用于機床的金屬更換部件的射頻識別標記的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的機床、尤其一種齒輪磨削機。此夕卜，本發明涉及一種這樣的機床的可更換的構件。
【背景技術】
[0002]機床通常借助于由金屬構成的不同的可更換的構件(簡稱更換部件)運行。這樣的更換部件例如能夠是:修整工具、用于工件的夾緊機構、用于例如砂輪、冷卻介質噴嘴、操作設備上的抓爪等工件的夾具部件。根據應用，機床裝配有不同的更換部件。不需要的更換部件被保存在倉庫中。為了能夠在任何時間找到和識別更換部件，需要明確無誤地標記更換部件。
[0003]用于標記更換工件的已知技術是RFID技術(RFID = Rad1-FrequencyIdentificat1n，射頻識別)。近年來，RFID技術快速地繼續發展并且從現在起在許多技術領域中從生產直至倉儲廣泛地存在。RFID系統能夠集成到大多數控制裝置中，適合于所有常用的總線系統并且直接將數據保存在更換部件上。RFID系統包括RFID應答器(也稱為標簽)和RFID讀/寫設備(也稱為閱讀器)。標簽和閱讀器經由高頻無線電波耦聯。在此，通常從由閱讀器產生的高頻交變場中給應答器供能。RFID部件可以多種結構形式獲得。
[0004]在上文中提到的從生產直至倉儲廣泛地使用RFID技術中，機器制造商僅是供應商的全球連鎖中的一個環節。因此在實踐中使用這種技術需要遵循全球標準。對于RFID技術而言，此外存在ISO 15693標準。該標準確定13.56MHz的傳輸頻率。之前已經普遍使用的具有低于500kHz的頻率的低頻RFID技術(長波范圍，“LF技術”)由于關于無線電許可證的不同的國家規定不能夠在全球應用中使用。
[0005]在現有技術中已經不同地提出:給機床的金屬的更換部件設置電子的數據載體，所述電子數據載體能夠以無接觸的方式讀取。在DE 102006 008 395 Al中存在一個實例。在該文獻中，轉動的工具設有電子數據載體。為了實現即使在工件旋轉期間也讀取和寫入數據載體，提出:電子數據載體環形地構成并且與轉動軸線同心地設置并且在環形的氣隙之上傳輸信號。所述氣隙是打開的并且不專門被保護以免受環境影響。
[0006]在EPI 339 014 Al中提出借助于RFID技術的另一種工具識別。在轉動的固定體上安置有多個RFID標簽。信號傳輸同樣在打開的氣隙之上進行。
[0007]在EPI 746 530 Al中為了識別工具夾具中的加工工具而提出:在工具夾具的外環周上設有RFID應答器的天線裝置。在此也進行在打開的氣隙之上的信號傳輸。
[0008]只要數據傳輸在至多幾百kHz的相對低頻的范圍中進行，那么這種裝置在真正運行時就通常相當好地起作用。但是當傳輸應在數MHz的范圍中的明顯更高的頻率中進行時，例如如在ISO 15693中在13.56MHz中，已表明，數據傳輸在實踐中變得不可靠或者完全不起作用。當如通常在機床中這種情況那樣使用如冷卻液體或者磨肩油泥的工作介質時尤其是這樣。
[0009]在www.maschinenmarkt.vogel.de中2009年2月2 日的文章 “RFID misstWerkzeugverschleiss auch durch Metall”公開了一種RFID應答器，所述RFID應答器位于金屬的工具適配器中。工具適配器插入到可旋轉的主軸中。在工具適配器的外環周上設置有天線線圈，所述天線線圈經由電纜與RFID應答器連接。在可旋轉的主軸中存在另一天線線圈。另一對天線線圈位于可旋轉的主軸和測量設備的固定的部分之間。一方面適配器和主軸之間的以及另一方面主軸和固定的部分之間的無線電線路的精確的設計方案沒有公開。特別地，沒有公開天線線圈如何構成和設置在主軸中以及這些線圈具有何種尺寸。同樣未公開的是，RFID應答器在何種頻率范圍中運行。
【發明內容】
[0010]本發明基于如下目的:提出一種機床，其中至更換部件的信號傳輸即使在高頻中也是可行的，更確切地說，甚至當存在工作介質如冷卻液體、磨肩油泥或者磨肩片時也是可行的。
[0011]該目的通過具有權利要求1的特征的機床實現。其它的實施方式在從屬權利要求中給出。
[0012]因此，提出一種機床，所述機床具有:
[0013]第一構件，所述第一構件具有用于無線地傳輸信號的第一天線線圈；和
[0014]至少一個在第一構件上可移除的和/或可運動地設置的第二構件，所述第二構件具有用于進行無線的數據傳輸的第二天線線圈。
[0015]為了確保第一天線線圈和第二天線線圈之間的安全可靠的無線數據傳輸，第一構件和第二構件共同地對如下空腔限界，所述空腔基本上完全地由導電材料、尤其金屬圍繞，并且第一天線線圈和第二天線線圈共同地設置在該空腔中。
[0016]在這種構造中，這兩個天線線圈感應性地耦聯并且形成無線電線路，所述無線電線路通過法拉第籠保護以免受干擾性的外部影響。也就是說，當這兩個構件如在機床中通常的那樣由金屬制成時，其是“金屬保護的無線電線路”。空腔在需要時能夠是非常小的(例如具有20mm或者更小的內直徑)，因為也已經借助于小的天線(例如具有15mm的外直徑)實現可靠的數據傳輸。由此即使在狹窄的空間情況，如通常存在于機床中的空間情況中，也能夠實現所提出的解決方案。所提出的天線線圈的構造適合于從在機器上的生產直至在倉庫中的存儲廣泛地使用。
[0017]當在空腔的限界面中可能存在的中斷部或者開口相對于整個限界面的面積小并且尤其所占面積小于該限界面的10%、優選小于該限界面的5%時，所述空腔被視為“基本上完全由導電材料圍繞”。此外，這些開口相對于所傳輸的電磁輻射的波長應是小的，但是這在實踐中常用的在米范圍中的波長中總歸是滿足的。這種中斷部和開口例如能夠通過第一和第二構件之間的間隙或者通過用于電纜的進入開口形成。
[0018]第一構件例如能夠是剛性地設置在機架上的構件，例如是用于可旋轉的主軸的殼體的一部分。在這種情況下，第二構件例如是主軸本身。但是第一構件也能夠是如下構件，所述構件本身相對于機架是可旋轉的，例如圍繞所提到的主軸是可旋轉的，并且第二構件因此是以可取下的方式安置在主軸上的構件，如工具、工具夾具或工件夾具、適配器等。
[0019]優選地，空腔構成和設置為，使得機床的工作液體、如冷卻介質或者磨肩油泥不能夠侵入到空腔中。這種工作液體在高的頻率的情況下通常是導電的，使得工作液體在某些情況下可能使高頻的電磁交變場強烈地衰減。在工作液體中攜帶的污物，如磨肩片，通常是導電的并且起強烈衰減的作用。此外能夠通過摩擦產生靜電放電，所述靜電放電對信號傳輸起干擾作用。
[0020]為了避免工作液體的侵入，在第一和第二構件之間能夠設有密封件。替選地或者附加地，空腔能夠在第一和第二構件的如下區域處構成，所述區域在運行時已經能夠甚至完全不與工作液體接觸并且尤其相對于引導工作液體的區域被密封。替選地或者附加地，也可行的是，以非傳導性的材料、例如灌封料填充或者密封空腔的至少一個部分區域。當空腔在其它情況下不被保護以防止導電的工作液體侵入時，優選的是，空腔的總體積的至少95%、優選至少99%通過非傳導性的材料保護以防止工作液體的侵入。
[0021]這兩個天線線圈優選共軸地設置，以便優化感應性的耦聯進而優化信號傳輸。更確切地說，第一天線線圈優選限定第一線圈軸線，第二天線線圈限定第二線圈軸線，并且第一線圈軸線和第二線圈軸線基本上重合。在此，天線線圈尤其能夠具有基本上圓形的輪廓。
[0022]由這兩個構件限界的空腔在這種情況下優選是圓柱形的，其中圓柱軸線與線圈軸線重合。空腔尤其能夠是全圓柱形的。在這種情況下優選在圓柱軸線的區域中不存在導電材料。在其它實施方式中，空腔是環形圓柱形的，其中因此在圓柱軸線的區域中相應地存在傳導性的材料。
[0023]如果在這種構造中天線線圈的尺寸與空腔的尺寸相似，那么通過傳導性的材料圍繞天線線圈不僅引起對干擾影響的屏蔽而且引起在空腔中的磁場線和電場線成束，使得信號傳輸與在打開的氣隙中相比更有取向地進行。為此優選的是，空腔的最大的內直徑不大于這兩個線圈直徑中的較大者的1.5倍，優選不大于該直徑的1.2倍。更確切地說，第一天線線圈具有第一直徑，第二天線線圈具有第二直徑，并且空腔優選具有最大的內直徑，所述最大的內直徑不大于第一直徑和第二直徑中的較大者的1.5倍(優選不大于其1.2倍)。優選地，空腔的最大的內直徑和這兩個線圈直徑中的較大者之間的差不大于10mm、極其優選不大于5mm。
[0024]為了確保圍繞天線線圈的繞組充分地構成磁場線，另一方面，天線線圈距環繞的導電材料的徑向和軸向距離不應過小。優選地，第一天線線圈和第二天線線圈與環繞的導電材料具有通常為至少1_、優選至少1.5_的距離。
[0025]在第一天線線圈和第二天線線圈之間的信號傳輸能夠基本上沿著軸向方向進行或者基本上沿著徑向方向進行。但是也可行的是，相對于共同的線圈軸線傾斜地進行傳輸。在軸向的信號傳輸的情況下，優選的是，第一天線線圈和第二天線線圈在軸向上相對置。為此，這兩個天線線圈基本上能夠具有相同的外直徑和內直徑。在徑向的信號傳輸的情況下，優選的是，第一天線線圈徑向地環繞第二天線線圈，或者第二天線線圈徑向地環繞第一天線線圈，其中這兩個天線線圈因此優選設置在一個共同的平面中。
[0026]第一和第二構件相對于彼此圍繞旋轉軸線能夠是可旋轉的。這例如是如下情況:第一構件是固定地安置在機架上的構件并且第二構件是主軸。在這種情況下優選的是，第一天線線圈和第二天線線圈設置為，使得第一天線線圈和第二天線線圈之間的無線的信號傳輸不僅在靜止狀態中而且在第二構件相對于第一構件旋轉期間是可行的。由此可行的是，甚至在運行時在轉速高的情況下也可讀取發送/接收模塊、例如與天線線圈中的一個連接的RFID應答器。為了實現這一目的，優選的是，第一天線線圈限定第一線圈軸線，