to measure wear and tear in three dimensions. It is desirable to do

이때, 상기 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자(20a)(20b)는, 상기 좌우 한 쌍의 경사면부(14) 내부에 수평으로 설치되는 원통 형태의 하우징(22)과, 상기 하우징(22) 내부 일측에 설치되는 감지부(24)와, 상기 하우징(22) 내부로부터 외부로 수평되게 돌출되는 탐촉봉(26)과, 상기 하우징(22) 내부에서 상기 감지부(24)와 상기 탐촉봉(26)의 끝단을 연결하여 감지신호를 전달하면서 탄성을 가하는 탄성부(28)로 구성된다. At this time, the plurality of left and right contact type transducers 20a and 20b include a cylindrical housing 22 installed horizontally inside the pair of left and right inclined surfaces 14 and the inside of the housing 22 A sensing unit 24 installed on one side, a probe bar 26 protruding horizontally from the inside of the housing 22 to the outside, and the sensing unit 24 and the probe bar 26 inside the housing 22 ) It consists of an elastic part 28 that applies elasticity while transmitting a detection signal by connecting the ends of the.

즉, 상기 하우징(22)은 상기 좌우 한 쌍의 경사면부(14)의 측면을 관통하는 지지홀 내부 일측에 삽입되도록 지지된다. That is, the housing 22 is supported to be inserted into one side of the support hole passing through the side surfaces of the pair of left and right inclined surface portions 14 .

상기 감지부(24)는 압력 및 변위를 측정하는 압력 센서, 변위 센서, 로드셀 으로 구성된다. The sensing unit 24 is composed of a pressure sensor, a displacement sensor, and a load cell that measure pressure and displacement.

상기 탐촉봉(26)은 상기 경사면부(14)의 지지홀을 따라 좌우 이동 가능하게 지지되는 것으로서, 일측단이 상기 하우징(22) 내부에 위치되어 상기 탄성부(28)와 접지되고, 타측단이 상기 경사면부(14)의 지지홀 안내를 받아 좌우 이동 가능하게 수평으로 지지된다. The probe rod 26 is supported so as to be movable left and right along the support hole of the inclined surface part 14, and one end is located inside the housing 22 and is grounded with the elastic part 28, and the other end It is horizontally supported so as to be movable left and right by receiving guidance from the support hole of the inclined surface portion 14.

상기 탄성부(28)는 코일스프링 또는 유압실린더로 구성된다. The elastic part 28 is composed of a coil spring or a hydraulic cylinder.

이와 같이 구성된 본 발명의 접촉식 탐촉자를 이용한 TBM 디스크커터 마모도 측정장치에 대한 동작원리를 설명한다.The operating principle of the TBM disk cutter wear measuring device using the contact probe of the present invention configured as described above will be described.

본 발명의 마모도 측정장치를 이용하여 디스크커터(2)의 절삭부(4) 마모도를 측정하기 위해서는, 먼저 도 5(a)와 같이 고정프레임(10)을 디스크커터(2) 상부를 향하도록 위치시킨 상태에서 도 5(b)와 같이 하중을 주어 끼우면, 고정프레임(10)의 좌우 한 쌍의 하면부(16)의 끝단이 디스크커터(2)의 좌우 커터샤프트(6) 위에 각각 안착되면서 좌우 한 쌍의 하면부(16) 안쪽면이 디스크커터(2)의 양 측면에 밀착된다. In order to measure the degree of wear of the cutting part 4 of the disc cutter 2 using the wear measuring device of the present invention, first, as shown in FIG. When the load is applied as shown in FIG. 5 (b) in the state in which it is installed, the ends of the left and right lower surface portions 16 of the fixing frame 10 are seated on the left and right cutter shafts 6 of the disk cutter 2, respectively, and the left and right The inner surfaces of the pair of lower surfaces 16 are in close contact with both sides of the disc cutter 2.

이때, 좌우 한 쌍의 하면부(16) 내부에 설치된 좌우 한 쌍의 센서(18)가 디스크커터(2)의 양측면에 맞닿아 수평이 이루어진 것으로 측정되고, 이와 동시에 고정프레임(10)의 좌우 한 쌍의 경사면부(14)에 각각 설치된 다수의 좌측 접촉식 탐촉자(20a)와 다수의 우측 접촉식 탐촉자(20b) 사이로 디스크커터(2)의 절삭부(4)가 삽입된다. At this time, it is measured that the pair of left and right sensors 18 installed inside the pair of left and right lower surfaces 16 come into contact with both sides of the disc cutter 2 and are leveled, and at the same time, the left and right sides of the fixing frame 10 The cutting part 4 of the disc cutter 2 is inserted between the plurality of left contact type transducers 20a and the plurality of right contact type transducers 20b respectively installed on the pair of inclined surface parts 14.

이로 인하여 절삭부(4)와 접촉되는 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자(20a)(20b)의 탐촉봉(26)들이 절삭부(4)의 형상에 닿아 3차원 입체적으로 좌우로 벌어지는 변형이 발생되면, 이들 변형된 탐촉봉(26)은 도 6과 같이 후진되면서 하우징(22) 내의 탄성부(28)를 통해 압력 및 변위를 측정하는 감지부(24)로 전달하게 되고, 이 감지부(24)는 실시간으로 측정되는 마모도 측정값을 고정프레임(10) 내부에 설치되는 미도시된 별도의 단말기(연산부, 전원부, 디스플레이부, 유무선 통신부 등)로 전송하거나 외부 장비로 전송하여 표시한다. As a result, the probe rods 26 of the left and right contact probes 20a and 20b in contact with the cutting portion 4 touch the shape of the cutting portion 4, resulting in three-dimensional, three-dimensional, left-right deformation. Then, these deformed probe rods 26 move backward as shown in FIG. 6 and transmit the pressure and displacement through the elastic part 28 in the housing 22 to the sensing part 24 that measures the pressure and displacement, and the sensing part 24 ) transmits the measured wear value measured in real time to a separate terminal (computing unit, power supply unit, display unit, wired/wireless communication unit, etc.) installed inside the fixed frame 10 or transmitted to external equipment and displayed.

여기서, 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자(20a)(20b)는 고정프레임(10)의 좌우 한 쌍의 경사면부(14)에 대해 상하 일정 간격을 두고 3열로 좌우 대칭되도록 각각 설치될 경우 3차원 입체적이고 종합적인 6σ(통계분석기법)을 통해 정밀한 마모도 측정은 물론 편차를 보정해 줄 수 있다. Here, when the plurality of left and right contact type transducers 20a and 20b are installed symmetrically in three rows at regular intervals up and down with respect to a pair of left and right inclined surfaces 14 of the fixed frame 10, three-dimensional Through the three-dimensional and comprehensive 6σ (statistical analysis method), it is possible to precisely measure wear and correct deviations.

즉, 3열로 입력된 마모도 측정값을 연산부에 의한 6σ(통계분석기법) 시스템 기능을 통해 디스크커터(2)를 1번 회전시켜 측정하면 측정자에 의한 측정편차(시각에 의한 판단, 숙련도 등)를 보정할 수 있기 때문에 종래의 기술에 비해 정밀한 마모도 측정이 가능할 뿐만 아니라 도 7과 같이 6σ(통계분석기법) 시스템 분석을 통해 기준 마모도를 초과하는 내용에 대해 알람 경보 등의 데이터를 제공할 수 있다. In other words, if the measured value of abrasion input in three columns is measured by rotating the disc cutter 2 once through the 6σ (statistical analysis method) system function by the calculation unit, the measurement deviation (judgment by sight, skill level, etc.) by the measurer is reduced. Since it can be corrected, it is possible not only to measure the wear degree more precisely than in the prior art, but also to provide data such as an alarm alert for contents exceeding the standard wear degree through 6σ (statistical analysis method) system analysis as shown in FIG.

이 처럼, 본 발명은 고정프레임(10)에 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자(20a)(20b)를 설치하여 디스크커터(2)의 절삭부(4) 마모도를 3차원 입체적이고 종합적인으로 정밀하게 측정할 수 있음과 동시에 측정 편차를 보정할 수 있는 마모도 측정장치이기 때문에 터널 현장에 투입된 TBM 장비의 디스크커터(2) 점검 시 신속·정확한 디스크커터(2)의 절삭부(4) 마모도 측정을 통하여 디스크커터(2)의 교체여부를 판단하여 시공 효율성 증대와 공사비용을 절감시킬 수 있다.As such, the present invention installs a plurality of left and right contact type probes 20a and 20b on the fixed frame 10 to measure the wear of the cutting part 4 of the disc cutter 2 in three-dimensional and comprehensively precise Since it is a wear measurement device that can measure accurately and correct measurement deviations at the same time, it is possible to quickly and accurately measure the wear of the cutting part (4) of the disk cutter (2) when inspecting the disk cutter (2) of the TBM equipment put into the tunnel site. Through this, it is possible to determine whether to replace the disc cutter 2, thereby increasing construction efficiency and reducing construction costs.

또한, 실 가동 TBM 장비의 커터헤드를 추가적으로 부착하여 실 작동시 디스크커터(2)의 이상유무를 모니터링할 수 있는 장비로 사용 가능할 뿐만 아니라 디스크커터(2)의 신뢰성 있는 마모도 측정으로 마모도 DB 구축과 분석을 통하여 디스크커터(2)의 교체주기 파악 및 디스크커터(2) 성능개발로 시공 효율성 증대와 디스크커터(2)의 교체비용을 절감시킬 수 있는 것이다.In addition, by additionally attaching the cutter head of the actual operating TBM equipment, it can be used as a device that can monitor the presence or absence of abnormality of the disc cutter (2) during actual operation. Through analysis, it is possible to increase the construction efficiency and reduce the replacement cost of the disk cutter (2) by identifying the replacement cycle of the disk cutter (2) and developing the performance of the disk cutter (2).

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be practiced with modifications and variations within the scope of the present invention, and the technical idea to which such modifications and variations are applied also falls within the scope of the following claims. Must see.

2 : 디스크커터 4 : 절삭부
6 : 커터샤프트 10 : 고정프레임
12 : 상면부 14 : 경사면부
16 : 하면부 18 : 센서
20a : 좌측 접촉식 탐촉자 20b : 우측 접촉식 탐촉자
22 : 하우징 24 : 감지부
26 : 탐촉봉 28 : 탄성부2: disc cutter 4: cutting part
6: cutter shaft 10: fixed frame
12: upper surface portion 14: inclined surface portion
16: lower part 18: sensor
20a: left contact transducer 20b: right contact transducer
22: housing 24: detection unit
26: probe rod 28: elastic part

Claims (1)

TBM 디스크커터(2)의 마모도를 측정하는 측정장치에 있어서,
상기 디스크커터(2)의 좌우 및 상부를 동시 감싸도록 끼워지는 고정프레임(10)과,
상기 고정프레임(10)의 안쪽면 상부 좌우측에 좌우 대칭되도록 상하 일정 간격을 두고 배열되는 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자(20a)(20b)를 포함하되,
상기 고정프레임(10)은, 수평을 이루는 상면부(12)와, 상기 상면부(12)의 양 끝단에서 하부로 갈수록 외측으로 벌어지도록 형성된 좌우 한 쌍의 경사면부(14)와, 상기 좌우 한 쌍의 경사면부(14)에서 수직으로 각각 연장되도록 형성된 좌우 한 쌍의 하면부(16)로 구성되고,
상기 좌우 한 쌍의 경사면부(14)의 측면에는 상기 다수의 좌측 접촉식 탐촉자(20a)와 다수의 우측 접촉식 탐촉자(20b)가 상기 상면부(12)의 중앙을 기점으로 일정 간격을 두고 좌우 대칭되게 마주하도록 설치되며,
상기 다수의 좌측 및 우측 접촉식 탐촉자(20a)(20b)는 상기 좌우 한 쌍의 경사면부(14)의 측면에 각각 설치되며, 상기 하우징(22) 내부 일측에 설치되는 감지부(24) 및 상기 감지부(24)는 압력 센서, 변위 센서, 로드셀 중 어느 한 개 이상인 것을 특징으로 하는 접촉식 탐촉자를 이용한 TBM 디스크커터 마모도 측정장치.
In the measuring device for measuring the degree of wear of the TBM disc cutter (2),
A fixing frame 10 fitted so as to simultaneously cover the left and right sides and the top of the disc cutter 2;
Including a plurality of left and right contact type transducers (20a) (20b) arranged at regular intervals so as to be left and right symmetrical on the upper left and right sides of the inner surface of the fixing frame (10),
The fixing frame 10 includes a horizontal upper surface portion 12, a pair of left and right inclined surface portions 14 formed to spread outward from both ends of the upper surface portion 12 toward the bottom, and the left and right one Consisting of a pair of left and right lower surface portions 16 formed to extend vertically from the pair of inclined surface portions 14, respectively,
On the side surfaces of the pair of left and right inclined surface parts 14, the plurality of left contact type transducers 20a and the plurality of right contact type transducers 20b are left and right at regular intervals from the center of the upper surface part 12. It is installed to face symmetrically,
The plurality of left and right contact type transducers 20a and 20b are installed on the side surfaces of the pair of left and right inclined surfaces 14, respectively, and the sensing unit 24 installed on one side inside the housing 22 and the The sensing unit 24 is a TBM disc cutter wear measuring device using a contact transducer, characterized in that any one or more of a pressure sensor, a displacement sensor, and a load cell.
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