EP1149274A1 - Sensor for determining the temperature in the contact zone situated between two bodies which can move in relation to one another, especially between a grinding wheel and a workpiece - Google Patents

Sensor for determining the temperature in the contact zone situated between two bodies which can move in relation to one another, especially between a grinding wheel and a workpiece

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Publication number
EP1149274A1
EP1149274A1 EP99963567A EP99963567A EP1149274A1 EP 1149274 A1 EP1149274 A1 EP 1149274A1 EP 99963567 A EP99963567 A EP 99963567A EP 99963567 A EP99963567 A EP 99963567A EP 1149274 A1 EP1149274 A1 EP 1149274A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
temperature
tool
thermocouple
grinding wheel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99963567A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Böhm
Oliver Ahrens
Ekkard Brinksmeier
Josef Binder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universitaet Bremen
Original Assignee
Universitaet Bremen
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Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Bremen filed Critical Universitaet Bremen
Publication of EP1149274A1 publication Critical patent/EP1149274A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D66/02—Apparatus for indicating wear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/14—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the temperature during grinding
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/001—Temperature

Definitions

  • Sensor for determining the temperature in the contact zone between two bodies which can be moved relative to one another, in particular a grinding wheel and a workpiece
  • the present invention relates to a sensor for determining the temperature in the contact zone between two bodies in contact and movable relative to one another, in particular the contact zone between a grinding wheel and a workpiece during grinding, with a thermocouple having two electrical conductors for generating a temperature to be determined corresponding electrical voltage.
  • thermocouple On the grinding surface of which a thermocouple is arranged.
  • this arrangement of the thermocouple no direct measurement of the temperature in the contact area between the grinding wheel and the workpiece to be machined is possible. Rather, based on the temperature measured within the grinding contribution of the grinding wheel, the temperature in the contact area between the tool and the workpiece must be inferred from a calculation.
  • the disadvantage of this procedure is that inaccuracies occur when determining the temperature. Due to the abrasion of the grinding contribution, the distance between the contact area between the workpiece and the tool and the thermocouple varies during the grinding process, so that errors in determining the temperature occur. There is also the risk that the thermocouple will be destroyed after the abrasive coating has worn off.
  • a sensor device for determining the temperature in the contact area between tool and workpiece is known from US Pat. No. 4,438,598.
  • an optical fiber is arranged within a recess in a rotating grinding wheel and, starting from a processing surface of the grinding wheel, first extends radially inwards towards a central axis of the grinding wheel and then parallel to the central axis to an end surface of the grinding wheel.
  • the optical fiber for example a glass fiber cable
  • heat radiation emitted in the area of the processing surface is transmitted to a recording head which is arranged adjacent to the grinding wheel and which absorbs heat radiation emitted by the processing surface and transmits it to a temperature monitoring unit.
  • thermocouples with two electrical conductors is arranged on an end face of a rotating grinding wheel.
  • the two conductors of the thermocouple referred to as the thermocouples, are in contact with the workpiece laterally next to the processing surface or the contact area between the grinding wheel and the workpiece, and thus take up a temperature of the workpiece next to the contact area.
  • thermocouple will be detached from the grinding wheel due to centrifugal forces at very high speeds of the grinding wheel.
  • this measuring arrangement is limited to the machining of electrically conductive workpieces.
  • this sensor allows only one processing direction of the grinding wheel, so that it is arranged in the direction of movement of the grinding wheel at the rear; otherwise the sensor would be destroyed by grinding. So-called plunge grinding is also not possible with this sensor, since it would also be destroyed during plunging into a workpiece.
  • the object of the invention is therefore to provide a sensor with which the temperature in the contact zone between two bodies which can be moved relative to one another, in particular a tool, can be determined with high precision in a structurally simple manner.
  • thermocouple is arranged within one of the two bodies, the conductors are arranged closely spaced from one another, extend into the body starting from the contact surface of the body, and operate by frictional heat Reconnect and / or re-weld in the contact zone between the bodies.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that the arrangement of the conductors of the thermocouples within a body, in particular a tool, and in the region of the machining surface of the tool Determination of the temperature in the area of the machining surface of the tool or in the contact area between the tool and the workpiece is possible, that is, where the actual machining process takes place. In this way, an exact temperature determination can be realized.
  • the fact that the spaced conductors extend from a machining surface into the workpiece and constantly weld or re-contact due to the frictional heat ensures that the temperature in the region of the machining surface can always be determined even when the tool is worn. In this way, a measurement can be made during the entire life of a grinding wheel.
  • thermocouple During the abrasion of the grinding wheel in the area of the machining surface, the conductors of the thermocouple are also abraded. Nevertheless, due to the closely spaced arrangement of the conductors from one another, sufficient electrical contact is established between the two conductors. During the grinding, there is a new contact at the end sections of the conductors in the contact area due to a heat and friction-induced smearing effect of the thermocouple materials involved; overall, sufficient contact to establish the thermal voltage is always guaranteed, as tests have shown. A kind of sliding contact arises in the contact area of the conductors due to the grinding process.
  • thermocouple in the grinding wheel allows the actual temperature of interest in the contact area to be reliably realized even under extreme dynamic loads on the tool and thus on the sensor, for example due to extreme speeds, so that process-related data for controlling the entire machining process are provided can be. Excessive temperatures in the contact area between the tool and the workpiece can be avoided, as can undesirable structural changes in the workpiece or tool, or excessive stresses on the tool or workpiece.
  • the sensor can also be used in a vehicle brake or a (slip) clutch to determine the temperature in the contact zone between a brake drum and a brake shoe or several clutch elements.
  • a preferred embodiment of the sensor according to the invention is characterized in that the conductors of the thermocouple are arranged parallel to one another and are essentially perpendicular to the processing surface of the Stretch workpiece. With this arrangement, an exact temperature determination is always guaranteed during a progressive wear of the workpiece throughout the entire service life.
  • the conductors of the thermocouple are designed as thin layers. Layer thicknesses of a conductor in the nanometer and micrometer range are preferably realized.
  • the use of such thin layers produces a thermocouple - preferably of the K type - which is adapted to the special requirements of a tool; Especially in the case of a grinding wheel rotating at high speeds and the associated high centrifugal forces, thin layers with low mass can be used particularly advantageously, since they result in no or negligible imbalances and the layers can be fully integrated into the tool and securely attached to it .
  • the sensor according to the invention withstands temperature peaks in the area of the machining surface of up to approx. 1200 ° C. and rotational accelerations of over 60,000 m / s.
  • thermocouple produced by thin-film technology can be manufactured in a simple manner.
  • the thin insulating layer between the conductors is dimensioned such that during operation, for example a grinding wheel provided with a sensor according to the invention, there is always sufficient thermal contact between the two conductors in the area of the machining surface of the tool.
  • the insulating layer always ensures reliable electrical insulation during operation and at the same time has a low mechanical resistance in the contact area between tool and workpiece during the loop engagement and always enables sufficient smearing or a new contacting of the two conductors of the thermocouple.
  • the layer composite consisting of the two conductors and the insulation layer is expediently additionally insulated from further insulation, for example in the form of a thin insulating layer which is applied to the two thin conductor layers, in order to avoid undesired electrical influences in the vicinity of the thermocouple of the sensor to avoid.
  • the insulating layer consists of Si0 2 or Si 3 N 4
  • the first conductor consists essentially of Ni
  • the further conductor consists essentially of Ni-Cr.
  • the conductors can also preferably consist of Chromel or Alumel.
  • Such materials have the material properties required for the measurement task, such as electrical conductivity or insulation and mechanical strength, and can be manufactured and processed relatively easily by thin-film technology, for example to produce a standard thermocouple of type K, which also has the required measuring range from to at 1200 ° C.
  • thermocouple is attached to a carrier, which can be a silicon wafer in a particularly expedient manner.
  • a carrier which can be a silicon wafer in a particularly expedient manner.
  • the layers forming the conductor and the insulating layer are applied to the carrier by thin-film technology, so that the preferred thin layer thicknesses can be implemented in a simple manner in terms of production technology.
  • the carrier which is also referred to as the substrate, ensures sufficient mechanical strength to accommodate the thin layers to be applied and can be designed, for example, as a single-crystalline silicon wafer with a thickness of 0.5 mm to 1 mm.
  • thin-film technology comprises so-called physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD) and electroplating technology.
  • the tool is designed as a rotationally symmetrical body and the conductors of the thermocouple extend in the radial direction within the tool.
  • a particularly preferred development is characterized in that the tool has a covering consisting of several segments and the thermocouple is arranged between two segments of the covering of the tool.
  • the coating which is exposed to particularly high mechanical and thermal loads, expediently consists of a ceramic material, while the core of the tool consists of a metal.
  • a sensor for determining the wear of a tool is characterized in that a first temperature sensor arranged on or in the tool WO-OO / 37909 PCT / EP99 / 10030
  • the temperature recording section of which is arranged at a first possibly zero distance from a machining surface of the tool and that at least one further temperature sensor is arranged on or in the tool, the temperature recording section of which is at a second distance from the machining surface that deviates from the first distance of the tool is arranged.
  • Such a sensor can be used to determine the wear of a body such as a rotating grinding wheel or part of a vehicle brake. If the first temperature sensor, the temperature recording section of which is arranged in the area of the machining surface, is partially abraded by the grinding engagement and then the further temperature sensor arranged in the tool or body comes into the area of the machining surface, its temperature will rise sharply due to the friction, and by recording this rise in temperature, a conclusion can be drawn as to the abrasion or wear of the coating.
  • the first and second temperature sensors are designed as sensors according to the invention of the type described above. It is particularly preferred if both sensors are designed as thermocouples in thin-film technology, one of the two sensors being arranged with its temperature-receiving section in the region of the machining surface at the time the tool is first put into operation, while the second sensor with its temperature-receiving section is arranged inside the tool .
  • the second sensor with its temperature recording section in the area of the machining surface will thus come into the contact area and then in turn generate a thermal voltage by contacting the two conductors of the thermocouple, which on the one hand is a measure of the Temperature in the contact area and on the other hand can be evaluated as an indicator of a certain wear of the coating.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a tool equipped with a sensor according to the invention in the form of a grinding wheel with a covering having several segments; 2 shows a side view of a further sensor according to the invention;
  • FIG. 3 shows a top view of the sensor from FIG. 2;
  • Fig. 4 is a schematic representation of a further embodiment of a sensor according to the invention with two temperature sensors.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a tool according to the invention in the form of a rotationally symmetrical grinding wheel 2 which is equipped with a sensor 4 according to the invention.
  • a grinding wheel instead of a grinding wheel, another body, for example a rotating brake shoe of a vehicle brake, can be equipped with a sensor according to the invention.
  • the grinding wheel which can be rotated about an axis at high speeds, is e.g. by means of a central through hole 8.
  • the grinding wheel 2 has a substantially circular disc-shaped core 1 0, preferably made of a metallic material, and a grinding covering 1 4 consisting of several segments 1 2, which is connected to the core 1 0.
  • the sensor 4 according to the invention which is shown in isolation in the left section of FIG. 1 with its essential individual components together with a segment 1 2 of the coating 1 4, is between two adjacent segments 1 2 within the grinding wheel 2, more precisely within the coating 1 4 arranged the grinding wheel 2.
  • the sensor 4 according to the invention can also be arranged within a covering 14 formed in one piece.
  • a plurality of sensors 4 according to the invention can also be arranged between adjacent segments 1 2 or in a covering 14 formed in one piece.
  • the sensor 4 has two conductors forming a thermocouple in the form of thin thermocouple layers 1 6 and 1 8 arranged parallel to one another, which are separated from one another by an electrically insulating insulating layer 20.
  • the first thermocouple layer 1 6 and the second thermocouple layer 1 8 and the insulating layer 20 have thicknesses in the nanometer and micrometer range - depending on the application - and extend essentially in the axial and radial direction with respect to the axis 6.
  • the first conductor-forming layer 1 6 consists essentially of Ni or a Ni alloy (for example aluminum), the second layer 1 8 for Ni-Cr or for example Chromel and the insulating layer for example SiÜ2 or Sig N 4 , so that a type K thermocouple is realized.
  • Other materials for realizing the thermocouple to generate an electrical voltage in the contact area of the conductors can also be provided.
  • the electrical voltage is proportional to the temperature in the contact area and is evaluated by means of an electrical and optionally electronic evaluation device (not shown) for calculating the temperature.
  • the electrically conductive layers 1 6 and 1 8 are connected in a manner not shown with lines which lead from the sensor 4 shown to the evaluation device.
  • the contact area of the two layers 1 6 and 1 8 lies on the outer surface of the covering 1 4 of the grinding wheel 2 forming the machining surface.
  • the two layers 1 6, 1 8 are arranged closely spaced from one another and thus extend from the processing surface of the grinding wheel into the grinding wheel that the electrical thermal voltage is generated during the machining of a workpiece (not shown) and is also generated during abrasion of the coating 1 4 of the grinding wheel 2, as explained in more detail below.
  • thermocouple formed by the layers 1 6 and 1 8 and the insulating layer on a carrier (Substrate) 22 are attached in the form of a silicon wafer.
  • the carrier 22 in the manner of a wafer is provided with a porous layer 24 made of silicon, which is used to produce good adhesion or mechanical clinging to the segments 12 of the covering 14.
  • a passivation layer made of SiO 2 is applied to the carrier 22 opposite the layer 24.
  • the first layer 16 forming a conductor of the thermocouple is applied to the passivation layer 26.
  • the sensor shown in FIG. 4 has a total thickness of approximately 400 micrometers.
  • the sensor according to the invention is produced by the so-called thin-film technology, which comprises the so-called physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD) and the galvanic deposition technique.
  • FIG. 3 shows the sensor 4 shown in FIG. 2 in a view from the left, which is identified by A in FIG. 2.
  • the width B of the sensor 4 can vary in the range of the grinding wheel width between approximately 4 mm and 20 mm and the height C approximately between 5 mm and 10 mm.
  • two electrical connections 30 and 32 are formed, on which lines leading to the value device lie.
  • the connection 30 is part of the layer 1 6 forming the first conductor of the thermocouple, while the connection 32 is part of the layer 1 8 of the thermocouple 4 forming the second conductor.
  • the connections 32 are approximately square in the view according to FIG. 3 and can have an edge length of between approximately 150 to 1000 micrometers.
  • FIG. 4 illustrates a further alternative exemplary embodiment of a sensor device according to the invention, which is used to determine the wear of a tool, which is an axis 6 rotatable grinding wheel 2, which preferably has a metallic core 10 and a ceramic coating 14, which is in a manner not shown with its surface with a workpiece in the loop engagement.
  • a first sensor 4 of the type described above with reference to FIGS. 1 to 3 as a temperature sensor is arranged within the coating 1 4 of the grinding wheel 2 in such a way that the temperature recording section, i.e. the contact area of the two layers 1 6, 1 8 (see FIGS. 1 to 3) in the area of the processing surface, i.e. the outer surface of the covering 1 4 is arranged.
  • a further sensor 4 ' is arranged as a further temperature sensor within the coating 14 of the grinding wheel 2 in such a way that its radially outer temperature recording section, i.e. the contact area of the two layers 1 6 and 1 8, spaced from the machining surface of the tool, i.e. the outer surface of the covering 14 is arranged.
  • the temperature recording section of the further sensor 4 ' would only be activated when the covering 14 has been rubbed to such an extent that the workpiece to be machined comes into contact with the radial end sections of the layers 1 6 and 1 8 and the two layers 1 6 are contacted and 1 8 comes, so that a thermal voltage is generated.
  • a thermal voltage is generated which WQ-OO / 37909 PCT / EP99 / 10030
  • the rotating grinding wheel 2 is brought into contact with the workpiece with its coating 1 4.
  • the surface 34 (see FIGS. 2 and 3) of the sensor 4 comes into contact with the workpiece intermittently and is rubbed off together with the coating 1 4 of the grinding wheel 2.
  • the looping action results in a smearing effect in the area of the surface 34, which ensures contacting of the two layers 1 6, 1 8, so that a thermoelectric voltage is generated between the two layers 1 6 and 1 8, which is achieved by means of the two Connections 30, 32 (cf. FIG. 3) of sensor 4 are transmitted to an evaluation device by means of lines.
  • the thermal voltage is a measure of the temperature in the area of the processing surface of the grinding wheel 2.
  • thermocouple layer 1 8 second thermocouple layer

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Abstract

The invention relates to a sensor for determining the temperature in the contact zone situated between two bodies which are in contact and which can move in relation to one another, especially the contact zone between a grinding wheel (2) and a workpiece during grinding. The inventive sensor comprises a thermoelement which has two electric leads and which is provided for generating an electric voltage that corresponds to the temperature to be determined. According to the invention, the thermoelement is arranged inside one of both bodies, and the leads are interspaced in a close manner. From the contact surface of the body, said leads extend into the body and, during operation, are re-contacted and/or re-welded in the contact zone situated between the bodies by means of frictional heat.

Description

Universität Bremen, Bibliothekstr. 1 , 28359 BremenUniversity of Bremen, Bibliothekstr. 1, 28359 Bremen
Sensor zur Bestimmung der Temperatur in der Kontaktzone zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Körpern, insbesondere einer Schleifscheibe und einem WerkstückSensor for determining the temperature in the contact zone between two bodies which can be moved relative to one another, in particular a grinding wheel and a workpiece
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Bestimmung der Temperatur in der Kontaktzone zwischen zwei in Kontakt stehenden und relativ zueinander bewegbaren Körpern, insbesondere der Kontaktzone zwischen einer Schleifscheibe und einem Werkstück beim Schleifen, mit einem zwei elektrische Leiter aufweisenden Thermoelement zur Erzeugung einer der zu bestimmenden Temperatur entsprechenden elektrischen Spannung.The present invention relates to a sensor for determining the temperature in the contact zone between two bodies in contact and movable relative to one another, in particular the contact zone between a grinding wheel and a workpiece during grinding, with a thermocouple having two electrical conductors for generating a temperature to be determined corresponding electrical voltage.
Beim Schleifen mittels einer rotierenden Schleifscheibe können sehr hohe Temperaturen im Kontaktbereich zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück von bis zu etwa 1 200°C auftreten. Eine Kenntnis der entstehenden Bearbeitungstemperatur zwischen Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung kann beispielsweise von Bedeutung sein, um Überhitzungen des Werkzeugs oder des Werkstücks vermeiden bzw. kontrollieren zu können. Insbesondere durch eine Überwachung der Temperaturen im Kontaktbereich lassen sich Rückschlüsse auf den Schleifvorgang ziehen. Aus der japanischen Patentanmeldung 6 246 632 ist eine Schleifvorrichtung mit einem rotierenden Schleifwerkzeug beschrieben. Eine Temperaturaufnahmeeinrichtung in Form eines Thermoelements ist an der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstucks befestigt. Die Messung mittels des Thermoelements erfolgt außerhalb des Kontaktbereichs zwischen dem Werkzeug und dem Werkstuck, so daß keine genaue Angabe über die Temperatur im Kontaktbereich gemacht werden kann.When grinding using a rotating grinding wheel, very high temperatures of up to about 1200 ° C can occur in the contact area between the grinding wheel and the workpiece. Knowledge of the machining temperature that arises between the tool and the workpiece during machining can be important, for example, in order to be able to avoid or control overheating of the tool or the workpiece. In particular, by monitoring the temperatures in the contact area, conclusions can be drawn about the grinding process. Japanese patent application 6 246 632 describes a grinding device with a rotating grinding tool. A temperature recording device in the form of a thermocouple is attached to the surface of the workpiece to be machined. The measurement by means of the thermocouple takes place outside the contact area between the tool and the workpiece, so that no exact information about the temperature in the contact area can be made.
Aus der weiteren japanischen Patentanmeldung 4 035 865 ist ein rotierbares Schleifrad bekannt, an dessen Schleifbelag ein Thermoelement angeordnet ist. Bei dieser Anordnung des Thermoelements ist keine direkte Messung der Temperatur im Kontaktbereich zwischen dem Schleifrad und dem zu bearbeitenden Werkstuck möglich. Vielmehr muß aufgrund der innerhalb des Schleifbeiags des Schleifrades gemessenen Temperatur mittels einer Berechnung auf die Temperatur im Kontaktbereich zwischen Werkzeug und Werkstück geschlossen werden. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist es, daß Ungenauigkeiten bei der Temperaturbestimmung auftreten. Aufgrund des Abriebs des Schleifbeiags variiert während des Schleifvorgangs der Abstand zwischen dem Kontaktbereich zwischen Werkstück und Werkzeug und dem Thermoelement, so daß Fehler bei der Bestimmung der Temperatur auftreten. Ferner besteht die Gefahr, daß nach einem Abrieb des Schleifbelages das Thermoelement zerstört wird.From the further Japanese patent application 4 035 865 a rotatable grinding wheel is known, on the grinding surface of which a thermocouple is arranged. With this arrangement of the thermocouple, no direct measurement of the temperature in the contact area between the grinding wheel and the workpiece to be machined is possible. Rather, based on the temperature measured within the grinding contribution of the grinding wheel, the temperature in the contact area between the tool and the workpiece must be inferred from a calculation. The disadvantage of this procedure is that inaccuracies occur when determining the temperature. Due to the abrasion of the grinding contribution, the distance between the contact area between the workpiece and the tool and the thermocouple varies during the grinding process, so that errors in determining the temperature occur. There is also the risk that the thermocouple will be destroyed after the abrasive coating has worn off.
Aus der U.S. Patentschrift 4,438,598 ist eine Sensorvorrichtung zur Bestimmung der Temperatur im Kontaktbereich zwischen Werkzeug und Werkstück bekannt. Bei diesem bekannten Sensor ist eine optische Faser innerhalb einer Ausnehmung in einer rotierenden Schleifscheibe angeordnet und erstrecktsich ausgehend von einer Bearbeitungsoberfläche der Schleifscheibe zunächst radial einwärts in Richtung auf eine zentrale Achse der Schleifscheibe und dann parallel zur Zentralachse an eine stirnseitige Oberfläche der Schleifscheibe. Mittels der optischen Faser, beispielsweise einem Glasfaserkabel, wird im Bereich der Bearbeitungsoberfläche ausgesendete Wärmestrahlung zu einem benachbart zu der Schleifscheibe angeordneten Auf- nahmekopf übertragen, der von der Bearbeitungsoberfläche emittierte Wärmestrahlung aufnimmt und zu einer Temperaturüberwachungseinheit übermittelt. Diese Sensorvorrichtung ist insgesamt recht aufwendig und das verwendete Meßprinzip einer Temperaturbestimmung aufgrund von Wärmestrahlung ist bei der vorliegenden Meßaufgabe durch die Bearbeitungsumgebung verhältnismäßig ungenau. Nachteilig ist darüber hinaus, daß die Messung eine unmittelbar benachbarte Anordnung des freien Endes der Faser und des Aufnahmekopfes voraussetzt. Aus der Patentschrift 1 1 2 377 ist ein Sensor der eingangs genannten Art bekannt, bei dem ein Thermoelement mit zwei elektrischen Leitern an einer Stirnfläche einer rotierenden Schleifscheibe angeordnet ist. Die beiden als Thermoschenkel bezeichneten Leiter des Thermoelements sind seitlich neben der Bearbeitungsoberfläche oder dem Kontaktbereich zwischen Schleifscheibe und Werkstück in Kontakt mit dem Werkstück und nehmen somit eine Temperatur des Werkstücks neben dem Kontaktbereich auf. Bei dieser Anordnung wird eine Temperatur im Bereich neben der eigentlichen Schleifstelle aufgenommen, so daß ausgehend von dieser Temperatur eine Abschätzung der Temperatur im Kontaktbereich vorgenommen werden muß. Diese Vorgehensweise ist mit erheblichen Fehlern behaftet, die beispielsweise dadurch verursacht sind, daß zur Berechnung Wärmeleitungseffekte zugrunde gelegt werden müssen und eine regelmäßig verwendete Kühlflüssigkeit die Temperaturbestimmung negativ beeinflussen kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß das Thermoelement aufgrund von Fliehkräften bei sehr hohen Drehzahlen der Schleifscheibe von der Schleifscheibe abgelöst wird. Zudem beschränkt sich diese Meßanordnung auf die Bearbeitung elektrisch leitender Werkstücke. Ferner ermöglicht dieser Sensor nur eine Bearbeitungsrichtung der Schleifscheibe, so daß er in Bewegungsrichtung der Schleifscheibe hinten angeordnet ist; andernfalls würde der Sensor durch ein Abschleifen zerstört werden. Auch ist ein sogenanntes Einstechschleifen mit diesem Sensor nicht möglich, da er während des Einstechens in ein Werkstück ebenfalls zerstört werden würde.A sensor device for determining the temperature in the contact area between tool and workpiece is known from US Pat. No. 4,438,598. In this known sensor, an optical fiber is arranged within a recess in a rotating grinding wheel and, starting from a processing surface of the grinding wheel, first extends radially inwards towards a central axis of the grinding wheel and then parallel to the central axis to an end surface of the grinding wheel. By means of the optical fiber, for example a glass fiber cable, heat radiation emitted in the area of the processing surface is transmitted to a recording head which is arranged adjacent to the grinding wheel and which absorbs heat radiation emitted by the processing surface and transmits it to a temperature monitoring unit. Overall, this sensor device is quite complex and the measuring principle used to determine the temperature based on thermal radiation is relatively imprecise in the present measuring task due to the processing environment. A further disadvantage is that the measurement requires an immediately adjacent arrangement of the free end of the fiber and the recording head. From the patent 1 1 2 377 a sensor of the type mentioned is known, in which a thermocouple with two electrical conductors is arranged on an end face of a rotating grinding wheel. The two conductors of the thermocouple, referred to as the thermocouples, are in contact with the workpiece laterally next to the processing surface or the contact area between the grinding wheel and the workpiece, and thus take up a temperature of the workpiece next to the contact area. In this arrangement, a temperature is recorded in the area next to the actual grinding point, so that the temperature in the contact area must be estimated on the basis of this temperature. This procedure is fraught with considerable errors, which are caused, for example, by the fact that heat conduction effects must be taken as a basis for the calculation and that a regularly used cooling liquid can have a negative influence on the temperature determination. In addition, there is a risk that the thermocouple will be detached from the grinding wheel due to centrifugal forces at very high speeds of the grinding wheel. In addition, this measuring arrangement is limited to the machining of electrically conductive workpieces. Furthermore, this sensor allows only one processing direction of the grinding wheel, so that it is arranged in the direction of movement of the grinding wheel at the rear; otherwise the sensor would be destroyed by grinding. So-called plunge grinding is also not possible with this sensor, since it would also be destroyed during plunging into a workpiece.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Sensor bereitzustellen, mit dem auf konstruktiv einfache Weise die Temperatur in der Kontaktzone zwischen zwei relativ zueinander bewegbarer Körpern, insbesondere eines Werkzeugs mit hoher Präzision bestimmt werden kann.The object of the invention is therefore to provide a sensor with which the temperature in the contact zone between two bodies which can be moved relative to one another, in particular a tool, can be determined with high precision in a structurally simple manner.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Sensor der eingangs genannten Art dadurch, daß das Thermoelement innerhalb eines der beiden Körper angeordnet ist, die Leiter dicht beabstandet zueinander angeordnet sind, sich ausgehend von der Kontaktfläche des Körpers in den Körper hineinerstrecken und sich in Betrieb durch Reibwärme in der Kontaktzone zwischen den Körpern neu kontaktieren und/oder wiederverschweißen.The invention solves this problem in a sensor of the type mentioned in that the thermocouple is arranged within one of the two bodies, the conductors are arranged closely spaced from one another, extend into the body starting from the contact surface of the body, and operate by frictional heat Reconnect and / or re-weld in the contact zone between the bodies.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß durch die Anordnung der Leiter der Thermoelemente innerhalb eines Körpers, insbesondere eines Werkzeugs und im Bereich der Bearbeitungsoberfläche des Werkzeugs eine Bestimmung der Temperatur im Bereich der Bearbeitungsoberfläche des Werkzeugs oder im Kontaktbereich zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück möglich ist, also dort, wo der eigentliche Bearbeitungsvorgang stattfindet. Auf diese Weise läßt sich eine exakte Temperaturbestimmung realisieren. Dadurch, daß sich die beabstandeten Leiter ausgehend von einer Bearbeitungsoberfläche in das Werkstück hineinerstrecken und durch die Reibwärme ständig sich aufs Neue verschweißen bzw. neu kontaktieren, ist gewährleistet, daß auch während des Verschleißes des Werkzeugs stets die Temperatur im Bereich der Bearbeitungsoberfläche bestimmt werden kann. Hierdurch kann eine Messung während der gesamten Lebensdauer einer Schleifscheibe vorgenommen werden. Während des Abriebs der Schleifscheibe im Bereich der Bearbeitungsoberfläche werden auch die Leiter des Thermoelements abgerieben. Dennoch ist aufgrund der dicht beabstandeten Anordnung der Leiter zueinander ein ausreichenden elektrischer Kontakt zwischen den beiden Leitern hergestellt. Während des Schleifens kommt es an den Endabschnitten der Leiter im Kontaktbereich zu einer Neukontaktierung durch einen wärme- und reibungsinduzierten Verschmiereffekt der beteiligten Thermoelementwerkstoffe; insgesamt ist stets ein ausreichender Kontakt zur Herstellung der Thermo-Spannung gewährleistet, wie Versuche gezeigt haben. Es entsteht im Kontaktbereich der Leiter eine Art Schleifkontakt aufgrund des Schleifprozesses.The advantages achieved by the invention are in particular that the arrangement of the conductors of the thermocouples within a body, in particular a tool, and in the region of the machining surface of the tool Determination of the temperature in the area of the machining surface of the tool or in the contact area between the tool and the workpiece is possible, that is, where the actual machining process takes place. In this way, an exact temperature determination can be realized. The fact that the spaced conductors extend from a machining surface into the workpiece and constantly weld or re-contact due to the frictional heat ensures that the temperature in the region of the machining surface can always be determined even when the tool is worn. In this way, a measurement can be made during the entire life of a grinding wheel. During the abrasion of the grinding wheel in the area of the machining surface, the conductors of the thermocouple are also abraded. Nevertheless, due to the closely spaced arrangement of the conductors from one another, sufficient electrical contact is established between the two conductors. During the grinding, there is a new contact at the end sections of the conductors in the contact area due to a heat and friction-induced smearing effect of the thermocouple materials involved; overall, sufficient contact to establish the thermal voltage is always guaranteed, as tests have shown. A kind of sliding contact arises in the contact area of the conductors due to the grinding process.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Thermoelements in der Schleifscheibe kann die vornehmlich interessierende Ist-Temperatur im Kontaktbereich zuverlässig auch bei extremen dynamischen Belastungen des Werkzeugs und somit des Sensors, beispielsweise aufgrund von extremen Drehzahlen, realisiert werden, so daß prozeßnahe Daten zur Regelung des gesamten Bearbeitungsprozesses bereitgestellt werden können. Zu hohe Temperaturen im Kontaktbereich zwischen Werkzeug und Werkstück können ebenso wie unerwünschte Gefügeänderungen im Werkstück oder Werkzeug oder zu hohe Belastungen des Werkzeugs oder Werkstücks vermieden werden. Der Sensor kann auch bei einer Fahrzeugbremse oder einer (Rutsch-)Kupplung verwendet werden, um die Temperatur in der Kontaktzone zwischen einer Bremstrommel und einer Bremsbacke bzw. mehreren Kupplungselementen zu bestimmen.The inventive arrangement of the thermocouple in the grinding wheel allows the actual temperature of interest in the contact area to be reliably realized even under extreme dynamic loads on the tool and thus on the sensor, for example due to extreme speeds, so that process-related data for controlling the entire machining process are provided can be. Excessive temperatures in the contact area between the tool and the workpiece can be avoided, as can undesirable structural changes in the workpiece or tool, or excessive stresses on the tool or workpiece. The sensor can also be used in a vehicle brake or a (slip) clutch to determine the temperature in the contact zone between a brake drum and a brake shoe or several clutch elements.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors zeichnet sich dadurch aus, daß die Leiter des Thermoelements parallel zueinander angeordnet sind und sich im wesentlichen senkrecht zu der Bearbeitungsoberfläche des Werkstücks erstrecken. Durch diese Anordnung ist während eines fortschreitenden Verschleißes des Werkstücks während der gesamten Lebensdauer stets eine exakte Temperaturbestimmung gewährleistet.A preferred embodiment of the sensor according to the invention is characterized in that the conductors of the thermocouple are arranged parallel to one another and are essentially perpendicular to the processing surface of the Stretch workpiece. With this arrangement, an exact temperature determination is always guaranteed during a progressive wear of the workpiece throughout the entire service life.
Gemäß einer alternativen besonders bevorzugten Variante der Erfindung sind die Leiter des Thermoelements als dünne Schichten ausgebildet. Vorzugsweise sind Schichtdicken eines Leiters im Nanometer- und Mikrometerbereich realisiert. Durch den Einsatz derartig dünner Schichten wird ein Thermoelement - vorzugsweise vom Typ K - erzeugt, welches an die besonderen Erfordernisse eines Werkzeugs angepaßt ist; insbesondere im Fall einer mit hohen Drehzahlen rotierenden Schleifscheibe und damit einhergehenden hohen Fliehkräften können dünne Schichten mit geringer Masse besonders vorteilhaft eingesetzt werden, da sich durch sie keine oder zu vernachlässigenden Unwuchten ergeben und die Schichten vollständig in das Werkzeug integriert und sicher an ihm befestigt werden können. Der erfindungsgemäße Sensor hält Temperaturspitzen im Bereich der Bearbeitungsoberfläche von bis zu ca. 1 200°C und Rotationsbeschleunigungen von über 60.000 m/s stand.According to an alternative, particularly preferred variant of the invention, the conductors of the thermocouple are designed as thin layers. Layer thicknesses of a conductor in the nanometer and micrometer range are preferably realized. The use of such thin layers produces a thermocouple - preferably of the K type - which is adapted to the special requirements of a tool; Especially in the case of a grinding wheel rotating at high speeds and the associated high centrifugal forces, thin layers with low mass can be used particularly advantageously, since they result in no or negligible imbalances and the layers can be fully integrated into the tool and securely attached to it . The sensor according to the invention withstands temperature peaks in the area of the machining surface of up to approx. 1200 ° C. and rotational accelerations of over 60,000 m / s.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Ausführungsform mit dünnen Schichten ist vorgesehen, daß die die Leiter bildenden Schichten durch eine Isolierschicht voneinander getrennt sind. Ein durch eine Dünnschichttechnik erzeugtes Thermoelement läßt sich auf einfache Weise herstellen. Die dünne Isolierschicht zwischen den Leitern ist so dimensioniert, daß während des Betriebs, etwa einer mit einem erfindungsgemäßen Sensor versehenen Schleifscheibe, stets ein ausreichender Thermokontakt der beiden Leiter im Bereich der Bearbeitungsoberfläche des Werkzeugs gewährleistet. Die Isolierschicht gewährleistet während des Betriebs stets eine zuverlässige elektrische Isolierung und weist gleichzeitig einen geringen mechanischen Widerstand im Kontaktbereich zwischen Werkzeug und Werkstück während des Schleifeingriffs auf und ermöglicht stets ein ausreichendes Verschmieren bzw. eine Neukontaktierung der beiden Leiter des Thermoelements. In zweckmäßiger Weise wird der aus den beiden Leitern und der Islolierschicht bestehende Schichtverbund von einer weiteren Isolierung, etwa in Form einer dünnen Isolierschicht, die auf die beiden dünnen Leiter-Schichten aufgebracht ist, zusätzlich isoliert, um unerwünschte elektrische Einflüsse der Umgebung des Thermoelements des Sensors zu vermeiden. Eine bevorzugte Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform sieht vor, daß die Isolierschicht aus Si02 oder Si3 N4, der erste Leiter im wesentlichen aus Ni und der weitere Leiter im wesentlichen aus Ni-Cr besteht. Die Leiter können ebenfalls in bevorzugter Weise aus Chromel bzw. Alumel bestehen. Derartige Materialen weisen die für die Meßaufgabe erforderlichen Materialeigenschaften wie elektrische Leit- bzw. Isolierfähigkeit und mechanische Festigkeit auf und lassen sich durch Dünnschichttechnologie verhältnismäßig einfach herstellen und verarbeiten, um beispielsweise ein Standard-Thermopaar vom Typ K zu erzeugen, das zudem den erforderlichen Meßbereich von bis zu 1 .200°C abdeckt.According to a special development of the embodiment with thin layers, it is provided that the layers forming the conductors are separated from one another by an insulating layer. A thermocouple produced by thin-film technology can be manufactured in a simple manner. The thin insulating layer between the conductors is dimensioned such that during operation, for example a grinding wheel provided with a sensor according to the invention, there is always sufficient thermal contact between the two conductors in the area of the machining surface of the tool. The insulating layer always ensures reliable electrical insulation during operation and at the same time has a low mechanical resistance in the contact area between tool and workpiece during the loop engagement and always enables sufficient smearing or a new contacting of the two conductors of the thermocouple. The layer composite consisting of the two conductors and the insulation layer is expediently additionally insulated from further insulation, for example in the form of a thin insulating layer which is applied to the two thin conductor layers, in order to avoid undesired electrical influences in the vicinity of the thermocouple of the sensor to avoid. A preferred development of the embodiment described above provides that the insulating layer consists of Si0 2 or Si 3 N 4 , the first conductor consists essentially of Ni and the further conductor consists essentially of Ni-Cr. The conductors can also preferably consist of Chromel or Alumel. Such materials have the material properties required for the measurement task, such as electrical conductivity or insulation and mechanical strength, and can be manufactured and processed relatively easily by thin-film technology, for example to produce a standard thermocouple of type K, which also has the required measuring range from to at 1200 ° C.
In ebenfalls bevorzugter Weise ist das Thermoelement an einem Träger befestigt, bei dem es sich in besonders zweckmäßiger Weise um eine Siliziumscheibe (Wafer) handeln kann. Gemäß einer Weiterbildung sind die den Leiter bildenden Schichten und die Isolierschicht durch Dünnschichttechnik auf den Träger aufgebracht, so daß die bevorzugten dünnen Schichtdicken auf herstellungtechnisch einfache Weise realisiert werden können. Der Träger, der auch als Substrat bezeichnet wird, sorgt für eine ausreichende mechanische Festigkeit zur Aufnahme der aufzutragenden dünnen Schichten und kann beispielsweise als einkristalline Siliziumscheibe ausgebildet sein mit einer Dicke von 0,5 mm bis 1 mm ausgebildet sein. Die Dünnschichttechnologie umfaßt in bekannter Weise die sogenannte physical vapour deposition (PVD), die chemical vapour deposition (CVD) sowie galvanotechnische Abscheidetechniken.In a likewise preferred manner, the thermocouple is attached to a carrier, which can be a silicon wafer in a particularly expedient manner. According to a further development, the layers forming the conductor and the insulating layer are applied to the carrier by thin-film technology, so that the preferred thin layer thicknesses can be implemented in a simple manner in terms of production technology. The carrier, which is also referred to as the substrate, ensures sufficient mechanical strength to accommodate the thin layers to be applied and can be designed, for example, as a single-crystalline silicon wafer with a thickness of 0.5 mm to 1 mm. In a known manner, thin-film technology comprises so-called physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD) and electroplating technology.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daßdas Werkzeug als rotationssymetrischer Körper ausgebildet ist und die Leiter des Thermoelements sich in radialer Richtung innerhalb des Werkzeugs erstrecken. Eine besonders bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß das Werkzeug einen aus mehreren Segmenten bestehenden Belag aufweist und das Thermoelement zwischen zwei Segmenten des Belags des Werkzeugs angeordnet ist. Der besonders hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzte Belag besteht zweckmäßigerweise aus einem keramischen Werkstoff, während der Kern des Werkzeugs aus einem Metall besteht. Durch die Anordnung des erfindungsgemäßen Thermoelements zwischen zwei Segmenten ist eine verhältnismäßig einfache Integration des Sensors in das Gesamtsystem möglich.In a further particularly preferred embodiment of the invention it is provided that the tool is designed as a rotationally symmetrical body and the conductors of the thermocouple extend in the radial direction within the tool. A particularly preferred development is characterized in that the tool has a covering consisting of several segments and the thermocouple is arranged between two segments of the covering of the tool. The coating, which is exposed to particularly high mechanical and thermal loads, expediently consists of a ceramic material, while the core of the tool consists of a metal. By arranging the thermocouple according to the invention between two segments, a relatively simple integration of the sensor into the overall system is possible.
Ein Sensor zur Bestimmung des Verschleißes eines Werkzeugs, insbesondere einer Schleifscheibe zeichnet sich gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung dadurch aus, daß ein erster an oder in dem Werkzeug angeordneter Temperaturaufnehmer WO-OO/37909 PCT/EP99/10030According to a further aspect of the invention, a sensor for determining the wear of a tool, in particular a grinding wheel, is characterized in that a first temperature sensor arranged on or in the tool WO-OO / 37909 PCT / EP99 / 10030
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vorgesehen ist, dessen Temperaturaufnahmeabschnitt in einem ersten ggf. gegen Null gehenden Abstand von einer Bearbeitungsoberfläche des Werkzeugs angeordnet ist und daß wenigstens ein weiterer an oder in dem Werkzeug angeordneter Temperaturaufnehmer vorgesehen ist, dessen Temperaturaufnahmeabschnitt in einem zweiten von dem ersten Abstand abweichenden Abstand von der Bearbeitungsoberfläche des Werkzeugs angeordnet ist.is provided, the temperature recording section of which is arranged at a first possibly zero distance from a machining surface of the tool and that at least one further temperature sensor is arranged on or in the tool, the temperature recording section of which is at a second distance from the machining surface that deviates from the first distance of the tool is arranged.
Zur Bestimmung des Verschleißes eines Körpers wie einer rotierenden Schleifscheibe oder einem Teil einer Fahrzeugbremse kann ein derartiger Sensor angesetzt werden. Wird zunächst der erste Temperaturaufnehmer, dessen Temperaturaufnahmeabschnitt im Bereich der Bearbeitungsoberfläche angeordnet ist, teilweise abgerieben durch den Schleifeingriff und kommt dann der weitere in dem Werkzeug oder Körper angeordnete Temperaturaufnehmer in den Bereich der Bearbeitungsoberfläche, so wird dessen aufgenommene Temperatur aufgrund der Reibung stark ansteigen, und durch die Aufnahme dieses Temperaturanstiegs kann ein Rückschluß gezogen werden auf den Abrieb oder Verschleiß des Belags.Such a sensor can be used to determine the wear of a body such as a rotating grinding wheel or part of a vehicle brake. If the first temperature sensor, the temperature recording section of which is arranged in the area of the machining surface, is partially abraded by the grinding engagement and then the further temperature sensor arranged in the tool or body comes into the area of the machining surface, its temperature will rise sharply due to the friction, and by recording this rise in temperature, a conclusion can be drawn as to the abrasion or wear of the coating.
In besonders bevorzugter Weise sind der erste und zweite Temperaturaufnehmer als erfindungsgemäßer Sensor der zuvor beschriebenen Art ausgebildet. So ist es besonders bevorzugt, wenn beide Sensoren als Thermoelemente in Dünnschichttechnologie ausgebildet sind, wobei einer der beiden Sensoren zum Zeitpunkt der ersten Inbetriebnahme des Werkzeugs mit seinem Temperaturaufnahmeabschnitt im Bereich der Bearbeitungsoberfläche angeordnet ist, während der zweite Sensor mit seinem Temperaturaufnahmeabschnitt innerhalb des Werkzeugs angeordnet ist. Durch Abrieb des Belags und damit auch des ersten Sensors wird der zweite Sensor mit dessen Temperaturaufnahmeabschnitt in dem Bereich der Bearbeitungsoberfläche somit in den Kontaktbereich gelangen und dann seinerseits durch eine Kontaktierung der beiden Leiter des Thermoelements eine Thermo-Spannung erzeugen, die einerseits als Maß für die Temperatur im Kontaktbereich und andererseits als Indikator für einen bestimmten Verschleiß des Belags ausgewertet werden kann.In a particularly preferred manner, the first and second temperature sensors are designed as sensors according to the invention of the type described above. It is particularly preferred if both sensors are designed as thermocouples in thin-film technology, one of the two sensors being arranged with its temperature-receiving section in the region of the machining surface at the time the tool is first put into operation, while the second sensor with its temperature-receiving section is arranged inside the tool . By abrasion of the coating and thus also the first sensor, the second sensor with its temperature recording section in the area of the machining surface will thus come into the contact area and then in turn generate a thermal voltage by contacting the two conductors of the thermocouple, which on the one hand is a measure of the Temperature in the contact area and on the other hand can be evaluated as an indicator of a certain wear of the coating.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:The invention is described below using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 ein mit einem erfindungsgemäßen Sensor ausgestatteten Werkzeug in Form einer Schleifscheibe mit einem mehrere Segmente aufweisenden Belag in einer perspektivischen Darstellung; Fig. 2 eine Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Sensors;1 shows a perspective view of a tool equipped with a sensor according to the invention in the form of a grinding wheel with a covering having several segments; 2 shows a side view of a further sensor according to the invention;
Fig. 3 eine Draufsicht des Sensors aus Fig. 2;FIG. 3 shows a top view of the sensor from FIG. 2; FIG.
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensors mit zwei Temperaturaufnehmern.Fig. 4 is a schematic representation of a further embodiment of a sensor according to the invention with two temperature sensors.
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Werkzeug in Form einer rotationssymmetrischen Schleifscheibe 2, die mit einem erfindungsgemäßen Sensor 4 ausgestattet ist. Anstelle einer Schleifscheibe kann ein anderer Körper, etwa eine rotierende Bremsbacke einer Fahrzeugbremse mit einem erfindungsgemäßen Sensor ausgestattet sein. Die um eine Achse mit hohen Drehzahlen rotierbare Schleifscheibe ist mittels einer zentralen Durchgangsbohrung 8 z.B. über einen Flansch an einer nicht dargestellten Antriebsspindel einer Werkzeugmaschine befestigbar.1 shows a perspective view of a tool according to the invention in the form of a rotationally symmetrical grinding wheel 2 which is equipped with a sensor 4 according to the invention. Instead of a grinding wheel, another body, for example a rotating brake shoe of a vehicle brake, can be equipped with a sensor according to the invention. The grinding wheel, which can be rotated about an axis at high speeds, is e.g. by means of a central through hole 8. Can be attached to a drive spindle, not shown, of a machine tool via a flange.
Die Schleifscheibe 2 weist einen im wesentlichen kreisscheibenförmigen Kern 1 0 vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff sowie einen aus mehreren Segmenten 1 2 bestehenden Schleif-Belag 1 4 auf, der mit dem Kern 1 0 verbunden ist. Der erfindungsgemäße Sensor 4, der im linken Abschnitt von Fig. 1 mit seinen wesentlichen einzelnen Komponenten zusammen mit einem Segment 1 2 des Belags 1 4 isoliert dargestellt ist, ist zwischen zwei benachbarten Segmenten 1 2 innerhalb der Schleifscheibe 2, genauer gesagt innerhalb des Belags 1 4 der Schleifscheibe 2 angeordnet. In nicht dargestellter Weise kann der erfindungsgemäße Sensor 4 auch innerhalb eines einstückig ausgebildeten Belags 1 4 angeordnet sein. Auch können mehrere erfindungsgemäße Sensoren 4 zwischen benachbarten Segmenten 1 2 oder in einem einstückig ausgebildeten Belag 14 angeordnet sein.The grinding wheel 2 has a substantially circular disc-shaped core 1 0, preferably made of a metallic material, and a grinding covering 1 4 consisting of several segments 1 2, which is connected to the core 1 0. The sensor 4 according to the invention, which is shown in isolation in the left section of FIG. 1 with its essential individual components together with a segment 1 2 of the coating 1 4, is between two adjacent segments 1 2 within the grinding wheel 2, more precisely within the coating 1 4 arranged the grinding wheel 2. In a manner not shown, the sensor 4 according to the invention can also be arranged within a covering 14 formed in one piece. A plurality of sensors 4 according to the invention can also be arranged between adjacent segments 1 2 or in a covering 14 formed in one piece.
Wie aus dem linken Abschnitt von Fig. 1 erkennbar ist, weist der Sensor 4 zwei ein Thermoelement bildende Leiter in Form von parallel zueinander angeordneten dünnen Thermoelement-Schichten 1 6 und 1 8 auf, die durch eine elektrisch isolierende Isolierschicht 20 voneinander getrennt sind. Die erste Thermoelement- Schicht 1 6 und die zweite Thermoelement-Schicht 1 8 sowie die Isolierschicht 20 weisen Dicken im Nanometer- und Mikrometerbereich auf -je nach Anwendungsfall - und erstrecken sich im wesentlichen in axialer und radialer Richtung bezogen auf die Achse 6. Die den ersten Leiter bildende Schicht 1 6 besteht im wesentlichen aus Ni oder einer Ni-Legierung (z.B. Alumel), die zweite Schicht 1 8 aus Ni-Cr oder beispielsweise Chromel und die Isolierschicht aus beispielsweise SiÜ2 oder Sig N4, so daß ein Thermoelement vom Typ K realisiert ist. Es können auch andere Werkstoffe zur Verwirklichung des Thermoelements zur Erzeugung einer elektrischen Spannung im Kontaktbereich der Leiter vorgesehen sein.As can be seen from the left section of FIG. 1, the sensor 4 has two conductors forming a thermocouple in the form of thin thermocouple layers 1 6 and 1 8 arranged parallel to one another, which are separated from one another by an electrically insulating insulating layer 20. The first thermocouple layer 1 6 and the second thermocouple layer 1 8 and the insulating layer 20 have thicknesses in the nanometer and micrometer range - depending on the application - and extend essentially in the axial and radial direction with respect to the axis 6. Die den the first conductor-forming layer 1 6 consists essentially of Ni or a Ni alloy (for example aluminum), the second layer 1 8 for Ni-Cr or for example Chromel and the insulating layer for example SiÜ2 or Sig N 4 , so that a type K thermocouple is realized. Other materials for realizing the thermocouple to generate an electrical voltage in the contact area of the conductors can also be provided.
Die elektrische Spannung ist proportional zu der Temperatur im Kontaktbereich und wird mittels einer nicht dargestellten elektrischen und gegebenenfalls elektronischen Auswerteeinrichtung zur Berechnung der Temperatur ausgewertet. Hierzu sind die elektrisch leitenden Schichten 1 6 und 1 8 in nicht dargestellter Weise mit Leitungen verbunden, die vom dargestellten Sensor 4 zu der Auswerteeinrichtung führen. Der Kontaktbereich beider Schichten 1 6 und 1 8 liegt an der die Bearbeitungsoberfläche bildenden Mantelfläche des Belags 1 4 der Schleifscheibe 2. Die beiden Schichten 1 6, 1 8 sind dicht beabstandet zueinander angeordnet und erstrecken ausgehend von der Bearbeitungsoberfläche der Schleifscheibe in die Schleifscheibe so hinein, daß die elektrische Thermo-Spannung während der Bearbeitung eines - nicht dargestellten Werkstücks - erzeugt wird und auch während eines Abriebs des Belags 1 4 der Schleifscheibe 2 erzeugt wird, wie unten näher erläutert ist.The electrical voltage is proportional to the temperature in the contact area and is evaluated by means of an electrical and optionally electronic evaluation device (not shown) for calculating the temperature. For this purpose, the electrically conductive layers 1 6 and 1 8 are connected in a manner not shown with lines which lead from the sensor 4 shown to the evaluation device. The contact area of the two layers 1 6 and 1 8 lies on the outer surface of the covering 1 4 of the grinding wheel 2 forming the machining surface. The two layers 1 6, 1 8 are arranged closely spaced from one another and thus extend from the processing surface of the grinding wheel into the grinding wheel that the electrical thermal voltage is generated during the machining of a workpiece (not shown) and is also generated during abrasion of the coating 1 4 of the grinding wheel 2, as explained in more detail below.
Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen ein alternatives Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensors 4, das sich von dem zuvor anhand der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß das durch die Schichten 1 6 und 1 8 und die Isolierschicht gebildete Thermoelement an einem Träger (Substrat) 22 in Form einer Siliziumscheibe befestigt sind. Der Träger 22 nach Art eines Wafers ist mit einer porösen Schicht 24 aus Silizium versehen, die zur Herstellung einer guten Haftung oder mechanischen Verklammerung mit den Segmenten 1 2 des Belags 14 dient. Gegenüber von der Schicht 24 ist auf den Träger 22 eine Passivierungs-Schicht aus SiÜ2 aufgebracht. Die erste den einen Leiter des Thermoelements bildende Schicht 1 6 ist auf die Passivierungs-Schicht 26 aufgetragen. Eine Isolierschicht 20 aus SiÜ2 ist auf die Schicht 1 6 aufgebracht, während die zweite, den weiteren Leiter des Thermoelements bildende Schicht 1 8 auf die Isolierschicht 20 aufgetragen ist. Auf die Schicht 1 8 ist schließlich eine isolierende Passivierungs-Schicht 28 aus Si02 aufgebracht. Der in Fig. 4 dargestellte Sensor weist eine Gesamtdicke von etwa 400 Mikrometern auf. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Sensors erfolgt im Wege der sogenannten Dünnschichttechnologie, welche die sogenannte physical vapour deposition (PVD), chemical vapour deposition (CVD) und die galvanische Abscheidetechnik umfaßt. Fig. 3 zeigt den in Fig. 2 dargestellten Sensor 4 in einer Ansicht von links, die in Fig. 2 durch A gekennzeichnet ist. Die Breite B des Sensors 4 kann im Bereich der Schleifscheibenbreite zwischen etwa 4 mm und 20 mm und die Höhe C etwa zwischen 5 mm und 1 0 mm variieren. Durch ein Ätzverfahren oder ein Lift-Off- Verfahren sind zwei elektrische Anschlüsse 30 und 32 ausgebildet, an denen zur Aus Werteeinrichtung führende Leitungen anliegen. Der Anschluß 30 ist Teil der den ersten Leiter des Thermoelements bildenden Schicht 1 6, während der Anschluß 32 Teil des den zweiten Leiter bildenden Schicht 1 8 des Thermoelements 4 ist. Die Anschlüsse 32 sind in der Ansicht gemäß Fig. 3 etwa quadratisch ausgebildet und können eine Kantenlänge zwischen etwa 1 50 bis 1 000 Mikrometer aufweisen. Während des Schleifeingriffs ist der Sensor 4 mit seiner Oberfläche 34, die Teil der Bearbeitungsoberfläche der Schleifscheibe 2 ist, mit dem zu bearbeitenden Werkstück in Eingriff.2 and 3 illustrate an alternative embodiment of the sensor 4 according to the invention, which differs from the embodiment previously illustrated with reference to FIG. 1 essentially in that the thermocouple formed by the layers 1 6 and 1 8 and the insulating layer on a carrier (Substrate) 22 are attached in the form of a silicon wafer. The carrier 22 in the manner of a wafer is provided with a porous layer 24 made of silicon, which is used to produce good adhesion or mechanical clinging to the segments 12 of the covering 14. A passivation layer made of SiO 2 is applied to the carrier 22 opposite the layer 24. The first layer 16 forming a conductor of the thermocouple is applied to the passivation layer 26. An insulating layer 20 made of SiÜ2 is applied to layer 1 6, while the second layer 1 8 forming the further conductor of the thermocouple is applied to insulating layer 20. Finally, an insulating passivation layer 28 made of SiO 2 is applied to the layer 1 8. The sensor shown in FIG. 4 has a total thickness of approximately 400 micrometers. The sensor according to the invention is produced by the so-called thin-film technology, which comprises the so-called physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD) and the galvanic deposition technique. FIG. 3 shows the sensor 4 shown in FIG. 2 in a view from the left, which is identified by A in FIG. 2. The width B of the sensor 4 can vary in the range of the grinding wheel width between approximately 4 mm and 20 mm and the height C approximately between 5 mm and 10 mm. By means of an etching process or a lift-off process, two electrical connections 30 and 32 are formed, on which lines leading to the value device lie. The connection 30 is part of the layer 1 6 forming the first conductor of the thermocouple, while the connection 32 is part of the layer 1 8 of the thermocouple 4 forming the second conductor. The connections 32 are approximately square in the view according to FIG. 3 and can have an edge length of between approximately 150 to 1000 micrometers. During the grinding engagement, the sensor 4, with its surface 34, which is part of the machining surface of the grinding wheel 2, is in engagement with the workpiece to be machined.
Fig. 4 veranschaulicht ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor-Vorrichtung, die zur Bestimmung des Verschleißes eines Werkzeugs dient, bei dem es sich um eine Achse 6 rotierbare Schleifscheibe 2 handelt, die einen vorzugsweise metallischen Kern 10 und einen keramischen Belag 14 aufweist, der in nicht dargestellter Weise mit seiner Oberfläche mit einem Werkstück im Schleifeingriff ist. Ein erster Sensor 4 der zuvor anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Art als Temperaturaufnehmer ist so innerhalb des Belags 1 4 der Schleifscheibe 2 angeordnet, daß der Temperaturaufnahmeabschnitt, d.h. der Kontaktbereich der beiden Schichten 1 6, 1 8 (vgl. Fig. 1 bis 3) im Bereich der Bearbeitungsoberfläche, d.h. der Mantelfläche des Belags 1 4 angeordnet ist. Ein weiterer Sensor 4' ist als weiterer Temperaturaufnehmer so innerhalb des Belags 14 der Schleifscheibe 2 angeordnet, daß dessen radial äußerer Temperaturaufnahmeabschnitt, d.h. der Kontaktbereich der beiden Schichten 1 6 und 1 8, beabstandet von der Bearbeitungsoberfläche des Werkzeugs, d.h. der äußeren Mantelfläche des Belags 14 angeordnet ist.FIG. 4 illustrates a further alternative exemplary embodiment of a sensor device according to the invention, which is used to determine the wear of a tool, which is an axis 6 rotatable grinding wheel 2, which preferably has a metallic core 10 and a ceramic coating 14, which is in a manner not shown with its surface with a workpiece in the loop engagement. A first sensor 4 of the type described above with reference to FIGS. 1 to 3 as a temperature sensor is arranged within the coating 1 4 of the grinding wheel 2 in such a way that the temperature recording section, i.e. the contact area of the two layers 1 6, 1 8 (see FIGS. 1 to 3) in the area of the processing surface, i.e. the outer surface of the covering 1 4 is arranged. A further sensor 4 'is arranged as a further temperature sensor within the coating 14 of the grinding wheel 2 in such a way that its radially outer temperature recording section, i.e. the contact area of the two layers 1 6 and 1 8, spaced from the machining surface of the tool, i.e. the outer surface of the covering 14 is arranged.
Der Temperaturaufnahmeabschnitt des weiteren Sensors 4' würde erst dann aktiviert werden, wenn der Belag 14 soweit abgerieben ist, daß das zu bearbeitende Werkstück mit den radialen Endabschnitten der Schichten 1 6 und 1 8 in Berührung kommt und es zu einer Kontaktierung der beiden Schichten 1 6 und 1 8 kommt, so daß eine Thermo-Spannung erzeugt wird. Mit Hilfe einer derartigen Sensor- Vorrichtung ist es möglich, den Abrieb des Belags der Schleifscheibe 2 zu ermitteln. Sobald der Sensor 4' aktiviert ist, wird eine Thermo-Spannung erzeugt, die WQ-OO/37909 PCT/EP99/10030The temperature recording section of the further sensor 4 'would only be activated when the covering 14 has been rubbed to such an extent that the workpiece to be machined comes into contact with the radial end sections of the layers 1 6 and 1 8 and the two layers 1 6 are contacted and 1 8 comes, so that a thermal voltage is generated. With the help of such a sensor device, it is possible to determine the abrasion of the coating on the grinding wheel 2. As soon as the sensor 4 'is activated, a thermal voltage is generated which WQ-OO / 37909 PCT / EP99 / 10030
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signalisiert, daß der Belag 1 4 um den Betrag des Abstands der äußeren Endabschnitte der Schichten 1 6 und 1 8 von der ursprünglichen äußeren Mantelfläche des Belags 14 abgerieben ist.signals that the covering 1 4 has been rubbed off the original outer lateral surface of the covering 14 by the amount of the distance between the outer end sections of the layers 1 6 and 1 8.
Die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Sensors ist wie folgt:The functioning of a sensor according to the invention is as follows:
Zur Bearbeitung eines Werkstücks wird die rotierende Schleifscheibe 2, mit ihrem Belag 1 4 in Kontakt mit dem Werkstück gebracht. Die Oberfläche 34 (siehe Fig. 2 und 3) des Sensors 4 kommt intermittierend mit dem Werkstück in Kontakt und wird dabei zusammen mit dem Belag 1 4 der Schleifscheibe 2 abgerieben. Durch den Schleifeingriff tritt ein Verschmiereffekt im Bereich der Oberfläche 34 auf, der für eine Kontaktierung der beiden Schichten 1 6, 1 8 sorgt, so daß eine thermoelek- trische Spannung zwischen den beiden Schichten 1 6 und 1 8 erzeugt wird, die mittels der beiden Anschlüsse 30, 32 (vgl. Fig. 3) des Sensors 4 mittels Leitungen zu einer Auswerteeinrichtung übertragen werden. Die Thermo-Spannung ist ein Maß für die Temperatur im Bereich der Bearbeitungsoberfläche der Schleifscheibe 2. To machine a workpiece, the rotating grinding wheel 2 is brought into contact with the workpiece with its coating 1 4. The surface 34 (see FIGS. 2 and 3) of the sensor 4 comes into contact with the workpiece intermittently and is rubbed off together with the coating 1 4 of the grinding wheel 2. The looping action results in a smearing effect in the area of the surface 34, which ensures contacting of the two layers 1 6, 1 8, so that a thermoelectric voltage is generated between the two layers 1 6 and 1 8, which is achieved by means of the two Connections 30, 32 (cf. FIG. 3) of sensor 4 are transmitted to an evaluation device by means of lines. The thermal voltage is a measure of the temperature in the area of the processing surface of the grinding wheel 2.
BezugszeichenlisteReference list
2 Schleifscheibe (Werkzeug; Körper2 grinding wheel (tool; body
4 Sensor4 sensor
6 Achse6 axis
8 Bohrung8 hole
10 Kern10 core
1 2 Segmente1 2 segments
1 4 Schleif-Belag1 4 sanding surface
1 6 erste Thermoelement-Schicht1 6 first thermocouple layer
1 8 zweite Thermoelement-Schicht1 8 second thermocouple layer
20 Isolierschicht20 insulating layer
22 Träger22 carriers
24 Schicht24 shift
26 Passivierungsschicht26 passivation layer
28 Passivierungsschicht28 passivation layer
30 Anschlüsse30 connections
32 Anschlüsse32 connections
34 Oberfläche 34 surface

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Sensor zur Bestimmung der Temperatur in der Kontaktzone zwischen zwei in Kontakt stehenden und relativ zueinander bewegbaren Körpern, insbesondere der Kontaktzone zwischen einer Schleifscheibe (2) und einem Werkstück beim Schleifen, mit einem zwei elektrische Leiter aufweisenden Thermoelement zur Erzeugung einer der zu bestimmenden Temperatur entsprechenden elektrischen Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement innerhalb eines der beiden Körper angeordnet ist, die Leiter dicht beabstandet zueinander angeordnet sind, sich ausgehend von der Kontaktfläche des Körpers in den Körper hineinerstrecken und sich in Betrieb durch Reibwärme in der Kontaktzone zwischen den Körpern neu kontaktieren und/oder wiederverschweißen.1 . Sensor for determining the temperature in the contact zone between two bodies in contact and movable relative to one another, in particular the contact zone between a grinding wheel (2) and a workpiece during grinding, with a thermocouple having two electrical conductors for generating an electrical one corresponding to the temperature to be determined Voltage, characterized in that the thermocouple is arranged within one of the two bodies, the conductors are arranged closely spaced from one another, extend into the body starting from the contact surface of the body and make new contact during operation due to frictional heat in the contact zone between the bodies and / or re-weld.
2. Sensor nach Anspruch 1 für ein Werkzeug wie eine Schleifscheibe (2), dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement innerhalb des Werkzeugs angeordnet ist, die Leiter dicht beabstandet zueinander angeordnet sind, sich ausgehend von der Kontaktfläche des Werkzeugs in das Werkzeug hineinerstrecken und sich in Betrieb durch Reibwärme in der Kontaktzone zwischen dem Werkzeug und einem Werkstück neu kontaktieren und/oder wiederverschweißen.2. Sensor according to claim 1 for a tool such as a grinding wheel (2), characterized in that the thermocouple is arranged within the tool, the conductors are arranged closely spaced from each other, extending into the tool from the contact surface of the tool and in Contact and / or re-weld operation due to frictional heat in the contact zone between the tool and a workpiece.
3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter des Thermoelements parallel zueinander angeordnet sind und sich im wesentlichen senkrecht zu der Bearbeitungsoberfläche des Werkstücks erstrecken und sich im wesentlichen senkrecht zu der Bearbeitungsoberfläche des Werkstücks so erstrecken, daß über die gesamte Lebensdauer des Werkzeuges die Temperatur in der Kontaktzone gemessen werden kann.3. Sensor according to claim 2, characterized in that the conductors of the thermocouple are arranged parallel to each other and extend substantially perpendicular to the machining surface of the workpiece and extend substantially perpendicular to the machining surface of the workpiece so that over the entire life of the tool the temperature in the contact zone can be measured.
4. Sensor nach Anspruch 1 , 2 oder 3, insbesondere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter des Thermoelements als dünne Schichten ( 1 6, 1 8,) ausgebildet sind.4. Sensor according to claim 1, 2 or 3, in particular according to the preamble of claim 1, characterized in that the conductors of the thermocouple are formed as thin layers (1 6, 1 8,).
5. Sensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Leiter bildenden Thermoelement-Schichten ( 1 6, 1 8) durch eine Isolierschicht (20) voneinander getrennt sind. 5. Sensor according to claim 2 or 3, characterized in that the thermocouple layers forming the conductor (1 6, 1 8) are separated from one another by an insulating layer (20).
6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (20) aus Si02 oder Si3 N4, der erste Leiter im wesentlichen aus Ni und der weitere Leiter im wesentlichen aus Ni-Cr besteht.6. Sensor according to claim 5, characterized in that the insulating layer (20) made of Si0 2 or Si 3 N 4 , the first conductor consists essentially of Ni and the further conductor consists essentially of Ni-Cr.
7. Sensor nach mindestens einer der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement an einem Träger (22) befestigt ist.7. Sensor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the thermocouple is attached to a carrier (22).
8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (22) aus einer Siliziumscheibe besteht.8. Sensor according to claim 7, characterized in that the carrier (22) consists of a silicon wafer.
9. Sensor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Leiter bildenden Schichten ( 1 6, 1 8, 24) und die Isolierschicht (20) durch Dünnschichtechnik auf den Träger (22) aufgebracht sind.9. Sensor according to claim 7 or 8, characterized in that the layers forming the conductor (1 6, 1 8, 24) and the insulating layer (20) are applied to the carrier (22) by thin-film technology.
1 0. Sensor nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug einen aus mehreren Segmenten ( 1 2) bestehenden Belag ( 14) aufweist und das Thermoelement zwischen zwei Segmenten ( 1 2) des Belags ( 1 4) des Werkzeugs angeordnet ist.1 0. Sensor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the tool has a covering (14) consisting of several segments (1 2) and the thermocouple is arranged between two segments (1 2) of the covering (1 4) of the tool is.
1 1 . Sensor-Vorrichtung zur Bestimmung des Verschleißes eines Körpers, insbesondere einer Schleifscheibe (2), dadurch gekennzeichnet, daß ein erster an oder in dem Körper angeordneter Temperaturaufnehmer vorgesehen ist, dessen Temperaturaufnahmeabschnitt in einem ersten ggf. gegen Null gehenden Abstand von einer Bearbeitungsoberfläche (34) des Körpers angeordnet ist und daß wenigstens ein weiterer an oder in dem Körper angeordneter Temperaturaufnehmer vorgesehen ist, dessen Temperaturaufnahmeabschnitt in einem zweiten von dem ersten Abstand abweichenden Abstand von der Bearbeitungsoberfläche (34) des Körper angeordnet ist.1 1. Sensor device for determining the wear of a body, in particular a grinding wheel (2), characterized in that a first temperature sensor arranged on or in the body is provided, the temperature recording section of which is at a first possibly zero distance from a processing surface (34). of the body and that at least one further temperature sensor is arranged on or in the body, the temperature recording section of which is arranged at a second distance from the processing surface (34) of the body that deviates from the first distance.
1 2. Sensor nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Temperaturaufnehmer als Sensor (4) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 1 0 ausgebildet ist. 1 2. Sensor according to claim 1 1, characterized in that the first and / or second temperature sensor is designed as a sensor (4) according to one of the preceding claims 1 to 1 0.
1 3. Werkzeug, insbesondere Schleifscheibe, gekennzeichnet durch einen Sensor (4) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche.1 3. Tool, in particular grinding wheel, characterized by a sensor (4) according to at least one of the preceding claims.
14. Werkzeug nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, daß es einen metallischen Kern ( 1 0) und einen äußeren, aus mehreren Segmenten ( 1 2) bestehenden Belag ( 14) aufweist und daß das Thermoelement zwischen zwei Segmenten ( 1 2) des Werkzeugs angeordnet ist.14. Tool according to claim 1 3, characterized in that it has a metallic core (1 0) and an outer, consisting of several segments (1 2) covering (14) and that the thermocouple between two segments (1 2) of the tool is arranged.
1 5. Verwendung eines Sensors nach einem der Ansprüche 1 bis 1 2 zur Bestimmung der Temperatur im Kontaktbereich einer Fahrzeugbremse.1 5. Use of a sensor according to one of claims 1 to 1 2 for determining the temperature in the contact area of a vehicle brake.
1 6. Verwendung eines Sensors nach einem der Ansprüche 1 bis 1 2 zur Bestimmung der Temperatur im Kontaktbereich einer Kupplung, insbesondere einer Rutschkupplung. 1 6. Use of a sensor according to one of claims 1 to 1 2 for determining the temperature in the contact area of a clutch, in particular a slip clutch.
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