[發明專利]一種刀柄式溫度監測裝置

在審

• 申請號: 201810104117.2
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108469310A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 王慶霞;王銘;龐靜珠;趙慧慧;張華德;王慕帆
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01K1/14;G01K1/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明涉及一種刀柄式溫度監測裝置，主要包括溫度感應模塊、無線供電模塊、無線通訊模塊和信號采集系統，其主要特征是溫度感應模塊中的熱電偶嵌入到制有孔的刀具或攪拌工具中，并通過信號放大與轉換單元處理后轉為數字量信號。無線供電模塊采用電磁感應耦合方式為本裝置中的各電子元器件提供電能。無線通訊模塊采用射頻技術將溫度對應的數字量信號發送到上位機的信號采集系統中。本發明集溫度實時感應與采集、無線供電與信號傳輸為一體，實現了機械加工、攪拌摩擦焊接等生產過程中的溫度在線測試，具有結構簡單、使用方便和成本低等優點。

技術領域

本發明涉及一種用于機械加工、攪拌摩擦焊接等生產過程中的溫度在線監測的裝置，屬于機械工程測試技術領域。

背景技術

在機械加工、攪拌摩擦焊接等制造過程中，切削(焊接)熱不僅直接影響產品質量，還將加速刀(工)具磨損。因此，如何優化工藝參數，合理控制加工過程中的溫度，一直是工程領域研究熱點之一。在加工過程中實時獲得溫度及其分布規律是實現控制的重要途徑。實際上，刀(工)具通常由安裝在主軸上的刀柄帶動做高速旋轉運動。因此，目前最常用的方法就是事先在工件上打孔并預埋熱電偶，并由專用儀器獲取信號并進行處理。這種方法雖然簡單，測量方便，但準確度較低，裝置的再利用率差，對工件具有一定的破壞性。

發明內容

本發明的目的是提供一種安裝在主軸前端的，能夠對加工過程中溫度進行實時在線測試的裝置。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種刀柄式溫度監測裝置，其特征在于，包括溫度感應模塊、無線供電模塊、無線通訊模塊、安裝座和信號采集系統，其中：

溫度感應模塊包括鎧裝熱電偶和信號轉換單元，鎧裝熱電偶嵌入刀具或工具中，鎧裝熱電偶與信號轉換單元相連，信號轉換單元與無線通訊模塊相連；

無線供電模塊包括相耦合的原邊單元及副邊單元，原邊單元固定在安裝座上，并與外部電源連接；副邊單元與信號轉換單元及無線通訊模塊相連；

無線通訊模塊與信號采集系統建立無線通信。

優選地，所述信號轉換單元由STC89C52單片機和MAX6675溫度信號轉換芯片組成，MAX6675溫度信號轉換芯片連接所述鎧裝熱電偶，STC89C52單片機連接MAX6675溫度信號轉換芯片及所述無線通訊模塊。

優選地，所述安裝座采用環形安裝座。

優選地，所述原邊單元包括依次連接的高頻振蕩電路、功放電路和初級線圈，其中，初級線圈繞在整體呈扇形的塑料盒的梯形槽內，高頻振蕩電路連接所述外部電源。

優選地，所述副邊單元包括依次連接的次級線圈、高頻整流濾波電路和穩壓電路，次級線圈與所述初級線圈耦合，穩壓電路連接所述

優選地，所述次級線圈采用同軸圓環方式繞制在線路盒的環形槽內。

優選地，所述無線通訊模塊包括信號接收單元及信號發射單元，信號接收單元及信號發射單元一方面與所述信號轉換單元相連，另一方面與所述信號采集系統建立無線通信。

本發明提供了一種直接嵌入到主軸刀柄中與之集成形成一個整體，能夠在加工過程中對切削溫度、焊接溫度等進行實時檢測的在線監測裝置，從而解決了現有方法中在工件上打孔，溫度測試準確度低，裝置再利用率差等缺陷。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1)本發明的溫度感應模塊直接嵌入到主軸刀柄中，克服了現有方式中的工件上打孔測試不準確等弊端，使得溫度測試更加簡單準確。

2)本發明的無線供電與信號傳輸模塊，解決了旋轉刀柄供電與信號傳輸問題，避免了使用滑環結構所帶來的不安全及壽命短等弊端。

3)本發明實現了機械加工、攪拌摩擦焊接等制造過程中溫度實時在線測試，結構緊湊、安裝便捷。