[發明專利]一種數控機床熱誤差測試用溫度傳感器

在審

• 申請號: 201510475862.4
• 申請日: 2015-08-06
• 公開（公告）號: CN105092071A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 黃奕喬;姚曉棟;楊建國;馮文龍;李自漢;拓占宇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01K7/00
• 分類號: G01K7/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

技術領域

本發明涉及一種溫度的測量裝置，具體涉及一種數控機床熱誤差測試用溫度傳感器，屬于測量技術領域。

背景技術

要提高加工精度，最為經濟有效的方法是對機床熱誤差進行實時補償，而進行熱誤差補償的前提條件是要能夠實時、精確、可靠地測試出機床熱敏感點的溫度數值，這就離不開高精度和高穩定性的測溫元件。

數控機床上使用的溫度傳感器大致可分為兩大類：模擬式溫度傳感器和數字式溫度傳感器。模擬式溫度傳感器需進行信號變送處理以及A/D轉換，要求溫度變送單元和模數轉換單元都具有很高的精度，而實際上溫度變送單元往往存在線性度和抗干擾能力較差的缺點，導致模擬式溫度傳感器的最終檢測精度和穩定性下降。常用的模擬式溫度傳感器有熱電偶型和熱電阻型。熱電偶型模擬式溫度傳感器通過把溫度信號轉換成熱電動勢信號來測量溫度大小，測量時要求其冷端的溫度保持不變。若冷端溫度變化，將嚴重影響測量的準確性。因此必須在冷端采取一定的補償措施來消除冷端溫度變化的影響，然而精確的冷端補償實現起來非常困難。熱電阻型模擬式溫度傳感器基于金屬導體的電阻隨溫度的增加而增加的特性進行溫度測量，常用鉑電阻作為感溫元件，測試范圍在0～650℃，然而在機床溫度測試區的0～60℃區間內存在非線性問題，不適合進行機床溫度測試；此外，熱電阻型傳感器有一定的衰減性，即隨著時間的增加，其電阻-溫度比例關系會逐步衰減變化，需要定期重新標定，具體實施起來較為繁瑣。

數字式溫度傳感器具有抗干擾能力強、分辨力高、線性度好、成本低等優點，所以數控機床熱誤差測試中，通常使用數字溫度傳感器芯片作為溫度測量元件。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種新型的數控機床熱誤差測試用溫度傳感器，其熱傳導效果好，信號傳送穩定，能夠滿足數控機床熱誤差敏感點溫度的測試精度和測試范圍要求，具有抗干擾性強、安裝可靠方便和電纜壓降影響小的優點。

本發明是通過以下技術方案來解決其技術問題的：

一種數控機床熱誤差測試用溫度傳感器，安裝于數控機床溫度敏感點上，其特征在于，所述溫度傳感器包括釹鐵硼磁性殼體、線路板、溫度傳感芯片和雙絞雙屏蔽電纜線，所述線路板固定在所述釹鐵硼磁性殼體的內腔中部，所述溫度傳感芯片焊接在所述線路板的下側面且與所述釹鐵硼磁性殼體的底部連接，該底部涂覆有高導熱性膠體，該高導熱性膠體的內側與所述溫度傳感芯片貼合，外側通過所述釹鐵硼磁性殼體吸附于數控機床溫度敏感點上，所述雙絞雙屏蔽電纜線穿過所述釹鐵硼磁性殼體且焊接在所述線路板上，所述溫度傳感芯片和線路板與所述釹鐵硼磁性殼體之間的內腔空缺處填滿隔熱用樹脂；所述溫度傳感芯片通過所述高導熱性膠體對數控機床溫度敏感點進行溫度測量，所述線路板通過所述雙絞雙屏蔽電纜線將所得溫度信號向外傳輸。

作為進一步改進，所述的釹鐵硼磁性殼體的外部包裹有橡膠套。

作為進一步改進，所述的溫度傳感芯片為TSic-506F高精度數字式溫度傳感芯片。

作為進一步改進，所述的雙絞雙屏蔽電纜線采用內襯金屬軟管的鎧裝結構，在穿過所述釹鐵硼磁性殼體處使用密封套。

作為進一步改進，所述的雙絞雙屏蔽電纜線在所述線路板上方穿過且焊接在該線路板的下側面。

作為進一步改進，所述的數控機床溫度敏感點包括絲杠螺母、軸承和電機。

本發明的有益效果在于：

1.釹鐵硼磁性殼體可以安全可靠的吸附在絲杠螺母等機床溫度敏感點上，安裝便利，同時該釹鐵硼磁性殼體使用環境溫度可達80℃以上，能夠滿足數控機床熱誤差敏感點溫度變化范圍的要求。

2.雙絞雙屏蔽電纜線可防止長距離導線傳輸時的差分電壓干擾，能夠抵抗外界電磁干擾，保證溫度信號傳送的穩定性，滿足了數控機床熱誤差敏感點測試的溫度精度要求。

3.雙絞雙屏蔽電纜線在線路板上方穿過，焊接于線路板下側面，走線方式避免焊接點直接受力，并且雙絞雙屏蔽電纜線外部采用耐彎曲的加固橡膠和鎧裝結構，避免了來回運動中的彎曲疲勞折損和橡膠層的磨損，滿足了數控機床熱誤差敏感點溫度測試對電纜線可靠性的要求。

4.選用瑞士IST公司生產的TSic-506F型高精度數字式溫度傳感集成芯片，精度達到±0.1℃，測試范圍為-10℃～60℃，線性度最高的測試區為5℃～45℃，符合了機床熱敏感點溫度的測試精度和測試范圍的要求。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖中，