專利名稱：熱激勵(lì)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于溫度、位移檢測(cè)及控制裝置。
隨著現(xiàn)代加工技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械加工精度的要求也越來(lái)越高，并從中發(fā)現(xiàn)加工機(jī)械系統(tǒng)的熱態(tài)精度是影響加工精度的關(guān)鍵因素。英、日、蘇及聯(lián)邦德國(guó)等國(guó)家研究分析指出，由熱變形所引起的加工誤差占總加工誤差的40～70%，它是進(jìn)一步發(fā)展高精度加工的嚴(yán)重障礙。在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中，對(duì)工作母機(jī)(如一般機(jī)床、CNC、MC、FMC單元)熱態(tài)特性的研究大致有下列幾種方法1.利用機(jī)床在實(shí)際工作狀態(tài)下自身熱源的作用，研究機(jī)床熱態(tài)性，可以了解自身熱源影響加工精度的程度，但由于機(jī)床在工作狀態(tài)下，往往有多個(gè)熱源作用，不易分清各個(gè)熱源作用的程度，而且機(jī)床試驗(yàn)周期長(zhǎng)，一般需要大量的時(shí)間和準(zhǔn)備工作。
2.模型模擬研究，主要應(yīng)用相似理論，在主要結(jié)構(gòu)尺寸、物理參數(shù)上相似于被模擬的機(jī)械系統(tǒng)，模擬實(shí)際機(jī)床熱源，研究其熱態(tài)特性。
3.有限元方法，雖有其自身的特點(diǎn)，但受到邊界條件、物理參數(shù)等條件的限制，對(duì)于復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)熱態(tài)特性的分析，較難滿足工程要求。
本發(fā)明所述的熱激勵(lì)裝置，是利用微機(jī)控制下的熱激勵(lì)器對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行任意位置無(wú)損的熱激勵(lì)，通過(guò)檢測(cè)相應(yīng)點(diǎn)的溫升響應(yīng)和熱位移響應(yīng)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析機(jī)械系統(tǒng)的固有熱特性，能快速、有效地尋查結(jié)構(gòu)上熱薄弱環(huán)節(jié)或熱敏感點(diǎn)，為改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或?qū)嵤┛刂品桨傅忍峁┛茖W(xué)依據(jù)。


圖1、熱激勵(lì)裝置結(jié)構(gòu)框圖;
圖2、熱激勵(lì)器結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明所述的熱激勵(lì)裝置，如圖1所示，它包括熱激勵(lì)器1，微機(jī)2，由顯示器、鍵盤、驅(qū)動(dòng)器組成的人機(jī)對(duì)話裝置3，溫度傳感器4，位移傳感器5，由位移多路切換開(kāi)關(guān)6通過(guò)濾波、放大電路7與A/D轉(zhuǎn)換器8連接和由溫度多路切換開(kāi)關(guān)9通過(guò)濾波、放大電路10與A/D轉(zhuǎn)換器11連接并和控制電路12組成的檢測(cè)、控制部件13;溫度傳感器4與被激勵(lì)的機(jī)械系統(tǒng)14相接觸，其輸出端與溫度多路切換開(kāi)關(guān)9連接;位移傳感器5與被激勵(lì)的機(jī)械系統(tǒng)14相接觸，其輸出端與位移多路切換開(kāi)關(guān)6連接;熱激勵(lì)器1與被激勵(lì)的機(jī)械系統(tǒng)14相接觸，其電源輸入端與控制電路12連接，檢測(cè)溫度的傳感器23輸出端與多路切換開(kāi)關(guān)9連接;微機(jī)2的一端分別與人機(jī)對(duì)話裝置3、A/D轉(zhuǎn)換器8、A/D轉(zhuǎn)換器11連接，微機(jī)2的另一端通過(guò)控制電路12分別與位移多路切換開(kāi)關(guān)6、熱激勵(lì)器1、溫度多路切換開(kāi)關(guān)9連接。熱激勵(lì)器1，如圖2所示，它包括小端外圓柱面繞有外套絕緣套管20的發(fā)熱體19(如電阻絲等)、大端階梯外圓柱面與裝有磁性材料21(如磁鋼等)的殼體18配合的導(dǎo)熱體22(如銅、鉛等)，在導(dǎo)熱體22大端裝有溫度傳感器23并與溫度多路切換開(kāi)關(guān)9連接，發(fā)熱體19的引線經(jīng)過(guò)接線柱15與控制電路12連接，在殼體18端面裝有絕緣板17并蓋上安全罩16。
下面通過(guò)對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述給出本裝置的細(xì)節(jié)。
如圖1所示，被激勵(lì)機(jī)械系統(tǒng)14為高精度鏜床，以鏜床的工作臺(tái)面為熱位移檢測(cè)基準(zhǔn)面，在基準(zhǔn)面上安裝位移傳感器5(如高精度電感測(cè)微儀)，以檢測(cè)鏜床主軸相對(duì)于工作臺(tái)面的熱位移變化量，把位移傳感器5的輸出端接入檢測(cè)、控制部件13中的位移多路切換開(kāi)關(guān)6的位移量輸入口，通過(guò)濾波放大電路7、A/D轉(zhuǎn)換器8與微機(jī)的輸入口連接;選用銅-康銅熱電偶作為溫度傳感器4，用粘膠貼在機(jī)床被測(cè)位置上，其引線接入檢測(cè)、控制部件13中的溫度多路切換開(kāi)關(guān)9的溫度輸入口，通過(guò)濾波放大電路10、A/D轉(zhuǎn)換器11與微機(jī)的輸入口連接，微機(jī)2的輸入口與人機(jī)對(duì)話裝置連接，微機(jī)2的輸出口與控制電路12連接，控制電路12的輸出口分別與位移多路切換開(kāi)關(guān)6、溫度多路切換開(kāi)關(guān)9、熱激勵(lì)器1連接，將熱激勵(lì)器1利用磁吸引力安裝在鏜床的相應(yīng)被激勵(lì)的位置上。
接通電源，預(yù)熱裝置主機(jī)20～40分鐘后，由軟盤輸入相應(yīng)軟件，用人機(jī)對(duì)話方式輸入控制通道號(hào)、采樣通道號(hào)、熱激勵(lì)功率、熱激勵(lì)時(shí)間、采樣間隔時(shí)間、數(shù)據(jù)處理方式、警報(bào)限等一系列參數(shù)后，本裝置即按要求進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)控制、激勵(lì)、檢測(cè)、判斷、擇擇、顯示打印數(shù)據(jù)等工作程序。本裝置一旦進(jìn)入熱激勵(lì)工作狀態(tài)，控制電路12紅色指示燈亮，表明熱激勵(lì)器1工作;完成規(guī)定激勵(lì)時(shí)間，則紅色指示燈熄滅，同時(shí)自動(dòng)切斷熱激勵(lì)器1的供電通道;完成預(yù)定試驗(yàn)時(shí)間后，即自動(dòng)返回人機(jī)對(duì)話層次，等待新的工作指令。本實(shí)施例中，對(duì)影響鏜床熱態(tài)加工精度的關(guān)鍵部件是立柱的左、右、前、后4個(gè)側(cè)面的17個(gè)位置，分別進(jìn)行熱方波激勵(lì)，激勵(lì)功率20W，激勵(lì)時(shí)間4分鐘，在一個(gè)激勵(lì)點(diǎn)停止激勵(lì)待溫升、位移復(fù)原后，再進(jìn)行第二個(gè)激勵(lì)點(diǎn)的激勵(lì)試驗(yàn)。每次時(shí)間不大于1.5小時(shí)，總試驗(yàn)時(shí)間不大于25小時(shí)，能明確地掌握了立柱的右側(cè)面后下、左側(cè)面前下的位置上，熱激勵(lì)作用使鏜軸相對(duì)工作面的熱位移變化量最為顯著，可確定的熱敏感點(diǎn)，為改進(jìn)機(jī)床油路和本機(jī)內(nèi)熱源布置，克服結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)或采用監(jiān)控技術(shù)(冷、熱源控制)等提供了科學(xué)依據(jù)。
本裝置可對(duì)機(jī)械系統(tǒng)各相應(yīng)位置上施加熱激勵(lì)作用，通過(guò)檢測(cè)相應(yīng)點(diǎn)的溫升響應(yīng)和熱位移響應(yīng)，可分析機(jī)械系統(tǒng)的固有熱特性，識(shí)別出機(jī)械系統(tǒng)熱薄弱結(jié)構(gòu)，尋找最佳的控制位置等。同時(shí)對(duì)被激勵(lì)對(duì)象是非機(jī)械力壓緊接觸，由電熱元件作為激勵(lì)熱源，熱激勵(lì)器可方便地移動(dòng)，在相應(yīng)的位置實(shí)施無(wú)損熱激勵(lì)。
權(quán)利要求
1.一種熱激勵(lì)裝置，其特征是，它包括熱激勵(lì)器[1]，微機(jī)[2]，由顯示器、鍵盤、驅(qū)動(dòng)器組成的人機(jī)對(duì)話裝置[3]，溫度傳感器[4]，位移傳感器[5]，由位移多路切換開(kāi)關(guān)[6]通過(guò)濾波、放大電路[7]與A/D轉(zhuǎn)換器[8]連接和由溫度多路切換開(kāi)關(guān)[9]通過(guò)濾波、放大電路[10]與A/D轉(zhuǎn)換器[11]連接并和控制電路[12]組成的檢測(cè)、控制部件[13]；溫度傳感器[4]與被激勵(lì)的機(jī)械系統(tǒng)[14]相接觸，其輸出端與溫度多路切換開(kāi)關(guān)[9]連接；位移傳感器[5]與被激勵(lì)的機(jī)械系統(tǒng)[14]相接觸，其輸出端與位移多路切換開(kāi)關(guān)[6]連接；熱激勵(lì)器[1]與被激勵(lì)的機(jī)械系統(tǒng)相接觸，其電源輸入端與控制電路[12]連接、檢測(cè)溫度的傳感器[23]輸出端與多路切換開(kāi)關(guān)[9]連接；微機(jī)[2]的一端分別與人機(jī)對(duì)話裝置[3]、A/D轉(zhuǎn)換器[8]、[11]連接，微機(jī)另一端通過(guò)控制電路[12]分別與位移多路切換開(kāi)關(guān)[6]、熱激勵(lì)器[1]、溫度多路切換開(kāi)關(guān)[9]連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱激勵(lì)裝置，其特征是，熱激勵(lì)器〔1〕包括小端外圓柱面繞有發(fā)熱體〔19〕、大端階梯外圓柱面與裝有磁性材料〔21〕的殼體〔18〕配合的導(dǎo)熱體〔22〕，導(dǎo)熱體〔22〕的大端裝有溫度傳感器〔23〕，其輸出端與多路切換開(kāi)關(guān)〔9〕連接，發(fā)熱體〔19〕的引線與控制電路〔12〕連接。
全文摘要
熱激勵(lì)裝置，是利用計(jì)算機(jī)控制熱激勵(lì)器對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)位置、無(wú)損的熱激勵(lì)，在基準(zhǔn)面、被測(cè)位置分別安放位移傳感器、溫度傳感器，通過(guò)多路切換開(kāi)關(guān)、濾波、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微機(jī)、控制電路、人機(jī)對(duì)話裝置等電路檢測(cè)相應(yīng)點(diǎn)的溫升響應(yīng)和熱位移響應(yīng)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析機(jī)械系統(tǒng)的固有熱特性，能快速、有效地尋查結(jié)構(gòu)上熱薄弱環(huán)節(jié)或熱敏感點(diǎn)，為改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或?qū)嵤┛刂品桨傅忍峁┛茖W(xué)依據(jù)。
文檔編號(hào)G01D21/00GK1052190SQ8910906
公開(kāi)日1991年6月12日 申請(qǐng)日期1989年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月1日
發(fā)明者童忠鈁, 陳子辰, 方學(xué), 高承煜 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)