一种非易测同步带张紧力的间接控制装置
技术领域
本实用新型涉及机械传动领域，具体涉及一种非易测同步带张紧力的间接控制装置。
背景技术
在机械传动技术领域，带传动具有结构简单、对装配精度要求不高、无需润滑、线速度范围宽、能缓冲吸振、噪音小等特点，广泛应用于大的轴间距和多轴间运动和功率的传动。根据传动原理的不同，分为靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动和靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。
同步带传动相比摩擦型带传动最大的特点是带与带轮间无相对滑动，具有传动比准确、传动效率高和无需很大的张紧力等优点，在精密传动中得到了广泛应用。不过，同步带传动在装配时需要张紧，一般是通过调整同步带轮的轴间距或设置张紧轮来实现。对于较短轴间距的同步带传动来说，通过调整轴间距来张紧同步带几乎成了唯一的选择。
张紧力的大小不仅影响同步带传动的平稳性，而且影响同步带的寿命，因此控制张紧力的大小在同步带传动中具有重要意义。由于在同步带张紧过程中同步带轴间距的细微变化也会引起张紧力的很大变化，从张紧力反推轴间距在工程上很容易被其他因素所干扰而变得不可行。工程上采用的一般方法是一边微调轴间距一边测量同步带张紧力。
同步带的张紧力一般通过机械式或声波式探头测量出同步带的张紧力。在一些结构比较紧凑的情况下，测量的探头无法伸入到合适的位置，所以无法测量同步带的张紧力。针对这类情况，设计一种非易测同步带张紧力的间接控制装置显得很有必要了。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种非易测同步带张紧力的间接控制装置，解决了无法检测张紧力情况下的同步带张紧力控制问题，能够容易地将张紧力调整至合适的值，提高同步带传动的平稳性和同步带的使用寿命。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种非易测同步带张紧力的间接控制装置，用于调节实际工况中同步带的张紧力，其中，所述实际工况包括电机Ⅰ、主动带轮Ⅰ、同步带Ⅰ和从动带轮Ⅰ，所述电机Ⅰ的输出轴连接所述主动带轮Ⅰ，同步带Ⅰ连接主动带轮Ⅰ和从动带轮Ⅰ，通过施加在电机Ⅰ或者主动带轮Ⅰ或者从动带轮Ⅰ上的拉力来调节主动带轮Ⅰ和从动带轮Ⅰ的轮间距，进而调整所述同步带Ⅰ的张紧力；包括工况模拟单元、拉力控制单元和张力仪；
所述工况模拟单元包括电机、主动带轮、同步带和从动带轮，所述工况模拟单元中电机、主动带轮、同步带、从动带轮的位置结构与实际工况中电机Ⅰ、主动带轮Ⅰ、同步带Ⅰ和从动带轮Ⅰ的位置结构相同，所述工况模拟单元中施加在电机上的拉力与所述实际工况中施加在电机Ⅰ上拉力方向和作用点相同；所述工况模拟单元中同步带暴露，方便所述张力仪检测同步带的张紧力；所述拉力控制单元连接所述工况模拟单元，通过施加在电机上的拉力调节所述同步带的张紧力；
所述拉力控制单元控制施加在所述电机上的拉力，并采用张力仪测试该拉力下的同步带的张紧力；获取N组拉力和张紧力的数据之后，拟合出拉力和同步带张紧力之间的表达式，并根据表达式确定同步带目标张紧力对应的目标拉力，该目标拉力即为施加在电机Ⅰ上的拉力；N为大于1的整数。
进一步地，所述实际工况还包括减速机Ⅰ，所述工况模拟单元还包括减速机，所述减速机Ⅰ的输入轴连接所述从动带轮Ⅰ，所述减速机的输入轴连接所述从动带轮，且所述工况模拟单元中减速机的位置结构与实际工况中减速机Ⅰ的位置结构相同。
进一步地，所述工况模拟单元还包括底板、支架和过渡法兰，所述支架垂直固定在所述底板上，所述电机通过过渡法兰固定在支架上。
进一步地，所述过渡法兰上安装有拧紧螺钉，通过拧紧螺钉的拧紧或松开，控制电机是否被固定在支架上。
进一步地，所述拉力控制单元包括背板、L型板、导轨、滑块、拉紧螺钉、拉力计和拉带，所述背板竖直放置，所述L型板和导轨固定在所述背板上，且所述导轨位于所述L型板的下方；所述滑块位于所述导轨上，且能够沿着导轨上下移动，所述拉紧螺钉连接所述L型板和滑块，所述拉力计固定在所述滑块上，所述拉力计的下方通过拉带连接所述电机；通过调节所述拉紧螺钉的松紧程度来调节施加在电机上的拉力，该拉力通过所述拉力计读出。
进一步地，所述背板的下端连接所述支架的上端。
进一步地，所述拉带位于电机上距离过渡法兰小于等于2cm的位置。
进一步地，所述从动带轮位于所述主动带轮的下方。
本实用新型的有益效果为：解决了无法检测张紧力情况下的同步带张紧力控制问题，能够容易地将张紧力调整至合适的值，提高同步带传动的平稳性和同步带的使用寿命。之所以能够容易地将张紧力调整至合适的值，正是本实用新型利用了模拟实际工况的间接控制装置测定出电机或者主动带轮或者从动带轮所受拉力与同步带张紧力之间的关系，并通过控制实际工况下拉带的拉力来间接控制同步带的张紧力。本实用新型可靠性高，可推广性强，实施简单，具备较高的实用价值。
附图说明
附图1为实施例1中间接控制装置的结构示意图；
附图2为实施例1中工况模拟单元的结构示意图；
附图3为实施例1中拉力控制单元的结构示意图。
1底板，2支架，2电机，4过渡法兰，5主动带轮，6同步带，7从动带轮，8减速机，9背板，10L型板，11导轨，12滑块，13拉紧螺钉，14拉力计，15拉带，16张力仪。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的详细说明。
现有技术中主动带轮和从动带轮之间的同步带通常处于密封状态，不能直接测量其张紧力。本实用新型的核心思想在于将非易测的同步带张紧力转换为间接测量的控制装置，该控制装置的结构与实际工况中结构完全相同，只是同步带暴露在环境中，可以直接测量其张紧力。本实用新型中完全相同指的是与同步带张紧力相关的主动带轮、从动带轮、电机、减速机以及对同步带张紧力的调节方式均完全相同，本实用新型只是采用了一种间接控制装置，用于模拟实际工况运行状态，并将同步带张紧力的调节方式与同步带张紧力的具体大小对应起来。
现有技术中同步带张紧力的调节方法一般为调节主动带轮和从动带轮之间的距离，由于同步带张紧力调节过程中，该轮间距变化及其微小，不容易被测量出来，因此，本实用新型通过对电机位置或者主动带轮位置或者从动带轮位置的调整来带动主动带轮和从动带轮相对位置的变化，从而调整同步带张紧力，即本实用新型是通过调整对电机或者主动带轮或者从动带轮的拉力，调整主动带轮和从动带轮之间的距离，进而调整同步带张紧力。
本实用新型提供的一种非易测同步带张紧力的间接控制装置，用于调节实际工况中同步带的张紧力，其中，实际工况包括电机Ⅰ、主动带轮Ⅰ、同步带Ⅰ和从动带轮Ⅰ，电机Ⅰ的输出轴连接所述主动带轮Ⅰ，同步带Ⅰ连接主动带轮Ⅰ和从动带轮Ⅰ，通过施加在电机Ⅰ上的拉力来调节主动带轮Ⅰ和从动带轮Ⅰ的轮间距，进而调整所述同步带Ⅰ的张紧力；本实用新型间接装置还包括工况模拟单元、拉力控制单元和张力仪，工况模拟单元包括电机、主动带轮、同步带和从动带轮，工况模拟单元中电机、主动带轮、同步带、从动带轮的位置结构与实际工况中电机Ⅰ、主动带轮Ⅰ、同步带Ⅰ和从动带轮Ⅰ的位置结构相同，工况模拟单元中同步带暴露在环境中，张力仪用于检测同步带的张紧力；拉力控制单元连接工况模拟单元，通过施加在电机上的拉力调节同步带的张紧力；其中，工况模拟单元中施加在电机上的拉力与实际工况中施加在电机Ⅰ上拉力方向和作用点相同；
拉力控制单元控制施加在电机或者主动带轮或者从动带轮上的拉力，并采用张力仪测试该拉力下的同步带的张紧力；获取N组拉力和张紧力的数据之后，拟合出拉力和同步带张紧力之间的表达式，并根据表达式确定同步带目标张紧力对应的目标拉力，该目标拉力即为施加在电机Ⅰ上的拉力；N为大于1的整数。
采用上述间接控制装置进行同步带张紧力调节的方法，包括如下步骤：
S01：根据实际工况制作出工况模拟单元；工况模拟单元中电机、主动带轮、同步带、从动带轮的位置结构与实际工况中电机Ⅰ、主动带轮Ⅰ、同步带Ⅰ和从动带轮Ⅰ的位置结构相同，工况模拟单元中同步带暴露；工况模拟单元中施加在电机上的拉力与实际工况中施加在电机Ⅰ上拉力方向和作用点相同；
S02：控制通过施加在电机或者主动带轮或者从动带轮上的拉力调节同步带的张紧力，获取N组拉力和张紧力的数据之后；N为大于1的整数；
S03：拟合出拉力和同步带张紧力之间的表达式；
S04：根据表达式确定同步带目标张紧力对应的目标拉力；并将目标拉力作用在实际工况中的电机Ⅰ上。
本实用新型可以通过调整对电机的拉力或者对主动带轮的拉力或者对从动带轮的拉力，来调整主动带轮和从动带轮之间的距离，进而调整同步带张紧力，只需要按照实际工况以及实际工况中的调整方式制作对应的间接控制装置即可。同时本实用新型中的拉力调整方式也可以为多种形式，只需达到调整施加在电机或者主动带轮或者从动带轮上的拉力大小即可，具体实现的方式可以采用现有技术中的任意方式，且实际工况和工况模拟单元中调整拉力的方式和结构完全相同。以下仅以附图1中结构为例进行说明，当实际工况中对同步带张紧力采用其他方式控制时或者将拉力施加在主动带轮或者从动带轮上时，只需将对应的间接控制装置设置为相同的结构和控制方式即可。以下通过图1中具体实施例对本实用新型做进一步解释说明：
实施例1
本实施例中实际工况还包括减速机Ⅰ，减速机Ⅰ的输入轴连接从动带轮Ⅰ，因此，本实施例中工况模拟单元还包括减速机，减速机的输入轴连接从动带轮，且工况模拟单元中减速机的位置结构与实际工况中减速机Ⅰ的位置结构相同。
请参阅附图1和2，本实施例中工况模拟单元包括底板1、支架2、过渡法兰4、电机3、主动带轮5、同步带6、从动带轮7和减速机8，支架2垂直固定在底板1上，电机3通过过渡法兰4固定在支架2的一侧，减速机8固定在支架2的另外一侧，电机3的输出轴连接主动带轮5，减速机8的输入轴连接从动带轮7，同步带6连接主动带轮5和从动带轮7，同步带6暴露在环境中，可以采用张力仪16直接测量其张力。本实施例中从动带轮与主动带轮在竖直方向上错开设置，主动带轮位于从动带轮的上方。本实用新型中过渡法兰用于将电机固定在支架上，并且过渡法兰上安装有拧紧螺钉，通过拧紧螺钉的拧紧或松开，控制电机是否被固定在支架上。
请继续参阅附1和3，本实用新型中拉力控制单元包括背板9、L型板10、导轨11、滑块12、拉紧螺钉13、拉力计14和拉带15，背板9竖直放置，L型板10和导轨11固定在背板9上，且导轨11位于L型板10的下方；滑块12位于导轨11上，且能够沿着导轨11上下移动，拉紧螺钉13连接L型板10和滑块12，拉力计14固定在滑块12上，拉力计14的下方通过拉带15连接电机3；通过调节拉紧螺钉13的松紧程度来调节施加在电机3上的拉力，该拉力通过拉力计14读出，背板9的下端连接支架2的上端，共同形成如图1所示的间接控制装置。值得说明的是，本实用新型要求实际工况和工况模拟单元中调整拉力的方式和结构完全相同，因此，实际工况中必然也包括与附图1对应的背板Ⅰ、L型板Ⅰ、导轨Ⅰ、滑块Ⅰ、拉紧螺钉Ⅰ、拉力计Ⅰ、拉带Ⅰ和过渡法兰Ⅰ等等。采用本实施例结构调整张紧力时，拉带的位置位于电机上距离过渡法兰小于等于2cm的位置。
本实施例还提供了一种采用图1所示的间接控制装置进行同步带张紧力调节的方法，包括如下步骤：
S01：根据实际工况制作出工况模拟单元。
S02：控制通过施加在电机上的拉力调节同步带的张紧力，获取N组拉力和张紧力的数据之后；N为大于1的整数；具体方法为：
S021：拧松所述过渡法兰，调节拉紧螺钉对所述滑块施加一定的拉力，并通过拉力计读出该拉力；
S022：拧紧所述过度法兰，采用张力仪测量所述同步带对应的张紧力；
S023：重复步骤S021-S022 N次，获取N组拉力和张紧力的数据。
S03：拟合出拉力和同步带张紧力之间的表达式；具体的拟合过程可以采用线性方程或者二次方程或者三次方程进行拟合，最终得出贴合度恰当的表达式；本方法中步骤S02和步骤S03属于标定过程。
S04：根据表达式确定同步带目标张紧力对应的目标拉力；并将目标拉力作用在实际工况中的电机Ⅰ上。本步骤属于张紧过程；在实际工况下，先根据实际工况由经验值或试验值得出预期的同步带张紧力，然后由前述得出的表达式计算出对应的拉力。通过在实际工况中的拉力计Ⅰ和拉带Ⅰ给电机Ⅰ的合适位置施加上述拉力，拧紧过渡法兰Ⅰ的拧紧螺钉。此时，虽然无法用张力仪测量实际工况中同步带的张紧力，但是由前述非易测同步带张紧力的间接控制装置可知张紧力必定符合预期。
本实用新型巧妙地通过构建一个与实际工况相似的标定装置，将在实际工况下无法直接控制的同步带张紧力转变成间接控制。本实用新型涉及的装置可靠性高，可推广性强，实施简单，具备较高的实用价值。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，所述实施例并非用于限制本实用新型的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
