專利名稱：用于獲取機(jī)械零件由熱引起的縱向膨脹量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于獲取一機(jī)械零件例如一機(jī)床零件由熱引起的縱向膨脹量的裝置。
在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，例如由于一轉(zhuǎn)動主軸的摩擦而形成的熱量可使零件加熱而使其熱膨脹，并且因此使被加工件的尺寸不精確。如果該膨脹量已知，則可以通過相應(yīng)的后處理來改善工件的尺寸精度。
DE 3822873 C1描述了一種在機(jī)器上、尤其在機(jī)床上用于測量并調(diào)整由熱引起的縱向膨脹量的裝置。在這里由鉑制成的一溫度傳感器與機(jī)械零件的一個部位存在熱接觸，而該溫度傳感器的電阻用于測量在該部位上機(jī)械零件由熱引起的長度膨脹量。下面這些事實(shí)得以充分利用，即不但一金屬導(dǎo)線電阻發(fā)生變化而且一機(jī)械零件的長度膨脹量在一大約0～100℃的范圍中是一很好地接近線性的函數(shù)。在一沿著由溫度傳感器獲取的機(jī)械零件的溫度范圍中的溫度分布中，機(jī)械零件的縱向膨脹量也是一很好地接近線性的函數(shù)。
本發(fā)明的任務(wù)是，給出一用于獲取機(jī)械零件由熱引起的縱向膨脹量的裝置，它可以便宜地制造并可容易地安裝。
本任務(wù)可通過具有權(quán)利要求1特征的裝置得以解決。由從屬于權(quán)利要求1的權(quán)利要求的特征給出優(yōu)選的實(shí)施形式。
根據(jù)本發(fā)明，一用于獲取沿一機(jī)械零件膨脹方向的平均溫度的溫度傳感器由一第一金屬導(dǎo)線以及其它的金屬導(dǎo)線所組成，其中第一金屬導(dǎo)線布置在待監(jiān)控的部位上，其它的金屬導(dǎo)線作為調(diào)整線路也布置在待監(jiān)控的部位上，并如同第一金屬導(dǎo)線獲取相同的溫度分布。通過電連接可以校準(zhǔn)溫度傳感器的整體電阻，這樣即使在生產(chǎn)溫度傳感器時有較大制造偏差的情況下仍可以將其校準(zhǔn)到一所期望的大約為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)PT100(0℃時100Ω)的數(shù)值。
如果該溫度傳感器在普通的印刷電路板工藝中進(jìn)行安裝，則得到一價格特別便宜的變型方案。在這種情況下在一印刷電路板的基底上設(shè)置可以通過焊接電橋相互接通的銅線路，以便達(dá)到所要求的電阻值。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)以及細(xì)節(jié)由對于借助附圖的優(yōu)選實(shí)施形式的描述而獲得。在這里示出

圖1一用于獲取沿膨脹方向的溫度的溫度傳感器；圖2這種溫度傳感器的應(yīng)用實(shí)例。
在圖1中示出了用于獲取由熱引起的縱向膨脹量的一裝置的第一種簡單的實(shí)施形式。一溫度傳感器1由一印刷電路板基底2所組成，印刷電路板基底2支承一第一金屬導(dǎo)線3，它是帶有回路線路4的一曲折形狀的銅線路。第一金屬導(dǎo)線3的電阻為R0。通過設(shè)計為中斷銅線路的開關(guān)S1～SN，借助于焊點(diǎn)將也由銅線路所組成的、用于將第一金屬導(dǎo)線1串聯(lián)接通的、電阻值為R1～RN的調(diào)整線路T1～TN短接。在這里溫度傳感器1的全部電阻阻值的減少量分別為被短接的調(diào)整線路T1～TN的電阻值R1～RN。
單個調(diào)整線路T1～TN的阻值R1～RN最好分別增加一倍，那么RN+1＝2*RN。對于這樣一種類型的溫度傳感器1，其阻值在R0(所有的調(diào)整線路T1～TN都被短接時)和R0+R1+R2+...+RN(所有的調(diào)整線路T1～TN都起作用時)之間，在這里可以以步幅為R1調(diào)節(jié)中間值。
溫度傳感器1在其第一金屬導(dǎo)線3和其調(diào)整線路T1～TN的方向上具有一長度L。同時溫度傳感器1的寬度W比較小，如果比例L/W大于20那么就是十分具有意義的，借助于溫度傳感器1可獲取在膨脹方向X上的溫度分布。
為了獲得在用溫度傳感器1測出的溫度與一機(jī)械零件5的縱向膨脹量之間的良好的關(guān)系，那么使第一金屬結(jié)構(gòu)3與調(diào)整線路T1～TN具有相同的溫度分布，是很重要的。如果不是這種情況，溫度傳感器1的電阻就不能較好地測量沿機(jī)械零件5的受控部位的平均溫度。
在溫度傳感器1的整個長度L上具有一較小電阻值的調(diào)整線路T1～TN必須鋪設(shè)得特別寬，并且需要占用許多位置。為了使溫度傳感器1的寬度W保持較小，具有很小電阻的調(diào)整方案也可以實(shí)施為曲折形狀的第一金屬導(dǎo)線3的繞圈的可選擇的跨接6，它通過電連接器S0來接通。在布置安裝時，可選擇的跨接6的電阻可視為所跨過的第一金屬導(dǎo)線3的繞圈的并聯(lián)回路。由于上述原因，應(yīng)該注意，即被校準(zhǔn)的溫度傳感器的不多于10％的終端電阻起源于不獲取全部的溫度分布的結(jié)構(gòu)。
在一特別有利的實(shí)施形式中，一溫度傳感器1位于傳統(tǒng)的、柔韌的、其厚度為0.3mm的印刷電路板基底2(在環(huán)氧樹脂基座上的銅涂覆的玻璃布板)上。在這里銅涂層的厚度為5μm。未校準(zhǔn)的溫度傳感器的電阻大約為132Ω，其偏差量為±12％。這種偏差可以首先歸因于這種用低廉價格得到的原材料的銅涂層的厚度波動。另外提供八種用于調(diào)整溫度傳感器1的可能性，其中的三種可能性為，將調(diào)整線路T1、T2、T3的電阻值設(shè)計為4Ω、8Ω、16Ω。其余的五種調(diào)整可能性通過曲折形狀的第一金屬導(dǎo)線的不同部分的可選擇的跨接6而得以實(shí)現(xiàn)，并且允許整體電阻值減少2Ω、1Ω、0.5Ω、0.25Ω、0.125Ω。這樣可以得到由阻值為0.125Ω分級的256種組合可能性。
20時，校準(zhǔn)后的溫度傳感器1的整體阻值應(yīng)為116.3Ω。通過用于溫度傳感器1的一外部電阻的并聯(lián)回路，溫度傳感器1的溫度系數(shù)(它首先相應(yīng)于所應(yīng)用的銅材料的溫度系數(shù))可以接近鉑傳感器的溫度系數(shù)，布置的電阻阻值并同時降至PT100，即20℃時阻值為107.8Ω。這種傳感器的分析可以通過一具有PT100特性的標(biāo)準(zhǔn)的分析電子裝置7而獲得，該電子裝置可有利地用作標(biāo)準(zhǔn)組件。
在最不利的情況下，溫度傳感器1的整體電阻約占3.5％，該份額并不取決于沿溫度傳感器的長度L方向的溫度分布。以此，機(jī)械零件5的縱向膨脹量可以足夠精確地進(jìn)行計算。
溫度傳感器1的電阻值由分析電子裝置7來進(jìn)行測量，由此，該電子裝置計算出機(jī)械零件5的縱向膨脹量，并且將該膨脹量輸送給機(jī)床的控制器8?？刂破?可以在需要的情況下通過修改對機(jī)床的位置指令來補(bǔ)償該縱向膨脹量。
對于調(diào)整線路T1～TN還應(yīng)指出，它們不僅僅如圖1所示作為與第一金屬導(dǎo)線3串連的電阻線路可以通過電連接S1～SN跨接，還可以將調(diào)整線路T1～TN實(shí)施為與第一金屬導(dǎo)線3并聯(lián)的電阻線路以便事后校準(zhǔn)。在這兩個變型中這也是可能的，如上述，可將該電連接實(shí)施為焊接電橋，也可為滑線電橋，阻值為0Ω的電阻或者可分割的導(dǎo)體線路件。
在圖2中示出了所描述的溫度傳感器1的一種應(yīng)用。C形機(jī)床10在X和Y方向上有兩個臂11和12。由于主軸14的旋轉(zhuǎn)而在固定支承13中產(chǎn)生的熱量可經(jīng)過臂11傳播到臂12上。兩個臂11、12因此膨脹，并使主軸14和工件15之間的距離產(chǎn)生了所不希望的變化。用溫度傳感器1可獲取基本上在臂11和12的全部長度上的溫度分布情況，并以此可以對于其縱向膨脹進(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求
1.用于獲取一機(jī)械零件(5)、例如一機(jī)床零件的由熱引起的縱向膨脹量的裝置，具有一沿著一膨脹方向(X)鋪設(shè)的、由一第一金屬導(dǎo)線(3)組成的溫度傳感器(1)，金屬導(dǎo)線(3)的電阻值與一待監(jiān)控部位的平均溫度成正比，其特征在于，在第一金屬導(dǎo)線(3)的附近布置有其它金屬導(dǎo)線形式的調(diào)整線路(T1～TN)，它們可選擇性地通過電連接(S1～SN)與第一金屬導(dǎo)線(3)接通，并且調(diào)整線路(T1～TN)的電阻值R1～RN也與待監(jiān)控部位的平均溫度成正比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，溫度傳感器(1)的長度(L)沿膨脹方向(X)至少為其寬度(W)的二十倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，調(diào)整線路(T1～TN)具有分級的電阻，并且溫度傳感器(1)的整體電阻可以用一調(diào)整線路(T1～TN)的最小電阻的精度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，第一金屬導(dǎo)線(3)和調(diào)整線路(T1～TN)設(shè)計為在一共同的印刷電路板基底(2)上的導(dǎo)線線路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，第一金屬導(dǎo)線(3)和調(diào)整線路(T1～TN)由銅制成。
全文摘要
在此描述一種溫度傳感器(1)，它可以獲取沿著一機(jī)械零件(5)的溫度分布，并計算出該機(jī)械零件的縱向膨脹量。溫度傳感器(1)具有調(diào)整線路(T1～TN)，這些調(diào)整線路可以獲取機(jī)械零件(5)的全部溫度分布，并且即使在由于價格低廉的原材料使得溫度傳感器(1)的制造偏差較高的情況下，仍可以對溫度傳感器(1)進(jìn)行精確地校準(zhǔn)。
文檔編號G05B19/404GK1468365SQ01816975
公開日2004年1月14日 申請日期2001年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月7日
發(fā)明者J·布拉爾施, J 布拉爾施, J·米勒, Ｌ囟, M·塞希特爾 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司