CN210162688U - 一种智能托辊及系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于带式输送机故障检测技术领域，公开了一种智能托辊及系统，具体的：智能托辊，在托辊轴中部外表面设有采集托辊轴形变数据的应变片，应变片连接有控制装置。智能托辊系统，通过上位机、交换机对整个输送系统内的所有智能托辊进行集中监控和预警。有益效果为：1、在托辊轴的中部设置应变片，该位置的应力应变对载荷的变动反应比较灵敏，当托辊损坏不转或转速变慢时，应变片可以及时精准的检测到该托辊轴的应力应变，是否超过正常转动托辊的应力应变，当达到或超过预设的数值时上位机发出预警，工作人员可以根据预警信息尽快更换该损坏的托辊，2、在该位置设置应变片，受外界因素影响小，延长应变片的使用寿命和对应变片的干扰少。

Description

一种智能托辊及系统

技术领域

本实用新型涉及带式输送机技术领域，尤其涉及带式输送机故障检测技术领域，具体的涉及一种智能托辊及系统。

背景技术

托辊是带式输送机的主要组成部件，其主要作用是支撑输送带和物料重量；托辊故障主要表现为卡死不转，托辊卡死不转后与输送带持续摩擦，使托辊产生很高的温度，造成托辊严重变形或磨损，可引燃输送带及其所输送的物料或划伤输送带，造成严重后果。带式输送机上往往设置有大量的托辊，很难确定具体哪个托辊出现故障，因此急需一种可以对自身状态进行及时且精确监测的托辊结构。

中国专利（申请号：201810817094X）公开了一种辊筒装置，包括：辊筒本体、压力传感器、稳压电路和处理器；压力传感器设置在辊筒本体的表面或辊筒本体的滚轴两端，用于采集辊筒本体承受的压力数据；稳压电路的输入端与压力传感器相连，输出端与处理器相连，用于对压力数据进行稳压处理，并将稳压处理后的压力数据发送至处理器；处理器用于根据稳压处理后的压力数据实时确定并统计辊筒本体承受的压力值。该辊筒装置利用稳压电路保证压力值的稳定，可以实时检测辊筒的工作状态，方便工作人员执行后续监测、使用、或维修等操作。 该专利申请虽然可以实现对托辊或辊筒自身状态进行监测，但是其压力传感器设置在辊筒本体的表面或辊筒本体的滚轴两端，该结构存在重大缺陷，因为辊筒用于输送物品，其表面覆盖有传输带，而压力传感器设置于筒体本体的表面，容易受到传输带的摩擦或者飞溅物料的磕碰，严重影响其使用寿命，另外因为传输带上运送物料的密度厚度不同，通过时对辊筒的瞬时压力变化大，对压力传感器检测到的信号具有极大的干扰；压力传感器设置于辊筒本体的滚轴两端时候，根据辊筒运行的受力情况，辊筒滚轴的两端基本不受物料的压力，而且当辊筒出现故障时，辊筒滚轴两端的压力传感器并不能测得压力变化；因此，该申请中所采用的压力传感器及压力传感器所设定的位置并不能满足对辊筒或托辊自身状态进行监测的要求。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种可以对自身变形状态或/和温度状态进行监测的智能托辊。以及提供一种对整个带式输送机的托辊进行集中监控预警的智能托辊系统。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：一种智能托辊，包括托辊本体，所述托辊本体包括托辊轴和筒体，托辊轴和筒体之间通过轴承转动连接；位于筒体内的托辊轴外表面设有监测托辊轴形变数据的应变片，应变片连接有用于采集和向外传输应变片数据的控制装置。

进一步，优选的，所述应变片设在托辊轴的中部外表面。

进一步，所述应变片外连接引出线；所述托辊轴内设有轴向的走线孔，应变片附近的托辊轴上设有连通走线孔的穿线孔；控制装置设置于托辊本体的外部，所述应变片的引出线依次经过穿线孔和走线孔与外部的控制装置连接。

进一步，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于托辊轴的端部，所述温度传感器与控制装置连接。

进一步，所述控制装置包括信号感应模块、数据采集模块、通讯模块和电源模块；

所述电源模块用于对控制装置供电；

所述信号感应模块用于采集应变片或/和温度传感器的物理信号变化，并将物理信号转换为模拟电压信号输送至数据采集模块；

所述数据采集模块的作用是给应变片或/和温度传感器供电，并将信号感应模块采集的微弱模拟信号放大并转换为数字信号；

所述通讯模块通过有线通讯或无线通讯将数据采集模块的数字信号进行传输。

本申请还提供了一种智能托辊系统，包括上位机、交换机和至少一个智能托辊，所述上位机和交换机之间通过CAD总线或工业以太网总线连接，所述交换机分别与智能托辊有线或无线通讯连接。

优选的，所述上位机包括接收单元、分析单元和显示单元，所述分析单元分别与接收单元和显示单元电性连接；所述接收单元用于接收、存储智能托辊发送应变片或/和温度传感器数据；所述分析单元用于对数据进行分析、比对；所述显示单元用于显示分析单元输出的数据。

优选的，还包括预警单元，所述预警单元与分析单元电性连接，所述预警单元用于设定托辊非正常工作的阈值并与分析单元进行数据比对，分析单元输出预警信号于显示单元显示。

本申请中主要保护的是托辊结构，控制装置可以采用如中国专利201810817094X所公开的控制装置电路，也可以采用现有技术的应变片的数据采集系统的结构。

本申请进一步要求保护为采用智能托辊的托辊系统，实际应用中，在一个输送系统中所有托辊均采用本申请的智能托辊，从而使该托辊系统可以对整个输送系统所有托辊进行监测。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本申请主要的创新点在于在筒体内的托辊轴上设置应变片且优选中部设置，一方面，该位置的应力应变对载荷的变动比较敏感，当托辊损坏不转或转速变慢时，应变片可以及时精准的检测到该托辊轴的应力应变，是否超过正常转动托辊的应力应变，当超过正常的应力应变并达到预设的数值时上位机发出预警，工作人员可以根据所发出的预警尽快更换该损坏的托辊；另一方面，在该位置设置应变片，受外界因素影响小，延长应变片的使用寿命和对应变片的干扰少。

此外在托辊轴端部设置温度传感器，用于实施监测托辊的温度，也便于综合判断托辊的状态。

本申请还提供了一种智能托辊系统，该智能托辊系统可以实现对整个输送系统所有托辊的集中监测和预警，有效减少现场巡查人员数量，实现无人或者少人操作，实现生产的智能化。

附图说明

图1为本实用新型实施例1智能托辊的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2智能托辊系统的连接框图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示的一种智能托辊，包括托辊本体，所述托辊本体包括托辊轴1和筒体2，所述筒体2两端与托辊轴1之间通过轴承转动连接，所述托辊轴1中部外表面固定设有采集托辊轴形变数据的应变片3，所述应变片3外连接引出线；所述托辊轴1内设有轴向的走线孔4，应变片3附近的托辊轴1上设有连通走线孔的穿线孔5；所述托辊本体外部设有控制装置，所述应变片的引出线依次经过穿线孔5和走线孔4与外部的控制装置连接。

在实际应用中，应变片的控制装置主要用于对应变片进行数据采集及通讯，该控制装置属于现有技术并且具有多种结构方式均可实现该目的，本实施例公开以下一种控制装置的结构，在实际使用中，不限于该一种控制装置结构。

控制装置包括电源模块、信号感应模块、数据采集模块、通讯模块；所述信号感应模块是通过应变片及惠斯通电桥原理感知托辊的应变变化，将物理信号转换为模拟电压信号输出到数据采集模块上；所述数据采集模块的作用是给应变片供电，将应变片输出的微弱模拟信号通过放大电路进行不失真的等比例放大，放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，然后再通过AD转换将模拟信号转化为数字信号进行数据传输；所述通讯模块是通过4G（5G）、wifi、互联网的通讯方式，将现场数据采集模块采集到的数字信号传输到现场控制室、远程客户端的一种通讯手段，该通讯方式可实验远程不间断的数据传输。

实施例2

如图2所示，一种智能托辊系统，包括上位机、交换机和至少一个智能托辊，所述上位机和交换机之间通过CAD总线或工业以太网总线连接，所述交换机分别与智能托辊有线或无线通讯连接。

上位机包括接收单元、分析单元、显示单元和预警单元，所述分析单元分别与接收单元和显示单元电性连接；所述接收单元用于接收、存储智能托辊发送应变片或/和温度传感器数据；所述分析单元用于对数据进行分析、比对；所述显示单元用于显示分析单元输出的数据。预警单元，所述预警单元与分析单元电性连接，所述预警单元用于设定托辊非正常工作的阈值并与分析单元进行数据比对，分析单元输出预警信号于显示单元显示。

具体应用的时候，还可以将数据采集模块采集到的所有应变数据信号通过交换机汇总到上位机进行分析，上位机是将整个托辊监控系统的数据进行汇总，后处理，通过可视化的界面将整个系统的运行状态展示出来，可以实现每个对应测点的远程数据采集控制、数据存储、数据分析、数据导出、阀值报警等功能，从而对整个输送系统内托辊的工作状态实现整体的把控，达到远程监控预警的目的。在上位机中可以人为设置托辊非正常工作的阀值，上位机自动将采集到的每组数据与阀值进行对比，超出预定阀值系统就会自动报警，并且显示对应的报警测点，办公室工作人员可根据对应的测点迅速找到现场对应的故障托辊进行整修或更换，从而实现预警的目的。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能托辊，包括托辊本体，所述托辊本体包括托辊轴和筒体，托辊轴和筒体之间通过轴承转动连接；其特征在于：位于筒体内的托辊轴外表面紧贴有监测托辊轴形变数据的应变片，应变片连接有用于采集和向外传输应变片数据的控制装置。

2.根据权利要求1所述的一种智能托辊，其特征在于：所述应变片设在托辊轴的中部外表面。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能托辊，其特征在于：所述应变片外连接引出线；所述托辊轴内设有轴向的走线孔，应变片附近的托辊轴上设有连通走线孔的穿线孔；控制装置设置于托辊本体的外部，所述应变片的引出线依次经过穿线孔和走线孔与外部的控制装置连接。

4.根据权利要求3所述的智能托辊，其特征在于：还包括温度传感器，所述温度传感器设置于托辊轴的端部，所述温度传感器与控制装置连接。

5.根据权利要求1或4所述的智能托辊，其特征在于：所述控制装置包括信号感应模块、数据采集模块、通讯模块和电源模块；

所述电源模块用于对控制装置供电；

所述信号感应模块用于采集应变片或/和温度传感器的物理信号变化，并将物理信号转换为模拟电压信号输送至数据采集模块；

所述数据采集模块的作用是给应变片或/和温度传感器供电，并将信号感应模块采集的微弱模拟信号放大并转换为数字信号；

所述通讯模块通过有线通讯或无线通讯将数据采集模块的数字信号进行传输。

6.一种智能托辊系统，其特征在于：包括上位机、交换机和至少一个如权利要求1-5任一所述智能托辊，所述上位机和交换机之间通过CAD总线或工业以太网总线连接，所述交换机分别与智能托辊有线或无线通讯连接。

7.根据权利要求6所述的智能托辊系统，其特征在于：所述上位机包括接收单元、分析单元和显示单元，所述分析单元分别与接收单元和显示单元电性连接；所述接收单元用于接收、存储智能托辊发送应变片或/和温度传感器数据；所述分析单元用于对数据进行分析、比对；所述显示单元用于显示分析单元输出的数据。

8.根据权利要求7所述的智能托辊系统，其特征在于：还包括预警单元，所述预警单元与分析单元电性连接，所述预警单元用于设定托辊非正常工作的阈值并与分析单元进行数据比对，分析单元输出预警信号于显示单元显示。

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