用于机床的金属更换部件的射频识别标记的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的机床、尤其一种齿轮磨削机。此夕卜，本发明涉及一种这样的机床的可更换的构件。
【背景技术】
[0002]机床通常借助于由金属构成的不同的可更换的构件(简称更换部件)运行。这样的更换部件例如能够是:修整工具、用于工件的夹紧机构、用于例如砂轮、冷却介质喷嘴、操作设备上的抓爪等工件的夹具部件。根据应用，机床装配有不同的更换部件。不需要的更换部件被保存在仓库中。为了能够在任何时间找到和识别更换部件，需要明确无误地标记更换部件。
[0003]用于标记更换工件的已知技术是RFID技术(RFID = Rad1-FrequencyIdentificat1n，射频识别)。近年来，RFID技术快速地继续发展并且从现在起在许多技术领域中从生产直至仓储广泛地存在。RFID系统能够集成到大多数控制装置中，适合于所有常用的总线系统并且直接将数据保存在更换部件上。RFID系统包括RFID应答器(也称为标签)和RFID读/写设备(也称为阅读器)。标签和阅读器经由高频无线电波耦联。在此，通常从由阅读器产生的高频交变场中给应答器供能。RFID部件可以多种结构形式获得。
[0004]在上文中提到的从生产直至仓储广泛地使用RFID技术中，机器制造商仅是供应商的全球连锁中的一个环节。因此在实践中使用这种技术需要遵循全球标准。对于RFID技术而言，此外存在ISO 15693标准。该标准确定13.56MHz的传输频率。之前已经普遍使用的具有低于500kHz的频率的低频RFID技术(长波范围，“LF技术”)由于关于无线电许可证的不同的国家规定不能够在全球应用中使用。
[0005]在现有技术中已经不同地提出:给机床的金属的更换部件设置电子的数据载体，所述电子数据载体能够以无接触的方式读取。在DE 102006 008 395 Al中存在一个实例。在该文献中，转动的工具设有电子数据载体。为了实现即使在工件旋转期间也读取和写入数据载体，提出:电子数据载体环形地构成并且与转动轴线同心地设置并且在环形的气隙之上传输信号。所述气隙是打开的并且不专门被保护以免受环境影响。
[0006]在EPI 339 014 Al中提出借助于RFID技术的另一种工具识别。在转动的固定体上安置有多个RFID标签。信号传输同样在打开的气隙之上进行。
[0007]在EPI 746 530 Al中为了识别工具夹具中的加工工具而提出:在工具夹具的外环周上设有RFID应答器的天线装置。在此也进行在打开的气隙之上的信号传输。
[0008]只要数据传输在至多几百kHz的相对低频的范围中进行，那么这种装置在真正运行时就通常相当好地起作用。但是当传输应在数MHz的范围中的明显更高的频率中进行时，例如如在ISO 15693中在13.56MHz中，已表明，数据传输在实践中变得不可靠或者完全不起作用。当如通常在机床中这种情况那样使用如冷却液体或者磨肩油泥的工作介质时尤其是这样。
[0009]在www.maschinenmarkt.vogel.de中2009年2月2 日的文章 “RFID misstWerkzeugverschleiss auch durch Metall”公开了一种RFID应答器，所述RFID应答器位于金属的工具适配器中。工具适配器插入到可旋转的主轴中。在工具适配器的外环周上设置有天线线圈，所述天线线圈经由电缆与RFID应答器连接。在可旋转的主轴中存在另一天线线圈。另一对天线线圈位于可旋转的主轴和测量设备的固定的部分之间。一方面适配器和主轴之间的以及另一方面主轴和固定的部分之间的无线电线路的精确的设计方案没有公开。特别地，没有公开天线线圈如何构成和设置在主轴中以及这些线圈具有何种尺寸。同样未公开的是，RFID应答器在何种频率范围中运行。
【发明内容】
[0010]本发明基于如下目的:提出一种机床，其中至更换部件的信号传输即使在高频中也是可行的，更确切地说，甚至当存在工作介质如冷却液体、磨肩油泥或者磨肩片时也是可行的。
[0011]该目的通过具有权利要求1的特征的机床实现。其它的实施方式在从属权利要求中给出。
[0012]因此，提出一种机床，所述机床具有:
[0013]第一构件，所述第一构件具有用于无线地传输信号的第一天线线圈；和
[0014]至少一个在第一构件上可移除的和/或可运动地设置的第二构件，所述第二构件具有用于进行无线的数据传输的第二天线线圈。
[0015]为了确保第一天线线圈和第二天线线圈之间的安全可靠的无线数据传输，第一构件和第二构件共同地对如下空腔限界，所述空腔基本上完全地由导电材料、尤其金属围绕，并且第一天线线圈和第二天线线圈共同地设置在该空腔中。
[0016]在这种构造中，这两个天线线圈感应性地耦联并且形成无线电线路，所述无线电线路通过法拉第笼保护以免受干扰性的外部影响。也就是说，当这两个构件如在机床中通常的那样由金属制成时，其是“金属保护的无线电线路”。空腔在需要时能够是非常小的(例如具有20mm或者更小的内直径)，因为也已经借助于小的天线(例如具有15mm的外直径)实现可靠的数据传输。由此即使在狭窄的空间情况，如通常存在于机床中的空间情况中，也能够实现所提出的解决方案。所提出的天线线圈的构造适合于从在机器上的生产直至在仓库中的存储广泛地使用。
[0017]当在空腔的限界面中可能存在的中断部或者开口相对于整个限界面的面积小并且尤其所占面积小于该限界面的10%、优选小于该限界面的5%时，所述空腔被视为“基本上完全由导电材料围绕”。此外，这些开口相对于所传输的电磁辐射的波长应是小的，但是这在实践中常用的在米范围中的波长中总归是满足的。这种中断部和开口例如能够通过第一和第二构件之间的间隙或者通过用于电缆的进入开口形成。
[0018]第一构件例如能够是刚性地设置在机架上的构件，例如是用于可旋转的主轴的壳体的一部分。在这种情况下，第二构件例如是主轴本身。但是第一构件也能够是如下构件，所述构件本身相对于机架是可旋转的，例如围绕所提到的主轴是可旋转的，并且第二构件因此是以可取下的方式安置在主轴上的构件，如工具、工具夹具或工件夹具、适配器等。
[0019]优选地，空腔构成和设置为，使得机床的工作液体、如冷却介质或者磨肩油泥不能够侵入到空腔中。这种工作液体在高的频率的情况下通常是导电的，使得工作液体在某些情况下可能使高频的电磁交变场强烈地衰减。在工作液体中携带的污物，如磨肩片，通常是导电的并且起强烈衰减的作用。此外能够通过摩擦产生静电放电，所述静电放电对信号传输起干扰作用。
[0020]为了避免工作液体的侵入，在第一和第二构件之间能够设有密封件。替选地或者附加地，空腔能够在第一和第二构件的如下区域处构成，所述区域在运行时已经能够甚至完全不与工作液体接触并且尤其相对于引导工作液体的区域被密封。替选地或者附加地，也可行的是，以非传导性的材料、例如灌封料填充或者密封空腔的至少一个部分区域。当空腔在其它情况下不被保护以防止导电的工作液体侵入时，优选的是，空腔的总体积的至少95%、优选至少99%通过非传导性的材料保护以防止工作液体的侵入。
[0021]这两个天线线圈优选共轴地设置，以便优化感应性的耦联进而优化信号传输。更确切地说，第一天线线圈优选限定第一线圈轴线，第二天线线圈限定第二线圈轴线，并且第一线圈轴线和第二线圈轴线基本上重合。在此，天线线圈尤其能够具有基本上圆形的轮廓。
[0022]由这两个构件限界的空腔在这种情况下优选是圆柱形的，其中圆柱轴线与线圈轴线重合。空腔尤其能够是全圆柱形的。在这种情况下优选在圆柱轴线的区域中不存在导电材料。在其它实施方式中，空腔是环形圆柱形的，其中因此在圆柱轴线的区域中相应地存在传导性的材料。
[0023]如果在这种构造中天线线圈的尺寸与空腔的尺寸相似，那么通过传导性的材料围绕天线线圈不仅引起对干扰影响的屏蔽而且引起在空腔中的磁场线和电场线成束，使得信号传输与在打开的气隙中相比更有取向地进行。为此优选的是，空腔的最大的内直径不大于这两个线圈直径中的较大者的1.5倍，优选不大于该直径的1.2倍。更确切地说，第一天线线圈具有第一直径，第二天线线圈具有第二直径，并且空腔优选具有最大的内直径，所述最大的内直径不大于第一直径和第二直径中的较大者的1.5倍(优选不大于其1.2倍)。优选地，空腔的最大的内直径和这两个线圈直径中的较大者之间的差不大于10mm、极其优选不大于5mm。
[0024]为了确保围绕天线线圈的绕组充分地构成磁场线，另一方面，天线线圈距环绕的导电材料的径向和轴向距离不应过小。优选地，第一天线线圈和第二天线线圈与环绕的导电材料具有通常为至少1_、优选至少1.5_的距离。
[0025]在第一天线线圈和第二天线线圈之间的信号传输能够基本上沿着轴向方向进行或者基本上沿着径向方向进行。但是也可行的是，相对于共同的线圈轴线倾斜地进行传输。在轴向的信号传输的情况下，优选的是，第一天线线圈和第二天线线圈在轴向上相对置。为此，这两个天线线圈基本上能够具有相同的外直径和内直径。在径向的信号传输的情况下，优选的是，第一天线线圈径向地环绕第二天线线圈，或者第二天线线圈径向地环绕第一天线线圈，其中这两个天线线圈因此优选设置在一个共同的平面中。
[0026]第一和第二构件相对于彼此围绕旋转轴线能够是可旋转的。这例如是如下情况:第一构件是固定地安置在机架上的构件并且第二构件是主轴。在这种情况下优选的是，第一天线线圈和第二天线线圈设置为，使得第一天线线圈和第二天线线圈之间的无线的信号传输不仅在静止状态中而且在第二构件相对于第一构件旋转期间是可行的。由此可行的是，甚至在运行时在转速高的情况下也可读取发送/接收模块、例如与天线线圈中的一个连接的RFID应答器。为了实现这一目的，优选的是，第一天线线圈限定第一线圈轴线，