專利名稱：一種高溫高速旋轉(zhuǎn)柱狀焊接工件內(nèi)部溫度檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高溫高速旋轉(zhuǎn)柱狀焊接工件內(nèi)部溫度檢測裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于材料焊接技術(shù)領(lǐng)域中慣性抹茶內(nèi)部溫度檢測、攪拌摩擦頭壽命科研技術(shù)，尤其涉及高溫高速旋轉(zhuǎn)柱狀焊接工件內(nèi)部。
背景技術(shù)：
[0002]慣性摩擦焊或攪拌摩擦焊接溫度場的分布是影響焊接質(zhì)量的重要因素，而對這些焊接溫度場進行研究時，往往選取焊接工件表面溫度場分布而忽略其內(nèi)部溫度的影響，原因就是難以實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的工件內(nèi)部不同部位的溫度檢測。[0003]目前市面上或已經(jīng)報道過的關(guān)于焊接溫度場檢測的裝置，均采用紅外輻射測溫或熱電偶有線測溫。然而紅外輻射屬于非接觸測量，只能測量工件的表面溫度場，無法測量焊接工件內(nèi)部不同部位的實際溫度；熱電偶測溫方法基于溫差效應，可以測量固定工件內(nèi)部溫度，測溫效果比較精確，但摩擦頭是高速旋轉(zhuǎn)的，熱電偶測溫法存在著信號線的連接問題，難以直接應用熱電偶方法檢測摩擦頭內(nèi)部溫度。隨著微型計算機技術(shù)和無線技術(shù)的進步，采用無線技術(shù)與熱電偶測溫技術(shù)采集遠距離或密封性環(huán)境溫度已有成功方案，如專利(CN102322972A)，提出采用無線方式傳輸旋轉(zhuǎn)工件內(nèi)部溫度，但焊接現(xiàn)場存在如下問題:熱電偶芯片每進行一次溫度采樣，都需要一定的處理時間，如熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器芯片MAX6675，其轉(zhuǎn)換時間為0.17—0.22s，以待測物體旋轉(zhuǎn)速度1200rpm為例，當需要測出每個旋轉(zhuǎn)周期的溫度變化情況時，該測溫芯片的響應速度較慢，單個芯片無法對采樣點進行及時的采樣；如不采用成熟熱電偶芯片，則相應處理電路繁雜，所用電路板質(zhì)量和占用的空間較大，不適合與工件同步高速旋轉(zhuǎn)，且易帶來干擾。[0004]針對以上缺點，尋求有效的高溫高速旋轉(zhuǎn)焊接工件內(nèi)部測溫技術(shù)，對全面深入地分析影響慣性摩擦焊接溫度場、攪拌摩擦焊接溫度場的因素、研究溫度場分布及攪拌摩擦頭的使用壽命具有重要意義。發(fā)明內(nèi)容[0005]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有存在的問題和不足，本實用新型的目的是提供了一種高溫高速旋轉(zhuǎn)柱狀焊接工件內(nèi)部溫度檢測裝置。[0006]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:一種高溫高速旋轉(zhuǎn)柱狀焊接工件內(nèi)部溫度檢測裝置，包括用于固定柱狀焊接工件的工件夾持器，該裝置包括熱電偶、溫度檢測處理模塊和套設(shè)在工件夾持器上的圓環(huán)，所述熱電偶與溫度檢測處理模塊連接，而所述溫度檢測處理模塊安裝在圓環(huán)上，該圓環(huán)還設(shè)有平衡塊從而使整個裝置的重心在圓環(huán)的圓心上。[0007]作為優(yōu)選，所述工件夾持器對稱的設(shè)有凹槽，而所述圓環(huán)對應的設(shè)有固定機構(gòu)，該固定機構(gòu)包括安裝塊、舌形卡塊、絲桿和絲桿滑塊，所述安裝塊設(shè)有滑槽，所述舌形卡塊尾端設(shè)有推桿并安裝在滑槽內(nèi)，所述絲桿滑塊與絲桿組成絲桿傳動機構(gòu)并設(shè)在安裝塊內(nèi)，所述絲桿滑塊同時與推桿連接，從而能帶動舌形卡塊沿滑槽滑動。[0008]作為優(yōu)選，所述溫度檢測處理模塊包括溫度信號處理電路、單片機控制電路和信號無線發(fā)送電路，其中:所述溫度信號處理電路，設(shè)有多個熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器芯片，輪流循環(huán)對熱電偶輸出的信號進行處理；所述單片機控制電路，用于讀取處理過溫度信號；所述信號無線發(fā)送電路，將溫度信號通過無線信號的方式發(fā)送到上位機。[0009]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:能實現(xiàn)高溫高速旋轉(zhuǎn)焊接工件內(nèi)部溫度的檢測，且溫度信號處理時間短；同時整個裝置安裝結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。


[0010]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；[0011]圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0012]圖3為本實用新型所述固定機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0013]其中，工件夾持器10、熱電偶20、溫度檢測處理模塊30、圓環(huán)40、固定機構(gòu)50、凹槽11、溫度信號處理電路31、單片機控制電路32、信號無線發(fā)送電路33、安裝塊51、舌形卡塊52、絲桿53、滑塊54、推桿55、彈簧56、平衡塊41、電池組42。
具體實施方式
[0014]
以下結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型，應理解這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。[0015]本溫度檢測裝置工作原理:溫度檢測裝置設(shè)計成適合攪拌摩擦焊接和慣性摩擦焊接現(xiàn)場安裝的圓環(huán)40柱狀；溫度檢測裝置包括溫度檢測、數(shù)據(jù)處理、信號發(fā)送三大部分，并且與被測工件高速同步旋轉(zhuǎn)，使得檢測裝置上的熱電偶20能夠相對固定在攪拌頭上；如圖1所示，熱電偶20采集攪拌摩擦頭內(nèi)部特征點溫度，熱電偶20的輸出信號進入溫度信號處理電路31，溫度信號處理電路31內(nèi)部經(jīng)熱電偶20芯片組合進行處理，由單片機控制電路32讀取溫度信息，通過無線發(fā)送模塊在線將溫度信號發(fā)送出去，由外置的無線信號接收裝置接收無線溫度信號。[0016]本溫度檢測裝置的結(jié)構(gòu):如圖2 3所示，一種高溫高速旋轉(zhuǎn)柱狀焊接工件內(nèi)部溫度檢測裝置，包括用于固定柱狀焊接工件的工件夾持器10，該裝置包括熱電偶20、溫度檢測處理模塊30和套設(shè)在工件夾持器10上的圓環(huán)40，所述熱電偶20與溫度檢測處理模塊30連接，而所述溫度檢測處理模塊安裝在圓環(huán)40上，該圓環(huán)40還設(shè)有平衡塊41從而使整個裝置的重心在圓環(huán)40的圓心上，同時在圓環(huán)上設(shè)置電池組42對溫度檢測處理模塊進行供電。其中工件夾持器10對稱的設(shè)有凹槽11，而所述圓環(huán)40對應的設(shè)有固定機構(gòu)50，該固定機構(gòu)50包括安裝塊51、舌形卡塊52、絲桿53和絲桿53滑塊54，所述安裝塊51設(shè)有滑槽，所述舌形卡塊52尾端設(shè)有推桿55并安裝在滑槽內(nèi)，所述絲桿53滑塊54與絲桿53組成絲桿53傳動機構(gòu)并設(shè)在安裝塊51內(nèi)，所述絲桿53滑塊54同時與推桿55連接，從而能帶動舌形卡塊52沿滑槽滑動。另外，所示固定機構(gòu)50上設(shè)有多個螺孔，從而使之與圓環(huán)40連接。[0017]當選擇絲桿53時，傳動絲桿53滑塊54滑動從而帶動舌形卡塊52伸出或縮回，當舌形卡塊52伸出時剛好與工件夾持器10上的凹槽11對上，從而將圓環(huán)40固定套設(shè)在工件夾持器10上。而推桿55與舌形卡塊52之間還設(shè)置彈簧56，當凹槽11比較淺時，可以在彈簧56的壓力作用下將舌形卡塊52頂緊凹槽11。[0018]本裝置溫度檢測原理:所述溫度檢測處理模塊30包括溫度信號處理電路31、單片機控制電路32和信號無線發(fā)送電路33，其中:所述溫度信號處理電路31，設(shè)有5個熱電偶20數(shù)字轉(zhuǎn)換器芯片(熱電偶20芯片)，輪流循環(huán)對熱電偶20輸出的信號進行處理；所述單片機控制電路32，用于讀取處理過溫度信號；所述信號無線發(fā)送電路33，將溫度信號通過無線信號的方式發(fā)送到上位機。[0019]假設(shè)對裝置的采樣頻率要求為20Hz，單個芯片轉(zhuǎn)換速度最大耗時為0.22s的條件下工作。在工作開始時，安裝在圓環(huán)40上的溫度檢測處理模塊30隨著夾持器旋轉(zhuǎn)，每個控制電路控制熱電偶20芯片首先進行溫度采樣，當讀出數(shù)據(jù)后，立即將熱電偶20芯片設(shè)置為轉(zhuǎn)換狀態(tài)，并對溫度數(shù)據(jù)進行處理；下一個采樣周期由下一個熱電偶20芯片開始依次重復上述工作。由于對每個芯片進行讀數(shù)的時間很短，每個芯片從開始讀數(shù)到下一個芯片開始讀數(shù)時間設(shè)定為0.25s,當?shù)竭_第5個采樣循環(huán)時，熱電偶20芯片)再次輸出處理好的溫度數(shù)據(jù)，并進入下一個循環(huán)；按照這樣的鏈式循環(huán)測溫法，依次將處理后的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送出去。當對裝置的采樣頻率要求為10Hz，由于單個芯片轉(zhuǎn)換速度最大耗時為0.22s,因此在程序中設(shè)置每個芯片從開始讀數(shù)到下一個芯片開始讀數(shù)時間設(shè)定為0.5s即可。
權(quán)利要求1.一種高溫高速旋轉(zhuǎn)柱狀焊接工件內(nèi)部溫度檢測裝置，包括用于固定柱狀焊接工件的工件夾持器，其特征在于:包括熱電偶、溫度檢測處理模塊和套設(shè)在工件夾持器上的圓環(huán)，所述熱電偶與溫度檢測處理模塊連接，而所述溫度檢測處理模塊安裝在圓環(huán)上，該圓環(huán)還設(shè)有平衡塊從而使整個裝置的重心在圓環(huán)的圓心上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高溫高速旋轉(zhuǎn)柱狀焊接工件內(nèi)部溫度檢測裝置，其特征在于:所述工件夾持器對稱的設(shè)有凹槽，而所述圓環(huán)對應的設(shè)有固定機構(gòu)，該固定機構(gòu)包括安裝塊、舌形卡塊、絲桿和絲桿滑塊，所述安裝塊設(shè)有滑槽，所述舌形卡塊尾端設(shè)有推桿并安裝在滑槽內(nèi)，所述絲桿滑塊與絲桿組成絲桿傳動機構(gòu)并設(shè)在安裝塊內(nèi)，所述絲桿滑塊同時與推桿連接，從而能帶動舌形卡塊沿滑槽滑動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高溫高速旋轉(zhuǎn)柱狀焊接工件內(nèi)部溫度檢測裝置，其特征在于:所述溫度檢測處理模塊包括溫度信號處理電路、單片機控制電路和信號無線發(fā)送電路，其中: 所述溫度信號處理電路，設(shè)有多個熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器芯片，輪流循環(huán)對熱電偶輸出的信號進行處理； 所述單片機控制電路，用于讀取處理過溫度信號； 所述信號無線發(fā)送電路，將溫度信號通過無線信號的方式發(fā)送到上位機。
專利摘要本實用新型公開了一種高溫高速旋轉(zhuǎn)柱狀焊接工件內(nèi)部溫度檢測裝置，包括用于固定柱狀焊接工件的工件夾持器，該裝置包括熱電偶、溫度檢測處理模塊和套設(shè)在工件夾持器上的圓環(huán)，所述熱電偶與溫度檢測處理模塊連接，而所述溫度檢測處理模塊安裝在圓環(huán)上，該圓環(huán)還設(shè)有平衡塊從而使整個裝置的重心在圓環(huán)的圓心上。本實用新型具有以下優(yōu)點能實現(xiàn)高溫高速旋轉(zhuǎn)焊接工件內(nèi)部溫度的檢測，且溫度信號處理時間短；同時整個裝置安裝結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。
文檔編號G01K7/02GK202974476SQ201220452369
公開日2013年6月5日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者張郡郡, 胡森, 戚順順, 朱文琪, 陳書錦 申請人:江蘇科技大學