CN103563203B - 用于工具机的旋转传送器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于工具机的旋转传送器（2），具有一个设置在固定于机器上的定子部件（4）与固定于工具上的转子部件（6）之间的感应能量传输路径（31）以及一个非接触的双向的数据传输路径（35）。本发明的一个特点在于，采取预防手段来最大地充分利用能量传输路径（31）的功率能力，以此在试验过程中每次系统起动时，利用被接通的测试电阻（51）和可变的频率（fp）测定依据变压器原理工作的能量传输的最佳工作频率（fopt）。此外为了无干扰的数据传输的目的，建议将经由数据传输路径（35）待传输的数据进行缓存，这些数据在预定的时窗中利用能量传输的无干扰的时段被同步。

Description

用于工具机的旋转传送器
技术领域
本发明涉及一种用于工具机的旋转传送器，具有一个用于电能的感应传输路径、一个固定在机器上的定子部件和一个固定在工具上绕转动轴线可旋转的转子部件，其中，所述定子部件具有设置在初级电路中的初级绕组，而所述转子部件具有设置在次级电路中经由气隙与初级绕组分开的次级绕组。
背景技术
该种类型的旋转传送器例如用于具有调整工具的工具机中(EP 1 856 705 B1)。在已知的旋转传送器中，分别依据变压器原理设置有定子侧和转子侧的能量绕组，用于感应能量传输。能量绕组分别通过定子侧和转子侧的芯部件彼此分开，其中定子侧和转子侧的芯部件在相互面对的端部经由气隙彼此面对。在已知的旋转传送器中，还附加设置有定子侧和转子侧的发送和接收元件，这些发送和接收元件具有彼此成对配备的、用于感应数据传输的定子侧和转子侧的耦合绕组，并且它们与发送和接收端子连接。对这种旋转传送器的基本的要求在于，在尽可能小的结构空间中能够传输高的电功率和大的数据量。此外，系统在运行方面应该是耐用且简单的，因为它必须在恶劣的环境和使用条件下可靠地工作。不仅在使用保证公差的构件和部分机械制造耦合元件的生产中，而且在转子、定子和控制电子装置在维修和保养情况下必须可更换的实际使用中，在零部件中都出现区别，这些区别不仅可能对能量传输产生影响，而且还可能对数据传输产生影响。此外，在所提供的紧凑的结构方式中，由于能量传输元件和数据传输元件在空间上接近，所以存在能量传输可能干扰数据传输的问题。尽管通过屏蔽、平衡、减小干扰的电路技术采取各种结构的措施减小这些影响，但这仍然意味着对传输功率、结构空间减小、数据传输率、灵活性和尤其还有系统成本加以限制，它们都使应用范围受到限制。
由此出发，本发明的任务在于，增加在能量传输路径上可传输的功率，同时也不干扰数据传输。
本发明实现一种用于工具机的旋转传送器，具有一个用于电能的感应传输路径、一个固定在机器上的定子部件和一个固定在工具上绕转动轴线可旋转的转子部件，其中，所述定子部件具有设置在初级电路中的初级绕组，而所述转子部件具有设置在次级电路中经由气隙与初级绕组分开的次级绕组，在所述初级电路中设置有逆变器，所述逆变器的直流输入端与直流电源连接，所述逆变器的交流输出端与包含所述初级绕组的初级谐振电路连接，并且所述逆变器的工作频率经由一个控制组件可改变且可调整，在所述次级电路中设置有整流器，包含所述次级绕组的次级谐振电路与所述整流器的交流输入端连接，而所述整流器的直流输出端构成为用于电消耗器的接口，所述次级电路包括按选择可接通的跨接所述用于电消耗器的接口的测试电阻，在所述初级电路中，在逆变器的直流输入端设置有电流表，并且所述控制组件具有与所述逆变器的频率输入端连接的可编程的可调输出端和与所述电流表连接或通信的测量输入端。
本发明还实现一种用于工具机的旋转传送器，具有一个用于电能的感应传输路径、一个固定在机器上的定子部件和一个固定在工具上绕转动轴线可旋转的转子部件，其中，所述定子部件具有在初级电路中设置的初级绕组，而所述转子部件具有设置在次级电路中经由气隙与初级绕组分开的次级绕组，在所述初级电路中设置有逆变器，所述逆变器的直流输入端与直流电源连接，所述逆变器的交流输出端与包含所述初级绕组的初级谐振电路连接，并且所述逆变器的工作频率经由一个控制组件可改变且可调整，在所述次级电路中设置有整流器，包含所述次级绕组的次级谐振电路与所述整流器的交流输入端连接，而所述整流器的直流输出端构成为用于电消耗器的接口，所述次级电路包括按选择可接通的跨接所述用于电消耗器的接口的测试电阻，在所述次级电路中设置有检测所述测试电阻上的电压降的电压表，并且所述控制组件具有与所述逆变器的频率输入端连接的可编程的可调输出端以及与所述电压表无线通信的测量输入端。
本发明还实现一种用于工具机的旋转传送器，具有一个用于电能的感应传输路径、一个固定在机器上具有设置在初级电路中的初级绕组的定子部件、一个固定在工具上绕转动轴线可旋转的转子部件和用于双向的非接触的数据传输的定子和转子侧的发送和接收元件，所述转子部件具有次级电路，该次级电路具有经由气隙与所述初级绕组分开的次级绕组，所述定子侧和转子侧的发送元件分别与一个控制组件连接，所述控制组件包含缓存器，在所述缓存器中存储用于在限定的时窗内传输到所属的转子侧或定子侧的接收元件的数据包，其中，所述时窗在时间上的长度小于流过所述初级绕组和/或所述次级绕组的交流电流的半周期，并且其中，所述时窗在时间上的起点和在时间上的终点与流过所述初级绕组和/或所述次级绕组的交流电流的连续的过零点具有在时间上的距离。
本发明还实现一种工具头，具有一个电消耗器和一个按本发明构成的旋转传送器，所述电消耗器构成为与次级电路可连接的用于调节滑块的电机和/或用于切削调节的致动器和/或激光器和/或感应器和/或用于淬火剂的可电控的喷涂机和/或用于工件的熔焊、钎焊、加热、硬化、涂层或标记的设备。
本发明还实现一种在工具机中用于感应传输电能的方法，用于经由一个能量传输路径借助旋转传送器从具有初级电路的固定在机器上的定子部件向具有次级电路的固定在工具上的转子部件感应传输电能，在第一步骤中，将测试电阻接入所述次级电路，在第二步骤中，测定在所述初级电路或在所述次级电路中与在所述初级电路中的交流电流的频率有关的电消耗功率的大小，在第三步骤中，测定在所述初级电路中的交流电流的最佳频率，在所述最佳频率下，所述电消耗功率最大，并且在第四步骤中，调整在所述初级电路中用于将电能从所述定子部件传输到所述转子部件的交流电流的工作频率，该工作频率的值相当于最佳频率。
本发明还实现一种用于传输数据的方法，用于经由数据传输路径借助非接触的旋转传送器传输数据，所述旋转传送器还具有感应能量传输路径，在所述数据传输路径中，在各时窗中以数据包形式传输数据，测定所述能量传输路径中的交流电流的过零点在时间上的位置的信息，并且根据在所述能量传输路径的所述初级电路或所述次级电路中的交流电流的过零点在时间上的位置的信息这样确定用于传输所述数据包的时窗，以致所述时窗位于交流电流的两个连续的过零点之间并且分别具有与交流电流的过零点在时间上隔开距离的起点和终点。
根据本发明的解决方案以如下认识为出发点，即为了依据变压器原理从固定的定子向旋转的转子传输电能，必须存在交流电流或交流电压。由于供电网因低频率(50Hz)和高电压(230伏)不适合用于直接传输，所以必须在旋转传送器自身中产生适合的交流电流。为此，使用一个用于供给直流电压的电源，该直流电压经由逆变器被转换为具有适合的频率的交流电压。在次级侧，交流电压经由整流器和缓冲电容器再次被转换为直流电压。此外，经由气隙的非接触的能量传输依据变压器原理具有如下缺点：在初级绕组与次级绕组之间的耦合比例明显小于1并且随气隙的大小一起变化。此外，初级和初级绕组的介电常数随气隙一起变化。为了获得最佳的功率传输，具有确定频率的耦合器必须在次级的谐振电路的固有频率附近运行。由于它随气隙大小并且根据不同的构件公差一起变化，所以不能以固定的固有频率为出发点。因此本发明规定，在每次系统起动时，新确定并且提供频率，从而即便在条件变化时，如工具头更换、气隙偏差或组件更换时，在能量传输路径上可以始终在最佳工作频率进行工作。
发明内容
为了达成上述目的，根据本发明，建议一种方法，该方法在每次系统起动时包括如下的方法步骤：
－在第一步骤中，将测试电阻接入次级电路中，
－在第二步骤中，测定在初级电路或在次级电路中与在初级电路中的交流电流频率有关的电消耗功率的大小，
－在第三步骤中，测定在初级电路中的最佳交流电流频率，在该最佳交流电流频率下电消耗功率最大，
－在第四步骤中，调整在初级电路中用于将电能从定子部件传输到转子部件的交流电流的工作频率，该工作频率的值相当于最佳交流电流频率。
在电路技术方面，上述任务可通过如下手段解决：
a)在初级电路中设置一个逆变器，该逆变器的直流输入端与直流电源连接，该逆变器的交流输出端与包含初级绕组的初级谐振电路连接，并且该逆变器的工作频率经由控制组件可改变且可调整；
b)在次级电路中设置一个整流器，包括次级绕组的次级电路与该整流器的交流输入端连接，而该整流器的直流输出端构成为消耗器接口，其中次级电路包括一个按选择可接通的跨接消耗器接口的测试电阻。
c)此外，在本发明的第一实施变化方案中，在次级电路中，在逆变器的直流输入端设置一个电流表，而控制组件具有一个与逆变器的频率输入端连接的可编程的可调输出端和一个与电流表连接或通信的测量输入端。
c')在本发明的第二实施变化方案中，在次级电路中设置一个检测测试电阻上的电压降的电压表，而控制组件具有一个与逆变器的频率输入端连接的可编程的可调输出端以及一个与电压表无线通信的测量输入端。
为了获得期望的目的，根据本发明的优选的实施方式，控制组件具有分析电路或分析程序以及数据存储器，所述分析电路或分析程序用于存储和/或分析经由测量输入端以测量信号形式接收的与在接通测试电阻时经由可调输出端以频率信号形式发送的频率值有关的测量值，所述数据存储器用于存储利用分析电路或分析程序计算的最佳工作频率。换句话说这意味着，控制组件将由逆变器发送的交流电流的频率调整为接近次级谐振电路的谐振频率的最佳工作频率。
在本发明的进一步优选的实施方式中规定，在定子部件和转子部件中，分别设置一个用于非接触的双向的数据传输的发送和接收元件。如果用于能量传输的交流电压特意在逆变器中以矩形电压的方式产生，特别是在过零点时出现更高频率的干扰信号，这些干扰信号由于能量传输路径和数据传输路径在旋转传送器中的紧凑的结构可能在数据传输时导致干扰。为了避免上述问题，根据本发明，此外还建议：
a)经由双向的数据传输路径在各时窗中以数据包形式传输数据；
b)测定能量传输路径中的交流电流的过零点在时间上的位置的信息；
c)根据在能量传输路径的初级电路或次级电路中的交流电流的过零点在时间上的位置的信息这样确定用于传输数据包的时窗：
－以致所述时窗位于交流电流的两个连续的过零点之间
－并且分别具有与交流电流的过零点在时间上隔开距离的起点和终点。
在电路技术上，根据本发明，这可以如下地实现，定子侧和转子侧的发送元件分别与一个包含缓存器的控制组件连接，在缓存器中存储用于在限定的时窗内传输到所属的转子侧或定子侧的接收元件的数据包，其中，所述时窗在时间上的长度小于流过在初级电路中的初级绕组和/或在次级电路中的次级绕组的交流电流的半周期，并且其中所述时窗在时间上的起点和在时间上的终点与流过初级绕组和/或次级绕组的交流电流的连续的过零点具有在时间上的距离。
附图说明
下面借助在附图中以示意方式描述的实施例进一步阐述本发明。其中：
图1夹紧在机器主轴上的具有用于能量和数据传输的旋转传送器的工具头的以局部剖切图示出的侧视图；
图2具有定子侧的初级电路和转子侧的次级电路的旋转传送器的电路图；
图3用于确定能量传输路径的最佳工作频率的优化图形。
具体实施方式
如在图1中示例描述的那样，在图2中描述的旋转传送器用于工具机的可更换的工具头的领域。在图1示出的、构成为精密加工头的工具头60主要包括一个基体68、一个横向沿箭头74方向相对于工具头60的转动轴线64可调节的具有切削工具72的滑块70、至少一个设置在工具头60内例如以用于直接调节行程测量的测量装置78形式存在的电消耗器50和一个用于滑块70的伺服电机76。电消耗器50的供电和数据交换经由旋转传送器2进行，该旋转传送器包括定子部件4和转子部件6。工具头60以轴向伸出基体的工具柄80与工具机63的机器主轴62可连接。为了调整在定子部件4与转子部件6之间的气隙37，定子壳体82借助一个调节机构88不仅在其与转子的距离方面而且在其绕平行于转动轴线64的轴线的旋转位置方面都可调节地设置在定子固定架86上。在图1中示出的实施例中，定子部件4扇形状地仅在工具柄80的大约60°至100°的部分周围上延伸并且空出柄圆周的大部分，同时形成用于抓取用于自动地更换工具的工具夹持器92的自由空间90。在更换工具时，工具头60在夹持器槽96处被工具夹持器92从与定子部件4相对置的一侧抓住并且在松开工具连接时轴向相对于机器主轴62移动。工具头60与机器主轴62的连接经由机器侧的经由拉杆98可操作的夹紧机构实现，该夹紧机构从机器侧嵌入工具柄80的空腔100内并且在产生平面夹紧和径向夹紧情况下，将工具头60与机器主轴62连接起来。
如由图2可看到的那样，旋转传送器2具有感应能量传输路径31，该能量传输路径包括已在图1中相关描绘的固定在机器上的定子部件4和固定在工具上的绕转动轴线64可旋转的转子部件6。定子部件4具有一个设置在初级电路8中的初级绕组10，并且转子部件6具有一个设置在次级电路36中经由气隙37与初级绕组10分开的次级绕组38。
在初级电路8中，设置有一个逆变器12，逆变器的直流输入端14、16与直流电源7、9连接，而逆变器的交流输出端18、20与包括初级绕组10的初级谐振电路连接。经由定子侧的控制组件24可调整逆变器12的工作频率。一个整流器40位于转子侧的初级电路36中，一个包含次级绕组38的次级谐振电路与整流器的交流输入端42、44连接并且整流器的直流输出端46、48构成为用于转子侧的电消耗器50的接口。
此外，一个数据传输路径35位于定子部件4与转子部件6之间，定子部件和转子部件分别具有一个用于非接触的双向的数据传输的发送和接收元件106、108或106'、108'，这些发送和接收元件分别具有一个发送和接收端子110、112或110'、112'。发送和接收元件的控制经由定子侧的控制组件24或转子侧的控制组件56进行。合乎目的的是，发送和接收元件是感应、电容或光学的数据传输路径的组成部分。
依据变压器原理，经由气隙37的非接触的能量传输存在如下缺点，即在定子侧的初级绕组10与转子侧的次级绕组38之间的耦合明确地小于1并且随气隙37的大小变化。初级和次级绕组10、38的介电常数也随气隙37的大小变化。为了取得最佳的功率传输，初级电路8和次级电路36必须在以最佳频率运行，该最佳频率大致相当于次级电路的固有频率。由于固有频率随气隙大小和在定子和转子部件4、6中的几个构件的公差变化，所以需要在每次系统起动时匹配工作频率。
为了这样的目的，次级电路36具有一个按选择经由开关53可接通的、在消耗器接口的区域内跨接直流输出端46、48的测试电阻51。此外，根据第一实施变化方案，在初级电路中，在逆变器12的直流输入端14、16上，设置一个电流表28，该电流表的输出端30与定子侧的控制组件24的测量输入端32相互通信。为此作为备选方案，根据第二实施变化方案，在次级电路中设置一个检测在测试电阻51上的电压降的电压表102，该电压表的输出端例如经由一个数据传输路径41与定子侧的控制组件24的测量输入端39相互通信。
在两个实施变化方案中，定子侧的控制组件24具有一个与逆变器12的频率输入端22连接的可编程的可调输出端26。在此方面，控制组件24具有一个分析电路或分析程序以及一个数据存储器，所述分析电路或分析程序用于存储和/或分析电流表28或电压表102的经由测量输入端32或39以测量信号形式接收的与在接通测试电阻51时经由可调输出端26以频率信号S形式发送的频率值fp有关的测量值，所述数据存储器用于存储利用分析电路或分析程序计算的最佳工作频率fopt。该电路结构的运行方式如下：
在激活旋转传送器2之后，定子侧的控制组件24短时间为逆变器12预先确定一个固定的变换频率，该变换频率大致处于随后的工作频率范围内。在此，能量从定子侧传输到转子侧，通过该能量，转子侧的控制组件56可以记录其运行状况。该控制组件首先经由输出端59和开关53接通测试电阻51，测试电阻经由整流器40的直流输出端46、48接收所传输的能量继而针对固有频率使次级谐振电路的阻抗变低，这样给次级谐振电路带来一定的好处。
在之后，定子侧的控制组件24开始逐步地连续运行预定的频带。在此，在每次频率阶跃时，要么经由电流表28测量逆变器12的电流消耗I，要么经由电压表102测量在测试电阻51上的电压降U，并以所属的频率值fp进行保存，同时形成一条曲线140(图3)。转子侧的次级谐振电路的固有频率现在处于连续运行的频带内，从而在那可以要么确定电流最大值142要么确定电压最大值144(见图3)。
在定子侧的控制组件24中存在的分析电路或分析程序现在确定属于电流最大值142或电压最大值144的频率、必要时还利用一个修正值对其进行估算并且将其作为最佳工作频率fopt存储到数据存储器中用于随后控制逆变器12。然后，经由开关53断开测试电阻51，从而此时所有可传输的功率都供给电消耗器50使用。
如上述已经说明的那样，在旋转传送器2的定子部件4与转子部件6之间，不仅设置一个感应能量传输路径31，而且还设置一个非接触的双向的数据传输路径35。特意在与直流电源连接的逆变器12中以矩形电压的方式产生用于能量传输的交流电压。当直流电压斩波成交流电压时，特别是在过零点出现更高频的干扰，但这些干扰迅速地衰减。以每个过零点在时间上的距离产生一个更长的不存在干扰的时段直至下一个过零点。另一方面，数据在比特率足够高时经由数据传输路径35必须间断地传输。根据本发明，这一点可以用于经由双向的数据传输路径35以数据包180、182、176、178的形式在一些具有中间传输暂停的时窗中传输数据。为了保证无干扰的传输，首先，在能量传输路径中测定交流电流的过零点在时间上的位置的信息。此后，根据能量传输路径的交流电流的过零点在时间上的位置的信息，这样确定用于传输数据包180、182、176、178的时窗，以致它们位于交流电流的两个连续的过零点之间并且它们分别具有与交流电流的过零点在时间上隔开距离的起点和终点。
在电路技术上，这根据图2如下实现，以致定子侧和转子侧的发送元件分别与控制组件24、56连接，这些控制组件分别含有一个缓存器34、58，在这些缓存器中，存储用于在限定的时窗内经由所属的转子侧或定子侧的发送元件106、106'发送的数据包180、182或176、178。在此，数据包180、182、176、178如下分配，以致所属的时窗在时间上的长度小于在初级电路8中流过初级绕组10和/或在次级电路36中流过次级绕组38的交流电流的半周期，并且其中时窗在时间上的起点和在时间上的终点具有与流过初级绕组10或次级绕组38的交流电流的连续的过零点在时间上的距离。借助该措施，尽管旋转传送器2的结构方式紧凑，但通过在能量传输路径中转换干扰仍实现了无干扰的数据传输。
总结如下所述：本发明涉及一种用于工具机的旋转传送器2，具有一个设置在固定于机器上的定子部件4与固定于工具上的转子部件6之间的感应能量传输路径31以及一个非接触的双向的数据传输路径35。本发明的一个特点在于，采取预防手段来最大地充分利用能量传输路径31的功率能力，以此在试验过程中每次系统起动时，利用被接通的测试电阻51和可变的频率fp测定依据变压器原理工作的能量传输的最佳工作频率fopt。此外为了无干扰的数据传输的目的，建议将经由数据传输路径35待传输的数据进行缓存，这些数据在预定的时窗中利用能量传输的无干扰的时段被同步。
附图标记一览表
2 旋转传送器
4 定子部件
6 转子部件
7、9 直流电源
8 初级电路
10 初级绕组
12 逆变器
14 滑块
14、16 直流输入端
18、20 交流输出端
22 频率输入端
24 定子侧的控制组件
26 可调输出端
28 电流表
30 输出端
31 能量传输路径
32 测量输入端(I)
34 缓存器、数据存储器
35 数据传输路径
36 次级电路
37 气隙
38 次级绕组
39 测量输入端(U)
40 整流器
41 数据传输路径
42、44 交流输入端
46、48 直流输出端
50 电消耗器
51 测试电阻
53 开关
56 转子侧的控制组件
58 缓存器
59 输出端
60 工具头
62 机器主轴
63 工具机
64 转动轴线，旋转轴线
68 基体
70 滑块
72 切削工具
74 箭头
76 伺服电机
78 测量装置
80 工具柄
82 定子壳体
86 定子固定架
88 调节机构
90 自由空间
92 工具夹持器
96 夹持器槽
98 拉杆
100 空腔
102 电压表
106、108 发送和接收元件(定子侧)
106'、108' 发送和接收元件(转子侧)
110、112 发送和接收端子(定子侧)
110'、112' 发送和接收端子(转子侧)
140 曲线
142 电流最大值
144 电压最大值
176、178、180、182 数据包
I 电流
U 电压
fp 频率
fopt 最佳工作频率。

Claims (16)

1.用于工具机的旋转传送器(2)，具有一个用于电能的感应传输路径(31)、一个固定在机器上的定子部件(4)和一个固定在工具上绕转动轴线(64)可旋转的转子部件(6)，其中，所述定子部件(4)具有设置在初级电路(8)中的初级绕组(10)，而所述转子部件具有设置在次级电路(36)中经由气隙与初级绕组分开的次级绕组(38)，其特征在于，在所述初级电路(8)中设置有逆变器(12)，所述逆变器的直流输入端(14、16)与直流电源(7、9)连接，所述逆变器的交流输出端(18、20)与包含所述初级绕组(10)的初级谐振电路连接，并且所述逆变器的工作频率经由一个控制组件(24)可改变且可调整，在所述次级电路(36)中设置有整流器(40)，包含所述次级绕组(38)的次级谐振电路与所述整流器的交流输入端(42、44)连接，而所述整流器的直流输出端(46、48)构成为用于电消耗器的接口，所述次级电路包括按选择可接通的跨接所述用于电消耗器的接口的测试电阻(51)，在所述初级电路中，在逆变器(12)的直流输入端(14、16)设置有电流表(28)，并且所述控制组件(24)具有与所述逆变器(12)的频率输入端(22)连接的可编程的可调输出端(26)和与所述电流表(28)连接或通信的测量输入端(32)。
2.根据权利要求1所述的旋转传送器，其特征在于，所述控制组件(24)具有分析电路或分析程序以及数据存储器，所述分析电路或分析程序用于存储和/或分析经由测量输入端(32)以测量信号形式接收的与在接通测试电阻(51)时经由所述可调输出端(26)以频率信号形式发送的频率值有关的测量值，所述数据存储器用于存储利用所述分析电路或分析程序计算的最佳工作频率。
3.根据权利要求1所述的旋转传送器，其特征在于，所述控制组件(24)将由所述逆变器(12)发送的交流电流的频率调整为接近所述次级谐振电路的谐振频率的工作频率。
4.根据权利要求2所述的旋转传送器，其特征在于，所述控制组件(24)将由所述逆变器(12)发送的交流电流的频率调整为接近所述次级谐振电路的谐振频率的工作频率。
5.根据权利要求1至4之一所述的旋转传送器，其特征在于，在所述定子部件(4)和所述转子部件(6)中，分别设置有用于非接触的双向的数据传输的发送和接收元件(106、108、106'、108')。
6.根据权利要求5所述的旋转传送器，其特征在于，所述定子侧和转子侧的发送元件(106、106')分别与一个包含缓存器(34、58)的控制组件(24、56)连接，在所述缓存器中存储用于在限定的时窗内传输到所属的转子侧或定子侧的接收元件(108、108')的数据包(180、182、176、178)，其中，所述时窗在时间上的长度小于流过所述初级绕组(10)和/或所述次级绕组(38)的交流电流的半周期，并且其中，所述时窗在时间上的起点和在时间上的终点与流过所述初级绕组(10)和/或所述次级绕组(38)的交流电流的连续的过零点具有在时间上的距离。
7.用于工具机的旋转传送器(2)，具有一个用于电能的感应传输路径(31)、一个固定在机器上的定子部件(4)和一个固定在工具上绕转动轴线(64)可旋转的转子部件(6)，其中，所述定子部件(4)具有在初级电路(8)中设置的初级绕组(10)，而所述转子部件(6)具有设置在次级电路(36)中经由气隙(37)与初级绕组(10)分开的次级绕组(38)，其特征在于，在所述初级电路(8)中设置有逆变器(12)，所述逆变器的直流输入端(14、16)与直流电源(7、9)连接，所述逆变器的交流输出端(18、20)与包含所述初级绕组(10)的初级谐振电路连接，并且所述逆变器的工作频率经由一个控制组件(24)可改变且可调整，在所述次级电路(36)中设置有整流器(40)，包含所述次级绕组(38)的次级谐振电路与所述整流器的交流输入端(42、44)连接，而所述整流器的直流输出端(46、48)构成为用于电消耗器的接口，所述次级电路包括按选择可接通的跨接所述用于电消耗器的接口的测试电阻(51)，在所述次级电路中设置有检测所述测试电阻(51)上的电压降的电压表(102)，并且所述控制组件(24)具有与所述逆变器(12)的频率输入端(22)连接的可编程的可调输出端(26)以及与所述电压表(102)无线通信的测量输入端(39)。
8.根据权利要求7所述的旋转传送器，其特征在于，所述控制组件(24)具有分析电路或分析程序以及数据存储器，所述分析电路或分析程序用于存储和/或分析经由测量输入端(32)以测量信号形式接收的与在接通测试电阻(51)时经由所述可调输出端(26)以频率信号形式发送的频率值有关的测量值，所述数据存储器用于存储利用所述分析电路或分析程序计算的最佳工作频率。
9.根据权利要求7所述的旋转传送器，其特征在于，所述控制组件(24)将由所述逆变器(12)发送的交流电流的频率调整为接近所述次级谐振电路的谐振频率的工作频率。
10.根据权利要求8所述的旋转传送器，其特征在于，所述控制组件(24)将由所述逆变器(12)发送的交流电流的频率调整为接近所述次级谐振电路的谐振频率的工作频率。
11.根据权利要求7至10之一所述的旋转传送器，其特征在于，在所述定子部件(4)和所述转子部件(6)中，分别设置有用于非接触的双向的数据传输的发送和接收元件(106、108、106'、108')。
12.根据权利要求11所述的旋转传送器，其特征在于，所述定子侧和转子侧的发送元件(106、106')分别与一个包含缓存器(34、58)的控制组件(24、56)连接，在所述缓存器中存储用于在限定的时窗内传输到所属的转子侧或定子侧的接收元件(108、108')的数据包(180、182、176、178)，其中，所述时窗在时间上的长度小于流过所述初级绕组(10)和/或所述次级绕组(38)的交流电流的半周期，并且其中，所述时窗在时间上的起点和在时间上的终点与流过所述初级绕组(10)和/或所述次级绕组(38)的交流电流的连续的过零点具有在时间上的距离。
13.用于工具机的旋转传送器，具有一个用于电能的感应传输路径、一个固定在机器上具有设置在初级电路(8)中的初级绕组(10)的定子部件(4)、一个固定在工具上绕转动轴线(64)可旋转的转子部件(6)和用于双向的非接触的数据传输的定子和转子侧的发送和接收元件(106、108、106'、108')，所述转子部件具有次级电路(36)，该次级电路具有经由气隙(37)与所述初级绕组(10)分开的次级绕组(38)，其特征在于，所述定子侧和转子侧的发送元件(106、106')分别与一个控制组件(24)连接，所述控制组件包含缓存器(34、58)，在所述缓存器中存储用于在限定的时窗内传输到所属的转子侧或定子侧的接收元件(108、108')的数据包(180、182、176、178)，其中，所述时窗在时间上的长度小于流过所述初级绕组(10)和/或所述次级绕组(38)的交流电流的半周期，并且其中，所述时窗在时间上的起点和在时间上的终点与流过所述初级绕组(10)和/或所述次级绕组(38)的交流电流的连续的过零点具有在时间上的距离。
14.工具头，具有一个电消耗器(50)和一个按权利要求1至13之一构成的旋转传送器(2)，其特征在于，所述电消耗器(50)构成为与次级电路(36)可连接的用于调节滑块(70)的电机(76)和/或用于切削调节的致动器和/或激光器和/或感应器和/或用于淬火剂的可电控的喷涂机和/或用于工件的熔焊、钎焊、加热、硬化、涂层或标记的设备。
15.在工具机中用于感应传输电能的方法，用于经由一个能量传输路径(31)借助旋转传送器(2)从具有初级电路(8)的固定在机器上的定子部件(4)向具有次级电路(36)的固定在工具上的转子部件(6)感应传输电能，其特征在于，在第一步骤中，将测试电阻(51)接入所述次级电路(36)，在第二步骤中，测定在所述初级电路(8)或在所述次级电路(36)中与在所述初级电路(8)中的交流电流的频率(fp)有关的电消耗功率的大小，在第三步骤中，测定在所述初级电路(8)中的交流电流的最佳频率(fopt)，在所述最佳频率下，所述电消耗功率最大，并且在第四步骤中，调整在所述初级电路(8)中用于将电能从所述定子部件(4)传输到所述转子部件(6)的交流电流的工作频率，该工作频率的值相当于最佳频率(fopt)。
16.用于传输数据的方法，用于经由数据传输路径(35)借助非接触的旋转传送器(2)传输数据，所述旋转传送器具有一个固定在机器上具有设置在初级电路(8)中的初级绕组(10)的定子部件(4)、一个固定在工具上绕转动轴线(64)可旋转的转子部件(6)和用于双向的非接触的数据传输的定子和转子侧的发送和接收元件(106、108、106'、108')，所述转子部件具有次级电路(36)，该次级电路具有经由气隙(37)与所述初级绕组(10)分开的次级绕组(38)，所述旋转传送器还具有感应能量传输路径(31)，在所述数据传输路径中，在各时窗中以数据包(180、182、176、178)形式传输数据，其特征在于，测定所述能量传输路径(31)中的交流电流的过零点在时间上的位置的信息，并且根据在所述能量传输路径的所述初级电路(8)或所述次级电路(36)中的交流电流的过零点在时间上的位置的信息这样确定用于传输所述数据包(180、182、176、178)的时窗，以致所述时窗位于交流电流的两个连续的过零点之间并且分别具有与交流电流的过零点在时间上隔开距离的起点和终点。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008055971A1 (de) * 2008-11-05 2010-05-06 Komet Group Gmbh Bearbeitungszentrum mit Drehübertrager für elektrische Energie
DE102010003338A1 (de) * 2010-03-26 2011-09-29 Komet Group Gmbh Werkzeugmaschine mit Drehübertrager für Daten
DE102013105829A1 (de) * 2013-06-06 2014-12-11 Bilz Werkzeugfabrik Gmbh & Co. Kg Werkzeugspannsystem
EP3059036B1 (de) * 2014-12-04 2017-04-26 SMW-AUTOBLOK Spannsysteme GmbH Spannfutter mit elektromotoren
EP3028804B1 (de) * 2014-12-04 2017-02-22 SMW-AUTOBLOK Spannsysteme GmbH Übertragungsanordnung, insb. zur Energie- und/oder Signalübertragung
EP3182555B1 (en) 2015-12-18 2019-04-17 TE Connectivity Nederland B.V. Contactless connector and contactless connector system
DE102016121724A1 (de) * 2016-11-14 2018-05-17 Hamm Ag Baumaschine
WO2018125709A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Panosense, Inc. Interface for transferring power and data between a non-rotating body and a rotating body
US10742088B2 (en) 2016-12-30 2020-08-11 Panosense Inc. Support assembly for rotating body
JP7308757B2 (ja) * 2016-12-30 2023-07-14 ズークス インコーポレイテッド 非回転体と回転体との間で電力及びデータを伝送するためのインターフェース
US10122416B2 (en) 2016-12-30 2018-11-06 Panosense Inc. Interface for transferring power and data between a non-rotating body and a rotating body
US10109183B1 (en) 2016-12-30 2018-10-23 Panosense Inc. Interface for transferring data between a non-rotating body and a rotating body
DE102017217051A1 (de) * 2017-09-26 2019-03-28 Spinner Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen zwei physikalischen Schnittstellen
CN109067005B (zh) * 2018-06-26 2022-07-01 上海航天设备制造总厂有限公司 用于旋转机电设备的非接触供电装置
JP7104613B2 (ja) * 2018-12-05 2022-07-21 オークマ株式会社 工作機械の制御装置
JP7281917B2 (ja) 2019-02-18 2023-05-26 株式会社マキタ 電動作業機
JP7224950B2 (ja) * 2019-02-18 2023-02-20 株式会社マキタ 電動作業機
TWI717067B (zh) * 2019-10-23 2021-01-21 財團法人工業技術研究院 主軸電能及訊號傳輸裝置
DE102020212399A1 (de) * 2020-09-30 2022-03-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Rotierendes Element
JP2022064593A (ja) * 2020-10-14 2022-04-26 キヤノン株式会社 無線伝送システム、制御方法、およびプログラム
JP2022080160A (ja) * 2020-11-17 2022-05-27 キヤノン株式会社 無線伝送システム、制御方法、およびプログラム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101023575A (zh) * 2004-08-31 2007-08-22 法雷奥电机设备公司 用于旋转电机的控制与功率模块
DE202006020526U1 (de) * 2005-03-09 2008-11-06 Komet Group Holding Gmbh Drehübertrager

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3097319B2 (ja) * 1992-06-18 2000-10-10 株式会社安川電機 電動機の無接触給電制御方法、該方法による分離型制御電動機、及び該分離型制御電動機を用いた機械装置
JPH07273696A (ja) * 1994-03-31 1995-10-20 Idec Izumi Corp データ伝送装置
DE19653522A1 (de) * 1996-12-20 1998-06-25 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Energie und Daten
JP3533375B2 (ja) * 2001-03-16 2004-05-31 多摩川精機株式会社 回転型非接触コネクタ
JP4200257B2 (ja) * 2000-09-26 2008-12-24 パナソニック電工株式会社 非接触電力伝達装置
JP4222115B2 (ja) * 2003-06-13 2009-02-12 セイコーエプソン株式会社 非接触電力伝送装置
JP2008109762A (ja) * 2006-10-24 2008-05-08 Olympus Imaging Corp 電力伝送装置
CA2673298C (en) * 2006-12-20 2016-05-17 Analogic Corporation Non-contact rotary power transfer system
JP2008295156A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Seiko Epson Corp 受電装置及び電子機器
JP2009112153A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Meleagros Corp 電力伝送装置の受電装置
US8729734B2 (en) * 2007-11-16 2014-05-20 Qualcomm Incorporated Wireless power bridge
US20110075796A1 (en) * 2008-06-02 2011-03-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Rotary power transformer for use in a high-voltage generator circuitry for inductively transmitting two or more independently controllable supply voltages to the power supply terminals of a load
US9186995B2 (en) * 2009-05-14 2015-11-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Non-contact power receiving apparatus and vehicle having the same
US8164929B2 (en) * 2009-08-17 2012-04-24 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Controlled contactless power transmission
CN103270669B (zh) * 2010-12-24 2016-03-09 丰田自动车株式会社 非接触供电系统、车辆、供电设备及非接触供电系统的控制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101023575A (zh) * 2004-08-31 2007-08-22 法雷奥电机设备公司 用于旋转电机的控制与功率模块
DE202006020526U1 (de) * 2005-03-09 2008-11-06 Komet Group Holding Gmbh Drehübertrager

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种10kA零磁通霍尔电流传感器的设计与仿真;邓晨等;《海军工程大学学报》;20150430;第27卷(第2期);第28-31页 *

Also Published As

Publication number Publication date
US9184803B2 (en) 2015-11-10
CN103563203A (zh) 2014-02-05
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DE102011080973A1 (de) 2013-02-21
EP2858204A1 (de) 2015-04-08
JP6180413B2 (ja) 2017-08-16
JP6454749B2 (ja) 2019-01-16
US20160065273A1 (en) 2016-03-03
US9413433B2 (en) 2016-08-09
WO2013023823A2 (de) 2013-02-21
EP2745377A2 (de) 2014-06-25
US20140295755A1 (en) 2014-10-02
EP2745377B1 (de) 2016-06-08
JP2017163831A (ja) 2017-09-14
US9537540B2 (en) 2017-01-03
US20160308586A1 (en) 2016-10-20
WO2013023823A3 (de) 2013-07-11
JP2014529886A (ja) 2014-11-13

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