專利名稱：具有可用無線電讀取的數據采集元件的主軸的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有權利要求1的前序部分所述特征的主軸。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種用于機床的主軸，在該主軸中可特別有 利地讀取所接收的運行數據和/或狀態數據。
所述目的通過具有權利要求1的特征部分的特征的、并結合有前序部
分特征的主軸來實現。本發明的有利的實施形式在從屬權利要求2-9中實 現。
在按照本發明的主軸中設有數據采集元件，該數據采集元件設計成無 線電芯片，且可由讀取元件用無線電讀取。因此，不再需要為了讀取數據 采集元件而進行電線聯接/有線的連接。
根據一個有利的實施形式，無線電芯片不具有自己的供電裝置/能量供 給裝置，在讀取時通過讀取器(Leseger5t)的無線電波為該無線電芯片輸 送相應的能量。在這里，該無線電芯片可以i殳計成凈皮動式RFID (射頻識 別檢測器)元件。
在RFID元件中，寫入/讀取器發射電磁波并由此產生電磁場(無線電 發射器)。如果一個標志有特殊的標簽，即所謂的應答器(Transponder)， 的物體位于該電磁場中，那么該物體表現為接收器。在這里，該應答器通 過天線線圏接收能量(感應)并使用該能量，以便將儲存在微型芯片中的 數據反饋給寫入/讀取器。被動式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射器工作。寫入/讀取器以這種方式接收
的數據便可以繼續傳遞給其它的電子數據處理(EDV)應用。 在另一個實施形式中，讀取器可以是移動式讀取器，這種移動式讀取 器由主軸的使用者或負責主軸維修和保養的人員使用，該移動式讀取器被 從外界帶到主軸附近，進而在主軸中在作為數據采集元件的無線電芯片中， 讀取數據采集元件的數據。
在使用不具有自己的供電裝置的芯片元件作為無線電芯片的情況下， 不必從機床或機床控制裝置方面相應地為數據采集元件提供能量。因此也 存在這樣的可能性，即讀取尚未與機床相連接的或尚未與機床完全連接的 主軸的數據采集元件。
根據另一個實施形式，主軸可具有內置的讀取器，同樣地用來讀取布 置在主軸內的無線電芯片。
因此，在讀取器或用于讀取數據的元件(與數據采集元件)之間不再 需要用于讀取數據釆集元件的電線聯接。
因此，在一個特別有利的實施形式中，可在主軸內設置讀取器，該讀 取器通過無線電波與也在主軸內的、設計成數據采集元件一一即無線電芯 片一一的、無自身供電裝置的元件進行通信，并讀取在該無線電芯片中采 集的數據。
這種無線的數據采集元件簡化了主軸的結構和主軸的安裝。 根據另 一個有利的實施形式，讀取器可與機床的機器控制系統相連接。 對于移動式讀取器來說，這可以無線地或電線聯接地進行。對于內置在主 軸中的讀取器來說，可以與機器控制系統相連接，特別是電線聯接。
根據另一個有利的實施形式，可以使用讀取器來讀取某一主軸的，特 別是讀取器內置在其中的主軸的無線電芯片。此外，也可以通過一個讀取 器讀取另 一個或多個其它主軸。由此可以通過單一的讀取器讀取多個主軸 和安裝在這些主軸中的數據采集元件。因此，可以用較低的成本，例如在 具有多臺有主軸的機床的車間內，對數據采集元件進行讀取。有利地，無 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 數據區域。在這種實施形式中， 一方面主軸的無線電芯片可由內置在主軸 中的讀取器讀取，其中僅讀取某一數據區域。無線電芯片的另一數據區域
可由例如負責維護或使用的外部人員的移動式讀取器來讀取。讀取元件還 可具有多個可選的分開的無線電信號，該信號例如處于不同的無線電頻道， 用來分別讀取一個主軸內的不同芯片或多個主軸的芯片。為此，在內置在 主軸中的讀取元件和機床的機器控制系統之間可以存在連接，用來驅動/ 控制讀取元件以選擇分開的無線電信號。
因此，無線電芯片內的信息的讀取/存取可由機器控制系統或由移動式 讀取器的使用者來控制，并可確定哪些數據對于哪些使用者來說是可用的。
主軸制造商的數據(例如，系列號、出廠日期
(Erstauslieferungsdatum )、保修說明、功率數據、功率/轉矩和轉速、用 于計算機數控(CNC )的參數組等等)可通過數據采集元件儲存并在現場 維修時讀出。結合主軸的內部傳感器工作，必要時可儲存故障發生前的最 后的狀態數據(為此在必要時也可使用具有自己的供電裝置的主動式 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網向主軸制造商傳輸用于遠程診斷的附 加數據。但不必持續地交換數據，而是僅在需要的情況下進行交換。
終端用戶也可使用用于與主軸制造商交換數據的RFID元件，也就是 說，終端用戶的使用地點和機器編號可以記錄在RFID元件上。主軸制造 商可通過這些數據盡早識別出在終端用戶處的故障根源 (Fehlerschwerpunkt)和機器問題，并為用戶的車間維修指出這些故障根 源。
主軸也可設有兩個或多個RFID元件，其中一個RFID元件僅用于主 軸制造商的內部數據(即第一數據區域，不可重寫)，而一個或多個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據區域和不可重寫的第二 數據區域。
在主軸制造商處進行主軸的最終裝配時，可用相應的所述數據(服務 數據)設置(verbauen) RFID元件。在主軸制造商處的庫存期間，也可
自動地采集該主軸的倉庫位置和生產狀態，并相應地用于進行發貨和銷售。
下面按照附圖中的實施例對本發明進行進一步說明。圖中示出 圖1示出可安裝在具有機器控制系統的機床中的主軸的剖視圖； 圖2a示出根據圖1的第一局部視圖； 圖2b示出根據圖1的第二局部視圖； 圖2c示出根據圖1的第三局部視圖； 圖3以剖視圖示出根據圖1的主軸的另一實施例；以及 圖4示出容納在機床中的主軸的剖視圖，其中該主軸具有可由外部的 讀取器讀取的數據采集元件。
具體實施例方式
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 納有電動機3，該電動機驅動容納在軸承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具有內置在軸6中的或例如布置 在該軸周圍的數據采集元件8，該數據采集元件設計成無線電芯片。當軸6 旋轉時，旋轉的數據采集元件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據采集元件8和/或用內置的存儲器寫入數據采 集元件8)讀取。讀取器9與另 一個用于數據處理和/或數據存儲的元件10 例如電線聯接地連接，該元件10可具有到機床的未示出的機器控制系統的 接口。
數據采集元件8特別是不具有自己的供電裝置，通過讀取器9用發射 的無線電波為該數據采集元件8提供所需的能量來進行讀取。這種無線的 數據采集元件8可安裝在例如由于構件的旋轉或空間需要而不能用電線聯 接的元件到達的構件上。
通過數據采集元件8可以，例如確定數據，如電動機溫度、軸承溫度 和/或夾緊狀態(拉桿11在軸6內的位置，夾緊或未夾緊)。
圖2a示出另一個讀取器9'，該讀取器內置在根據圖1的主軸1的電動 機3的定子12 (例如，在其繞組端部中)中。相應的可讀取的數據采集元 件8，(例如，用于溫度數據)可內置在電動機3的轉子15中并與該轉子一 同旋轉。可選地或補充地，還可設置另一個讀取器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示出另一個讀取器9的另一種內置可能性，例如在軸承4或5 的靜止的外圏15中，而在軸承4或5的旋轉的內圏16中設有另一個數據 采集元件8。
根據圖2c，在主軸1的靜止的殼體2中也可設有另一個讀取器9，該 讀取器具有到在軸承4或5的旋轉的內圏16中的另一個數據采集元件8 的無線電連接。
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)具有數據采集元件8。從而，經由邊界18 可跨越多個組件無線地進行讀取器9和數據釆集元件8之間的數據通信或 讀取。
因為省卻了電線聯接的釬焊相聯、插塞聯接和匹配，主軸l的安裝和 拆卸得到了簡化。因此，也消除了電線擊穿或不希望的物質短路 (Massenschluss )的危險。用無線電在主軸l內部可實現抗干擾的數據傳 輸。
圖4示出容納在機床21中的主軸1，該主軸1包括具有數據采集元件 8的殼體2。人工應用例如用以控制、維修或監控主軸1的移動式讀取器 9"，該讀取器9"可被置于主軸1的附近并用無線電讀取設置在主軸1內的 數據采集元件8。
因此，特別地可讀取主軸1內的多個無線電芯片。此外，還可讀取具 有不同的無線電芯片的多個不同的主軸1。所述移動式讀取器可由使用者 手動式地應用。另外，在主軸l的工作空間內(例如在車間內)可安裝這
種外部的讀取器9",并規律地讀取容納在主軸中的無線電芯片，以便進一 步分析，例如傳遞到機器控制中心。
附圖標記
1 主軸
2 殼體
3 電動才幾
4 軸承
5 軸承
6 軸
7 夾緊元件
8 數據采集元件
9 讀取器/讀取元件
10 用于采集數據的元件
11 拉桿
12 定子
13 轉子
15 外圏
16 內圏
17 軸承蓋
18 邊界
19 機床
權利要求
1.一種用于機床的主軸，特別是具有用于容納電動機的殼體和可由該電動機驅動的軸的電機主軸，該主軸特別地具有用于加工工件的刀具的刀具夾持裝置，其中設有至少一個用于接收主軸的運行數據和/或狀態數據的數據采集元件，其特征在于，所述數據采集元件(8)設計成無線電芯片，并可通過讀取元件(9)用無線電讀取。
2. 根據權利要求l所述的主軸，其特征在于，所述無線電芯片不具 有自己的供電裝置，在讀取時通過所述讀取元件(9)的無線電波為該無線 電芯片輸送相應的能量。
3. 根據上述權利要求中任一項所述的主軸，其特征在于，所述主軸 (1)具有內置的用于讀取主軸(1)內的無線電芯片的讀取元件(9)。
4. 根據上述權利要求中任一項所述的主軸，其特征在于，所述讀取 元件(9)可與機床(19)的機器控制系統相連接。
5. 根據上述權利要求中任一項所述的主軸，其特征在于，所述讀取 元件(9)設置成用于讀取同一主軸(1)的無線電芯片和用于讀取相鄰主 軸的無線電芯片。
6. 根據上述權利要求中任一項所述的主軸，其特征在于，設有外部 的讀取元件(9")用來讀取在主軸(1)內部的無線電芯片。
7. 根據權利要求6所述的主軸，其特征在于，所述無線電芯片具有 僅可由所述外部的讀取元件(9")讀取但不能由所述內置的讀取元件(9) 來讀取的數據區域。
8. 根據權利要求6或7所述的主軸，其特征在于，所述主軸(1) 具有多個無線電芯片，這些無線電芯片可由內部的讀取元件(9)部分地讀 取，也可由外部的讀取元件(9")部分地讀取。
9. 根據上述權利要求中任一項所述的主軸，其特征在于，所述讀取 元件(9、 9")具有多個可選的分開的無線電信號用來分別讀取不同的無線 電芯片。
全文摘要
本發明涉及一種用于機床的主軸，特別是具有用于容納電動機(3)的殼體(2)和可由該電動機驅動的軸(6)的電機主軸，該主軸特別地具有用于加工工件的刀具的刀具夾持裝置，其中設有至少一個用于接收主軸的運行數據和/或狀態數據的數據采集元件(8)，所述數據采集元件(8)設計成無線電芯片，并可通過讀取元件(9)用無線電讀取。
文檔編號G08C23/04GK101374633SQ200680033478
公開日2009年2月25日 申請日期2006年8月11日 優先權日2005年9月12日
發明者B·默勒, E·韋爾勒曼 申請人:保爾木勒股份兩合公司