CN101374633B - 具有可用无线电读取的数据采集元件的主轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机床的主轴，特别是具有用于容纳电动机(3)的壳体(2)和可由该电动机驱动的轴(6)的电机主轴，该主轴特别地具有用于加工工件的刀具的刀具夹持装置，其中设有至少一个用于接收主轴的运行数据和/或状态数据的数据采集元件(8)，所述数据采集元件(8)设计成无线电芯片，并可通过读取元件(9)用无线电读取。

Description

具有可用无线电读取的数据采集元件的主轴
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的主轴。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于机床的主轴，在该主轴中可特别有利地读取所接收的运行数据和/或状态数据。
所述目的通过具有权利要求1的特征部分的特征的、并结合有前序部分特征的主轴来实现。本发明的有利的实施形式在从属权利要求2-9中实现。
在按照本发明的主轴中设有数据采集元件，该数据采集元件设计成无线电芯片，且可由读取元件用无线电读取。因此，不再需要为了读取数据采集元件而进行电线联接/有线的连接。
根据一个有利的实施形式，无线电芯片不具有自己的供电装置/能量供给装置，在读取时通过读取器(Leseger
Figure 2006800334788_0
t)的无线电波为该无线电芯片输送相应的能量。在这里，该无线电芯片可以设计成被动式RFID(射频识别检测器)元件。
在RFID元件中，写入/读取器发射电磁波并由此产生电磁场(无线电发射器)。如果一个标志有特殊的标签，即所谓的应答器(Transponder)，的物体位于该电磁场中，那么该物体表现为接收器。在这里，该应答器通过天线线圈接收能量(感应)并使用该能量，以便将储存在微型芯片中的数据反馈给写入/读取器。被动式RFID元件不具有自己的电源，且如写入/读取器那样既作为接收器也作为发射器工作。写入/读取器以这种方式接收的数据便可以继续传递给其它的电子数据处理(EDV)应用。
在另一个实施形式中，读取器可以是移动式读取器，这种移动式读取器由主轴的使用者或负责主轴维修和保养的人员使用，该移动式读取器被从外界带到主轴附近，进而在主轴中在作为数据采集元件的无线电芯片中，读取数据采集元件的数据。
在使用不具有自己的供电装置的芯片元件作为无线电芯片的情况下，不必从机床或机床控制装置方面相应地为数据采集元件提供能量。因此也存在这样的可能性，即读取尚未与机床相连接的或尚未与机床完全连接的主轴的数据采集元件。
根据另一个实施形式，主轴可具有内置的读取器，同样地用来读取布置在主轴内的无线电芯片。
因此，在读取器或用于读取数据的元件(与数据采集元件)之间不再需要用于读取数据采集元件的电线联接。
因此，在一个特别有利的实施形式中，可在主轴内设置读取器，该读取器通过无线电波与也在主轴内的、设计成数据采集元件——即无线电芯片——的、无自身供电装置的元件进行通信，并读取在该无线电芯片中采集的数据。
这种无线的数据采集元件简化了主轴的结构和主轴的安装。
根据另一个有利的实施形式，读取器可与机床的机器控制系统相连接。对于移动式读取器来说，这可以无线地或电线联接地进行。对于内置在主轴中的读取器来说，可以与机器控制系统相连接，特别是电线联接。
根据另一个有利的实施形式，可以使用读取器来读取某一主轴的，特别是读取器内置在其中的主轴的无线电芯片。此外，也可以通过一个读取器读取另一个或多个其它主轴。由此可以通过单一的读取器读取多个主轴和安装在这些主轴中的数据采集元件。因此，可以用较低的成本，例如在具有多台有主轴的机床的车间内，对数据采集元件进行读取。有利地，无线电芯片具有仅可由外部的读取器读取的，而不能由主轴的读取器读取的数据区域。在这种实施形式中，一方面主轴的无线电芯片可由内置在主轴中的读取器读取，其中仅读取某一数据区域。无线电芯片的另一数据区域可由例如负责维护或使用的外部人员的移动式读取器来读取。读取元件还可具有多个可选的分开的无线电信号，该信号例如处于不同的无线电频道，用来分别读取一个主轴内的不同芯片或多个主轴的芯片。为此，在内置在主轴中的读取元件和机床的机器控制系统之间可以存在连接，用来驱动/控制读取元件以选择分开的无线电信号。
因此，无线电芯片内的信息的读取/存取可由机器控制系统或由移动式读取器的使用者来控制，并可确定哪些数据对于哪些使用者来说是可用的。
主轴制造商的数据(例如，系列号、出厂日期(Erstauslieferungsdatum)、保修说明、功率数据、功率/转矩和转速、用于计算机数控(CNC)的参数组等等)可通过数据采集元件储存并在现场维修时读出。结合主轴的内部传感器工作，必要时可储存故障发生前的最后的状态数据(为此在必要时也可使用具有自己的供电装置的主动式RFID)。
通常，主轴的使用者(例如，终端用户)可具有用于主轴的RFID元件的读取器，由此例如可通过互联网向主轴制造商传输用于远程诊断的附加数据。但不必持续地交换数据，而是仅在需要的情况下进行交换。
终端用户也可使用用于与主轴制造商交换数据的RFID元件，也就是说，终端用户的使用地点和机器编号可以记录在RFID元件上。主轴制造商可通过这些数据尽早识别出在终端用户处的故障根源(Fehlerschwerpunkt)和机器问题，并为用户的车间维修指出这些故障根源。
主轴也可设有两个或多个RFID元件，其中一个RFID元件仅用于主轴制造商的内部数据(即第一数据区域，不可重写)，而一个或多个RFID元件可由终端用户和主轴制造商重写。
单一的RFID元件也可具有可重写的第一数据区域和不可重写的第二数据区域。
在主轴制造商处进行主轴的最终装配时，可用相应的所述数据(服务数据)设置(verbauen)RFID元件。在主轴制造商处的库存期间，也可自动地采集该主轴的仓库位置和生产状态，并相应地用于进行发货和销售。
附图说明
下面按照附图中的实施例对本发明进行进一步说明。图中示出：
图1示出可安装在具有机器控制系统的机床中的主轴的剖视图；
图2a示出根据图1的第一局部视图；
图2b示出根据图1的第二局部视图；
图2c示出根据图1的第三局部视图；
图3以剖视图示出根据图1的主轴的另一实施例；以及
图4示出容纳在机床中的主轴的剖视图，其中该主轴具有可由外部的读取器读取的数据采集元件。
具体实施方式
图1以示意性剖视图示出公知的具有壳体2的主轴1，在该壳体中容纳有电动机3，该电动机驱动容纳在轴承4和5中的轴6，该轴6具有用于夹持未示出的刀具的夹紧元件7。主轴1具有内置在轴6中的或例如布置在该轴周围的数据采集元件8，该数据采集元件设计成无线电芯片。当轴6旋转时，旋转的数据采集元件8可由主轴1的读取器9(单向地和/或双向地，也就是说单纯地读取数据采集元件8和/或用内置的存储器写入数据采集元件8)读取。读取器9与另一个用于数据处理和/或数据存储的元件10例如电线联接地连接，该元件10可具有到机床的未示出的机器控制系统的接口。
数据采集元件8特别是不具有自己的供电装置，通过读取器9用发射的无线电波为该数据采集元件8提供所需的能量来进行读取。这种无线的数据采集元件8可安装在例如由于构件的旋转或空间需要而不能用电线联接的元件到达的构件上。
通过数据采集元件8可以，例如确定数据，如电动机温度、轴承温度和/或夹紧状态(拉杆11在轴6内的位置，夹紧或未夹紧)。
图2a示出另一个读取器9′，该读取器内置在根据图1的主轴1的电动机3的定子12(例如，在其绕组端部中)中。相应的可读取的数据采集元件8′(例如，用于温度数据)可内置在电动机3的转子15中并与该转子一同旋转。可选地或补充地，还可设置另一个读取器9″，该读取器布置在主轴1的壳体2中的定子13的外部。
图2b示出另一个读取器9的另一种内置可能性，例如在轴承4或5的静止的外圈15中，而在轴承4或5的旋转的内圈16中设有另一个数据采集元件8。
根据图2c，在主轴1的静止的壳体2中也可设有另一个读取器9，该读取器具有到在轴承4或5的旋转的内圈16中的另一个数据采集元件8的无线电连接。
图3示出读取器9的另一种安装可能性，该读取器安装在主轴1的第一组件(例如该主轴的壳体2)中，该第一组件可以与主轴1的第二组件可拆卸地相连接。
第二组件(这里是轴承盖)具有数据采集元件8。从而，经由边界18可跨越多个组件无线地进行读取器9和数据采集元件8之间的数据通信或读取。
因为省却了电线联接的钎焊相联、插塞联接和匹配，主轴1的安装和拆卸得到了简化。因此，也消除了电线击穿或不希望的物质短路(Massenschluss)的危险。用无线电在主轴1内部可实现抗干扰的数据传输。
图4示出容纳在机床21中的主轴1，该主轴1包括具有数据采集元件8的壳体2。人工应用例如用以控制、维修或监控主轴1的移动式读取器9″，该读取器9″可被置于主轴1的附近并用无线电读取设置在主轴1内的数据采集元件8。
因此，特别地可读取主轴1内的多个无线电芯片。此外，还可读取具有不同的无线电芯片的多个不同的主轴1。所述移动式读取器可由使用者手动式地应用。另外，在主轴1的工作空间内(例如在车间内)可安装这种外部的读取器9″，并规律地读取容纳在主轴中的无线电芯片，以便进一步分析，例如传递到机器控制中心。
附图标记
1     主轴
2     壳体
3     电动机
4     轴承
5     轴承
6     轴
7     夹紧元件
8     数据采集元件
9     读取器/读取元件
10    用于采集数据的元件
11    拉杆
12    定子
13    转子
15    外圈
16    内圈
17    轴承盖
18    边界
19    机床

Claims (7)

1.一种用于机床的主轴，该主轴具有用于加工工件的刀具的刀具夹持装置，其中设有至少一个用于接收主轴的运行数据和/或状态数据的数据采集元件(8，8″)、以及用于读取数据采集元件(8，8″)的外部的读取元件(9″)，
其特征在于，所述数据采集元件(8)设计成无线电芯片，并可通过外部的读取元件(9″)用无线电读取，
所述主轴(1)具有内置的用于读取主轴(1)内的无线电芯片的读取元件(9，9′)，
所述主轴(1)具有多个无线电芯片，这些无线电芯片能够由内置的读取元件(9，9′)部分地读取，以及能够由外部的读取元件(9″)部分地读取。
2.根据权利要求1所述的主轴，其特征在于，所述主轴是具有用于容纳电动机的壳体和可由该电动机驱动的轴的电机主轴。
3.根据权利要求1所述的主轴，其特征在于，所述无线电芯片不具有自己的供电装置，在读取时通过所述内置的读取元件(9)的无线电波为该无线电芯片输送相应的能量。
4.根据权利要求1或2所述的主轴，其特征在于，所述内置的读取元件(9)可与机床(19)的机器控制系统相连接。
5.根据权利要求1或2所述的主轴，其特征在于，所述内置的读取元件(9)设置成用于读取同一主轴(1)的无线电芯片和用于读取相邻主轴的无线电芯片。
6.根据权利要求1所述的主轴，其特征在于，所述无线电芯片具有仅可由所述外部的读取元件(9″)读取但不能由所述内置的读取元件(9)来读取的数据区域。
7.根据权利要求1或2所述的主轴，其特征在于，所述内置的读取元件(9)和外部的读取元件(9″)具有多个分开的无线电信号用来分别读取不同的无线电芯片。
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