CN114486040B - 同步带张紧力检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及同步带张紧力测量技术领域，公开一种同步带张紧力检测装置及其检测方法。该同步带张紧力检测装置包括：夹持单元和检测单元；夹持单元包括两个夹持板，每个夹持板包括压板段、手持段以及连接于压板段和手持段之间的铰接段；两个夹持板铰接，两个压板段用于夹持同步带；检测单元包括压力传感器，压力传感器设置于至少其中一个压板段用于接触同步带的表面。该同步带张紧力检测装置能够快速、精准地对同步带的张紧力进行检测，对于工作人员，操作更加简单便捷。

Description

同步带张紧力检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及同步带张紧力测量技术领域，特别涉及一种同步带张紧力检测装置及其检测方法。

背景技术

同步带作为一种重要的传动工具，其工作时的张紧程度影响其使用寿命。当张紧力过小时，同步带易出现跳齿导致带轮打坏同步带的情况；当张紧力过大时，同步带易出现过疲劳使用的情况，影响其使用寿命。

现有技术中，同步带的张紧程度主要由工作人员依据经验或声波张力检测仪对带轮张紧力进行检测，由于经验值偏差较大且精准度较低，导致同步带张紧力一致性差异大且寿命可靠性差。此外，使用声波张力检测仪需要在同步带多点位进行测量后取平均值，受设备空间和带轮机构的结构设计限制，经常出现同步带弹振不方便、操作空间不足等问题，导致同步带张紧力检测作业不规范、多次检测结果差异较大，难以得到张紧力准确值。

发明内容

本发明公开了一种同步带张紧力检测装置及其检测方法，用于精准快速地对同步带的张紧力进行测量。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种同步带张紧力检测装置，包括：夹持单元和检测单元；

所述夹持单元包括两个夹持板，所述夹持板包括压板段、手持段以及连接于所述压板段和所述手持段之间的铰接段；两个所述夹持板铰接，两个所述压板段用于夹持同步带；

所述检测单元包括压力传感器，所述压力传感器设置于至少其中一个所述压板段用于接触所述同步带的表面。

上述同步带张紧力检测装置，两个夹持板的压板段可以夹持在主动轮两侧的同步带上，压力传感器直接接触同步带获得压力参数并将压力参数转换为电信号，对电信号处理最终得到同步带的张紧力数据。该同步带张紧力检测装置能够快速、精准地对同步带的张紧力进行检测，对于工作人员，操作更加简单便捷。

可选地，两个所述手持段之间设置有限位量块，所述限位量块可拆卸地固定于其中一个所述手持段以限制两个所述压板段之间的最小夹角。

可选地，用于固定所述限位量块的手持段上设置有磁石，所述磁石与所述限位量块磁吸连接。

可选地，两个所述夹持板之间通过铰接轴铰接；

每个所述铰接段具有铰接孔，所述铰接轴与所述铰接孔通过轴承转动配合。

可选地，还包括固定于所述铰接轴的测试弧板，所述测试弧板位于两个所述压板段之间，且所述测试弧板的凹面朝向所述同步带。

可选地，每个所述夹持板上设置有限位盖板，所述限位盖板与所述铰接轴的端部干涉。

可选地，所述压力传感器为薄膜压力传感器。

可选地，所述检测单元还包括数字转换器，所述数字转换器与所述压力传感器信号连接。

可选地，所述数字转换器包括外壳以及设置于所述外壳内的处理模块，所述处理模块与所述压力传感器信号连接；

所述外壳表面设置有与所述处理模块信号连接的显示屏。

一种同步带张紧力检测方法，采用上述同步带张紧力检测装置对同步带的张紧力进行检测，包括：

获取至少一个所述夹持板与所述同步带之间的压力参数；

处理所述压力参数得到所述同步带的张紧力数据。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种同步带张紧力测量装置的结构示意图；

图2a和图2b为本发明实施例提供的一种同步带张紧力测量装置使用状态示意图；

图3为本发明实施例提供的一种同步带张紧力测量装置中一个夹持板以及相关连接结构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种同步带张紧力测量装置的爆炸图；

图5为本发明实施例提供的一种同步带张紧力测量装置的结构示意图；

图6为图5中同步带张紧力测量装置被阴影所在平面剖切后的剖面结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种同步带张紧力测量装置中数字转换单元的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种同步带张紧力测量装置中数字转换单元数据处理结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种同步带张紧力检测方法示意图；

图10a和图10b为本发明实施例提供的一种同步带张紧力检测装置检测原理示意图。

附图标记：1-夹持板；11-压板段；12-手持段；121-把手；13-铰接段；2-限位量块；3-磁石；4-铰接轴；5-轴承；51-第一螺钉；6-测试弧板；7-限位盖板；71-第二螺钉；8-压力传感器；9-数字转换器；91-外壳；92-显示屏；93-处理模块；10-同步带；20-电机；30-主动轮；40-从动轮。

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。

如图1所示，本发明实施例提供了一种同步带张紧力检测装置，可以用于同步带10的张紧力检测。具体地，该同步带张紧力检测装置包括夹持单元和检测单元，其中，夹持单元用于夹持到同步带10上，检测单元用于获取检测加持单元与同步带10之间的压力参数，并将该压力参数结合夹持单元与同步带10之间的位置参数处理得到准确的同步带10张紧力数据。

夹持单元包括两个夹持板1，夹持板1包括压板段11、手持段12以及连接于压板段11和手持段12之间的铰接段13；两个夹持板1的铰接段13铰接，两个压板段11用于夹持同步带10；检测单元包括压力传感器8，压力传感器8设置于至少其中一个压板段11用于接触同步带10的表面，压力传感器8。

两个夹持板1在铰接段13铰接，使得两个夹持板1呈剪刀状结构。对于每个夹持板1，每个铰接段13两侧的压板段11和手持段12能够以铰接段13为旋转中心旋转。当两个夹持板1相对旋转使两个压板段11相互靠近，两个压板段11可以夹持到同步带10上，每个压板段11相当于可以压紧在同步带10上。其中，两个压板段11之间的夹角为α。这样的结构有利于工作人员使用及携带，在测量中方便快捷，有利于降低系统误差的影响。

压力传感器8设置于至少其中一个压板段11上且位于该压板段11用于接触同步带10的一侧，使得压力传感器8能够直接接触同步带10，获得同步带10的压力参数。压力传感器8将获得的压力参数转换成电信号对电信号处理。结合夹持单元与同步带10之间的位置参数，可以最终得到同步带10的张紧力数据。

可以看出，本发明实施例所提供的同步带张紧力检测装置，能够快速、精准地对同步带10的张紧力进行检测，对于工作人员，操作更加简单便捷。

为了检测更加精准，可以将压力传感器8设置为两个，每个压板段11对应设置一个压力传感器8，当然，压力传感器8具体位于压板段11用于接触同步带10的表面。

其中，检测单元还包括数字转换器9，数字转换器9与上述压力传感器8信号连接，能够接收压力传感器8传输来的关于夹持单元与同步带10之间压力参数的电信号。

图2a和图2b示出了本申请实施例所提供的同步带张紧力测量装置应用到同步带10张紧力测量时的状态，同步带系统的电机20传动连接主动轮30，同步带10传动地套设在主动轮30和从动轮40上。在测量中，两个压板段11分别接触位于主动轮30两侧的同步带10上，同步带10处于工作状态，即同步带10是运动的，为了不影响同步带10的工作，压板段11与同步带10的接触面积越小越好，在本发明实施例中，压板段11的端部形成向同步带10弯折的弯折部W，该弯折部W与同步带10的接触面积较小，可以减小压板段11对同步带10传动的影响。

压板段11用于接触同步带10的弯折部W结构较为微小，要将压力传感器8设置于弯折部W用于接触同步带10的表面难度较大。此处的压力传感器8具体可以为薄膜压力传感器8，薄膜压力传感器8为柔性材料制备，可以弯曲、折叠以及改变形状大小，方便设置在要求比较苛刻的位置(例如弯折部W用于接触同步带10的表面)。

两个夹持板1能够呈剪刀状开合，当两个夹持板1相对旋转时两个压板段11相互靠近时，两个手持段12也相互靠近，两个压板段11将用于夹持主动轴两侧的同步带10。当两个压板段11接触同步带10并逐渐夹紧同步带10时，压板段11将会对同步带10施加夹持压力，为了防止两个压板段11对同步带10的夹持压力过大损坏同步带10，可以在两个手持段12之间设置限位量块2。

图3示出了一个夹持板1的结构，限位量块2可拆卸的固定于其中一个手持段12，用于限制两个压板段11之间的最小夹角(即α的最小值)，此处的最小夹角也相当于两个手持段12之间的最小夹角。对两个压板之间最小夹角的可以限定两个夹持板1之间的相对旋转角度，即一个夹持板1相对另一个夹持板1旋转到极限位置时，限位量块2与另一个夹持板1干涉，使得该夹持板1无法继续旋转，两个压板段11之间的夹角为该最小夹角。

其中，限位量块2以可拆卸的方式固定于其中一个手持段12，对于不同规格的同步带10，可以方便更换不同规格的限位量块2，当该同步带张紧力测量装置应用到不同场合时，可以根据需要更换不同规格的限位量块2。

具体地，在用于固定限位量块2的手持段12上设置有磁石3，限位量块2选择磁性材料，使得限位量块2与磁石3可以以磁吸作用吸附在手持部的两侧。在图3中，手持部呈板状，磁石3数量为四个，2×2地分布在手持段12背离另一个手持段12的一侧，限位量块2呈柱状，以垂直于手持段12的方式设置于手持段12朝向另一个手持段12的一侧，即磁石3和限位量块2以位置对称的方式设置在手持部的两侧。

两个夹持板1之间的铰接结构可以有多种实现方式，例如其中一个夹持板1的铰接段13形成有转动轴，另一个夹持板1的铰接段13形成有转动孔，该转动轴和转动孔可以转动配合。

在一种具体的实施例中，结合图1参照图4所示的同步带10张紧力测量装置的爆炸图。两个夹持板1之间可以通过铰接轴4铰接，具体地，每个铰接段13具有铰接孔K，铰接轴4与铰接孔K转动配合。

当铰接孔K相对铰接轴4旋转，相当于夹持板1相对铰接轴4旋转。两个夹持板1分别相对铰接轴4旋转，可以实现两个压板段11相对同步带10的开合。

其中，铰接孔K内设置有轴承5，轴承5的外圈固定于铰接孔K，轴承5的内圈固定于铰接轴4。

铰接孔K、轴承5以及铰接轴4共轴，轴承5的内圈与外圈之间设置有滚柱，铰接孔K相对铰接轴4的旋转可以对应到外圈相对内圈的旋转，轴承5可以提高夹持板1相对铰接轴4旋转的流畅度。

如图5所示，以阴影所示平面剖切本申请实施例所提供的同步带10张紧力测量装置，可以得到图6所示的剖面结构示意图。结合图4，为了防止轴承5自铰接轴4脱落，设置有第一螺钉51，第一螺钉51将轴承5的内圈固定到铰接轴4，且第一螺钉51的螺钉头与轴承5外露的端面配合。

为了提高夹持板1相对铰接轴4旋转的稳定性，可以将轴承5设置为两个，即一个夹持板1对应设置两个共轴的轴承5，两个轴承5沿铰接孔K的轴心线方向并列设置，承载夹持板1相对铰接轴4的旋转动作。

该同步带张紧力检测装置还包括测试弧板6，测试弧板6固定于上述铰接轴4，测试弧板6位于两个压板段11之间，且测试弧板6的凹面朝向待测同步带10。

测试弧板6呈弧形，当同步带张紧力检测装置用于检测同步带10时，两个压板段11夹持在主动轮30两侧的同步带10上，测试弧板6的凹面可以与主动轮30上的同步带10配合。

为了防止两个夹持板1相对铰接轴4脱落，可以在每个夹持板1上设置限位盖板7，该限位盖板7可以与铰接轴4的端部干涉。

限位盖板7具体通过第二螺钉71固定于夹持板1，每个夹持板1上的限位盖板7位于该夹持板1背离另一个夹持板1的一侧，防止铰接轴4自夹持板1脱落。

该同步带张紧力检测装置在使用时，需要操作两个手持部将两个夹持板1相对铰接轴4旋转，使得两个压板段11能够夹持在主动轮30两侧的同步带10上，为了方便工作人员施力，可以在手持段12上设置把手121。把手121的形状可以为柱状，也可以为板状，还可以为其他形状，此处不再示例。

本申请实施例所提供的同步带张紧力检测装置中，如图7所示，数字转换器9具体包括外壳91以及设置于外壳91内的处理模块93。结合图8，处理模块93与上述压力传感器8信号连接，具体可以是有线信号连接(图1中数字转换器9与压力传感器8之间线连接)，也可以是无线信号连接。在外壳91表面还设置有与处理下信号连接的显示屏92，当然，显示屏92与处理模块93之间也可以是有线信号或无线信号连接。

其中处理模块93用于接收压力传感器8传递来的关于压力参数的电信号，结合夹持单元与同步带10相对的位置参数，处理模块93对该电信号进行分析处理最终得到同步带10的张紧力。

基于上述同步带张紧力检测装置的结构，本申请实施例还提供一种同步带张紧力测检测方法。如图9所示，该同步带张紧力检测方法包括：

步骤S1：将夹持单元夹持在同步带10上。具体可以参照图2a和图2b所示，夹持单元的两个夹持板1夹持在主动轮30两侧的同步带10上。

步骤S2：获取至少一个夹持板1与同步带10之间的压力参数。在夹持单元夹持到同步到10上后，压力传感器8可以与同步带10接触，压力传感器8可以直接获取夹持板1与同步带10之间的压力参数并将该压力参数转换为相应的电信号。

步骤S3：处理压力参数得到同步带10的张紧力数据。在该步骤中，数字转换器9的处理模块93接收上述压力参数的电信号后，需要结合夹持单元与同步带10之间的位置参数进行数据处理，最终可以得到同步带的张紧力数据。具体的位置参数可以参照图10a和图10b所示，处理过程介绍如下：

如图10a所示，O为铰接轴4中心，M为主动轮30回转中心，M1为夹持板1的压板段11压在同步带10上的初始位置点，M2为压板段11压紧同步带10时端点压在同步带10上的置点，MM1和MM2分别为同步带10夹紧前后的位置，OM连线、OM1、OM2、MM1和MM2连线长度为定值，分别是OM＝L1、OM1＝OM2＝L2、MM1＝L5、MM2＝L6。压板段11逐渐压紧同步带10时，压板段11与同步带10贴合的端点M1绕着转轴中心O逐渐运动到M2处，由于M1M2段圆弧位移量较小，可近似看为一段直线，L3＝L1*sinα(例如将α设定为3°)；连线OM与连线OM1夹角θ为两个夹持板1初始夹角，为已知量，θ1＝θ-3，通过反三角函数可分别求得θ2＝arcsin(L1*sinθ/L5)，θ3＝arcsin(L1*sinθ1/L6)。从而同步带10夹紧前后的夹角如图10b所示，压板段11夹紧同步带10后，压力传感器8受力，压力传感器8受力设定为F，通过同步带10被夹紧前后的夹角γ，可求得同步带10夹紧后的张力F1＝F/sinγ。通过夹角γ和同步带10被夹紧前后的相对位移量L3，可得需检测的同步带10张紧力为F2＝F1-K*L3＝F/sinγ-K*L3＝F/sin(θ2-θ3)-K*(L1*sin(α))，K为同步带10的张力系数。压力传感器8将压力F传递给数字转换器9，数字转换器9通过F2的计算公式，即可计算出F2的数值并将数字展示给工作人员。应当理解，F2为计算后得到的参数，此处未示出F2。

应当理解，夹持单元夹持到同步到10上后二者之间的位置参数是确定的，该位置参数可以采用现有的测量手段得到，此处不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种同步带张紧力检测装置，其特征在于，包括：夹持单元和检测单元；

所述夹持单元包括两个夹持板，所述夹持板包括压板段、手持段以及连接于所述压板段和所述手持段之间的铰接段；两个所述夹持板铰接，两个所述压板段用于夹持同步带；

所述检测单元包括压力传感器，所述压力传感器设置于至少其中一个所述压板段用于接触所述同步带的表面。

2.根据权利要求1所述的同步带张紧力检测装置，其特征在于，两个所述手持段之间设置有限位量块，所述限位量块可拆卸地固定于其中一个所述手持段以限制两个所述压板段之间的最小夹角。

3.根据权利要求2所述的同步带张紧力检测装置，其特征在于，用于固定所述限位量块的手持段上设置有磁石，所述磁石与所述限位量块磁吸连接。

4.根据权利要求1所述的同步带张紧力检测装置，其特征在于，两个所述夹持板之间通过铰接轴铰接；

每个所述铰接段具有铰接孔，所述铰接轴与所述铰接孔通过轴承转动配合。

5.根据权利要求4所述的同步带张紧力检测装置，其特征在于，还包括固定于所述铰接轴的测试弧板，所述测试弧板位于两个所述压板段之间，且所述测试弧板的凹面朝向所述同步带。

6.根据权利要求4所述的同步带张紧力检测装置，其特征在于，每个所述夹持板上设置有限位盖板，所述限位盖板与所述铰接轴的端部干涉。

7.根据权利要求1所述的同步带张紧力检测装置，其特征在于，所述压力传感器为薄膜压力传感器。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的同步带张紧力检测装置，其特征在于，所述检测单元还包括的数字转换器，所述数字转换器与所述压力传感器信号连接。

9.根据权利要求8所述的同步带张紧力检测装置，其特征在于，所述数字转换器包括外壳以及设置于所述外壳内的处理模块，所述处理模块与所述压力传感器信号连接；

所述外壳表面设置有与所述处理模块信号连接的显示屏。

10.一种同步带张紧力检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一项所述的同步带张紧力检测装置对同步带的张紧力进行检测，包括：

将所述夹持单元夹持在所述同步带上；

获取至少一个所述夹持板与所述同步带之间的压力参数；

处理所述压力参数得到所述同步带的张紧力数据。