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一種測量tbm滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種測量TBM滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置。其特征在于：底板兩側的凸型導軌與滾刀支架上的凹型槽相配合，滾動絲杠聯軸器將左旋絲杠和右旋絲杠連接構成一體，通過旋轉絲杠，帶動滾刀支架位置相向或相背移動，使滾刀支架之間的距離適用不同尺寸滾刀的安裝。滾刀的刀軸嵌入固定塊中，并安裝在滾刀支架半圓形凹槽上。單片機控制驅動電路，電機帶動傳感器絲杠旋轉，在T型導軌上移動的傳感器立板與滾刀刀刃間之間距離發生變化，模擬滾刀的磨損過程。電渦流傳感器輸出的電壓信號和位移傳感器輸出的距離信號送入調理電路，經調理后送入單片機處理后，擬合出滾刀磨損量的擬合系數，并顯示出數據。
【專利說明】—種測量TBM滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及全斷面硬巖掘進機行業中的設備檢測技術，尤其是涉及TBM施工中對盤形滾刀磨損量檢測用電渦流傳感器的標定裝置。

【背景技術】
[0002]TBM是進行隧道工程建設的大型施工設備。盤形滾刀作為TBM破碎巖石的工具，是掘進機使用過程中用量最大的易耗品。刀具磨損到一定程度時，需要立即更換，否則會加劇其他刀具的磨損，形成惡性循環。
[0003]目前對滾刀的監測主要有人工檢測、異味劑泄露檢測、依據掘進參數估算和自動檢測四種，通過對國內外相關文獻及資料的檢索發現，目前國內外多所高校和研究機構都對TBM刀具在線檢測開展了試驗研究或理論研究。國內中南大學、中鐵隧道裝備制造有限公司、天津大學等機構都對滾刀在線檢測開展了相關研究。中南大學發明專利CN103148771A，名稱為:一種TBM滾刀磨損實時監測裝置，該裝置是通過電渦流傳感器檢測滾刀的磨損量；中鐵隧道裝備制造有限公司實用新型專利CN202599933U，名稱為:一種隧道掘進機刀盤刀具磨損無線檢測及監控系統，通過傳感器模塊檢測到刀具轉速、溫度等參數；天津大學發明專利CN103512527A，名稱為:硬巖隧道掘進機盤形滾刀磨損的在線檢測裝置，該方法安裝在滾刀內部的檢查刀圈厚度傳感器來檢測滾刀磨損；天津大學實用新型專利CN203164109U，名稱為:TBM滾刀磨損檢測裝置，該方法是通過滾刀在平行激光束中的遮斷來實現磨損檢測。
[0004]在自動檢測中，由于TBM工作在地下，滾刀與巖石接觸，粉塵比較嚴重，并且主機艙，刀盤，滾刀被巖土介質和地下水包圍，因此用激光、紅外線，超聲波等信號接受裝置難以實現準確監測，而電渦流傳感器能在比較惡劣的環境中有效使用。
[0005]現在常用滾刀有17寸和19寸，其中:滾刀的刀刃寬度為20-30mm不等；滾刀刀刃形狀有三角型、尖楔形、楔形和寬形弧刃等不同類型，相比傳統的電渦流檢測距離技術有較大的不同。
[0006]綜上所述，針對大型全斷面掘進裝備滾刀檢測的電渦流傳感器數據準確性需求，通過研發TBM滾刀磨損量電渦流傳感器的自動標定裝置，確定不同電渦流傳感器的輸出數據，保證準確的測量和預判滾刀的實際工況，是完成滾刀安全狀態決策中急需解決的問題之一。本實用新型提出了一種測量TBM滾刀磨損量電渦流傳感器的自動標定的方法。


【發明內容】

[0007]本實用新型的目的是提供一種測量TBM滾刀磨損量電渦流傳感器的自動標定裝置。
[0008]一種測量TBM滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置，由底板，底座，擋板，滾刀支架，滾刀，固定塊，刀軸，螺栓，墊圈，螺母，左旋絲杠，滾刀絲杠聯軸器，螺釘，右旋絲杠，位移傳感器，電機，T型導軌，傳感器絲杠，電渦流傳感器，傳感器立板，聯軸器，調理電路，單片機，顯示電路，驅動電路組成。
[0009]本實用新型公開了一種測量TBM滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置。其特征在于:底板通過螺栓和墊圈固定在底座上，底板兩側有凸型導軌與滾刀支架上的凹型槽相配合；檔板通過螺栓和墊圈固定在底板上；滾刀絲杠聯軸器通過螺釘將左旋絲杠和右旋絲杠連接構成一體，左旋絲杠和右旋絲杠通過螺紋與滾刀支架連接；滾刀的刀軸嵌入固定塊中，并安裝在支架半圓形凹槽上；傳感器絲杠通過聯軸器和螺釘與步進電機的軸聯接，T型導軌通過螺栓和墊圈固定在底座上，電渦流傳感器通過螺栓、墊圈和螺母固定在傳感器立板上，傳感器立板與傳感器絲杠通過螺紋連接，傳感器立板下方開凹槽與T型導軌配合，電機通過螺栓和墊圈固定在底座上，位移傳感器通過螺栓和墊圈固定在底座上；電渦流傳感器輸出電壓信號和位移傳感器輸出的位置信號送入調理電路，經調理后送入單片機處理后，并在顯示器中顯示出數據。
[0010]所述固定塊用于將不同形狀刀軸的滾刀安裝在滾刀支架上。
[0011]所述驅動電路用于驅動步進電機轉動，帶動傳感器絲杠旋轉，使傳感器立板向后移動，模擬滾刀的磨損過程。
[0012]所述位移傳感器輸出位置信號，是傳感器立板與位移傳感器的動滑塊焊接一體，傳感器立板移動帶動位移傳感器動滑塊運動輸出位置信號。
[0013]所述電渦流傳感器輸出電壓信號，是電渦流傳感器端面與滾刀刀刃之間在不用距離下的電壓值。
[0014]所述滾刀支架之間的距離發生變化，是通過旋轉絲杠，左旋絲杠和右旋絲杠上的螺紋反向旋轉，帶動滾刀支架相向或相背運動。
[0015]所述滾刀磨損量的擬合系數，是單片機記錄位移傳感器每變化一定距離與電渦流傳感器輸出的電壓值之間的關系函數。
[0016]本實用新型的特點及有益效果是，通過單片機控制驅動電路，電機帶動傳感器絲杠旋轉，使安裝在傳感器立板的電渦流傳感器與滾刀刀刃間之間距離發生變化，模擬滾刀的磨損狀態，實現電渦流傳感器的自動標定過程。
[0017]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1，電渦流傳感器的自動標定裝置結構圖1。
[0019]圖2，電渦流傳感器的自動標定裝置結構圖2。
[0020]圖3，系統信號處理流程圖。

【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖并通過具體實施例對本實用新型的結構做進一步說明。需說明的是本實例是敘述性的，而不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護范圍。
[0022]一種測量TBM滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置，其結構由底座1，底板2，擋板3，滾刀支架4，滾刀5，固定塊6，刀軸7，螺栓8，墊圈9，螺栓10，墊圈11，左旋絲杠12，滾刀絲杠聯軸器13，螺釘14，右旋絲杠15，螺栓16，墊圈17，位移傳感器18，電機19，螺栓20，墊圈21 (如圖1)，T型導軌22，傳感器絲杠23，電渦流傳感器24，傳感器立板25，螺栓26，墊圈27，螺母28，螺栓29，墊圈30，聯軸器31，螺釘32(如圖2)，調理電路33，單片機34，顯示電路35，驅動電路36組成(如圖3)。
[0023]底板2通過四組螺栓10和墊圈11固定在底座I上，底板2兩側有凸型導軌與滾刀支架4上的凹型槽相配合，使滾刀支架4能在底板2上滑動；檔板3通過每邊4組螺栓8和墊圈9固定在底板2上；滾刀絲杠聯軸器13通過螺釘14將左旋絲杠12和右旋絲杠15連接構成一體，左旋絲杠12和右旋絲杠15通過螺紋與滾刀支架4連接；通過旋轉絲杠，左旋絲杠12和右旋絲杠15上的螺紋反向旋轉，帶動滾刀支架4位置相向或相背運動，使滾刀支架4之間的距離適合17寸，19寸滾刀刀軸間安裝距離；滾刀5的刀軸7通過嵌入固定塊6中，并安裝在支架4半圓形凹槽上。
[0024]傳感器絲杠23通過聯軸器31和螺釘32與電機19的軸聯接，T型導軌22通過四組螺栓29和墊圈30固定在底座I上；電渦流傳感器24通過四組螺栓26、墊圈27和螺母28固定在傳感器立板25上，傳感器立板25與傳感器絲杠23通過螺紋連接，傳感器立板25下方開槽與T型導軌22配合；電機19通過四組螺栓20和墊圈21固定在底座I上，位移傳感器18通過兩組螺栓16和墊圈17固定在底座I上；傳感器器立板25通過焊接與位移傳感器18的動滑塊連接。
[0025]初始化過程，控制單片機34輸出步進信號至驅動電路36，電機19帶動傳感器絲杠23旋轉，使傳感器立板35上安裝的電渦流傳感器24端面與滾刀5刀刃面的距離為5mm，設定為初始值。
[0026]標定過程，單片機34輸出連續控制信號至驅動電路36，使電機19帶動傳感器絲杠23旋轉,使傳感器立板25由預先設定5mm的距離向后移動至30mm (17寸滾刀)/40mm (19寸滾刀)，模擬滾刀逐漸磨損的過程。電渦流傳感器24采用磁場感應檢測到傳感器端面與滾刀5刀刃面的不同距離，輸出不同的電壓值，單片機34記錄位移傳感器18每變化一定距離與電渦流傳感器24輸出的電壓值，單片機34通過擬合函數的計算出相對于模擬滾刀磨損量與輸出電壓之間的擬合系數。
【權利要求】
1.一種測量TBM滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置，由底板，底座，擋板，滾刀支架，滾刀，固定塊，刀軸，螺栓，墊圈，螺母，左旋絲杠，滾刀絲杠聯軸器，螺釘，右旋絲杠，位移傳感器，電機，T型導軌，傳感器絲杠，電渦流傳感器，傳感器立板，聯軸器，調理電路，單片機，顯示電路，驅動電路組成，其特征在于:底板(2)通過螺栓(10)和墊圈(11)固定在底座(I)上，底板(2)兩側有凸型導軌與滾刀支架(4)上的凹型槽相配合；擋板(3)通過螺栓(8)和墊圈(9)固定在底板(2)上；滾刀絲杠聯軸器(13)通過螺釘(14)將左旋絲杠(12)和右旋絲杠(15)連接構成一體，左旋絲杠(12)和右旋絲杠(15)通過螺紋與滾刀支架(4)連接；滾刀(5)的刀軸(7)嵌入固定塊(6)中，安裝在滾刀支架(4)半圓形凹槽上；傳感器絲杠(23)通過聯軸器(31)和螺釘(32)與電機(19)的軸聯接，T型導軌(22)通過螺栓(29)和墊圈(30)固定在底座(I)上，電渦流傳感器(24)通過螺栓(26)、墊圈(27)和螺母(28)固定在傳感器立板(25)上，傳感器立板(25)與傳感器絲杠(23)通過螺紋連接，傳感器立板(25)下方開凹槽與T型導軌(22)配合；電機(19)通過螺栓(20)和墊圈(21)固定在底座⑴上，位移傳感器(18)通過螺栓(16)和墊圈(17)固定在底座⑴上；電渦流傳感器(24)和位移傳感器(18)輸出的信號送入調理電路(33)，經調理后送入單片機(34)處理后，并通過顯示電路(35)在顯示器中顯示出數據。
2.按照權利要求1所述的一種測量TBM滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置，其特征是所述不同形狀刀軸(7)的滾刀(5)，可以更換不同類型的固定塊￠)，安裝在支架(4)上。
3.按照權利要求1所述的一種測量TBM滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置，其特征是所述單片機(34)輸出控制信號至驅動電路(36)，使電機(19)轉動，并帶動傳感器絲杠(23)旋轉，使傳感器立板(25)前后移動，模擬滾刀的磨損狀態。
4.按照權利要求1所述的一種測量TBM滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置，其特征是所述傳感器立板(25)通過焊接與位移傳感器(18)的動滑塊連接。
5.按照權利要求1所述的一種測量TBM滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置，其特征是所述通過旋轉絲杠，左旋絲杠(12)和右旋絲杠(15)上的螺紋反向旋轉，帶動滾刀支架(4)位置滑動，使滾刀支架(4)之間的距離發生變化，適應17寸，19寸類型滾刀(5)的安裝。
6.按照權利要求1所述的一種測量TBM滾刀磨損量用電渦流傳感器的自動標定裝置，其特征是所述單片機(34)記錄位移傳感器(18)輸出的距離值與電渦流傳感器(24)輸出的電壓值，擬合出相對于滾刀磨損量的擬合系數。
【文檔編號】G01B7/02GK204228100SQ201420622106
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】蘭浩, 李仲陽, 汪魯才, 彭可, 陳俊名, 蘇志偉 申請人:湖南師范大學