一种柱状结构硬度检测装置的制作方法

1.本发明涉及硬度检测技术领域，具体为一种柱状结构硬度检测装置。


背景技术：

2.拥有柱状结构的产品例如卷烟，是用卷烟纸将烟丝卷制成条状的烟制品，卷烟硬度的生产过程中一道重要的指标，卷烟硬度过低会造成卷烟输送过程中外观受损及消费者抽吸时发生燃烧锥掉落等问题，卷烟的硬度过高，使卷烟的重量增大，不仅造成烟丝的消耗量过大，并且增加了使用时的烟气含量和吸阻，使消费者使用感较差。
3.市面上现有的针对手工卷烟硬度测试有通过人工物理检测方法，通过手指挤压靠人体感官检测精度较差。或者通过简单的机械挤压法，包括压力传感器，还包括线性推动机构，线性推动机构的动作方向垂直于压力传感器，并且线性推动机构上设置了由线性推动机构驱动并且正对压力传感器的压头，直接感应推动压力对卷烟的硬度进行测量，此类线性推动机构结构简单，难以得到准确的位移量。又或者设置直线光栅位移传感器，通过直线光栅位移传感器的光学检测法获取位移量，此方法的成本较高，且检测精度不高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种柱状结构硬度检测装置，可检测硬度及挤压度，提高检测精度并降低成本。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种柱状结构硬度检测装置，一种柱状结构硬度检测装置，包括支撑机构、推动机构和压力计，所述支撑机构包括z轴支撑组件和x轴支撑组件，所述x轴支撑组件和所述压力计之间设有活动区间，柱状结构的检测位落入所述活动区间中，所述z轴支撑组件用于维持柱状结构的竖直形态；
6.所述推动机构包括伺服电机、丝杠和推动部，伺服电机驱动丝杠旋转，所述推动部和所述压力计固定连接，所述伺服电机通过驱动推动部使压力计向靠近或远离柱状结构的方向移动；
7.所述伺服电机的输出端部安装有编码器，所述编码器用于获取丝杠的位移量。
8.通过上述技术方案，将待检测的柱状结构置于支撑机构中，其中柱状结构的检测位落入x轴支撑组件和压力计之间的活动区间，z轴支撑组件维持柱状结构的竖直形态；检测时，推动机构推动压力计向靠近柱状结构的方向移动，使活动区间的间距不断缩小，由压力计对柱状结构产生挤压力进行硬度检测；编码器获取挤压后丝杠的位移量，得到柱状结构的挤压度，检测精度较高，且方法简单降低成本。
9.优选的，所述x轴支撑组件包括前定模，所述压力计包括活动压轴，所述z轴支撑组件包括落料导管及承托部，所述落料导管用于容纳柱状结构且与所述活动压轴的运动方向垂直，所述承托部设置在活动区间的下侧，用于向柱状结构提供承托面。
10.通过上述技术方案，柱状结构从落料导管中置入，由承托部对其底部进行支撑，待检测位于活动压轴内侧壁和前定模内侧壁之间。
11.优选的，当所述活动压轴内侧壁与柱状结构的检测位接触后，所述硬度检测装置包括初始位和测力位，当其处于初始位时，所述活动区间的间距大于柱状结构的横截面直径；当其处于测力位时，所述活动区间的间距小于柱状结构的横截面直径。
12.通过上述技术方案，待检测位于活动压轴内侧壁和前定模内侧壁之间后，活动压轴持续向靠近柱状结构的方向移动，使活动区间的间距不断缩小，直至活动压轴的内侧壁与柱状结构的检测位接触，此时位于初始位，活动区间的间距大于等于柱状结构的横截面直径，不产生挤压力；活动压轴继续推动，直至和前定模的内侧壁对其产生挤压力，此时位于测力位。
13.优选的，所述支撑机构包括竖直设置的安装面板，所述安装面板的一侧设为测力区域，另一侧设为活动区域，所述支撑机构设置在测力区域，所述推动机构和压力计均设置在活动区域，且活动压轴贯穿所述安装面板。
14.通过上述技术方案，压力计的后置可以选择更大的体积，使其有更广的测量量程。
15.优选的，所述支撑机构还包括导管支架，所述导管支架与所述安装面板沿水平方向滑动连接，所述导管支架位于测力区域的一端和落料导管固定连接，所述导管支架位于活动区域的一端固定有连接板；
16.所述推动部包括活动板，所述活动板与压力计固定连接，所述活动板驱动压力计向靠近或远离安装面板的方向移动，当所述活动压轴与柱状结构抵触后，所述活动板与所述连接板抵接。
17.通过上述技术方案，活动板向靠近安装面板的方向移动时，推动压力计以及其活动压轴向靠近柱状结构的方向移动，当活动压轴与柱状结构抵触后，由于此时活动板与连接板抵接，且连接板与安装面板滑动连接，使活动板通过连接板带动位于测力区域的落料导管与活动压轴发生同步位移，直至前定模和活动压轴的内侧壁将柱状结构夹紧，可防止柱状结构在活动压轴抵触发生挤压后折弯，影响检测精度。
18.优选的，所述推动机构还包括小齿轮和大齿轮，所述小齿轮与伺服电机的输出端固定连接，所述小齿轮和所述大齿轮通过同步带转动连接，所述丝杠与所述编码器的输出端均与大齿轮同轴固定连接。
19.通过上述技术方案，伺服电机驱动小齿轮转动，由传送带带动大齿轮转动，从而驱动丝杠转动，通过小齿轮带动大齿轮转动，可以更好的控制丝杠的转动速度，由编码器获取位移量，具有更好的检测精度。
20.优选的，所述推动部还包括移动件、导向杆和固定板，所述移动件和丝杠螺纹连接，所述导向杆贯穿所述固定板且与固定板滑动连接，且导向杆的一端和所述活动板固定连接，另一端与所述移动件固定连接。
21.通过上述技术方案，伺服电机驱动丝杠转动，从而驱动移动件在丝杠上往靠近或远离安装面板的方向移动，同时导向杆在固定板上滑动，从而推动活动板往靠近或远离安装面板的方向移动。
22.优选的，所述推动部还包括滑动轴，滑动轴的一端和所述安装面板固定连接，另一端沿水平方向和所述连接板滑动连接，所述滑动轴的外侧套设有弹簧，弹簧的两端分别与所述连接板和所述安装面板抵触。
23.通过上述技术方案，当活动板与所述连接板抵接后，继续推动使连接板带动导管
支架向靠近安装面板活动的同时，连接板在滑动轴上滑动，且弹簧发生压缩产生压缩形变量；检测完毕后，活动板驱动压力计向远离安装面板的方向移动，弹簧通过累积的压缩形变量辅助连接板带动导管支架向远离安装面板的方向移动并复位。
24.优选的，所述安装面板位于测力区域的一侧设有固定座，所述前定模和固定座固定连接，所述固定坐上还设有传感器，所述传感器用于对柱状结构进行位置感应。
25.通过上述技术方案，当柱状结构落入活动区间，传感器检测柱状结构的位置信号。
26.优选的，所述活动压轴通过压模夹件与所述压力计可拆卸连接。
27.通过上述技术方案，可根据不同的国家标准对活动压轴进行更换。
28.有益效果：
29.本发明通过伺服电机驱动小齿轮转动，由传送带带动大齿轮转动，从而驱动丝杠转动，可以更精准的控制丝杠的转动速度；推动机构驱动压力计对柱状结构产生挤压力进行硬度检测，由编码器获取挤压后丝杠的位移量获取挤压度，相比于传统的光栅位移传感器的视觉检测法获取位移量，降低了成本延长使用寿命，且拥有较高的精度。
30.本发明通过设置落料导管和承托部，可维持柱状结构的竖直形态；通过设置连接板，当活动压轴与柱状结构抵触后，活动板与连接板抵接，使活动板通过连接板带动位于测力区域的落料导管与活动压轴发生同步位移，直至前定模和活动压轴的内侧壁将柱状结构夹紧，可防止柱状结构在活动压轴抵触发生挤压后折弯，影响检测精度。
31.本发明通过设置滑动轴以及在滑动轴上套设弹簧，检测完毕后，活动板驱动压力计向远离安装面板的方向移动，弹簧通过累积的压缩形变量辅助连接板带动导管支架向远离安装面板的方向移动并复位。
附图说明
32.图1为本发明一种柱状结构硬度检测装置的整体结构示意图；
33.图2为本发明一种柱状结构硬度检测装置活动板、压力计以及连接板的位置关系图；
34.图3为本发明一种柱状结构硬度检测装置推动机构的结构示意图；
35.图4为本发明一种柱状结构硬度检测装置伺服电机与编码器的位置关系图；
36.图中：1、推动机构；12、伺服电机；13、丝杠；14、推动部；141、活动板；142、移动件；143、导向杆；144、固定板；15、编码器；16、小齿轮；17、大齿轮；2、压力计；21、活动压轴；3、z轴支撑组件；31、落料导管；32、承托部；33、导管支架；4、前定模；5、安装面板；6、连接板；7、滑动轴；8、固定座；81、传感器；9、压模夹件。
具体实施方式
37.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。
38.下面对本发明的一种实施例进行详细阐述，柱状结构可以为雪茄、香烟、卷烟滤棒中的其中一种，由于其硬度过低会造成输送过程中外观受损及消费者抽吸时发生燃烧锥掉
落等问题，其硬度过高，使其重量增大，不仅造成烟丝的消耗量过大，并且增加了使用时的烟气含量和吸阻，使消费者使用感较差。
39.如图1和图2所示，一种柱状结构硬度检测装置，包括支撑机构、推动机构1和压力计2，支撑机构包括z轴支撑组件3和x轴支撑组件，x轴支撑组件和压力计2之间设有活动区间，柱状结构的检测位落入活动区间中，z轴支撑组件3用于维持柱状结构的竖直形态；推动机构1包括伺服电机12、丝杠13和推动部14，伺服电机12驱动丝杠13旋转，推动部14和压力计2固定连接，伺服电机12通过驱动推动部14使压力计2向靠近或远离柱状结构的方向移动；伺服电机12的输出端部安装有编码器15，编码器15用于获取丝杠13的位移量。
40.具体的，x轴支撑组件包括前定模4，压力计2包括活动压轴21，z轴支撑组件3包括落料导管31及承托部32，落料导管31用于容纳柱状结构且与活动压轴21的运动方向垂直，承托部32设置在活动区间的下侧，用于向柱状结构提供承托面。活动压轴21通过压模夹件9与压力计2可拆卸连接，可根据不同的国家标准对活动压轴21进行更换。
41.工作时，将待检测的柱状结构从落料导管31中置入，由承托部32对其底部进行支撑，柱状结构的检测位落入活动压轴21内侧壁和前定模4内侧壁之间，落料导管31使柱状结构维持竖直形态。检测时，推动机构1推动压力计2向靠近柱状结构的方向移动，使活动区间的间距不断缩小，当活动压轴21内侧壁与柱状结构的检测位接触后，硬度检测装置包括初始位和测力位：当其处于初始位时，活动区间的间距大于柱状结构的横截面直径，不产生挤压力；活动压轴21继续推动，直至和前定模4的内侧壁对其产生挤压力，此时位于测力位，活动区间的间距小于柱状结构的横截面直径，由压力计2对柱状结构产生挤压力进行硬度检测；编码器15获取挤压后丝杠13的位移量。
42.具体的，支撑机构包括竖直设置的安装面板5，安装面板5的一侧设为测力区域，另一侧设为活动区域，支撑机构设置在测力区域，推动机构1 和压力计2均设置在活动区域，且活动压轴21贯穿安装面板5，压力计2 的后置可以选择更大的体积，使其有更广的测量量程。
43.具体的，支撑机构还包括导管支架33，导管支架33与安装面板5沿水平方向滑动连接，导管支架33位于测力区域的一端和落料导管31固定连接，导管支架33位于活动区域的一端固定有连接板6；推动部14包括活动板141，活动板141与压力计2固定连接，活动板141驱动压力计2向靠近或远离安装面板5的方向移动，当活动压轴21与柱状结构抵触后，活动板141与连接板6抵接。
44.工作时，活动板141向靠近安装面板5的方向移动，推动压力计2以及其活动压轴21向靠近柱状结构的方向移动，当活动压轴21与柱状结构抵触后，由于此时活动板141与连接板6抵接，且连接板6与安装面板5 滑动连接，使活动板141通过连接板6带动位于测力区域的落料导管31与活动压轴21发生同步位移，直至前定模4和活动压轴21的内侧壁将柱状结构夹紧，此过程柱状结构始终保持竖直形态，可防止柱状结构在活动压轴21抵触发生挤压后折弯，影响检测精度。
45.具体的，如图3和图4所示，推动机构1还包括小齿轮16和大齿轮17，小齿轮16与伺服电机12的输出端固定连接，小齿轮16和大齿轮17通过同步带转动连接，丝杠13与编码器15的输出端均与大齿轮17同轴固定连接；伺服电机12驱动小齿轮16转动，由传送带带动大齿轮17转动，从而驱动丝杠13转动，通过小齿轮16带动大齿轮17转动，可以更好的控制丝杠
13的转动速度，编码器15可将大齿轮17的转角位置转换为直线运行距离，具有更好的检测精度。推动部14还包括移动件142、导向杆143和固定板144，移动件142和丝杠13螺纹连接，导向杆143贯穿固定板144且与固定板144滑动连接，且导向杆143的一端和活动板141固定连接，另一端与移动件142固定连接；伺服电机12驱动丝杠13转动，从而驱动移动件142在丝杠13上往靠近或远离安装面板5的方向移动，同时导向杆143 在固定板144上滑动，从而推动活动板141往靠近或远离安装面板5的方向移动。
46.具体的，推动部14还包括滑动轴7，滑动轴7的一端和安装面板5固定连接，另一端沿水平方向和连接板6滑动连接，滑动轴7的外侧套设有弹簧，弹簧的两端分别与连接板6和安装面板5抵触。当活动板141与连接板6抵接后，继续推动使连接板6带动导管支架33向靠近安装面板5活动的同时，连接板6在滑动轴7上滑动，且弹簧发生压缩产生压缩形变量；检测完毕后，活动板141驱动压力计2向远离安装面板5的方向移动，弹簧通过累积的压缩形变量辅助连接板6带动导管支架33向远离安装面板5 的方向移动并复位。
47.具体的，安装面板5位于测力区域的一侧设有固定座8，前定模4和固定座8固定连接，固定坐上还设有传感器81，传感器81用于对柱状结构进行位置感应。当柱状结构落入活动区间，传感器81检测柱状结构的位置信号。
48.工作原理：
49.柱状结构可以为雪茄、香烟、滤棒中的其中一种。
50.检测时，将待检测的柱状结构从落料导管31中置入，由承托部32对其底部进行支撑，柱状结构的检测位落入活动压轴21内侧壁和前定模4内侧壁之间，落料导管31使柱状结构维持竖直形态，此时传感器81感应到柱状结构的进料，推动机构1开始工作。
51.伺服电机12驱动小齿轮16转动，由传送带带动大齿轮17转动，从而驱动丝杠13转动，从而驱动活动板141往靠近安装面板5的方向移动，通过小齿轮16带动大齿轮17转动，可以更好的控制丝杠13的转动速度。活动板141推动压力计2向靠近柱状结构的方向移动，使活动区间的间距不断缩小，活动压轴21未与柱状结构接触时，活动区间的间距大于柱状结构的横截面直径，不产生挤压力；当活动压轴21与柱状结构抵触后，活动板 141通过连接板6带动位于测力区域的落料导管31与活动压轴21发生同步位移，直至前定模4和活动压轴21的内侧壁将柱状结构夹紧，使柱状结构始终保持竖直形态，可防止柱状结构在活动压轴抵触发生挤压后折弯，影响检测精度。继续推动使活动区间的间距小于柱状结构的横截面直径产生挤压力，由压力计2对柱状结构产生挤压力进行硬度检测，编码器15获取挤压后丝杠13的位移量得到挤压度。
52.检测完毕后，活动板141驱动压力计2向远离安装面板5的方向移动，弹簧通过累积的压缩形变量辅助连接板6带动导管支架33向远离安装面板 5的方向移动并复位。
53.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。