CN112638585B - 包括磨损检测传感器的磨料制品 - Google Patents
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Abstract
一种磨料制品可包括嵌入磨料本体内或沿着所述磨料本体的外表面延伸的磨损检测传感器。所述磨损检测传感器可包括至少一根导电引线,并且设计成产生与所述磨料本体的磨损阶段相对应的一个或多个磨损信号。所述至少一根导电引线可联接至逻辑器件,所述逻辑器件可控制所述磨损检测传感器并记录所述磨损信号。
Description
技术领域
以下涉及一种磨料制品,并且特定地涉及一种包括磨损检测传感器的磨料制品。
背景技术
固定的磨料制品可用于各种材料去除操作中,并且例如在轨道的磨削期间经常经受长时间的磨削过程。为了优化磨削过程并确定磨料制品的必要更换,重要的是观察磨料本体的磨损阶段,这可能需要停止费时的操作。例如,只能在列车未运行的时间段内进行轨道磨削。这些时间段可为短持续时间并且需要有效地使用,使得大部分时间花费在磨削操作上而不是费时的磨轮更换上。通常在磨削之前手动测量每个轮上残留的磨料量,以识别在下一轮中可能完全磨损的轮。这些测量也是费时的,并且操作员保守地处理任何需要的更换,以避免在开放的磨削时间段期间更换轮。
需要连续观察磨料制品的磨损阶段而不中断磨削过程。
附图说明
通过参考附图,可以更好地理解本公开,并且让本公开的众多特征和优点对于本领域的技术人员显而易见。
图1包括根据一个实施例的磨料制品的侧视面图示。
图2包括根据一个实施例的磨料制品的横截面图示。
图3包括根据一个实施例的磨料制品的侧视面图示。
图4A包括根据一个实施例的使用之前的磨料本体的一部分(包括磨损检测传感器的部分)的图示。
图4B包括根据一个实施例的材料去除操作期间的磨料本体的一部分(包括磨损检测传感器的部分)的截面的图示。
图5A包括根据一个实施例的磨损检测传感器的一根引线的图示。
图5B包括根据另一个实施例的磨损检测传感器的一根引线的图示。
图6包括根据一个实施例的螺旋缠绕在磨料本体上的一根引线的图示。
图7包括根据一个实施例的包括磨损检测传感器的磨料制品的平面图的图示。
图8包括根据另一个实施例的包括检测传感器的磨料制品的平面图的图示。
图9A包括根据一个实施例的磨损检测传感器的图示。
图9B包括根据另一个实施例的磨损检测传感器的图示。
图9C包括根据一个实施例的附接至安装板的磨损传感器的一部分的图示。
图9D包括磨损传感器的时间与环路状态的关系图。
图9E包括磨损传感器的另一个时间与环路状态的关系图。
图10包括根据一个实施例的磨料制品的一部分的横截面的图示。
图11包括根据另一个实施例的包括检测传感器的磨料制品的平面图的图示。
图12包括根据另一个实施例的包括检测传感器的磨料制品的平面图的图示。
图13包括根据另一个实施例的包括检测传感器的磨料制品的平面图的图示。
图14包括根据另一个实施例的包括检测传感器的磨料制品的平面图的图示。
图15包括根据一个实施例的磨料本体的一部分的图示。
图16A包括根据另一个实施例的包括磨损检测传感器的磨料制品的平面图的图示。
图16B包括直径与反射功率的关系图。
图17A包括根据一个实施例的磨料本体的一部分的图示。
图17B包括根据一个实施例的另一个磨料本体的一部分的图示。
图18包括根据一个实施例的磨损检测系统的图示。
图19A包括根据一个实施例的磨料制品的反射功率与时间的关系图。
图19B包括根据一个实施例的另一个磨料制品的反射功率与时间的关系图。
图20包括示例性磨损传感器的图示。
图21包括示例性读取器的部件的图示。
具体实施方式
提供结合附图的以下描述,以帮助理解本文所提供的教导内容。以下公开内容将集中于本教导内容的具体实施方式和实施例。提供该重点是为了帮助描述教导内容,并且不应该被解释为是对本教导内容的范围或适用性的限制。然而,在本申请中当然可以使用其他教导内容。
如本文所用,术语“包括/包含(comprises/comprising/includes/including)”、“具有(has/having)”或其任何其他变型都旨在涵盖非排他性的包括。例如,包含特征列表的方法、制品或装置不一定仅限于那些特征,而是可以包括未明确列出的或这种方法、制品或装置固有的其他特征。此外,除非有明确的相反的说明,否则“或”是指包括性的“或”而非排他性的“或”。例如,以下任一项均可满足条件A或B:A为真(或存在的)而B为假(或不存在的)、A为假(或不存在的)而B为真(或存在的),以及A和B两者都为真(或存在的)。
而且,使用“一个”或“一种”来描述本文所述的要素和组分。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。除非很明显地另指他意,否则这种描述应被理解为包括一个或至少一个,并且单数也包括复数,或反之亦然。例如,当在本文描述单个项时,可以使用多于一个项来代替单个项。类似地,在本文描述了多于一个项的情况下,单个项可以取代多于一个项。
除非另有定义,否则本文使用的所有技术术语和科技术语都与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。材料、方法和实例仅是说明性的而非限制性的。关于未描述的有关特定材料和加工方法的某些详细信息的方面,此类详细信息可以包括常规方法,其可以在制造领域的参考书及其他来源中找到。
本文公开的实施例涉及磨料制品,该磨料制品包括在粘结材料内的磨料颗粒的磨料本体。磨料制品可包括磨损检测传感器,该磨损检测传感器配置成用于检测磨料本体的尺寸变化,其中磨损检测传感器的至少一部分联接至磨料本体的至少一部分并沿着磨料本体的至少一部分延伸。如本文所用,短语“联接至磨料本体的至少一部分并沿着磨料本体的至少一部分延伸”是指磨损检测传感器的至少一部分可包含在本体的外表面处,或部分地嵌入磨料本体中,或完全嵌入磨料制品的本体中。
在一个实施例中,磨损检测传感器可包括至少一根引线。所述至少一根引线可包括导电结构。
在一方面,引线可包括在其端部(即,终端或引线尖端)连接在一起的一对导线,这些引线可形成导电环路。
在另一方面,引线可为薄的细长导电板或导线,其适于改变与细长板或引线的长度相对应的电阻。随着磨料本体的磨损增加,引线的长度变短,并且所测得的引线电阻随着引线长度的减小而产生的变化可与磨料本体的磨损相对应。
在又一方面,引线可为包括由多个电阻器连接的两根导线的电路。电阻器沿着两根导线(即,电阻阶梯)的长度方向在不同位置处彼此平行地定位。随着电阻器在磨料本体的磨损过程中受到破坏,电路的等效电阻增加,并且测得的电路电阻的增加可与磨料本体的磨损状态相对应。
磨损检测传感器的所述至少一根引线可部分地嵌入磨料本体中、完全嵌入磨料本体中、或沿着磨料本体的外表面延伸。
如本文所用,如果磨损检测传感器包含多于一根引线,则术语至少一根引线也称为多根引线。
在一方面,磨损检测传感器的所述至少一根引线可沿着磨料本体的外表面的一部分延伸。在另一方面,所述多根引线中的大多数或引线可沿着磨料本体的外表面的一部分延伸。在特定方面,所述多根引线中的每根引线可沿着磨料本体的外表面的一部分延伸。
在又一个实施例中,所述多根引线中的至少一根引线可嵌入磨料本体内。在特定实施例中,所述多根引线中的所有引线可嵌入磨料本体内。
在一方面,磨损检测传感器可具有第一部分(例如,逻辑器件)和第二部分(例如,多根引线),其中第一部分可联接至毂,并且第二部分可联接至磨料本体。在另一方面,磨损检测传感器的第一部分可联接至磨料本体,并且第二部分可联接至毂。在另一方面,所述多根引线和逻辑器件均可联接至磨料本体。
图1包括根据一个实施例的磨料制品100的图示。
磨料制品(100)可为磨轮,其中磨料本体(102)联接至毂(103)。磨料本体包括粘结的磨料,包括包含在粘结材料的三维基质中的磨料颗粒。磨料本体(102)可以任选地包括一定的孔隙率作为与磨料颗粒和粘结材料不同的相。磨损检测传感器可以多根引线(104)和逻辑器件(105)的形式联接至诸如磨料本体(102)和/或毂(103)等磨料制品(100)。磨损检测传感器的所述多根引线(104)可联接至磨料本体(102)的外表面的一部分。所述多根引线104可从逻辑器件(105)在磨料本体(102)的轴向方向(x)上朝向材料去除表面(107)延伸。
在图2所示的磨料制品的另一个实施例中,磨损检测传感器的所述多根引线(204)可从逻辑器件(205)在磨料本体(202)的径向方向(z)上延伸,径向方向(z)与轴向方向(x)正交。图2示出了包括附接至毂(203)的磨料本体(202)的磨轮的剖面图,其中磨损检测传感器(204)的所有引线可完全嵌入磨料本体(202)中并且指向材料去除表面(207)。逻辑器件(205)可进一步任选地包括用于与外部控制器(未示出)连通的通信设备(例如,收发器)(206)。
图3示出了本公开的磨轮(300)的侧视图。在此实施例中,磨损检测传感器(304)的所述多根引线可沿着磨料本体的外表面(308)的一部分延伸。所述多根引线(304)可连接至逻辑器件(305),并且逻辑器件(305)可联接至毂(303)。所述多根引线(304)可在径向方向(z)上延伸至外部材料去除表面(307)。
磨损检测传感器的引线的数量可为至少一根引线,并且可没有特定上限。引线的量可取决于经受材料去除过程(诸如,磨削、切割或抛光)的磨料本体的厚度,并且在其中应观察到磨料本体磨损的增加。在一个实施例中,磨损检测传感器可包括至少一根引线,诸如至少两根引线、至少三根引线或至少四根引线、至少五根引线、至少七根引线或至少九根引线。在另一个实施例中,磨损检测传感器可包括不多于100根引线,诸如不多于80根引线、不多于60根引线、不多于50根引线、不多于30根引线、不多于20根引线、不多于15根引线或不多于10根引线。磨损检测传感器中的引线量的值可在上文提到的任何最小值和最大值之间的范围内。
磨损检测传感器的所述多根引线可相较于彼此具有不同的长度。在一个实施例中,所有引线可从逻辑器件彼此平行地延伸至磨料本体的体积中的不同深度。在一方面,所述多根引线中的每根引线可包括终端,并且每个终端可相对于彼此位于不同的位置。例如,每个终端可相对于彼此以不同深度嵌入磨料本体内。
在另一个实施例中,所述多根引线可从逻辑器件沿着磨料本体彼此成一角度延伸。在又一个实施例中,所述多根引线可不直接联接至逻辑器件,而是可在逻辑器件与所述多根引线之间具有连接结构。
在一个实施例中,每根引线的终端可到达距磨料本体的原始材料去除表面的限定距离ΔDT,其中引线的终端可嵌入磨料本体中或沿着磨料本体的外表面延伸。图4A示出了磨料本体的一部分,其中磨损检测传感器(404)的所有引线可嵌入磨料本体(402)中,并且每根引线的终端可距磨料本体(407)的原始材料去除表面具有限定的距离ΔDT1、ΔDT2、ΔDT3和ΔDT4。在此应当理解,在对工件进行磨削或切割之前,将磨料本体(407)的原始材料去除表面理解为磨料本体的外表面。在图4A中,所述多根引线在轴向方向(x)上朝向原始材料去除表面(407)延伸。
在材料去除操作期间,本公开的磨料本体可经受磨损,使得可从原始材料去除表面去除磨料本体的部分。图4B示出了磨料制品401的阶段,其中在工件(410)的材料去除操作期间,已经从原始外部材料去除表面去除磨料本体的一部分,并且所述多根引线(404)中的最长引线的终端已经到达磨料本体(402)的实际材料去除表面(409)。
当引线的终端到达磨料本体(402)的实际材料去除表面(409)时,会破坏通过引线传导电流的两根导线之间的连接,从而断开电路,并且引线的导线对之间的电流无法再流动。断开的导线环路的开路可由逻辑器件检测,并且在本文中可理解为断线。根据由逻辑器件检测到的断线的量,可计算出磨料本体的磨损。
在另一方面,所述多根引线可在一个电路内连接在一起,其中如果所供应的电流总量保持恒定,则断开的导线环路可引起通过整个电路的总电压的变化。可通过连接至所述多根引线的逻辑器件将电压的变化量测量为磨损信号,并且可允许得出有关磨料本体的磨损阶段的结论,诸如已从原始外部材料去除表面(307)去除了多少磨料本体,以及剩余的使用寿命。
通过从磨料本体的原始材料去除表面获知在磨料本体内或沿着磨料本体的外表面的引线的终端位置,可通过逻辑器件计算出磨料本体在工作操作期间的磨损阶段。在一个实施例中,所述多根引线中的一根引线的终端与磨料本体的原始去除表面的距离ΔDT可为至少100微米,诸如至少150微米、至少200微米、至少500微米、至少1000微米、至少5000微米或至少10000微米。在另一方面,距离ΔDT可不大于1.5米,诸如不大于1.3米、或不大于1.0米、或不大于0.8米、或不大于0.5米、或不大于0.3米、或不大于0.1米、或不大于0.05米或不大于0.01米。距离ΔDT的值可在上文提到的任何最小值和最大值之间的范围内。
在又一个实施例中,在与磨料本体的材料去除表面正交的方向上的两个引线终端之间的距离ΔDI可为至少100微米,诸如至少200微米、至少300微米、或至少500微米、或至少1000微米或至少5000微米。在另一方面,两个引线终端之间的距离可不大于1.5米,诸如不大于1.2米、或不大于1.0米、或不大于0.8米、或不大于0.5米、或不大于0.3米、或不大于0.1米或不大于0.05米。距离ΔDI的值可在上文提到的任何最小值和最大值之间的范围内。
在磨损检测传感器的每根引线是单个导线或细长板的实施例中,可将磨损检测传感器设计成使得引线的面积(例如,引线的长度)与特定电阻相关,其中随着引线长度的减小(通过增加磨损)的电阻变化可转换为有关磨料本体磨损的信息。
在一个实施例中,磨损检测传感器的所述至少一根引线的总长度可为至少100微米,诸如至少200微米、或至少500微米、或至少1000微米、或至少1cm或至少5cm。在另一方面,所述至少一根引线的总长度可不大于10米,诸如不大于8米、或不大于5米、或不大于3米、或不大于2米,不大于1.5米、或不大于1.0米、或不大于0.8米、或不大于0.5米、或不大于0.3米、或不大于0.2米、或不大于0.1米、或不大于0.05米或不大于0.01米。所述至少一根引线的总长度的值可在包括上文提到的任何最小值和最大值的范围内。
磨损检测传感器的所述至少一根导电引线可与至少一个逻辑器件连通。在一个实施例中,逻辑器件可为微控制器,该微控制器配置成检测磨损检测传感器的状态变化。逻辑器件可以任选地包括用于与外部控制器连通的通信设备,例如收发器。
在一方面,磨损检测传感器的所述至少一根引线可通过逻辑器件在电流流过引线时处于活动状态、并且在因为引线损坏而没有电流或较少电流流过引线时处于非活动状态来检测。在引线的非活动阶段中,电流的中断或减少会产生磨损信号。因此,通过检测磨损信号并控制和测量流经所述多根引线的电流,可在不中断材料去除过程的情况下分析磨料本体的磨损阶段。
由磨损检测传感器产生的磨损信号可通过通信设备发送至外部控制器,例如,操作员手中的便携式控制单元,或安装在安装有轮的机器上的固定单元。磨损信号的传输可经由电连接,例如到安装有轮的主轴上,或作为无线信号进行。在一方面,逻辑器件可包括收发器,例如RFID收发器,以用于将磨损信号发送至可监督和控制磨削过程的外部控制器。用于无线发送磨损信号的其他选项可经由Wi-Fi或蓝牙或其他无线协议进行。磨损信号可作为本地数据存储存储在逻辑板上(例如,SD卡或闪存)。外部控制器可为逻辑器件的一部分,也可为独立单元。在又一方面,可使用光指示器来指示需要更换轮或轮仍然具有较长的使用寿命。
操作磨损检测传感器所需的电能可由电池提供,也可由机器或火车的直接电连接提供。磨损检测传感器还可使用RF能量进行远程供电,或通过能量收集系统(例如,通过振动产生电能的系统)供电。
所述至少一根导电引线的材料可为金属或金属合金。引线材料的非限制性实例可为铜、铝、银或不锈钢。
在一个实施例中,特别是当引线具有导线环路或电阻阶梯的结构时,每根引线可进一步由保护材料包围或嵌入。图5A示出了一根引线(500)的实施例,所述一根引线可包括通过形成引线端(502)并形成环而连接在一起的一对引线(501),其中导线可由引线保护材料(503)围绕。
图5B示出了具有电阻阶梯结构的引线,其中两根导线(502)通过在两根导线(502)的长度方向上的不同位置处彼此平行放置的多个电阻器(505)连接。整个电路嵌入保护材料(503)中。
引线保护材料可为可在磨料制品的制造期间保护导线的材料,但是当磨料制品到达磨料本体的实际外部材料去除表面时,可容易地在磨料制品的材料去除操作期间由力加以破坏。引线保护材料的非限制性实例可为例如聚酰亚胺、聚氨酯或聚烯烃。例如,在其中磨料本体具有导电性的一个实施例中,引线保护材料还可用作防止电路短路的绝缘体。在一方面,至少一个导线环路可直接施加在磨料本体的外表面上,并嵌入例如聚酰亚胺等保护性聚合物内。类似地,如果将引线设计成用于测量电阻的变化,则可将导线或细长板直接施加在磨料本体的外表面上,并嵌入保护性聚合材料内。
在另一个实施例中,磨损保护传感器的引线可不包括导线保护材料。
在又一个实施例中,所述至少一根引线可具有螺旋形式,并且缠绕在磨料本体的外表面周围,如图6所示。此实施例可适用于在磨料本体的磨损期间可根据其尺寸减小而改变电阻的引线。图6示出了固定在毂(603)上的呈轮(602)形式的磨料本体,其中引线(604)呈导线的形式并且在轴向方向(x)上螺旋地缠绕在磨料本体(602)周围。在一方面,磨料本体可由增强的玻璃纤维毡(未示出)覆盖,并且可将引线编织至毡中,或者引线可直接代替玻璃纤维毡的一些缝线。
在另一个实施例中,磨损检测传感器可包括至少一个电子设备。在一方面,电子设备可包括电子元件。电子元件可包括例如芯片、集成电路、逻辑、应答器、收发器、无源元件(诸如电阻器、电容器、存储器等)或它们的任意组合。在另一方面,电子设备可包括直接联接至电子元件的天线。在特定方面,电子设备可包括:芯片、集成电路、数据转发器、带有或不带有芯片的基于射频的标签或传感器、电子标签、电子存储器、传感器、模数转换器、发射器、接收器、收发器、调制器电路、多路复用器、天线、近场通信设备、电源、显示器(例如,LCD屏或OLED屏)、光学设备(例如,LED)、全球定位系统(GPS)或设备、或它们的任意组合。在一些实例中,电子设备可任选地包括基底、电源或两者。在又一方面,电子设备可为有线或无线的。
电子设备的更特定的实例可包括标签或传感器,诸如射频识别(RFID)标签或传感器、近场通信标签或传感器、或它们的组合。在一方面,电子设备可包括RFID标签。在一些实例中,RFID标签可为非活动的,并且可由用于RFID标签的读取器设备供电。在另一个实例中,RFID标签可为活动的,包括例如电源,诸如电池或电感电容箱电路。
在另一方面,电子设备可包括近场通信设备。近场通信设备可以是能够经由电磁辐射在设备的一定限定半径内(通常小于20米)发送信息的任何设备。
在特定方面,电子设备可包括双频标签。双频标签可有利于在多个频率下的可读性。例如,电子设备可包括近场通信设备和RFID标签。在另一个实例中,电子设备可包括附接至RFID天线和NFC天线的双频芯片。
在又一方面,电子设备可包括收发器。收发器可以是可接收信息和/或发送信息的设备。与一般为只读设备(其存储信息以用于进行读取操作)的无源RFID标签或无源近场通信设备不同,收发器可主动发送信息,而不必进行有源读取操作。此外,收发器可能能够在各种选择的频率上发送信息,这可改善电子设备与旨在接收和/或存储信息的各种系统的通信能力。
在一方面,电子设备可附接至磨料本体的至少一部分。例如,电子设备可附接至磨料本体的表面的一部分,诸如主表面、外围表面或它们的组合。在又一方面,电子设备可与磨料本体接触。在另一方面,电子设备可至少部分地嵌入磨料本体中。在又一方面,电子设备可完全嵌入磨料本体内。
在一些实施方式中,电子设备可适于检测磨料制品的磨损,诸如磨料本体的尺寸变化。在其他实施方式中,电子设备可与另一个部件组合以有利于磨损检测。
图7包括包含磨料本体701和磨损检测传感器702的磨料制品700的平面图的图示。本体701可包括中心孔703。在一些实例中,磨料本体701可包括与中心孔703邻接的内圆周区域704和位于内圆周区域705外部的外圆周区域705。内圆周区域可包括内圆周直径DI并且磨料本体可包括外径DO,在本公开中该外径也可称为外圆周区域直径。
在一个实施例中,磨料制品的磨损可包括尺寸变化,包括外径DO的减小。例如,磨料本体的外围表面可为与工件接触的材料去除表面。材料去除表面上的材料损失会导致外径DO减小。在某些应用中,当外径DO减小至大约内径DI的尺寸时,磨料制品可能不适合进一步使用。在另一个实施例中,磨料本体的主表面可为材料去除表面。
磨损检测传感器702可包括电子设备710,该电子设备包括联接至天线714的电子元件712,诸如集成电路。在一些实施方式中,电子设备710可包括集成电路并且可不包括天线。电子设备710可放置在内圆周区域704内或外圆周区域705内,或者沿着内圆周区域704的一部分和外圆周区域705的一部分延伸。在特定实例中,电子设备710可放置在内圆周区域704内,如图所示。
磨损检测传感器702可进一步包括联接至电子设备710的电气部件。电气部件可包括无源元件,诸如电容器、电阻器、电感器或它们的组合。在特定实例中,电气部件可包括第一电容极板718和第二电容极板720。第一电容极板718和第二电容极板720可诸如通过导线716联接至电子设备710。
第一电容极板718和第二电容极板720可间隔开并且可彼此平行放置。在一些实例中,第一电容极板718可放置在内圆周区域704中,并且第二电容极板720可放置在外圆周区域705中。
在示例性材料去除操作中,磨料制品的磨损可导致去除一部分或整个第二电容极板720,这可引起电容器板中的电场强度改变。电子设备710可检测变化并生成磨损信号。
在其他实例中,电气部件可包括电阻器、电感器或它们的组合。在示例性材料去除操作中,可去除电阻器、电感器或两者的一部分,这可能引发电流或磁场改变,从而导致生成磨损信号。
磨损信号可由数据接收装置接收,并且可警告操作人员磨料制品的磨损状况。
在一个实施例中,数据接收设备可包括读取器、询问器或可接收、读取、存储和/或编辑数据的另一个设备。在一些实例中,数据接收设备可读取存储在电子设备中的数据,并且电子设备可能不具有发送数据的功能。在另一个实施例中,数据接收设备可将数据从电子设备发送至另一个设备、系统、数据库等。在特定实施例中,数据接收设备可包括RFID读取器或询问器、NFC读取器、移动电话或它们的组合。
如图7所示,磨损检测传感器702可定位在磨料本体701的主表面上方。在另一个实施例中,磨损检测传感器702的至少一部分可附接至主表面、外围表面或两者的一部分。例如,可将电子设备、电气部件、导线或它们的任意组合直接冷压、温压或热压至磨料本体的表面上。在另一个实例中,磨损检测传感器的至少一部分可在磨料本体的形成过程期间布置在磨料本体的表面上,并且与磨料本体共固化。在另一个实例中,磨损检测传感器的至少一部分可通过热、辐射、胶水、粘合剂、以机械方式或它们的任意组合附接至表面。
在一个实施例中,磨损检测传感器702可与磨料本体701的一部分接触。例如,磨损检测传感器702可与粘结材料、磨料颗粒、磨料本体701的另一个部件或它们的组合直接接触。在另一个实施例中,磨损检测传感器702可部分地嵌入或完全嵌入磨料本体内。在一些实例中,可去除磨料本体的一部分以在磨料本体内部形成空间(例如,狭槽)以容纳磨损检测传感器,并且热、压力、粘合剂、胶水或它们的任意组合可为用于将磨损检测传感器连接至身体的至少一部分。在一些其他实例中,磨损检测传感器可嵌入混合物中以在形成过程期间形成磨料本体。混合物可包括粘结材料、磨料制品和任选的添加剂。在特定的实例中,混合物和磨损检测传感器可放置在模具中,其中磨损检测传感器可部分或完全嵌入混合物中。然后可通过使混合物经受压力、加热、辐照、形成磨料本体的其他已知方法或它们的组合来形成磨料本体。
如图所示,电气部件的至少一部分,诸如第一电容极板718和第二电容极板720,可放置在磨料本体701的主表面上。在特定实例中,电气部件的一部分,诸如电容极板718和720中的至少一个,可附接至磨料本体的一部分。在另一个特定实例中,第一电容极板718和第二电容极板720可附接至主表面、外围表面或两者的一部分。在更特定的实例中,第一电容极板718和第二电容极板720中的至少一个可与包括粘结材料、磨料颗粒、另一个部件或它们的任意组合的磨料本体的一部分接触。
在一些实施方式中,电容极板718和720中的至少一个可部分地或完全地嵌入磨料本体701中。例如,第一电容极板718可放置在主表面或外围表面上,并且第二电容极板可部分或完全嵌入磨料本体701中。在另一个实例中,第二电容极板720可放置在主表面或外围表面上,而第一电容极板718可部分或完全嵌入磨料本体701中。在另一个实例中,第一电容极板718和第二电容极板720均可部分或完全嵌入磨料本体701中。
在另一个实施例中,磨损检测传感器可包括联接至电子设备的环形电路。图8包括另一个示例性磨轮800的平面图的图示,该磨轮包括磨料本体801。磨料制品800包括磨损检测传感器802,该磨损检测传感器包括放置在主表面803上的电子设备810。电子设备810可包括电子元件,并且任选地,包括联接至电子元件812的天线814。磨损检测传感器802可包括环形电路。在一些应用中,环形电路可包括联接至电子设备810的导线环路820。例如,导线可为电阻性的。导线环路可直接连接至电子元件812,诸如集成电路。替代性地,导线环路可通过天线814联接至电子元件812。
在另一个应用中,环形电路可包括无源元件,诸如电容器、电阻器、电感器或它们的组合。在特定应用中,环形电路可包括包含至少一个电容器的电容性环形电路。在另一个特定应用中,环形电路可包括至少一个电阻器。在另一个特定实例中,环形电路可包括多个电容性环形电路,其中电容器放置成通过导线平行连接。
图9A包括磨损检测传感器900的图示,该磨损检测传感器包括联接至环形电路902的电子设备901。电子设备901可包括诸如应答器、集成电路等电子元件905以及联接至电子元件905的天线903。环形电路902可包括平行放置的多个电容器911、912和913。在另一个实例中,911、912和913中的至少一个或全部可包括电阻器。
在一个实施例中,磨损检测传感器802或900可放置在磨料本体801的主表面803、外围表面(未示出)或它们的组合上。在一方面,环形电路820或902的长度LL可沿着主表面、外围表面或两者的一部分延伸。在另一方面,环形电路820或902的长度LL可在磨料本体801的径向方向、轴向方向或它们的组合上延伸。在另一个实例中,环形电路820或902的长度LL可朝向材料去除表面延伸以有利于磨损检测。
在又一个实施例中,磨损检测传感器802或900的至少一部分可嵌入磨料本体801中。在一方面,环形电路820或902、电子设备810或901或两者可部分地嵌入磨料本体中。在另一方面,环形电路820或902、电子设备810或901或两者可完全嵌入磨料本体中。
在另一个实施例中,磨损检测传感器802或900可放置在可有利于确定磨损水平的特定位置中。例如,在材料去除操作中,当磨料本体的磨损达到第一水平时,可去除磨损检测传感器的第一部分并且可生成第一磨损信号。第一磨损信号可为第一磨损水平的指示器。第一磨损水平可为相对较低的磨损水平,诸如20%、30%或40%。随着操作继续,当达到第二磨损水平时,可去除磨损检测传感器的第二部分并生成第二磨损信号。第二磨损信号可为第二磨损水平的指示器。第二磨损水平可为相对较高的磨损水平,诸如70%、80%或90%。第二磨损信号可解释为对磨料制品即将到期的警告。
参见图8,环形电路820可在径向方向上朝向外围表面延伸。外围表面可为材料去除表面。磨损检测传感器810可定位成使得在材料去除操作中,随着磨料本体的磨损达到一定水平时,可去除电路环820或902的一定长度以引起电路环断开。电子设备可感测断开的电路环并生成磨损信号。数据接收设备可接收磨损信号并将其解释为达到一定磨损水平(诸如一定程度的低水平磨损)的指示。随着操作继续,可去除电子设备810的一部分,诸如电子元件812、天线814或两者的至少一部分,这可使电子设备变成非活动状态,并且数据接收设备可接收指示达到更高磨损水平的磨损信号。磨损信号可包括信号的变化,诸如响应时间、信号强度、反射能量、现有信号的消失或它们的任意组合的变化。在一些实例中,随着电子设备变得非活动,数据接收设备可能会停止接收来自电子设备的任何信号或响应。
在一些实例中,在磨料制品800的操作期间,电子设备810可能会逐渐损坏,并且随着电子设备810可能发送的数据接收设备上的接收信号强度指示器可用于确定磨损程度逐渐减弱的信号,直到电子设备810变为非活动。接收信号强度指示器的值可由数据接收设备测量、计算或测量并计算,以确定磨损程度。
图9B包括磨损检测传感器950的另一个实例的图示,该磨损检测传感器包括联接至电子设备952的导线环路951。在一个实施例中,导线环路951可包括一个或多个导线环路,诸如1个环路、2个环路、3个环路、5个环路或更多个环路。电子设备952可包括集成电路954和天线953。在特定实施例中,电子设备952可包括RFID芯片或集成电路。电子设备952可进一步包括附加部件955(诸如芯片、另一个集成电路、逻辑器件、应答器、收发器、无源元件等)或它们的任意组合。在一些实施方式中,磨损检测传感器950可加以印刷并且包括基底956。基底956可包括诸如有机材料等柔性材料,并更特定地包括柔性材料。基底956的更特定的实例可包括PET、聚酰亚胺或可用于制造柔性电子器件的另一个种材料。
在某些实施方式中,磨损检测传感器950可邻接磨料制品的磨料本体的外表面(诸如外围表面)加以放置。例如,可将磨损检测传感器950放置在磨料本体的外围表面的至少一部分周围,并且可将非磨料部分(诸如,纤维层)缠绕在磨损检测传感器950和磨料本体的至少一部分或整个外围表面的上方。
图9C包括附接有电子设备982的安装板(或毂)981的俯视图,该电子设备包括容纳在包装985内的电子设备983。包装985和基座辐条988可帮助保护电子设备983免受在磨削操作期间生成的火花和热的影响。在一个实施例中,包装985可包括保护材料,该保护材料可耐高温并且用作隔热罩。在另一个实施例中,包装985可包括聚合物。聚合物的特定实例可包括高性能聚合物,诸如聚醚醚酮(PEEK)等或它们的组合。替代性地,电子设备983可由保护材料代替包装来完全覆盖并且与外部环境分离。
电子设备983可为磨损传感器的一部分,该磨损传感器进一步包括附接至电子设备983的导线环路。在特定实施例中,电子设备983可包括微控制器,并且导线环路可附接至微控制器。导线环路还可附接至磨料本体的外围表面,该磨料本体附接至安装板981。外围表面可为内外围表面。在一个实施方式中,可将涂层施加至导线环路以有利于导线环路附接至外围表面并提供防热和防火花的保护。在一个实施例中,涂层可包括粘合剂。在另一个实施例中,涂层可为耐热的。在特定实例中,涂层可包括耐热粘合剂,其可有利于改善磨损传感器的性能。示例性粘合剂可包括环氧树脂、丙烯酸酯、硅橡胶等。在特定实施例中,涂层可以包括环氧钢。
在一些实例中,在磨削操作期间来自电子设备983的信号传输可为无线的。例如,轮磨损信息可经由Wi-Fi、蓝牙或它们的组合发送至接收设备,诸如移动电话、手持设备、计算机等。所发送的数据可包括导线环路的状态和状态变化。例如,数据可采用以下格式:其中“0”表示闭环(例如,没有可检测到的导线环路磨损),而“1”表示开环(断环)。磨损环的状态和/或状态变化可用于确定磨具的磨损水平。图9D和图9E包括示出了由磨损传感器发送的数据的曲线图,该磨损传感器包括附接至电子设备983的导线环路,其指示磨削操作中不同导线环路的状态。如图所示,导线环路#2是闭合的并且没有状态变化,而导线环路#4的状态从0改变为1,这指示导线环路在磨削操作和磨削工具的一定程度的磨损过程中断裂。随着磨削的继续,可在稍后的时间断开导线环路#2,以指示磨削工具的磨损程度更高。
图10为包括本体1001的磨料制品1000的一部分的横截面的图示。本体1001包括与第二主表面1003相对的第一主表面1002以及在第一主表面1002与第二主表面1003之间延伸的外围表面1004。在一些实例中,本体1001可包括磨料部分1020和非磨料部分1022。外围表面1004可为磨料制品1000的材料去除表面。
磨损检测传感器1005可至少部分地嵌入本体1101中,该本体包括电子设备,该电子设备包括电子元件1008和联接至电子元件1008的天线1006。电子元件1008可放置在非磨料部分1022内。在一些实例中,电子元件1008的一部分可放置在磨料部分1020中。天线1006放置在磨料部分1020中,并且在一些实例中,天线的一部分可放置在非磨料部分中。天线1006的终端1014可与外围表面1004对准。
天线1006可朝向外围表面1004延伸。例如,天线1006可在径向方向上沿着本体的一部分延伸。在另一个实例中,天线1006可在磨料部分的整个径向距离的上方延伸。
在一些实例中,磨损检测传感器可包括包装,该包装包含电子元件1008和天线1006的至少一部分。例如,包装可将电子元件1008和/或天线1006与周围环境分开。在另一个实例中,包装可将电子元件1008和/或天线1006与本体1001的组成物分开,诸如磨料颗粒、粘结材料和其他部件。
包装可包括诸如保护层1010、基底1012或两者。保护层1010的一部分可在主表面1003上方延伸。替代性地,保护层1010可在主表面1003下方或在与主表面1003相同的平面上。在一方面,保护层1010可包括可保护电子元件1008和/或天线1006免受诸如潮湿、冷却剂等外部环境条件的影响的材料。一种示例性保护材料可包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)或它们的任意组合。
在一些实例中,某些冷却剂用于材料去除操作中,并且将电子设备暴露于冷却剂会导致电子设备的性能下降。可施加保护层1010或整个包装以保护电子设备免受冷却剂的影响并延长电子设备的使用寿命。也可施加保护层以保护电子设备免受潮湿、苛刻温度或可能损坏电子设备的其他条件的影响。
在一方面,基底1012可包括与保护层1010类似或不同的材料。在特定实例中,包装可封装电子设备。
磨损检测传感器1005可经受多种材料去除操作,并且用作当磨料制品1000停止使用时达到高磨损水平的指示器。例如,电子元件1008的剩余长度可为在更换磨料制品1000时达到内圆周的指示器。
在一个实施例中,磨损检测传感器可包括电子设备,该电子设备包括直接且电连接至电子元件的天线。在另一个实施例中,磨损检测传感器可包括多个电子设备,其中至少一个电子设备可包括直接且电连接至电子元件的天线。在又一个实施例中,磨损检测传感器可包括多个电子设备,其中电子设备中的至少一些或每个可包括直接且电连接至电子元件的天线。在一些实施方式中,天线可包括薄膜天线。
在一方面,天线可沿着磨料本体的一部分延伸。例如,天线可沿着主表面、外围表面或两者的一部分朝向磨料本体的材料去除表面延伸。在另一方面,天线可在磨料本体的径向方向、轴向方向或它们的组合上延伸。在又一方面,天线可部分或完全嵌入磨料本体中。
在一方面,电子设备可包括至少1个天线、至少2个天线、至少3个天线或至少4个天线,其中每个天线直接且电连接至电子元件。在一方面,天线中的至少一些可沿着磨料本体延伸不同的距离。在另一方面,每个天线可沿着磨料本体延伸不同的距离。
图11包括磨料制品1100的平面图的图示,该磨料制品包括具有内圆周区域1103和外圆周区域1102的本体1101。磨损检测传感器1104可包括电子设备,该电子设备包括电子元件1105和联接至电子元件1105的多个天线1106至1109。电子元件1105可放置在内圆周区域1103内。在另一个实例中,电子元件1105可放置在外圆周区域1102中。在一些特定的实施方式中,电子元件1105可包括集成电路、应答器或它们的组合。
天线1106至1109可彼此间隔开。如图所示,天线1106至1109可延伸使得天线的长度彼此平行。在另一个实例中,可放置天线1106至1109中的至少一些,使得长度可彼此成一定角度延伸。例如,角度可包括锐角、钝角、直角或它们的组合。
天线1106至1109可沿着朝向磨料本体的材料去除表面(例如,外围表面)的一部分延伸。在一方面,与其他天线中的一个相比,这些天线中的一个可延伸不同的距离。在另一方面,所有天线可沿着磨料本体延伸不同的距离。
在又一方面,天线1106至1109中的至少一些相较于彼此可包括不同的长度。在特定方面,天线1106至1109的每一个均可包括不同的长度。例如,天线之间的长度的相对差可为至少5%、至少10%、至少15%、至少17%、至少20%、至少30%、至少40%或至少50%。在另一方面,天线之间的长度的相对差可为至多80%、至多70%、至多60%、至多50%、至多45%、至多40%、至多35%或至多30%。此外,天线之间的长度的相对差可介于包括本文提到的任何最小百分比和最大百分比的范围内。
如图所示,天线1109可放置在内圆周区域1103内。其他天线1106至1108可从内圆周区域1103内的位置延伸至外圆周区域1102中不同的距离。
天线1106至1109可与磨料本体1101的中心线1111间隔开距离δdC。如图所示,δdC是从天线(例如,1106)的终端至中心线1111的垂直距离,其中终端是更靠近中心线1111的终端。例如,天线1106至1109中的至少一些或全部之间的距离δdC的相对差可为至少2%、至少5%、至少10%、至少15%或至少20%。在另一个实例中,距离δdC的相对差可为至多40%、至多35%、至多20%、至多15%或至多10%。此外,δdC的相对差可介于包括本文提到的任何最小百分比和最大百分比的范围内。
每个天线的另一端可与磨料本体1101的外圆周间隔开距离δdO。该距离是从天线(例如,1106)的终端至外圆周的线性延伸。天线1106至1109之间的距离δdO可不同。例如,天线1106至1109中的至少一些或全部之间的距离δdO的相对差可为至少2%、至少5%、至少8%、至少10%或至少15%。在另一个实例中,距离δdO的相对差可为至多45%、至多40%、至多35%、至多30%或至多25%。此外,δdO的相对差可介于包括本文提到的任何最小百分比和最大百分比的范围内。
在磨料制品1100的示例性材料去除操作中,最长天线1107可与实际的材料去除表面(例如,外围表面)接触,并且可去除天线1107的一部分。随着磨料制品的磨损的进行,可去除天线1108、1106和1104的一部分。随着天线的尺寸减小,来自电子设备的响应能量减小。数据接收设备可感应到接收信号的变化,并可警告操作员注意磨损。在一些实例中,数据接收设备可计算响应能量的变化并计算以指示磨损水平。
在一个实施例中,磨损检测传感器可包括电子设备,该电子设备包括电子元件和天线,其中天线可包括比电子元件更大的表面区域。例如,电子设备可包括联接至电子元件的多个天线,其中至少一个、一些或每个天线可具有大于电子元件的表面区域的表面。
在另一个实例中,磨损检测传感器可包括多个电子设备,其中电子设备中的至少一个可包括联接至电子元件的天线,其中天线可比电子元件具有更大的表面区域。在特定实例中,所述多个电子设备中的一些或每个可包括联接至电子元件的天线,其中天线可比电子元件具有更大的表面区域。在另一个特定实例中,所述多个电子设备中的一个或多个可包括联接至电子元件的多个天线,其中所述多个天线中的至少一个或多个可比电子元件具有更大的表面区域。在更特定的实例中,所有天线的表面区域均大于其所联接的电子元件。
在一个实施例中,电子设备可定位在磨料制品的本体的非磨料部分、磨料部分或两者处。在一些实例中,天线可联接至电子元件并且可定位在磨料制品的本体的非磨料部分处。如本文所用,非磨料部分是指磨料制品本体的基本上没有磨料颗粒的部分。非磨料部分可包括或可不包括粘结材料。磨料部分是指磨料制品本体的一部分,该部分包括粘结基质和包含在粘结基质中的磨料颗粒。磨料本体旨在指包括粘结基质和分布在粘结基质中的磨料颗粒的结合体,其中结合体基本上没有非磨料部分。
在一个实施例中,磨损检测传感器可包括包含喇叭形本体的天线。在一些实例中,磨损检测传感器可包括多个天线,其中一个或多个天线可包括喇叭形本体。图12包括磨料制品1200的平面图的图示,该磨料制品包括磨料本体1201,该磨料本体包括内圆周区域1214和外圆周区域1215。在一些实例中,本体可包括中心区域1213。中心区域可包括凸缘区域或毂。
磨损检测传感器1203可包括第一电子设备1204和天线1207,该第一电子设备包括放置在中心区域1213中的电子元件1205。第二电子设备1208包括定位在内圆周区域1214中的电子元件1209和天线1211。在另一个实例中,第一电子元件1205和第二电子元件1209可放置在中心区域1213的外侧。在又一个实例中,第一电子元件1209和第二电子元件1205均可放置在内圆周区域1214中。在又一个实例中,第一电子元件1205和第二电子元件1209中的一个可放置在内圆周区域1214中,并且另一个电子元件可放置在外圆周区域1215中。在特定实例中,没有电子元件放置在外圆周区域1215中。在另一个特定实例中,至多一个电子元件可放置在中心区域1213中。在更特定的实例中,电子元件中的至少一些放置在不同的区域中,包括中心区域1213、内圆周区域1214和外圆周区域1215。
天线1207和1211可在磨料本体1201的周向方向、径向方向、轴向方向或它们的任意组合上彼此间隔开。天线1207和1211可沿着磨料本体的一部分在径向方向、轴向方向或它们的组合上延伸。天线1207可从中心区域1213中的位置延伸穿过内圆周区域1214的整个径向距离,并延伸至外圆周区域1215中。天线1207的终端可与磨料本体的外圆周或材料去除表面(例如,外围表面)间隔开或对准。如图所示,次级天线1207的终端中的一个可到达外圆周或材料去除表面。
天线1211可从内圆周区域1214中的位置延伸至外圆周区域1215中。天线1211中的至少一个可具有可到达外圆周的终端。
如图所示,次级天线1207和1211中的每一个均可包括喇叭形本体。随着次级天线1207和1211朝向外圆周或外围表面延伸,本体的宽度可增大。例如,与天线的另一个部分的宽度相比,在次级天线1207或1211的终端处,更靠近本体1201的外圆周的宽度W可最大。
在一些实例中,天线1207或1211或两者可附接至磨料本体1201的主表面。例如,天线1207或1211或两者可沿着磨料本体的主表面的一部分延伸。在另一个实例中,天线1207或1211或两者的一部分可暴露于外部环境。例如,次级天线1207或1211或两者可部分地嵌入磨料本体1201中。在另一个实例中,天线1207或1211或两者可包括在磨料本体1201的内圆周区域1214的表面部分的外部突出的一部分。
在其他实例中,与电子设备1204或1205相比,天线1207或1211可在磨料本体的更大的表面区域上方延伸,同时其形状并非喇叭形。例如,天线1207和/或1211可具有包括三角形、矩形、正方形或不规则形状的形状。天线1207和1211可具有相同或不同的形状。
在另一个实例中,天线1207和1211中的任一个或每一个可在磨料本体的某个表面区域上方延伸,这可有利于改善数据传输和/或为电子设备1204和/或1208持续供电。例如,天线1207和1211中的任一个或每一个可在磨料本体1201的主表面或外围表面的表面区域的至少1/20上方延伸,诸如在磨料本体1201的主表面或外围表面的表面区域的至少2/20、至少3/20、至少4/20或至少5/20上方延伸。在另一个实例中,天线1207和1211中的任一个或每一个可在磨料本体1201的主表面或外围表面的表面区域的至多10/20上方延伸,诸如在磨料本体1201的主表面或外围表面的表面区域的至多9/20、至多8/20、至多7/20、至多6/20、至多5/20、至多4/20或至多3/20上方延伸。此外,天线1207和1211中的任一个或每一个可在包括本文提到的任何最小值和最大值的表面区域上方延伸。
图13包括具有磨料本体1301的磨料制品1300的平面图的图示。磨料本体1301可包括内圆周区域1302和外圆周区域1303。在一些实例中,磨料本体1301可包括中心区域1310。
磨损检测传感器1304可包括第一电子设备和第二电子设备,该第一电子设备包括联接至天线1306的电子元件1305,该第二电子设备包括联接至天线1308的电子元件1307。
天线1306和1308可包括弯曲部分,该弯曲部分可在磨料本体1301的周向方向上延伸。在特定实例中,天线1306和1308可包括可在周向方向上延伸的长度。在另一个实例中,天线1306、1308或两者可在周向方向、轴向方向、径向方向或它们的任意组合上延伸。在另一个实例中,天线1306和1308可具有相同或不同的长度。
在另一个实例中,天线1306、1308或两者可沿着磨料本体1301的一部分延伸一定长度。在一方面,天线1306、1308或两者可沿着主表面、外围表面或它们的组合的一部分延伸。在另一方面,天线1306和1308中的一个或每一个可延伸一定的长度,这可有利于改善数据传输和/或连续供电。例如,天线1306和1308中的一个或每一个可延伸磨料本体1301的外圆周的至少1/10,诸如磨料本体1301的外圆周的至少2/10、至少3/10、至少4/10、至少5/10、至少6/10或至少7/10。在另一个实例中,天线1306和1308中的一个或每一个可延伸磨料本体1301的外圆周的至多9/10,诸如磨料本体1301的外圆周的至多8/10、至多7/10、至多6/10、至多5/10或至多4/10。此外,天线1306和1308中的一个或每一个可延伸包括本文提到的任何最小值和最大值的范围内的长度。
在另一个实例中,天线1306和1308中的任一个或每一个可在磨料本体的某个表面区域上方延伸,这可有利于改善数据传输和/或为电子设备1305和/或1307持续供电。例如,天线1306和1308中的任一个或每一个可在磨料本体1301的主表面或外围表面的表面区域的至少1/20上方延伸,诸如在磨料本体1301的主表面或外围表面的表面区域的至少2/20、至少3/20、至少4/20或至少5/20上方延伸。在另一个实例中,天线1306和1308中的任一个或每一个可在磨料本体1201的主表面或外围表面的表面区域的至多10/20上方延伸,诸如在磨料本体1301的主表面或外围表面的表面区域的至多9/20、至多8/20、至多7/20、至多6/20、至多5/20、至多4/20或至多3/20上方延伸。此外,天线1306和1308中的任一个或每一个可在包括本文提到的任何最小值和最大值的表面区域上方延伸。
如图所示,天线1306和1308中的每一个均可具有弧形。天线1306和1308可朝向彼此延伸并且在径向方向、轴向方向、周向方向或它们的组合上间隔开。
天线1306和1308可沿着内圆周区域1302的一部分、外圆周区域1303的一部分或两者延伸。在一些实例中,天线1306和1308以及电子设备1305和1307可放置在中心区域1310的外侧。在另一个实例中,电子设备1307和1305中的一个可放置在中央圆周区域1310或外圆周区域1303中。
在一些实例中,天线1306和1308中的一个或每一个可沿着磨料本体的主表面的一部分延伸。在特定实例中,天线1306和1308中的一个或每一个可附接至磨料本体的主表面。在另一个实例中,天线1306和1308中的一个或每一个至少部分地嵌入磨料本体中。在另一个实例中,天线1306和1308中的至少一个或每一个可包括暴露于外部环境的部分。在特定实例中,天线1306和1308中的至少一个或每一个可包括突出在内圆周区域1302的表面部分的外部的部分。
在另一个实施例中,磨损检测传感器可包括一定数量的电子设备,该电子设备可有利于改善电子设备对数据接收设备的响应。例如,磨损检测传感器可包括至少1个电子设备,诸如至少2个、至少3个、至少5个、至少6个或至少7个电子设备。在又一个实施例中,磨损检测传感器可包括至多45个电子设备、至多40个、至多35个、至多30个、至多25个、至多20个、至多15个、至多12个、至多10个、至多9个或至多8个电子设备。此外,电子设备的厚度可介于包括本文提到的任何最小值和最大值的范围内。例如,磨损检测传感器可包括1至45个电子设备。
在一方面,磨损检测传感器可包括在径向方向、轴向方向、周向方向或它们的组合上彼此间隔开的多个电子设备。在另一方面,所述多个电子设备中的至少一些可彼此成一定角度放置。在另一方面,一些电子设备可在径向方向上对准。在又一方面,一些电子设备可为平行的。在又一方面,所述多个电子设备可朝向磨料本体的材料去除表面延伸。
图14包括磨料制品1400的平面图的图示,该磨料制品包含磨料本体1401和包括沿着磨料本体1401的一部分延伸的多个电子设备1402的磨损检测传感器。所述多个电子设备1402可包括相同或不同的电子设备,包括在本公开的实施例中提到的任何电子设备。在特定实例中,所述多个电子设备1402可包括RFID标签或传感器、NFID标签或传感器或它们的任意组合。
在一些实例中,一个或多个电子设备1402可沿着磨料本体1401的主表面、外围表面或它们的组合的一部分延伸。在另一个实例中,一个或多个或每个电子设备1402可部分地嵌入或完全嵌入磨料本体中。
磨料本体1401可包括内圆周区域1404和外圆周区域1403。所述多个电子设备1402可放置在外圆周区域1403中。在一些实例中,一个或多个电子设备1402可放置在内圆周区域1404中。在另一个实例中,一个或多个电子设备1402可沿着内圆周区域1404的一部分和外圆周区域1403的一部分延伸。在另一个实例中,一个或多个电子设备1402可包括与磨料本体1401的材料去除表面对准的终端。
电子设备1402中的至少一些可包括电子元件1410和天线1411。电子元件1410可定位在内圆周区域1405内。
在磨料制品1400的操作期间,一个或多个电子设备可接触材料去除表面,并且可去除电子设备的一部分。损坏的一个或多个电子设备可能响应于数据接收设备而反映出功率降低,或者在非活动状态下不响应。可感测到并且可由数据接收设备计算出反射能量的减少,使得可向操作人员警告磨料制品1400的磨损状况,并确定何时必须更换磨料制品1400。
图15包括另一个种磨料制品的磨料本体1500的一部分的平面图的图示。磨料本体1500可包括限定磨料本体1500的中心孔的内圆周1501和外圆周1502。在一些实例中,外圆周可限定材料去除表面。在一些实例中,磨料本体可包括主表面1503。在其他实例中,磨料本体可包括外围表面1503。
包括多个电子设备的磨损检测传感器可包括第一电子设备1504和第二电子设备1505。第一电子设备1504和第二电子设备1505可交错并且彼此平行放置。第一电子设备1504和第二电子设备1505可沿着磨料本体1500的一部分延伸,并且在径向方向、轴向方向、周向方向或它们的组合上彼此间隔开。在一些实例中,第一电子设备1504和第二电子设备1505可沿着表面1503延伸。在另一个实例中,第一电子设备1504和第二电子设备1505可在径向方向、轴向方向或它们的组合上朝向材料去除表面延伸。在另一个实例中,电子设备1504和1505中的一个或每一个可部分或完全嵌入磨料本体1500中。
第一电子设备1504可包括在终端1512与1511之间延伸的第一长度L1,其中与终端1512相比,终端1511更靠近内圆周1501,并且与终端1511相比,终端1512可更靠近外圆周1502。
第二电子设备1505可包括在终端1513与1514之间延伸的第二长度L2,其中与终端1514相比,终端1513更靠近内圆周1501,并且与终端1513相比,终端1514可更靠近外圆周1502。长度L1与L2可相同或不同。
在一方面,从终端1511至内圆周1501的距离δdI1可大于终端1513至内圆周1501之间的距离δdI2。例如,δdI1与δdI2之间的相对差可为至少2%、至少5%、至少10%、至少12%、至少15%、至少20%、至少30%、至少40%或至少50%。在另一个实例中,δdI1与δdI2之间的相对差可为至多80%、至多70%、至多60%、至多50%、至多45%、至多40%、至多35%或至多30%。此外,δdI1与δdI2之间的相对差可介于包括本文提到的任何最小百分比和最大百分比的范围内。
在另一方面,终端1514至外圆周1502之间的距离δdO2可大于从终端1512至外圆周1502的距离δdO1。例如,δdO1与δdO2之间的相对差可为至少2%、至少5%、至少10%、至少12%、至少15%、至少20%、至少30%、至少40%或至少50%。在另一个实例中,δdO1与δdO2之间的相对差可为至多80%、至多70%、至多60%、至多50%、至多45%、至多40%、至多35%或至多30%。此外,δdO1与δdO2之间的相对差可介于包括本文提到的任何最小百分比和最大百分比的范围内。
在磨料制品的示例性操作中,第一电子设备1504可能比第二磨料设备1505更早损坏,这可能导致由数据接收设备接收到的信号发生变化。例如,当磨损到达第一电子设备1504的位置1507时,第一电子设备1504可能损坏并变为非活动状态(例如,不起作用),而第二电子设备1505可保持起作用状态。可通过数据接收设备测量和/或计算信号变化,诸如信号强度或强烈程度的变化,并且数据接收设备可将磨损警告发送至操作者。在特定方面,可对电子设备1504和1505加以定位,使得当磨损到达第一电子设备的某个位置(诸如1507)时,可确定磨损水平。例如,可对电子设备1504和1505加以定位,使得当到达位置1507时,磨损水平可为50%。随着操作继续,可能会到达位置1506,并且第二电子设备可能会损坏。由数据接收装置接收到的信号的进一步变化可用于发送磨损水平的另一个警告,诸如80%的磨损,以警告操作员磨料制品即将到期。
在一些示例性的成型过程中,磨料本体前体可经受20至30小时的加热循环以形成最终成型的磨料本体。在一些实例中,诸如1504与1505等电子设备可经受相同的加热循环。在那些实例中,电子设备1504和1505可包括保护层,以有利于改善电子设备的耐热性和/或电子设备与磨料本体的联接。保护层可覆盖电子设备的至少一部分,并且在特定实例中,保护层可封装整个电子设备。在一方面,保护层可包括耐热材料。在另一方面,保护层可包括在本公开的实施例中描述的引线保护材料。在特定方面,保护层可包括聚酰亚胺膜。
在其他实例中,诸如1504和1505等电子设备可在加热循环完成之后联接至磨料本体。在示例性实施方式中,可在轮安装板和/或磨料本体中形成开口,以使用诸如卡扣配合构造来容纳电子设备。可将电子设备固定至安装板和/或磨料本体的外表面。在特定实例中,可在电子设备上方施加涂层,并且也可在安装板的至少一部分和/或磨料本体的外表面的一部分的上方施加涂层。涂层可帮助固定电子设备和/或保护电子设备不受外部环境的影响。示例性涂层可包括环氧树脂。
在另一个实例中,诸如1504和1505等电子设备可包括可分别附接至磨料本体的部件。例如,电子设备可包括两件式标签,其包括天线和集成电路,诸如RFID电路。可在加热循环之前将天线附接至磨料本体,并且可在加热循环之后附接集成电路。在特定实施方式中,可在安装板上形成开口,该开口附接至磨料本体前体,并且天线可在安装板的切口附近附接至磨料本体前体的外表面,诸如外围表面。在一些实例中,非磨料部分(诸如纤维层)可缠绕在天线和外围表面的至少一部分上方。在加热循环之后,可将天线粘结至磨料本体和/或非磨料部分,并且可经由卡扣配合构造将集成电路放置到安装板的开口中并附接至天线。在特定实例中,天线可为偶极天线。在另一个特定实例中,偶极天线可使用导电材料形成,该导电材料包括例如金属导线(诸如铜线)、导电墨水。在另一个特定的实例中,偶极天线可包括薄膜,诸如薄金属箔,并且在更特定实例中,偶极天线可包括薄铜箔带。在另一个特定实例中,电子设备可包括在柔性基底(例如,PCB)上的印刷集成电路,并且天线可附接至集成电路。
图16A包括具有本体1601的磨料制品1600的图示。磨损检测传感器可包括电子设备,该电子设备包括电子元件1605和天线1606。电子元件1605可定位在磨料本体的内圆周区域1602内,并且天线1606可沿着内圆周区域1602的一部分和外圆周区域1603的一部分朝向材料去除表面(即,外围表面)延伸。
在利用磨料制品1600的材料去除操作中,随着外径DO减小,天线1606的尺寸可能开始减小。天线的尺寸减小会导致天线反射的能量减少。参见图16B,随着轮径DO减小,反射能量的减小程度增大。外径DO是天线反射能量减少的函数。磨料制品的磨损可基于反射能量的减少来确定。
图17A包括磨料制品1701的横截面的图示,该磨料制品包括本体1702和完全嵌入磨料本体1702中的磨损检测传感器1703。本体可包括中心孔1705、内圆周区域1706和外圆周区域1707。内部区域与外部区域之间的边界由虚线指示。
磨损检测传感器1703可包括定位在内圆周区域1706内的电子元件1709和以蛇形形状朝向材料去除表面1704延伸的天线1708。在另一个实例中,天线可布置成一个或多个环形的形状。天线的此类形状等可有利于改善磨损检测。例如,在材料去除过程中,可在磨料本体的相同磨损水平下去除天线的多个部分,这可增加由电子设备生成的数据量。在一些实例中,可将数据进行比较并用于验证磨料本体的磨损程度。
在一些实施方式中,可将天线布置成使得天线的一部分可磨料本体的主表面的外部突出。如图17B所示,磨料制品1701可包括本体1702和嵌入磨料本体1702中的磨损检测传感器1713。磨损检测传感器1713可包括电子元件1709和天线1718,其中天线1718的一部分1720升高至主表面1714上方。凸起部分1720邻接内圆周区域1716,并且当从主表面1714观看时是可见的,这可允许目视观察磨料本体的磨损并帮助确认由数据接收设备检测到的磨损水平。例如,凸起部分1720的尺寸开始减小可为即将到期的指示器。在另一个实例中,凸起部分1720消失可为必须更换磨料制品1701的指示器。
包含在磨料制品的粘结材料中的磨料颗粒可包括氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氧氮化物、氧硼化物、金刚石或它们的任意组合。在某一方面,磨料颗粒可包括超硬磨料,例如立方氮化硼或金刚石。
在一个实施例中,磨料颗粒的平均粒度(D50)可以是至少0.1微米、或至少0.5微米、或至少1微米、或至少2微米、或至少5微米、或至少8微米。在另一个实施例中,磨料颗粒的平均粒度可以不大于6000微米,诸如不大于5000微米、或不大于3000微米、或不大于2000微米、或不大于1500微米、或不大于1000微米、或不大于900微米、或不大于800微米、或不大于500微米或不大于300微米。此外,磨料颗粒的平均粒度的值可上文提到的任何最小值和最大值之间的范围内。磨料颗粒的平均粒径的值可在上文提到的任何最小值和最大值之间的范围内。
本公开的磨料制品的粘结材料可具有特定的粘结化学特性,该粘结化学特性可有利于改善磨料制品的制造和性能。粘结材料可以是无机材料、有机材料或它们的组合。粘结材料可以具有一定的孔隙率或没有孔隙率。在一个实施例中,粘结材料可以是无机材料,诸如金属、金属合金、陶瓷、玻璃、陶瓷、金属陶瓷或它们的任意组合。粘结材料可具有单晶相、多晶相、非晶相或它们的任意组合中的至少一种。在又一方面,粘结材料可以包括氧化物、硼化物、氮化物、碳化物或它们的任意组合。
在另一个实施例中,粘结材料可以是有机材料,诸如天然材料、合成材料、聚合物、树脂、环氧树脂、热固性材料、热塑性材料、弹性体或它们的任意组合。在特定的实施例中,有机材料可以包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、芳香族聚酰胺、改性酚醛树脂(诸如:环氧改性和橡胶改性树脂,或与增塑剂共混的酚醛树脂)或它们的任意组合。
本公开进一步涉及一种用于检测磨料制品中磨损的系统。该系统可包括磨料本体和联接至磨料本体的磨损检测系统,该磨料本体包括在粘结材料内的磨料颗粒。磨损检测系统可包括:磨损检测传感器,该磨损检测传感器包括至少一根引线,所述至少一根引线配置成在活动状态与非活动状态之间改变状态;以及至少一个逻辑器件,所述至少一个逻辑器件联接至磨损检测传感器,并且配置成检测所述至少一根引线的状态变化并基于状态变化生成磨损信号。在一方面,磨损信号可与在所述至少一根引线的电路上测得的电压增加相对应。
在另一个实施例中,用于检测磨料制品中磨损的系统可包括本文实施例中描述的磨料制品中的任一个,以及数据接收单元,该数据接收单元配置成接收由磨损检测传感器生成的数据,诸如磨损信号。在一方面,数据接收单元可进一步配置成执行以下操作:发送数据;向磨损检测传感器提供能量;向磨损检测传感器发送信号以及接收来自磨损检测传感器的响应;或它们的组合。在特定方面,可通过数据接收单元以无线方式为电子设备、天线或电子元件供电。在另一方面,数据接收单元可包括数据接收设备、数据库、系统或它们的组合。示例性的数据接收设备可包括阅读器、询问器、手机、计算机、数据库或它们的组合。
在另一个实例中,该系统可包括附加天线,其中该天线可不联接至电子设备。在特定实例中,天线可帮助增强由磨损检测传感器、数据接收单元或两者生成的信号。
图18包括用于检测磨料制品1803中的磨损的示例性系统的图示,该磨料制品包括磨损检测传感器1804。磨料制品1803安装在包括金属保持架1801的研磨机中,并用于材料去除过程中。金属保持架1801可包括开口,并且在该开口中放置增益天线1805。该系统可进一步包括数据接收单元,该数据接收单元包括边缘接收天线1806、边缘计算处理器1807或它们的组合。在一些实例中,边缘计算过程可连接至云等。
金属保持架可能会对信号传输产生不利影响。借助于增益天线1805,由磨损检测传感器1804生成的信号,诸如磨损信号或反射能量或另一个信号,可由增益天线放大和/或发送,并由边缘接收天线1806和处理器1807接收。
本公开进一步涉及检测磨料制品中磨损的方法。在一个实施例中,检测磨料制品的磨损的方法可包括用磨料制品进行材料去除过程。磨料制品可包括具有包含在粘结材料内的磨料颗粒的磨料本体,并且可具有嵌入磨料本体的至少一部分中的磨损检测传感器,或者磨损检测传感器可沿着磨料本体的外表面延伸。在材料去除过程中,磨料制品可能受到磨损并且磨料本体的材料被去除,这可通过由磨损检测传感器生成的磨损信号来检测。磨损信号可基于去除磨损检测传感器的至少一部分。如上所述,磨损检测传感器可包括至少一根引线,并且磨损信号可通过中断流过引线的电流来与所述至少一根引线中的一根引线的非活动状态相对应。
在另一个实施例中,检测磨料制品的磨损的方法可包括:去除附接至磨料本体的至少一部分的磨损检测传感器的至少一部分;以及基于去除磨损检测传感器的至少一部分而生成磨损信号。在一方面,去除磨损检测传感器的至少一部分可包括去除天线的一部分。在又一方面,以下情况可导致生成磨损信号:天线的长度减小;天线的表面区域减小;或它们的组合。在又一方面,磨损信号可由数据接收设备接收并解释为磨损水平的指示器。
在另一方面,去除磨损检测传感器的至少一部分可包括去除第一电子设备的第一部分和去除第二电子设备的第二部分。在又一方面,可基于去除第一部分来生成第一磨损信号,并且可基于去除第二部分来生成第二磨损信号。在又一方面,可由数据接收单元比较第一磨损信号和第二磨损信号,以确定磨料制品的磨损水平。在又一方面,可去除附加电子设备的部分,诸如第三部分或更多,并且可生成附加磨损信号并将其用于确认磨损水平。
在另一个实施例中,检测磨料制品的磨损的方法可包括改善磨损检测传感器的响应。在某些实施方式中,磨料制品可安装在包括金属保持架的研磨机上。在磨削操作中,仅一部分磨料制品可暴露于外部环境。由于金属保持架可能会对磨损检测传感器的信号传输产生不利影响,因此仅当磨损检测传感器暴露于外部环境时才能发送信号。例如,当磨损检测传感器暴露时,数据接收设备只能接收电子设备反射的能量,这可能导致数据接收设备的数据输出频率较低。如图19A所示,当磨损检测传感器包括一个电子设备时,可间隔地接收反射的能量。增加电子设备的数量可帮助缩短间隔,并且在一些实例中,允许连续接收反射的能量。在特定方面,磨损检测传感器可包括至少2个、至少4个或更多个电子设备,以改善磨损检测传感器对数据接收设备的响应。在另一方面,检测磨料制品的磨损的方法可包括改善由数据接收设备输出的数据的频率。如图19B所示,当磨损检测传感器包括4个电子设备时,与具有一个电子设备的磨损检测传感器相比,可以更短的间隔检测反射的能量。
其他实施例涉及检测磨料制品的振动、声音、每分钟旋转、裂缝和/或其他操作条件的方法。在本文的实施例中提到的磨损检测传感器可适合于检测。例如,某些操作条件(诸如裂缝、振动和声音)可影响电场的电阻或阻抗,这可由磨损检测传感器检测到并引起信号变化。在一些实例中,一个或多个附加部件,诸如另一个电子设备、逻辑元件、无源元件、引线、天线等,可联接至磨损检测传感器,以有利于对磨料制品的操作条件的检测。
图20包括根据一个实施例的磨损传感器2000的特定实例的图示。磨损传感器2000可包括感测电路2001、微控制器2002、RFID收发器2003和天线2004。在一个实施例中,感测电路2001可将磁场转换成等效的数字电输出(电流/电压)。替代性地,磨损传感器2000可包括用于转换感测信号的模数转换器。在另一个实施例中,磨损传感器2000可包括附加部件,诸如无源元件。例如,磨损传感器2000可包括用于存储数据的存储器。在一个实施例中,磨损传感器2000可包含在包装中或者印刷或附接至基底。
微控制器2002可从感测电路2001接收信号并且将有关数据发送至RFID收发器2003和/或外部通信单元。微控制器2002可执行某些操作,诸如基于从感测电路接收的感测信号来确定磨损水平,和/或将与磨损水平有关的数据发送至RFID收发器2003。在一些实例中,从微控制器2002发送的数据可包括感测信号、磨损水平和/或附加信息,诸如调整磨削/切割参数和/或终止当前磨削/切割操作的指令,适当的磨削/切割操作的指示等,或它们的任意组合。微控制器还可将数据存储在收发器2003或存储器上,并且该数据可参考使用磨具的下一次操作。此外或任选地,微控制器2002可从RFID收发器2003接收数据并且将数据发送至感测电路2001。
天线2004可为定向的或非定向的。天线2004可用来接收信号和/或数据和/或将其发送至外部通信单元。感测电路2000可为电池供电的、通过电线供电,或是通过天线2004、Wi-Fi、蓝牙无线供电,或它们的任意组合。
示例性感测电路可包括:磁力计,诸如3轴磁力计;温度和/或湿度传感器;3轴加速度计;电容输入接口等;或它们的任意组合。
磁力计可感测周围的磁场并将其转换为数字电输出。在涉及含铁工件的应用中,工件的固有磁场可能成为磁力计磁场变化的来源。磁力计可感测工件与磨具的接近度。在一些应用中,由于工件尺寸的改变会引起磁场的改变,因此磁力计可用作指示已经在单个工件上执行的磨削次数的计数器。在其他应用中,可检测到磨具的磨损,并通过突然改变磁场来指示磨损。在一些实例中,由于对磁场的干扰,可能会检测到异物对磨削的干扰。工件倾斜不当会引起磁场偏移,并由磁力计感测到。
温度和/或湿度传感器可感测周围的环境温度和/或湿度,并且在一些实例中可将信号转换为等效的数字电输出。在一些实例中,温度和/或湿度传感器可基于电容感测,并且可能不受含铁环境的磁场影响。在一些实例中,温度和/或湿度传感器可感测到由于冷却剂对容量的影响,工件上存在冷却剂、冷却剂的不当施加,或它们的任意组合。
3轴加速度计可基于MEMS加速度计来感测3轴的加速度。3轴加速度计可感测磨具的振动和角加速度,并且可将感测信号转换为等效的数字电输出。在一些实例中,可通过检测表面声波来获得声学数据。在其他实例中,3轴加速度计可通过计算重复的磨削循环次数来感测砂轮转速。
在一些实例中,当将电容输入接口用作感测电路时,磨损传感器可进一步包括电容极板或电容导线。电容极板或电容导线可在图20所示的部件的外部。电容极板或电容导线可感测磨料本体的密度变化,诸如材料损失或磨料本体的裂缝。电容输入接口可感测电容的变化,并将其转换为等效的数字电输出。
图21包括射频单元(例如,收发器)2106的射频读取器2100的部件的图示。射频单元2106可生成射频信号,并从诸如磨损传感器2000的磨损传感器接收反射信号和数据。增频转换器2107和降频转换器2108可调节和匹配控制单元2102与射频信号之间的频率。DAC单元2104和ADC单元2106是模数转换器。控制单元2102可控制所有数据获取,使得相同的天线可用作发射器和接收器。Wi-Fi/蓝牙单元2101可有利于与外部服务器、可视化设备、云或它们的任意组合连通。读取器2100可由电源单元2103供电。在其他实施方式中,读取器2100可包括一个或多个附加部件或少于所示出的部件。
在本文的实施例中描述的磨料制品可用于各种材料去除操作中,其中期望在材料去除过程中观察磨料本体的磨损阶段。非限制性实例可包括但不限于粘结磨料,其可具有各种等级、结构和形状。在一个特定实施例中,磨料制品可包括粘结磨料砂轮。更特定地,磨料制品可为配置成附接至有轨车辆的一部分的砂轮或配置成磨削轨道的其他物体。
应当理解,本公开的磨料制品可具有本领域已知的任何合适的尺寸和形状。
许多不同的方面和实施例都是可能的。本文描述了这些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后,本领域的技术人员会理解,那些方面和实施例仅是说明性的,并不限制本发明的范围。实施例可以根据下面列出的任一个或多个实施例。
实施例
实施例1.一种磨料制品,其包含:磨料本体,该磨料本体包括包含在粘结材料内的磨料颗粒;以及磨损检测传感器,该磨损检测传感器配置成检测磨料本体的尺寸变化,其中磨损检测传感器的至少一部分联接至磨料本体的至少一部分并沿着磨料本体的至少一部分延伸。
实施例2一种磨料制品,其包含:磨料本体,该磨料本体包括包含在粘结材料内的磨料颗粒;磨损检测传感器,该磨损检测传感器包含与磨料本体接触的至少一根引线;以及至少一个逻辑器件,所述至少一个逻辑器件与至少一根导电引线连通。
实施例3根据实施例1或实施例2所述的磨料制品,其中磨损检测传感器的至少一部分沿着磨料本体的外表面延伸。
实施例4根据实施例1和实施例2中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器的第一部分联接至磨料本体的一部分,并且磨损检测传感器的第二部分联接至毂,其中毂联接至磨料本体。
实施例5根据实施例4所述的磨料制品,其中第一部分包括至少一根引线,并且第二部分包括逻辑器件。
实施例6根据实施例4所述的磨料制品,其中第一部分包括逻辑器件,并且第二部分包括从逻辑器件延伸的至少一根引线。
实施例7根据实施例1和实施例2中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器的至少一部分嵌入磨料本体中。
实施例8根据实施例7所述的磨料制品,其中磨损检测传感器的嵌入磨料本体中的一部分朝向磨料本体的材料去除表面在磨料本体的体积中延伸一定深度。
实施例9根据实施例8所述的磨料制品,其中磨损检测传感器的嵌入磨料本体中的一部分包括从逻辑器件延伸的至少一根引线。
实施例10根据实施例9所述的磨料制品,其中逻辑器件联接至磨料本体的外表面。
实施例11根据实施例10所述的磨料制品,其中逻辑器件联接至毂,并且毂联接至磨料本体。
实施例12根据实施例10所述的磨料制品,其中磨损检测传感器的一部分包括多根引线,所述多根引线彼此平行地延伸至磨料本体的体积中不同深度。
实施例13根据实施例2所述的磨料制品,其中逻辑器件和磨损检测传感器联接至磨料本体的外表面。
实施例14根据实施例1所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括与磨料本体接触的至少一根引线。
实施例15根据实施例2和实施例14中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括多根引线。
实施例16根据实施例15所述的磨料制品,其中所述多根引线中的至少一根引线沿着磨料本体的外表面的一部分延伸。
实施例17根据实施例15所述的磨料制品,其中所述多根引线中的大多数引线沿着磨料本体的外表面的一部分延伸。
实施例18根据实施例15所述的磨料制品,其中所述多根引线中的每根引线沿着磨料本体的外表面的一部分延伸。
实施例19根据实施例15所述的磨料制品,其中所述多根引线相较于彼此具有不同的长度。
实施例20根据实施例14所述的磨料制品,其中所述多根引线中的至少一根引线嵌入磨料本体内。
实施例21根据实施例20所述的磨料制品,其中所述多根引线中的所有引线均嵌入磨料本体内。
实施例22根据实施例20所述的磨料制品,其中所述多根引线中的至少两根引线具有彼此间隔开的终端。
实施例23根据实施例22所述的磨料制品,其中所述多根引线中的每根引线均包括终端,并且其中每个终端彼此间隔开。
实施例24根据实施例23所述的磨料制品,其中每个终端相对于彼此位于不同的位置。
实施例25根据实施例23所述的磨料制品,其中每个终端相对于彼此以不同的深度嵌入磨料本体内。
实施例26根据实施例2和实施例14中任一项所述的磨料制品,其中所述至少一根引线部分地嵌入磨料本体内。
实施例27根据实施例2和实施例14中任一项所述的磨料制品,其中所述至少一根引线嵌入磨料本体内。
实施例28根据实施例2或实施例14所述的磨料制品,其中所述至少一根引线包括细长板或导线,其适于改变与细长板或导线的长度相对应的电阻。
实施例29根据实施例2或实施例14所述的磨料制品,其中所述至少一根引线包括电路,所述电路包括通过多个电阻器连接的两根导线,其中电阻器在沿着两根导线的长度方向的不同位置处彼此平行地定位。
实施例30根据实施例2或实施例14所述的磨料制品,其中所述至少一根引线包括金属或金属合金。
实施例31根据实施例1所述的磨料制品,其进一步包括与磨损检测传感器连通的逻辑器件。
实施例32根据实施例2、实施例14或实施例31中任一项所述的磨料制品,其中逻辑器件包括微控制器,所述微控制器配置成检测磨损检测传感器的状态变化。
实施例33根据实施例2、实施例14或实施例31中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括至少一根引线,所述至少一根引线配置成在活动状态与非活动状态之间改变状态,并且其中该逻辑器件包括配置成检测至少一根引线的状态变化的微控制器。
实施例34根据实施例2、实施例14或实施例31中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括多根引线,所述多根引线中的每根引线具有在不同位置处的终端,并且其中在使用期间,引线的终端适于受磨损,并且在受磨损时将状态从活动状态改变为非活动状态。
实施例35根据实施例2、实施例14或实施例31所述的磨料制品,其中从所述磨料本体的原始外部材料去除表面至所述至少一根引线的终端正交的距离ΔDT为至少100微米,诸如至少200微米、或至少300微米、或至少500微米、或至少800微米、或至少900微米、或至少1000微米、或至少5000微米,且不大于1.5米,诸如不大于1.3米、或不大于1.0米、或不大于0.8米、或不大于0.5米、或不大于0.3米、或不大于0.1米、或不大于0.05米、或不大于0.01米。
实施例36根据实施例2、实施例14或实施例31所述的磨料制品,其中在磨料本体的厚度方向上的两个引线终端之间的距离ΔDI为至少50微米,诸如至少100微米,至少250微米、至少500微米或至少1000微米,且不大于1.5米,诸如不大于1.2米、或不大于1米、或不大于0.8米、或不大于0.5米、或不大于0.3米、或不大于0.2米、或不大于0.1米、或不大于0.05米或不大于0.01米。
实施例37根据实施例2、实施例14或实施例31所述的磨料制品,其中所述至少一根引线的总长度为至少100微米,诸如至少200微米、或至少500微米、或至少1000微米、或至少10000微米、或至少50000微米,且不大于10米,诸如不大于8米、不大于5米、不大于3米、不大于2米、不大于1.5米、不大于大于1.2米、不大于1.0米、不大于0.8米、不大于0.5米、不大于0.3米、不大于0.2米、不大于0.1米、不大于0.05米或不大于0.01米。
实施例38根据实施例2、实施例14或实施例31所述的磨料制品,其中所述至少一根引线中的每一根包括电路。
实施例39根据实施例2、实施例14或实施例31所述的磨料制品,其中至少一根引线是多根引线,并且所述多根引线组合在一个电路内。
实施例40根据实施例2、实施例14或实施例31所述的磨料制品,其中所述至少一根引线包括至少两根引线、或至少3根引线、至少5根引线、至少7根引线或至少9根引线。
实施例41根据实施例2、实施例14或实施例31所述的磨料制品,其中所述至少一根引线包括不超过100根引线,诸如不超过80根引线、不超过60根引线、不超过50根引线、不超过30根引线、不超过20根引线、不超过15根或不超过10根引线。
实施例42根据实施例2、实施例14或实施例31所述的磨料制品,其中逻辑器件进一步包括用于与外部控制器进行无线通信的通信设备。
实施例43根据实施例42所述的磨料制品,其中通信设备是收发器。
实施例44根据实施例43所述的磨料制品,其中通信设备是RFID收发器。
实施例45一种用于检测磨料制品中磨损的系统,该磨料制品包含:磨料本体,该磨料本体包括包含在粘结材料内的磨料颗粒;磨损检测系统,该磨损检测系统联接至磨料本体,其中磨损检测系统包含:磨损检测传感器,该磨损检测传感器包括至少一根引线,所述至少一根引线配置成在活动状态与非活动状态之间改变状态;以及至少一个逻辑器件,所述至少一个逻辑器件联接至磨损检测传感器,并且配置成检测所述至少一根引线的状态变化并基于该状态变化而生成磨损信号。
实施例46根据实施例45所述的系统,其中磨损信号与在所述至少一根引线的电路上测得的电压变化相对应。
实施例47根据实施例45所述的系统,其中所述至少一根引线中的每根引线具有独立的电路,并且所述至少一根引线的非活动状态与中断的电路相对应。
实施例48一种用于检测磨料制品中磨损的系统,该磨料制品包含:磨料本体,该磨料本体包括包含在粘结材料内的磨料颗粒;磨损检测系统,该磨损检测系统联接至磨料本体,其中磨损检测系统包含:磨损检测传感器,该磨损检测传感器包括至少一根引线,所述至少一根引线配置成在磨料本体的磨损期间改变电阻;以及至少一个逻辑器件,所述至少一个逻辑器件联接至磨损检测传感器,并且配置成测量所述至少一根引线的电阻并基于所测量的电阻的变化来生成磨损信号。
实施例49根据实施例48所述的系统,其中所述至少一根引线是细长板或导线,其适于改变与细长板或导线的长度相对应的电阻。
实施例50根据实施例48所述的系统,其中所述至少一根引线包括电路,所述电路包括通过多个电阻器连接的两根导线,其中电阻器在沿着两根导线的长度距离的不同位置处彼此平行地定位。
实施例51一种用于检测磨料制品中磨损的方法,该方法包含:用磨料本体进行材料去除过程,该磨料本体包括包含在粘结材料内的磨料颗粒;去除嵌入磨料本体的至少一部分中的磨损检测传感器的至少一部分;并基于去除磨损检测传感器的至少一部分而生成磨损信号。
实施例52根据实施例51所述的方法,其中磨损检测传感器包括至少一根引线,所述至少一根引线配置成在活动状态与非活动状态之间改变状态。
实施例53根据实施例51所述的方法,其中磨损信号通过去除所述至少一根引线的至少一部分并将所述引线状态从活动状态改变为非活动状态而生成。
实施例54根据实施例51所述的方法,其中磨损信号与在所述至少一根引线的电路上测得的电压变化相对应。
实施例55根据实施例51所述的方法,其中磨损信号与所述至少一根引线的测得的电阻变化相对应。
实施例56根据实施例51所述的方法,其中所述至少一根引线是细长板或导线,并且电阻变化与在磨料本体的磨损期间细长板或导线的长度减小相对应。
实施例57根据实施例51所述的方法,其中所述至少一根引线包括电路,该电路包括通过多个电阻器连接的两根导线,其中电阻器在沿着两根导线的长度方向的不同位置处彼此平行地定位,并且电路的总电阻的变化与磨料本体的磨损期间损坏的电阻器的数量相对应。
实施例58一种磨料制品,其包含:
磨料本体,该磨料本体包括:
磨料颗粒,该磨料颗粒包含在粘结材料内;以及
磨损检测传感器,该磨损检测传感器联接至磨料本体,
其中磨损检测传感器配置成检测磨料本体的尺寸变化;并且
其中磨损检测传感器包括至少一个电子设备。
实施例59根据实施例58所述的磨料制品,其中磨损检测传感器的至少一部分与磨料本体的一部分直接接触。
实施例60根据实施例58或实施例59所述的磨料制品,其中所述至少一个电子设备包括天线。
实施例61根据实施例58至实施例60中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括至少一个、至少2个、至少4个或至少6个天线。
实施例62根据实施例58至实施例61中任一项所述的磨料制品,其中电子设备附接至磨料本体的主表面、磨料本体的外围表面或它们的组合。
实施例63根据实施例58至实施例61中任一项所述的磨料制品,其中电子设备至少部分地嵌入磨料本体中。
实施例64根据实施例58至实施例61中任一项所述的磨料制品,其中电子设备完全嵌入磨料本体内。
实施例65根据实施例58至实施例64中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括联接至所述至少一个电子设备的电气部件,其中电气部件包括电容器、电阻器、电感器或它们的组合。
实施例66根据实施例65所述的磨料制品,其中电气部件包括第一电容极板和与第一电容极板间隔开的第二电容极板。
实施例67根据实施例65或66所述的磨料制品,其中磨料本体包括内圆周区域和外圆周区域,其中第一电容极板定位在内圆周区域中,并且第二电容极板定位在外圆周区域中。
实施例68根据实施例65至实施例67中任一项所述的磨料制品,其中电气部件附接至磨料本体的一部分或至少部分地嵌入磨料本体中。
实施例69根据实施例65至实施例68中任一项所述的磨料制品,其中第一电容极板和第二电容极板中的至少一个附接至磨料本体的主表面、磨料本体的外围表面或它们的组合。
实施例70根据实施例65至实施例69中任一项所述的磨料制品,其中第一电容极板和第二电容极板均附接至磨料本体的主表面或外围表面。
实施例71根据实施例65至实施例69中任一项所述的磨料制品,其中第一电容极板附接至磨料本体的主表面或外围表面,并且其中第二电容极板至少部分地嵌入磨料本体内。
实施例72根据实施例65至实施例68中任一项所述的磨料制品,其中第一电容极板和第二电容极板均至少部分地嵌入磨料本体中。
实施例73根据实施例65至实施例68中任一项所述的磨料制品,其中第一电容极板和第二电容极板均完全嵌入磨料本体内。
实施例74根据实施例58至实施例73中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括环形电路。
实施例75根据实施例74所述的磨料制品,其中环形电路包括联接至所述至少一个电子设备的电阻导线环路。
实施例76根据实施例74或实施例75的磨料制品,其中磨损检测传感器包括环形电路,该环形电路包括电气部件。
实施例77根据实施例74至实施例76中任一项所述的磨料制品,其中环形电路进一步包括电阻元件。
实施例78根据实施例77所述的磨料制品,其中电阻元件包括电阻器、电阻导线或它们的组合。
实施例79根据实施例74至实施例78中任一项所述的磨料制品,其中环形电路包括多个电容器、多个电阻器、多个电感器或它们的组合。
实施例80根据实施例58至实施例64中任一项所述的磨料制品,其中所述至少一个电子设备包括电子元件和直接且电连接至该电子元件的天线,其中电子元件包括芯片、集成电路、逻辑、应答器、收发器、存储器、无源元件或它们的任意组合。
实施例81根据实施例80所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括多个电子设备,所述多个电子设备包括所述至少一个电子设备。
实施例82根据实施例80或实施例81所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括多个电子设备,其中电子设备中的至少一些包括天线。
实施例83根据实施例80至实施例82中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括多个电子设备,其中电子设备中的每一个均包括天线。
实施例84根据实施例80至实施例83中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括电子设备,该电子设备包括直接且电联接至电子元件的至少1个、至少2个、至少3个或至少4个天线。
实施例85根据实施例80至实施例84中任一项所述的磨料制品,其中天线包括薄膜天线。
实施例86根据实施例80至实施例85中任一项所述的磨料制品,其中天线的表面区域大于电子元件的表面区域。
实施例87根据实施例80至实施例87中任一项所述的磨料制品,其中与电子元件相比,天线在磨料本体的更大的表面区域上方延伸。
实施例88根据实施例80至实施例87中任一项所述的磨料制品,其中天线直接且电联接至集成电路。
实施例89根据实施例86至实施例88中任一项所述的磨料制品,其中包括天线的电子设备联接至磨料制品的非磨料部分。
实施例90根据实施例80至实施例89中任一项所述的磨料制品,其中天线沿着主表面、外围表面或两者的一部分朝向磨料本体的材料去除表面延伸。
实施例91根据实施例80至实施例90中任一项所述的磨料制品,其中天线至少部分地嵌入或完全嵌入磨料本体中。
实施例92根据实施例80至实施例91中任一项所述的磨料制品,其中天线在磨料本体的径向方向、轴向方向、周向方向或它们的组合上延伸。
实施例93根据实施例80至实施例92中任一项所述的磨料制品,其中天线布置成环形、蛇形或它们的组合。
实施例94根据实施例80至实施例93中任一项所述的磨料制品,其中电子元件定位在磨料本体的内圆周区域内,其中电子元件包括集成元件,其中集成元件定位在内圆周区域内。
实施例95根据实施例80至实施例94中任一项所述的磨料制品,其中电子元件定位在磨料本体的非磨料部分内,其中天线定位在磨料本体的磨料部分中。
实施例96根据实施例80至实施例95中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括包装,该包装包含电子元件、天线或它们的组合的至少一部分。
实施例97根据实施例96所述的磨料制品,其中包装包括保护层。
实施例98根据实施例97所述的磨料制品,其中保护层包含包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)或它们的任意组合的材料。
实施例99根据实施例98或实施例99所述的磨料制品,其中保护层封装电子元件和天线。
实施例100根据实施例80至实施例99中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括多个天线,其中所述多个天线相较于彼此具有不同的长度。
实施例101根据实施例100所述的磨料制品,其中所述多个天线之间的相对长度差可为至少5%、至少10%、至少15%、至少17%、至少20%、至少30%、至少40%或至少50%。
实施例102根据实施例100或实施例101所述的磨料制品,其中所述多个天线之间的相对长度差可为至多80%、至多70%、至多60%、至多50%、至多45%、至多40%、至多35%或至多30%。
实施例103根据实施例102所述的磨料制品,其中所述多个天线沿着磨料本体朝向材料去除表面延伸不同的距离。
实施例104根据实施例100至实施例103中任一项所述的磨料制品,其中天线中的至少一个定位在磨料本体的内圆周区域内。
实施例105根据实施例100至实施例104中任一项所述的磨料制品,其中天线中的至少一个从内圆周区域延伸至外圆周区域中。
实施例106根据实施例100至实施例105中任一项所述的磨料制品,其中天线中的至少一个定位在磨料本体的外圆周区域内。
实施例107根据实施例80至实施例106中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括多个天线,其中天线中的至少一个包括喇叭形本体。
实施例108根据实施例107所述的磨料制品,其中所述多个天线中的每一个均包括喇叭形本体。
实施例109根据实施例107或实施例108所述的磨料制品,其中所述多个天线中的至少一个从中心区域朝向磨料本体的材料去除表面在径向方向、轴向方向或它们的组合上延伸,其中随着天线从中心区域延伸至磨料本体的材料去除表面,喇叭形本体的宽度增大。
实施例110根据实施例107至实施例108中任一项所述的磨料制品,其中所述多个天线中的至少一个在径向方向、轴向方向或它们的组合上延伸,穿过磨料本体的中心区域的至少一部分和内圆周区域的至少一部分。
实施例111根据实施例107至实施例110中任一项所述的磨料制品,其中所述多个天线中的至少一个从中心区域延伸,穿过内圆周区域并延伸至磨料本体的外部区域中。
实施例112根据实施例111所述的磨料制品,其中所述多个次级天线中的至少一个包括与材料去除表面对准的终端。
实施例113根据实施例111或实施例112所述的磨料制品,其中所述多个天线中的每一个均延伸穿过内圆周区域的一部分并进入磨料本体的外部区域。
实施例114根据实施例111至实施例113中任一项所述的磨料制品,其中所述多个天线中的至少一个包括暴露于外部环境的至少一部分。
实施例115根据实施例111至实施例114中任一项所述的磨料制品,其中所述多个天线中的至少一个部分地嵌入磨料本体中。
实施例116根据实施例111至实施例115中任一项所述的磨料制品,其中天线中的每一个均部分地嵌入磨料本体中。
实施例117根据实施例111至实施例116中任一项所述的磨料制品,其中天线中的至少一个包括在磨料本体的内圆周区域的表面部分的外部突出的一部分。
实施例118根据实施例111至实施例117中任一项所述的磨料制品,其中天线中的至少一个沿着磨料本体的主表面的一部分延伸。
实施例119根据实施例111至实施例118中任一项所述的磨料制品,其中天线中的每一个均沿着磨料本体的主表面的一部分延伸。
实施例120根据实施例80至实施例118中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括多个天线,其中所述多个天线中的一个或多个包括本体,该本体包括弯曲部分。
实施例121根据实施例119或实施例120所述的磨料制品,其中所述多个天线中的至少一个具有弯曲本体,其中弯曲本体的至少一部分在磨料本体的周向方向上延伸。
实施例122根据实施例119至实施例120中任一项所述的磨料制品,其中所述多个天线中的至少一个具有在周向方向上延伸的长度。
实施例123根据实施例119至实施例122中任一项所述的磨料制品,其中天线中的每一个均具有在磨料本体的周向方向上延伸的长度。
实施例124根据实施例119至实施例122中任一项所述的磨料制品,其中天线中的一个或多个在径向方向、周向方向、轴向方向或它们的组合上延伸。
实施例125根据实施例119至实施例124中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器可包括从同一电子设备在相反方向上延伸的第一天线和第二天线。
实施例126根据实施例119至实施例125中任一项所述的磨料制品,其中天线中的一个或每个沿着内圆周区域的一部分、外圆周区域的一部分或它们的组合延伸。
实施例127根据实施例119至实施例126中任一项所述的磨料制品,其中天线中的每一个均定位在磨料本体的中心区域外。
实施例128根据实施例119至实施例127中任一项所述的磨料制品,其中电子元件中的至少一个定位在磨料本体的中心区域外。
实施例129根据实施例119至实施例128中任一项所述的磨料制品,其中电子元件中的每一个均定位在磨料本体的中心区域外。
实施例130根据实施例119至实施例129中任一项所述的磨料制品,其中天线中的至少一个沿着磨料本体的主表面的一部分延伸。
实施例131根据实施例119至实施例130中任一项所述的磨料制品,其中天线中的至少一个附接至磨料本体的主表面。
实施例132根据实施例119至实施例131中任一项所述的磨料制品,其中天线中的每一个均沿着磨料本体的主表面的一部分延伸。
实施例133根据实施例119至实施例132中任一项所述的磨料制品,其中天线中的每一个均附接至磨料本体的主表面。
实施例134根据实施例119至实施例133中任一项所述的磨料制品,其中天线中的至少一个至少部分地嵌入磨料本体中。
实施例135根据实施例119至实施例134中任一项所述的磨料制品,其中天线中的每一个均至少部分地嵌入磨料本体中。
实施例136根据实施例119至实施例135中任一项所述的磨料制品,其中天线中的至少一个包括暴露于外部环境的一部分。
实施例137根据实施例119至实施例136中任一项所述的磨料制品,其中天线中的至少一个包括在内圆周区域的表面部分的外部突出的一部分。
实施例138根据实施例119至实施例137中任一项所述的磨料制品,其中每个天线包括在内圆周区域的表面部分的外部突出的一部分。
实施例139根据实施例119至实施例138中任一项所述的磨料制品,其中天线相较于彼此具有不同的长度。
实施例140根据实施例58至实施例60中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括多个电子设备。
实施例141根据实施例140所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括至少2个电子设备、至少3个、至少5个、至少6个或至少8个电子设备,其中电子设备中的每一个均朝向磨料本体的材料去除表面沿着磨料本体的一部分延伸。
实施例142根据实施例141所述的磨料制品,其中电子设备中的至少一个在磨料本体的径向方向、轴向方向或它们的组合上延伸。
实施例143根据实施例141或实施例142所述的磨料制品,其中电子设备中的至少一个的电子元件定位在磨料本体的内圆周区域中。
实施例144根据实施例143所述的磨料制品,其中电子元件包括集成电路,其中集成电路定位在内圆周区域中。
实施例145根据实施例141至实施例144所述的磨料制品,其中电子设备中的至少一个具有与磨料本体的材料去除表面对准的终端。
实施例146根据实施例145所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括第一电子设备和第二电子设备,其中第一电子设备和第二电子设备彼此间隔开放置并且沿着磨料本体的一部分延伸。
实施例147根据实施例146所述的磨料制品,其中与第二电子设备相比,第一电子设备定位成更靠近材料去除表面。
实施例148根据实施例146或实施例147所述的磨料制品,其中与第一电子设备相比,第二电子设备定位成更靠近磨料本体的内圆周。
实施例149根据实施例146至实施例148中任一项所述的磨料制品,其中第一电子设备包括从第一本体的第一终端朝向外圆周延伸至第二终端的第一长度,并且其中第二电子设备包括从第三终端朝向外圆周延伸至第四终端的第二长度,其中第一终端比第三终端更靠近内圆周,并且第二终端比第四终端更远离外圆周。
实施例150根据实施例149所述的磨料制品,其中第一长度和第二长度在磨料本体的径向方向或轴向方向上延伸。
实施例151根据实施例149或实施例150所述的磨料制品,其中第一电子设备与第二电子设备平行。
实施例152根据实施例149至实施例151中任一项所述的磨料制品,其中第一电子设备和第二电子设备是交错的。
实施例153根据实施例149至实施例152中任一项所述的磨料制品,其中第一终端与内圆周之间的距离δdI1大于第三终端与内圆周之间的距离δdI2,其中δdI1与δdI2之间的相对差为至少2%、至少5%、至少10%、至少12%、至少15%、至少20%、至少30%、至少40%或至少50%。
实施例154根据实施例153所述的磨料制品,其中δdI1与δdI2之间的相对差为至多80%、至多70%、至多60%、至多50%、至多45%、至多40%、至多35%、或至多30%。
实施例155根据实施例149至实施例154中任一项所述的磨料制品,其中第四终端与外圆周之间的距离δdO2大于第二终端与外圆周之间的距离δdO1,其中δdO1与δdO2之间的相对差为至少2%、至少5%、至少10%、至少12%、至少15%、至少20%、至少30%、至少40%或至少50%。
实施例156根据实施例155所述的磨料制品,其中δdO1与δdO2之间的相对差为至多80%、至多70%、至多60%、至多50%、至多45%、至多40%、至多35%、或至多30%。
实施例157根据实施例58至实施例156中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括电子设备,其中设备包括:芯片、集成电路、数据转发器、带有或不带有芯片的基于射频的标签或传感器、电子标签、电子存储器、传感器、模数转换器、发射器、接收器、收发器、调制器电路、多路复用器、天线、近场通信设备、电源、显示器(例如,LCD屏或OLED屏)、光学设备(例如,LED)、全球定位系统(GPS)或设备、固定或可编程逻辑、或它们的任意组合。
实施例158根据实施例58至实施例157中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括电子设备,该电子设备包括射频识别标签或传感器、近场通信标签或传感器或它们的组合。
实施例159根据实施例58至实施例158中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括多个电子设备,其中电子设备中的至少一个放置在磨料本体的内圆周区域中。
实施例160根据实施例159所述的磨料制品,其中电子设备中的每一个均放置在磨料本体的外圆周区域中。
实施例161根据实施例159或实施例160所述的磨料制品,其中电子设备中的每一个均放置在磨料本体的中心区域外。
实施例162根据实施例160或实施例161所述的磨料制品,其中电子设备中的至少一个放置在磨料本体的中心区域中。
实施例163根据实施例58至实施例162中任一项所述的磨料制品,其中磨损检测传感器包括多个电子设备,所述多个电子设备包括多个集成电路。
实施例164一种用于检测磨料制品中磨损的系统,其包含:
根据实施例58至实施例163中任一项所述的磨料制品;以及
数据接收单元,该数据接收单元配置成接收由所述磨损检测传感器生成的数据。
实施例165根据实施例164所述的系统,其中数据接收单元进一步配置成发送数据。
实施例166根据实施例164或实施例165所述的系统,其中数据接收单元配置成向磨损检测传感器提供能量。
实施例167根据实施例166所述的系统,其中磨损检测传感器包括天线和电子元件,其中天线、电子元件或两者由数据接收单元以无线方式供电。
实施例168根据实施例164至实施例167中任一项所述的系统,其中数据接收单元配置成向磨损检测传感器发送信号并接收来自磨损检测传感器的响应。
实施例169根据实施例164至实施例168中任一项所述的系统,其进一步包括天线,其中天线不联接至磨损检测传感器。
实施例170根据实施例164至实施例169中任一项所述的系统,其中天线配置成增强由磨损检测传感器、数据接收单元或两者生成的信号。
实施例171根据实施例164至实施例170中任一项所述的系统,其中数据接收单元包括读取器、询问器、手机、计算机、数据库或它们的组合。
实施例172根据实施例51所述的方法,其中去除磨损检测传感器的至少一部分包括:去除天线的一部分。
实施例173根据实施例51或实施例172所述的方法,其中生成磨损信号基于天线的表面区域、长度或它们的组合的减小。
实施例174根据实施例51和实施例172至实施例173中任一项所述的方法,生成磨损信号包括基于去除磨损检测传感器的至少第一部分来生成第一磨损信号,以及基于去除磨损检测传感器的至少第二部分来生成第二磨损信号。
实施例175根据实施例174所述的方法,其进一步包括比较第一磨损信号与第二磨损信号以确定磨料本体的磨损。
实施例176根据实施例174或实施例175所述的方法,其中磨损检测传感器包括多个电子设备,其中磨损检测传感器的第一部分包括第一电子设备的第一部分,并且磨损检测传感器的第二部分包括第二电子设备的第二部分。
实施例177根据实施例51所述的方法,其中磨损检测传感器的所述部分包括天线的一部分。
实施例178根据实施例177所述的方法,其中磨损信号包括由天线反射的能量的减少,其中磨料本体的尺寸随着减少而变化。
实施例179根据实施例178所述的方法,其进一步包括基于第一磨损信号确定磨料本体的第一尺寸,以及基于第二磨损信号确定磨料本体的第二尺寸。
实施例180根据实施例179所述的方法,其进一步包括比较第一尺寸与第二尺寸并确定磨料本体的磨损。
实例
实例1制造用于磨削轨道的包括磨损检测传感器的磨轮。
形成并压制砂轮的磨料本体。在将外部纤维绕组施加至轮之前,通过粘合将多根五根引线附接至轮的外表面,使得引线在轴向方向x上朝向轮的外磨削表面延伸,如图1所示。将外部纤维绕组和毂施加至轮后,微控制器形式的逻辑器件经由电线连接至引线,并安装在轮的磨料本体的内径上。逻辑器件包含RFID芯片,其用于将与磨料本体的磨损阶段有关的数据无线发送至由操作员处理的外部控制设备。
实例2轨道磨削过程中的砂轮操作。
如实例1所述制造的多个磨轮安装在轨道研磨机上。在磨削操作期间,每个砂轮中的磨损检测传感器的引线会根据磨料本体的磨损而折断。每个砂轮的确切磨损通过断线的数量来衡量,该断线的数量与从活动阶段至非活动阶段(从闭路至开路)改变的引线量相对应,并由逻辑器件记录。基于断线的数量,每个轮的逻辑器件将以百分比形式计算出剩余磨轮寿命的单个数字,并将该数字用RFID芯片发送至控制设备。控制设备正在收集附接至轨道研磨机的每个砂轮的数据,并在磨削操作期间通过红色灯泡的闪烁指示何时需要更换的特定砂轮。
前述实施例涉及粘结磨料产品,特别是砂轮,其代表了与现有技术的不同之处。
上面已经参考具体实施例描述了益处、其他优点及问题的解决方案。然而,益处、优点、问题的解决方案及可使任何益处、优点或解决方案被想到或变得更加显著的任何特征都不被认为是任何或所有权利要求的关键、所需或必要的特征。本文中提及的包括一种或多种组分的材料可以解释为包括至少一个实施例,在该实施例中所述材料基本上由所指定的一种或多种组分组成。术语“基本上由...组成”应解释为包括成分,该成分包括所指定的那些材料,并排除除不显著改变材料性质的少数含量(例如,杂质含量)材料之外的所有其他材料。此外或另选地,在某些非限制性实施例中,本文所指定的成分中的任一者可以基本上不含未明确公开的材料。本文的实施例包括材料内某些组分的含量范围,应当理解,给定材料内组分的含量总计为100%。本文所述的实施例的说明书和图示旨在提供对各种实施例的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用了本文所述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的详尽和全面的描述。单独的实施例也可在单个实施例中以组合的方式来提供,并且相反地,为简明起见而在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可单独地提供或以任何子组合的方式来提供。此外,对以范围表示的值的引用包括该范围内的每个值和所有各值。只有在阅读本说明书之后,许多其他实施例对于技术人员才是显而易见的。通过本公开内容可以利用和得到其他实施例,使得可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替换、逻辑替换或其他改变。因此,本公开应被视为说明性的而非限制性的。
Claims (16)
1.一种磨料制品,其包含:
磨料本体,所述磨料本体包括包含在粘结材料内的磨料颗粒;以及
磨损检测传感器,所述磨损检测传感器配置成检测所述磨料本体的尺寸变化,其中所述磨损检测传感器的至少一部分联接至所述磨料本体的至少一部分并沿着所述磨料本体的至少一部分延伸,
其中所述磨损检测传感器包括至少一个电子设备,所述至少一个电设备包含至少一个天线和电子元件,其中所述电子元件耦合到所述至少一个天线,其中所述至少一个天线在所述磨料本体的外表面上延伸,且所述至少一个天线的至少一部分定位在所述磨料本体的磨料部分中,使得所述至少一个天线在所述磨料制品的使用期间至少部分地被去除。
2.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述至少一个天线朝向所述磨料本体的材料去除表面延伸,并且包括与所述材料去除表面对准的终端。
3.根据权利要求2所述的磨料制品,其中与所述电子元件相比,所述至少一个天线在所述磨料本体的更大的表面区域上方延伸。
4.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述电子元件的至少一部分定位在所述磨料本体的所述磨料部分处。
5.根据权利要求4所述的磨料制品,其中所述电子元件包括耦合到所述至少一个天线的芯片。
6.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述电子元件包括射频识别RFID标签芯片、近场通信标签芯片或其组合。
7.根据权利要求2所述的磨料制品,其中至少一个天线包括喇叭形本体,其中所述喇叭形本体的宽度随着所述天线的长度延长而增加,其中所述至少一个天线在所述磨料本体的所述外表面的表面区域的至少1/20的上方延伸。
8.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述磨损检测传感器包括联接至电气部件的至少一个电子设备,其中所述电气部件包括引线、电容器、电阻器、电感器、环形电路或它们的组合,其中所述电容器包括定位在所述磨料本体的内圆周区域中的第一电容极板和定位在所述磨料本体的外圆周区域中的第二电容极板。
9.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述磨损检测传感器包括沿着所述磨料本体的一部分平行地延伸的第一电子设备和第二电子设备,其中所述第一电子设备和第二电子设备彼此间隔开并且交错,使得与所述第二电子设备的第二终端相比,所述第一电子设备的第一终端更靠近材料去除表面,其中与所述第一电子设备的第三终端相比,所述第一终端在所述磨料本体的中心区域的远端,并且与所述第二电子设备的第四终端相比,所述第二终端在所述磨料本体的中心区域的远端,其中所述第一电子设备是所述至少一个电子设备。
10.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述至少一个天线包括在周向方向上延伸的弯曲部分,其中所述至少一个天线所延伸的长度为所述磨料本体的外圆周的至少1/10。
11.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述磨损检测传感器进一步包括环形电路,所述环形电路耦合到沿着所述外表面的一部分延伸的所述电子设备,其中所述环形电路的长度朝向所述磨料本体的材料去除表面延伸,其中所述环形电路包括平行放置的多个电容器。
12.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述电子设备的至少一部分由保护层覆盖,其中所述保护层包含包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)或它们的任意组合的材料。
13.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述磨损检测传感器包括多个天线,所述多个天线沿着所述磨料本体的所述外表面朝向所述材料去除表面延伸不同长度,其中多个天线中的至少一个从所述磨料主体的内圆周区域延伸到外圆周区域。
14.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述磨损检测传感器进一步包括耦合到所述电子设备的多个电容极板,其中所述多个电容极板在所述磨料本体的径向、周向或其任意组合上彼此间隔开。
15.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述磨损检测传感器进一步包括耦合到所述电子设备的多个电容极板,且其中所述多个电容极板放置在所述磨料本体的外围表面或主表面上。
16.一种用于检测磨料制品中磨损的系统,其包含:
根据权利要求1所述的磨料制品;以及
数据接收单元,所述数据接收单元配置成接收由所述磨损检测传感器生成的数据。
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