本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1的前序部分所述的木材加工刀具主軸、一種根據(jù)權利要求10的成型機以及一種根據(jù)權利要求13的方法。

背景技術：

在木材加工機、特別是成型機中，使用刀具主軸，利用所述刀具主軸能旋轉地驅動加工所需的刀具。刀具主軸具有支承在主軸殼體中的主軸芯軸。在加工木材期間，在主軸殼體中支承主軸芯軸的旋轉軸承有時承受較高的力。這可能會導致旋轉軸承發(fā)生損壞。如果沒有識別到損壞的旋轉軸承，則這可能導致相應的刀具主軸故障，這使得機器必須停機較長的時間以及付出高的維修成本。在一些情況下，由于損壞的旋轉軸承還會影響、在一些情況下甚至損壞機器內部的周邊部件。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，這樣構成所述類型的刀具主軸、成型機和方法，使得能夠提早識別木材加工機中刀具主軸的有威脅的故障。

根據(jù)本發(fā)明所述目的在所述類型的刀具主軸中利用權利要求1特征部分的特征、在成型機中利用權利要求10的特征以及在所述方法中利用權利要求13的特征來實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的刀具主軸具有至少一個溫度傳感器，利用所述溫度傳感器能檢測旋轉軸承的溫度。由此可以可靠地確定，旋轉軸承的溫度在刀具主軸運行中是否接近臨界值。所述溫度傳感器產生信號，所述信號被輸送給分析評估單元，所述分析評估單元相應地分析評估所述溫度信號，并根據(jù)所述分析評估產生輸出信號。使用者在刀具主軸發(fā)生故障之前能及時地基于溫度監(jiān)控獲得指示，即繼續(xù)使用刀具主軸可能是危險的。

溫度傳感器可以與旋轉軸承相鄰地設置在主軸殼體中。由此，溫度傳感器可以向要監(jiān)控的旋轉軸承移動得非常近。這里，溫度傳感器和要監(jiān)控的旋轉軸承之間的距離可以非常小，從而能夠無誤地檢測旋轉軸承的溫度。

在一個有利的實施形式中，主軸殼體設有至少一個軸向孔，所述軸向孔通入主軸殼體的端側并用于容納溫度傳感器。溫度傳感器可以從主軸殼體的端側出發(fā)非常簡單地插入所述軸向孔中，直至傳感器頭或傳感器的溫度探測器處于與旋轉軸承相鄰的位置。所述軸向孔在主軸殼體中軸向布置的優(yōu)點是，當通過線路傳輸傳感器信號時，刀具主軸軸線、特別是主軸殼體沿軸線方向以及還有橫向與軸線方向的調節(jié)運動不會受到影響。傳感器受保護地安置在所述孔的內部并且在調節(jié)刀具主軸時不會造成干擾。

在另一個有利的實施形式中，所述主軸殼體具有至少一個大致沿徑向延伸的孔，所述孔通入主軸殼體的外側。這種孔可以非常簡單地設置在主軸殼體上。當溫度傳感器設有傳感器線路時，所述傳感器線路可以在最短的路徑上向外引導。

如果所述溫度傳感器直接設置在旋轉軸承上或旋轉軸承中，優(yōu)選設置在外部的、固定的軸承環(huán)上或中，則得到一個特別有利的構成方案。此時能以高精度檢測旋轉軸承的溫度。

如果刀具主軸具有多個旋轉軸承，例如兩個旋轉軸承，則有利地對于每個旋轉軸承分別設置至少一個溫度傳感器。但如果例如已知，多個旋轉軸承中僅有一個存在溫度問題，則僅通過至少一個溫度傳感器監(jiān)控這一個旋轉軸承就足夠了。

溫度傳感器的信號可以通過至少一個傳感器線路或也可以無線地傳輸。無線傳輸傳感器信號的優(yōu)點是，不必在刀具主軸中布設傳感器線路以及可能連接到木材加工機內部的分析評估單元的傳輸線路。

溫度傳感器的信號有利地傳輸給成型機的控制裝置。成型機的控制裝置構成所述分析評估單元，所述分析評估單元對由溫度傳感器發(fā)送的信號進行分析評估。

在根據(jù)本發(fā)明的成型機中，至少一個刀具主軸以根據(jù)本發(fā)明的方式構成。有利的是，成型機的所有刀具主軸都裝備有至少一個所述溫度傳感器，利用所述溫度傳感器可以檢測這些刀具主軸的溫度。成型機的使用者由此可以可靠地獲得關于成型機的所有刀具主軸的狀態(tài)報告，從而當一個或多個刀具主軸有發(fā)生故障的危險時，能夠提早向使用者指示這種情況。

由于旋轉軸承的溫度可能受到刀具主軸的環(huán)境溫度的影響，根據(jù)本發(fā)明的成型機有利地具有至少一個另外的傳感器，通過所述另外的傳感器檢測成型機的內部溫度，就是說在成型機中檢測刀具主軸的環(huán)境溫度。

在一個優(yōu)選的實施形式中，所述另外的溫度傳感器的信號用于補償旋轉軸承的溫度極限值。例如，如果成型機中的環(huán)境溫度升高，則旋轉軸承也升溫，而這種情況不是由于旋轉軸承的過度負荷造成的。因此，在考慮到所測得的環(huán)境溫度的情況下，相應地提高溫度極限值，由此補償環(huán)境溫度對旋轉軸承溫度的影響。這種補償例如可以直接在各傳感器的溫度信號上進行。

在根據(jù)本發(fā)明的方法中，利用所述至少一個溫度傳感器持續(xù)地檢測旋轉軸承的溫度，并將所述溫度輸送給分析評估單元。所述分析評估單元將所輸送的傳感器信號與溫度極限值進行比較。如果達到溫度極限值，則分析評估單元產生相應的信號。

由分析評估單元產生的信號可以是警告信號，所述警告信號向使用者指出，被檢測的刀具主軸達到了臨界范圍。警告信號可以是聲音和/或光學信號或者是屏幕上的警告消息或類似信號。

由分析評估單元產生的信號也可以是關閉信號，通過所述關閉信號能夠關閉一些機器功能，如主軸、送進(vorschub)。由此可靠地避免了刀具主軸過載以及由此引起的損壞。有利地基于經(jīng)分析評估的溫度信號自動關閉成型機的所有主軸功能和送進功能。

有利的是，通過分析評估單元監(jiān)控兩個不同大小的溫度極限值。如果首先達到了較低的溫度極限值，則分析評估單元可以有利地產生警告信號。如果使用者方面沒有采取措施，則在達到較高的溫度極限值時，分析評估單元產生另一個信號，在這種情況下該信號有利地是關閉信號，利用該關閉信號關閉所監(jiān)控的刀具主軸或其他機器功能。

有利的是，在執(zhí)行所述方法時，不僅檢測旋轉軸承的溫度，而且還通過至少一個另外的溫度傳感器檢測受監(jiān)控的刀具主軸的環(huán)境溫度。所述環(huán)境溫度此時用于補償旋轉軸承的溫度極限值和/或溫度值。

所述溫度傳感器和/或所述另外的溫度傳感器的溫度信號有利地存儲在至少一個存儲器中。所述存儲器可以是配設給木材加工機的專門的存儲器。但信號也可以存儲到網(wǎng)絡服務器上或例如存儲到云端存儲空間中。存儲信號的優(yōu)點是，維護服務部門或使用者可以在任意時間查看旋轉軸承溫度變化過程的歷史。

特別有利的是，這樣存儲數(shù)據(jù)，使得所述數(shù)據(jù)能利用智能設備調用。

在一個優(yōu)選的實施形式中，在達到溫度極限值時，向維護服務部門發(fā)送信號，維護服務部門此時可以采取相應的措施，以便例如檢查溫度升高的原因，或者計劃或開始執(zhí)行預防性的維護工作。

本申請的主題不僅由各權利要求的主題得出，而且還通過所有在附圖和說明書中公開的說明信息(angabe)和特征得出。如果所述說明信息和特征單獨地或相互組合地相對于現(xiàn)有技術是新的，即使這些說明信息和特征不是權利要求的主題，也作為本發(fā)明的重要內容要求保護這些說明信息和特征。

本發(fā)明的其他特征由其他權利要求、說明書和附圖得出。

附圖說明

根據(jù)在附圖中示出的實施例來詳細說明本發(fā)明。其中：

圖1示出具有根據(jù)本發(fā)明的刀具主軸的根據(jù)本發(fā)明的成型機的示意圖；

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的刀具主軸的透視圖；

圖3和圖4分別示出根據(jù)圖2的根據(jù)本發(fā)明的刀具主軸的軸向剖視圖；

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的刀具主軸上的兩個溫度傳感器的固定區(qū)域的徑向剖視圖。

具體實施方式

圖1用示意圖示出成型機，利用所述成型機能夠在所有四個側面用連續(xù)法對橫截面為矩形的、由木材、塑料以及類似材料組成的工件1進行加工。在圖1中僅示出刀具主軸和安裝在刀具主軸上的示意性示出的刀具，利用所述刀具進行工件加工。為了清楚起見，工件的運送元件、支座和類似部件沒有示出。工件1沿箭頭方向2被運送通過成型機。首先利用刀具3加工工件1的下側，所述刀具安裝在水平的刀具主軸4上。例如利用刀具3將工件1刨平。沿運輸方向2在下面的水平刀具主軸4的后面設有垂直的右刀具主軸5，該刀具主軸帶有刀具6，利用該刀具在工件通過時加工工件1的關于通過方向2右邊的縱向側面。沿運輸方向2在豎直的右刀具主軸后面設有豎直的左刀具主軸7，該刀具主軸上安裝由刀具8，利用該刀具加工件1的關于運輸方向2左邊的縱向側面。沿通過方向21在左邊的豎直刀具主軸的后面設有上部和下部的水平刀具主軸9、10，它們的刀具11、12加工工件1的上側和下側。各刀具可以分別是刨刀或成型刀具，利用刨刀或成型刀具可以刨平相應的側面或給相應的側面設置型廓。

對于所有的刀具主軸4、5、7、9、10，通過溫度傳感器監(jiān)控軸承，所述溫度傳感器的信號輸送給控制裝置13。所述信號可以通過線路14、但也可以無線地發(fā)送給成型機的控制裝置13。

根據(jù)圖2至5來詳細說明刀具主軸4。成型機的其他刀具主軸4、7、9、10具有原則上相同的構成。

刀具主軸4具有主軸殼體15，主軸芯軸16能旋轉地支承在主軸殼體中。主軸殼體15例如是圓柱形的主軸套，所述主軸套有間距地包圍主軸芯軸16。在主軸殼體15的兩個端部上設有旋轉軸承17、18，用于支承主軸芯軸16。旋轉軸承17、18有利地是滾動軸承，在該實施例中是球軸承。在主軸殼體15的兩個端部處分別彼此鄰接地設置兩個球軸承。旋轉軸承17、18以適當?shù)姆绞窖剌S向固定在主軸殼體15中。刀具主軸14連同主軸殼體15一起容納在未示出的主軸滑塊的孔中并且能在這個孔中按已知方式沿軸向調節(jié)。這可以稱為軸套(pinole)調節(jié)。

主軸芯軸16在其一個端部上設有容納部19，所述容納部在該實施例中是用于容納刀具的hsk容納部。在軸向突出于主軸殼體15的端部上安裝有驅動盤20，所述驅動盤在該實施例中是齒帶盤，通過所述齒帶盤引導驅動裝置的環(huán)狀傳動帶，利用所述驅動裝置能驅動主軸芯軸16旋轉。驅動盤20不能相對轉動地安裝在主軸芯軸16上并且沿軸向固定在兩個固定在主軸芯軸16上的環(huán)21、22之間。環(huán)21構造成螺母并與驅動盤20和環(huán)22一起還用于軸向固定旋轉軸承17。

在刀具主軸14上固定支架23。所述支架具有容納環(huán)24，該容納環(huán)在端側設有凹部25，主軸殼體15以一個端部伸入所述凹部中。凹部25沿軸向由沿徑向向內定向的環(huán)凸緣26限定，主軸殼體15以其端側的邊緣貼靠在所述環(huán)凸緣上。

容納環(huán)24在其另一個端側上具有另一個凹部27，該凹部比凹部25更為平坦并且是由于對澆鑄的支架23進行切削加工而形成的。以這種方式加工的底部28(圖2)由固定螺栓29穿過，所述固定螺栓設置成在凹部27的周邊上分布并旋入主軸殼體25端側上的螺紋孔中。

環(huán)凸緣26以及主軸殼體15相鄰的區(qū)域具有大致相同的內直徑。環(huán)22具有沿徑向向外定向的環(huán)凸緣30，該環(huán)凸緣到環(huán)凸緣26的內側以及到主軸殼體15的內側僅有很小的距離并且因此構成密封間隙。由此防止切屑或灰塵到達旋轉軸承17上。

支承臂31從容納環(huán)24突出，在支承臂的自由端上設有保持環(huán)32，在所述保持環(huán)中保持用于夾緊在刀具主軸4中的刀具3的(未示出的)釋放單元所述刀具通過已知的、未示出的夾緊機構夾緊在刀具主軸4的hsk容納部中。支架23不僅用于保持釋放單元，而且還用作用于軸向調節(jié)刀具主軸的螺母或螺紋的載體。

刀具主軸4設有溫度傳感器33、34，利用所述溫度傳感器可以檢測旋轉軸承17、18的溫度。在該實施例中，溫度傳感器33、34穿過主軸殼體15中的軸向孔35、36(圖3和4)被一直引導到相應的軸承17、18。所述傳感器具有傳感器頭40、41，即實際的溫度探測器，所述溫度探測器安裝在細管37、38的前端中，在所述細管中，傳感器線路(傳感器導線)14向外引出。在細管37、38上連接套筒44(圖2)，所述套筒有利地是擠壓套筒，裸露的、柔性的傳感器線路14從所述套筒的背向細管37、38的端部引出。軸向孔35、36從主軸殼體15位于容納環(huán)24中的端側延伸出來。溫度傳感器33、34以其細管37、38穿過固定塊39從主軸殼體15中伸出。固定塊39能松開地固定在主軸殼體15上。容納環(huán)24的環(huán)凸緣26在固定塊39的區(qū)域內由缺口46中斷(圖5)。所述缺口46的邊緣分別于固定塊39隔開距離。細管37、38并且由此溫度傳感器33、34固定在固定塊39中，從而溫度傳感器在孔35、36中不能移動。由此確保了，傳感器頭40、41始終位于受監(jiān)控的旋轉軸承17、18的高度上。如在該實施例中那樣，可以通過在側向旋入固定塊39中的螺銷47、48來實現(xiàn)固定。由此可以對長度誤差或者還有不同深度的孔35、36進行補償。也可以給傳感器33、34設置螺紋并將其旋入固定塊39中。

傳感器線路14以適當?shù)姆绞揭驒C器控制裝置13，如根據(jù)圖1用線路14舉例說明和解釋的那樣。在所示實施例中，傳感器線路14繼續(xù)引導穿過支承臂31中的開口42。

溫度傳感器33、34也可以與所示實施例不同地沿徑向向要檢測的旋轉軸承17、18接近。在這種情況下，對于溫度傳感器33、34，僅需要非常短的孔。

利用溫度傳感器33、34可以持續(xù)地檢測旋轉軸承17、18的溫度。溫度傳感器33、34的信號發(fā)送給分析評估單元。在最簡單的情況下，在超過預先規(guī)定的溫度極限值時，由分析評估單元產生信號。所述信號可以用于向刀具主軸或成型機的使用者發(fā)送警告消息。也可以將所述信號用于關閉相應的機器功能，例如關閉刀具主軸4的旋轉驅動或關閉送進功能，即輸送工件通過成型機。旋轉軸承17、28的溫度的所述極限值可以設置得較低，使得在旋轉軸承17、18尚未損壞時，就提早發(fā)出溫度傳感器33、34的相應地分析評估的信號。溫度傳感器33、34在這種情況下用于預防性的維護或提早識別軸承損壞。由此可靠地避免，由于未能及時識別軸承損壞而在刀具主軸或成型機上出現(xiàn)間接損傷。

有利的是，不只規(guī)定一個極限值，而是例如也可以規(guī)定兩個或更多個極限值。從而在超過第一極限溫度時產生第一警告，該警告向使用者指出，在刀具主軸繼續(xù)運行時，可能會出現(xiàn)較嚴重的軸承損壞。在達到較高的第二極限溫度時，控制裝置13可以設計成，使得控制裝置關閉刀具主軸4、5、7、9、10以及進給，以便避免間接損傷。

因此，通過使用溫度傳感器33、34，可以進行預先的維護并由此減少計劃外的停機時間，當不對旋轉軸承進行溫度監(jiān)控時，可能出現(xiàn)這種計劃外的停機時間。由于通過使用溫度傳感器33、34能提早識別旋轉軸承17、18的損壞，可以避免刀具主軸4以及還有機器內部的周邊部件的間距損傷。由此還降低了維修成本。

在所示和所述的實施例中，傳感器信號通過傳感器線路14傳輸給機器控制裝置13。但也可以使用這樣的溫度傳感器，所述溫度傳感器無線地傳輸其信號。在這種情況下，所述傳感器特別是可以直接安裝在旋轉軸承17、18上或中，從而能明顯更為精確地檢測旋轉軸承17、18的溫度。溫度傳感器33、34可以例如通過無線電傳輸其信號，例如向接收單元傳輸，所述接收單元設置在各個刀具主軸的區(qū)域內。用于無線發(fā)送傳感器信號的接收單元又通過線路14與控制裝置13連接。這種傳感器便于安裝在刀具主軸4中，因為不再需要用于導通傳感器線路的預備措施。

即使溫度傳感器33、34通過傳感器線路14傳輸其信號，傳感器也可以直接設置在旋轉軸承17、18中。

軸承診斷或軸承損壞識別的可靠性可以有利地這樣來改進，即，還測量刀具主軸4的環(huán)境溫度。為此，如圖1示意性示出的那樣，設有至少一個另外的溫度傳感器43，所述另外的溫度傳感器連接在機器控制裝置或分析評估單元13上。這個傳感器43也可以通過傳感器線路或無線地、例如通過無線電傳輸其信號。通過檢測刀具主軸4的環(huán)境溫度，可以在分析評估中考慮環(huán)境溫度對旋轉軸承17、18的溫度的影響并對這種影響進行補償。

由于機器的通過至少一個溫度傳感器33檢測的內腔溫度對于旋轉軸承17、18的溫度有影響，控制裝置13可以設計成，使軸承溫度的極限值或所檢測到的軸承溫度本身自動與所測得的內腔溫度相適配。例如，當由溫度傳感器43檢測到的機器內腔溫度升高時，則旋轉軸承17、18的溫度也升高。但這種溫度升高此時與旋轉軸承相應的載荷無關。因此，對溫度傳感器的控制或分析評估設置成，使得相應的極限值提高，從而補償機器內部溫度對旋轉軸承17、18的溫度的影響。

此外，控制裝置13或分析評估單元可以構造成，使得控制裝置或分析評估單元不僅根據(jù)機器內部溫度自動補償或調整旋轉軸承17、18的溫度極限值，還補償或調整刀具主軸溫度值，其方式例如是，從測得的溫度值中減去與內部溫度相關的修正值或給測得的溫度值加上與內部溫度相關的修正值。也可以采用這兩種方法的組合。

自動適配調整和補償?shù)膬?yōu)點在于，機器的使用者不必自己進行這種適配調整。

但完全也可以將控制裝置13設計成，根據(jù)所測得的機器內腔溫度來手動地適配調整軸承溫度的極限值。

對旋轉軸承17、18的溫度監(jiān)控可以設計成，連續(xù)地存儲溫度值。由此，可以確定各個溫度傳感器的溫度變化過程的歷史并且例如檢查在確定時間段內超過極限值的頻率。所存儲的數(shù)據(jù)可以例如存放在分析評估單元中、機器控制裝置中或通過傳輸?shù)皆浦衼泶娣?，從而有訪問權限的人員可以在任意時間調取并分析評估所存儲的測量值。這特別是對于維護工作是有利的。特別是存儲在云中提供了這樣的可能性，即能從獨立于機器的地點出發(fā)有利地使用所謂的智能設備和用于分析和顯示確定數(shù)據(jù)的應用程序(app)。

由于旋轉軸承17、18是分開地監(jiān)控的，可以相互獨立地精確監(jiān)控各旋轉軸承的狀態(tài)。

當在存儲器中存儲測量數(shù)據(jù)時，還可以附加地記錄不同的值?？梢源_定時間戳，所述時間戳給出所記錄的監(jiān)控時刻和整個數(shù)據(jù)項的存儲時刻。不僅可以確定旋轉軸承17、18的溫度值，而且還可以確定受監(jiān)控的刀具主軸的環(huán)境溫度，即確定機器中的內腔溫度。此外，還可存儲機器的狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如在記錄的時刻受監(jiān)控的刀具主軸是接通還是斷開、進給是接通還是斷開、機器中是否存儲要加工的工件1、應在工件上產生怎樣的輪廓以及類似的狀態(tài)數(shù)據(jù)。由所存儲的值的歷史例如還可以識別，刀具主軸或進給何時接通或斷開以及接通或斷開的時長。

溫度傳感器33、34的信號提供給如所述的一個或多個分析評估單元。這些分析評估單元可以是機器控制裝置的組成部分或者設置成獨立于機器控制裝置的一個或多個單元。在后面一種情況下，分析評估單元可以直接關閉所描述的機器功能并向機器控制裝置發(fā)送用于顯示警告消息或出錯消息的信號。

有利的是，各實際的溫度直接在機器控制裝置的顯示屏上調取，而將超過所設置的極限值的溫度標出，例如用彩色高亮突出顯示、用彩色字體顯示、閃爍或類似方式。同樣有利的是，操作者通過機器控制裝置能得到這樣的報告，即，是由于哪個刀具主軸的哪個軸承上超過極限值而關閉機器(主軸和送進)。