用于在固定部件(14)和可移动部件(15)之间进行非接触式电力传输的方法和实施该方法的电力供应电路(17)。电力供应电路(17)包括空气耦接变压器(19)、具有由固定部件支持的初级线圈(20)的初级谐振电路和有面向初级谐振电路并由可移动部件支持的次级线圈(21)的次级谐振电路。以初级交流电压(V1)馈送初级谐振电路，使初级电流(I1)环流。该初级电流(I1)在该次级谐振电路中感应出次级交流电压(V2)，从而导致次级电流(I2)环流。调整影响谐振条件的实现的电变量，例如初级电压的频率(F)，以在谐振条件下操作。固定部件和可移动部件之间的距离(d)被确定为这种电变量值的函数。非接触式连接系统包括固定部件和可移动部件以及电力供应电路。应电路。应电路。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固定部件和可移动部件之间的非接触式电力传输方法、电力供应电路和包括电力供应电路的非接触式连接系统
[0001]本专利技术关于一种用于非接触式电力传输的方法和一种用于在非接触式连接系统的固定部件和可移动部件之间进行非接触式电力传输的电力供应电路。
[0002]本专利技术可以有利地应用于用于控制机床中机械零件的加工的系统，其中非接触式连接系统将控制单元和安装在旋转主轴上的平衡头进行通信，该旋转主轴支持(至少)一砂轮，下面的讨论将在不失一般性的情况下明确参考该系统。
[0003]本专利技术还可以应用于没有平衡头并且包括振动传感器，例如声学传感器，及/或其他需要供电的可动部件中的传感器或装置的控制系统。
技术介绍
[0004]例如在专利申请No.EP0690979A1、EP1870198A1和EP3134980A1中所描述的，机床(尤其是磨床并且设置)的旋转主轴(轮毂)支持(至少)砂轮有容纳在轴向腔是已知的。平衡头包括至少一相对于旋转轴偏心的平衡质量，平衡质量的位置可调整并由电动机控制。
[0005]通常，平衡头还包括振动传感器(即麦克风)，用于检测由于砂轮与工件或砂轮与修整工具(修整器)接触而引起的超声波发射。振动传感器产生的电信号用于(以已知方式)控制加工循环。
[0006]有一双向非接触式通信系统，可在安装在主轴上的平衡头和放置在固定位置的控制单元之间传输模拟和数字信息。特别是，控制单元使用通信系统向平衡头发送数字控制信号(例如启用/停用振动传感器的读数或控制移动平衡质量的电动机)，并用于平衡头向相反方向发送数字诊断信号和振动传感器的模拟读数到控制单元。
[0007]非接触式电力传输系统为平衡头提供必要的电源。通常，电力传输系统包括空气耦接变压器，其初级线圈配置在与机器的固定部件一体的组件(定子)中，次级线圈配置在与机器的可动部分一体的组件(转子)中，例如旋转主轴。空气耦接变压器的两个线圈之间有一定距离(通常为几毫米，例如1到8mm之间)，该距离不能太小(以避免在主轴旋转，例如由于主轴的热膨胀，并且两者都损坏时，转子与定子接触的风险)，也不能太大(为防止空气耦接变压器因气隙过大而无法向转子输送足够的电能)。通常，在每个平衡系统的设计时间，可以定义为正确运行必须遵守的定子和转子之间的距离范围(即空气耦接变压器的两个线圈之间的距离)。
[0008]安装主轴后(通常在维护或维修之后)，必须以足够的精度测量定子和转子之间的距离，以确保其在设计时间定义的范围内。然而，手动测量定子和转子之间的距离并不总是很容易进行，因为可能有保护壳会阻止外部手动测量仪进入。
[0009]此外，在机器运行期间，以足够的精度周期性地监测和测量定子和转子之间的距离是很有用的，以确保它在设计时间定义的范围内，事实上，由于主轴的热膨胀，在安装阶段，转子和定子可以比条件移动得更近。或者，当砂轮因磨损或因不同制程重新加工而更换时，砂轮支架可能具有不同的厚度并导致转子和定子之间的距离发生变化。
[0010]由于这些原因，可以在定子上安装“非接触式”电子测量装置(例如激光测量装置)或一或多个可以测量定子和转子之间距离的传感器。然而，这种安装会导致成本和尺寸的增加，并且会在可用空间非常有限的一些应用中引起问题。
技术实现思路
[0011]本专利技术的目的是提供一种方法，用于在固定部件和可移动部件(例如旋转部件)之间进行非接触式电力传输，以及允许容易地监测这种固定部件和可移动部件之间的距离的电力供应电路，以及包括所述电路的非接触式连接系统，该方法和电路允许以足够的精度确定距离并且不会显著增加成本和空间。
[0012]本专利技术提供一种方法，用于非接触式电力传输，电力供应电路和包括其电路的非接触式连接系统，如所附的权利要求中所限定。
[0013]本申请的权利要求描述本专利技术的实施例并且形成本说明书的组成部分。
附图说明
[0014]本专利技术参照附图进行描述，附图说明实施例的非限制性示例，其中：
[0015]图1示意性地示出机床，包括：机架，旋转主轴，其支持砂轮并配备有平衡头和非接触式连接系统；
[0016]图2示意性地示出根据本专利技术的电力供应电路，其是图1所示的非接触式连接系统的一部分；
[0017]图3示意性地示出参考与图2所示的电力供应电路对应的初级侧的等效电路；
[0018]图4是图2的电力供应电路的空气耦接变压器的示意图；
[0019]图5是示出图2的电力供应电路中参考初级侧的电感如何随着连接系统的转子和定子之间的距离变化而变化的图；及
[0020]图6是示出图2的电力供应电路中的谐振频率如何随着连接系统的转子和定子之间的距离变化而变化的图。
具体实施方式
[0021]在图1中，附图标记1表示作为一整体的机床(特别是磨床)，仅示出其中的一些部件。
[0022]机床1包括机架2，其以可旋转的方式(通过配置在其间的轴承)支持围绕旋转轴4旋转的旋转主轴3。
[0023]主轴3通过相应的砂轮毂支撑砂轮5，该砂轮毂使用已知且未示出的装置以可拆卸的方式固定到主轴3，并且包括例如锥形联轴器。主轴3在中心具有轴向开口6。平衡头7连接到主轴3并且可以随其旋转，更具体地，平衡头7容纳在轴向开口6中。已知类型的平衡头7包括两个相对于旋转轴4偏心的平衡质量8，以及用于调整平衡质量8的角位置的相关电动机9。在平衡头7中还容纳有声学传感器10或振动传感器。
[0024]通常，平衡头7的作用是平衡砂轮5(每当更换砂轮5以及由于砂轮5的磨损而需要时执行此操作)，而声学传感器10容纳在平衡头7中，允许执行过程监控。
[0025]平衡头7包括控制装置11，其控制平衡头7和声学传感器10的操作。
[0026]提供了非接触式连接系统12并具有双重功能：它向平衡头7提供电力并且使得能够双向通信以在安装在主轴3上的平衡头7的控制系统11及连接至机床1的机架2并设置在非接触式连接系统12与机床1的数值控制(未示出)的控制单元13之间传输模拟和数字信息。
[0027]非接触式连接系统12包括安装在机床1的机架2上的固定部件14或定子，该机架2通过电缆连接到控制单元13和可移动部件，优选地旋转部分15或转子安装在主轴3上，其通过例如沿轴向开口6延伸的盘绕电缆16连接到平衡头7。此外，非接触式连接系统12包括将电能传输到平衡头7的电力供应电路17(部分配置在定子14中并且部分配置在转子15中)和通信装置18(部分配置在定子14中并且部分地配置在转子15中)优选地为光学类型的(例如根据专利No.US5688160A中描述的替代方案之一)。
[0028]控制单元13使用通信装置18向平衡头7的控制装置11发送控制信号(例如启动/停用声学传感器10的读数或控制电动机9移动平衡头7的平衡质量8)，并且由平衡头7的控制装置11在相反方向上用于将诊断信号及/或由声学传感器10提供与主轴所承受振动有关的信号传输到控制单元13。
[0029]如图2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在固定部件(14)和可移动部件(15)之间进行非接触式电力传输方法，具有电力供应电路(17)包括空气耦接变压器(19)，其具有由所述固定部件(14)支持的初级线圈(20)的初级谐振电路和，以及面向所述初级谐振电路并由所述可移动部件(15)支持的次级线圈(21)的次级谐振电路；所述方法包括以下步骤：以初级交流电压(V1)馈送所述初级谐振电路，使初级电流(I1)环流，所述初级电流在所述次级谐振电路中感应出次级交流电压(V2)，其导致次级电流(I2)环流；调整影响谐振条件的实现的至少一电变量，其中，所述初级电压(V1)与所述初级电流(I1)同相；以及监测所述固定部件(14)和所述可移动部件(15)之间的距离(d)，所述方法的特征在于，监测所述固定部件(14)和所述可移动部件(15)之间的所述距离(d)的步骤包括：检测影响实现所述谐振条件的所述至少一电变量的值；以及确定所述固定部件(14)和所述可移动部件(15)之间的所述距离(d)为所述至少一电变量的值的函数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，确定所述距离(d)的所述步骤包括使用实验定律为所述固定部件(14)和所述可移动部件(15)之间的所述距离(d)及影响所述谐振条件的所述实现的至少一电变量的值建立连接。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述至少一电变量是所述初级电压(V1)的频率(F)，在谐振频率(F
R
)处实现所述谐振条件。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中：传感器装置(26)，检测连接到所述初级谐振电路的所述初级电压(V1)和所述初级电流(I1)之间的相位移(Δφ)；以及提供控制器(27)，所述控制器(27)接收所述初级电压(V1)和所述初级电流(I1)之间的所述相位移(Δφ)作为输入且控制逆变器(22)以调整所述初级电压(V1)的所述频率(F)以在所述初级电压(V1)与所述初级电流(I1)同相的谐振条件下操作。5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，在谐振频率分裂的情况下，所述初级电压(V1)的所述频率(F)被调整以检测并跟随具有较低频率的谐振峰值。6.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述至少一电变量是参考所述初级谐振电路的总电感。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，其中，当电负载(7)耦接到所述电力供应电路(17)具有最小的电力消耗时，所述固定部件(14)和所述可移动部件(15)之间的所述距离(d)被确定。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，用于供电至平衡头(7)，其与机床(1)的旋转主轴(3)连接并随其旋转，其中，所述固定部件(14)和所述可移动部件(15)适于分别安装在所述机床(1)的机架(2)和所述旋转主轴(...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：马波斯S，
类型：发明
国别省市：
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