專利名稱：具有可用無(wú)線電讀取的數(shù)據(jù)采集元件的主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1的前序部分所述特征的主軸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種用于機(jī)床的主軸，在該主軸中可特別有 利地讀取所接收的運(yùn)行數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)數(shù)據(jù)。
所述目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征部分的特征的、并結(jié)合有前序部
分特征的主軸來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利的實(shí)施形式在從屬權(quán)利要求2-9中實(shí) 現(xiàn)。
在按照本發(fā)明的主軸中設(shè)有數(shù)據(jù)采集元件，該數(shù)據(jù)采集元件設(shè)計(jì)成無(wú) 線電芯片，且可由讀取元件用無(wú)線電讀取。因此，不再需要為了讀取數(shù)據(jù) 采集元件而進(jìn)行電線聯(lián)接/有線的連接。
根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施形式，無(wú)線電芯片不具有自己的供電裝置/能量供 給裝置，在讀取時(shí)通過(guò)讀取器(Leseger5t)的無(wú)線電波為該無(wú)線電芯片輸 送相應(yīng)的能量。在這里，該無(wú)線電芯片可以i殳計(jì)成凈皮動(dòng)式RFID (射頻識(shí) 別檢測(cè)器)元件。
在RFID元件中，寫入/讀取器發(fā)射電磁波并由此產(chǎn)生電磁場(chǎng)(無(wú)線電 發(fā)射器)。如果一個(gè)標(biāo)志有特殊的標(biāo)簽，即所謂的應(yīng)答器(Transponder)， 的物體位于該電磁場(chǎng)中，那么該物體表現(xiàn)為接收器。在這里，該應(yīng)答器通 過(guò)天線線圏接收能量(感應(yīng))并使用該能量，以便將儲(chǔ)存在微型芯片中的 數(shù)據(jù)反饋給寫入/讀取器。被動(dòng)式RFID元件不具有自己的電源，且如寫入 /讀取器那樣既作為接收器也作為發(fā)射器工作。寫入/讀取器以這種方式接收
的數(shù)據(jù)便可以繼續(xù)傳遞給其它的電子數(shù)據(jù)處理(EDV)應(yīng)用。 在另一個(gè)實(shí)施形式中，讀取器可以是移動(dòng)式讀取器，這種移動(dòng)式讀取 器由主軸的使用者或負(fù)責(zé)主軸維修和保養(yǎng)的人員使用，該移動(dòng)式讀取器被 從外界帶到主軸附近，進(jìn)而在主軸中在作為數(shù)據(jù)采集元件的無(wú)線電芯片中， 讀取數(shù)據(jù)采集元件的數(shù)據(jù)。
在使用不具有自己的供電裝置的芯片元件作為無(wú)線電芯片的情況下， 不必從機(jī)床或機(jī)床控制裝置方面相應(yīng)地為數(shù)據(jù)采集元件提供能量。因此也 存在這樣的可能性，即讀取尚未與機(jī)床相連接的或尚未與機(jī)床完全連接的 主軸的數(shù)據(jù)采集元件。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，主軸可具有內(nèi)置的讀取器，同樣地用來(lái)讀取布 置在主軸內(nèi)的無(wú)線電芯片。
因此，在讀取器或用于讀取數(shù)據(jù)的元件(與數(shù)據(jù)采集元件)之間不再 需要用于讀取數(shù)據(jù)釆集元件的電線聯(lián)接。
因此，在一個(gè)特別有利的實(shí)施形式中，可在主軸內(nèi)設(shè)置讀取器，該讀 取器通過(guò)無(wú)線電波與也在主軸內(nèi)的、設(shè)計(jì)成數(shù)據(jù)采集元件一一即無(wú)線電芯 片一一的、無(wú)自身供電裝置的元件進(jìn)行通信，并讀取在該無(wú)線電芯片中采 集的數(shù)據(jù)。
這種無(wú)線的數(shù)據(jù)采集元件簡(jiǎn)化了主軸的結(jié)構(gòu)和主軸的安裝。 根據(jù)另 一個(gè)有利的實(shí)施形式，讀取器可與機(jī)床的機(jī)器控制系統(tǒng)相連接。 對(duì)于移動(dòng)式讀取器來(lái)說(shuō)，這可以無(wú)線地或電線聯(lián)接地進(jìn)行。對(duì)于內(nèi)置在主 軸中的讀取器來(lái)說(shuō)，可以與機(jī)器控制系統(tǒng)相連接，特別是電線聯(lián)接。
根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施形式，可以使用讀取器來(lái)讀取某一主軸的，特 別是讀取器內(nèi)置在其中的主軸的無(wú)線電芯片。此外，也可以通過(guò)一個(gè)讀取 器讀取另 一個(gè)或多個(gè)其它主軸。由此可以通過(guò)單一的讀取器讀取多個(gè)主軸 和安裝在這些主軸中的數(shù)據(jù)采集元件。因此，可以用較低的成本，例如在 具有多臺(tái)有主軸的機(jī)床的車間內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)采集元件進(jìn)行讀取。有利地，無(wú) 線電芯片具有僅可由外部的讀取器讀取的，而不能由主軸的讀取器讀取的 數(shù)據(jù)區(qū)域。在這種實(shí)施形式中， 一方面主軸的無(wú)線電芯片可由內(nèi)置在主軸 中的讀取器讀取，其中僅讀取某一數(shù)據(jù)區(qū)域。無(wú)線電芯片的另一數(shù)據(jù)區(qū)域
可由例如負(fù)責(zé)維護(hù)或使用的外部人員的移動(dòng)式讀取器來(lái)讀取。讀取元件還 可具有多個(gè)可選的分開(kāi)的無(wú)線電信號(hào)，該信號(hào)例如處于不同的無(wú)線電頻道， 用來(lái)分別讀取一個(gè)主軸內(nèi)的不同芯片或多個(gè)主軸的芯片。為此，在內(nèi)置在 主軸中的讀取元件和機(jī)床的機(jī)器控制系統(tǒng)之間可以存在連接，用來(lái)驅(qū)動(dòng)/ 控制讀取元件以選擇分開(kāi)的無(wú)線電信號(hào)。
因此，無(wú)線電芯片內(nèi)的信息的讀取/存取可由機(jī)器控制系統(tǒng)或由移動(dòng)式 讀取器的使用者來(lái)控制，并可確定哪些數(shù)據(jù)對(duì)于哪些使用者來(lái)說(shuō)是可用的。
主軸制造商的數(shù)據(jù)(例如，系列號(hào)、出廠日期
(Erstauslieferungsdatum )、保修說(shuō)明、功率數(shù)據(jù)、功率/轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速、用 于計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC )的參數(shù)組等等)可通過(guò)數(shù)據(jù)采集元件儲(chǔ)存并在現(xiàn)場(chǎng) 維修時(shí)讀出。結(jié)合主軸的內(nèi)部傳感器工作，必要時(shí)可儲(chǔ)存故障發(fā)生前的最 后的狀態(tài)數(shù)據(jù)(為此在必要時(shí)也可使用具有自己的供電裝置的主動(dòng)式 RFID)。
通常，主軸的使用者(例如，終端用戶)可具有用于主軸的RFID元 件的讀取器，由此例如可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向主軸制造商傳輸用于遠(yuǎn)程診斷的附 加數(shù)據(jù)。但不必持續(xù)地交換數(shù)據(jù)，而是僅在需要的情況下進(jìn)行交換。
終端用戶也可使用用于與主軸制造商交換數(shù)據(jù)的RFID元件，也就是 說(shuō)，終端用戶的使用地點(diǎn)和機(jī)器編號(hào)可以記錄在RFID元件上。主軸制造 商可通過(guò)這些數(shù)據(jù)盡早識(shí)別出在終端用戶處的故障根源 (Fehlerschwerpunkt)和機(jī)器問(wèn)題，并為用戶的車間維修指出這些故障根 源。
主軸也可設(shè)有兩個(gè)或多個(gè)RFID元件，其中一個(gè)RFID元件僅用于主 軸制造商的內(nèi)部數(shù)據(jù)(即第一數(shù)據(jù)區(qū)域，不可重寫)，而一個(gè)或多個(gè)RFID 元件可由終端用戶和主軸制造商重寫。
單一的RFID元件也可具有可重寫的第一數(shù)據(jù)區(qū)域和不可重寫的第二 數(shù)據(jù)區(qū)域。
在主軸制造商處進(jìn)行主軸的最終裝配時(shí)，可用相應(yīng)的所述數(shù)據(jù)(服務(wù) 數(shù)據(jù))設(shè)置(verbauen) RFID元件。在主軸制造商處的庫(kù)存期間，也可
自動(dòng)地采集該主軸的倉(cāng)庫(kù)位置和生產(chǎn)狀態(tài)，并相應(yīng)地用于進(jìn)行發(fā)貨和銷售。


下面按照附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。圖中示出 圖1示出可安裝在具有機(jī)器控制系統(tǒng)的機(jī)床中的主軸的剖視圖； 圖2a示出根據(jù)圖1的第一局部視圖； 圖2b示出根據(jù)圖1的第二局部視圖； 圖2c示出根據(jù)圖1的第三局部視圖； 圖3以剖視圖示出根據(jù)圖1的主軸的另一實(shí)施例；以及 圖4示出容納在機(jī)床中的主軸的剖視圖，其中該主軸具有可由外部的 讀取器讀取的數(shù)據(jù)采集元件。
具體實(shí)施例方式
圖1以示意性剖視圖示出公知的具有殼體2的主軸1，在該殼體中容 納有電動(dòng)機(jī)3，該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)容納在軸承4和5中的軸6，該軸6具有用于 夾持未示出的刀具的夾緊元件7。主軸1具有內(nèi)置在軸6中的或例如布置 在該軸周圍的數(shù)據(jù)采集元件8，該數(shù)據(jù)采集元件設(shè)計(jì)成無(wú)線電芯片。當(dāng)軸6 旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)采集元件8可由主軸1的讀取器9 (單向地和/或雙向 地，也就是說(shuō)單純地讀取數(shù)據(jù)采集元件8和/或用內(nèi)置的存儲(chǔ)器寫入數(shù)據(jù)采 集元件8)讀取。讀取器9與另 一個(gè)用于數(shù)據(jù)處理和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的元件10 例如電線聯(lián)接地連接，該元件10可具有到機(jī)床的未示出的機(jī)器控制系統(tǒng)的 接口。
數(shù)據(jù)采集元件8特別是不具有自己的供電裝置，通過(guò)讀取器9用發(fā)射 的無(wú)線電波為該數(shù)據(jù)采集元件8提供所需的能量來(lái)進(jìn)行讀取。這種無(wú)線的 數(shù)據(jù)采集元件8可安裝在例如由于構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)或空間需要而不能用電線聯(lián) 接的元件到達(dá)的構(gòu)件上。
通過(guò)數(shù)據(jù)采集元件8可以，例如確定數(shù)據(jù)，如電動(dòng)機(jī)溫度、軸承溫度 和/或夾緊狀態(tài)(拉桿11在軸6內(nèi)的位置，夾緊或未夾緊)。
圖2a示出另一個(gè)讀取器9'，該讀取器內(nèi)置在根據(jù)圖1的主軸1的電動(dòng) 機(jī)3的定子12 (例如，在其繞組端部中)中。相應(yīng)的可讀取的數(shù)據(jù)采集元 件8，(例如，用于溫度數(shù)據(jù))可內(nèi)置在電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)子15中并與該轉(zhuǎn)子一 同旋轉(zhuǎn)?？蛇x地或補(bǔ)充地，還可設(shè)置另一個(gè)讀取器9",該讀取器布置在主 軸l的殼體2中的定子13的外部。
圖2b示出另一個(gè)讀取器9的另一種內(nèi)置可能性，例如在軸承4或5 的靜止的外圏15中，而在軸承4或5的旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圏16中設(shè)有另一個(gè)數(shù)據(jù) 采集元件8。
根據(jù)圖2c，在主軸1的靜止的殼體2中也可設(shè)有另一個(gè)讀取器9，該 讀取器具有到在軸承4或5的旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圏16中的另一個(gè)數(shù)據(jù)采集元件8 的無(wú)線電連接。
圖3示出讀取器9的另一種安裝可能性，該讀取器安裝在主軸1的第 一組件(例如該主軸的殼體2)中，該第一組件可以與主軸1的第二組件 可拆卸地相連接。
第二組件(這里是軸承蓋)具有數(shù)據(jù)采集元件8。從而，經(jīng)由邊界18 可跨越多個(gè)組件無(wú)線地進(jìn)行讀取器9和數(shù)據(jù)釆集元件8之間的數(shù)據(jù)通信或 讀取。
因?yàn)槭s了電線聯(lián)接的釬焊相聯(lián)、插塞聯(lián)接和匹配，主軸l的安裝和 拆卸得到了簡(jiǎn)化。因此，也消除了電線擊穿或不希望的物質(zhì)短路 (Massenschluss )的危險(xiǎn)。用無(wú)線電在主軸l內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)抗干擾的數(shù)據(jù)傳 輸。
圖4示出容納在機(jī)床21中的主軸1，該主軸1包括具有數(shù)據(jù)采集元件 8的殼體2。人工應(yīng)用例如用以控制、維修或監(jiān)控主軸1的移動(dòng)式讀取器 9"，該讀取器9"可被置于主軸1的附近并用無(wú)線電讀取設(shè)置在主軸1內(nèi)的 數(shù)據(jù)采集元件8。
因此，特別地可讀取主軸1內(nèi)的多個(gè)無(wú)線電芯片。此外，還可讀取具 有不同的無(wú)線電芯片的多個(gè)不同的主軸1。所述移動(dòng)式讀取器可由使用者 手動(dòng)式地應(yīng)用。另外，在主軸l的工作空間內(nèi)(例如在車間內(nèi))可安裝這
種外部的讀取器9",并規(guī)律地讀取容納在主軸中的無(wú)線電芯片，以便進(jìn)一 步分析，例如傳遞到機(jī)器控制中心。
附圖標(biāo)記
1 主軸
2 殼體
3 電動(dòng)才幾
4 軸承
5 軸承
6 軸
7 夾緊元件
8 數(shù)據(jù)采集元件
9 讀取器/讀取元件
10 用于采集數(shù)據(jù)的元件
11 拉桿
12 定子
13 轉(zhuǎn)子
15 外圏
16 內(nèi)圏
17 軸承蓋
18 邊界
19 機(jī)床
權(quán)利要求
1.一種用于機(jī)床的主軸，特別是具有用于容納電動(dòng)機(jī)的殼體和可由該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸的電機(jī)主軸，該主軸特別地具有用于加工工件的刀具的刀具夾持裝置，其中設(shè)有至少一個(gè)用于接收主軸的運(yùn)行數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集元件，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集元件(8)設(shè)計(jì)成無(wú)線電芯片，并可通過(guò)讀取元件(9)用無(wú)線電讀取。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的主軸，其特征在于，所述無(wú)線電芯片不具 有自己的供電裝置，在讀取時(shí)通過(guò)所述讀取元件(9)的無(wú)線電波為該無(wú)線 電芯片輸送相應(yīng)的能量。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的主軸，其特征在于，所述主軸 (1)具有內(nèi)置的用于讀取主軸(1)內(nèi)的無(wú)線電芯片的讀取元件(9)。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的主軸，其特征在于，所述讀取 元件(9)可與機(jī)床(19)的機(jī)器控制系統(tǒng)相連接。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的主軸，其特征在于，所述讀取 元件(9)設(shè)置成用于讀取同一主軸(1)的無(wú)線電芯片和用于讀取相鄰主 軸的無(wú)線電芯片。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的主軸，其特征在于，設(shè)有外部 的讀取元件(9")用來(lái)讀取在主軸(1)內(nèi)部的無(wú)線電芯片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的主軸，其特征在于，所述無(wú)線電芯片具有 僅可由所述外部的讀取元件(9")讀取但不能由所述內(nèi)置的讀取元件(9) 來(lái)讀取的數(shù)據(jù)區(qū)域。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的主軸，其特征在于，所述主軸(1) 具有多個(gè)無(wú)線電芯片，這些無(wú)線電芯片可由內(nèi)部的讀取元件(9)部分地讀 取，也可由外部的讀取元件(9")部分地讀取。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的主軸，其特征在于，所述讀取 元件(9、 9")具有多個(gè)可選的分開(kāi)的無(wú)線電信號(hào)用來(lái)分別讀取不同的無(wú)線 電芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)床的主軸，特別是具有用于容納電動(dòng)機(jī)(3)的殼體(2)和可由該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸(6)的電機(jī)主軸，該主軸特別地具有用于加工工件的刀具的刀具夾持裝置，其中設(shè)有至少一個(gè)用于接收主軸的運(yùn)行數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集元件(8)，所述數(shù)據(jù)采集元件(8)設(shè)計(jì)成無(wú)線電芯片，并可通過(guò)讀取元件(9)用無(wú)線電讀取。
文檔編號(hào)G08C23/04GK101374633SQ200680033478
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者B·默勒, E·韋爾勒曼 申請(qǐng)人:保爾木勒股份兩合公司