CN108001985A - 具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊与方法，该带式输送机托辊，包括托辊轴，所述托辊轴的两端对称设置有轴承座，所述轴承座内设置有轴承，两个所述轴承座之间设置有电路板安装架，所述电路板安装架上设置有电路板，所述电路板安装架的一端设置有发电、储能装置，另一端设置有自检装置，所述发电、储能装置和自检装置位于电路板安装架与对应端的轴承座之间；该方法包括以下操作步骤：步骤一：无线自检功能；步骤二：自供能功能。本发明实现带式输送机托辊自功能和自检，提高工作效率。

Description

具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊与方法

技术领域

本发明涉及具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊与方法，属于机械设计制造及自动控制技术领域。

背景技术

托辊是带式输送机上的重要部件，仅种类多，而且数量大，托辊承受了带式输送机70%以上的工作阻力。托辊通过输送带与托辊之间的摩擦力带动托辊管体、轴承座及轴承外圈、密封圈做旋转运动，与输送带并同其一起实现物流的传输。但由于生产现场的环境恶劣，带式输送机上的托辊会频繁损坏，其常见损坏形式是轴承损坏后卡死或导致轴承座与管体脱开，托辊管壁磨穿，轴承转动不灵活或密封不好引起轴承被污染而发出刺耳噪音或轴承卡死、费电、磨损皮带，对日常生产产生严重的影响。

目前，检测长距离带式输送机托辊故障的常用检测方法主要有人工巡回检查和测量托辊轴承温度。人工巡检主要是现场工人根据经验来判断是否有故障发生，该方法的主要弊端是巡检工人的工作量较大，并且现场环境比较危险。此外，操作工人的经验不足容易造成误检和漏检。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊与方法，其具体技术方案如下：

具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊，包括托辊轴，所述托辊轴的两端对称设置有轴承座，所述轴承座内设置有轴承，两个所述轴承座之间设置有电路板安装架，所述电路板安装架上设置有电路板，所述电路板安装架的一端设置有发电、储能装置，另一端设置有自检装置，所述发电、储能装置和自检装置位于电路板安装架与对应端的轴承座之间；

所述托辊轴四周设置有托辊体，所述轴承、电路板安装架、发电、储能装置和自检装置均被包围在托辊体内。

所述发电、储能装置包括定子、缠有绕组的转子和电能收集装置，定子是由永磁铁嵌入磁条安装架中产生稳定的磁场，定子和缠有绕组的转子同轴嵌装组合，缠有绕组的转子中心粘连于托辊轴，并与之保持相对静止，定子粘连于托辊体，并随托辊体转动，定子与缠有绕组的转子相对运动切割磁感线从而产生正弦电动势，

所述电能收集装置包括倍压稳压滤波电路和储能电容，所述倍压稳压滤波电路和储能电容并联，定子与缠有绕组的转子相对运动产生的正弦电动势过小，通过倍压电路的增压以及桥式整流滤波电路整流滤波后，形成稳定的直流电压，用来给自检装置供能和储能电容储能。

所述自检装置包括温度传感器、转速传感器、测速码盘和主控电路，所述温度传感器紧贴于托辊轴，测速码盘同轴嵌套于对应的轴承座上，并随之旋转，转速传感器通过电路板安装架固定于托辊轴表面，并与托辊轴相对静止，通过测速码盘与转速传感器相对运动，再以主控电路上的光敏元件将光信号转化为电信号反应转速，主控电路包括主控芯片和与主控芯片相连接的用于外部通讯的无线数据传输模块，主控电路同时连接温度传感器和转速传感器的输出端，温度信号、转速信号分别经温度信号调理电路和速度信号调理电路传输至主控芯片，主控芯片再通过无线数据传输模块将温度和转速传送到外部设备。

所述电路板安装架两端均设置有定位板，所述托辊轴垂直贯穿过定位板的中心，所述定位板与托辊轴相对固定，所述电路板安装架与定位板垂直固定。

所述电路板安装架包括依次收尾相连的若干个安装板，所述安装板形成封闭的腔体，所述自检装置安装于腔体内。

所述托辊体的两端设置有宫型密封圈，所述宫型密封圈内设置有垫片，垫片密封宫型密封圈和托辊体。

基于具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊的自供能无线自检方法，包括以下操作步骤：

步骤一：无线自检功能：启动托辊轴，温度传感器和转速传感器即时感应托辊轴的表面温度和转速，并传递给主控电路，通过主控电路里的无线传输模块将温度数据和转速数据发送到位于本发明装置外部的显示器；

步骤二：自供能功能：托辊轴旋转，带动缠有绕组的转子与托辊轴同步旋转，定子与缠有绕组的转子相对运动切割磁感线从而产生正弦电动势，该正弦电动势通过倍压电路的增压以及桥式整流滤波电路整流滤波后，形成稳定的直流电压，用来给自检装置供能和储能电容储能。

本发明的有益效果是：

（1）本发明结构简洁、安装方便、易于检测、质量可靠；

（2）通过安装温度传感器、转速传感器电路的实时监测，打破人工检测的模式，减少人力且通过此装置增加了检测的准确性、多样性和预见性；

（3）发电装置通过倍压滤波稳压电路，将采集的正弦波的幅值范围变大，可以实现低速、高速运行，检测使用范围广；

（4）通过安装垫片、宫型密封圈、挡圈，密封性能提升，适合在各种复杂环境下正常运行；

（5）通过内部发电储能装置，节约已有资源，增加自检效率并且通过储能可延长检测时间；

（6）利用拼接电路安装板，便于传感器的检测维修，方便拆卸，且预留足够空间可以对后期功能进行扩充。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，

图2是本发明的主视图，

图3是本发明的剖面图，

图4是本发明检测系统方案框图，

图中标记列表： 1、托辊轴； 2、轴承座； 3、测速码盘； 4、转速传感器； 5、电路板安装架；6、托辊体； 7、磁条安装架； 8、定位螺丝； 9、轴承； 10、挡圈； 11、缠有绕组的转子；12、宫型密封圈； 13、垫片；14、永磁铁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

图1是本发明的整体结构示意图，图2是本发明的主视图，图3是本发明的剖面图，图中标记的部件名称依次为：托辊轴1； 轴承座2； 测速码盘3； 转速传感器4； 电路板安装架5；托辊体6； 磁条安装架7； 定位螺丝8； 轴承9； 挡圈10；缠有绕组的转子 11； 宫型密封圈12；垫片 13；永磁铁14。

结合附图可见，本具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊，包括托辊轴，所述托辊轴的两端对称设置有轴承座，所述轴承座内设置有轴承，两个所述轴承座之间设置有电路板安装架，所述电路板安装架上设置有电路板，所述电路板安装架的一端设置有发电、储能装置，另一端设置有自检装置，所述发电、储能装置和自检装置位于电路板安装架与对应端的轴承座之间。本发明兼备了发电、储能功能和自检功能，电路板用于实现自检。

所述托辊轴四周设置有托辊体，所述轴承、电路板安装架、发电、储能装置和自检装置均被包围在托辊体内。托辊体同轴包围托辊轴，形成相对密封的内部工作环境。

所述发电、储能装置包括定子、缠有绕组的转子和电能收集装置，定子是由永磁铁嵌入磁条安装架中产生稳定的磁场，定子和缠有绕组的转子同轴嵌装组合，缠有绕组的转子中心粘连于托辊轴，并与之保持相对静止，定子粘连于托辊体，并随托辊体转动，定子与缠有绕组的转子相对运动切割磁感线从而产生正弦电动势。该发电方式是永久性且绿色的发电方式。磁条安装架通过定位螺丝与托辊体固定。磁条安装架与对应的轴承座之间设置与挡圈。

所述电能收集装置包括倍压稳压滤波电路和储能电容，所述倍压稳压滤波电路和储能电容并联，定子与缠有绕组的转子相对运动产生的正弦电动势过小，通过倍压电路的增压以及桥式整流滤波电路整流滤波后，形成稳定的直流电压，用来给自检装置供能和储能电容储能。本发明自己发电，通过放大后，自己使用，是一种绿色的工作方式，节省外部能量供应。

所述自检装置包括温度传感器、转速传感器、测速码盘和主控电路，所述温度传感器紧贴于托辊轴，测速码盘同轴嵌套于对应的轴承座上，并随之旋转，转速传感器通过电路板安装架固定于托辊轴表面，并与托辊轴相对静止，通过测速码盘与转速传感器相对运动，再以主控电路上的光敏元件将光信号转化为电信号反应转速，主控电路包括主控芯片和与主控芯片相连接的用于外部通讯的无线数据传输模块，主控电路同时连接温度传感器和转速传感器的输出端，温度信号、转速信号分别经温度信号调理电路和速度信号调理电路传输至主控芯片，主控芯片再通过无线数据传输模块将温度和转速传送到外部设备。

所述电路板安装架两端均设置有定位板，所述托辊轴垂直贯穿过定位板的中心，所述定位板与托辊轴相对固定，所述电路板安装架与定位板垂直固定。电路板安装架两端面设有通风孔，起到通风散热的作用。

所述电路板安装架包括依次收尾相连的若干个安装板，所述安装板形成封闭的腔体，所述自检装置安装于腔体内。电路板安装架包括多个电路安装板依次固定围绕成半封闭的空腔体形状，各个安装板平整，便于安装主控电路以及传感器。

所述托辊体的两端设置有宫型密封圈，所述宫型密封圈内设置有垫片，垫片密封宫型密封圈和托辊体。通过垫片和宫型密封圈圈实现密封固定。

基于具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊的自供能无线自检方法，包括以下操作步骤：

步骤一：无线自检功能：启动托辊轴，温度传感器和转速传感器即时感应托辊轴的表面温度和转速，并传递给主控电路，通过主控电路里的无线传输模块将温度数据和转速数据发送到位于本发明装置外部的显示器；

步骤二：自供能功能：托辊轴旋转，带动缠有绕组的转子与托辊轴同步旋转，定子与缠有绕组的转子相对运动切割磁感线从而产生正弦电动势，该正弦电动势通过倍压电路的增压以及桥式整流滤波电路整流滤波后，形成稳定的直流电压，用来给自检装置供能和储能电容储能。

作为本发明的具体举例，本发明中的光敏元件选用型号为DS18B20 。

温度传感器选用数字式温度传感器 DS18B20。

本专利的主控芯片选用STM32F101型单片机，72MHz处理频率。

主控电路的最小系统由五部分组成：电源、晶振、JTAG接口、串口 ISP下载、复位电路。

倍压电路的工作过程：在二倍压整流电路的基础上，再加一个整流二极管D3和－个滤波电容器C3，就可以组成三倍压整流电路。

整流滤波的工作过程：在滤波电路中，当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感应电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此经电感滤波后，负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑。最后输出稳定的直流电压。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊，其特征在于包括托辊轴，所述托辊轴的两端对称设置有轴承座，所述轴承座内设置有轴承，两个所述轴承座之间设置有电路板安装架，所述电路板安装架上设置有电路板，所述电路板安装架的一端设置有发电、储能装置，另一端设置有自检装置，所述发电、储能装置和自检装置位于电路板安装架与对应端的轴承座之间；

所述托辊轴四周设置有托辊体，所述轴承、电路板安装架、发电、储能装置和自检装置均被包围在托辊体内。

2.根据权利要求1所述的具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊，其特征在于所述发电、储能装置包括定子、缠有绕组的转子和电能收集装置，定子是由永磁铁嵌入磁条安装架中产生稳定的磁场，定子和缠有绕组的转子同轴嵌装组合，缠有绕组的转子中心粘连于托辊轴，并与之保持相对静止，定子粘连于托辊体，并随托辊体转动，定子与缠有绕组的转子相对运动切割磁感线从而产生正弦电动势，

所述电能收集装置包括倍压稳压滤波电路和储能电容，所述倍压稳压滤波电路和储能电容并联，定子与缠有绕组的转子相对运动产生的正弦电动势过小，通过倍压电路的增压以及桥式整流滤波电路整流滤波后，形成稳定的直流电压，用来给自检装置供能和储能电容储能。

3.根据权利要求2所述的具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊，其特征在于所述自检装置包括温度传感器、转速传感器、测速码盘和主控电路，所述温度传感器紧贴于托辊轴，测速码盘同轴嵌套于对应的轴承座上，并随之旋转，转速传感器通过电路板安装架固定于托辊轴表面，并与托辊轴相对静止，通过测速码盘与转速传感器相对运动，再以主控电路上的光敏元件将光信号转化为电信号反应转速，主控电路包括主控芯片和与主控芯片相连接的用于外部通讯的无线数据传输模块，主控电路同时连接温度传感器和转速传感器的输出端，温度信号、转速信号分别经温度信号调理电路和速度信号调理电路传输至主控芯片，主控芯片再通过无线数据传输模块将温度和转速传送到外部设备。

4.根据权利要求3所述的具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊，其特征在于所述电路板安装架两端均设置有定位板，所述托辊轴垂直贯穿过定位板的中心，所述定位板与托辊轴相对固定，所述电路板安装架与定位板垂直固定。

5.根据权利要求4所述的具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊，其特征在于所述电路板安装架包括依次收尾相连的若干个安装板，所述安装板形成封闭的腔体，所述自检装置安装于腔体内。

6.根据权利要求5所述的具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊，其特征在于所述托辊体的两端设置有宫型密封圈，所述宫型密封圈内设置有垫片，垫片密封宫型密封圈和托辊体。

7.基于上述任一权利要求所述的具有自供能无线自检功能的带式输送机托辊的自供能无线自检方法，其特征在于包括以下操作步骤：

步骤一：无线自检功能：启动托辊轴，温度传感器和转速传感器即时感应托辊轴的表面温度和转速，并传递给主控电路，通过主控电路里的无线传输模块将温度数据和转速数据发送到位于本发明装置外部的显示器；

步骤二：自供能功能：托辊轴旋转，带动缠有绕组的转子与托辊轴同步旋转，定子与缠有绕组的转子相对运动切割磁感线从而产生正弦电动势，该正弦电动势通过倍压电路的增压以及桥式整流滤波电路整流滤波后，形成稳定的直流电压，用来给自检装置供能和储能电容储能。