JPH0972180A - 刃先摩耗量を検出できる掘削機及びその検出装置 - Google Patents

刃先摩耗量を検出できる掘削機及びその検出装置

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JPH0972180A
JPH0972180A JP25571295A JP25571295A JPH0972180A JP H0972180 A JPH0972180 A JP H0972180A JP 25571295 A JP25571295 A JP 25571295A JP 25571295 A JP25571295 A JP 25571295A JP H0972180 A JPH0972180 A JP H0972180A
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JP
Japan
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wear
amount
excavator
cutting edge
detecting
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JP25571295A
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English (en)
Inventor
Mikio Fukuhara
幹夫 福原
Asao Sanpei
麻雄 三瓶
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Tungaloy Corp
Original Assignee
Toshiba Tungaloy Co Ltd
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Publication date
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  • Earth Drilling (AREA)
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波センサ−の利用により、掘削ビットの
刃先摩耗量を可視化された状態でリアルタイムに検出で
きるようにすること。 【解決手段】 掘削機1の本体には、回転可能な主軸4
を連結したカッタ−面板2が設けられ、このカッタ−面
板2には、複数個の掘削ビット3が取付けられている。
カッタ−面板2の最外周にある掘削ビット3の掘削ビッ
ト10には、超音波圧電体13及びくさび状部材14を
備えた超音波プロ−ブ11が接触するように配置されて
いる。掘削機1の主軸4部分には、超音波の等時間間隔
パルスを切換え送受信させるスイッチ機能を持つコネク
ションボックス24が設けられ、このコネクションボッ
クス24は、ケ−ブル28を介してコンピュ−タ制御部
30及び画像表示部31に接続される。前記コンピュ−
タ制御部30は、パルサ−・レシ−バ−、AD変換器及
びプリアンプを内蔵しており、CRTからなる画像表示
部31によって、刃先摩耗量がリアルタイムで画像表示
される。場合によっては、無線機29によって刃先寿命
前にビットの交換指令を発することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、刃先摩耗量を検出
できる掘削機及びその検出装置に関し、特に、掘削チッ
プの刃先摩耗量がリアルタイムで、しかも可視的に検出
できるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】従来、掘削ビットにおける刃先摩耗の検
出は、例えば、実公平2−23674号公報に開示され
ているように、ビット本体内に埋め込まれた絶縁電線の
絶縁状況を確認する方法、特開昭59−210187号
公報に開示されているように、ビット本体内の密閉空間
内に特定ガスを封入し、摩耗状況によるガス減少からの
電気抵抗変化を検出するようにした方法、実開昭62−
190787号公報に開示されているように、ビット本
体の摩耗限界点までの装填穴内に設けられた導線の電流
値の変化を検出する方法、超音波による検出法などがあ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超音波
以外の検出方法は、感知精度が悪く、そのため信頼性に
欠けるとともに、安全性や取扱いの点でも問題点があっ
た。
【0004】また、超音波法のうち、市販の縦波超音波
を用いた板厚計で代替した場合、出力が100V、周波
数帯域も30Mz近傍に限定されていた。さらに、ケ−
ブルの抵抗率も高く、温度上昇の場合の対策例えば、耐
熱性接触媒質、耐熱性プロ−ブの配慮も全くなく、摩耗
検出装置として機能的に満足できないという問題点があ
った。
【0005】このようなことから、本発明では、超音波
センサ−を利用した刃先摩耗量を検出できる掘削機及び
その検出装置を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の点に鑑
みなされたもので、刃先摩耗量を検出できる掘削機は、
主軸の回転駆動に伴って回転可能になっているカッタ−
面板には、超音波プロ−ブを備えた複数個からなる掘削
ビットが取付けられ、この掘削ビットの刃先摩耗量が前
記超音波プロ−ブによって検出できるように構成したも
のである。そして、前記主軸部分には、等時間間隔パル
スを切換え送受信させるスイッチ機能を持つコネクショ
ンボックスが設けられ、このコネクションボックスの一
端には、ケ−ブルを介して前記超音波プロ−ブが接続さ
れ、その他端には、ケ−ブルを介して機内又は無線機を
介して機外の刃先摩耗量検出装置が接続されるように構
成したものである。この場合、コネクションボックス
は、軸受側に設けられた複数個からなる個別の摺動スイ
ッチ板及び主軸側に設けられた1個のスイッチ板からな
るロ−タリ−スイッチ機能をもっていることが好まし
い。
【0007】また、前記コネクションボックスから延び
るケ−ブルを介して機内又は無線機を介して機外に配置
された刃先摩耗量の検出装置は、超音波を送受信するパ
ルサ−レシバ−、デジタル変換するためのAD変換器及
び減衰信号を増幅するプリアンプを内蔵したコンピュ−
タ制御部と、刃先摩耗量を表示した画像表示部とを具備
するように構成したものである。
【0008】
【作用】本発明の刃先摩耗量を検出できる掘削機は、カ
ッタ−面板には、超音波センサ−を備えた複数個の掘削
ビットが取付けられ、しかも主軸部分には、等時間間隔
パルスを切換え送受信させるロ−タリ−スイッチ機能を
持つコネクションボックスが設けられるようにしたもの
である。したがって、前記超音波プロ−ブ及びコネクシ
ョンボックスを機能させることによって、機内又は機外
に配される検出装置で刃先摩耗量を検出できるものであ
る。
【0009】また、刃先摩耗量を検出する検出装置に
は、コンピュ−タ制御部の他に刃先摩耗量の画像表示部
が設けられることから、刃先摩耗量が可視化され、リア
ルタイムで検出できる。 さらに、刃先摩耗量を検出す
る検出装置では、刃先寿命前に、ビット交換の指令が掘
削機側に発せられることも可能になる。
【0010】
【実施例】以下、本発明刃先摩耗量を検出できる掘削機
及びその検出装置における一実施例について、図を参照
しながら説明する。
【0011】図1は、刃先摩耗量を検出できる掘削機及
びその検出装置を概念的に示した説明図であり、掘削機
1のカッタ−面板2には、複数個の掘削ビット3が図示
しないボルトなどによって取付けられるようになってい
る。そして、このカッタ−面板2の中央部分には、掘削
機1の本体内に位置する回転可能な主軸4が連設され、
この主軸4は、駆動モ−タ5に連結された小歯車6及び
大歯車7を介して回転するようになっている。また、掘
削機1の本体内部には、シ−ルドジャッキ8が備えられ
ている。
【0012】前記掘削ビット3は、掘削機1の最外周に
位置するものについては、遠心力の関係から摩耗の進行
が早いため、図2でみられるように、掘削チップ10の
刃先摩耗量を検出する超音波プロ−ブ11が備えられて
いる。そして、この掘削ビット3の一端に設けられた切
欠段部12内には、超硬合金からなる前記掘削チップ1
0がろう付けされ、この掘削チップ10の刃先摩耗量が
超音波プロ−ブ11によって、リアルタイムに検出され
る。
【0013】この超音波プロ−ブ11は、前記掘削チッ
プ10の刃先部分に対する他端側にあって、例えば、横
波超音波圧電体13及び超音波屈折機能を有するくさび
状部材14からなっている。すなわち、前記切欠段部1
2の底面の奥側には、受入れ穴15が設けられ、この受
入れ穴15の掘削チップ10側には、前記くさび状部材
14及び横波超音波圧電体13が位置するようになって
いる。この場合、くさび状部材14は、〜300℃の耐
熱性があり、1,000〜1,500m/sである耐熱
性樹脂例えばポリマ−が最適である。くさび角は、掘削
チップ10の形状によって種々変えなければならない。
その際、掘削チップ10の音速及びくさび状部材14の
音速により、スネルの法則から入射角が計算される。
【0014】前記横波超音波圧電体13は、取付けピン
16の上部にあって、前記くさび状部材14を介して掘
削チップ10と接触する。この際、横波超音波圧電体1
3は、掘削チップ10に前もって掘られた座ぐり部分1
7に接触されてもよい。この取付けピン16は、受入れ
穴15の下部にあるねじ穴部分18に外周ねじ部分19
がねじ込まれ、バネ、ラバ−などの弾性体20を介して
固定される。
【0015】なお、掘削チップ10及びくさび状部材1
4の間には、横波超音波の伝播を円滑にするため、耐熱
性のある接触媒体例えば、グリセリン系の粘性流動体、
あるいは蜂蜜などを介在させるとよい。また、横波超音
波圧電体13は、くさび状部材14に対する超音波の指
向性を配慮すれば、くさび状部材14の形状に合わせた
例えば四角形の鍔付き形状が好ましい。さらに言うなら
ば、これら接触媒体のリ−ク防止と超音波プロ−ブ11
の固定のために、Oリング21を入れると便利である。
【0016】しかして、掘削ビット3内に組込まれた横
波超音波圧電体13は、掘削チップ10の刃先部分に向
って0.5〜10MHz望ましくは1〜5MHzの横波
超音波を照射する。これは、1MHzよりも低いとエコ
−ピ−クが拡がることから測定精度が低下し、10MH
zよりも大きいと減衰が大きくなって、エコ−ピ−クが
消失する可能性を配慮したものである。したがって、横
波超音波圧電体13から照射された超音波は、図2の矢
印で示されているように、前記くさび状部材14の存在
により屈折して刃先部分に照射され、刃先部分から反射
して帰還する。この場合、帰還したエコ−に対しては、
横波超音波圧電体13に備えられたケ−ブル22がケ−
ブル穴23内に導かれ、掘削機1の主軸4に設けられた
コネクションボックス24に接続される。このコネクシ
ョンボックス24は、等時間間隔パルスを切換え送受信
させるためのスイッチ機能を有するもので、例えば、軸
受25側に設けられた複数個からなる個別の摺動スイッ
チ板26及び主軸4側に設けられた1個のスイッチ板2
7からなっているロ−タリ−スイッチ機能を有している
ものである。また、このコネクションボックス24に対
しては、図3でみられるように、ケ−ブル28を介して
機内又は無線機29を介して機外のコンピュ−タ制御部
30及びCRTからなる画像表示部31が接続される。
【0017】そして、前記コンピュ−タ制御部30は、
超音波を送受信するパルサ−/レシ−バ−、デジタル変
換するためのAD変換器及び減衰信号を増幅するプリア
ンプが内蔵されているものである。この場合、超音波パ
ルサ−/レシ−バ−は、周波数帯領が、0.5〜10M
Hz、出力が50〜60V、利得が〜80dBで、いづ
れも可変制御できることが望ましい。この結果、コンピ
ュ−タ制御部30は、掘削チップ10の刃先摩耗量に対
して、発信から受信までのエコ−の到達時間を計測す
る。
【0018】また、前記画像表示部31は、図4及び図
5でみられるように、掘削チップ10の断面及び各摩耗
量として可視化され、図4では、刃先先端の位置が点線
で示された寿命ラインに対して、×印によってリアルタ
イムで表示される。×印が寿命ラインに達したときに
は、例えば、警告用のブザ−が鳴るか、ビット交換用の
スイッチが入るような配慮があるとよい。
【0019】なお、本実施例では、掘削ビットの一端に
掘削チップ10を備えた場合が例示されているが、正逆
回転可能な掘削機に適用できるように、両端に2つの掘
削チップ10を備えることも可能である。
【0020】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、刃先摩
耗量を検出できる掘削機は、超音波プロ−ブ11を備え
た掘削ビット3が掘削機1のカッタ−面板2に取付けら
れるようにするとともに、主軸4部分には、コネクショ
ンボックス24を設けるようにしたものである。また、
刃先摩耗量の検出装置は、コネクションボックス24か
らケ−ブル28を介して接続されたコンピュ−タ制御部
30及び画像表示部31をそれぞれ備えたものである。
【0021】したがって、掘削チップ10の刃先摩耗量
は、コンピュ−タ制御部30によるが画像処理表示によ
って、リアルタイムで可視化されることから、安全かつ
有効なビット交換が可能という利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明刃先摩耗量を検出できる掘削機及びその
検出装置における一実施例を示す概念的な説明図、
【図2】掘削ビット部分を示した要部の断面図、
【図3】本発明刃先摩耗量を検出できる掘削機及びその
検出装置におけるフロ−ト図、
【図4】画像表示部の表示例を示す説明図、
【図5】画像表示部の別の表示例を示す説明図。
【符号の説明】
1 掘削機 2 カッタ−面板 3 掘削ビット 4 主軸 10 掘削チップ 11 超音波プロ−ブ 13 超音波圧電体 14 くさび状部 19 ケ−ブル 24 コネクションボックス 25 軸受 26 摺動スイッチ板 27 スイッチ板 28 ケ−ブル 29 無線機 30 コンピュ−タ制御部 31 画像表示部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主軸4の回転駆動に伴って回転可能にな
    っているカッタ−面板2には、超音波センサ−11を備
    えた複数個からなる掘削ビット3が取付けられ、この掘
    削ビット3の刃先摩耗量が前記超音波プロ−ブ11によ
    って検出できるようにした刃先摩耗量を検出できる掘削
    機において、 前記主軸4部分には、等時間間隔パルスを切換え送受信
    させるスイッチ機能を持つコネクションボックス24が
    設けられ、このコネクションボックス24の一端には、
    ケ−ブル19を介して前記超音波プロ−ブ11が接続さ
    れ、その他端には、ケ−ブル28を介して機内又は無線
    機29を介して機外にある刃先摩耗量検出装置が接続さ
    れていることを特徴とする刃先摩耗量を検出できる掘削
    機。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された刃先摩耗量検出装
    置には、刃先寿命前にビット交換指令を発する機能が備
    えられている請求項1記載の刃先摩耗量を検出できる掘
    削機。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載されたコネクションボッ
    クス24は、軸受25側に設けられた複数個からなる個
    別の摺動スイッチ板26及び主軸4側に設けられた1個
    のスイッチ板27からなるロ−タリ−スイッチ機能を有
    する請求項1及び請求項2記載の刃先摩耗量を検出でき
    る掘削機。
  4. 【請求項4】 超音波プロ−ブ11を備えた掘削ビット
    3が取付けられた掘削機1の主軸4部分には、等時間間
    隔パルスを切換え送受信させるためのスイッチ機能を有
    するコネクションボックス24が設けられ、このコネク
    ションボックス24から延びるケ−ブル28を介して機
    内又は無線機29を介して機外に配置されるようにした
    刃先摩耗量の検出装置において、 前記検出装置は、超音波を送受信するパルサ−/レシバ
    −、デジタル変換するためのAD変換器及び減衰信号を
    増幅するプリアンプを内蔵したコンピュ−タ制御部30
    と、刃先摩耗量を表示する画像表示部31とを具備して
    いることを特徴とする刃先摩耗量の検出装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載された刃先摩耗量検出装
    置には、刃先寿命前にビット交換指令を発する機能が備
    えられている請求項4記載の刃先摩耗量の検出装置。
JP25571295A 1995-09-06 1995-09-06 刃先摩耗量を検出できる掘削機及びその検出装置 Pending JPH0972180A (ja)

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