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)式讀取器來說，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 軸中的讀取器來說，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)式讀取器來讀取。讀取元件還 可具有多個(gè)可選的分開的無(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，用來驅(qū)動(dòng)/ 控制讀取元件以選擇分開的無(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 讀取器的使用者來控制，并可確定哪些數(shù)據(jù)對(duì)于哪些使用者來說是可用的。
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，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)。可選地或補(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)可選的分開的無(wú)線電信號(hào)用來分別讀取不同的無(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，并可通過讀取元件(9)用無(wú)線電讀取。
文檔編號(hào)G08C23/04GK101374633SQ200680033478
公開日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