JP3247628B2 - Detector for cutter bit wear of shield machine - Google Patents
Detector for cutter bit wear of shield machineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はシールド掘進機のカ
ッタビットの摩耗検出装置に係り、特に簡易な構造で、
安価で故障しにくくカッタビットの摩耗状態を正確に検
知することができる摩耗検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for detecting wear of a cutter bit of a shield machine, and more particularly, to a device having a simple structure.
The present invention relates to a wear detection device that is inexpensive, hardly breaks down, and can accurately detect a wear state of a cutter bit.
【0002】[0002]
【従来の技術】シールド工法では切羽地山の掘削のため
に、図1に示したように、シールド掘進機50の前面に
カッタビット51が取着されている。このカッタビット
51は図1に示したようにカッタヘッド52に放射状に
設けられたカッタスポークに列設されている。カッタヘ
ッド52の回転によりカッタビット51先端の超硬チッ
プ56部分で切羽の地山を切削するとともに、切削した
土砂や礫を撹拌して面板開口54からバルクヘッド55
内に取り込むようになっている。したがって、硬質の砂
礫層等を掘進するような場合にはカッタビット51の超
硬チップ56が早期に摩耗したり欠損したりするおそれ
がある。このため、長距離を掘進する場合には摩耗した
カッタビット51を適当なタイミングで交換する作業が
必要になってくる。そこで、掘進中にカッタビット51
の摩耗状況を把握することのできるカッタビット51摩
耗検出装置が開発されている。2. Description of the Related Art In a shield construction method, a cutter bit 51 is attached to the front of a shield machine 50 as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the cutter bits 51 are arranged in a row on the cutter spokes provided radially on the cutter head 52. The rotation of the cutter head 52 cuts the ground of the face at the portion of the carbide tip 56 at the tip of the cutter bit 51, and agitates the cut earth and sand and gravel to open the bulkhead 55 from the face plate opening 54.
It is designed to be taken in. Therefore, when excavating a hard gravel layer or the like, the carbide tip 56 of the cutter bit 51 may be worn or chipped early. Therefore, when excavating a long distance, it is necessary to replace the worn cutter bit 51 at an appropriate timing. Therefore, the cutter bit 51
There has been developed a cutter bit 51 wear detecting device capable of grasping the wear state of the cutter bit 51.
【0003】図11は従来のカッタビット摩耗検出装置
の一例を示した説明図である。同図(a)にはカッタビ
ット51内に図11(b)に示し3個の摩耗検出センサ
60を装着した状態が示されている。摩耗検出センサ6
0は筒状のセンサ容器61内にU字形に折り曲げられた
リード線62が収容されたもので、この摩耗検出センサ
60をカッタビット51の所定位置に複数本埋設し、図
示しない交流電源から摩耗検出センサ60に交流電圧を
印加するようになっている。この状態でシールド機を掘
進させ、カッタビット51が摩耗検出センサ60の先端
まで摩耗すると、センサ容器61内のリード線62が断
線する。これによりセンサ回路がオープンとなり、セン
サ回路中の交流インピーダンスが増加する。これにより
カッタビット51の摩耗状態を検出しようというもので
ある。断線したリード線62が泥水などに浸かっていて
もカッタビット51の摩耗状態を正確に検出することが
できる。FIG. 11 is an explanatory view showing an example of a conventional cutter bit wear detecting device. FIG. 11A shows a state in which the three wear detection sensors 60 shown in FIG. Wear detection sensor 6
Numeral 0 denotes a U-shaped bent lead wire 62 accommodated in a cylindrical sensor container 61. A plurality of the wear detection sensors 60 are buried in predetermined positions of the cutter bit 51, and the wear detection sensors 60 are worn by an AC power source (not shown). An AC voltage is applied to the detection sensor 60. In this state, when the shield machine is excavated and the cutter bit 51 is worn to the tip of the wear detection sensor 60, the lead wire 62 in the sensor container 61 is disconnected. As a result, the sensor circuit is opened, and the AC impedance in the sensor circuit increases. Thus, the wear state of the cutter bit 51 is to be detected. Even if the disconnected lead wire 62 is immersed in muddy water or the like, the wear state of the cutter bit 51 can be accurately detected.
【0004】図12はカッタビット51内に密閉容器6
5を設けた従来例を示している。図12に示したように
カッタビット51内には略筒状の密閉容器65が収容さ
れており、この密閉容器65には所定圧力の流体66が
封入されている。このカッタビット51が装着されたシ
ールド機を掘進させる。カッタビット51が2点鎖線で
示したように密閉容器65の先端まで摩耗すると、密閉
容器65の一部が破損し内部の流体66が外部に流出し
て容器内の圧力が低下する。この圧力低下を圧力管67
を介して図示しない圧力計で検知してカッタビット51
の摩耗状態を把握しようというものである。FIG. 12 shows a closed vessel 6 in a cutter bit 51.
5 shows a conventional example. As shown in FIG. 12, a substantially cylindrical airtight container 65 is accommodated in the cutter bit 51, and a fluid 66 at a predetermined pressure is sealed in the airtight container 65. The shield machine equipped with the cutter bit 51 is excavated. When the cutter bit 51 is worn down to the tip of the closed container 65 as shown by the two-dot chain line, a part of the closed container 65 is damaged, and the fluid 66 inside flows out to reduce the pressure in the container. This pressure drop is applied to the pressure pipe 67
Is detected by a pressure gauge (not shown) through
The purpose of this study is to grasp the wear state of the tire.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、図11に示
した摩耗検出センサ60を用いた従来例でカッタビット
51の摩耗量の連続的な変化をとらえるためには、1個
のカッタビット51内に異なる摩耗限界点を複数個設け
なければならない。複数の検出点をカッタビット51内
に設けると、各検出点からの電線本数も増えて装置が複
雑になるという問題がある。また図12に示した密閉容
器65をカッタビット51内に設ける従来例でも同様に
1検出点で1個の摩耗量の変化しかとらえることができ
ず、カッタビット51の連続的な摩耗の変化をとらえる
ためには複数の密閉容器65をカッタビット51内に設
けなければならず装置の複雑化につながる。また外部に
圧力流体66が流出するため使用する流体66に充分な
配慮が必要となる。However, in order to detect a continuous change in the amount of wear of the cutter bit 51 in the conventional example using the wear detection sensor 60 shown in FIG. Must be provided with a plurality of different wear limit points. When a plurality of detection points are provided in the cutter bit 51, there is a problem that the number of electric wires from each detection point increases and the device becomes complicated. Also, in the conventional example in which the closed container 65 shown in FIG. 12 is provided in the cutter bit 51, similarly, only one change in the amount of wear can be detected at one detection point, and the continuous change in the wear of the cutter bit 51 is not detected. For this purpose, a plurality of closed containers 65 must be provided in the cutter bit 51, which leads to a complicated device. Also, since the pressure fluid 66 flows out to the outside, sufficient consideration must be given to the fluid 66 used.
【0006】この他、カッタヘッド前面に超音波探索子
やCCDカメラ等を搭載して後方のモニター等で得られ
た画像でカッタビットの摩耗状態を確認する方法も提案
されている。しかしながら、これらの技術にもカッタビ
ットの摩耗状況を連続して計測できなかったり、摩耗状
況が定量的に把握できないという問題がある。また使用
する摩耗検出装置が複雑な構造になるため装置のコスト
が高価になるという問題もある。In addition, there has been proposed a method in which an ultrasonic probe, a CCD camera, or the like is mounted on the front of the cutter head and the wear state of the cutter bit is confirmed on an image obtained by a monitor or the like at the rear. However, these techniques also have a problem that the wear state of the cutter bit cannot be continuously measured or the wear state cannot be quantitatively grasped. Further, there is also a problem that the cost of the wear detection device is increased because the wear detection device to be used has a complicated structure.
【0007】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、カッタビットの摩耗量の変
化を連続的にかつ精度よく把握できるようにしたシール
ド掘進機のカッタビットの摩耗検出装置を提供すること
にある。Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to ascertain the wear of the cutter bit of the shield machine in which the change in the wear amount of the cutter bit can be grasped continuously and accurately. A detection device is provided.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はシールド掘進機のカッタヘッド面板の所定
位置に、1次側コイル及び2次側コイルが巻回された磁
性体コアを内部に収容し、該磁性体コアの一部を切削前
面に露出させて検出ヘッド部とした摩耗検出ヘッドを固
着し、前記1次側コイルに交流電圧を印加して前記検出
ヘッド部の摩耗により変化した前記磁性体コアの磁気回
路の磁気抵抗値から得られた前記2次側コイルの出力電
圧により前記検出ヘッド部の摩耗量を検出するようにし
たことを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a magnetic core having a primary coil and a secondary coil wound at a predetermined position on a cutter head face plate of a shield machine. It is housed inside, a part of the magnetic core is exposed on the cutting front surface, and a wear detection head serving as a detection head portion is fixed, and an AC voltage is applied to the primary side coil to cause wear of the detection head portion. The wear amount of the detection head is detected by an output voltage of the secondary coil obtained from a changed magnetic resistance value of a magnetic circuit of the magnetic core.
【0009】シールド掘進機のカッタヘッド面板の所定
位置に、コイルが巻回された磁性体コアを内部に収容
し、該磁性体コアの一部を切削前面に露出させて検出ヘ
ッド部とした摩耗検出ヘッドを固着し、前記コイルに交
流電圧を印加して前記検出ヘッド部の摩耗により変化し
た前記コイルの自己インダクタンス値から得られた出力
電流により前記検出ヘッド部の摩耗量を検出することを
特徴とする。A magnetic core having a coil wound therein is housed in a predetermined position of a cutter head face plate of a shield machine, and a part of the magnetic core is exposed to a cutting front surface to form a detection head. A detection head is fixed, an AC voltage is applied to the coil, and a wear amount of the detection head portion is detected by an output current obtained from a self-inductance value of the coil changed by the wear of the detection head portion. And
【0010】前記磁性体コアは、前記検出ヘッド部の磁
気回路を分断する非磁性体薄層が介装され、前記磁気回
路の磁気抵抗を増加させるようにすることが好ましい。[0010] It is preferable that the magnetic core is provided with a non-magnetic thin layer that divides a magnetic circuit of the detection head section so as to increase the magnetic resistance of the magnetic circuit.
【0011】また、前記検出ヘッド部の高さを前記カッ
タヘッドの摩耗限界量に等しくなるようにすることが好
ましい。It is preferable that the height of the detection head is made equal to the wear limit of the cutter head.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明のシールド掘進機の
カッタビットの摩耗検出装置の一実施の形態について、
添付図面を参照して説明する。図1は本発明のカッタビ
ット51の摩耗検出装置を装着したシールド掘進機50
のカッタヘッド52を示した正面図である。図2はこの
シールド掘進機50の先頭部位を示した断面図である。
図1、図2に示したシールド掘進機50は公知の泥水式
シールド掘進機と同様の構造からなり、4本のカッタス
ポーク53が十字形をなして配置されている。各カッタ
スポーク53の長手方向の縁部にはカッタビット51が
所定の間隔をあけて列設されている。各カッタビット5
1の形状は公知のものと同様であり、カッタビット51
の素材の先端にはタングステンカーバイト系の超硬チッ
プ56が銀ろう付けされている。本実施の形態では、外
周縁近くとカッタスポーク53のスパンのほぼ中間位置
の2箇所に摩耗検出装置の摩耗検出ヘッド10が装着さ
れている。この摩耗検出ヘッド10はカッタスポーク5
3の面板にボルト付けされている。摩耗検出ヘッド10
からは図2に示したように面板背面からカッタビット5
1の回転軸を経由してバルクヘッド55後方に設置され
ている制御パネル30に検出リード線31が延びてい
る。制御パネル30内には公知のアンプ回路、検出信号
処理用の演算部及び演算回部で得られたカッタビットの
摩耗量をディジタル表示する表示部32が設けられてい
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of a wear detecting device for a cutter bit of a shield machine according to the present invention will be described.
This will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a shield machine 50 equipped with a wear detecting device for a cutter bit 51 according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the cutter head 52 of FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a leading portion of the shield machine 50.
The shield excavator 50 shown in FIGS. 1 and 2 has the same structure as a known muddy shield excavator, and has four Katas spokes 53 arranged in a cross shape. The cutter bits 51 are arranged in a row at a predetermined interval at a longitudinal edge of each of the cut spokes 53. Each cutter bit 5
The shape of the cutter bit 51 is the same as that of the known one.
Tungsten carbide cemented carbide tips 56 are silver brazed to the tip of this material. In the present embodiment, the wear detecting heads 10 of the wear detecting device are mounted near the outer peripheral edge and almost at the middle of the span of the cut spokes 53. This wear detecting head 10 is a cut-spoke 5
3 is bolted to the face plate. Wear detection head 10
From the back of the face plate as shown in FIG.
A detection lead wire 31 extends to the control panel 30 installed behind the bulkhead 55 via one rotation axis. The control panel 30 is provided with a display section 32 for digitally displaying the wear amount of the cutter bit obtained by a known amplifier circuit, a calculation section for processing a detection signal, and a calculation section.
【0013】図3は図1に示した○で囲まれた部分の拡
大図である。同図には2対の対向したカッタビット51
と摩耗検出ヘッド10とが示されている。本実施の形態
ではカッタビット51は同図(b)に示したようにカッ
タスポーク53の面板57の側部にボルト締めにより超
硬ビット56からなる刃先がやや外方向を向くように固
定されている。対向したカッタビット51の中間位置の
面板57上には直方体状の摩耗検出ヘッド10が取付フ
ランジ11を介して複数の固定ボルト(図示せず)によ
り固定されている。FIG. 3 is an enlarged view of a portion surrounded by a circle shown in FIG. The figure shows two pairs of opposed cutter bits 51.
And a wear detection head 10 are shown. In this embodiment, the cutter bit 51 is fixed to the side of the face plate 57 of the cut-spoke 53 by bolting so that the cutting edge made of the carbide bit 56 faces slightly outward as shown in FIG. I have. A rectangular parallelepiped wear detection head 10 is fixed on a face plate 57 at an intermediate position of the opposed cutter bit 51 by a plurality of fixing bolts (not shown) via a mounting flange 11.
【0014】図4はこの摩耗検出ヘッド10の内部が分
かるように一部を切欠いて示した斜視図である。この摩
耗検出ヘッド10は後述する磁気抵抗検知方式の摩耗検
出ヘッド10である。図4に示した摩耗検出ヘッド10
はほぼ中央に配置されている磁性体コア20と、この磁
性体コア20を所定位置に保持するためのコア保持材1
2、13と、コア保持材12、13の全体を堅固に覆う
外枠体14とから構成されている。コア保持材12、1
3には所定寸法に加工された真鍮材が使用されている。
なお、コア保持材12、13は本実施の形態では、組立
の便宜のために別部材として使用されているが、組立に
支障がなければ一体形状部品として加工してもよいこと
はいうまでもない。FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing the inside of the wear detecting head 10 so that it can be seen. This wear detection head 10 is a wear detection head 10 of a magnetoresistive detection method described later. Wear detection head 10 shown in FIG.
Is a magnetic core 20 disposed substantially at the center, and a core holding material 1 for holding the magnetic core 20 at a predetermined position.
2 and 13 and an outer frame 14 that firmly covers the entire core holding members 12 and 13. Core holding material 12, 1
For 3, a brass material processed to a predetermined size is used.
In the present embodiment, the core holding members 12 and 13 are used as separate members for the convenience of assembly. However, it goes without saying that the core holding members 12 and 13 may be processed as an integrally formed part as long as assembly is not hindered. Absent.
【0015】図5及び図6はこの検出ヘッド部20の内
部を示した断面図である。また図7(a)には磁性体コ
ア20の概略斜視図が示されている。磁性体コア20は
図7(a)に示したように検出ヘッド部21と略ロ字形
をなすコア本体部22とからなる。ブロック状の検出ヘ
ッド部21とコア本体部22とは一体的に成形されてい
るが、検出ヘッド部21とコア本体部22とからなる磁
気回路を分断するように、検出ヘッド部21を2分割す
る位置にスリット23が設けられている。このスリット
23には薄膜状の非磁性体樹脂フィルム24が挟み込ま
れている。この非磁性体樹脂フィルム24により磁性体
コア20の磁気回路の磁気抵抗値が大きくなるように調
整できるようになっている。非磁性体フィルム24とし
てはポリエステル樹脂の薄膜状フィルムが使用されてい
る。この非磁性体樹脂フィルム24の厚さは本実施の形
態では、約0.5mm程度に設定されている。非磁性体
樹脂フィルム24の材質としてはポリエステル樹脂の
他、種々の熱硬化性樹脂フィルムが好適である。FIGS. 5 and 6 are cross-sectional views showing the inside of the detection head unit 20. FIG. FIG. 7A is a schematic perspective view of the magnetic core 20. As shown in FIG. 7A, the magnetic core 20 includes a detection head 21 and a core body 22 having a substantially rectangular shape. The block-shaped detection head 21 and the core body 22 are integrally formed, but the detection head 21 is divided into two parts so as to divide the magnetic circuit formed by the detection head 21 and the core body 22. The slit 23 is provided at the position where the slit 23 is formed. A thin nonmagnetic resin film 24 is sandwiched between the slits 23. The non-magnetic resin film 24 can be adjusted so that the magnetic resistance of the magnetic circuit of the magnetic core 20 is increased. As the non-magnetic film 24, a polyester resin thin film is used. In the present embodiment, the thickness of the nonmagnetic resin film 24 is set to about 0.5 mm. As the material of the nonmagnetic resin film 24, various thermosetting resin films are suitable in addition to the polyester resin.
【0016】検出ヘッド部21とコア本体部22には本
実施の形態では、電磁軟鉄が使用されている。同様の磁
心材料としてケイ素鋼板等も好適材料である。検出ヘッ
ド部21の高さhはビットの摩耗限界に一致していて、
本実施の形態では20mmに設定されている。検出ヘッ
ド部21との境界位置のコア本体部22には逆V字形の
切欠25によりエアギャップが形成されている。これに
よりカッタビット51が摩耗限界を越えて摩耗した際に
磁路が確実にオープンになり、磁気抵抗の変化が顕著に
得られる。In the present embodiment, soft magnetic iron is used for the detection head 21 and the core body 22. As a similar magnetic core material, a silicon steel plate or the like is also a preferable material. The height h of the detection head 21 matches the wear limit of the bit,
In the present embodiment, it is set to 20 mm. An air gap is formed in the core body 22 at the boundary position with the detection head 21 by an inverted V-shaped notch 25. Thus, when the cutter bit 51 is worn beyond the wear limit, the magnetic path is reliably opened, and a remarkable change in magnetic resistance is obtained.
【0017】コア本体には図7(a)に示したように、
一次側コイル26と二次側コイル27とが形成されてい
る。この一次側コイル26及び二次側コイル27は磁性
体コア20本体に導線を巻き付けたコイルである。さら
に磁性体コア20は図6に示したように、その周囲がコ
ア保持材12、13によって完全に覆われている。さら
にこのコア保持材12、13の位置を堅固に保持するた
めに、全体が外枠体14で覆われている。外枠体14に
は中空鋼鋼材(SKC24)が使用されている。また外
枠体14の肩部にはダミービット16が固着されてい
る。このダミービット16は面板57の両端に位置する
カッタビット51の摩耗量に対して検出ヘッド部21が
ほぼ等しく摩耗するように設置したものである。外枠体
14の材質しては強度が保持できれば一般構造用、機械
構造用炭素鋼を適宜選定して使用することができる。さ
らにコア保持材12、13で位置保持された磁性体コア
20本体の周囲の空間を塞ぐようにエポキシ樹脂15が
充填されている。また一次側コイル26及び二次側コイ
ル27の引き出し導線は図5に示したように取付フラン
ジ11を介して面板57から外部に導出されている。In the core body, as shown in FIG.
A primary coil 26 and a secondary coil 27 are formed. The primary coil 26 and the secondary coil 27 are coils in which a conductive wire is wound around the main body of the magnetic core 20. Further, as shown in FIG. 6, the periphery of the magnetic core 20 is completely covered with the core holding members 12 and 13. Furthermore, in order to firmly hold the positions of the core holding members 12 and 13, the core holding members 12 and 13 are entirely covered with an outer frame body 14. For the outer frame 14, a hollow steel material (SKC24) is used. A dummy bit 16 is fixed to the shoulder of the outer frame 14. The dummy bits 16 are set such that the detection head portion 21 wears almost equally to the amount of wear of the cutter bits 51 located at both ends of the face plate 57. As long as the material of the outer frame body 14 can maintain strength, carbon steel for general structure and mechanical structure can be appropriately selected and used. Further, an epoxy resin 15 is filled so as to close the space around the main body of the magnetic core 20 held by the core holding members 12 and 13. The lead wires of the primary coil 26 and the secondary coil 27 are led out of the face plate 57 via the mounting flange 11 as shown in FIG.
【0018】ここで図7(a)及び図8(a)を用いて
磁気抵抗の変化を検出しその電圧の変化により摩耗量を
検出する装置の原理について簡単に説明する。図8
(a)に示した磁気回路において、一次側コイル26に
一次側電圧E1を印加したときの電流Iによって生じる
磁束ΦのΔt当たりの変化(ΔΦ/Δt)に応じて得ら
れる出力電圧Eoは終端抵抗Reによって変化する。こ
のときの出力電圧Eoは磁性体コア20に形成される磁
気回路を考慮すると、(式1)〜(式5)によって求め
られる。Here, the principle of an apparatus for detecting a change in magnetoresistance and detecting a wear amount based on a change in voltage thereof will be briefly described with reference to FIGS. 7A and 8A. FIG.
In the magnetic circuit shown in FIG. 7A, the output voltage Eo obtained according to the change (ΔΦ / Δt) of the magnetic flux Φ per Δt (ΔΦ / Δt) caused by the current I when the primary voltage E1 is applied to the primary coil 26 is terminated. It changes depending on the resistance Re. The output voltage Eo at this time is obtained by (Equation 1) to (Equation 5) in consideration of the magnetic circuit formed in the magnetic core 20.
【0019】[0019]
【数1】 (Equation 1)
【0020】(式5)において、磁性体コア20の検出
ヘッド部21が摩耗して磁性体の断面積、磁性体の平均
長が変化すると磁気抵抗が変化し、それに応じて出力電
圧(二次電圧)も変化する。したがって、出力電圧(二
次電圧)の変化とカッタビット51の摩耗量との関係を
演算回路中に設定しておくことによりカッタビット51
の摩耗量を精度よく検出することができる。具体的には
検出リード線31により制御パネル30に送られた検出
信号は内部のアンプ回路、演算回路により信号処理さ
れ、検出ヘッド20の摩耗量を表示部(図示せず)でデ
ィジタル表示することができる。In the equation (5), when the detection head portion 21 of the magnetic core 20 is worn and the sectional area of the magnetic body and the average length of the magnetic body are changed, the magnetic resistance is changed, and the output voltage (secondary voltage) is correspondingly changed. Voltage) also changes. Therefore, by setting the relationship between the change in the output voltage (secondary voltage) and the wear amount of the cutter bit 51 in the arithmetic circuit, the cutter bit 51
Can be accurately detected. Specifically, the detection signal sent to the control panel 30 by the detection lead wire 31 is processed by an internal amplifier circuit and an arithmetic circuit, and the wear amount of the detection head 20 is digitally displayed on a display unit (not shown). Can be.
【0021】次に磁気回路の自己インダクダンスの変化
によって摩耗量を検出する方法について図7(b)及び
図8(b)を参照して説明する。図7(b)は磁性体コ
ア20の一部に1個のコイル28を形成して磁気回路を
構成するようにした磁性体コア20の例を示した斜視図
である。図8(b)に示した磁気回路においてコイル2
8の自己インダクタンスは、(式6)、(式7)で示す
ことができる。Next, a method for detecting the amount of wear based on a change in the self-inductance of the magnetic circuit will be described with reference to FIGS. 7 (b) and 8 (b). FIG. 7B is a perspective view showing an example of the magnetic core 20 in which one coil 28 is formed on a part of the magnetic core 20 to constitute a magnetic circuit. In the magnetic circuit shown in FIG.
The self-inductance of Eq. 8 can be expressed by (Equation 6) and (Equation 7).
【0022】[0022]
【数2】 (Equation 2)
【0023】このときコイル28の自己インダクタンス
は周波数に比例するので、高周波交流電源を使用する
と、上式中のLは周波数に比例し、大きなLの変化を得
ることができる。またZ=R+jωLより明らかなよう
に周波数の変化に応じた自己インダクタンスの変化をと
らえることができる。よって図示しないブリッジ回路に
おいて不平衡電流を検出し、不平衡電流の検出信号を制
御パネル30内の演算部で信号処理することで検出ヘッ
ド部21の摩耗量を把握することができる。摩耗限界を
越えた部分にエアギャップを設けて磁路をオープンにし
ておくことにより摩耗限界を越えた場合に直ちに表示を
行うこともできる。なお、図8(b)に示した自己イン
ダクタンスを求める磁気回路は図8(a)の一方のコイ
ル26、27が断線により使用不能になったような場合
に残ったコイル27、26を利用して対応する際の予備
的な回路としても好適である。At this time, since the self-inductance of the coil 28 is proportional to the frequency, when a high-frequency AC power supply is used, L in the above equation is proportional to the frequency, and a large change in L can be obtained. Further, as is clear from Z = R + jωL, a change in self-inductance according to a change in frequency can be captured. Therefore, the unbalanced current is detected by a bridge circuit (not shown), and the detection signal of the unbalanced current is signal-processed by the arithmetic unit in the control panel 30, whereby the wear amount of the detection head unit 21 can be grasped. By providing an air gap at a portion exceeding the wear limit and keeping the magnetic path open, it is also possible to immediately display when the wear limit is exceeded. The magnetic circuit for calculating the self-inductance shown in FIG. 8B utilizes the remaining coils 27, 26 when one of the coils 26, 27 in FIG. It is also suitable as a preliminary circuit for handling the above.
【0024】図8(c)は磁気抵抗の変化を電圧の変化
でとらえてカッタビット51の摩耗量を検出する回路に
おいて、カッタビット51の欠け具合の状態を検出でき
るようにした磁性体コア20の模式構造図である。同図
に示した磁性体コア20に2箇所のスリットを設けるこ
とにより1個の磁性体コア20で2点間の電圧の変化を
それぞれ求め、1個のカッタビット51内の2点間での
摩耗量の差を検出することができる。これにより超硬チ
ップやカッタビットの欠け状態を検出することができ
る。FIG. 8C shows a circuit for detecting the amount of wear of the cutter bit 51 by detecting a change in the magnetic resistance as a change in the voltage. FIG. By providing two slits in the magnetic core 20 shown in the figure, a change in voltage between two points is obtained by one magnetic core 20, and a change in voltage between two points in one cutter bit 51 is obtained. The difference in the amount of wear can be detected. This makes it possible to detect the chipped state of the carbide tip or the cutter bit.
【0025】以上の説明では、図3(b)に示したよう
なカッタスポーク53の面板上に検出ヘッド部21を独
立して設けた例を示した。次にカッタビット51の内部
にこの磁性体コア20を組み込むようにした例について
図9を参照して説明する。図9はカッタビット51内に
所定形状の磁性体コア20を収容し、この磁性体コア2
0の先端の摩耗量を直接検出したものである。In the above description, an example is shown in which the detection head unit 21 is provided independently on the face plate of the cut-spoke 53 as shown in FIG. Next, an example in which the magnetic core 20 is incorporated in the cutter bit 51 will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a state in which a magnetic core 20 having a predetermined shape is accommodated in a cutter bit 51,
The wear amount at the tip of 0 is directly detected.
【0026】図10は磁性体コア20の検出ヘッド部2
1を略円筒形状にした例を示したものである。図4に示
した磁性体コア20では複数枚数のコア保持材12、1
3によって磁性体コア20を保持するようになっていた
が、図10に示したような検知ヘッドの形状とすること
によりリング状のコア保持材12をはめ込むことで磁性
体コア20の保持を容易に行えるようにできるという利
点がある。FIG. 10 shows the detection head 2 of the magnetic core 20.
1 shows an example in which 1 has a substantially cylindrical shape. In the magnetic core 20 shown in FIG.
3, the magnetic core 20 is held. However, the shape of the detection head as shown in FIG. 10 facilitates the holding of the magnetic core 20 by fitting the ring-shaped core holding material 12 therein. There is an advantage that it can be carried out.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、カッタビットの摩耗量の変化を高い精度で測
定することができ、カッタビットの交換時期を適切に把
握することができる。これにより効率的なカッタビット
の交換作業を行うことができ、経済的な効果も得ること
ができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the change in the wear amount of the cutter bit can be measured with high accuracy, and the timing for replacing the cutter bit can be properly grasped. . As a result, the cutter bit can be efficiently replaced, and an economic effect can be obtained.
【図1】本発明によるカッタビットの摩耗検出装置を装
着したシールド掘進機を前面から見た正面図。FIG. 1 is a front view of a shield machine equipped with a cutter bit wear detecting device according to the present invention as viewed from the front.
【図2】図1に示したシールド掘進機内のカッタビット
の摩耗検出装置の配置例を示した部分断面図。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an example of the arrangement of a wear detection device for a cutter bit in the shield machine shown in FIG. 1;
【図3】図1に示した摩耗検出装置の近傍を拡大して示
した拡大正面図。FIG. 3 is an enlarged front view showing the vicinity of the wear detection device shown in FIG. 1 in an enlarged manner.
【図4】カッタビットの摩耗検出装置の摩耗検出ヘッド
の内部を切欠いて示した部分断面斜視図。FIG. 4 is a partial cross-sectional perspective view showing the inside of a wear detection head of the cutter bit wear detection device in a cutaway manner.
【図5】図4に示した摩耗検出ヘッドのV-V断面線に沿
って示した断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of the wear detection head shown in FIG. 4 taken along the line VV;
【図6】図4に示した摩耗検出ヘッドのVI-VI断面線に
沿って示した断面図。6 is a cross-sectional view of the wear detection head shown in FIG. 4, taken along the line VI-VI.
【図7】磁性体コア及び磁性体コアに巻回されたコイル
の形状を示した斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing the shape of a magnetic core and a coil wound around the magnetic core;
【図8】磁性体コアの磁気回路とコイルとの関係を模式
的に示した模式図。FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing a relationship between a magnetic circuit of a magnetic core and a coil.
【図9】カッタビット内部に摩耗検出ヘッドを組み込ん
だ実施の態様を示した部分断面図。FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing an embodiment in which a wear detection head is incorporated inside a cutter bit.
【図10】磁性体コアの検出ヘッドの形状の変形例を示
した斜視図。FIG. 10 is a perspective view showing a modification of the shape of the detection head of the magnetic core.
【図11】従来のカッタビット摩耗検出装置の一例を示
した斜視図、部分断面図。FIG. 11 is a perspective view and a partial sectional view showing an example of a conventional cutter bit wear detecting device.
【図12】従来のカッタビット摩耗検出装置の他の例を
示した断面図。FIG. 12 is a sectional view showing another example of a conventional cutter bit wear detecting device.
10 摩耗検出ヘッド 20 磁性体コア 21 検出ヘッド部 22 コア本体部 23 スリット 24 非磁性体樹脂フィルム 26 一次側コイル 27 二次側コイル 28 コイル 30 制御パネル 50 シールド掘進機 51 カッタビット 52 カッタヘッド DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Abrasion detection head 20 Magnetic core 21 Detection head part 22 Core main body part 23 Slit 24 Non-magnetic resin film 26 Primary coil 27 Secondary coil 28 Coil 30 Control panel 50 Shield excavator 51 Cutter bit 52 Cutter head
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−97802(JP,A) 特開 昭51−57467(JP,A) 特開 平3−259702(JP,A) 特開 平2−200996(JP,A) 実開 昭64−34447(JP,U) 実開 昭61−184905(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 7/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-97802 (JP, A) JP-A-51-57467 (JP, A) JP-A-3-259702 (JP, A) JP-A-2- 200996 (JP, A) Fully open Showa 64-34447 (JP, U) Fully open Showa 61-184905 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 7/00
Claims (4)
位置に、1次側コイル及び2次側コイルが巻回された磁
性体コアを内部に収容し、該磁性体コアの一部を切削前
面に露出させて検出ヘッド部とした摩耗検出ヘッドを固
着し、前記1次側コイルに交流電圧を印加して前記検出
ヘッド部の摩耗により変化した前記磁性体コアの磁気回
路の磁気抵抗値から得られた前記2次側コイルの出力電
圧により前記検出ヘッド部の摩耗量を検出するようにし
たことを特徴とするシールド掘進機のカッタビットの摩
耗検出装置。A magnetic core having a primary coil and a secondary coil wound therein is housed in a predetermined position of a cutter head face plate of a shield machine, and a part of the magnetic core is cut into a cutting front surface. And a wear detection head which is exposed to the head and fixed to the head, and an AC voltage is applied to the primary side coil to obtain a magnetic resistance value of a magnetic circuit of the magnetic core changed by the wear of the detection head. A wear detecting device for a cutter bit of a shield machine, wherein a wear amount of the detection head portion is detected based on the output voltage of the secondary coil.
位置に、コイルが巻回された磁性体コアを内部に収容
し、該磁性体コアの一部を切削前面に露出させて検出ヘ
ッド部とした摩耗検出ヘッドを固着し、前記コイルに交
流電圧を印加して前記検出ヘッド部の摩耗により変化し
た前記コイルの自己インダクタンス値から得られた出力
電流により前記検出ヘッド部の摩耗量を検出するように
したことを特徴とするシールド掘進機のカッタビットの
摩耗検出装置。2. A magnetic head on which a coil is wound is housed in a predetermined position of a cutter head face plate of a shield machine, and a part of the magnetic core is exposed on a cutting front surface to form a detection head unit. The worn wear detection head is fixed, an AC voltage is applied to the coil, and the wear amount of the detection head is detected by an output current obtained from a self-inductance value of the coil changed by the wear of the detection head. A wear detecting device for a cutter bit of a shield machine, wherein the wear is detected.
気回路を分断する非磁性体薄層が介装され、前記磁気回
路の磁気抵抗を増加させるようにしたことを特徴とする
請求項1または請求項2記載のシールド掘進機のカッタ
ビットの摩耗検出装置。3. The magnetic core according to claim 1, wherein a non-magnetic thin layer for separating a magnetic circuit of the detection head is interposed between the magnetic core and the magnetic core to increase the magnetic resistance of the magnetic circuit. 3. A wear detecting device for a cutter bit of a shield machine according to claim 1 or 2.
ドの摩耗限界量に等しくしたことを特徴とする請求項1
乃至請求項3記載のいずれか1項に記載のシールド掘進
機のカッタビットの摩耗検出装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein the height of the detection head is equal to a wear limit of the cutter head.
The wear detecting device for a cutter bit of a shield machine according to any one of claims 3 to 3.
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Cited By (2)
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1997
- 1997-02-07 JP JP4002397A patent/JP3247628B2/en not_active Expired - Fee Related
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