專利名稱：盾構(gòu)機及推進油缸速度和行程的檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及位移和速度檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及盾構(gòu)機及推進油缸速度和行 程的檢測裝置。
背景技術(shù)：
推進油缸是活塞有效面積及其兩邊的壓差與輸出力成正比的直線運動式執(zhí)行元 件，基本上由缸筒、缸蓋、活塞、活塞桿以及密封裝置組成，有時還包括緩沖裝置和排氣裝 置。它的職能是將液壓能轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動的機械能，其輸入量是流體的流量和壓力，輸 出的是直線運動速度和力，通過活塞在缸筒內(nèi)完成直線往復(fù)運動。正是因為推進油缸具有 將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的功能，被廣泛地應(yīng)用在工程機械中。具體的，盾構(gòu)機中設(shè)置有推進油缸。所述盾構(gòu)機全名叫盾構(gòu)隧道掘進機，是一種隧 道掘進的專用工程機械，廣泛用于地鐵、鐵路、公路以及水電等隧道工程，可靠性要求極高。 其工作原理為液壓馬達(dá)驅(qū)動刀盤旋轉(zhuǎn)，同時開啟盾構(gòu)機推進油缸，將盾構(gòu)機向前推進，隨 著推進油缸的向前推進，刀盤持續(xù)旋轉(zhuǎn)，被切削下來的碴土充滿泥土倉，此時，開動螺旋輸 送機，可將切削下來的渣土排送到皮帶輸送機上，后由皮帶輸送機運輸至渣土車的土箱中， 再通過豎井運至地面。為了實現(xiàn)有效地控制推進油缸的運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)實時監(jiān)控其推進行程及速度之間的關(guān) 系，現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用兩個行程傳感器分別檢測得到推進油缸的行程和速度，由于需要 采用兩個行程傳感器進行檢測，成本較高，而且，兩個行程傳感器若出現(xiàn)工作不同步等現(xiàn)象 時，還會造成得到的推進油缸行程和速度不相對應(yīng)的問題。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供一種盾構(gòu)機及推進油缸速度和行程的檢測裝置，以解 決現(xiàn)有技術(shù)中采用兩個行程傳感器進行檢測得到推進油缸的速度和行程，造成的成本較 高、且容易出現(xiàn)得到的推進油缸行程和速度不同步的問題。為解決上述問題，提出的技術(shù)方案如下—種盾構(gòu)機，其推進油缸行程和速度檢測裝置包括設(shè)置于所述盾構(gòu)機推進油缸 上的行程傳感器、與所述行程傳感器相連的處理器以及與所述處理器相連的可編程邏輯控 制器PLC，其中所述行程傳感器，檢測所述盾構(gòu)機推進油缸活塞位置，生成格雷碼信號并傳輸；所述處理器，接收與其相連的行程傳感器傳輸?shù)母窭状a信號，將其處理為二進制 碼和電流信號兩路信號并傳輸；所述可編程邏輯控制器PLC，接收并處理與其相連的處理器傳輸?shù)碾娏餍盘?，得?用于表示所述盾構(gòu)機推進油缸推進速度的數(shù)據(jù)；接收并處理與其相連的處理器傳輸?shù)亩M 制碼，得到用于表示所述盾構(gòu)機推進油缸推進行程的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述行程傳感器設(shè)置于距離所述盾構(gòu)機推進油缸底座IOO-SOOmm處。[0012]優(yōu)選地，所述行程傳感器為拉繩式傳感器。優(yōu)選地，所述二進制碼為十三位二進制碼。優(yōu)選地，所述電流信號的電流值范圍為4-20MA。一種推進油缸速度和行程的檢測裝置，包括行程傳感器以及與所述行程傳感器 相連控制裝置，其中所述行程傳感器，檢測所述推進油缸活塞位置，生成格雷碼信號并傳輸；所述控制裝置，接收與其相連的行程傳感器傳輸?shù)母窭状a信號，將其處理為二進 制碼和電流信號兩路信號；處理所述電流信號，得到用于表示所述推進油缸速度的數(shù)據(jù)； 處理所述二進制碼，得到用于表示所述推進油缸推進行程的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述控制裝置包括與所述行程傳感器相連的處理器，以及與該處理器相 連的可編程邏輯控制器PLC，其中所述處理器，接收與其相連的行程傳感器傳輸?shù)母窭状a信號，將其處理為二進制 碼和電流信號兩路信號并傳輸；所述可編程邏輯控制器PLC，接收并處理與其相連的處理器傳輸?shù)碾娏餍盘枺玫?用于表示所述推進油缸速度的數(shù)據(jù)；接收并處理與其相連的處理器傳輸?shù)亩M制碼，得到 用于表示所述推進油缸推進行程的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述行程傳感器為拉繩式傳感器。優(yōu)選地，所述二進制碼為十三位二進制碼。優(yōu)選地，所述電流信號的電流值范圍為4-20MA。從上述的技術(shù)方案可以看出，本實用新型公開的盾構(gòu)機，通過將行程傳感器檢測 到的格雷碼信號處理為二進制碼和電流信號，傳入PLC，PLC分別處理這兩路信號，根據(jù)二 進制碼得到表示盾構(gòu)機推進油缸速度的數(shù)據(jù)，根據(jù)電流信號得到表示盾構(gòu)機推進油缸行程 的數(shù)據(jù)，在上述過程中，采用一個行程傳感器檢測得到所述推進油缸的速度和行程，解決了 現(xiàn)有采用兩個行程傳感器分別檢測得到所述推進油缸的行程和速度，造成的成本較高、且 容易出現(xiàn)得到的推進油缸行程和速度不同步的問題。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例公開的一種推進油缸速度和行程的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖2為本實用新型實施例公開的一種推進油缸速度和行程的檢測裝置的電氣接 線圖；圖3為本實用新型實施例公開的一種盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。本實用新型實施例公開了一種檢測推進油缸速度和行程的裝置及具備該裝置的 盾構(gòu)機，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用兩個行程傳感器進行檢測分別得到推進油缸的速度和行 程，造成的成本較高、且容易出現(xiàn)得到的推進油缸行程和速度不同步的問題。本實用新型提供的所述推進油缸速度和行程的檢測裝置包括行程傳感器與所述 行程傳感器相連控制裝置，其中所述行程傳感器，檢測所述推進油缸活塞位置，生成格雷碼信號并傳輸；所述控制裝置，接收與其相連的行程傳感器傳輸?shù)母窭状a信號，將其處理為二進 制碼和電流信號兩路信號；處理所述電流信號，得到用于表示所述推進油缸速度的數(shù)據(jù)； 處理所述二進制碼，得到用于表示所述推進油缸推進行程的數(shù)據(jù)。所述控制裝置可以包括與行程傳感器102相連的處理器103，以及與處理器103相 連PLC104，參見圖1和圖2，處理器103 —側(cè)的端子與行程傳感器102的端子相連，處理器 103另一側(cè)的端子與PLC104的端子相連。其中行程傳感器102，檢測推進油缸101活塞位置，根據(jù)所述推進油缸101活塞的位置 生成格雷碼信號并傳輸；處理器103，接收所述格雷碼信號，將其處理為兩路信號，其中，一路為二進制碼， 一路為電流信號，均提供給PLC104 ；PLC104做以下操作處理所述電流信號，得到用于表示推進油缸101推進速度的 數(shù)據(jù)；以及，處理所述二進制碼，得到用于表示推進油缸101推進行程的數(shù)據(jù)。本實施例公開的推進油缸速度和行程的檢測裝置，實現(xiàn)了僅采用一個行程傳感器 檢測推進油缸，就可以得到該推進油缸的行程和速度，且該推進油缸的速度由行程決定，解 決了現(xiàn)有技術(shù)中采用兩個行程傳感器進行檢測得到推進油缸的速度和行程，造成的成本較 高、且容易出現(xiàn)得到的推進油缸行程和速度不同步的問題。具體的，行程傳感器102可以為拉繩式位移傳感器，操作時，其被固定在推進油缸 上，具體位置根據(jù)需要而設(shè)定，例如可以設(shè)置在距離推進油缸缸筒底座IOO-SOOmm處。為了方便描述，下面僅以行程傳感器102設(shè)置在距離推進油缸缸筒底座400mm處 為例進行說明。該傳感器的拉繩縛在推進油缸的活塞上，且拉繩直線運動和活塞運動軸線對準(zhǔn)。 當(dāng)活塞在推進油缸缸筒內(nèi)運動時，拉繩式位移傳感器的拉繩伸展和收縮，且其內(nèi)部彈簧可 以保證拉繩的張緊度不變。拉繩可以帶動傳感器傳動機構(gòu)和傳感元件同步轉(zhuǎn)動；當(dāng)位移反 向移動時，傳感器內(nèi)部的回旋裝置將自動收回繩索，并在繩索伸收過程中保持其張力不變。 在拉繩的移動過程中，該拉繩式位移傳感器生成格雷碼信號，該信號與拉繩移動量成正比 例。拉繩式位移傳感器將生成的格雷碼信號傳輸至處理器103，處理器103可以將其 處理為兩路信號，分別為二進制碼和電流信號。其中將格雷碼解碼為二進制碼的方法為用‘0’和格雷碼的最高位異或，生成為
5二進制碼的最高位，再將生成的值和格雷碼的次高位異或，生成二進制的次高位，再將生成 的值和下一位異或，生成二進制的下一位，依次異或，直到格雷碼的最低位，這樣，格雷碼就 轉(zhuǎn)換為二進制碼。異或是對兩個數(shù)進行比較，相同為“0”，相異為“1”。舉例為10011000異 或 01100001，結(jié)果為 11111001。將格雷碼解碼為電流信號的方法為處理器103中預(yù)存有推進油缸行程和電流信 號的電流值的對應(yīng)關(guān)系，具體的，該電流信號的電流值范圍可以為4-20MA。處理器103讀取 格雷碼，將其轉(zhuǎn)換為二進制碼，該二進制碼表示推進油缸的行程，由于此時，推進油缸的行 程以二進制碼的形式體現(xiàn)，所以處理器103的電子數(shù)模轉(zhuǎn)換單元讀取所述二進制碼，通過 推進油缸行程和電流信號的電流值的對應(yīng)關(guān)系將該二進制碼轉(zhuǎn)換為以其相對應(yīng)得模擬電 流信號。經(jīng)處理器103處理后的兩路信號分別傳入PLC104中，經(jīng)過PLC104的處理得到推 進油缸的行程和速度。具體的，二進制碼可以為十三位二進制碼，將該二進制碼的前十二位轉(zhuǎn)化為十進 制數(shù)，轉(zhuǎn)化的數(shù)為測量值，該二進制的第十三位為符號位，當(dāng)?shù)谑粸?，表示二進制前 十二位轉(zhuǎn)化的數(shù)為正數(shù)，即將轉(zhuǎn)化的測量值與+1相乘，指代推進油缸的活塞伸長超過了 400mm，此時，所述推進油缸的推進行程值為測量值與400的相減得到的數(shù)值；當(dāng)?shù)谑?為1，表示為二進制前十二位轉(zhuǎn)化的數(shù)為負(fù)數(shù)，即將轉(zhuǎn)化的測量值與-1相乘，指代推進油缸 的活塞伸長未超過400mm，此時，所述推進油缸的推進行程值為400與測量值的相加得到的 數(shù)值。當(dāng)所述二進制碼沒有十三位、為十二位二進制碼時，同樣可以計算所述推進油缸 的推進行程，具體為將該二進制碼的十二位轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)，轉(zhuǎn)化的數(shù)為測量值，將該測 量值與400做減，假若得到的數(shù)為負(fù)數(shù)，指代推進油缸的活塞伸長未超過400mm，假若得到 的數(shù)位正數(shù)，指代推進油缸的活塞伸長超過了 400mm。由于在上述內(nèi)容中，行程傳感器102位于距離推進油缸缸筒底座400mm處，所以可 編程邏輯控制器PLC104進行推進油缸推進行程計算的比對值為400mm，若行程傳感器102 的位置變化，比對值進行相應(yīng)的更改。PLC104接收到的電流信號的電流值范圍為4-20MA，其模數(shù)轉(zhuǎn)換單元可以將該電 流信號轉(zhuǎn)換為表示推進油缸推進速度的數(shù)據(jù)，具體過程如下電流值范圍為4-20MA的電流 信號經(jīng)過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的轉(zhuǎn)換后形成0-2000的數(shù)據(jù)，其中4MA指代0，20MA指代2000， 并且，PLC104內(nèi)預(yù)存有0-2000的數(shù)據(jù)與推進油缸速度值的對應(yīng)關(guān)系，通過計算電流值即可 得到所述推進油缸的推進速度。假設(shè)電流信號的電流值為A，此時，得到的指代速度值M的 數(shù)據(jù)=(A-4) X2000/(20-4)，根據(jù)預(yù)存在PLC104內(nèi)的所述對應(yīng)關(guān)系，即可得到推進油缸的 速度。上述實施例公開的裝置，可以應(yīng)用于各種使用推進油缸的設(shè)備中，以實時檢測其 推進油缸的工作狀態(tài)。具體的，本實用新型實施例還公開了一種盾構(gòu)機，盾構(gòu)機作為應(yīng)用推 進油缸的一種設(shè)備，其使用過程中，需要推進油缸速度和行程的檢測裝置配合其工作。所述盾構(gòu)機，如圖3所示，其推進油缸行程和速度檢測裝置包括設(shè)置于盾構(gòu)機推 進油缸201上的行程傳感器202、與行程傳感器202相連的處理器203，以及與處理器203 相連的PLC204，其中
6[0053]行程傳感器202，檢測盾構(gòu)機推進油缸活塞201位置，生成格雷碼信號并傳輸；處理器203，接收以其相連接的行程傳感器202傳輸?shù)母窭状a信號，將其處理為兩 路信號，一路為二進制碼，一路為電流信號，并進行傳輸；PLC204，接收并處理以其相連的處理器203傳輸?shù)碾娏餍盘?，得到用于表示盾?gòu) 機推進油缸201推進速度的數(shù)據(jù)；處理所述二進制碼，得到用于表示盾構(gòu)機推進油缸201推 進行程的數(shù)據(jù)。具體的，行程傳感器202同樣為拉繩式位移傳感器，其具體工作原理與上述實施 例公開的內(nèi)容相同，請參見上述內(nèi)容，此處不再贅述。同樣，在盾構(gòu)機工作過程中，拉繩式位移傳感器實時檢測盾構(gòu)機推進油缸的活塞 的位置，生成格雷碼信號并傳輸，該信號由處理器203接收，并進行相應(yīng)的處理，生成電流 值范圍為4-20MA的電流信號以及十三位二進制碼，由PLC204將其解碼，最終得到表示盾構(gòu) 機推進油缸201的推進行程和推進速度的數(shù)據(jù)。其具體過程與上述實施例公開的內(nèi)容相同，請參見上述實施例公開的內(nèi)容，此處 不再贅述。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新 型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定 義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因 此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理 和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求一種盾構(gòu)機，其特征在于，其推進油缸行程和速度檢測裝置包括設(shè)置于所述盾構(gòu)機推進油缸上的行程傳感器、與所述行程傳感器相連的處理器以及與所述處理器相連的可編程邏輯控制器PLC，其中所述行程傳感器，檢測所述盾構(gòu)機推進油缸活塞位置，生成格雷碼信號并傳輸；所述處理器，接收與其相連的行程傳感器傳輸?shù)母窭状a信號，將其處理為二進制碼和電流信號兩路信號并傳輸；所述可編程邏輯控制器PLC，接收并處理與其相連的處理器傳輸?shù)碾娏餍盘?，得到用于表示所述盾?gòu)機推進油缸推進速度的數(shù)據(jù)；接收并處理與其相連的處理器傳輸?shù)亩M制碼，得到用于表示所述盾構(gòu)機推進油缸推進行程的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機，其特征在于，所述行程傳感器設(shè)置于距離所述盾構(gòu) 機推進油缸底座100-800mm處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機，其特征在于，所述行程傳感器為拉繩式傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機，其特征在于，所述二進制碼為十三位二進制碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的盾構(gòu)機，其特征在于，所述電流信號的電流值 范圍為4-20MA。
6.一種推進油缸速度和行程的檢測裝置，其特征在于，包括行程傳感器以及與所述 行程傳感器相連控制裝置，其中所述行程傳感器，檢測所述推進油缸活塞位置，生成格雷碼信號并傳輸；所述控制裝置，接收與其相連的行程傳感器傳輸?shù)母窭状a信號，將其處理為二進制碼 和電流信號兩路信號；處理所述電流信號，得到用于表示所述推進油缸速度的數(shù)據(jù)；處理 所述二進制碼，得到用于表示所述推進油缸推進行程的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述控制裝置包括與所述行程傳感器相 連的處理器，以及與該處理器相連的可編程邏輯控制器PLC，其中所述處理器，接收與其相連的行程傳感器傳輸?shù)母窭状a信號，將其處理為二進制碼和 電流信號兩路信號并傳輸；所述可編程邏輯控制器PLC，接收并處理與其相連的處理器傳輸?shù)碾娏餍盘?，得到用?表示所述推進油缸速度的數(shù)據(jù)；接收并處理與其相連的處理器傳輸?shù)亩M制碼，得到用于 表示所述推進油缸推進行程的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述行程傳感器為拉繩式傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述二進制碼為十三位二進制碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任意一項所述的裝置，其特征在于，所述電流信號的電流值 范圍為4-20MA。
專利摘要本實用新型公開了一種盾構(gòu)機，其推進油缸行程和速度檢測裝置包括設(shè)置于所述盾構(gòu)機推進油缸上的行程傳感器、與所述行程傳感器相連的處理器以及與所述處理器相連的可編程邏輯控制器PLC，其中所述行程傳感器，檢測所述盾構(gòu)機推進油缸活塞位置，生成格雷碼信號并傳輸；所述處理器，接收與其相連的行程傳感器傳輸?shù)母窭状a信號，將其處理為二進制碼和電流信號兩路信號并傳輸；所述可編程邏輯控制器PLC，接收并處理與其相連的處理器傳輸?shù)碾娏餍盘?，得到用于表示所述盾?gòu)機推進油缸推進速度的數(shù)據(jù)；接收并處理與其相連的處理器傳輸?shù)亩M制碼，得到用于表示所述盾構(gòu)機推進油缸推進行程的數(shù)據(jù)。
文檔編號G01B7/02GK201705358SQ201020229688
公開日2011年1月12日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者曾雪平 申請人:北京市三一重機有限公司