带有轴向振摆误差监控的机床单元和检验方法技术

本发明专利技术涉及带有轴向振摆误差监控的机床单元和用于夹紧状态的检验方法。提出一种电机地驱动的机床单元，其带有定子单元和围绕转轴可转动的转子单元，其中，所述转子单元包括主轴头，该主轴头带有工具容纳单元，该工具容纳单元带有工具夹紧装置，其中，设置了用于检验所述工具的夹紧状态的检验装置，该检验装置具有一个恰好用于感应式的检测的传感头。为了改善精度，所述传感头在固定的位置布置在所述定子单元上，从而它测量相距所述主轴头——该主轴头相对于所述传感头旋转——的端侧部分的距离，其中，所述检验装置被设计用于记录至少两个距离值的或者相继的至少两组分别至少两个距离值的时间序列/位置相关的序列，用于确定出轴向振摆误差。

【技术实现步骤摘要】
带有轴向振摆误差监控的机床单元和检验方法
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的电机驱动的机床单元以及一种根据权利要求7的前序部分的用于检验夹紧状态的方法。
技术介绍
由现有技术，例如由EP1889685B1已知了一种机床，其中，借助千分表检查主轴头的圆周面的表面轮廓是否存在变形。这种变形于是归因于在工具外表面与工具容纳部内表面之间的区域中卡入碎屑。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提出一种电机驱动的机床单元或一种用于夹紧状态的检验方法，采用该方法能改善利用相应的机床加工的精度。基于开篇所述类型的电机驱动的机床单元或检验方法，所述目的通过权利要求1或权利要求7的特征部分的特征得以实现。通过在从属权利要求中提到的措施，可以实现本专利技术的有利的设计和改进。根据本专利技术的电机驱动的机床单元包括定子单元和转子单元，其中，转子单元围绕转轴可转动地安置。相对于定子单元转动的转子单元通常属于电机主轴驱动部。为了容纳工具，设置了工具容纳单元，该工具容纳单元又是转子单元的主轴头的一部分。待容纳在工具容纳单元中的工具在此为了保持住而利用工具夹紧装置夹紧。为了夹紧，该工具夹紧装置又被施加以夹紧力，并且在转轴的纵向上移调。夹紧装置的一部分在此可以例如拉入到变窄的容纳部中，从而又能以径向作用的力将工具夹紧。通过解除夹紧力，也可以又把夹紧的工具松开。根据本专利技术，设置了用于检验工具的夹紧状态的检验装置，该检验装置具有恰好一个用于感应式检测的传感头，由此原则上已经可以节省成本了，因为对于现有技术的传统的机床通常使用多个传感器。传感头包括真正的结构单元或真正的传感器，该传感器最终进行传感检测。整个检验装置都可以例如包括用于处理传感器数据的分析电子机构和/或电子单元。相应地，本专利技术的机床单元的特征在于，传感头在固定的位置布置在定子单元上，从而它测量相距主轴头的端侧部分的距离，该主轴头相对于传感头旋转。传感头因而与转子单元相对地布置，也就是说，它不是随着转子单元一起旋转的传感器，而是可以将该传感头指配给定子单元。按有利的方式，传感头测量基本上平行于转轴伸展的距离，即相距主轴头的端侧部分的距离。本专利技术的机床单元在此利用如下情况：因碎屑所致的变形并不直截了当地单独作用于环周侧的表面，而是在转子单元或者主轴头的端侧区域中也会记录到变化。主轴头通常在出现轴向振摆误差时也在端侧变形，和/或但通过轴向振摆误差关于其定向而朝向主轴移动，从而在这种情况下也可以在端侧确定出转子单元的移动。通过设置能实现端侧的距离测量的传感头，因而可以按有利的方式获取误差的明显较宽的范围。此外，这种布置方式提供了如下优点：可以实现机床单元的更狭长的、更节省空间的构造方式。此外类似地，本专利技术的用于检验工具——该工具在电机地驱动的机床单元的转子单元的工具容纳单元中夹紧——的夹紧状态的方法包括如下方法步骤：-提供用于确定距离的传感头；-把该传感头设置在定子单元上的固定的位置；-测量传感头相距转子单元的端侧部分的距离；-记录用传感头测量的距离值的时间顺序和/或位置相关的顺序；-只考虑测量的相距相对于传感头旋转的主轴头的端侧部分的距离值的时间顺序，而确定轴向振摆误差。特别是使用恰好一个传感头，以便记录距离值。传感头——它是定子单元的一部分——相对于转动的转子单元在固定的地点记录在时间上相继的距离值。由此也可以按有利的方式获取与位置有关的距离值，因为机床中的转子单元的角速度通常是已知的。该传感器可以确定相距转子单元的倾斜的面、也或者垂直于它的面的距离，也可能是测量环的。测量面通常有利地位于主轴的工具接口的区域中，因为在夹紧时出现的误差在此通常不会明显出现，而且转子单元或转轴也不明显移位。为了能实现改善的误差分析，检验装置被构造用于记录至少两个距离值的或者至少两组相继的、分别至少两个距离值的时间顺序和/或位置相关的顺序。由此可以例如仅仅由这些距离值的时间的或者位置相关的顺序确定出轴向振摆误差。采用该措施可以特别好地检测夹紧状态，因为典型的误差、比如在夹紧装置的区域中出现碎屑与轴向振摆误差有关，这些轴向振摆误差可通过下述方式注意到：旋转的主轴头相距静止的传感头的端侧距离不保持恒定，而是在时间的或位置相关的过程中变化。按特别有利的方式，可以记录两组测量值，以便能够在这两组之间进行比较，例如在工具夹紧情况下针对新的或者干净的机床单元(作为第一组)相对于在常规工作中的机床单元——其中基本上也会考虑到污物——(作为另一组)进行比较。由此以第一组记录并规定为理想的夹紧状态或者说用作基准的夹紧状态。基准值可以用作给定值。为了广泛地且准确地检验夹紧状态，在所述检验方法的一个实施方式中，可以针对每个所使用的工具记录一组距离值作为基准。由此特别是考虑到这些工具在造型上通常互相不同，从而可以准确地比较各个测量值。每个工具本身都有其各自的制造误差，因而相同大小和相同类型的各工具在造型上通常也不一致，而是有形状误差。于是可以采用该措施非常准确地检测当前的夹紧状态。此外，相比于目前根据现有技术所能实现的，通过本专利技术可以明显更可靠地确定轴向振摆误差。由于根据本专利技术以有利的方式通过主轴旋转对各测量值的走势进行比较，所以也可以根据分析来避免主轴上的热变形，这通常是缓慢发生的过程。原则上可以随时进行基准测量。也可以适宜的是，按规则的间隔进行测量，并且必要时采用当前的数据组作为基准测量。在新状态或干净状态下的基准测量有助于预防例如小碎屑进入到工具容纳部或卡盘中并造成测量错误。然而，新记录基准测量可以用来检验距离值是否因定期的工作、磨损等发生普遍性的变化。与技术偏见相反，无需为了能够确定出在不同角度位置的偏移且利用数据用于分析而使用两个在垂直于转轴的平面内例如在不同的角度位置测量夹紧状态的传感器。相反，在一个唯一的角度位置进行测量就足够了，其中，以有利的方式考虑与给定值的比较。转子单元可以本身具有附加部件用于测量，关于该附加部件进行测量，或者测量传感头相距该附加部件的距离。根据传感头的类型而定，具有有利于测量的特性的测量环因而可以例如由相应的材料制成，或者具有测量标记。通过测量环的大小，也可以类似于杆件那样增强效果，也就是说，很少有变形会沿着较大的路径产生显著的影响，从而该检验装置可以实现更高的测量灵敏度和测量精度。在感应式传感器特别是涡流传感器的情况下，可以有利的是，用于测量环的材料虽然导电，但没有铁磁特性，而是只需考虑电压感应。测量环例如可以由铝制成，铝轻巧且在表面上形成惰性的氧化层，因而也耐腐蚀。在本专利技术的一个实施例中，测量环可以例如套到主轴头上。也可考虑的是，主轴头和测量环一体地构造，也就是说，固定地相互连接，或者由一种材料制成。出于制造的原因，例如当主轴头和测量环可以由相同的材料制成时，刚刚提到的实施方式是适宜的。此外，测量环提供了如下优点：基准标记可以几乎任意地施加，而不用考虑转子单元的功能，由此可以改善测量质量。如果记录一个测量值序列，并例如与另一测量值序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机地驱动的机床单元(1)，带有定子单元(2)和能围绕转轴转动的转子单元(3)，其中，所述转子单元(3)包括主轴头，该主轴头带有工具容纳单元(12)，该工具容纳单元带有工具夹紧装置，该工具夹紧装置用于夹紧和固定能可松开地固定的工具，并且能够在所述转轴的纵向上移调并且能够被施加夹紧力，其中，设置有用于检验所述工具的夹紧状态的检验装置，该检验装置具有恰好一个用于感应式检测的传感头，其特征在于，所述传感头在固定的位置布置在所述定子单元(2)上，从而它测量相距相对于所述传感头(5)旋转的所述主轴头的端侧部分的距离，其中，所述检验装置(8)被构造用于记录至少两个距离值的和/或相继的至少两组(20、21)分别至少两个距离值的时间和/或位置相关的序列，以便特别是单独由距离值的这些时间和/或位置相关的序列确定出轴向振摆误差。/n

【技术特征摘要】
20180615 EP 18178007.31.一种电机地驱动的机床单元(1)，带有定子单元(2)和能围绕转轴转动的转子单元(3)，其中，所述转子单元(3)包括主轴头，该主轴头带有工具容纳单元(12)，该工具容纳单元带有工具夹紧装置，该工具夹紧装置用于夹紧和固定能可松开地固定的工具，并且能够在所述转轴的纵向上移调并且能够被施加夹紧力，其中，设置有用于检验所述工具的夹紧状态的检验装置，该检验装置具有恰好一个用于感应式检测的传感头，其特征在于，所述传感头在固定的位置布置在所述定子单元(2)上，从而它测量相距相对于所述传感头(5)旋转的所述主轴头的端侧部分的距离，其中，所述检验装置(8)被构造用于记录至少两个距离值的和/或相继的至少两组(20、21)分别至少两个距离值的时间和/或位置相关的序列，以便特别是单独由距离值的这些时间和/或位置相关的序列确定出轴向振摆误差。


2.如权利要求1所述的机床单元(1)，其特征在于，所述转子单元(3)具有测量环(6)，所述传感头(5)被布置为，使得该传感头确定相距所述测量环的端侧部分的距离，其中，所述测量环(6)特别是被构造成与所述主轴头分开的部分，其中，所述测量环(6)装到所述主轴头上，或者其中，所述测量环(6)特别是和所述主轴头一起一体地构造。


3.如前述权利要求中任一项所述的机床单元(1)，其特征在于，所述测量环(6)具有基准标记，以便在记录距离值序列时设置用于分析、特别是用于求差和/或傅里叶变换的初始点，其中，所述基准标记特别是构造成内凹、例如构造成槽和/或孔，或者构造成从剩余的测量环突伸出来的部分，或者构造成光学的标记。


4.如前述权利要求中任一项所述的机床单元(1)，其特征在于，设置有触发传感器，以便检测基准标记和设置所述初始点，其中，所述触发传感器把所述初始点、特别是所述基准标记的检测时间点传递至所述检验装置。


5.如前述权利要求中任一项所述的机床单元(1)，其特征在于，所述传感头(5)构造成涡流传感器和/或电容传感器，其中，所述测量环(6)由电导体构成，特别是由非磁性的和/或非铁磁性的和/或顺磁性的材料构成，优选由铝构成。


6.如前述权利要求中任一项所述的机床单元(1)，其特征在于，所述检验装置(8)被构造用于确定所述转子单元(3)的和/或所述转轴的位移。


7.一种用于检验工具的夹紧状态的方法，该工具在电机地驱动的机床单元(1)的转子单元(3)的工具容纳单元(12)中被夹紧，其中，所述工具可松开地被固定并且借助所述工具容纳单元(12)的能够被施加夹紧力的工具夹紧装置而夹紧，其中，所述工具夹紧装置在所述工具的夹紧时沿转轴的纵向进行移调，其中，所述工具容纳单元布置在所述转子单元(3)的主轴头中，其中，所述机床单元(1)具有定子单元(2)，所述转子单元(3)相对于该定子单元围绕转轴可转动地安置，其中，所述方法包括如下方法步骤：
-提供用于确定距离的传感头(5)；
-把所述传感头(5)布置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：约阿希姆·凡·斯普朗，哈拉尔德·韦宁，
申请(专利权)人：弗朗茨凯斯勒股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE