CN113135459A - 一种用于卷材测量的机械式张力传感辊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及张力传感设备技术领域，且公开了一种用于卷材测量的机械式张力传感辊，包括检测辊轴、固定支架、连接机构以及推动套筒，所述检测辊轴外表面的一端开设有环形凹槽，且检测辊轴的一端固定安装有锥形压块，且检测辊轴上环形凹槽的内壁中通过支撑气囊与固定支架的内壁活动套接，所述检测辊轴上的锥形压块延伸至推动套筒的内部，所述推动套筒外部的一端固定安装有反馈机构。该用于卷材测量的机械式张力传感辊，对于检测辊轴、锥形压块以及连接机构、推动套筒的设置，采用该机械式传动的方式，既避免了各种电学元件及单片机元件等高精密器件对于使用环境的苛刻要求，同时，降低了该张力传感辊的配置及更换维护的成本。

Description

一种用于卷材测量的机械式张力传感辊

技术领域

本发明涉及张力传感设备技术领域，具体为一种用于卷材测量的机械式张力传感辊。

背景技术

张力传感器作为一种在机械加工中测量控制卷材张力大小的重要仪器，可以对卷材在收卷或伸展过程中的拉力实时的进行检测以灵活调整其拉力大小，进而确保其在生产制备时受力的均匀性，不会因过度拉扯的现象而影响卷材的品质，对于卷材的成品质量有着至关重要的作用。

目前，现有的张力传感器对于卷材张力值的检测是主要是通过应变片来实现的，并将张力应变片和压缩应变片按特定的电桥方式连接在一起，当其受到外界压力的变化时，其上应变片的电阻值也将随之改变，进而通过检测电流的变化来计算出该卷材所受的张力大小的变化。

但是，该张力传感器中涉及到各种电学元件及单片机元件等高精密器件，其在使用的过程中对于环境的要求较为严苛，在极端的工况环境工作时极易因外界环境的污染而导致其发生故障，进而严重的影响了其对于卷材张力大小的检测精度及使用寿命，稳定性及可靠性较差，而且，电学元件及单片机元件等高精密器件的配置及更换维护成本较高，进而极大地限制该张力传感器的适用范围。

发明内容

（一）解决的技术问题

本发明提供了一种用于卷材测量的机械式张力传感辊，具备在不影响其检测精度的情况下采用机械式的结构设计有效地提高了该张力传感辊在极端环境下的适应性、稳定性及可靠性较高、适用范围较广且其配置及日后的更换维护成本较低的优点，解决了该现有的张力传感器中涉及到各种电学元件及单片机元件等高精密器件，其在使用的过程中对于环境的要求较为严苛，在极端的工况环境工作时极易因外界环境的污染而导致其发生故障，进而严重的影响了其对于卷材张力大小的检测精度及使用寿命，稳定性及可靠性较差，而且，电学元件及单片机元件等高精密器件的配置及更换维护成本较高，进而极大地限制该张力传感器适用范围的问题。

（二）技术方案

本发明提供如下技术方案：一种用于卷材测量的机械式张力传感辊，包括检测辊轴、固定支架、连接机构以及推动套筒，所述检测辊轴外表面的一端开设有环形凹槽，且检测辊轴的一端固定安装有锥形压块，且检测辊轴上环形凹槽的内壁中通过支撑气囊与固定支架的内壁活动套接，所述固定支架的外部通过连接机构与推动套筒的外部固定连接，所述连接机构包括固定杆，所述固定杆的一端与推动套筒的外部固定连接，所述固定杆外表面的另一端活动套接有传动套筒，所述传动套筒外部的一端贯穿并延伸至固定支架外部的一侧且通过复位弹簧与其固定连接，所述检测辊轴上的锥形压块延伸至推动套筒的内部，所述推动套筒外部的一端固定安装有反馈机构，且反馈机构的内部通过连通管道与传动套筒的内腔相连通。

优选的，所述支撑气囊的外表面与固定支架的内壁之间固定套接，而支撑气囊的内壁与检测辊轴上环形凹槽的内壁之间活动套接，且在支撑气囊的内腔之中填充有满体积的惰性气体。

优选的，所述复位弹簧的内腔之中填充有满体积的导电液体，并在其受到推动套筒的挤压时可以经由连通管道而输送到反馈机构的内腔之中。

优选的，所述推动套筒的内壁设为与锥形压块外表面的锥形结构相配合的内凹曲面结构，其在初始状态下锥形压块的外表面与推动套筒的内壁之间相接触。

优选的，所述反馈机构包括密封套筒，所述密封套筒的一端与推动套筒外部的一端固定连接，所述密封套筒的内腔通过连通管道与复位弹簧的内腔相连通，所述密封套筒外表面的一侧分别设有连通至其外部的第一导电线和第二导电线，且密封套筒内腔的一侧固定安装有警报机构。

优选的，所述第二导电线的一端与固定安装在密封套筒内腔一侧的警报机构电连接，而第一导电线的一端与警报机构的内腔断开连接，并且在第二导电线的外表面设有绝缘隔层。

（三）有益效果

本发明具备以下有益效果：

1、该用于卷材测量的机械式张力传感辊，对于检测辊轴、锥形压块以及连接机构、推动套筒的设置，在检测辊轴因卷材的过度拉力而发生偏移时，可以有效地带动推动套筒向外侧移动，进而将卷材的张力变化转换成推动套筒的外侧位移大小，相对于现有的张力传感器，采用该机械式传动的方式，既避免了各种电学元件及单片机元件等高精密器件对于使用环境的苛刻要求，同时，降低了该张力传感辊的配置及更换维护的成本。

2、该用于卷材测量的机械式张力传感辊，对于复位弹簧内腔之中导电液体的设置，同时配合第一导电线、第二导电线与警报机构之间通断连接结构，在推动套筒向外侧移动以将其上的导电液体经由连通管道而输送到密封套筒的内腔之中时，可以有效地接通警报机构与第一导电线之间的电连接并确保警报机构形成电连通回路而发生警报，进而使得该张力传感辊具有良好的灵敏度及检测精度，稳定性及可靠性较好。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的局部剖视图；

图3为本发明检测辊轴的端部结构示意图；

图4为本发明反馈机构的结构示意图。

图中：1、检测辊轴；2、环形凹槽；3、锥形压块；4、支撑气囊；5、固定支架；6、连接机构；61、固定杆；62、传动套筒；63、复位弹簧；7、推动套筒；8、反馈机构；81、密封套筒；82、第一导电线；83、第二导电线；84、警报机构；9、连通管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种用于卷材测量的机械式张力传感辊，包括检测辊轴1、固定支架5、连接机构6以及推动套筒7，检测辊轴1外表面的一端开设有环形凹槽2，且检测辊轴1的一端固定安装有锥形压块3，且检测辊轴1上环形凹槽2的内壁中通过支撑气囊4与固定支架5的内壁活动套接，固定支架5的外部通过连接机构6与推动套筒7的外部固定连接，连接机构6包括固定杆61，固定杆61的一端与推动套筒7的外部固定连接，固定杆61外表面的另一端活动套接有传动套筒62，传动套筒62外部的一端贯穿并延伸至固定支架5外部的一侧且通过复位弹簧63与其固定连接，检测辊轴1上的锥形压块3延伸至推动套筒7的内部，推动套筒7外部的一端固定安装有反馈机构8，且反馈机构8的内部通过连通管道9与传动套筒62的内腔相连通。

其中，对于检测辊轴1、锥形压块3以及连接机构6、推动套筒7的设置，在检测辊轴1因卷材的过度拉力而发生偏移时，可以有效地带动推动套筒7向外侧移动，进而将卷材的张力变化转换成推动套筒7的外侧位移大小，相对于现有的张力传感器，采用机械式传动的方式，既避免了各种电学元件及单片机元件等高精密器件对于使用环境的苛刻要求，同时，降低了该张力传感辊的配置及更换维护的成本。

本技术方案中，支撑气囊4的外表面与固定支架5的内壁之间固定套接，而支撑气囊4的内壁与检测辊轴1上环形凹槽2的内壁之间活动套接，且在支撑气囊4的内腔之中填充有满体积的惰性气体。

其中，对于支撑气囊4的设置，当检测辊轴1上的卷材所受到的拉力过大时，可以带动检测辊轴1及其上的锥形压块3相应的方向上发生偏移而挤压支撑气囊4，同时，对于三组支撑气囊4的设置，可以有效地确保检测辊轴1在正常的情况下沿着其中轴线而发生旋转动作，而不会出现误报的现象。

本技术方案中，复位弹簧63的内腔之中填充有满体积的导电液体，并在其受到推动套筒7的挤压时可以经由连通管道9而输送到反馈机构8的内腔之中。

其中，对于复位弹簧63内腔之中导电液体的设置，以便于在推动套筒7向外侧移动时将其输送到反馈机构8的内腔时，可以有效地接通警报机构84与第一导电线82之间的电连接并对警报机构84形成电连通回路而发生警报。

本技术方案中，推动套筒7的内壁设为与锥形压块3外表面的锥形结构相配合的内凹曲面结构，其在初始状态下锥形压块3的外表面与推动套筒7的内壁之间相接触。

其中，对于推动套筒7内壁的设置，使其在受到检测辊轴1及其上锥形压块3的偏移挤压时，可以灵活有效地带动推动套筒7向外侧发生偏移，从而触发反馈机构8并发出警报，进而使得该张力传感辊的灵敏度及检测精度较高，稳定性及可靠性较好。

本技术方案中，反馈机构8包括密封套筒81，密封套筒81的一端与推动套筒7外部的一端固定连接，密封套筒81的内腔通过连通管道9与复位弹簧63的内腔相连通，密封套筒81外表面的一侧分别设有连通至其外部的第一导电线82和第二导电线83，且密封套筒81内腔的一侧固定安装有警报机构84。

其中，对于反馈机构8以便于检测感应出检测辊轴1因卷材的过度拉力而发生偏移时带动推动套筒7所产生的位移变化，并触发其上的警报机构84发生警报。

本技术方案中，第二导电线83的一端与固定安装在密封套筒81内腔一侧的警报机构84电连接，而第一导电线82的一端与警报机构84的内腔断开连接，并且在第二导电线83的外表面设有绝缘隔层。

其中，对于第一导电线82、第二导电线83与警报机构84之间通断连接的设置，以便于在密封套筒81的内腔之中形成一组自动控制的通断回路设计，以在推动套筒7向外侧发生偏移时可以自动的触发。

本实施例的使用方法和工作原理：

现将所要收卷或伸展的卷材穿过检测辊轴1的表面，并在摩擦力的作用下而带动检测辊轴1及其上的结构随之发生旋转动作，当卷材收卷或伸展的拉力在可控的范围之内时，检测辊轴1在支撑气囊4的弹性支撑下而不发生偏移动作；

当卷材收卷或伸展的拉力过大时，在支撑气囊4的弹性作用下则会带动检测辊轴1随之发生相应方向上的偏移，并且在检测辊轴1上锥形压块3与推动套筒7内壁的摩擦挤压下而带动其向外侧移动，同时在固定杆61的联动作用下而挤压传动套筒62内腔之中的导电液体以及压缩复位弹簧63，并将其上的导电液体经由连通管道9而输送到密封套筒81的内腔之中，使得密封套筒81的内腔之中填充有导电液体，致使第一导电线82与警报机构84之间形成电连接，以接通警报机构84的点联通回路并发出警报；

当检测辊轴1上卷材的拉力调整至平衡状态下时，因锥形压块3失去了对推动套筒7的挤压力，并在复位弹簧63的弹力作用下而带动推动套筒7恢复到初始的位置上，同时因固定杆61与传动套筒62内腔之间的空间变大而形成负压，进而将处于密封套筒81内腔之中的导电液体经由连通管道9而再次吸附到传动套筒62的内腔之中，以断开警报机构84与第一导电线82之间的电连接，致使警报机构84不再发出警报。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于卷材测量的机械式张力传感辊，包括检测辊轴（1）、固定支架（5）、连接机构（6）以及推动套筒（7），其特征在于：所述检测辊轴（1）外表面的一端开设有环形凹槽（2），且检测辊轴（1）的一端固定安装有锥形压块（3），且检测辊轴（1）上环形凹槽（2）的内壁中通过支撑气囊（4）与固定支架（5）的内壁活动套接，所述固定支架（5）的外部通过连接机构（6）与推动套筒（7）的外部固定连接，所述连接机构（6）包括固定杆（61），所述固定杆（61）的一端与推动套筒（7）的外部固定连接，所述固定杆（61）外表面的另一端活动套接有传动套筒（62），所述传动套筒（62）外部的一端贯穿并延伸至固定支架（5）外部的一侧且通过复位弹簧（63）与其固定连接，所述检测辊轴（1）上的锥形压块（3）延伸至推动套筒（7）的内部，所述推动套筒（7）外部的一端固定安装有反馈机构（8），且反馈机构（8）的内部通过连通管道（9）与传动套筒（62）的内腔相连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于卷材测量的机械式张力传感辊，其特征在于：所述支撑气囊（4）的外表面与固定支架（5）的内壁之间固定套接，而支撑气囊（4）的内壁与检测辊轴（1）上环形凹槽（2）的内壁之间活动套接，且在支撑气囊（4）的内腔之中填充有满体积的惰性气体。

3.根据权利要求2所述的一种用于卷材测量的机械式张力传感辊，其特征在于：所述复位弹簧（63）的内腔之中填充有满体积的导电液体，并在其受到推动套筒（7）的挤压时可以经由连通管道（9）而输送到反馈机构（8）的内腔之中。

4.根据权利要求3所述的一种用于卷材测量的机械式张力传感辊，其特征在于：所述推动套筒（7）的内壁设为与锥形压块（3）外表面的锥形结构相配合的内凹曲面结构，其在初始状态下锥形压块（3）的外表面与推动套筒（7）的内壁之间相接触。

5.根据权利要求1所述的一种用于卷材测量的机械式张力传感辊，其特征在于：所述反馈机构（8）包括密封套筒（81），所述密封套筒（81）的一端与推动套筒（7）外部的一端固定连接，所述密封套筒（81）的内腔通过连通管道（9）与复位弹簧（63）的内腔相连通，所述密封套筒（81）外表面的一侧分别设有连通至其外部的第一导电线（82）和第二导电线（83），且密封套筒（81）内腔的一侧固定安装有警报机构（84）。

6.根据权利要求5所述的一种用于卷材测量的机械式张力传感辊，其特征在于：所述第二导电线（83）的一端与固定安装在密封套筒（81）内腔一侧的警报机构（84）电连接，而第一导电线（82）的一端与警报机构（84）的内腔断开连接，并且在第二导电线（83）的外表面设有绝缘隔层。

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