一种温度自检测电主轴冷却装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种温度自检测电主轴冷却装置，包括具有电主轴通道的壳体，壳体内设有换热介质通道，换热介质通道内设有：与换热介质通道滚动配合的冷却球和传感球，其中，冷却球包括空心球体以及填充在空心球体内的相变材料，传感球用于探测换热介质通道的温度。本发明专利技术设置冷却球，克服了现有技术因密封性问题导致冷却液泄漏的问题；通过丝杠和驱动通道的设计，使得冷却球和传感球在通道中循环运动；采用声表面波传感技术，将声表面波传感器敏感元包裹在外壳中，制成传感球，以此实现对冷却效果的无线无源长效监测；传感球在换热介质通道中循环滚动，相对于传统测量方法，能减少传感器数量，并实现全通道温度动态监测。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种温度自检测电主轴冷却装置，包括具有电主轴通道的壳体，壳体内设有换热介质通道，换热介质通道内设有：与换热介质通道滚动配合的冷却球和传感球，其中，冷却球包括空心球体以及填充在空心球体内的相变材料，传感球用于探测换热介质通道的温度。本专利技术设置冷却球，克服了现有技术因密封性问题导致冷却液泄漏的问题；通过丝杠和驱动通道的设计，使得冷却球和传感球在通道中循环运动；采用声表面波传感技术，将声表面波传感器敏感元包裹在外壳中，制成传感球，以此实现对冷却效果的无线无源长效监测；传感球在换热介质通道中循环滚动，相对于传统测量方法，能减少传感器数量，并实现全通道温度动态监测。【专利说明】—种温度自检测电主轴冷却装置
本专利技术涉及冷却装置，特别涉及一种温度自检测电主轴冷却装置。
技术介绍
电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，使高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动，实现机床的“零传动”。电主轴与直线电机技术、高速刀具技术一起，把高速加工推向一个新时代，在高效加工领域有着举足轻重的作用。大量研究表明，主轴发热是影响其性能(刚度、精度、使用寿命)的最主要因素之一，由其导致的主轴热误差是数控机床等精密加工机械的最大误差源。因此对电主轴进行冷却具有重要的意义。 目前，电主轴冷却一般采取强制循环油冷却的方式对其定子及主轴轴承进行冷却，即将经过油冷却装置的冷却油强制性地在主轴定子外和主轴轴承外循环，带走主轴高速旋转产生的热量。此外，还有采用压缩空气冷却的电主轴，如HSPK系列压缩空气冷却电主轴。采用这两种冷却方式对主轴冷却套密封性有严格要求，易因密封性问题导致冷却剂泄漏使冷却效果下降和污染工作环境。因此，建立一种新型高效、结构紧凑、清洁环保的冷却系统具有十分重要的意义。 近年来,相变材料(PCM-Phase Change Material)在我国已经列为国家级研发利用序列，这种材料一旦在人类生活被广泛应用，将成为节能环保的最佳绿色环保载体。相变材料是指随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。 不同相变材料的溶解点和溶解潜热不同，基于此可通过选择不同的相变材料来开发适用于不同场合的冷却装置。如水是一种常见的相变材料，在I个大气压(TC的情况下，I千克质量的冰转变成同温度的水，要吸收79.6千卡的热量；STL37水合盐相变温度为28°C;目前可查商品化的相变材料熔点温度范围为从_30°C到+117°C。大量实验表明，一般主轴发热温度在20-80°C左右，因此，针对特定电主轴可采用相应熔点的相变材料来实现冷却。 声表面波传感是近些年发展起来的一种新的传感测量方式。声表面波传感器除了具有精度和灵敏度高，线性度好等特点外，更重要的是实现了传感器的无线和无源化。声表面波传感器一般在射频段工作，可以将声表面波输出信号直接转化成为电磁波发射出去，实现信息的无线传输。声表面波传感器的基片采用压电材料，传感器受电磁波激发时具有储能特性，在信号回传时无需额外供电，只以电磁波作为能量的供应和信号传输的工具，从而摆脱了电池的限制，实现传感信号反馈的无源化。 目前，电主轴冷却一般采取强制循环油冷却的方式对其定子及主轴轴承进行冷却，即将经过油冷却装置的冷却油强制性地在主轴定子外和主轴轴承外循环，带走主轴高速旋转产生的热量，如申请公布号为CN102862092 A的专利文献公开了一种基于分形流道的冷却套，包括依次紧密套接的冷却套内圈、冷却套中圈和冷却套外圈；冷却套内圈的外壁沿圆周向设有内圈冷却单元，包括矩形分布的四个内圈工字形流道以及与其连通的内圈工字形连接流道，内圈工字形连接流道与冷却套的入水口相连；冷却套中圈沿圆周向设有与内圈冷却单元正对且连通的中圈冷却单元；冷却套的入水口与冷却套的出水口错开相对设置。 此外，还有采用压缩空气冷却的电主轴，如HSPK系列压缩空气冷却电主轴。 采用上述两种冷却方式对主轴冷却套密封性有严格要求，易因密封性问题导致冷却剂泄漏使冷却效果下降和污染工作环境，且现有技术中一般采用有源有线、有源无线等监测技术进行测温，但这存在诸多局限性，传统有线传感器往往难以实现在理想测点上的安装，且监测系统通常需要多个传感器，使得电源线和信号线的配置更加复杂；无线传感器摆脱了走线的限制，但仍受到供能问题和体积问题的困扰。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提出了一种温度自检测电主轴冷却装置。解决了现有技术易因密封性问题导致冷却剂泄漏使冷却效果下降和污染工作环境的问题，以及现有测量技术诸多局限性的问题。 本专利技术采取的技术方案如下: 一种温度自检测电主轴冷却装置，包括具有电主轴通道的壳体，壳体内沿电主轴通道的外围分布有换热介质通道，所述换热介质通道内设有: 冷却球，与所述换热介质通道滚动配合，冷却球包括空心球体，以及填充在空心球体内的相变材料； 传感球，与所述换热介质通道滚动配合，用于探测换热介质通道的温度。 使用时，冷却球在换热介质通道中运动时，与电主轴进行热交换，冷却球通过将相变材料(即冷却液)用空心球体包裹起来，克服了现有技术因密封性问题导致冷却液泄漏，降低冷却效果和污染工作环境的问题，通过传感球能够探测换热介质通道的温度对电主轴进行有效的监控。 作为优选,所述壳体内设有天线,该天线穿出壳体的一端连接有读取器,所述传感球包括可被电磁波透射的外壳，外壳内设有: 声表面波温度传感器敏感元，能在外壳内自由滑动； 环形天线，套设在所述声表面波温度传感器敏感元的侧壁上，内侧与声表面波温度传感器敏感元固定连接，环形天线与所述天线相互配合进行信号传输； 两个支撑块，设置在所述声表面波温度传感器敏感元的上下两端，且其中一个支撑块的重量大于另一个支撑块。 两个支撑块中，其中一个支撑块的重量大于另一个支撑块，使声表面波温度传感器敏感元的重心降低，在重力的作用下，较重的支撑块会一直处在外壳内最下端，以此保证与声表面波温度传感器敏感元固定的环形天线始终能保持水平状态(与不倒翁原理类似)。传感球工作时，读取器每隔一定时间发送电磁波信号给天线，天线将电磁波信号发射到换热介质通道中，当传感球在换热介质通道中时，会收到电磁波信号，电磁波信号透过外壳被环形天线接收，而后被声表面波温度传感器敏感元上的叉指换能器转换，转换为声表面波沿声表面波温度传感器敏感元的压电基底上传播，当其遇到设在压电基底上的反射栅后，反射回叉指换能器，并由其转化为带有温度特征的回波信号，并通过环形天线传给天线，通过天线传给读取器。 本专利技术中，米用声表面波传感技术,将声表面波传感器敏感兀包裹在外壳中，制成传感球，以此实现对冷却效果的无线无源长效监测；且传感球在换热介质通道中循环滚动，相对于传统测量方法，能减少传感器数量，并实现全通道温度动态监测。 冷却装置还包括与读取器连接控制读取器工作的控制柜。该控制柜用于控制读取器收发电磁波信号。 作为优选，所述壳体包括: 外冷却套，内壁设有第一螺纹槽； 内冷却套，同轴设置在外冷却套的内部，且内冷却套的外壁设有与第一螺纹槽配合的第二螺纹槽，第一螺纹槽和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度自检测电主轴冷却装置，包括具有电主轴通道的壳体，壳体内沿电主轴通道的外围分布有换热介质通道，其特征在于，所述换热介质通道内设有：冷却球，与所述换热介质通道滚动配合，冷却球包括空心球体，以及填充在空心球体内的相变材料；传感球，与所述换热介质通道滚动配合，用于探测换热介质通道的温度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚鑫骅，栾丛丛，傅建中，贺永，陈子辰，赖金涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33