专利名称：热激励装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于温度、位移检测及控制装置。
随着现代加工技术的发展，人们对机械加工精度的要求也越来越高，并从中发现加工机械系统的热态精度是影响加工精度的关键因素。英、日、苏及联邦德国等国家研究分析指出，由热变形所引起的加工误差占总加工误差的40～70％，它是进一步发展高精度加工的严重障碍。在现有技术领域中，对工作母机(如一般机床、CNC、MC、FMC单元)热态特性的研究大致有下列几种方法1.利用机床在实际工作状态下自身热源的作用，研究机床热态性，可以了解自身热源影响加工精度的程度，但由于机床在工作状态下，往往有多个热源作用，不易分清各个热源作用的程度，而且机床试验周期长，一般需要大量的时间和准备工作。
2.模型模拟研究，主要应用相似理论，在主要结构尺寸、物理参数上相似于被模拟的机械系统，模拟实际机床热源，研究其热态特性。
3.有限元方法，虽有其自身的特点，但受到边界条件、物理参数等条件的限制，对于复杂的机械系统热态特性的分析，较难满足工程要求。
本实用新型的热激励装置，是利用微机控制下的热激励器对机械系统进行任意位置无损的热激励，通过检测相应点的温升响应和热位移响应，利用实验数据分析机械系统的固有热特性，能快速、有效地寻查结构上热薄弱环节或热敏感点，为改进结构设计或实施控制方案等提供科学依据。
图1、热激励装置结构框图；图2、热激励器结构示意图。
本实用新型的热激励装置，如图1所示，它包括热激励器1，微机2，由显示器、键盘、驱动器组成的人机对话装置3，温度传感器4，位移传感器5，由位移多路切换开关6通过滤波、放大电路7与A／D转换器8连接和由温度多路切换开关9通过滤波、放大电路10与A／D转换器11连接并和控制电路12组成的检测、控制部件13；温度传感器4与被激励的机械系统14相接触，其输出端与温度多路切换开关9连接；位移传感器5与被激励的机械系统14相接触，其输出端与位移多路切换开关6连接；热激励器1与被激励的机械系统14相接触，其电源输入端与控制电路12连接，检测温度的传感器23输出端与多路切换开关9连接；微机2的一端分别与人机对话装置3、A／D转换器8、A／D转换器11连接，微机2的另一端通过控制电路12分别与位移多路切换开关6、热激励器1、温度多路切换开关9连接。热激励器1，如图2所示，它包括小端外圆柱面绕有外套绝缘套管20的发热体19(如电阻丝等)、大端阶梯外圆柱面与装有磁性材料21(如磁钢等)的壳体18配合的导热体22(如铜、铅等)，在导热体22大端装有温度传感器23并与温度多路切换开关9连接，发热体19的引线经过接线柱15与控制电路12连接，在壳体18端面装有绝缘板17并盖上安全罩16。
下面通过对实施例的详细描述给出本装置的细节。
如图1所示，被激励机械系统14为高精度镗床，以镗床的工作台面为热位移检测基准面，在基准面上安装位移传感器5(如高精度电感测微仪)，以检测镗床主轴相对于工作台面的热位移变化量，把位移传感器5的输出端接入检测、控制部件13中的位移多路切换开关6的位移量输入口，通过滤波放大电路7、A／D转换器8与微机的输入口连接；选用铜－康铜热电偶作为温度传感器4，用粘胶贴在机床被测位置上，其引线接入检测、控制部件13中的温度多路切换开关9的温度输入口，通过滤波放大电路10、A／D转换器11与微机的输入口连接，微机2的输入口与人机对话装置连接，微机2的输出口与控制电路12连接，控制电路12的输出口分别与位移多路切换开关6、温度多路切换开关9、热激励器1连接，将热激励器1利用磁吸引力安装在镗床的相应被激励的位置上。
接通电源，预热装置主机20～40分钟后，由软盘输入相应软件，用人机对话方式输入控制通道号、采样通道号、热激励功率、热激励时间、采样间隔时间、数据处理方式、警报限等一系列参数后，本装置即按要求进入自动工作状态控制、激励、检测、判断、择择、显示打印数据等工作程序。本装置一旦进入热激励工作状态，控制电路12红色指示灯亮，表明热激励器1工作；完成规定激励时间，则红色指示灯熄灭，同时自动切断热激励器1的供电通道；完成预定试验时间后，即自动返回人机对话层次，等待新的工作指令。本实施例中，对影响镗床热态加工精度的关键部件是立柱的左、右、前、后4个侧面的17个位置，分别进行热方波激励，激励功率20W，激励时间4分钟，在一个激励点停止激励待温升、位移复原后，再进行第二个激励点的激励试验。每次时间不大于1.5小时，总试验时间不大于25小时，能明确地掌握了立柱的右侧面后下、左侧面前下的位置上，热激励作用使镗轴相对工作面的热位移变化量最为显著，可确定的热敏感点，为改进机床油路和本机内热源布置，克服结构薄弱环节或采用监控技术(冷、热源控制)等提供了科学依据。
本装置可对机械系统各相应位置上施加热激励作用，通过检测相应点的温升响应和热位移响应，可分析机械系统的固有热特性，识别出机械系统热薄弱结构，寻找最佳的控制位置等。同时对被激励对象是非机械力压紧接触，由电热元件作为激励热源，热激励器可方便地移动，在相应的位置实施无损热激励。
权利要求1.一种热激励装置，其特征是，它包括热激励器[1]，微机[2]，由显示器、键盘、驱动器组成的人机对话装置[3]，温度传感器[4]，位移传感器[5]，由位移多路切换开关[6]通过滤波、放大电路[7]与A/D转换器[8]连接和由温度多路切换开关[9]通过滤波、放大电路[10]与A/D转换器[11]连接并和控制电路[12]组成的检测、控制部件[13]；温度传感器[4]与被激励的机械系统[14]相接触，其输出端与温度多路切换开关[9]连接；位移传感器[5]与被激励的机械系统[14]相接触，其输出端与位移多路切换开关[6]连接；热激励器[1]与被激励的机械系统相接触，其电源输入端与控制电路[12]连接，检测温度的传感器[23]输出端与多路切换开关[9]连接；微机[2]的一端分别与人机对话装置[3]、A/D转换器[8]、[11]连接，微机另一端通过控制电路[12]分别与位移多路切换开关[6]、热激励器[1]、温度多路切换开关[9]连接。
2.根据权利要求1所述的热激励装置，其特征是，热激励器〔1〕包括小端外圆柱面绕有发热体〔19〕、大端阶梯外圆柱面与装有磁性材料〔21〕的壳体〔18〕配合的导热体〔22〕，导热体〔22〕的大端装有温度传感器〔23〕，其输出端与多路切换开关〔9〕连接，发热体〔19〕的引线与控制电路〔12〕连接。
专利摘要热激励装置，是利用计算机控制热激励器对机械系统进行相应位置、无损的热激励，在基准面、被测位置分别安放位移传感器、温度传感器，通过多路切换开关、滤波、放大电路、A/D转换器、微机、控制电路、人机对话装置等电路检测相应点的温升响应和热位移响应，利用实验数据分析机械系统的固有热特性，能快速、有效地寻查结构上热薄弱环节或热敏感点，为改进结构设计或实施控制方案等提供科学依据。
文档编号G01N25/20GK2059243SQ8922057
公开日1990年7月11日 申请日期1989年12月1日 优先权日1989年12月1日
发明者童忠钫, 陈子辰, 方学, 高承煜 申请人:浙江大学