在机床主轴上的支承监测的制作方法

本发明涉及一种用于在机床主轴上进行支承监测的装置以及一种用于确定工件或刀具的存在和位置的相应方法。

背景技术：

在机床上使用支承监测装置来检测工件在夹紧装置上的存在和位置。

从现有技术中尤其已知支承监测装置，所述支承监测装置基于气动的长度测量原理。该测量原理在标准din2271(12.2016)中详细描述。气动的支承监测装置的重要类别基于动压测量原理。流体被输送给测量喷嘴。当工件覆盖所述测量喷嘴的出口时，在测量喷嘴中的动压发生变化。测量该变化。基于该测量原理的气动的支承监测装置能够从不同的制造商处购得。典型的查询距离为0.02至0.2mm。

在专利文献中也能够找到气动的支承监测装置的示例。因此，de102005002448a1公开了一种监测装置，所述监测装置用于监测工件在监测装置的出流口之前的位置，其中流体源在预压下经由节流元件将压缩空气输送给出流口。压差传感器测量进过节流元件的压力降，即在由源提供的预压与在出流口处出现的动压之间的压差。该压差的变化被用于确定位置。

在de10239079a1、de10155135a1、ep1537946a1、ep0794035a1、ep5,540,082、de10012216073a1和wo2012/160204a1中公开了气动的支承监测装置的其它示例。

在现有技术中已提出用于支承监测的其它测量原理。因此，ep3085490a2公开了一种使用超声测量的支承监测装置。de102014112116a1公开了一种支承监测装置，所述支承监测装置将微波谐振器用作为传感器。

精确的支承监测尤其在制齿机中是非常重要的。工件的带动在制齿机中通常通过与夹紧装置的摩擦配合来进行，而工件以平坦面置于夹紧装置的平坦的配合面上。小切屑、磨削油泥和其它污染物会阻碍工件在配合面上的平面平行的支承，使得工件偏斜地被夹紧。一方面，这使得加工精度变差并且引起更多次品。另一方面，工件的偏斜夹紧也能够引起摩擦配合变差，使得在某些情况下不再确保可靠地带动工件。也重要的是，要识别出平坦面已被错误加工或损坏的工件。这引起对支承监测的精度要求非常高。甚至几微米的倾斜放置都应能够探测到。为此，现有的支承监测装置经常精度不足。在对刀具进行支承监测时高精度也是重要的。

在制齿机中，工件更换通常在几秒内自动进行。因此，支承监测必须非常快速地在一小部分的更换时间内执行。为了实现更短的测量时间，期望的是，将支承监测装置直接设置在可转动的主轴上。但是，现有的支承监测装置对此通常是不适宜的。

de10017556a1公开了一种用于设定在文丘里喷嘴中产生的负压的装置。为此，在文丘里喷嘴后方的流体出流区域中设置有挡板。所述挡板能够通过调节单元轴向移动。通过借助于所述调节单元线性移动所述挡板，能够有针对性地改变由文丘里喷嘴产生的负压。该文献不涉及支承监测，而是涉及有针对性地产生可设定的负压。

技术实现要素：

本发明的目的是，提出一种用于对机床中的工件或刀具进行支承监测的装置，所述装置能够实现高的精度，但仍能够以紧凑且低成本的方式实现。

所述目的通过根据权利要求1所述的支承监测装置来实现。

因此提出一种在机床的主轴上，尤其制齿机的主轴上，借助于流体介质对工件或刀具进行支承监测的装置。所述装置具有：

用于工件或刀具的支承面；

至少一个测量喷嘴，所述测量喷嘴设置在支承面的区域中，以便产生背离支承面指向的流体流；

设置在测量喷嘴上游的真空喷嘴，所述真空喷嘴构成为，用于在被流体介质穿流时在负压空间中产生负压；和

至少一个第一压力传感器或压力开关，所述压力传感器或压力开关构成为，用于检测负压空间中的测量压力。

压力传感器或压力开关因此构成和设置为，使得其检测负压空间中的测量压力。在所提出的装置中，与已知的装置相比，大幅增大了测量窗口，即如下时间段，在所述时间段前后，测量压力由于存在或不存在工件或刀具能够最大地改变。当测量喷嘴完全封闭时，所述测量压力基本上对应于被供给至真空喷嘴的(正的)供给压力。而当完全释放所述测量喷嘴时，所述测量压力可能会具有明显的负值。因此，测量压力的最大变化在量值方面大于供给压力。而在已知的装置中，始终仅产生具有相同正负号的压力值。能够由此检测到的最大的压力变化始终仅是供给压力的一小部分。

由于根据本发明的装置的显著变大的测量窗口，在支承面与刀具或工件之间的间距的小的变化就会引起测量压力的较大的变化。由此，也能够精确地且可再现地检测非常小的间距。因此，本发明提供了一种气动的信号增益，以便提高支承监测或间距测量的精度和可再现性。

术语“支承监测”在本文中理解为一种用于确定工件或刀具相对于支承面的位置的方法。该方法的结果例如能够是连续的测量值(例如间距值)或二进制值(例如“足够支承”对“不足够支承”)。

术语“真空喷嘴”在本文中理解为具有流体入口和流体出口的装置，其中通过流体入口进入所述装置的流体流在其通向流体出口的路径上被引导穿过收窄部位，使得所述流体流被加速。因此在收窄部位的区域中和/或收窄部位的下游产生负压。测量所述负压。为此，真空喷嘴能够具有负压接口，并且单独的负压空间能够与所述负压接口连接，在所述负压空间处又再能够设置有第一压力传感器。然而，所述负压空间也能够是真空喷嘴整体的一部分，并且所述第一压力传感器就此而言也能够直接设置在真空喷嘴上，而不需要单独的负压接口。

所述负压空间优选不具有通向外部空间的另外的连通部。因此，所述负压空间也不会吸入具有杂质的外部空气。因此，所述装置尤其能借助无油或含油的压缩空气运行。

真空喷嘴尤其能够构成为简单的文丘里喷嘴或拉瓦尔喷嘴。但是，更复杂的结构形式也是可行的，尤其两级或多级式结构形式也是可行的。尤其，所述真空喷嘴能够具有带有收窄部位的喷射喷嘴，所述收窄部位使流体流加速。在喷射喷嘴的下游能够设置有单独的收集喷嘴，所述收集喷嘴再次逐渐加宽，以便再次使流体流减速。然后，负压空间能够构成为在喷射喷嘴和收集喷嘴之间的腔室，或者能够与位于喷射喷嘴和收集喷嘴之间的区域连通。借助真空喷嘴，流体流能够加速直至超音速。因此，相对于环境压力能够产生直至例如约-0.9bar的负压。

真空喷嘴有时也被称为真空抽吸喷嘴或真空喷射器。真空喷嘴在不同的实施方案中能够低成本地获得。

术语“压力传感器”在本文中理解为将测量变量，即压力，转换为模拟或数字的电信号的任意装置。存在用于压力传感器的不同的测量原理。已知的测量原理例如使用应变计，所述应变计设置在可变形的膜片上。通过压力变化使膜片变形。所述变形通过应变计仪记录。其它测量原理利用压电效应。多种不同的压力传感器对于本领域技术人员是已知的，并且本发明不限于特定类型的压力传感器。所述压力传感器尤其能够是绝对压力传感器，或者能够是压差传感器，其确定相对于任意参考压力的测量压力。参考压力例如能够是环境压力或在真空喷嘴的入口处的供给压力。

在本文中，“压力开关”应理解为根据压力断开或闭合接触部的装置。

在本文中，所有压力值与环境压力有关，即小于环境压力的压力值具有负号。在本文中，该定义与确定压力值的方式和方法无关地使用。

在本文中，术语“测量喷嘴”应在广义上理解。所述测量喷嘴能够具有任意形状。所述测量喷嘴具有开口，当流体流从测量喷嘴中流出时，所述开口引起流体流流动离开支承面。优选地，流体流垂直于支承面从测量喷嘴流出。

为了能够确定覆盖整个测量窗口的压力值，第一压力传感器有利地构成为，用于检测在负压空间中的测量压力的正值和负值。为了也确实利用整个测量窗口，所述装置的尺寸优选设计为，如果根据规定运行所述装置，即如果以预设的供给压力将流体输送给真空喷嘴，在支承面上存在工件或刀具时，在负压空间中的测量压力实际上具有负值。尤其，所述测量喷嘴的尺寸和在真空喷嘴和测量喷嘴之间的管线的尺寸以及真空喷嘴的结构以适宜的方式相互协调。在此，预设的供给压力优选低于2bar，特别优选位于0.8bar至1.6bar的范围内。

支承监测装置能够具有压力调节器，以便在真空喷嘴的上游产生预定的供给压力。替选地或附加地，支承监测装置能够具有第二压力传感器，以便确定在真空喷嘴上游的供给压力。

所述装置此外能够具有控制装置。所述控制装置那么构成为，用于从第一压力传感器或压力开关接收信号，所述信号与测量压力相关，并且在考虑所接收到的信号的情况下确定工件或刀具的位置。所述信号尤其能够是准连续地与测量压力相关的信号；但是，所述信号也能够是简单的二进制信号，该二进制信号显示低于或超过特定的压力阈值。

所述控制装置此外可构成为，用于在确定工件或刀具的位置时一并考虑在真空喷嘴上游的供给压力。为此，所述控制装置能够从上述第二压力传感器接收信号。但是也能够设想的是，通过压力调节器固定供给压力并且以与通过压力传感器不同的方式将相应的压力输入到控制装置中。

所述测量喷嘴能够设置在支承面的区域中，使得在精确地平面平行地支承在支承面上的情况下，工件或刀具完全封闭所述测量喷嘴。在平面平行地支承的情况下，所述测量压力因此基本上对应于供给压力。以这种方式利用整个测量窗口。

但是，替选地或附加地，所述测量喷嘴也能够设置在支承面的区域中，使得在精确地平面平行地支承在支承面上的情况下，工件或刀具设置成与测量喷嘴相距限定的间距，使得所述工件或刀具不完全封闭所述测量喷嘴。那么，即使在精确平面平行地支承的情况下，一定量的流体也将流动穿过所述真空喷嘴，进而即使在精确平面平行地支承的情况下，所述测量压力小于供给压力。虽然以这种方式没有利用整个测量窗口。但是，为此所述装置例如能够在下述范围中运行，在所述范围中，所述装置对间距的变化最敏感，即在下述范围中，在所述范围中，描述压力与间距的相关性的特性曲线是最陡的。

所述真空喷嘴和所述测量喷嘴能够非常紧凑地构成。因此所述真空喷嘴和测量喷嘴能够设置在主轴的可转动的部分上。在所述真空喷嘴和所述测量喷嘴之间的测量管线因此能够非常短地构成。这改进了装置的响应行为并且能够实现较短的测量时间。

所述装置尤其能够具有紧凑的功能单元，所述紧凑的功能单元包括壳体，在壳体中至少设置有真空喷嘴。可选地，测量喷嘴也能够是功能单元的部件。所述功能单元能够形成套筒，所述套筒设置在主轴的可转动的部分上的钻孔中，尤其反向于流动方向插入，例如推入或旋入这种钻孔中。所述钻孔在这种情况下优选与主轴轴线平行。

为了便于信号传输到控制装置，第一压力传感器或压力开关和/或第二压力传感器能够包括用于无线信号传输的装置，在此，所述装置尤其是无源rfid应答器。

为了便于清洁所述装置，所述装置能够包括附加的压力接口，以用于至少排空真空喷嘴和测量喷嘴。为了防止压缩空气通过装置的流体入口再次离开，能够在装置的流体入口处设置有止回阀，如果在附加的压缩空气接口处的压力超过在流体入口处的供给压力，那么所述止回阀关闭。同样地，在附加的压缩空气接口处设置有止回阀，所述止回阀防止在正常运行中流体通过附加的压缩空气接口逸出。

所述装置能够具有至少一个另外的真空喷嘴，其中所述装置构成为，用于在使用另外的真空喷嘴的情况下实现以下目的之一：

测量在两个机器元件之间的间距；

测量动压；

测量通流量；

调节通流量；

调节压力。

本发明还提出一种用于在机床主轴上，尤其制齿机的主轴上，借助于流体介质对工件或刀具进行支承监测的方法。所述主轴具有用于工件或刀具的支承面。所述方法包括：

通过至少一个测量喷嘴产生背离支承面指向的流体流，其中所述流体流在测量喷嘴上游被引导穿过所述真空喷嘴，所述真空喷嘴构成为，用于在借助流体介质穿流时在负压空间中产生负压；

检测负压空间中的测量压力；和

在考虑测量压力的情况下确定工件或刀具相对于支承面的位置。

优选执行所述方法，使得在支承面上不存在工件或刀具的情况下，在负压空间中的测量压力具有负值。

如已经阐述的，所述方法能够借助于控制装置执行，其中所述控制装置接收受到测量压力影响的信号，并且其中所述控制装置在考虑接收到的信号的情况下确定工件或刀具的位置。所述控制装置还能够可选地检测在真空喷嘴上游的供给压力，并且在附加地考虑供给压力的情况确定工件或刀具的位置。

受到测量压力影响的信号能够有利地以无线的方式传输给所述控制装置。相同内容对于用于供给压力的信号也适用。尤其，相应的信号能够借助无源rfid应答器来传输。

所述方法还能够包括借助于流体来排空真空喷嘴和测量喷嘴，所述流体通过附加的压缩空气接口输送。

附图说明

下面借助附图描述本发明的优选的实施形式，所述附图仅用于阐述并且不解释为限制性的。在附图中示出：

图1以前视图示出其上夹紧有齿轮的夹紧装置以及用于支承监测的装置；在局部a中以中央纵向剖视图示出夹紧装置和齿轮；

图1a示出局部a的放大视图；

图2示出在根据现有技术的支承监测中测量到的压力与查询距离b的相关性的示例性视图；

图3示出在根据本发明的支承监测中测量到的压力与查询距离b的相关性的示例性视图；

图4示出根据第一实施形式的根据本发明的支承监测的象征性视图；

图5示出根据第二实施形式的根据本发明的支承监测的象征性视图；

图6示出根据第三实施形式的根据本发明的支承监测的象征性视图；

图7示出根据第四实施形式的根据本发明的支承监测的象征性视图；

图8示出穿过根据本发明的支承监测的中央纵向剖视图，所述支承监测根据图5的原理工作；

图9示出根据本发明的用于对制齿机上的工件和刀具进行支承监测的示意图。

图10示出具有剖切部b的工件主轴的详细视图；

图10a示出图10中的剖切部b的放大细节视图；

图11示出具有剖切部c的工件主轴的详细视图；

图11a示出图11中的剖切部c的放大细节视图；

图12示出具有剖切部d的磨削主轴的详细视图；和

图12a示出图12中的剖切部d的放大细节视图。

具体实施方式

在附图中对于相同或类似的面、压力、功能元件或其他元件使用一致的附图标记。

功能原理

图1和1a示出呈齿轮形式的工件1，所述工件已置于自动的工件夹紧装置2上。所述齿轮1在其在图1中位于下部的端侧上具有平坦的端面。所述齿轮1以该端面置于夹紧装置2的支承面3上。所述支承面3用作为用于工件1的位置的参考面。在支承面3和工件的端面之间构成测量间隙b。在支承面3内构成一个或多个、优选三个测量喷嘴4。所述测量喷嘴4经由示意性示出的压缩空气接口10a以供给压力p1加载压缩空气。

对于这种气动装置，在现有技术中，通常直接或间接地确定测量喷嘴中的动压，所述动压如下产生：工件阻碍了压缩空气从测量喷嘴流出。图2示例性地图解示出测量喷嘴中的所测量到的压力p2与测量间隙b的大小的相关性。所测量到的压力是供给压力和测量间隙的大小的函数：p2＝f(p1,b)。如果所述测量间隙非常大(在本示例中，例如b>1mm)，那么不会显著阻碍压缩空气从测量喷嘴穿过工件流出。通过工件引起的动压是可忽略地小的，并且测量喷嘴中的测量到的压力p2对应于极限值pmin。而如果工件完全封闭测量喷嘴(b＝0)，那么所述动压达到最大值，并且在测量喷嘴中的测量到的压力p2对应于供给压力p1。

代替测量所述绝对压力p2，也能够测量压差δp＝p1-p2，所述压差因此同样代表供给压力p1和测量间隙b的函数。如果所述工件不阻碍压缩空气从测量喷嘴流出，那么压差δp达到最大值：δpmax＝p1-pmin。如果工件完全封闭测量喷嘴，那么压差变为零。最大压差δpmax对应于由于工件的存在而引起的最大的压力变化。其定义了可用的测量窗口的大小。在图2的示例中，在供给压力p2＝1.6bar时，最大压差为δpmax≈0.5bar。

在实践中示出，最大压差δpmax通常仅与供给压力弱相关。因此示出：例如在图2的示例中，在供给压力为p1＝0.8bar时，最大压差同样为约0.5bar。在根据现有技术的测量原理中，在本示例中测量窗口的大小始终约为0.5bar，基本上与供给压力的大小无关。

如果要扩大所述测量窗口，那么这仅能够借助大幅提高的供给压力和/或更高的通流来实现。然而，由于更高的供给压力将引起较小和较轻的工件被推开，并且无法再实现可靠的支承。出于经济原因，应摒弃通流量的增大。

相反，在本发明中，在真空喷嘴的负压空间中进行对压力p3的(绝对或相对的)测量。图3示例性地图解示出该压力相关于测量间隙b的大小的变化曲线。当所述测量间隙完全封闭(b＝0)时，没有空气流过真空喷嘴。相应地，在真空喷嘴中测量到的压力对应于供给压力p1。当所述测量间隙完全打开(在本示例中，b>1mm)时，所述空气能够不受阻碍地流过真空喷嘴。通过伯努利原理，在真空喷嘴中产生负压，所述负压在本示例中最高为pmin≈-0.9bar。在此示例中，最大压差δpmax为δpmax＝p1-pmin≈1.6bar-(-0.9bar)＝2.5bar。因此，测量窗口的大小约为2.5bar，约为在根据现有技术的测量原理中的五倍大。然而，测量窗口现在与供给压力p1强相关。供给压力越大，测量窗口就越大。因此，精确的监测或至少确定供给压力在此特别重要。

具体实施形式

在图4-7中示例性地以极度示意性和象征性的形式示出根据本发明的支承监测装置的四个不同的实施形式。

在图4的第一实施形式中，以工作压力p0将压缩空气接口9a连接到压力调节器5上。所述压力调节器5提供限定的供给压力p1，其中所述供给压力优选位于0.8至1.6bar的范围内。所述压缩空气经由压力管线9b以供给压力p1被输送给真空喷嘴7。所述真空喷嘴与(在图4中仅象征性地示出的)负压空间9c连通，压力传感器6与该负压空间连接。压力传感器6能够是绝对压力传感器或压差传感器。在压差传感器的情况下，所述压差传感器尤其能够测量在负压空间9c中在供给压力p1和压力p3之间的压差。从真空喷嘴7流出的压缩空气经由测量管线10a到达至少一个测量喷嘴4，优选到达至少三个在夹紧装置2的环形支承面3上沿着环周方向均匀地分布的三个测量喷嘴4。

压缩空气在排出压力p4下流过每个测量喷嘴4。通流量和排出压力p4与工件1相对于支承面3的位置相关，具体与测量间隙b的大小相关。如上所述，在真空喷嘴中通过流动的压缩空气产生负压，其中真空喷嘴中的负压的量值与测量间隙b的大小强相关。通过借助压力传感器6检测负压空间9c中的压力，能够经由对真空喷嘴中的压力p3的测量间接地确定在测量喷嘴4处流出的通流量进而确定测量间隙b的大小。在此，最大负压显示：在距支承面的查询距离中不存在工件。而如果所述工件1完全封闭测量喷嘴4，那么不再有压缩空气流动。于是适用p3＝p4＝p1，即测量压力p3对应于供给压力p1，并且排出压力p4也对应于供给压力。为了确定工件1的支承，能够将接近于p1的正压力值确定为切换点。

在图4中提及的所有单个元件5、6、7、9b和9c能够构建为共同的功能单元14a并且能够在旋转的主轴的固定基底部件上使用。而所述测量喷嘴4位于主轴的可转动的部分上。然后，所述压缩空气经由测量管线10a和未示出的商用标准的回转接头输送给相应的测量喷嘴4。

在图5中图解示出根据本发明的支承监测装置的第二实施形式。该实施形式与第一实施形式的区别在于，其借助于附加的压缩空气接口9d实现排空功能。为了排空整个功能单元14a，以比供给压力更高的压力，尤其施加在压力调节器5的入口处的全工作压力p0，将压缩空气从附加的压缩空气接口9d输送给真空喷嘴7的入流口。所述压缩空气流过真空喷嘴7、测量管线10a和测量喷嘴4，以便清洁这些部件。止回阀8防止：在排空期间，由附加的压缩空气接口9d输送的压缩空气通过正常的压缩空气端口9a逸出，并且在正常的测量操作期间，由正常的压缩空气接口9a输送的压缩空气通过附加的压缩空气端口9d逸出。

图6图解示出根据本发明的支承监测装置的第三实施形式。所述真空喷嘴在此以预制的真空喷嘴套筒7a实现。现在，真空喷嘴套筒7a和所属的压力传感器6在功能单元14a之外设置在旋转的主轴上。而具有压力调节器5的缩减的功能单元14a仍设置在固定的基底部件上，并且将经校准的压缩空气以供给压力p1经由回转接头传导至旋转的主轴。压缩空气从该处到达真空喷嘴套筒7a，并且继续到达至少一个测量喷嘴4。由于压力调节器5距真空喷嘴套筒7a的较大的距离，因此第二压力传感器6直接在该真空喷嘴套筒上游使用，以精确检测所述供给压力p1。当然，该实施方案变型形式也能够可选地构成有根据图5的排空功能。

在图7中图解示出根据本发明的支承监测装置的第四实施形式。除了在固定的基底部件上的缩减的功能单元14a以外，在旋转的主轴上设置有小且紧凑地构造的第二功能单元14b。所述功能单元14b直接设置在至少一个测量喷嘴4的上游，并且经由短的测量管线10a与每个测量喷嘴连接。所述真空喷嘴能够以微结构类型构成或者又再构成为预制的真空喷嘴套筒7a。所述负压空间9c经由气密的连接管线，例如短的钻孔，与间隔开的压力传感器6连接。非常小地构造的传感器能够用作为压力传感器6。现代的压力传感器非常有利地适用于此，所述现代的压力传感器与控制装置无线地连接。而较大地构造的压力调节器5与用于工作压力p0的压缩空气接口9a设置在旋转的主轴的固定的基底部件上的不狭窄的结构空间中。那么，由压力调节器5经由未示出的商用标准的回转接头将校准的压缩空气p1输送给功能单元14b。该实施形式的优点在于，一方面在真空喷嘴和测量喷嘴4之间的间距，并且另一方面在真空喷嘴的负压空间9c和所属的压力传感器之间的间距，能够非常短地构成。由此能够实现非常短的测量时间。

根据图4至7的所有实施形式的其它选项可以具有某些限制：

-代替压力传感器6也能够使用压力开关，所述压力开关不必以电子的方式进行评估并且是更低成本的。

-如果在真空喷嘴7的上游检测所述压力p1并且在评估时相应地考虑该压力，那么能够省去位于上游的压力调节阀5。尤其，代替压力调节器5也能够使用比例减压阀或可调节的或固定的减压阀。

功能单元的实施例

图8示出在根据图5的实施方案中的完整的功能单元14a。该实施方案能够借助商用标准的元件构建并且也能够作为标准低成本地在多种应用中使用。

在基体上构成有压力调节器5。压缩空气管线9b以钻孔的形式构成在基体中。所述真空喷嘴构成为预制的真空喷嘴套筒7a，其中所述套筒反向于流动方向插入基体的相应的钻孔中。所述负压空间9c在基体中构成为横向于流动方向伸展的钻孔，其中所述钻孔连接到真空喷嘴套筒7a的负压接口上。所述压力传感器6连接到该钻孔上。所述止回阀8被拧入基体中。所述压缩空气接口9a、9d构成在止回阀8上。

在制齿机上的使用

在图9中示意性和示例性地图解示出在制齿机20上使用根据本发明的支承监测装置。在机床床身19上设置有工件主轴15。在未示出的机架上设置有刀具主轴16。根据图8的功能单元14a分别与工件主轴和刀具主轴相关联。所述功能单元用于检测在工件主轴上是否存在工件1或在刀具主轴上是否存在刀具11。所述机器的不同的功能经由机器控制装置17控制。控制面板18用于操作制齿机。

校准

在加工不同的工件批次时，在工件1和夹紧装置2之间的出流比能够改变。因此需要对由刀具种类和夹紧机构组成的每种组合进行自身的校准。在此有意义的是，确定测量的容许公差范围，因为所述工件本身通常具有公差，例如端面的不同的粗糙度值以及形状公差和位置公差。

在下文中阐述可行的校准过程。为此通常首先确定压力p1，其方式为：例如在控制面板18上输入限定的值，如p1＝1.6bar。借助于cnc控制装置17，能够在压力调节器5处自动地设定该值。在压力传感器6上求得第一测量值p3，其方式为：将所述工件1固定在夹紧装置2上，并且通常该工件1整面地贴靠在该夹紧装置2的参考面3上。压力传感器6的电输出信号被传输至cnc控制装置17并且存储在那里，并且根据需要在控制面板18上手动地确认。在这种情况下，该测量值p3等于或接近压力p1。在压力传感器6处求得第二测量值p3，其方式为：在夹紧装置2的参考面3和在工件1上的平行的支承面之间放置适宜的测距规12，所述测距规的高度对应于最大的允许查询距离b。所述压力传感器6的该第二电输出信号同样被传输至cnc控制装置17并且在那里与第一测量值p3类似地被处理。操作员同样能够直接在控制面板18处读取该压力p3，所述压力在这种情况下目前通常处于负压范围内。

关于测量操作的其它考虑

在下文中总结关于测量操作的一些其它考虑。以下列出的所有措施都能够单独地或共同地实施。

在测量操作中，相应的压力调节器5和压力传感器6的电输出信号能够由cnc控制装置17根据预设的规则进行评估，并且在需要时能够经由控制面板18来改变。优选地，在控制面板18上使用多点触摸监视器的情况下，能够实现交互式显示压力值p1和p3，其中能够类似于图3中的图表视觉显示所述压力。所述操作员能够经由多点触摸监视器为每个第二或其他测量值根据需要提供个体地定义的公差，即根据经过现场测试的数据来评估所述测量值和/或为所述测量值分配极限值以及补偿值。根据需要，能够给固定值或极限值分配指定的公差，确定允许的测量窗口或者定义切换点。然后，所述设定能够经由cnc控制装置17起作用，而无需操作员的手动干预。因此，仅对于维修才必须确保功能单元14a的可接近性。

经由cnc控制装置17还能够存在下述可能性：记录单个工件1的测量值数据并且将它们与相应的工件批次相关联。对于重复出现的工件1，能够考虑将关于查询距离b的测量值数据作为参数组存储在cnc控制装置17中。如果再次制造相同的工件，那么能够为此调用和使用所述参数组。这能够借助于参考-参数组的数据登记和/或存储来实现。如果相同批次的另一工件1置于参考面3上，那么会自动比较当前的测量值p3与查询距离b的所存储的公差范围。因此在夹紧机构2和工件1的已知的组合的情况下，能够简单地调用和使用比较变量。如果所述测量值超出允许的公差，那么能够在控制面板18上显示偏差和/或所述cnc控制装置17能够启动适宜的校正措施。此外，对压力p1和p3的不允许的偏差以及所确定的查询距离b进行监控。因此，该方法为检测工艺数据、制造的可追溯性和可再现性以及确保工艺可靠性做出重要贡献。

通过到具有控制面板18的现有的cnc控制装置17中的这种特别好的一体化能力，能够提供另外的特定功能，如调节压缩空气，切断测量空气，放大电测量信号，具有可视化的控制器功能以及尤其实现有效的排空功能。

总体上，因此能够实现在旋转的主轴15、16上的支承监测的快速、紧凑和高精度的实施方案。

其它功能：间距测量、动压测量、通流测量、通流调节、压力调节

借助前述提及类型的装置，能够在原则上不改变的情况下实现另外的功能。尤其，这种装置能够用于测量最小间距、动压或通流量以及用于调节通流或压力。

例如在运行期间在磨削主轴16上发生热学变化，这导致该主轴16的最小的长度变化，并且然后能够在加工时在工件1上引起误差。相对于磨削主轴16上的固定的基底部件的最小的长度变化能够借助于上文提及的类型的装置借助气动的间距测量来检测，并且经由控制装置17进行校正。

在所述测量方法中，为了校准，优选在教学方法中遍历整个查询距离b，其中除了校准的压力p1以外，以至少五个预定的间距步长将测量压力p3传输给控制装置17并且与相关的测量间距b相关联。为此，在启动制齿机20时或者在更换工件和夹紧机构时，将在工件1和参考面3之间具有相应分级的高度的测距规12一次性插在夹紧装置2上。为了更好的可操作性和更精确地设定压力值，借助于控制装置17将非线性的压力变化曲线p3线性化。

根据测量曲线和当前的测量压力p3，所述控制装置17计算出相应的查询距离b、所属的动压和所属的通流量，并且在需要时将其传输到控制面板18上。此外，对于每个功能单元14a，能够在控制面板18上视觉地显示根据图3类似地构成的测量曲线，并且为了比较目的将其存储在控制装置17中。优选对于所有实施方案变型形式和应用实现对整个查询距离b的遍历、不同数据的线性化和计算求得。

在制齿机20上经常使用光学测量设备，所述光学测量设备通常以无油密封空气运行。每个测量设备所需的空气量通常为7至10l/min，并以通常1bar的供给压力运行。于是，例如在具有光学测量设备的制齿机中对于8个nc轴持久提供约80l/min的无油密封空气。对于持久提供该空气量会引起不可忽视的成本因素。因此期望的是，仅提供精确需要的密封空气量。上述类型的装置在此能够用于通流调节。

为了可靠地密封快速转动的工件主轴和刀具主轴也需要密封空气。然而，为此也能够使用含油的空气。压力和空气量根据主轴大小进行调整。在此同样适用的是：在理想情况下仅以精确需要的量来提供该密封空气。也在此，上述类型的装置能够用于通流调节。

在使用这种用于通流调节的装置时确保恒定的压缩空气量，其方式为：通过设置在真空喷嘴上游的比例减压阀来调节压力传感器6处的压力p3。在此，压力p1调节为，使得在压力传感器6处始终检测到恒定的压力p3，该压力与期望的通流量成比例。所述调节能够通过控制装置17进行。

在图9中通过测量管线10a、b、c、d、e示意性地示出所述装置的不同的使用可能性，其中所述测量管线10a应表示支承监测，测量管线10b应表示任意的间距测量，测量管线10c应表示任意的动压测量，测量管线10d应表示任意的通流测量，测量管线10e应表示任意的通流调节。

呈微结构类型的实施例

图10和10a图解示出根据图7的呈微结构类型的支承监测的实现方案。微型功能单元14b设置在夹紧机构2中的工件主轴的旋转区域中。所述微型功能单元14b构成为真空喷嘴套筒。所述真空喷嘴套筒包括呈喷射喷嘴7b和收集喷嘴7c形式的两个喷嘴元件。未示出的压力调节器5固定在工件主轴15的固定的基底部件上。压缩空气以压力p1从那里经由未示出的回转接头传导至压缩空气接口9b并且从那里到达喷射喷嘴7b。所述喷射喷嘴具有连续的渐缩部，所述渐缩部使进入的压缩空气大幅加速。所述喷射喷嘴通向与夹紧机构2中的呈钻孔形式的负压空间9c连接的腔室。在负压空间9c处设置有未示出的压力传感器。从喷射喷嘴7b流出的气体以高的速度进入收集喷嘴7b中。在所述收集喷嘴中，所述气体穿过另一连续的渐缩部被传导到缓慢扩宽的出流区域中，因此气体流再次减速。所述气体从那里进入直径为d的测量喷嘴4中。喷射喷嘴7b和收集喷嘴7c经由密封件13气密地容纳在微型功能单元14b的共同的壳体中。整个微型功能单元14b经由另外的密封件13气密地保持在工件主轴的夹紧机构2的钻孔中。

为了校准支承监测，能够使用具有不同的厚度的测距规12，以便获得具有限定的大小的测量间隙b。

在图11和11a中，可选地，所述测量喷嘴4相对于参考面3缩进量值c。在该实施方案中，如果精确限定的通流量流过功能单元14b，那么探测到工件1的支承。

图12和图12a图解示出根据本发明的支承监测装置在刀具主轴16上的使用。在刀具主轴上夹紧在此呈旋转的磨盘11形式的旋转的加工刀具。对于磨盘11的支承监测类似于在图10、10a，11和11a的实施形式中的对于工件1的支承监测进行。其参考与此相关的实施方案。

又通过测量管线10a、b、c、d、e以不同目的表示另外的使用可能性。对于应由此表示的不同类型的测量，参考以上结合图9的实施方案。

关于压力传感器和信号传输的考虑

对于未示出的压力传感器6，在所有实施例中能够使用小型传感器，所述传感器例如能够以无线的方式与cnc控制装置17连接。在此，无线的信号传输例如能够借助于已知的近场通信(nearfieldcommunication，缩写为nfc)或rfid技术进行。如果在无线压力检测时使用(优选无源的)rfid压力应答器，那么所述压力应答器例如能够在金属的主轴15中经由借助于rfid技术的可靠的信号传输与cnc控制装置17连接。在wo2015/036519a1中详细地描述了相应的信号传输，其公开内容通过参引整体并入本文中。借助该实施方案能够提供针对最小公差的价格非常有吸引力的解决方案。

优点

总之，所示出的装置尤其具有以下特征和优点，其中所述特征和优点能够单独地或以组合方式实现：

-通过气动信号增强，所述测量窗口相对于现有技术明显更大。

-气动的支承监测和间距测量是抗污染的，工作非常快速，可可靠地检测小于0.01mm的测量间隙，具有非常高的重复精度，并且能识别工件的可靠支承。

-所述装置能够以标准结构类型(如在功能单元14a中)或微结构类型(如在功能单元14b中)实现。

-除了工件的支承监测以外，所示出的装置也能够在其它应用，如间距测量，动压和穿流测量，以及压力和穿流量的调节中使用。

-代替压缩空气，还能够使用其它气体或液体作为流体。

附图标记列表：

1工件

2夹紧装置

3支承面

4测量喷嘴

5压力调节器

6压力传感器

7真空喷嘴

7a真空喷嘴套筒

7b收集喷嘴

7c喷射喷嘴

8止回阀

9a用于工作压力p0的压缩空气接口

9b用于校准的压力p1的压缩空气管线

9c负压空间

9d用于排空的压缩空气接口

10a用于支承监测的测量管线等

10b用于间距测量的测量管线

10c用于动压测量的测量管线

10d用于通流量的测量管线

10e用于通流调节的测量管线

11刀具

12测距规

13密封件

14a功能单元

14b微型功能单元

15工件主轴

16刀具主轴

17cnc控制装置

18控制面板

19床身

20制齿机

a至d在附图中的细节或剖面或剖切部

b测量间隙

c用于测量喷嘴处的留空部的量值

d测量喷嘴的直径

p0工作压力

p1供给压力

p2测量压力

p3测量压力

p4出流压力

pmin最小测量压力

δpmax最大压差