电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器及磨损量监测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器，包括电阻柱芯、柱芯套、灌注式连线、外表连接线和传感器的输出端；柱芯套的外径为2-3mm，电阻柱芯插在柱芯套内，二者的顶部平齐；在柱芯套的侧壁上设有上下排列的多个侧向通孔，侧向通孔内灌注有形成灌注式连线的导体材料，所有灌注式连线的外端分别与外表连接线连接，所有灌注式连线的内端均与电阻柱芯连接；在柱芯套的下端设有固定台肩，在固定台肩的底部设有电阻柱芯的引出线和外表连接线的引出线，电阻柱芯的引出线和外表连接线的引出线形成传感器的输出端。本发明还公开了基于上述传感器的盾构机刀具磨损量在线监测装置。本发明能够满足刀具磨损的精度要求。
【专利说明】电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器及磨损量监测装置
【技术领域】
[0001]本发明属于大型施工设备的检测技术，具体涉及一种用于盾构掘进机施工中对刀具磨损量进行监测的装置。
【背景技术】
[0002]盾构掘进机是隧道、地铁建设的大型装备。由刀盘转动刀具进行掘进。其中地铁施工所用的刀盘直径6.2-6.4m,刀盘刀具是掘进的关键部件，也是最易磨损和失效的部件。刀具磨损主要是指刀刃和刀体的磨损。刀具的磨损除了无法掘进外也会危及人身安全。施工中，实时监测刀具的磨损程度有助于提高施工效率和安全性。
[0003]能够实时测量刀具磨损的方法特点是将磨损传感器置于刀具内部，刀具被磨损时，传感器同时被磨掉。设法测量传感器被磨掉量的多少，即可知道刀具的磨损程度。传感器的具体实现方面，有并联电阻排式，即将一系列电阻并联固结在一基体上，每磨断一个电阻，传感器的总电阻就发生变化，测出这一变化就可知道磨损的多少。 申请人:也曾开发过丝栅式刀具磨损传感器，基本原理是一组电阻丝栅，通过识别被磨断的丝栅数值实现刀具磨损测量。这类传感器形状多为柱状，直径在5-8_之间。这种传感器的缺点是直径大。因为置于刀具内部的传感器与刀具同时被磨削，但传感器的材料的耐磨程度远小于刀具的材料。使用中会形成传感器自身的磨损快于周围的刀具材料，致使传感器的部位被磨成下凹状，传感器被磨去部分多于刀具被磨损的部分，从而导致测量误差。因此，只有传感器的直径充分小，由材料耐磨程度不一致而产生的误差才越小。
【发明内容】
[0004]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够满足刀具磨损精度要求的直径较小的电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器及基于该传感器的盾构机刀具磨损量在线监测装置，该装置能够减少测量误差。
[0005]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是:一种电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器，包括电阻柱芯、柱芯套、灌注式连线、外表连接线和传感器的输出端；所述柱芯套的外径为2-3_，所述电阻柱芯插在所述柱芯套内，二者的顶部平齐；在所述柱芯套的侧壁上设有上下排列的多个侧向通孔，所述侧向通孔内灌注有形成所述灌注式连线的导体材料，所有所述灌注式连线的外端分别与所述外表连接线连接，所有所述灌注式连线的内端均与所述电阻柱芯连接；在所述柱芯套的下端设有固定台肩，在所述固定台肩的底部设有电阻柱芯的引出线和外表连接线的引出线，所述电阻柱芯的引出线和所述外表连接线的弓I出线形成所述传感器的输出端。
[0006]在所述固定台肩的下部设有中心螺纹孔，所述电阻柱芯的引出线通过螺纹连接在所述中心螺纹孔上，所述外表连接线穿出所述固定台肩的部分形成所述外表连接线的引出线。
[0007]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是:基于上述传感器的盾构机刀具磨损量在线监测装置，包括所述传感器、信号放大器、发射天线、接收天线、信号接收装置和监测计算机；所述信号放大器接收所述传感器的信号，所述发射天线接收所述信号放大器的信号，所述接收天线接收所述发射天线的信号，所述信号接收装置接收所述接收天线的信号，所述监测计算机接收所述信号接收装置的信号；所述传感器镶嵌固定在刀具内，且所述传感器的顶部与所述刀具的刀刃平齐。
[0008]本发明具有的优点和积极效果是:采用能够满足刀具磨损精度要求的直径较小的基于电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器，能够减小由材料耐磨程度不一致而产生的测量误差，并且能够实时测量挖掘刀具的磨损状态，有效减小或避免因刀具事故停机所造成的巨大经济损失和人身伤亡等危险事故的发生。由于可以及时准确掌握施工中刀盘、刀具的运行情况，可有效保障保证掘进的可靠性。同时也延长了盾构机的安全使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明一种电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器的结构图；
[0010]图2为本发明一种电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器的柱芯套结构图；
[0011]图3为本发明一种电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器置于挖掘刀具内的结构图；
[0012]图4为本发明一种基于电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器的盾构机刀具磨损量在线监测装置的示意图。
[0013]图中:1、电阻柱芯；2、柱芯套；3、灌注式连线；4、外表连接线；5、橡胶垫；6、锁母；
7、中心通孔；8、固定台肩，9、螺纹孔；10、侧位孔；11、侧向通孔；12、电阻柱芯的引出线；13、外表连接线的引出线；14、刀具；15、信号放大器；16、发射天线；17、接收天线；18、信号接收装置；19、盾构主机舱；20、刀盘。
【具体实施方式】
[0014]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0015]请参阅图1?图3，一种电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器，包括电阻柱芯1、柱芯套
2、灌注式连线3、外表连接线4和传感器的输出端；所述柱芯套2的外径为2-3_，所述电阻柱芯I插在所述柱芯套2内，二者的顶部平齐；在所述柱芯套2的侧壁上设有上下排列的多个侧向通孔11，所述侧向通孔11内灌注有形成所述灌注式连线3的导体材料，所有所述灌注式连线3的外端分别与所述外表连接线4连接，所有所述灌注式连线3的内端均与所述电阻柱芯I连接；在所述柱芯套2的下端设有固定台肩8，在所述固定台肩8的底部设有电阻柱芯的引出线12和外表连接线的引出线，所述电阻柱芯的引出线12和所述外表连接线的引出线13形成所述传感器的输出端。上述传感器的直径可以做到2-3_，可以满足刀具磨损的精度要求。
[0016]在本实施例中，电阻柱芯I是一直径约一毫米的碳芯，自身已有一定的电阻。柱芯套2有一中心通孔7，电阻柱芯I插在柱芯套的中心通孔7中。柱芯套2的下端有一固定台肩8，用于固定传感器。固定台肩8下部有一段和中心通孔7同轴的螺纹孔9，还有一侧位孔10。在柱芯套2的一侧打有一排等距分布(也可不等距)的侧向通孔11，在侧向通孔11中灌入锡等低熔点导体，形成灌注式连线3。在柱芯套2的外侧有一根外表连接线4，横截面可为圆形也可为薄片状，外表连接线4与各孔口的灌注式连线3连接，这种连接相当于焊接。外表连接线4由柱芯套2下部固定台肩8的侧位孔10穿过并连接到一根引出线。在台肩下部的螺纹孔9中拧入一根一头带螺纹的引线，此引线连接电阻柱芯1，既起到连接线的作用，也起到固定电阻柱芯I的作用，防止电阻柱芯I滑动。电阻柱芯的引出线与外表连接线的引出线一起作为传感器的输出端。这种结构的传感器的直径可以做到2-3_，足以满足刀具磨损的精度要求。将上述电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器镶嵌于盾构机的刀具14内，固定台肩8与刀具接触的部位设有橡胶垫5，橡胶垫5亦具有密封作用，用锁母6将传感器与刀具固定为一体。
[0017]上述传感器的工作原理:
[0018]电阻柱芯相当于一组串联的电阻，工作时其顶部与刀刃平齐，与刀具同时被磨损。当一个侧向通孔中的灌注式连线被磨断时，电阻柱芯也被磨掉一段，输出端的电阻会发生变化，测出这种电阻变化就可知道刀具的磨损量。
[0019]请参见图4，基于上述传感器的盾构机刀具磨损量在线监测装置，包括所述传感器、信号放大器15、发射天线16、接收天线17、信号接收装置18和监测计算机；所述信号放大器15接收所述传感器的信号，所述发射天线16接收所述信号放大器15的信号，所述接收天线17接收所述发射天线16的信号，所述信号接收装置18接收所述接收天线17的信号，所述监测计算机接收所述信号接收装置18的信号；所述传感器镶嵌固定在刀具14内，且所述传感器的顶部与所述刀具12的刀刃平齐。
[0020]因为刀盘20是旋转的，置于刀盘20上的挖掘刀具14也随之转动，所以测量信号通过无线发射的方式传输。在本实施例中，总电阻阻值变化信号通过输出端连接到刀盘轮辐内密闭空间中的信号放大器15，经过放大的信号传给刀盘背侧的发射天线16，然后由土压舱内的接收天线17接收。盾构主机舱19不转动，是盾构机工作人员的操作室，盾构主机舱19内设有的信号接收装置18实时接收、记录接收天线17所传送的关于刀具磨损量的信号，该信号由检测计算机进行处理。
[0021]尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器，其特征在于，包括电阻柱芯、柱芯套、灌注式连线、外表连接线和传感器的输出端； 所述柱芯套的外径为2-3_，所述电阻柱芯插在所述柱芯套内，二者的顶部平齐； 在所述柱芯套的侧壁上设有上下排列的多个侧向通孔，所述侧向通孔内灌注有形成所述灌注式连线的导体材料，所有所述灌注式连线的外端分别与所述外表连接线连接，所有所述灌注式连线的内端均与所述电阻柱芯连接； 在所述柱芯套的下端设有固定台肩，在所述固定台肩的底部设有电阻柱芯的引出线和外表连接线的引出线，所述电阻柱芯的引出线和所述外表连接线的引出线形成所述传感器的输出端。
2.根据权利要求1所述的电阻柱芯式盾构刀具磨损传感器，其特征在于，在所述固定台肩的下部设有中心螺纹孔，所述电阻柱芯的引出线通过螺纹连接在所述中心螺纹孔上，所述外表连接线穿出所述固定台肩的部分形成所述外表连接线的引出线。
3.基于如权利要求1所述传感器的盾构机刀具磨损量在线监测装置，其特征在于，包括所述传感器、信号放大器、发射天线、接收天线、信号接收装置和监测计算机；所述信号放大器接收所述传感器的信号，所述发射天线接收所述信号放大器的信号，所述接收天线接收所述发射天线的信号，所述信号接收装置接收所述接收天线的信号，所述监测计算机接收所述信号接收装置的信号；所述传感器镶嵌固定在刀具内，且所述传感器的顶部与所述刀具的刀刃平齐。
【文档编号】G01N3/56GK103698237SQ201310755078
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】侯振德, 岳澄, 亢一澜, 蔡宗熙, 富东慧 申请人:天津大学